ノートブック型パソコンの冷却構造

【目的】冷却能力に優れ、かつコンパクトなノートブック型パソコンの冷却構造を提供する。
【構成】発熱源となる中央演算処理装置１８に、ヒートパイプ機構１７の一端部が熱授受可能に配設され、かつそのヒートパイプ機構２０の他端部が、パソコン本体に設けられている金属製のノイズ遮蔽板１４に熱授受可能に配設されている。ヒートパイプ１７，２０が中央演算処理装置１８から発生する熱を、ノイズ遮蔽板１４に輸送する。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）から発する熱をヒートパイプを利用して放出することにより、ＣＰＵを冷却するノートブック型パソコンの冷却構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は、ノートブック型パソコンの従来の冷却装置の一例を示す図である。図３の（Ａ）において、パソコン本体１はプラスチックあるいはカーボンファイバー等によって形成された比較的厚みの薄い矩形容器からなり、日本工業規格でのいわゆるＡ４サイズ程度の大きさを成している。
【０００３】パソコン本体１の上面には、キーボード部２およびディスプレイ部３が備えられており、これらは各々ヒンジによって回動可能に構成されている。すなわち、キーボード部２およびディスプレイ部３は、パソコン本体１側から上方に起き上がり、かつその状態からパソコン本体１側に倒れるように構成されている。また、キーボード部２およびディスプレイ部３の内部には、それぞれほぼ同等のサイズのアルミ薄板４がノイズの遮蔽板として取り付けられている。
【０００４】前記パソコン本体１の内部の二分割された空間のうち前方側（図３の（Ａ）においてキーボード部２側）には、着脱式のハードディスクドライブ５やフロッピーディスクドライブ、バッテリー（それぞれ図示せず）等が設置されている。他方の空間内の底部にはヒートパイプ６が設置されており、また、その上方には熱伝達を促進するコンパウンドを介して中央演算処理装置（以下、ＣＰＵ）７が取り付けられている。さらに、そのＣＰＵ７の上方には複数枚のプリント基板８が設けられている。前記ヒートパイプ６は、コンテナが薄い板状を成すいわゆる平板型ヒートパイプであって、そのコンテナの一部分には矩形のフィン９が複数枚装着されている。
【０００５】したがって、上記の冷却装置では、パソコンの使用に伴ってＣＰＵ７から発生する熱により、ヒートパイプ６内部の作動流体が蒸発し、その蒸気はコンテナのうち温度の低いフィン９側の部分に流動する。その作動流体蒸気は、フィン９により熱を奪われて凝縮する。すなわちＣＰＵ７の熱がヒートパイプ６の作動流体によって輸送され、フィン９から放出される。したがって、ＣＰＵ７の温度が許容範囲内に抑えられる。なお、凝縮して液相に戻った作動流体は、重力およびウィックによって蒸発部側に還流し、そこで再度蒸発する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ノートブック型パソコンは、携帯性を主要目的とするものであるから、小型化および軽量化が強く望まれている。したがって、当然、パソコン本体１の内部空間において冷却装置が占有するスペースもできるだけ小さいことが好ましい。また、一方で、ＣＰＵ７のパワー増大化が年々進められているから、冷却能力の向上も要望されている。
【０００７】しかしながら、ヒートパイプ６を介したＣＰＵ７の冷却能力は、ヒートパイプ６の実質的な放熱面積によって制約を受けるのに対し、上記従来の冷却装置では、ヒートパイプ６の放熱部の面積をフィン９によって確保する構成であるから、ＣＰＵ７の出力アップに伴ってヒートパイプ６に要求される放熱面積が増大して、フィン９の大型化が必要となり、また、このフィン９をパソコン本体１内に設けているから、冷却装置がパソコン本体１の内部空間において占有するスペースが必然的に大きいものとなり、ひいてはパソコン本体１の大型化を招来する不都合があった。
【０００８】また、前述のようにフィン９がパソコン本体１の内部に設置されていることにより、ヒートパイプ６から放出された熱がその内部空間に籠りやすい問題もある。
【０００９】この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、コンパクトで、かつ冷却能力に優れたノートブック型パソコンの冷却構造を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を達成するために、発熱源となる中央演算処理装置に、ヒートパイプ機構の一端部が熱授受可能に配設され、かつそのヒートパイプ機構の他端部が、パソコン本体に設けられている金属製のノイズ遮蔽板に熱授受可能に配設されていることを特徴とするものである。
【００１１】また、請求項２の発明は、パソコン本体に回動機構を介して開閉自在に取り付けられた開閉部材に金属製のノイズ遮蔽板が配設されるとともに、前記パソコン本体の内部に中央演算処理装置が設置され、さらにその中央演算処理装置に第一のヒートパイプの一端部が熱授受可能に配設されるとともに、その第一のヒートパイプの他端部が前記回動機構の中心軸線と同一軸線上に配設され、かつ前記ノイズ遮蔽板に第二のヒートパイプの一端部が熱授受可能に配設されるとともに、その第二のヒートパイプの他端部が、前記回動機構の中心軸線と同一軸線上に配設されかつ前記第一のヒートパイプと熱授受可能に連結されていること特徴とするものである。
【００１２】また、この発明では、前記開閉部材をキーボードもしくはディスプレイのいずれか一方により形成することができる。
【００１３】
【作用】この発明においても、パソコンの使用に伴って中央演算処理装置から熱が発生するが、この発明では、中央演算処理装置と熱伝達可能にヒートパイプ機構の一端部が配設されているから、中央演算処理装置から放出された熱によってヒートパイプ内に封入されている作動流体が加熱されて蒸発する。その作動流体蒸気は温度と内部圧力が共に低くなっている他端部、すなわちノイズ遮蔽板側に配設されている端部に向けて流動する。そして、その端部においてノイズ遮蔽に熱を奪われて凝縮する。すなわち、中央演算処理装置からの放熱がヒートパイプの作動流体によってノイズ遮蔽板まで運ばれ、そこから外に放散される。
【００１４】このように、ノイズ遮蔽板はヒートパイプ機構の放熱面として作用するが、このノイズ遮蔽板は既設されているものであるから、当然、新たに設置スペースを必要とせず、すなわち構造全体がコンパクトになる。なお、放熱して液化した作動流体は、重力あるいはウィックによってヒートパイプ機構のうち中央演算処理装置側の端部に還流し、そこで再度加熱される。
【００１５】請求項２に記載の発明においても、パソコン本体を使用するに伴って中央演算処理装置から発熱するが、その熱は第一のヒートパイプの一端部に伝達され、その内部の作動流体が蒸発する。その作動流体蒸気は温度と内部圧力が共に低くなっている他端部に向けて流動し、そこで第二のヒートパイプの一端部に熱を奪われて凝縮する。放熱して液化した作動流体は重力あるいはウィックによって中央演算処理装置側の端部に還流する。一方、第一のヒートパイプから伝達された熱に加熱されて第二のヒートパイプ内の作動流体が蒸発する。その蒸気はノイズ遮蔽板側に配設された端部に向けて流動し、そこで熱を奪われて凝縮する。すなわち中央演算処理装置から放出される熱が第一のヒートパイプを介して第二のヒートパイプからノイズ遮蔽板に運搬され、そこから外部に放散される。
【００１６】また、この発明では、第一のヒートパイプと第二のヒートパイプとのそれぞれの一端部が回動機構の中心軸線と同一軸線上に配設されているから、ノイズ遮蔽板に第二ヒートパイプを配設した状態であっても、キーボードあるいはディスプレイ等の開閉部材を何等支障なく回動（開閉）させることができる。
【００１７】なお、前記回動機構による開閉部材を、キーボードあるいはディスプレイにより形成すれば、ヒートパイプによってノイズ遮蔽板に運ばれた中央演算処理装置の熱が、キーボードあるいはディスプレイのうち一方から放出される。
【００１８】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。図１および図２は、この発明の冷却構造に係るノートブック型パソコンを示す概略図である。これらの図において、パソコン本体１０は、プラスチックあるいはカーボンファイバー等によって形成された比較的厚みの薄い矩形容器からなり、ＪＩＳでのＡ４サイズ程度の大きさを成している。
【００１９】パソコン本体１０の上面には、キーボード部１１およびディスプレイ部１２が備えられている。これらのキーボード部１１とディスプレイ部１２とは、それぞれパソコン本体１０側に形成されている回動軸１３を中心として所定の範囲内で自在に回動するよう構成され、いわゆる開閉部材となっている。すなわち、キーボード部１１およびディスプレイ部１２をパソコン本体１０からそれぞれ上方に起き上がらせたり、あるいはその状態からパソコン本体１０側に倒したりできる構成になっている。これらのキーボード部１１およびディスプレイ部１２には、各々とほぼ等しい寸法のアルミ薄板１４が内部に装着されている。このアルミ薄板１４は、ノイズを遮蔽するためのものであって、通常、ノートブック型のパソコンに標準装備されている。
【００２０】前記パソコン本体１０内の二分割された空間のうち前方側の空間（図２の（Ａ）においてキーボード部１１側）には、着脱式のハードディスクドライブ１５、フロッピーディスクドライブ、バッテリー（共に図示せず）等が収納されている。ここで、前述したキーボード部１１のパソコン本体１０に対する起立・傾倒動作（開閉動作）は、ここに示したハードディスクドライブ１５やバッテリー等を交換したり、あるいは取り外したりする際に行われる。
【００２１】一方、パソコン本体１０の後方側の空間の底部には、平板状のアルミブロック１６に挿着された第一ヒートパイプ１７の一端部が配設されており、その上部にはＣＰＵ１８が取り付けられている。なお、アルミブロック１６は、ＣＰＵ１８と第一ヒートパイプ１７との接触性を向上させるためのものであって、必要に応じて設けられる。さらに、ＣＰＵ１８の上方には、複数枚のプリント基板１９が設置されている。
【００２２】前記第一ヒートパイプ１７の他端部は、アルミブロック１６側に配置された端部に対してほぼ直角に折り曲げられるとともに、前記キーボード部１１側の回動軸１３の中心軸線と同一軸線上に延ばされている。そして、その第一ヒートパイプ１７の端部は、二重管構造の第二ヒートパイプ２０の一端部に回動可能に嵌合している。すなわち、第一ヒートパイプ１７と第二ヒートパイプ２０との接続部２１が回動軸１３の中心軸線と同一軸線上に形成されている。なお、その接続部２１には、二本のヒートパイプの接触抵抗を軽減し、かつ熱伝達を促進するための適当なサーマルジョイントが塗布されている。第二ヒートパイプ２０の他端部は、キーボード部１１に内接されているアルミ薄板１４の裏面（図１において下側）に熱授受可能に密着した状態で配設されている。また、ここでは第一ヒートパイプ１７および第二ヒートパイプ２０は共に、円形断面の小径管がコンテナとして採用されている。さらに、図示しないがそれらのヒートパイプのうち他の部材と接しない箇所を断熱被膜で覆ってもよい。
【００２３】ここで、ヒートパイプは、両端が閉じられた金属パイプ等の容器の内部に、真空脱気した状態で水やアルコールなどの凝縮性の流体を作動流体として封入したものであり、温度差が生じることにより動作し、高温部で蒸発した作動流体が低温部に流動して放熱・凝縮することにより、作動流体の潜熱として熱輸送を行う。そして、その見掛上の熱伝導率は、銅やアルミ等の金属と比較して数十倍ないし数百倍程度優れている。なお、必要に応じて作動流体の還流を促進するウィックがコンテナ内部に備えられる。
【００２４】つぎに、上記のように構成されたこの発明の作用を説明する。この発明に係るノートブック型パソコンにおいても、使用されることによりＣＰＵ１８から熱が生じる。その熱はアルミブロック１６を介して第一ヒートパイプ１７の一端部に伝達される。この時点で第一ヒートパイプ１７の両端部で温度差が生じ、したがって、自動的に第一ヒートパイプ１７の動作が開始される。すなわち、ＣＰＵ１８から放出された熱によってコンテナ内部に封入される作動流体が蒸発し、その蒸気は温度と内部圧力とが共に低くなっている他端部に向けて流動する。その他端部は、前述のように第二ヒートパイプ２０の一端部によって外周を覆われているから、作動流体の保持する熱が第二ヒートパイプ２０に奪われる。その場合、接続部２１にはサーマルジョイントが塗布されているから、第一ヒートパイプ１７から第二ヒートパイプ２０に効率良く熱伝達される。なお、放熱して液化した第一ヒートパイプ１７の作動流体は重力およびウィックによって蒸発部側に還流する。
【００２５】一方、第二ヒートパイプ２０内部の作動流体蒸気は、やはり低温・低圧の他端部、すなわちアルミ薄板１４に配設された端部に向けて流動し、そこでアルミ薄板１４に熱を奪われて凝縮する。このように、パソコン本体１０の内部に設置されるＣＰＵ１８の熱が第一ヒートパイプ１７と第二ヒートパイプ２０とによって、パソコン本体１０外部に位置するアルミ薄板１４まで輸送される。そして、その熱はアルミ薄板１４から外部に放散される。
【００２６】このように、既設されるアルミ薄板１４を第二ヒートパイプ２０の放熱面として利用するので、冷却構造としてパソコン本体１０の内部に必要とする設置スペースを小さいものとなり、しかも重量がほとんど増加しない利点もある。また、前記アルミ薄板１４は、パソコン本体１０の外部に位置しており、さらにその表面積は、通常、従来一般の冷却構造においてフィン等によって確保される放熱部面積に対して数倍大きいので、第一ヒートパイプ１７および第二ヒートパイプ２０内の作動流体の循環が活発に行われるとともに、パソコン本体１０内に熱が籠りにくく、ひいては冷却能力を向上させることができる。すなわち、冷却能力に優れ、かつコンパクトなノートブック型パソコンの冷却構造を得ることができる。
【００２７】また、この発明に係るノートブック型パソコンにおいても、ハードディスクドライブ１５やバッテリー等をパソコン本体１０から着脱する際には、キーボード部１１をパソコン本体１０から起立させることにより行われる。その場合、前述のように第一ヒートパイプ１７と第二ヒートパイプ２０との接続部２１がキーボード部１１側の回動軸１３の中心軸線と同一軸線上に形成されているから、何等支障なくキーボード部１１を起こすことが可能となる。なお、この実施例において、第二ヒートパイプ２０が配設されていないディスプレイ部１２は、いうまでもなくパソコン本体１０から自在に起き上がらせることができ、またパソコン本体１０側に倒すことができる。
【００２８】なお、アルミ薄板１４が回動する部材に設けられている場合、ヒートパイプ機構は上記実施例で示した一対のヒートパイプで構成する替わりに、コルゲート管などの屈曲自在なヒートパイプで構成してもよい。
【００２９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発明によれば、熱源となる中央演算処理装置にヒートパイプ機構の一端部を熱授受可能に配設し、かつその他端部をノイズ遮蔽板に熱授受可能に配設したので、ノイズ遮蔽板がヒートパイプ機構の放熱面となる。このノイズ遮蔽板は、既設されるものであるから、冷却構造全体が必要とする設置スペースを小さいものとすることができる。換言すれば、コンパクトな冷却構造を得ることができる。
【００３０】また、請求項２に記載した発明は、中央演算処理装置に一端部が熱授受可能に配設される第一のヒートパイプの他端部と、一端部がノイズ遮蔽板に配設される第二のヒートパイプの他端部とが、熱授受可能な状態で回動機構の中心軸線と同一軸線上に配設されているから、第二のヒートパイプが配設された状態でも回動機構による開閉部材、特にキーボードあるいはディスプレイを支障なく開閉させることができる。また、パソコン本体の外部にノイズ遮蔽板が設けられているから、そこから放出された熱がパソコン本体の内部空間に籠ることがなく、したがつて、冷却能力に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す概略図である。
【図２】この発明に係るノートブック型パソコンを一部切り欠いた概略図である。
【図３】従来技術の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０…パソコン本体、１１…キーボード部、１２…ディスプレイ部、１３…回動軸、１４…アルミ薄板、１７…第一ヒートパイプ、１８…ＣＰＵ、２０…第二ヒートパイプ、２１…接続部。

【特許請求の範囲】
【請求項１】発熱源となる中央演算処理装置に、ヒートパイプ機構の一端部が熱授受可能に配設され、かつそのヒートパイプ機構の他端部が、パソコン本体に設けられている金属製のノイズ遮蔽板に熱授受可能に配設されていることを特徴とするノートブック型パソコンの冷却構造。
【請求項２】パソコン本体に回動機構を介して開閉自在に取り付けられた開閉部材に金属製のノイズ遮蔽板が配設されるとともに、前記パソコン本体の内部に中央演算処理装置が設置され、さらにその中央演算処理装置に第一のヒートパイプの一端部が熱授受可能に配設されるとともに、その第一のヒートパイプの他端部が前記回動機構の中心軸線と同一軸線上に配設され、かつ前記ノイズ遮蔽板に第二のヒートパイプの一端部が熱授受可能に配設されるとともに、その第二のヒートパイプの他端部が、前記回動機構の中心軸線と同一軸線上に配設されかつ前記第一のヒートパイプと熱授受可能に連結されていること特徴とするノートブック型パソコンの冷却構造。
【請求項３】前記開閉部材がキーボードもしくはディスプレイのいずれか一方であることを特徴とする請求項２に記載のノートブック型パソコンの冷却構造。

【図１】