(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子素子から発生する熱を放熱用金属板に伝達するとともに、この放熱用金属板から放散させる電子素子用冷却器において、
前記放熱用金属板の下面の一側部が、板厚方向に突出させられて電子素子を取り付ける台座部とされるとともに、前記放熱用金属板における前記台座部と同一の面における反対側の一側部にヒートシンクが取り付けられ、前記放熱用金属板における前記台座部の反対面側に取り付け溝が形成され、かつ前記ヒートシンクに対して前記電子素子の熱を供給するヒートパイプが、前記放熱用金属板の表面に添わされた姿勢で前記取り付け溝に取り付けられ、更に前記ヒートシンクに対して空気流を供給するファンが前記放熱用金属板における前記ヒートシンクと前記台座部との間に取り付けられていることを特徴とする電子素子用冷却器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などの電子素子を冷却して、その過熱を防止する冷却器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近では、ＣＰＵなどの電子素子の高速化、大容量化によってその発熱量が多くなってきており、それに伴って温度上昇による誤動作や破損などを回避するために、より効果的に放熱・冷却することが求められるようになってきている。そこで従来、電子素子用の冷却器の一例として、電子素子に金属製の受熱ブロックを取り付けるとともに、この受熱ブロックに対してヒートパイプの一端部を配設し、ベースプレートに多数枚の平板状フィンを立設させた構成のヒートシンクをヒートパイプの他端部に取り付け、更にこのヒートシンクに対して空気流を供給するファンを備えた構造がある。
【０００３】
この冷却器によれば、電子素子の熱が熱輸送能力に優れるヒートパイプによってヒートシンクまで運ばれた後、更に空気流によって電子素子から離れた箇所に送られるから、電子素子の昇温を抑制することが可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の冷却器では、受熱ブロックとファンとヒートパイプとを例えばパソコンケースあるいはその内部に設けられているシャーシ等に対して嵌め込みあるいはビス止め等の手段によってそれぞれ固定した構造であって、パソコンに対して直接組み付ける部材点数が多い構造であるから、冷却器全体としてのパソコンに対する組み付け性に劣る不都合があった。
【０００５】
この発明は、上記の事情を背景にしてなされたものであり、電子素子が搭載されている装置への組み付け性に優れた冷却器を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、この発明は、電子素子から発生する熱を放熱用金属板に伝達するとともに、この放熱用金属板から放散させる電子素子用冷却器において、前記放熱用金属板の下面の一側部が、板厚方向に突出させられて電子素子を取り付ける台座部とされるとともに、前記放熱用金属板における前記台座部と同一の面における反対側の一側部にヒートシンクが取り付けられ、前記放熱用金属板における前記台座部の反対面側に取り付け溝が形成され、かつ前記ヒートシンクに対して前記電子素子の熱を供給するヒートパイプが、前記放熱用金属板の表面に添わされた姿勢で前記取り付け溝に取り付けられ、更に前記ヒートシンクに対して空気流を供給するファンが前記放熱用金属板における前記ヒートシンクと前記台座部との間に取り付けられていることを特徴とするものである。
【０００７】
したがってこの発明によれば、それ自体が放熱用の部材となる放熱用金属板と、熱を電子素子から離れた箇所に迅速に輸送するヒートパイプと、ヒートパイプの凝縮部における放熱を促進するヒートシンクおよびファンとがいわゆるユニット化されているから、台座部と電子素子と連結させることによって、電子素子の搭載された装置に対する組み付けが完了する。
【０００８】
またこの発明では、台座部が電子素子を取り付ける部分となっていることにより、電子素子の取り付け位置が明確になるとともに、電子素子に台座部と対応した範囲から突出した部分を設け、その突出した部分と金属板との間にビスやクランパーなどの固定部材を配置することにより、電子素子を台座部に対して確実かつ強固に密着させて固定できる。
【０００９】
したがって電子素子が放熱用金属板に直接取り付けられた構造となるので、電子素子から発した熱が放熱用金属板に対して直接伝達され、この放熱用金属板から放熱されるので、電子素子と放熱用金属板との間の熱抵抗が小さくなって効率よく放熱することができる。これに加えて、台座部から離れた箇所に配置されたヒートシンクに対してヒートパイプが熱を供給し、更にその熱がファンの駆動によって生じた空気流に伝達され、その空気流によって放熱用金属板から離れた箇所に運ばれる。その結果、電子素子の過熱が防止される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を、パソコンに搭載されたＣＰＵの冷却に適用した具体例について図面に基づいて説明する。図１において符号１は、アルミニウムもしくはその合金などの金属からなる熱拡散板（この発明の放熱用金属板に相当する）を示し、この熱拡散板１は矩形状の薄い平板材である。
【００１１】
熱拡散板１のうち図１での上面部には、直線状を成す２条の取り付け溝２が熱拡散板１の長さ方向に亘って形成されている。各取り付け溝２は、開口端の幅と内部の幅とが等しい矩形の断面形状を成しており、その全長に亘って一定の深さとなっている。各取り付け溝２の内部には、一例として楕円形断面あるいは扁平断面のヒートパイプ３が添わされた状態でそれぞれ取り付けられている。このヒートパイプ３における熱拡散板１の板厚方向での厚さは、取り付け溝２の深さと等しい設定となっていて、したがってヒートパイプ３のうち取り付け溝２から図２での上方側に露出した部分が熱拡散板１の表面と面一となっている。
【００１２】
なおヒートパイプ３と取り付け溝２との固定手段としては、熱伝導性の高いエポキシ系接着剤を用いた接着、あるいはヒートパイプ３のコンテナを機能に支障ない程度に変形させて溝部に圧入させることなどが挙げられる。そしてこれらのいずれの手段によっても、ヒートパイプ３がその全長に亘って熱拡散板１に組み付けられるから、高い固定強度が得れるばかりか、ヒートパイプ３と熱拡散板１との間での熱伝達が良好になる。
【００１３】
周知の通り、ヒートパイプ３は、両端部を気密状態に密閉したパイプの内部に、空気などの非凝縮性ガスを脱気した状態で水などの凝縮性の流体を作動流体として封入し、更に必要に応じて毛細管圧力を生じさせるウイックを内部に設けた熱伝導装置である。
【００１４】
これに対して、熱拡散板１の図１での下面部のうち右側縁部には、同図での下側に突出した台座部４が形成されている。この台座部４は、例えばダイカスト鋳造あるいは絞り成形によって熱拡散板１と一体に形成されており、角錐台状を成している。この台座部４の頂面５は、平坦な方形もしくは矩形状を成し、ここにＣＰＵなどの電子素子６を密着させて取り付けるようになっている。なお熱拡散板１における台座部４の四隅には、後述のビス７を図１での上側から導通させるための孔８がそれそれ形成されている。
【００１５】
これに対して、熱拡散板１における図１での左側縁部、つまり台座部４と反対側の縁部には、ヒートシンク９が取り付けられている。より具体的には、このヒートシンク９は、矩形断面の筒状を成す金属製のケース１０と、そのケース１０における開口端に向けた姿勢でケース１０の内部に設けられた多数枚の平板状フィン１１とによる構成であり、ケース１０における開口端を熱拡散板１の長さ方向に向けた姿勢で配置されている。したがってヒートシンク９は、熱拡散板１を介した状態で各ヒートパイプ３における凝縮部となる端部と交差した姿勢となっている。
【００１６】
ヒートシンク９におけるケース１０のうち図１での右側の開口端には、マイクロファン１２が配置されている。すなわちマイクロファン１２は、熱拡散板１におけるヒートシンク９と台座部４との間に設置されていて、適宜の手段によって熱拡散板１に対して固定されている。このマイクロファン１２としては、回転駆動するブレード１３をハウジング１４の内部に備えた構成の下部水平吐出し型の半径流ファンが採用されており、ハウジング１４における吸込部１５を台座部４に向けた姿勢で取り付けられている。
【００１７】
これに対して、ハウジング１４における吐出部１６は、ヒートシンク９におけるケース１０の開口端に気密状態に取り付けられている。したがってマイクロファン１２を駆動させた場合、パソコンケース（図示せず）の内部の空気が矢印で示すように吸込部１５からハウジング１４の内側に入り込むとともに、ヒートシンク９の内側を通過して外部に送り出される構成となっている。
【００１８】
また熱拡散板１に対するマイクロファン１２の突出量は、熱拡散板１に対するヒートシンク９の突出量ならびに台座部４の突出量に電子素子６の厚さを加えた値にそれぞれ等しく設定されている。なおマイクロファン１２は、パソコンケースの内部に標準装備されるバッテリ（図示せず）の電力によっても駆動可能な構成であり、この発明のファンに相当するものである。
【００１９】
上記のように熱拡散板１に対して組み付けられた２本のヒートパイプ３とヒートシンク９とマイクロファン１２とによって１個の冷却ユニット１７が形成されており、この冷却ユニット１７は、パソコンケースの底部に備えられたシャーシ１８および電子素子６に載せた状態でパソコンケースに収容されている。より具体的には、冷却ユニット１７は台座部４の頂面５を電子素子６の上面部に密着させた姿勢となっており、熱拡散板１の４個の孔８に挿通したビス７をシャーシ１８にそれぞれ締結させることによって、熱拡散板１をシャーシ１８に平行に対向させた姿勢でシャーシ１８の上面部に固定されている。
【００２０】
その場合、マイクロファン１２およびヒートシンク９によって冷却ユニット１７がシャーシ１８上に支持された状態となるから、取り付け作業を簡単に行うことができるばかりか、取り付け後に所期の姿勢を維持することができる。またこの具体例では、冷却ユニット１７における熱拡散板１の上面部が、パソコンケースの上面部に備えられたキーボード部１９の裏面側に添わされている。
【００２１】
したがって上記の構造では、電子素子６が動作することにより生じた熱は、台座部４に伝達され、ここから熱拡散板１の全体に伝導しつつ、その上面部からキーボード部１９の裏面側に対して伝達され、キーボード部１９からパソコンケースの外部に放散される。
【００２２】
また同時に、台座部４の反対面側に固定されているヒートパイプ３の一端部に熱が伝達され、それに伴ってヒートパイプ３の一端部の温度が他端部の温度に対して高くなるので、ヒートパイプ３が動作を開始する。すなわち内部に封入してある作動流体が蒸発し、その蒸気が温度の低い他端部に流動し、キーボード部１９および熱拡散板１の縁部に対して放熱する。熱拡散板１に供給された熱は、熱拡散板１における裏面側に取り付けてあるヒートシンク９に伝達される。
【００２３】
更にヒートシンク９の保有する熱は、ケース１０の内部を通過する空気流に伝達され、その高温の空気流は、パソコンケースの外部に排出される。つまりヒートシンク９の熱が空気流と共にパソコンケースの外部に運ばれ、その結果、電子素子６の温度上昇が抑制もしくは防止される。また上記の構成では、電子素子６を取り付ける台座部４が、熱拡散板１の一部となっているので、電子素子６から熱拡散板１に対して熱を伝達する際の熱抵抗がきわめて小さくなり、その結果、熱拡散板１を介した放熱特性が良好になる。
【００２４】
更に上記の構成では、電子素子６を取り付ける台座部４が、熱拡散板１の一部を表面側に突出させて形成されたものであるから、電子素子６の取り付け位置が明確化されるうえに、電子素子６を確実かつ強固に固定することが可能になり、しかも従来のような金属ブロックが不要になるために構成部品を少なくしてコストの低廉化を図ることが可能になる。
【００２５】
また更に上記の構成では、電子素子６と頂面５とを互いに面接触させた状態でビス止めすること、つまりシャーシ１８に設置されている電子素子６に対して実質的に台座部４を連結させることのみによって、電子素子６の冷却に必要とされる構造一式をパソコンケースに対して簡単に組み付けることができる。したがって冷却対象とする電子素子の搭載された装置に対する組み付け性を従来に比べて向上させることができる。
【００２６】
なお上述した具体例では、電子素子やヒートパイプなどを直接熱拡散板に取り付けるように構成したが、この発明における「直接」とは、いわゆるサーマルジョイントなどの熱伝達を媒介する充填材を介在させてもよいことも含むのであり、従来一般に行われているこの種の介在物の存在を排除するものではない。
【００２７】
またこの発明で対象とする電子素子は、ＣＰＵに限定されないのであって、通電して動作することにより発熱する広く一般の電子部品を含む。更にこの発明で使用することのできる金属部品は、アルミニウムあるいはその合金に限られないのであり、銅やマグネシウム合金などの他の金属であってもよい。また更に上記具体例では、熱拡散板における台座部と反対面にヒートパイプを配設した構成を例示したが、例えばヒートパイプを台座部と同じ面に配設した構成としてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、放熱用金属板にその板厚方向に突出しかつ電子素子を取り付ける台座部が形成され、放熱用金属板のうち台座部から離れた箇所にヒートシンクが取り付けられ、更に電子素子の熱をヒートシンクに供給するヒートパイプが放熱用金属板の表面に添わされた姿勢で取り付けられるとともに、ヒートシンクに対して空気流を供給するファンが放熱用金属板に取り付けられていて、電子素子の冷却を行う部材がユニット化されているから、電子素子の搭載された装置への組み付け性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一具体例を台座部側から表した概略的図である。
【図２】  その具体例をヒートパイプ側から表した概略図である。
【符号の説明】
１…熱拡散板、  ２…取り付け溝、  ３…ヒートパイプ、  ４…台座部、  ５…頂面、  ６…電子素子、  ９…ヒートシンク、  １０…ケース、  １１…平板状フィン、  １２…マイクロファン、  １５…吸込部、  １６…吐出部、  １７…冷却ユニット、  １８…シャーシ、  １９…キーボード部。
【図１】
0003953213.tif 000002
【図２】
0003953213.tif 000003