JP2003124672A - 電子装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子装置の液冷システムにおいて、液媒体の循
環回路から万一、液媒体が漏洩した場合を想定して、電
子装置の電気回路に影響がないように前記漏洩液媒体を
保持する構造を提供する。 【解決手段】電子装置の液冷システムにおける液媒体の
循環回路において、液媒体が循環回路の構成部品の継手
とそれらに接続されているフレキシブルチューブから万
一、漏洩した場合でも、前記継手及びフレキシブルチュ
ーブを覆うように、液吸収体を設置し、該液吸収体で漏
洩した液冷媒を保持及び固化させることにより電子装置
の電気回路に液冷媒が接することを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液媒体を循環させ
て半導体素子を冷却する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輸送することに
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、液媒体を循環させて発熱素子を冷却するも
のであるが、液媒体が液冷却装置から漏洩した場合につ
いては配慮されていない。

【０００６】本発明の目的は、電子装置の電気回路に液
媒体が接することを防止でき、安全、かつ信頼性の高い
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
体素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フレキシ
ブルチューブで接続した電子機器装置において、前記受
熱部材と放熱部材と駆動手段のそれぞれに接続される継
手と、この継手に接続された前記フレキシブルチューブ
と、このフレキシブルチューブを覆うように設けられた
液吸収体とを有し、この液吸収体は前記継手とフレキシ
ブルチューブから漏洩した液冷媒を保持することにより
達成される。

【０００８】また、上記目的は、前記受熱部材と放熱部
材と駆動手段のそれぞれに接続される継手と、この継手
に接続されたと前記フレキシブルチューブと、このフレ
キシブルチューブを覆うように設けられたスリーブと、
このスリーブは前記継手とフレキシブルチューブとの隙
間に漏洩した液冷媒を保持することにより達成される。

【０００９】また、上記目的は、前記筐体に液吸収体を
設置し、漏洩した液冷媒を前記液吸収体に導き保持する
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、パソコンという）には、携帯が
可能なノート型パソコンと机上での使用が中心のディス
クトップ型パソコンとがある。これらのパソコンは、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、現状のこれらパソコンは、
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半
導体素子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、パソコ
ン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
の液媒体を循環させて半導体素子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
パソコンや、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パソコン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
パソコン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
備えたパソコンは製品化には至っていない。

【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、パソコンへの搭載が可能となった
ものである。ところが、液媒体は密閉された空間内にあ
るとは言え、特に移動が頻繁に行われるノート型パソコ
ンにあっては、液媒体の洩れを防止することが最重要な
課題となっている。フレキシブルチューブからの液の透
過という問題はあるもの、液洩れの可能性がある部分は
配管の接続部分であることは明らかである。

【００１５】そこで、本発明は配管の接続部分からの液
洩れを防止するために種々検討したものである。

【００１６】以下、本発明の検討結果を図面を用いて説
明する。図１は、本発明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（図示せず）を備えたディスプレイケース２とか
らなっている。本体ケース１にはキーボード３、複数の
素子７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、バッテリー１
３等が設置されている。尚、説明のためにキーボード３
は取り外した状態を示している。配線基板４上には、Ｃ
ＰＵ（半導体素子からなる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。該ＣＰＵ７には、水冷ジャケット８が取り付
けられており、両者は柔軟熱伝導部材（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）を介して接続されている。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が接続され
た金属放熱板１０が設置されている。なお、ディスプレ
イケース２自体を金属製（たとえば、アルミ合金やマグ
ネシウム合金等）にすることによって、前記金属放熱板
１０を省略し、放熱パイプ９を直接ディスプレイケース
２に接続してもよい。また、液輸送手段であるポンプ１
１が本体ケース１内に設置されている。

【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された液媒体１５（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１５に伝えられ、
放熱パイプ９を通過する間にディスプレイの背面に設置
した金属放熱板１０から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。

【００１８】これにより温度の下がった液媒体１５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の背面上部には放熱パ
イプ９に接続されたタンク１４が設置されており、該タ
ンク１４内には液媒体１５が入っている。タンク１４、
放熱パイプ９、フレキシブルチューブ１２、ポンプ１１
及び水冷ジャケット８は閉じた液媒体１５の循環回路で
あり、ポンプ１１を運転して液媒体１５を循環させてい
る。

【００１９】図１に示したように通常、運転時には内部
の液媒体１５が密閉された状態で循環されているが、該
循環回路を構成しているタンク１４、放熱パイプ９、フ
レキシブルチューブ１２、ポンプ１１及び水冷ジャケッ
ト８などや、フレキシブルチューブ１２と各構成要素と
の継手部から万一、内部の液媒体１５が漏洩することを
想定して、次のような方策を講じている。

【００２０】その方策を図２を用いて説明する。図２
は、実施例のポンプ１１と水冷ジャケット８、及びフレ
キシブルチューブ１２の接続部分の断面図である。図２
において、前記接続部分には、適当な継手１１ａ、８ａ
と図示していないが抜け防止用の締付けバンド（板状、
コイルバネ状）が用いられている。なお、フレキシブル
チューブ１２の材質は、水分透過の少ないブチルゴムな
どが用いられている。さらに、本実施例では、長期間使
用中に万一前記継手１１ａ、８ａ及びフレキシブルチュ
ーブ１２から内部の液媒体１５が漏洩した場合を想定し
て、前記継手１１ａ、８ａ及びフレキシブルチューブ１
２を覆うように、液吸収体１６が配置されている。該液
吸収体１６には、液媒体を吸収して保持するものでも良
いし、液媒体１５と反応して該液媒体を固化させる吸水
ポリマーなどが用いても良い。

【００２１】これにより、万一液媒体１５が漏洩しても
液吸収体１６で保持及び固化され、配線基板４上に搭載
されているＣＰＵ７ａ等に影響を及ぼさないようにする
ことができる。なお、液吸収体１６の替わりに熱収縮チ
ューブを用い、液媒体が循環している回路の熱を利用し
て前記熱収縮チューブを収縮させ、フレキシブルチュー
ブ１２及び継手１１ａ、８ａに密着させても同様に液媒
体を循環回路外部に漏洩させない効果が得られる。

【００２２】図３は本発明の他の実施例であるポンプ１
１と水冷ジャケット８、及びフレキシブルチューブ１２
の接続部分の断面図である。図３において、長期間使用
中に万一前記継手１１ａ、８ａ及びフレキシブルチュー
ブ１２から内部の液媒体１５が漏洩した場合を想定し
て、前記継手１１ａ、８ａ及びフレキシブルチューブ１
２を覆うように、スリーブ１７が配置されている。該ス
リーブ１７は、フレキシブルチューブ１２及び継手１１
ａ、８ａと微小な隙間が設けられており、該隙間の表面
張力で漏洩した液媒体１５を保持するものである。さら
に、前記スリーブ１７の内面に撥水処理することによ
り、液媒体１５の保持性が向上する。

【００２３】これにより、万一液媒体が漏洩してもスリ
ーブ１７とフレキシブルチューブ１２及び継手１１ａ、
８ａとの隙間に液媒体が保持され、電子装置を携帯して
姿勢が変化しても液媒体が配線基板４上に搭載されてい
るＣＰＵ７ａ等に達することがない。

【００２４】なお、図２及び図３に示した実施例では、
ポンプ１１、水冷ジャケット８とフレキシブルチューブ
１２との接続部を例にして説明したが、タンク１４、放
熱パイプ９とフキシブルチューブ１２との接続部など他
の接続部にも本発明を適用することにより同じ効果が得
られる。

【００２５】図４は本発明の他の実施例である本体ケー
ス１の部分拡大断面図である。図４において、図１に示
した液媒体１５の循環回路の各構成要素、及びその継手
部から万一内部の液媒体１５が漏洩することを想定し
て、前記本体下部ケース１ｂの内側に液媒体保持板１８
が配置されている。該液媒体保持板１８は、本体下部ケ
ース１ｂと微小な隙間を設けて設置されており、該隙間
における液媒体１５の表面張力で漏洩した液媒体を保持
するものである。これにより、万一、液媒体１５が漏洩
しても本体下部ケース１ｂと液媒体保持板１８との隙間
に液媒体が保持され、電子装置を携帯して姿勢が変化し
ても液媒体１５が配線基板４上に搭載されているＣＰＵ
７ａ等に達することがない。

【００２６】図５は本発明の他の実施例である本体ケー
ス１の部分拡大断面図である。図５において、図１に示
した液媒体１５の循環回路の各構成要素及びその継手部
から、万一内部の液媒体１５が漏洩することを想定し
て、前記本体下部ケース１ｂの底部に凹部１Ｃを設けて
いる。該下部ケース凹部１Ｃは、漏洩した液媒体１５を
溜めるもので、漏洩した液媒体が必ず前記凹部１Ｃに溜
まるように本体下部ケース１ｂの他の部分より低くなっ
ている。また、前記凹部１Ｃに発熱体を設置することに
より、漏洩した液媒体１５を蒸発させることができる。
なお、液媒体を蒸発させるために発熱体を別途設置する
替わりに、ＣＰＵ７ａの発熱を利用しても良い。さら
に、該凹部１Ｃに漏洩センサを設置して、液媒体１５の
漏洩を検知することにより電子装置を停止させることが
できる。

【００２７】図６は、本発明の他の実施例である本体ケ
ース１の部分拡大断面図である。図６において、図１に
示した液媒体１５の循環回路の各構成要素、及びその継
手部から、万一内部の液媒体１５が漏洩することを想定
して、前記本体下部ケース１ｂの底部に凹部１Ｃ、及び
液吸収体１６が設けられている。漏洩した液冷媒１５は
必ず前記凹部１Ｃに集まり、本体下部ケース１ｂの孔１
ｅを通って液吸収体１６で保持及び固化される。また、
本体上部ケース１ａに凹部１ｆを設け、該凹部に本体上
部ケース１ａを貫通し、かつ配線基板４に近接するよう
に小径パイプ１９を設置している。これは、漏洩した液
媒体１５が万一、配線基板４上に達しても小径パイプ１
９の毛細管現象で液媒体を吸い上げ、本体上部ケース１
ａの凹部１ｆに設置した液吸収体１６で保持及び固化さ
せるものである。なお、配線基板４には孔４ａを設け、
該配線基板上に液媒体が停留しないようにしている。

【００２８】これにより、万一液媒体１５が漏洩しても
本体ケース１に設置した液吸収体１６で液媒体が保持又
は固化され、電子装置を携帯して姿勢が変化しても液媒
体が電子装置の電気部品に接しないようにすることでき
る。

【００２９】図７は本発明の他の実施例である本体ケー
ス１の部分拡大断面図である。図７において、図１に示
した液媒体１５の循環回路の各構成要素、及びその継手
部から万一、内部の液媒体１５が漏洩することを想定し
て、前記本体上部ケース１ａと下部ケース１ｂとの接面
部１ｇ及び本体ケース１から外部に取り出されているコ
ネクタ２０の部分に液吸収体１６が設けられている。漏
洩した液冷媒１５は該液吸収体１６で保持及び固化され
る。これにより、万一、液媒体が漏洩しても本体ケース
に設置した液吸収体で液媒体が保持又は固化され、液媒
体１５が本体ケース１の外部に漏洩することはない。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、電子装置の電気回路に
液冷媒が接することを防止でき、安全、かつ信頼性の高
い電子装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係わる電子装置の斜視図であ
る。

【図２】図２は、第１実施例のフレキシブルチューブ接
続部分の断面図である。

【図３】図３は、第２実施例のフレキシブルチューブ接
続部分の断面図である。

【図４】図４は、第３実施例の本体ケースの部分拡大断
面図である。

【図５】図５は、第４実施例の本体ケースの部分拡大断
面図である。

【図６】図６は、第５実施例の本体ケースの部分拡大断
面図である。

【図７】図７は、第６実施例の本体ケースの部分拡大断
面図

【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…放熱金属板、１１…ポンプ、１
２…フレキシブルチューブ、１４…タンク、１５…液媒
体、１６…液吸収体、１７…スリーブ、１８…液媒体保
持板、１９小径パイプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 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 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 DB06 5F036 BA05 BB41 BC31

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に半導体素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
   と受熱部材とをフレキシブルチューブで接続した電子機
   器装置において、 前記受熱部材と放熱部材と駆動手段のそれぞれに接続さ
   れる継手と、この継手に接続された前記フレキシブルチ
   ューブと、このフレキシブルチューブを覆うように設け
   られた液吸収体とを有し、この液吸収体は前記継手とフ
   レキシブルチューブから漏洩した液冷媒を保持すること
   を特徴とする電子装置。
2. 【請求項２】前記受熱部材と放熱部材と駆動手段のそれ
   ぞれに接続される継手と、この継手に接続されたと前記
   フレキシブルチューブと、このフレキシブルチューブを
   覆うように設けられたスリーブと、このスリーブは前記
   継手とフレキシブルチューブとの隙間に漏洩した液冷媒
   を保持することを特徴とする請求項１記載の電子装置。
3. 【請求項３】前記筐体に液吸収体を設置し、漏洩した液
   冷媒を前記液吸収体に導き保持することを特徴とする請
   求項１記載の電子装置。
4. 【請求項４】前記筐体の底部に保持板を設置し、この保
   持板は漏洩した液媒体を保持することを特徴とする請求
   項１記載の電子装置。