JPH0363838B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は電子機器の主要構成要素である電子
素子等の発熱体を冷却する放熱システムに関する ［発明の技術的背景及びその問題点］ 従来のこの種の放熱システムとしては例えば第
３図、第４図に示すようなものがある。まず第３
図は、一面側に電子素子１０１を取り付けた回路
基板１０３の他面側に複数の放熱フイン１０５を
そなえた放熱体１０７が接着されている。そして
電子素子１０１での発熱は回路基板１０３から放
熱体１０７へ熱伝導され、放熱フイン１０５から
外部へ放熱されて電子素子１０１及び回路基板１
０３の冷却が行なわれる。

しかしながらこのような放熱システムの構造で
は、回路基板１０３と放熱体１０７との接着によ
る熱抵抗が大きく放熱フイン１０５からの放熱を
効率良く行なわせることが困難なものとなつてい
る。また電子素子１０１などが局部的に加熱した
場合には複数の放熱フイン１０５の局部的な数枚
に主に熱伝導が行なわれる為に十分な放熱が出来
ないという問題点があつた。

これに対し第４図の放熱システムは回路基板１
０３上にコンテナ状のヒートパイプ１０９が固定
され、回路基板１０３上に蒸発室１１１が区画さ
れている。そしてこの蒸発室１１１の底部の回路
基板１０３側には冷媒１１３が収容され、また前
記ヒートパイプ１０９の外面には複数の放熱フイ
ン１１５が設けられているものである。従つてこ
の従来例では電子素子１０１での発熱は冷媒１１
３に吸熱される。そして冷媒１１３は吸熱によつ
て蒸発する一方、放熱フイン１１５の放熱により
ヒートパイプ１０９上側にて冷却され、凝縮液化
されて再び蒸発室１１１の底部に滴下する。従つ
て第３図の従来例のように熱抵抗が大きくなるこ
ともなく、また電子素子１０１などに局部的な加
熱があつても、これに応じて冷媒１１３の蒸発が
促進され、電子素子１０１及び回路基板１０３の
冷却を第３図の従来例に比較して十分に行なわせ
ることができる。

ところでこの第４図の従来例において、更に冷
却効果を上げるためにはフアンプロペラ１１７を
設け、このフアンプロペラ１１７の冷却風によつ
て強制冷却を行なうことが考えられる。しかしな
がらこの場合は、フアンプロペラ１１７を駆動す
る駆動モータ１１９が必要となる上、電子素子１
０１等の発熱温度変化に応じてフアンプロペラ１
１７による冷却風を制御するためには、電子素子
１０１などの発熱温度を検出するセンサ、このセ
ンサに基ずいて駆動モータ１１９を制御する制御
装置等が必要となり、コストアツプの恐れがあつ
た。このような問題点に対して、本出願人は既に
第５図のような新規の放熱システムを提案してい
る。この第５図は概念的に示したものであり、ヒ
ートパイプ１０９に軸受１２１を介して回転自在
に支持されたタービンプロペラ１２３が、冷媒１
１３の蒸発流によつて回転され、このタービンプ
ロペラ１２３と一体的に回転するインナー磁石１
２５の回転により、このインナー磁石１２５と磁
気カツプリングされているアウター磁石１２７が
回転する。そして、このアウター磁石１２７の回
転によりヒートパイプ１０９の外部に軸受１２９
を介して回転自在に軸支されたフアンプロペラ１
３１を回転するようにしたものである。したがつ
て、駆動モータ等の外部駆動源を必要することな
く、フアンプロペラ１３１を回転させることがで
きて効率の良い放熱を行なわせることができると
共に、電子素子１０１等の発熱状態に応じて冷媒
１１３の蒸発流の発生が制御され、制御装置等を
必要とすることなくフアンプロペラ１３１の自動
的な回転制御を行なわせることができ、コストア
ツプを押さえながら放熱効率の向上を図ることが
できる。

［発明の目的］ この発明は上記従来の問題点に鑑がみなされ、
本出願人が先に提出した放熱システムを更に発展
させたもので、コストアツプを押さえながらより
一層の放熱効率向上を図る。ことがでかきる放熱
システムの提供を目的とする。

［発明の概要］ 上記目的を達成させるためにこの発明は、発熱
体に取り付けられ蒸発室を区画するコンテナ状の
ヒートパイプと、前記蒸発室内部に収容され前記
発熱体から吸熱して蒸発する冷媒と、前記蒸発室
内部に回転自在に軸支され冷媒の蒸発流によつて
回転されるタービンプロペラと、このタービンプ
ロペラ側に一体的に支持されタービンプロペラと
同心状のインナー磁石と、前記ヒートパイプ外部
に回転自在に軸支され回転によりヒートパイプ冷
却用の風を起すフアンプロペラと、このフアンプ
ロペラ側に一体的に支持されると共に前記インナ
ー磁石の回転方向外周囲に配置されてインナー磁
石に対し磁気的にカツプリングされるアウター磁
石とにより構成した。

［実施例］ 以下第１図に基ずいてこの発明の一実施例を詳
細に説明する。

発熱体としての電子素子１を取り付けた回路基
板３は電子機器の主要構成要素であり、回路基板
３上にはコンテナ状のヒートパイプ５がボルト７
によつて固定され、回路基板３上に蒸発室９が区
画形成されている。この蒸発室９内底部には回路
基板３に接触する冷媒１１が収容されている。こ
の冷媒１１は回路基板３側から吸熱して蒸発する
ように構成されている。

一方、前記蒸発室９内部には回転自在に軸支さ
れ冷媒１１の蒸発流によつて回転されるタービン
プロペラ１３が設けられている。このタービンプ
ロペラ１３は上下方向に軸心を有するインナー翼
軸１５の下端に取り付けられている。このインナ
ー翼軸１５の軸心部には中空部１５ａが形成さ
れ、インナー翼軸１５の軽量化が図られている。
そして、このインナー翼軸１５は第１インナー軸
受１７ａ及び第２インナー軸受１７ｂを介して回
転自在に軸支されている。第１インナー軸受１７
ａは前記ヒートパイプ５に支持され、第２インナ
ー軸受１７ｂはヒートパイプ５の天部上に取り付
けられた軸受ソケツト１９内に支持されている。
これらインナー軸受１７ａ，１７ｂのインナーレ
ース間にはカラー２０が介設されている。

前記インナー翼軸１５の頂部にはボルト２１に
よりインナー磁石２３が固定されている。従つ
て、インナー磁石２３はタービンプロペラ１３側
に一体的に支持され、タービンプロペラ１３と同
心状に構成されている。

他方前記ヒートパイプ５の外部にはフアンプロ
ペラ２５が設けられ、このフアンプロペラ２５は
アウター翼軸２７に支持されている。このアウタ
ー翼軸２７は前記インナー翼軸１５に対して同心
状に配置され、軸心部に軽量化のための中空部２
７ａを有し、前記軸受ソケツト１９の頂部に第１
アウター軸受２９ａ、及び第２アウター軸受２９
ｂを介して回転自在に支持されている。この第１
のアウター軸受２９ａと第２アウター軸受２９ｂ
のインナーレース間にはカラー３１が介設され、
第１アウター軸受２９ａのインナーレース上面は
軸受ソケツト１９にボルト３３によつて固定され
た抜け止め板３５で押えられている。

前記アウター翼軸２７の下端部には前記インナ
ー磁石２３の回転方向外周囲に至るスカート部２
７ｂが形成されている。そしてこのスカート部２
７ｂには軸受ソケツト１９外において前記インナ
ー磁石２３の回転方向外周囲に配置されたアウタ
ー磁石３７が支持されている。従つてアウター磁
石３７はフアンプロペラ２５に一体的に支持され
ると共に、インナー磁石２３の回転方向外周囲に
配置され、インナー磁石２３に対して磁気的にカ
ツプリングされる構成となつている。なお電子素
子１は回路基板３に固定されたカバー３９によつ
て覆われている。

次に上記一実施例の作用について述べる。

電子素子１が発熱すると回路基板３に接触して
いる冷媒１１がこれを吸熱して蒸発する。この冷
媒１１の蒸発によつて蒸発室９内に蒸発流が形成
され、タービンプロペラ１３が回転される。この
タービンプロペラ１３の回転によつてインナー翼
軸１５を介し、インナー磁石２３がタービンプロ
ペラ１３と同心状に回転される。こうしてインナ
ー磁石２３が回転すると軸受ソケツト１９外でイ
ンナー磁石２３に対し磁気的にカツプリングされ
ているアウター磁石３７も回転力を受ける。この
アウター磁石３７の回転力はアウター翼軸２７を
介してフアンプロペラ２５に伝達され、フアンプ
ロペラ２５が軸心回りに回転される。このフアン
プロペラ２５の回転によりヒートパイプ５冷却用
の風が起され、ヒートパイプ５の外壁面が冷却さ
れる。こうしてヒートパイプ５の外壁面が強制冷
却されると、ヒートパイプ５からの放熱が促進さ
れ、前記蒸発室９内の蒸気からヒートパイプ５を
介して外部へ効率よく放熱が行なわれ、電子素子
１の冷却を効果的に行なわせることができる。そ
して、蒸発室９の上側で上記のように放熱された
蒸気流は凝縮液化されて、蒸発室９の底部側へ滴
下される。

一方、電子素子１の発熱が高くなるときにはこ
れに応じて冷媒１１の蒸発が促進される。従つて
フアンプロペラ２５の回転が速くなり、発熱の大
きさに応じてフアンプロペラ２５による冷却風が
強くなる。又電子素子１の発熱がそれほど高くな
いときは冷媒１１の蒸発も少なくなり、これに応
じてフアンプロペラ２５による冷却風が弱くな
る。従つて電子素子１の発熱状体に応じて自動的
に冷却風の調節が行なわれる。電子素子１が局部
的に加熱した場合にも、これに応じて冷媒１１が
蒸発し、局部的な加熱の冷却にも支障がない。ま
た、特にこの発明の実施例では、アウター磁石３
７がインナー磁石２３の回転方向外周囲に配置さ
れているため、インナー磁石２３とアウター磁石
３７が引き合う力は、第１インナー軸受１７ａ、
第２インナー軸受１７ｂ、及び第１アウター軸受
２９ａ、第２アウター軸受２９ｂに作用すること
はない。従つて第５図のよな先の提案と比較した
場合、先の提案ではインナー磁石１２５とアウタ
ー磁石１２７との引き合う力がインナー軸受１２
１、アウター軸受１２９に軸心方向の無理な力と
して作用し、蒸発流によつてタービンプロペラ１
２３、及びこれに連動してフアンプロペラ１３１
を回転させた場合、大きな抵抗となる恐れがあ
り、放熱放率の向上を阻害する恐があつた。これ
に対してこの発明の実施例では上記のように、各
軸受１７ａ，１７ｂ，２９ａ，２９ｂに無理な力
が作用することなくタービンプロペラ１３、フア
ンプロペラ２５の円滑な回転を得ることができ、
放熱効率の飛躍的な向上を図ることができる。

第２図はこの発明の他の実施例を示すもので、
蒸発室９の内部に静翼４１を設けたものである。
従つてこの場合は、冷媒１１の蒸発流が、静翼４
１によつてタービンプロペラ１３が効率よく回転
する方向に整流され、タービンプロペラ１３の回
転効率を高めて、より一層の放熱効率向上を図る
ことができる。

なおこの発明は上記実施例に限定されるもので
はない。例えばヒートパイプ５の外面には放熱フ
インを設けることも出来る。

［発明の効果］ 以上より明らかなようにこの発明の構成によれ
ば、従来例と比較して放熱の際の熱抵抗が少なく
効率よく放熱させることができると共に、局部的
な発熱に対しても支障なく放熱することができ
る。しかも外部駆動源を必要とすることなく強制
冷却ができ、且つ制御装置等を必要とすることな
く発熱の程度に応じてフアンプロペラが自動的に
回転制御され、コストアツプを押さえながら放熱
効率の向上を図ることができる。さらに、本出願
人が提出した先の提案に対しては、インナー磁石
とアウター磁石との引き合う力がフアンプロペラ
及びタービンプロペラを軸支する軸受に無理な力
として作用することが少なく、より一層の放熱効
率向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る全体断面
図、第２図はこの発明の他の実施例に係る全体断
面図、第３図、４図は従来例に係る全体断面図、
第５図は先の提案に係る全体断面図である。 １……電子素子（発熱体）、３……回路基板
（発熱体）、５……ヒートパイプ、９……蒸発室、
１１……冷媒、１３……タービンプロペラ、２３
……インナー磁石、２５……フアンプロペラ、３
７……アウター磁石。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 発熱体に取り付けられ蒸発室を区画するコン
   テナ状のヒートパイプと、前記蒸発室内部に収容
   され前記発熱体から吸熱して蒸発する冷媒と、前
   記蒸発室内部に回転自在に軸支され冷媒の蒸発流
   によつて回転されるタービンプロペラと、このタ
   ービンプロペラ側に一体的に支持されタービンプ
   ロペラと同心状のインナー磁石と、ヒートパイプ
   外部に回転自在に軸支され回転によりヒートパイ
   プ冷却用の風を起すフアンプロペラと、このフア
   ンプロペラ側に一体的に支持されると共に前記イ
   ンナー磁石の回転方向外周囲に配置されてインナ
   ー磁石に対し磁気的にカツプリングされるアウタ
   ー磁石とよりなる放熱システム。