(57)【要約】【課題】  本発明は各種電子機器の電子部品から発生する熱を冷却する高い放熱性能を確保し、かつ設置の自由度を高めた放熱装置及び放熱装置装備電子機器を提供することを課題とする。【解決手段】  放熱装置は、ヒートパイプと電子機器とは分離して設けられる放熱部品を備え、前記ヒートパイプの一方端部が、前記電子機器内の発熱体と熱的に接続され、前記ヒートパイプの他方端部が、前記放熱部品と熱的に接続されるように、構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器内で発生する熱を吸熱し、前記電子機器の外部に熱を放熱するための放熱装置であって、
前記放熱装置は、ヒートパイプと、前記電子機器とは別に設けられる放熱部品を備え、
前記ヒートパイプの一方端部が、前記電子機器内の発熱体と熱的に接続されるように構成されており、
前記ヒートパイプの他方端部が、前記放熱部品と熱的に接続されていることを特徴とする放熱装置。
【請求項２】
前記ヒートパイプは、フレキシブル構造を有することを特徴とする請求項１に記載の放熱装置。
【請求項３】
前記放熱部品の少なくとも一部が、永久磁石であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放熱装置。
【請求項４】
前記電子機器内の発熱体と熱的に接続される吸熱部品をさらに備え、
前記吸熱部品は、前記ヒートパイプの一方端部と熱的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の放熱装置。
【請求項５】
前記吸熱部品と前記ヒートパイプとの間に中継部品をさらに備え、前記中継部品が、前記吸熱部品と熱的に接続され、
さらに前記中継部品と前記ヒートパイプの一方端部とが熱的に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の放熱装置。
【請求項６】
前記電子機器と請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の放熱装置を備え、前記電子機器と前記放熱装置とが熱的に接続されていることを特徴とする放熱装置装備電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器内の発熱体の放熱に用いられる放熱装置及び当該放熱装置を装備した電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
データ処理演算装置、通信装置、パソコン、自動車に装備される機器等の各種電子機器には多くの電子部品が用いられており、これらの電子部品からは損失電力に起因する熱が発生する。これら電子機器では、大容量化、小型化、処理の高速化などに伴い、電子部品から発生する熱量が局所的に累積する熱問題が深刻化している。
【０００３】
上記の各種電子機器において、熱を放散するための放熱経路を構成する部品を、電子機器内に配置する場合には、部品間の面状接触を確保するため厳格な寸法精度が要求される。このため、部品コストも大きなものとなる一方、部品間に大きな温度勾配が生じることから熱応力が大きくなり、反りや剥離が発生し、熱問題における中核的地位を占めるにいたっている。このような熱応力を緩和するため、接着剤を用いずにパワー装置内に配置した弾性部材によりパワー装置内部の放熱経路の金属板同士を押し付けあう方法、またはコイルばねを半導体チップに押し付けて放熱する方法など、放熱量を確保しながら熱応力を緩和する方策が提案されている（特許文献１）。この方策によれば、熱は金属板またはコイルばねを伝わる一方、パワー装置内部の放熱経路内の熱応力は金属板同士のずれ、コイルばねの弾性変形により吸収され、熱応力の発生は防止できる。
【０００４】
また、パソコン本体に回動機構を介して開閉自在なディスプレイ部が備えられた構成のノートパソコンにおいて、ヒートパイプの一方端部が回動機構に熱授受可能に配設されるとともに、そのヒートパイプの他方端部がディスプレイ部のうち外面に露出した部材に一体に取り付けられている方策も提案されている（特許文献２）。この方策によれば、回動機構にはヒートパイプの一方端部が熱授受可能に配設され、他方端部がディスプレイ部のうち外面に露出した部材に一体的に取り付けられているから、従来のものと比べて演算処理装置に対する冷却能力を向上させることができるとされている。
【特許文献１】特開２００３−３３８５９２号公報
【特許文献２】特開平９−１６２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１では、上記のコイルばねは、熱応力を低減し、かつ寸法精度を緩和して放熱経路部品の製造を容易化する上で有効かもしれないが、細く長い放熱経路となるため、十分な放熱性能を確保することが難しい。
【０００６】
また、特許文献２に開示された技術では、ヒートパイプの一方の端部がディスプレイ部の外面に露出した部材に取り付けられているが、当該部材が放熱を目的に構成された部材でないため、当該ディスプレイ部内の近接する電子部品からの発熱の影響を受け易く、十分な放熱性能を確保できているとは言い難い。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、各種電子機器内の電子部品等の発熱体から発生する熱を冷却する高い放熱性能を確保し、かつ配置の自由度を高めた放熱装置及び放熱装置装備電子機器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】
【０００８】
すなわち、本発明は、電子機器内で発生する熱を吸熱し、前記電子機器の外部に熱を放熱するための放熱装置であって、前記放熱装置は、ヒートパイプと、前記電子機器とは別に設けられる放熱部品を備え、前記ヒートパイプの一方端部が、前記電子機器内の発熱体と熱的に接続されるように構成されており、前記ヒートパイプの他方端部が、前記放熱部品と熱的に接続されていることを特徴とする放熱装置に係わるものである（請求項１）。
【０００９】
本発明の放熱装置は、放熱部品が電子機器とは別に設けられるので、電子機器内の他の電子部品からの発熱に影響されることなく電子機器内で発熱した熱が外部雰囲気に効率よく放出できる。また、電子機器の内部に放熱部品を配置する必要が無くなるため電子機器の小型化にも寄与する。なお、本発明の放熱装置に係わる放熱部品は電子機器と別に設けられておればよく、電子機器外の任意の場所に配置可能である。すなわち、電子機器外の机の上や支柱等の構造物に接触させ取り付けることができるし、例えば、電子機器本体表面に取り付けて使用することもできる。好ましくは、放熱部品を電子機器から離して配置するとよい。電子機器内で発熱した熱をより効率よく放出されるからである。
【００１０】
また、本発明は、前記ヒートパイプが、フレキシブル構造を有することを特徴とする放熱装置に係わるものである（請求項２）。このようにヒートパイプをフレキシブル構造とすることにより、放熱部品を電子機器から離れた任意の場所に配置することが容易となる。なお、ヒートパイプは、電子機器内の発熱体の配置の関係から電子機器の内部に組み入れられる場合もあるが、電子機器の内部でもフレキシブル構造を有することが好ましい。電子機器の内部でもフレキシブル構造のヒートパイプであれば、ヒートパイプの配置の自由度が高くなり、電気機器の設計の自由度が高まるからである。
【００１１】
なお、放熱部品の少なくとも一部が、永久磁石であることが好ましい（請求項３）。放熱部品に永久磁石を備えることで、磁性体でできた机、支柱等に放熱部品を取り付ける際、別途ボルト、ネジ等の固定具や接着剤が不要となり、取り付け容易となるからである。
【００１２】
さらに本発明によれば、前記電子機器内の発熱体と熱的に接続される吸熱部品をさらに備え、前記吸熱部品は、前記ヒートパイプの一方端部と熱的に接続されていることを特徴とする放熱装置が提供される（請求項４）。電気機器に吸熱部品を設けることで、前記電子機器内の発熱体から発生する熱を一旦吸熱部品で受け取るため、前記電子機器内の発熱体を速やかに冷却できる。
【００１３】
また、前記吸熱部品と前記ヒートパイプとの間に中継部品をさらに備え、前記中継部品が、前記吸熱部品と熱的に接続され、さらに前記中継部品と前記ヒートパイプの一方端部とが熱的に接続されていることを特徴とする放熱装置も提供される（請求項５）。電子機器内に複数の発熱体がある場合、吸熱部品とヒートパイプとの間に中継部品を備えることで、電子機器内の熱を一旦中継し、該中継部品以降は、熱的に接続される一組のヒートパイプと放熱部品を配置することで、複数の発熱体から発生する熱を吸熱することができる。このような構成の放熱装置であれば、各々の発熱体に対応する放熱装置を設ける必要が無く、小型化できる。
【００１４】
さらに本発明によれば、前記電子機器と上記のいずれかの放熱装置を備え、前記電子機器と前記放熱装置とが熱的に接続されていることを特徴とする放熱装置装備電子機器が提供される（請求項６）。この構成により、当該放熱装置装備電子機器は、電子機器内の発熱体から発生する熱を外部雰囲気に効率よく放出できる。ここで、放熱装置装備電子機器は、データ処理演算装置、通信装置、パソコン、自動車等のパワーモジュールなどに上記のいずれかの放熱装置が装備されるものが例示される。なお、電子機器と放熱装置は、熱的に接続できる構造であればよく、一体的に取り付けられる構造、使用時のみ熱的に接続される構造、いずれの構造でもかまわない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の放熱装置によれば、電子機器内の発熱体から発生した熱を電気機器の外部雰囲気に効率よく放出されるため、高い放熱性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図を適宜参照しながら説明する。なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００１７】
[第１の実施形態]
図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる放熱装置の構成を説明する図である。放熱装置１は、電子機器１００（図では電子機器の一例としてノートパソコンを横から見た状態を例示とする。）内の発熱体２００とヒートパイプ２０の一方端部が熱的に接続され、ヒートパイプ２０の他方端部と放熱部品１０が熱的に接続されたもので、ヒートパイプ２０を介して放熱部品１０が電子機器１００とは分離して配置されている。以下、放熱装置１を構成する放熱部品１０、ヒートパイプ２０について説明する。
【００１８】
放熱部品１０は、電子機器１００から離れた場所に配置できるのであればどこに配置してもかまわない。放熱部品は、机、ファイル棚等の水平面に配置してもよいし、机、ファイル棚、支柱（円柱、角柱）等の垂直面に配置してもよい。例えば、卓上型の電子機器では、該電子機器を置く机や、蛍光スタンドや、ファイル棚に配置することが可能である。放熱部品の形状は、配置する場所に対応させて様々な形状にすることができる。すなわち、板状、棒状、ブロック状の放熱部品や、放熱フィンでもよい。
【００１９】
上述の放熱部品１０を水平面に配置するときは、特に固定する必要はないが、垂直面に配置する際は、ネジ、ボルト等の固定具、接着剤等を用いて固定すればよい。また、放熱部品の形状をクリップ状にすれば、円柱、角柱等の支柱へ挟むことで容易に配置できる。
【００２０】
また、放熱部品１０の一部に永久磁石を備えておくと、磁性体でできた机や支柱に配置する際に、磁力を利用して配置できるので、固定具、接着剤等を用いて固定する場合に比べると容易となる。放熱部品１０は、机や支柱に配置する面に永久磁石を備えてもよいし、放熱部品１０全体を永久磁石で構成してもよい。
【００２１】
放熱部品１０は、金属（例えば、銅、ステンレス、アルミニウム、鉄等）で構成されているのでヒートパイプ２０の熱を効率よく吸熱することができる。さらに放熱部品１０を机、支柱等の金属でできた構造物に設置すると、放熱部品１０で吸熱した熱が、当該机、支柱等の金属でできた構造物に効率よく放出されるので好ましい。
【００２２】
放熱部品１０とヒートパイプ２０とは、熱的に接続されていれば本発明の機能を発揮する。熱的に接続されている例としては、ヒートパイプ２０の端部が放熱部品１０に埋め込まれた構造のものや、放熱部品１０にヒートパイプ２０を差し込む口が開いており、使用時にヒートパイプ２０を差し込む構造のものや、放熱部品１０にヒートパイプ２０を絡めるフックを設けた構造のものが例示される。
【００２３】
ヒートパイプ２０は、密閉したパイプ内に少量の作動液（メタノール、アンモニア、フレオン１１、蒸留水など）が真空封入され、そのパイプの内壁に毛細管構造（ウィック）が設けられている。ヒートパイプ２０の一部が熱を受けると、次の現象が生じる。すなわち、ヒートパイプ２０の一端を発熱体に接触させて加熱すると、内部の液体が蒸発して気化し、このとき潜熱（気化熱）として熱が取り込まれる。そして放熱部品へ高速に移動し、そこで冷やされてまた液体に戻り、熱を放出する（凝縮潜熱による熱放出）。液体は毛細管構造を通って（もしくは重力により）元の場所へ戻るので、連続的に効率よく熱を移動させることができる。
【００２４】
なお、ヒートパイプ２０は、金属管の他、チューブ状の高分子材料からなるものや絶縁材料と金属材料の薄膜の複合体からなるもの等いずれの構造でもよいが、フレキシブル構造であると、電子機器１００とは別に設けられている放熱部品１０の設置の自由度が高まり好ましい。また、ヒートパイプ自体の配置の自由度が高まる。
【００２５】
ヒートパイプ２０の長さは、特に制限されないが、電子機器１００の外部における長さとしては１０ｃｍ〜５０ｃｍが好ましい。あまりにも短いと十分な放熱特性が得られないからである。また、長すぎると、ヒートパイプ２０内部の液体が毛細管構造を通って元の場所へ戻るのに時間がかかりかえって放熱効率が悪くなるからである。
【００２６】
ヒートパイプ２０と放熱部品１０との接続部においては、接触面部を有することが好ましい。接触面部を有することで放熱部品との接触面積が大きくなり、熱伝導を確実に大きくとることができる。なお、ヒートパイプ２０の放熱部品１０との接続部は、金属材料からできていると放熱部品１０への伝熱が効率的である。
【００２７】
また、本発明に係わる放熱装置の放熱部品１０は電子機器１００から離れた位置に配置されるため、電子機器１００とヒートパイプ２０の間は、切り離し可能な構造であることが望ましい。すなわち、本発明の第１の実施の形態に係わる放熱装置においては、ヒートパイプと電子機器とは別に設けられている放熱部品を備え、前記ヒートパイプの一方端部が、前記電子機器内の発熱体と熱的に接続されるように構成されており、前記ヒートパイプの他方端部が、前記放熱部品と熱的に接続されており、さらに前記ヒートパイプの一方端部と、前記電子機器とは、着脱自在に取り付けられることを特徴とする放熱装置が提供される。
【００２８】
ヒートパイプの一方端部と、電子機器とが、着脱自在に取り付けられる構成であれば、使用時にヒートパイプと電子機器内の発熱体とを接続すれば良く、電子機器を持ち運ぶとき、電子機器と放熱装置を別々に収納して運ぶことができ便利だからである。図２は、ヒートパイプと電子機器とを切り離した状態を説明する図である。ヒートパイプ２０と電子機器１００とは、電子機器１００内に設けられたコネクタ３００を介して着脱自在に取り付けることができる。コネクタ３００と電子機器内の発熱体２００とは熱的に接続されている。
【００２９】
あるいは、ヒートパイプ２０と放熱部品１０の間で切り離し可能な構造であってもよい。すなわち、本発明の第１の実施の形態に係わる別の放熱装置においては、ヒートパイプと電子機器とは別に設けられている放熱部品を備え、前記ヒートパイプの一方端部が、前記電子機器内の発熱体と熱的に接続されるように構成されており、前記ヒートパイプの他方端部が、前記放熱部品と熱的に接続されており、さらに前記ヒートパイプの他方端部と、前記放熱部品とは、着脱自在に取り付けられることを特徴とする放熱装置が提供される。
【００３０】
着脱自在であれば、使用時にヒートパイプと放熱部品とを接続すれば良く、持ち運ぶとき、電子機器と放熱部品を別々に収納して運ぶことができ便利だからである。図３は、ヒートパイプと放熱部品とを切り離した状態を説明する図である。ヒートパイプ２０と放熱部品１０とは、放熱部品１０に設けられたコネクタ３０１を介して着脱自在に取り付けることができる。
【００３１】
[第２の実施形態]
図４は、本発明の第２の実施の形態に係わる放熱装置２の構成を説明する図である。なお、以下の実施形態において、第１の実施形態に係わる放熱装置１と同等の部材・部位には、同一の符号を付し、重複する説明は省略するものとする。
【００３２】
第２の実施の形態に係わる放熱装置２は、第１の実施形態に係わる放熱装置１において、さらに電子機器１００内にある吸熱部品３０とヒートパイプ２０が熱的に接続されている。すなわち、第２の実施形態に係わる放熱装置２は、放熱部品１０、ヒートパイプ２０及び吸熱部品３０を備えた放熱装置２である。以下、新たに備える吸熱部品３０について説明する。
【００３３】
吸熱部品３０は、電子機器１００内の発熱体２００で発生した熱を吸熱する吸熱体で、例えば、発熱体２００の近傍に配置されるものである。電子機器１００内の発熱体２００の近傍に吸熱部品３０が配置されている。吸熱部品３０はヒートパイプ２０と熱的に接続されている。熱的な接続は、ヒートパイプ２０と放熱部品１０間の接続と同じような接続構造が例示される。
【００３４】
吸熱部品３０は、電子機器１００内に設置されるものであるため、軽量で熱伝導の良い銅やアルミニウム等の軽金属材料で構成すると、携帯型の電子機器においては軽量化が図れるため望ましい。吸熱部品３０としては、ヒートスプレッダーが好適に例示される。
【００３５】
吸熱部品３０と電子機器１００内の発熱体２００は、ネジ、ボルト等の固定具を介して熱的に接続することができる。また、放熱グリースを介して熱的に接続させても良い。放熱グリースとしては、例えば、放熱用シリコン系グリースが好適に使用できる。この放熱グリースを吸熱部品３０と発熱体２００の間に塗布することで熱的に接続させることができる。なお、放熱グリースをコーティングした放熱シートを介して、吸熱部品３０と発熱体２００を熱的に接続させることも可能である。
【００３６】
電子機器１００内のヒートパイプ２０の構造としては、電子機器１００内部でのヒートパイプ２０の配置の自由度を持たせるため、フレキシブル構造であると好ましい。
【００３７】
本発明の第２の実施の形態に係わる放熱装置２においても、第１の実施形態に係わる放熱装置１と同じく、吸熱部品３０とヒートパイプ２０の間が切り離し可能な構造であるか、あるいは、ヒートパイプ２０と放熱部品１０の間で切り離し可能な構造であると持ち運びが便利となり好ましい（図示せず）。
【００３８】
[第３の実施形態]
図５は本発明の第３の実施形態に係わる放熱装置３の構成を説明する図である。本発明の第３の実施形態に係わる放熱装置３は電子機器１００内の吸熱部品３０と中継部品４０が熱伝授部品２１により熱的に接続されており、前記中継部品４０が、ヒートパイプ２０と熱的に接続されており、ヒートパイプ２０が放熱部品１０に熱的に接続された構成である。なお、熱伝授部品は、吸熱部品３０の熱を中継部品４０に伝授できるものであれば特に限定されないが、ヒートパイプで構成されていると、吸熱部品３０の熱を中継部品４０に効率よく伝授できるので好ましい。
【００３９】
このような構成の放熱装置３は、電子機器内の発熱体が複数存在する場合、好適である。すなわち、図６は、一つの電子機器内に複数の発熱体がある場合における、本発明の放熱装置３の構成を説明する図である。電子機器１００内に複数の発熱体２０１、２０２、２０３が、それぞれの発熱体に対応する熱伝授部品２１と熱的に接続され、熱伝授部品２１それぞれが中継部品４０と熱的に接続されている。当該中継部品４０は、電子機器１００の外部に配置され、さらにヒートパイプ２０と熱的に接続され、該ヒートパイプ２０が放熱部品１０と熱的に接続されるように構成されている。中継部品４０を設けることで、電子機器内の熱を一旦中継し、該中継部品より先は、熱的に接続されるヒートパイプと電子機器とは別に設けられる放熱部品を一対配置することができる。
【００４０】
本実施の形態の場合、中継部品４０は必ずしも電子機器とは別に設けられる必要はなく、ヒートパイプの一方端部と熱的に接続できれば、電子機器が備えていてもよいし、電子機器と着脱自在に取り付け可能な構造であってもよい。
【００４１】
また、複数の電子機器から構成されるシステムの場合も好適である。各々の電子機器に放熱装置を設けてもよいが、放熱装置の数が増え、複数の電子機器と放熱装置の配置の自由度が低くなる。一方、中継部品４０を設けることで、各々の電子機器で発生した熱を一旦中継し、該中継部品以降は、熱的に接続される一組のヒートパイプと放熱部品を配置することで、複数の発熱体から発生する熱を吸熱することができる。当該実施の形態においては、複数の電子機器で発生した熱を中継するためには、該中継部品は、電子機器とは別に設けられる方が好ましい。
【００４２】
このように本発明に係わる放熱装置１、２、３は、電子機器内の発熱体で発生した熱をヒートパイプ、放熱部品を介して電子機器の外部雰囲気に効率よく放出されるため、発熱体の近傍に冷却ファンやヒートシンクを設ける必要がなく、電子機器の小型化が実現できる。
【００４３】
また、本発明に係わる放熱装置装備電子機器は、電子機器と放熱装置を備える機器である。たとえば、図１においては、電子機器１００と放熱装置１とを備えた機器が放熱装置装備電子機器となる。この放熱装置装備電子機器は、図２のように電子機器１００と放熱装置１とが着脱自在に取り付ける構造であってもよい。なお、放熱装置の実施の形態により本発明に係わる放熱装置装備電子機器は、電子機器１００と放熱装置２とを備える機器であってもよいし、電子機器１００と放熱装置３を備える機器であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の放熱装置によれば、電子機器内の発熱体から発生した熱を電気機器の外部雰囲気に効率よく放出されるため、発熱体を内部に有する電子機器全般に利用できる。特に小型の吸熱材を必要とするノートパソコンや高熱発生源が周囲にあるハイブリッド自動車の電子機器等の放熱装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる放熱装置の構成を説明する図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係わる放熱装置において、ヒートパイプと電子機器内の発熱体とを切り離した状態を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係わる放熱装置において、ヒートパイプと放熱部品とを切り離した状態を説明する図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係わる放熱装置の構成を説明する図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係わる放熱装置の構成を説明する図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係わる放熱装置において、一つの電子機器に複数の発熱体がある場合における、放熱装置の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００４６】
１、２、３            放熱装置
１０                  放熱部品
２０                  ヒートパイプ
２１                  熱伝授部品
３０                  吸熱部品
４０                  中継部品
１００                電子機器
２００、２０１、２０２、２０３  発熱体
３００、３０１        コネクタ
【図１】
2009076725.tif 000003
【図２】
2009076725.tif 000004
【図３】
2009076725.tif 000005
【図４】
2009076725.tif 000006
【図５】
2009076725.tif 000007
【図６】
2009076725.tif 000008