(57)【要約】【課題】    ユニット筐体用の冷却装置を小型化し省電力化する。【解決手段】直線形状部とＵ字形状部が交互に形成されて蛇行構造をするとともに断面が扁平で各直線形状部の面が互いに平行になったヒートパイプ１と、ユニット筐体１４の外面に放熱面をもつ放熱部品９と、直線形状部と発熱部品８の間及び直線形状部と放熱部品９の間をそれぞれ着脱可能に固定する伝熱固定具２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユニット筐体の中にある発熱部品の熱を前記ユニット筐体の外に放熱して前記発熱部品を冷却する冷却装置において、
直線形状部とＵ字形状部が交互に形成されて蛇行構造をしているとともに断面が扁平で各直線形状部の面が平行になったヒートパイプと、
前記ユニット筐体の外面に放熱面をもつ放熱部品と、
前記直線形状部と前記発熱部品の間及び前記直線形状部と前記放熱部品の間をそれぞれ着脱可能に固定する伝熱固定具と、
を備えたことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記ヒートパイプの一端の直線形状部が伝熱固定具を介して前記放熱部品に固定され、
前記ヒートパイプの他の直線形状部が別の伝熱固定具を介して前記発熱部品に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
２つの伝熱部品からなる伝熱固定具であって、
２つの前記伝熱部品はそれぞれ凸部と凹部が交互に形成されて弾力性のある伝熱波板と前記凹部の背面に固着されて他のものに貼り付けることができる伝熱性粘着部からなり、
一方の前記伝熱部品の凸部が他方の前記伝熱部品の凹部に嵌め合せられて着脱可能に固定されたことを特徴とする伝熱固定具。
【請求項４】
前記凸部の左右の側面が平行であることを特徴とする請求項３に記載の伝熱固定具。
【請求項５】
前記凸部は、先端の幅が根元の幅より大きいことを特徴とする請求項３に記載の伝熱固定具。
【請求項６】
請求項３に記載の伝熱固定具が使われていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項７】
直線形状部とＵ字形状部が交互に形成されて蛇行構造をしているとともに断面が扁平で各直線形状部の面が平行になったヒートパイプと、
前記直線形状部に貼り付けられて他のものを着脱可能に固定することができる請求項３に記載の伝熱固定具と、
を備えたことを特徴とする冷却装置。
【請求項８】
請求項１、７の何れかに記載の冷却装置を適用したユニット筐体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等を内蔵するユニット筐体の冷却装置に関するものであり、特に、外部冷却装置を用いること無く冷却性能を高めた冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器等を内蔵する従来のユニット筐体には，外部に設けた冷却装置によって内蔵する電子機器を冷却するようなものがある（例えば，特許文献１を参照）。
【０００３】
図８はそのような従来のユニット筐体に冷却装置を適用した状況を説明する図である。発熱部品８が実装されたプリント基板７は基板間スタッド１５により互に固定されて接続されており，さらにネジ等によってユニット筐体１４の内部に機構的に固定されている。そしてユニット筐体１４とは別にファン等の外部冷却装置１６が設置され，ユニット筐体１４の内部にエアが送り込まれる。そのときの強制対流によって発熱部品４の放熱が促進され、発熱部品８の温度上昇が定格温度内に抑えられている。
【特許文献１】特開平７−８３５８２号公報（第１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、そのような従来の冷却装置は、ユニット筐体の外部に設ける必要があるため、ユニット筐体を小形化するうえで弊害になっていた。また、冷却装置にファン等の電気消耗部品が用いられた場合は、稼動させるための消費電力を必要として省電力化を図る上で問題となっていた。
そこで本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ユニット筐体の小型化と省電力化ができるユニット筐体用の冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するため第１の発明は、ユニット筐体の中にある発熱部品の熱を前記ユニット筐体の外に放熱して前記発熱部品を冷却する冷却装置において、直線形状部とＵ字形状部が交互に形成されて蛇行構造をしているとともに断面が扁平で各直線形状部の面が平行になったヒートパイプと、前記ユニット筐体の外面に放熱面をもつ放熱部品と、前記直線形状部と前記発熱部品の間及び前記直線形状部と前記放熱部品の間をそれぞれ着脱可能に固定する伝熱固定具と、を備えたことを特徴としており、さらにヒートパイプの一端の直線形状部が伝熱固定具を介して前記放熱部品に固定され、ヒートパイプの他の直線形状部が別の伝熱固定具を介して発熱部品に固定されていることを特徴としている。
また第２の発明は、２つの伝熱部品からなる伝熱固定具であって、２つの前記伝熱部品がそれぞれ凸部と凹部が交互に形成されて弾力性のある伝熱波板と前記凹部の背面に固着されて他のものに貼り付けることができる伝熱性粘着部からなり、一方の前記伝熱部品の凸部が他方の前記伝熱部品の凹部に嵌め合せられて着脱可能に固定されたことを特徴としており、さらに凸部の左右の側面が平行であり、凸部は先端の幅が根元の幅より大きいことを特徴としている。
また第３の発明は、前記伝熱固定具が前記冷却装置に使われていることを特徴としている。
また第４の発明は、冷却装置が、直線形状部とＵ字形状部が交互に形成されて蛇行構造をしているとともに断面が扁平で各直線形状部の面が平行になったヒートパイプと、前記直線形状部に貼り付けられて他のものを着脱可能に固定することができる第２の発明の伝熱固定具を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
第１及び第３の発明によれば、発熱部品の熱を効率よくユニット筐体外に放熱することができるので、外部冷却装置を必要とせず省電力化することができ、ユニット筐体を小型化することができる。言い換えればユニット筐体の集積度を高めることもできる。
第２及び第４の発明によれば、発熱部品や放熱部品と熱伝導の良導体であるヒートパイプを着脱可能に固定することができるので、適用するユニット筐体の冷却構造の自由度を高めて集積度を高めることができ、ユニット筐体を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１は本発明の冷却装置が適用されたユニット筐体の構造を説明する図であり、図２は図１で用いているヒートパイプの構造を説明する図である。
図１において、１はヒートパイプであり、２は本発明の伝熱固定具、７はプリント基板、８は発熱部品、９は放熱部品、１４はユニット筐体、１５は基板間スタッドである。そしてヒートパイプ１と伝熱固定具２と放熱部品９とで本発明の冷却装置を構成している。ユニット筐体１４の左右の面にはそれぞれ放熱部品９が取付けられており、放熱部品９の1つの面がユニット筐体１４の外側に面していて他の面の一つが内側に面している。ユニット筐体１４の中には５枚のプリント基板７が設けられており、基板間スタッド１５によって互いに固定され平行になってユニット筐体１４の中に固定されている。その５枚のプリント基板７の内の４枚にはそれぞれ発熱部品８が取付けられている。ユニット筐体１４は放熱性という点で金属製であることが望ましいが、筐体としての機能が得られるものであれば材料に限定されることは無く、樹脂製であってもよい。
【０００９】
ヒートパイプ１は、図２（ａ）に示すように、６箇所の直線形状部１２と５箇所のＵ字形状部１１が交互に形成されて蛇行構造をしており、直線形状部１２が互いに平行になっている。ヒートパイプ１は、Ａ−Ａ断面が（ｂ）に示されているように、扁平な略矩形断面をして中空になっている。金属製のヒートパイプ容器１３の内部には作動液が適量封入されており、パイプの一部が熱せられるとその部分の作動液が蒸発し、熱せられていない他の部分或いは冷却されている他の部分で凝縮して液化する。液化した作動液はヒートパイプ容器１３の内部に設けられた多孔質物質の毛細管力によって蒸発部へ還流し、同様の動作を繰り返すことにより、作動液の潜熱を利用した発熱部から液化した部位への熱の移動が生じて発熱部が能率よく冷却されるようになっている。
【００１０】
図１に戻って、ヒートパイプ１の左右端以外の直線形状部１２は５枚のプリント基板７の間の空間に配置されてプリント基板７と直線形状部１２が平行になっており、ヒートパイプ１の左右端の直線形状部１２はそれぞれ左右の放熱部品９とプリント基板７の間の空間に配置されて放熱部品９と直線形状部１２及びプリント基板７が平行になっている。このように、放熱部品９とプリント基板７がつくる空間を縫うように蛇行構造のヒートパイプ１が配置されている。ヒートパイプ１の左右端以外の直線形状部１２と４つの発熱部品８の間には伝熱固定具２が介在しており、ヒートパイプ１が伝熱固定具２によって発熱部品８と取り外し可能に固定されている。そして発熱部品８の熱をヒートパイプ１に能率よく伝えることができるようになっている。ヒートパイプ１の左右端の直線形状部１２と左右の２つの放熱部品９の間には伝熱固定具２が介在しており、ヒートパイプ１が伝熱固定具２によって放熱部品９と取り外し可能に固定されている。このようにしてヒートパイプ１の熱を放熱部品９に能率よく伝えることができるようになっている。
【００１１】
次に発熱部品８の熱がユニット筐体１４の外部に放熱されるときの発熱部品８の冷却のされ方について説明する。ユニット筐体１４に内蔵された電子機器などの発熱部品が作動して発熱すると、その熱の一部は周囲の空気に直接伝わり、一部はプリント基板７に伝わってからその周囲の空気に伝わり、一部は輻射によってユニット筐体１４に伝わり、一部は伝熱固定具２を経由してヒートパイプ１に伝わる。ユニット筐体１４内の空気に伝わった熱は空気の対流等によってユニット筐体１４に伝わり、輻射によって直接伝えられた熱と一緒にユニット筐体１４の表面から外部の空気に伝えられる。ヒートパイプ１に伝えられた熱は、温度の低い左右端の直線形状部１２に伝えられ、伝熱固定具２と放熱部品９を経て外部の空気に伝えられる。
【００１２】
次に伝熱固定具２について説明する。図３は本発明の伝熱固定具２を構成する部品の一つとなっている伝熱部品２Ａを説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。伝熱部品２Ａは銅などの高い熱伝導率を有する金属板からなる伝熱波板３と伝熱性粘着部６から構成されており、伝熱波板３は凸部４と凹部５が交互に形成されて波板をなしている。（ｂ）に示されているように、凸部４の先端面と凹部５の底面は平面になっており、凸部４の右側にあって凸部４と凹部５の間をつなぐ凸部右側面５Ｒ１と凸部４の左側にあって凸部４と凹部５の間をつなぐ凸部左側面５Ｌ１は平行になっており、それぞれ凸部４の先端面と凹部５の底面に垂直になっている。そして凸部４の幅Ｌ１が凹部５の幅Ｌ２より僅かに大きくなっている。凸部４の高さと幅や凹部５の幅、伝熱波板３の板厚等は着脱のしやすさと固定の強さを考慮して適当に決めることができる。伝熱性粘着部６は熱伝導のよい材質の粘着部材が使われて凹部５の裏面に貼り付けられており、これによって他の部品に伝熱部品２Ａを貼り付けて固定することができる。伝熱固定具２はこのような伝熱部品２Ａの２つが１組となって構成されている。１つの伝熱固定具２にするときは  一方の伝熱部品２Ａの凸部４をもう一方の伝熱部品２Ａの凹部５に嵌め込めばよく、伝熱波板３の弾力性と摩擦で互いに固定されるため、熱的にも機械的にも結合されて離脱・着脱が容易なものとなる。
【００１３】
図４は、発熱部品８とヒートパイプ１とを互いに固定している図１の伝熱固定具の固定の状況を説明する図である。ＬＳＩなどの発熱部品８の上面とヒートパイプ１に図３の伝熱部品２Ａが貼り付けられており、２つの伝熱部品２Ａが嵌め合わされて伝熱固定具２をなしヒートパイプ１を発熱部品８の上面に固定している。機械的に固定すると同時に熱的にも連結されるので発熱部品８の熱が効率よくヒートパイプ１に伝えられるのである。
図５は、放熱部品９とヒートパイプ１とを互いに固定している図１の伝熱固定具の固定の状況を説明する図である。放熱部品９の上面とヒートパイプ１に図３の伝熱部品２Ａが貼り付けられており、２つの伝熱部品２Ａが互いに嵌め合わされて伝熱固定具２をなしヒートパイプ１を放熱部品８の上面に固定している。機械的に固定すると同時に熱的にも連結されるのでヒートパイプ１の熱が効率よく放熱部品９に伝えられるのである。
【００１４】
再度図１に戻って、４枚のプリント基板７に取付けられた発熱部品８の熱は、主に伝熱固定具２を介してヒートパイプ１に伝えられ、その熱がヒートパイプ１の左右の直線形状部１２に伝えられ、さらに伝熱固定具２を介して放熱部品９へ伝えられて外気へ放熱される。ヒートパイプ１の伝熱性能が非常に優れているので、発熱部品８から放熱部品９まで速やかに熱が移動し、ユニット筐体１４の外部に放熱される。従って従来用いられていたファン等の外部冷却装置を用いることなく、ユニット筐体１４の冷却が十分にできるので、ユニット筐体１４の小型化が可能となり、さらにユニット筐体１４の中の発熱部品８の数を増やして全体として集積度を上げることも可能となる。
【００１５】
図１、図２の実施例では、ヒートパイプ１の直線形状部１２が６箇所、Ｕ字形状部１１が５箇所あり、放熱部品９が対面するヒートパイプ１の左右端の直線形状部１２に伝熱固定具２が取付けられ、また、発熱部品８が対面するヒートパイプ１すなわち左右端の直線形状部１２を除く４箇所の直線形状部１２の左側片面に伝熱固定具２が取付けられていたが、本発明の趣旨によると、直線形状部１２は２以上であれば任意でよい。また伝熱固定具２を取付ける位置は直線形状部１２の特定の位置に限ることは無く、片面に取付けてもよいし両面に取付けてもよい。また１つの面に複数取付けてもよい。
図６（ａ）は、ヒートパイプ１の直線形状部１２が３箇所、Ｕ字形状部１１が２箇所ある場合について、直線形状部１２全ての３箇所の左側に伝熱固定具２が取付けられている例を示しており、図６（ｂ）は、ヒートパイプ１の直線形状部１２が６箇所、Ｕ字形状部１１が５箇所ある場合について、左右端の２箇所の直線形状部１２の両側面にそれぞれ１つの伝熱固定具２が取付けられ、他の２箇所の直線形状部１２には左側面に１つの伝熱固定具２が取付けられ、残りの２箇所の直線形状部１２には左側面に２つの伝熱固定具２が取付けられている例を示している。
なお、以上の実施例では、直線部１２の間隔がどれも同じで全ての直線部１２が互いに平行な場合を示したが、直線部１２の間隔は異なっていても構わず、平行なものを含んでいるのであれば平行でないものを含んでいてもよい。またＵ字形状部が略半円状をしたものを示したが、直線部１２をつなぐことができればこれに限らず形状を問わない。角ばった形状をしていてもよい。また、発熱部品は電子機器であってもよいが、電子部品に限られることはなく、他の発熱部品でもよく本願発明を適用することができる。
【００１６】
次に伝熱固定具の他の実施例について図７を用いて説明する。伝熱固定具２については、その部品となっている伝熱部品２Ａを図３に示し、凸部４の左右側面が平行になっている例について説明したが、その左右側面は平行でなくてもよい。図７はその左右側面が平行でない場合の例を示している。（ａ）は伝熱波板３ａの正面図である。この例では、凸部４ａは根元より先端の方が幅が広くなっており、凹部５ａは入口より底の方の幅が広くなっていて凹部５ａの左右両側面が図３のものよりθ傾いている。中線Ｋで示している凸部４ａの半分の高さのところでは、凸部４ａの幅Ｌ１と凹部５ａの幅Ｌ２を比べると同じ程度かＬ１の方が少し広くなっている。（ｂ）は、（ａ）の伝熱波板３ａに伝熱性粘着部６ａを取り付けてできた伝熱部品２ａを２つ向かい合わせた状態を示しており、矢印の方に移動させて（ｃ）のように嵌め合わせれば１つの伝熱固定具２０となる。この例の場合、凸部４ａの先端の方の幅が根元のほうより広くなって凸部４ａの左右両側面５ａＬ２、５ａＲ２がθだけ傾斜しているので、図３の場合と比べて一旦嵌め合わせると機械的に強く固定され、外れにくくなっている。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明はあらゆる用途の電子機器の冷却装置及び類似した冷却装置にも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の冷却装置が適用されたユニット筐体の構造を説明する図
【図２】本発明のヒートパイプの構造を説明する図
【図３】本発明の伝熱固定具の部品の一つを説明する図
【図４】発熱部品とヒートパイプの接続状況を示す図
【図５】放熱部品とヒートパイプの接続状況を示す図
【図６】伝熱固定具の取り付け状況を示すヒートパイプの図
【図７】伝熱固定具の形状を示す図
【図８】従来のユニット筐体
【符号の説明】
【００１９】
１  ヒートパイプ、   ２、２０  伝熱固定具、
２Ａ、２ａ  伝熱部品、      ３、３ａ  伝熱波板、
４、４ａ  凸部、     ５、５ａ  凹部、
５ａＬ２  凸部左側面、      ５ａＲ２  凸部右側面、
６、６ａ  伝熱性粘着部、    ７  プリント基板、
８  発熱部品、９  放熱部品、
１１  Ｕ字形状部、   １２  直線形状部、
１３  ヒートパイプ容器、    １４  ユニット筐体、
１５  基板間スタッド、      １６  外部冷却装置、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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