JP2003124671A - 電子装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子装置の処理性能向上に伴う発熱素子の発熱
量増大に対して、必要かつ十分な循環液流量となる、小
型化、薄型化に適した液冷構造を提供するとともに、長
期間の使用に耐え得る電子装置を提供する。 【解決手段】水冷ジャケット８を発熱素子７に熱的に接
続するとともに、ディスプレイ２に設置した放熱パイプ
９を熱的に接続し、液駆動装置１１によって水冷ジャケ
ット８と放熱パイプ９との間で液媒体を循環させる。こ
の液媒体の量を確認する窓を設け、液媒体が不足した際
に補充できる構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体を用いて発熱
素子を冷却する冷却装置を備えた電子装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術は、特開平６−２６６４７４
号公報、特開平７−１４２８８６号公報等に見られる。
特開平６−２６６４７４号公報の例では、発熱素子を搭
載した配線基板を収容した本体筐体と、ディスプレイパ
ネルを備え本体筐体に回転可動に取り付けられた表示装
置筐体からなる電子装置で、発熱素子に取り付けられた
受熱ジャケット、表示装置筐体に設置した放熱パイプ及
び液駆動機構がフレキシブルチューブで接続された構造
が示されている。さらに、特開平７−１４２８８６号公
報では、特開平６−２６６４７４号公報の例において、
筐体を金属製とした例が示されている。

【０００３】これらの例では、発熱素子で発生した熱を
受熱ジャケットに伝え、その熱を、受熱ジャケットから
放熱パイプまで液駆動機構によって液を駆動することに
よって伝え、外気に放熱している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】携帯型パーソナルコン
ピュータなどに代表される電子装置では、性能の向上に
よる素子の高発熱化が著しい。その一方で、携帯に適し
た筐体サイズの小型化、薄型化が望まれている。

【０００５】上記公知例は、いずれも発熱素子の高発熱
化に対して、発熱素子で発生する熱をディスプレイ側に
伝熱して放熱する構造である。発熱素子からディスプレ
イ側への伝熱は、液体を両者の間で駆動させることによ
って行うが、液体の駆動量、動作圧力について考慮され
ていない。すなわち、必要以上の液駆動量、動作圧力に
なると液駆動装置が大型化、消費電力の増大等により、
筐体サイズの小型化が困難になる。一方、筐体サイズの
小型化により液駆動装置も小型化すると発熱素子の冷却
が十分に行えなくなるという問題もある。

【０００６】本発明の目的は、水冷装置内の水を常に一
定量に確保し、発熱素子の熱暴走を防止した電子装置を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、内部に半導
体子を搭載した筐体と、この半導体素子と熱的に接続さ
れた受熱部材と、前記筐体の内面側に配設された放熱部
材と、この放熱部材と前記受熱部材との間で液媒体を駆
動させる液駆動手段と、前記液媒体を貯留するタンク
と、このタンクと前記放熱部材と受熱部材とをチューブ
で接続した電子機器装置において、前記タンクを透明素
材で形成し、前記タンク内の液媒体の量を確認する窓を
筐体に設けたことにより達成される。

【０００８】また、上記目的は、前記液媒体を着色した
ことにより達成される。

【０００９】また、上記目的は、前記タンク内にフロー
トを設置したことにより達成される。

【００１０】

【発明の実施の形態】電子機器装置、いわゆるパーソナ
ルコンピュータ（以下、電子装置という）には、携帯が
可能なノート型電子装置と机上での使用が中心のディス
クトップ型電子装置とがある。これらの電子装置は、い
ずれも年々高速処理、大容量化の要求が高くなり、この
要求を満たす結果、半導体素子であるＣＰＵの発熱温度
が高くなっていった。この傾向は、今後も更に続くもの
と予想される。

【００１１】これに対して、現状のこれら電子装置は、
ファン等による空冷式が一般的である。この空冷式は、
放熱の能力に限界があり、前述のような高発熱傾向のＣ
ＰＵの放熱に追従できなくなってしまう可能性がある。
ただし、ファンを高速回転させたり、ファンを大型化し
たりすることによって対応も可能であるが、電子装置の
低騒音化や軽量化に逆行するため現実的ではない。一
方、従来から空冷式の放熱に代わる放熱として、水等の
冷却媒体を循環させてＣＰＵを冷却する装置がある。こ
の冷却装置は、主に企業或いは銀行等で使用される大型
コンピュータの冷却に使用され、冷却水をポンプで強制
的に循環させ、専用の冷凍機で冷却するといった大規模
な装置である。

【００１２】従がって、移動が頻繁に行われるノート型
電子装置や、事務所内の配置換え等で移動の可能性があ
るディスクトップ型電子装置には上述のような水による
冷却装置は、例えこの冷却装置を小型化したとしても到
底搭載することはできない。

【００１３】そこで、上述の従来技術のように、小型の
電子装置に搭載可能な水による冷却装置が種々検討され
ているが、この従来技術の出願当時は、半導体素子の発
熱温度が近年ほど高くなく、現在に至っても水冷装置を
備えた電子装置は製品化に至っていない。

【００１４】これに対して、本発明はコンピュータ本体
の外郭を形成する筐体を放熱性に良好なアルミ合金やマ
グネシウム合金等にすることによって、水冷装置の大幅
な小型化が実現でき、電子装置への搭載が可能となった
ものである。水冷装置を特にノート電子装置に搭載した
場合、以下のような問題がある。ディスプレイ筐体は本
体側筐体に回転自在に接続されているため、ディスプレ
イ筐体の放熱配管と本体筐体内の受熱ジャケットとはフ
レキシブルチューブで接続しなくてはならい。ところ
が、このフレキシブルチューブは配管自身から水の透過
が発生し、水が徐々に抜けてしまうとう問題がある。水
冷装置から水が抜けてしまうと、発熱素子を冷却するの
に十分な水量が得られず、発熱素子が熱暴走を起こして
しまうという重大な事故につながるおそれがある。

【００１５】そこで、本発明は、水冷装置内の水位を確
認できるようにして、水の補給時期を容易にすることを
種々検討したものである。

【００１６】以下、検討結果を図面を用いて詳細に説明
する。図１は、本実施例を備えた電子装置の斜視図であ
る。図１において、電子装置は、本体ケース１とディス
プレイ１０を備えたディスプレイケース２とからなり、
本体ケース１に設置されるキーボード３、複数の素子を
搭載した配線基板４、ハードディスクドライブ５、補助
記憶装置(たとえば、フロッピー（登録商標）ディスク
ドライブ、ＣＤドライブ等)６等が設置される。なお説
明のため、キーボード３は取り外した状態を示してい
る。配線基板４上には、ＣＰＵ（中央演算処理ユニッ
ト）７等の特に発熱量の大きい素子（以下、ＣＰＵと記
載）が搭載される。ＣＰＵ７には、水冷ジャケット８が
取り付けられる。ＣＰＵ７と水冷ジャケット８とは、柔
軟熱伝導部材（たとえばＳｉゴムに酸化アルミなどの熱
伝導性のフィラーを混入したもの）を介して接続され
る。また、ディスプレイケース２の背面(ケース内側)に
は、放熱パイプ９が設置される。なお、ディスプレイケ
ース２を熱伝導のよい金属製（たとえば、アルミ合金や
マグネシウム合金等）にしてもよい。また、液輸送手段
であるポンプ１１が本体ケース１内に設置される。

【００１７】水冷ジャケット８、放熱パイプ９、ポンプ
１１は、フレキシブルチューブ１２で接続され、ポンプ
１１によって内部に封入した液媒体（たとえば、水、不
凍液等）が循環する。ＣＰＵ７で発生する熱は、水冷ジ
ャケット８内を流通する液媒体に伝えられ、ディスプレ
イ１０の背面に設置された放熱パイプ９を通過する間
に、ディスプレイケース２の表面を介して外気に放熱さ
れる。これにより温度の下がった液媒体は、ポンプ１１
を介して再び水冷ジャケット８に送出される。また、デ
ィスプレイケース２の上部には放熱パイプ９に接続され
たタンク１３が設置されており、該タンク１３内には液
媒体が入っている。タンク１３、放熱パイプ９、フレキ
シブルチューブ１２、水冷ジャケット８及びポンプ１１
は閉じた液媒体の循環回路であり、ポンプ１１を運転し
て、液媒体を循環する。

【００１８】図２は、本実施例の電子装置（ディスプレ
イケース２を開いた状態）の背面図である。図２におい
て、ディスプレイケース２には、窓１４が設けられてお
り、タンク１３内の液媒体の水位を見ることができる。
タンク１３、放熱パイプ９、フレキシブルチューブ１
２、水冷ジャケット８及びポンプ１１は閉じた液媒体の
循環回路であり、液媒体が循環中であっても、停止して
いてもタンク１３内の液媒体の水位を見ることができ
る。

【００１９】図３は、本実施例の電子装置（ディスプレ
イケース２を閉じた状態）の側面図である。図３におい
て、ディスプレイケース２にはディスプレイ１０が設置
されており、両者の間にタンク１３及び放熱パイプ９が
設置される。携帯型の電子装置の場合、携帯性、携帯時
の取り扱い性などを考慮すると筐体の厚さ（ディスプレ
イケース２を閉じた状態）は５０ｍｍ程度以下が望まし
い。このとき、厚さ方向の寸法の内訳は、図３から、ケ
ース肉厚１〜２ｍｍが、本体１のケース下面１ａ、上面
１ｂ、ディスプレイケース２の前面２ａ、背面２ｂで４
面、ディスプレイ１０の厚さが５〜１０ｍｍ、金属パイ
プ９の直径が３ｍｍ前後、タンク１３の厚さが５ｍｍ前
後で、ポンプ１１自体の高さは３０ｍｍ以下であること
が必要である。

【００２０】図４は、本実施例の電子装置に設置される
タンク１３の斜視図である。図４において、タンク１３
は中の液媒体の液面が外部から分かるように透明または
透明に近い素材で形成されている。タンク１３にはパイ
プ１３ａが設置されており、フレキシブルチューブ１２
を介して、放熱パイプ９と接続されている。また、タン
ク１３には蓋１６が設けられており、蓋１６を開けて、
液媒体１５を入れることができる。さらに、液媒体１５
を着色し、視覚的にタンク１３内の液媒体１５の量を確
認することができる。

【００２１】図５は、本実施例の電子装置に設置される
タンク１３の斜視図である。図５において、タンク１３
内にはフロート１７が設けられており、液媒体１５の液
上面に浮いているので、視覚的にタンク１３内の液媒体
１５の量を確認することができる。

【００２２】図６は、本実施例の電子装置（ディスプレ
イケース２を開いた状態）の背面から見た斜視図であ
る。図６において、既に述べたように、ディスプレイケ
ース２には窓１４が設けられており、液媒体の量を確認
することができる。さらに、ディスプレイ用のバックア
ップライト１８を点灯させることにより、ディスプレイ
ケース２内が明るくなり、よりタンク１３内の液媒体１
５の量を確認することができる。

【００２３】以上のごとく、本発明によれば、フレキシ
ブルチューブから水分が透過し水量が減った場合、水量
が窓から確認することができるため、水の補充が可能と
なる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、水冷装置内の水を常に
一定量に確保し、発熱素子の熱暴走を防止した電子装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、発明の実施の形態における電子装置の
斜視図である。

【図２】図２は、本発明の一実施の形態を示す電子装置
の背面図である。

【図３】図３は、本発明の一実施の形態を示す電子装置
の側面図である。

【図４】図４は、本発明の一実施の形態におけるタンク
の斜視図である。

【図５】図５は、本発明の一実施の形態におけるタンク
の斜視図である。

【図６】図６は、本発明の一実施の形態を示す電子装置
の背面からみた斜視図である。

【符号の説明】

１…本体ケース、２…ディスプレイケース、３…キーボ
ード、４…配線基板、７…ＣＰＵ、８…水冷ジャケッ
ト、９…放熱パイプ、１０…ディスプレイ、１１…ポン
プ、１２…フレキシブルチューブ、１３…タンク、１４
…窓、１５…液媒体、１６…蓋、１７…フロート、１８
…バックアップライト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中西 正人 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 南谷 林太郎 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 近藤 義広 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 大橋 繁男 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 佐々木 康彦 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 中川 毅 神奈川県海老名市下今泉810番地 株式会 社日立製作所インターネットプラットフォ ーム事業部内 Ｆターム(参考） 5E322 AA05 AA10 DA04 DB06 5F036 AA01 BA05 BB41

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に半導体子を搭載した筐体と、この半
   導体素子と熱的に接続された受熱部材と、前記筐体の内
   面側に配設された放熱部材と、この放熱部材と前記受熱
   部材との間で液媒体を駆動させる液駆動手段と、前記液
   媒体を貯留するタンクと、このタンクと前記放熱部材と
   受熱部材とをチューブで接続した電子機器装置におい
   て、 前記タンクを透明素材で形成し、前記タンク内の液媒体
   の量を確認する窓を筐体に設けたことを特徴とする電子
   装置。
2. 【請求項２】前記液媒体を着色したことを特徴とする請
   求項１記載の電子装置。
3. 【請求項３】前記タンク内にフロートを設置したことを
   特徴とする請求項１記載の電子装置。