JP2004031979A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、発熱体を効率良く冷却しつつ、第２の筐体の過度の温度上昇を防止できる電子機器の提供を目的とする。
【解決手段】電子機器(1)は、発熱体(12)を有する第１の筐体(4)と、第１の筐体に支持された第２の筐体(8)を備えている。第１の筐体の内部に発熱体に熱的に接続された受熱部(31)が収容されている。さらに、電子機器は、発熱体の熱を放出する複数の放熱フィン(88)および放熱フィンに冷却風を送風するファン(90)を有する冷却ユニット(70)と、第１の筐体と第２の筐体との間で冷媒を循環させることで受熱部に伝えられた発熱体の熱を冷却ユニットに伝える循環経路(33)を備えている。循環経路は、受熱部で加熱された冷媒を冷却ユニットに導く第１の管路(50)と、冷却ユニットで冷やされた冷媒を第２の筐体を介して受熱部に戻す第２の管路(51)とを有している。
【選択図】　図２

Description

　本発明は、例えば発熱する半導体パッケージを有するポータブルコンピュータのような電子機器に係り、特にその半導体パッケージを強制的に冷却するための構造に関する。

　ポータブルコンピュータのような電子機器は、文字、音声および画像のような多用のマルチメディア情報を処理するためのMPU(Micro Processing Unit)を装備している。この種のMPUは、処理速度の高速化や多機能化に伴って消費電力が増加の一途を辿り、動作中の発熱量もこれに比例して急速に増加する傾向にある。

　そのため、MPUの安定した動作を保証するためには、MPUの放熱性を高める必要があり、それ故、ヒートシンクやヒートパイプのような様々な放熱・冷却手段が必要不可欠な存在となる。

　従来、発熱量の大きなMPUを搭載したポータブルコンピュータにあっては、MPUが実装された回路基板上にヒートシンクを設置し、このヒートシンクとMPUとをヒートパイプや伝熱シートを介して熱的に接続するとともに、このヒートシンクに電動ファンを介して冷却風を強制的に送風する構成が採用されている。

　この従来の冷却方式の場合、空気がMPUの熱を奪う媒体となるので、MPUの冷却性能の多くは、電動ファンの送風能力に依存することになる。ところが、MPUの冷却性能を高めることを意図して冷却風の流量を増やすと、電動ファンの回転数が増大し、大きな騒音を発するといった問題が生じてくる。

　しかも、ポータブルコンピュータでは、MPUや電動ファン等を収容する筐体が薄くコンパクトに設計されているので、この筐体の内部に送風能力に優れた大きな電動ファンを収容するスペースや理想的な送風経路を確保することができない。

　近い将来、ポータブルコンピュータ用のMPUは、更なる消費電力の増加が予想され、それに伴いMPUの発熱量も飛躍的な増加が見込まれる。したがって、従来の強制空冷による冷却方式では、MPUの冷却性能が不足したり限界に達することが懸念される。

　この対策として、例えば空気よりも遥かに高い比熱を有する液体を熱伝導媒体として利用し、MPUの冷却効率を改善しようとする、いわゆる液冷による冷却方式が試されている。（例えば特許文献１および特許文献２参照）
特開平７−１４２８８６号公報 特開平６−２６６４７４号公報

　特許文献１に開示された冷却方式では、筐体の内部にMPUに熱的に接続された受熱ヘッダを設置するとともに、この筐体に支持されたディスプレイハウジングの内部に放熱ヘッダを設置し、これら受熱ヘッダと放熱ヘッダとの間を冷媒液が流れる循環パイプで接続している。

　この冷却方式によると、受熱ヘッダと放熱ヘッダとの間で冷媒液を循環させることで、受熱ヘッダに伝えられたMPUの熱を冷媒液を介して放熱ヘッダに運び、ここでディスプレイハウジングへの熱伝導による拡散により空気中に放出するようになっている。そのため、放熱ヘッダは、ディスプレイハウジングに熱的に接続されているとともに、このディスプレイハウジング自体が熱伝導性に優れた金属材料にて構成されている。

　したがって、液冷による冷却方式は、MPUの熱を積極的にディスプレイハウジングに輸送できるとともに、このディスプレイハウジングの隅々まで広く拡散させることができ、MPUを効率良く冷却することができる。

　ところで、放熱ヘッダからディスプレイハウジングに伝達されたMPUの熱は、このディスプレイハウジングの表面から自然対流・熱放射により空気中に放出される。このため、ディスプレイハウジングに伝えられる熱量が増加するに従い、このディスプレイハウジングの表面温度が高くなる。

　すると、ポータブルコンピュータでは、ディスプレイハウジングに手を触れる機会が多いために、例えばディスプレイハウジングを閉じたり、あるいはコンピュータを持ち運ぶ時にディスプレイハウジングの表面に手が触れると、熱い思いをすることがあり得る。このため、不快感を生じたり、低温火傷の原因となる虞があり、ポータブルコンピュータ特有の使用形態を鑑みた時に、MPUの冷却方式としては不適当なものとなる。

　本発明の目的は、発熱体を効率良く冷却しつつ、第２の筐体の過度の温度上昇を防止できる電子機器を得ることにある。

　上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る電子機器は、　
　発熱体を有する第１の筐体と、
　上記第１の筐体に支持された第２の筐体と、
　上記第１の筐体内に設けられ、上記発熱体に熱的に接続された受熱部と、
　上記発熱体の熱を放出する複数の放熱フィンと、これら放熱フィンに冷却風を送風するファンとを有する冷却ユニットと、
　上記受熱部で加熱された冷媒を上記冷却ユニットに導く第１の管路と、上記冷却ユニットで冷やされた冷媒を上記第２の筐体を介して上記受熱部に戻す第２の管路とを有し、上記第１の筐体と上記第２の筐体との間で上記冷媒が循環されることで上記受熱部に伝えられた上記発熱体の熱を上記冷媒を介して上記冷却ユニットに伝える循環経路と、を具備したことを特徴としている。

　本発明によれば、受熱部で加熱された冷媒を第１の筐体と第２の筐体との間で循環させるようにしたにも拘わらず、第２の筐体の過度の温度上昇を抑制することができる。

　以下本発明の実施の形態をポータブルコンピュータに適用した図面にもとづいて説明する。

　図１および図２に示すように、ポータブルコンピュータ１は、機器本体としてのコンピュータ本体２と、このコンピュータ本体２に支持されたディスプレイユニット３とを備えている。

　コンピュータ本体２は、合成樹脂製の第１の筐体４を有している。筐体４は、底壁４ａ、上壁４ｂ、左右の側壁４ｃ、前壁４ｄおよび後壁４ｅを有する中空の箱状をなしている。筐体４は、底壁４ａを有するベース５と、上壁４ｂを有するトップカバー６とに分割されている。トップカバー６は、ベース５に取り外し可能に被せられており、このトップカバー６をベース５から取り外すことで、筐体４が上向きに開放されるようになっている。

　筐体４の上壁４ｂの後端部には、上向きに張り出す中空の凸部８が形成されている。凸部８は、キーボード９の後方において、筐体４の幅方向に延びており、この凸部６の両端部に一対のディスプレイ支持部１０ａ，１０ｂが形成されている。ディスプレイ支持部１０ａ，１０ｂは、凸部８の前方、上方および後方に連続して開放するような窪みにて構成され、これらディスプレイ支持部１０ａ，１０ｂの底は、図３に見られるように、上壁４ｂよりも下方に位置されている。

　図２および図３に示すように、筐体４の内部には、回路基板１１が収容されている。回路基板１１は、筐体４の底壁４ａにねじ止めされており、この回路基板１１の上面の左端部に発熱体としての半導体パッケージ１２が実装されている。

　半導体パッケージ１２は、ポータブルコンピュータ１の中枢となるMPU(Micro Processing Unit)を構成するものである。図７に最も良く示されるように、半導体パッケージ１２は、矩形状のベース基板１３と、このベース基板１３にフリップチップ接続されたICチップ１４とを有し、このベース基板１３が多数の半田ボール１５を介して回路基板１１の上面に半田付けされている。そして、この種の半導体パッケージ１２は、処理速度の高速化や多機能化に伴って動作中の消費電力が増加しており、それに伴いICチップ１４の発熱量も冷却を必要とする程に大きなものとなっている。

　ディスプレイユニット３は、第２の筐体としてのディスプレイハウジング１７と、このディスプレイハウジング１７の内部に収容された液晶表示パネル１８とを備えている。ディスプレイハウジング１７は、例えば合成樹脂材料にて構成され、表示用の開口部１９が開口された前面２０と、この前面２０と向かい合う背面２１とを有する偏平な箱状をなしている。液晶表示パネル１８は、文字や画像等を表示する表示画面（図示せず）を有し、この表示画面は、ディスプレイハウジング１７の開口部１９を通じて外方に露出されている。

　図１や図２に示すように、ディスプレイハウジング１７は、その一端部から突出する一対の脚部２３ａ，２３ｂを有している。脚部２３ａ，２３ｂは、ディスプレイハウジング１７の内部に連なる中空状をなしており、このディスプレイハウジング１７の幅方向に互いに離間して配置されている。そして、脚部２３ａ，２３ｂは、筐体４のディスプレイ支持部１０ａ，１０ｂに挿入されており、その右側の脚部２３ａがヒンジ装置２４を介して筐体４に支持されている。

　ヒンジ装置２４は、第１のブラケット２５、第２のブラケット２６およびヒンジ軸２７を備えている。図４に示すように、第１のブラケット２５は、筐体４の底壁４ａから上向きに延びる複数のボス部２８の上端にねじ止めされており、この第１のブラケット２５の前端部がディスプレイ支持部１０ａの右側方において凸部８の内側に導かれている。第２のブラケット２６は、ディスプレイハウジング１７の前面２０の右端部内面にねじ止めされている。この第２のブラケット２６の一端部は、右側の脚部２３ａの内側に導かれている。

　ヒンジ軸２７は、第１のブラケット２５の前端部と第２のブラケット２６の一端部との間に跨っており、脚部２３ａの側面およびディスプレイ支持部１０ａの側面を貫通している。このため、ヒンジ軸２７は、筐体４やディスプレイハウジング１７の幅方向に沿って水平に配置されている。

　ヒンジ軸２７の一端部は、第１のブラケット２５の前端部に回動可能に連結されている。このヒンジ軸２７と第１のブラケット２５との連結部分には、ヒンジ軸２７の自由な回動を制限するばね座金（図示せず）が組み込まれている。また、ヒンジ軸２７の他端は、第２のブラケット２６の一端部に固定されている。

　このため、ディスプレイユニット３は、ヒンジ軸２７の軸回り方向に回動可能に筐体４に支持されており、このヒンジ軸２７を中心に上記キーボード９を覆うように倒される閉じ位置と、キーボード９や表示画面を露出させる開き位置とに亘って回動し得るようになっている。

　図２に示すように、ポータブルコンピュータ１には、半導体パッケージ１２のICチップ１４を強制的に冷却する液冷式の冷却装置３０が一体的に組み込まれている。冷却装置３０は、受熱部としての受熱ヘッド３１、放熱部としての放熱器３２およびこれら受熱ヘッド３１と放熱器３２とを接続する循環経路３３を備えている。

　図７や図８に見られるように、受熱ヘッド３１は、偏平な箱状をなす熱伝導ケース３４を有している。熱伝導ケース３４は、例えばアルミニウム合金のような熱伝導性に優れた金属材料にて構成され、半導体パッケージ１２よりも大きな偏平形状を有している。

　熱伝導ケース３４の内部には、互いに平行をなす複数のガイド壁３５が形成されている。これらガイド壁３５は、熱伝導ケース３４の内部を複数の冷媒通路３６に区画している。また、熱伝導ケース３４は、冷媒入口３７と冷媒出口３８とを有している。冷媒入口３７は、冷媒通路３６の上流端に連なるとともに、冷媒出口３８は、冷媒通路３６の下流端に連なっている。

　このような受熱ヘッド３１は、筐体４の内部に収容されており、その熱伝導ケース３４の四つの角部がねじ３９を介して回路基板１１の上面の左端部に支持されている。受熱ヘッド３１の熱伝導ケース３４は、半導体パッケージ１２を間に挟んで回路基板１１と向かい合っており、この熱伝導ケース３４の下面の中央部と半導体パッケージ１２のICチップ１４との間に伝熱シート４０が介在されている。

　熱伝導ケース３４は、板ばね４１を介してICチップ１４に押し付けられており、これにより、伝熱シート４０がICチップ１４と熱伝導ケース３４との間で挟み込まれている。このため、熱伝導ケース３４は、伝熱シート４０を介してICチップ１４に熱的に接続されている。

　図２および図３に示すように、上記放熱器３２は、ディスプレイハウジング１７の内部に収容されている。この放熱器３２は、平坦な第１および第２の放熱板４３ａ，４３ｂを有している。これら放熱板４３ａ，４３ｂは、例えばアルミニウム合金のような熱伝導性に優れた金属材料にて構成され、上記液晶表示パネル１８と略同じ大きさを有している。

　図９に最も良く示されるように、第１の放熱板４３ａと第２の放熱板４３ｂとは、互いに重ね合わされており、その第２の放熱板４３ｂには、第１の放熱板４３ａとの合面に開口する凹所４４が形成されている。凹所４４は、第２の放熱板４３ｂの略全面に亘って蛇行状に形成されており、第１の放熱板４３ａの合面との間に放熱通路４５を構成している。放熱通路４５は、冷媒入口４６と冷媒出口４７とを有している。冷媒入口４６は、ディスプレイハウジング１７の左側の脚部２３ｂと向かい合う位置に設置されているとともに、冷媒出口４７は、ディスプレイハウジング１７の右側の脚部２３ａと向かい合う位置に設置されている。このため、冷媒入口４６と冷媒出口４７とは、ディスプレイハウジング１７の幅方向に互いに離れている。

　循環経路３３は、第１の管路５０と第２の管路５１とを備えている。第１および第２の管路５０，５１は、例えばステンレスのような金属製の丸パイプにて構成されている。

　第１の管路５０は、受熱ヘッド３１の冷媒出口３８と放熱器３２の冷媒入口４６とを接続するためのものである。第１の管路５０は、筐体４の内部において左側のディスプレイ支持部１０ｂに向けて延びている。この第１の管路５０の先端は、ディスプレイ支持部１０ｂの前面および左側の脚部２３ｂの前面を貫通して脚部２３ａの内側に導入され、ここからディスプレイハウジング１７の内部に導かれている。

　第２の管路５１は、受熱ヘッド３１の冷媒入口３７と放熱器３２の冷媒出口４７とを接続するためのものである。この第２の管路５１は、筐体４の内部において、その前壁４ｄに沿って右側に導かれた後、右側のディスプレイ支持部１０ａに向けて延びている。そして、第２の管路５１の先端は、ディスプレイ支持部１０ａの前面および右側の脚部２３ａの前面を貫通して脚部２３ｂの内側に導入され、ここからディスプレイハウジング１７の内部に導かれている。

　このため、受熱ヘッド３１の冷媒通路３６と放熱器３２の放熱通路４５とは、第１および第２の管路５０，５１を介して接続されており、これら通路３６，４５、第１および第２の管路５０，５１を水、あるいはフロロカーボンのような液状の冷媒が循環するようになっている。

　図２、図３および図５に示すように、第１および第２の管路５０，５１のうち、ディスプレイハウジング１７の脚部２３ａ，２３ｂに導入された部分は、夫々柔軟性を有する伸縮可能なベローズ管５２にて構成されている。ベローズ管５２は、ヒンジ軸２７を中心に円弧状に彎曲されており、特に右側の脚部２３ａの内側を通る第２の管路５１のベローズ管５２は、ヒンジ軸２７の後方を通して配管されている。

　そのため、第１および第２の管路５０，５１のベローズ管５２は、ヒンジ軸２７の軸回り方向に自由に変形し得るようになっており、ディスプレイユニット３を閉じ位置と開き位置とに亘って回動させた時には、この回動に追従して滑らかに変位し、このディスプレイユニット３の回動時に第１および第２の管路５０，５１に加わる曲げを吸収する。

　図１や図３に示すように、ディスプレイハウジング１７は、その背面２１に開口する装着口５４を有している。装着口５４は、液晶表示パネル１８の背後に位置し、上記放熱器３２がきっちりと嵌まり合うような大きさを有している。放熱器３２の第１の放熱板４３ａは、ディスプレイハウジング１７の脚部２３ａ，２３ｂに隣接された下縁部と、この下縁部の反対側に位置された上縁部とを有している。第１の放熱板４３ａの上縁部には、一対の係止爪５５ａ，５５ｂが形成されており、これら係止爪５５ａ，５５ｂは、ディスプレイハウジング１７の幅方向に互いに離間して配置されている。

　放熱器３２は、ディスプレイハウジング１７の背面２１の方向から装着口５４に取り出し可能に嵌め込まれている。この際、放熱器３２は、係止爪５５ａ，５５ｂを装着口５４の開口縁部に取り外し可能に引っ掛けるとともに、第１および第２の放熱板４３ａ，４３ｂの下縁部の二個所をねじ５６を介してディスプレイハウジング１７の内面に締め付けることで、ディスプレイハウジング１７に取り外し可能に固定されている。このため、放熱器３２は、ディスプレイハウジング１７に熱的に接続されている。

　図３に示すように、放熱器３２の第１の放熱板４３ａは、第２の放熱板４３ｂとは反対側の面が合成樹脂製の薄板状のカバー５７で覆われている。カバー５７は、放熱器３２をディスプレイハウジング１７に固定した時に、装着口５４を通じてディスプレイハウジング１７の外方に露出されるとともに、このディスプレイハウジング１７の背面２１と同一面上に位置されている。

　図１に示すように、ディスプレイハウジング１７の背面２１は、脚部２３ａ，２３ｂに対応する位置に一対の開口部６０ａ，６０ｂを有している。開口部６０ａ，６０ｂは、第１および第２の管路５０，５１のベローズ管５２の挿通経路上に位置されている。これら開口部６０ａ，６０ｂは、一端が脚部２３ａ，２３ｂの先端にまで回り込むとともに、他端が装着口５４に連なっており、上記ベローズ管５２を取り出すに充分な大きさを有している。

　開口部６０ａ，６０ｂは、夫々取り外し可能な合成樹脂製の蓋体６１によって覆われている。蓋体６１は、開口部６０ａ，６０ｂにきっちりと嵌まり込んでおり、その一端の係止爪６２が上記放熱器３２に引っ掛かっているとともに、他端がねじ６３を介して脚部２３ａ，２３ｂの先端に締め付け固定されている。

　そのため、図６に示すように、ねじ６３を弛めた後、係止爪６２と放熱器３２との係合を解除すれば、蓋体６１を取り外して開口部６０ａ，６０ｂを開放することができ、これら開口部６０ａ，６０ｂを通じて脚部２３ａ，２３ｂの内側に挿通されたベローズ管５２をディスプレイハウジング１７の背面２１の方向に露出させることができる。

　図２や図１０に示すように、上記冷却装置３０は、第１の管路５０の途中に中間冷却ユニット７０を備えている。中間冷却ユニット７０は、上記放熱器３２とは分離された別の部品であり、筐体４の内部に収容されている。中間冷却ユニット７０は、回路基板１１の左端部の上面にねじ止めされた本体７１を有している。

　本体７１は、例えばアルミニウム合金のような熱伝導性に優れた金属材料にて構成されている。この本体７１は、下向きに開放された第１の凹部７２を有し、この第１の凹部７２の開口端は、底板７３によって塞がれている。底板７３は、第１の凹部７２と協働して冷媒通路７４を構成しており、この冷媒通路７４は筐体４の奥行き方向に延びている。

　中間冷却ユニット７０の本体７１には、ポンプ７６とアキュームレータ７７とが一体に組み込まれている。ポンプ７６の吸い込み端は、第１の管路５０の上流部分を介して受熱ヘッド３１の冷媒出口３８に連なっているとともに、ポンプ７６の吐出端は、アキュームレータ７７を介して冷媒通路７４に連なっている。そして、このポンプ７６は、ポータブルコンピュータ１の電源投入時に駆動され、このポンプ７６から送り出された冷媒がアキュームレータ７７に供給されるようになっている。

　アキュームレータ７７は、ポンプ７６から吐出された冷媒を貯える蓄圧室７８を有している。蓄圧室７８は、本体７１の一側部に形成されており、この蓄圧室７８の周壁の一部は、弾性変形が可能なダイヤフラム７９にて構成されている。

　そのため、ポンプ７６から吐出された冷媒が蓄圧室７８に供給されると、ダイヤフラム７９が冷媒の吐出圧に応じて弾性変形し、蓄圧室７８の容量が変化する。これにより、ポンプ７６の駆動に伴う冷媒の脈動が吸収され、吐出圧が一定に調整された冷媒が本体７１の連通口８０を介して冷媒通路７４に供給されるようになっている。

　また、本体７１は、冷媒出口８１を有している。この冷媒出口８１は、第１の管路５０の下流部分を介して放熱器３２の冷媒入口４６に接続されている。

　したがって、ポンプ７６から冷媒通路７４に供給された冷媒は、第１の管路５０の下流部分を通じて放熱器３２に導かれた後、第２の管路５１を介して受熱ヘッド３１に戻され、ここから第１の管路５０の上流部分を介してポンプ７６の吸い込み端に送り込まれる。よって、冷媒は、受熱ヘッド３１と放熱器３２との間で強制的に循環されるようになっている。

　図１０に示すように、本体７１は、上向きに開放された第２の凹部８３を有している。第２の凹部８３の開口端は、天板８４に閉じられている。天板８４は、第２の凹部８３と協働して冷却風通路８５を構成している。冷却風通路８５は、本体７１を間に挟んで冷媒通路７４と向かい合っており、この冷媒通路７４と熱的に接続されている。

　冷却風通路８５は、筐体４の幅方向に沿って延びている。この冷却風通路８５は、冷却風出口８６を有している。冷却風出口８６は、筐体４の左側の側壁４ｃに開口された排気口８７に連なっている。また、第２の凹部８３の底には、複数の放熱フィン８８が一体に突設されている。これら放熱フィン８８は、冷却風通路８５に臨むとともに、この冷却風通路８５の通路方向に沿って直線状に延びている。

　図２に示すように、本体７１の右端部には、電動ファン９０が一体的に組み込まれている。電動ファン９０は、冷却風通路８５の冷却風出口８６とは反対側に位置されており、この冷却風通路８５に冷却風を送風するようになっている。そして、本実施の形態の場合、電動ファン９０は、半導体パッケージ１２の温度およびディスプレイハウジング１７の温度が予め決められた規定値を上回った時に駆動されるようになっている。そのため、半導体パッケージ１２に熱的に接続された受熱ヘッド３１およびディスプレイハウジング１７の放熱器３２には、夫々温度センサ９１ａ，９１ｂが配置されており、電動ファン９０は、温度センサ９１ａ，９１ｂからの温度信号に基づいて駆動される。

　次に、半導体パッケージ１２を冷却する際のポータブルコンピュータ１の動作について、図１１を加えて説明する。

　図１１に示すように、ステップS1においてポータブルコンピュータ１の電源を投入すると、ステップS2にて冷却装置３０のポンプ７６が駆動し、冷媒が受熱ヘッド３１と放熱器３２との間で循環を開始する。

　ポータブルコンピュータ１の動作に伴い半導体パッケージ１２のICチップ１４が発熱すると、このICチップ１４の熱は伝熱シート４０を介して受熱ヘッド３１の熱伝導ケース３４に伝えられる。この熱伝導ケース３４は、冷媒が流れる冷媒通路３６を有するので、熱伝導ケース３４に伝えられたICチップ１４の熱は、熱伝導ケース３４から冷媒通路３６を流れる冷媒に移される。ここでの熱交換により加熱された冷媒は、第１の管路５０の上流部分、中間冷却ユニット７０の冷媒通路７４および第１の管路５０の下流部分を経てディスプレイユニット３の放熱器３２に導かれ、この冷媒の流れに乗じてICチップ１４の熱が放熱器３２に輸送される。

　放熱器３２に導かれた冷媒は、蛇行状に屈曲された放熱通路４５を流れるので、この流れの過程で冷媒に取り込まれた熱が第１および第２の放熱板４３ａ，４３ｂに伝えられる。第１および第２の放熱板４３ａ，４３ｂは、ディスプレイハウジング１７に熱的に接続されているので、これら放熱板４３ａ，４３ｂに伝えられた熱の一部は、ディスプレイハウジング１７への熱伝達により拡散され、このディスプレイハウジング１７の表面から大気中に放出される。

　それとともに、第１の放熱板４３ａを覆うカバー５７は、ディスプレイハウジング１７の背面２１の装着口５４を通じてディスプレイハウジング１７の外方に露出されているので、第１の放熱板４３ａに伝えられた熱の多くは、カバー５７の表面から大気中に放出される。

　放熱器３２での熱交換により冷却された冷媒は、第２の管路５２を介してポンプ７６の吸い込み端に戻され、このポンプ７６で加圧された後、再びアキュームレータ７７を介して受熱ヘッド３１の冷媒通路３６に供給される。

　ポータブルコンピュータ１の電源が投入されている状態では、温度センサ９１ａ，９１ｂにより半導体パッケージ１２や放熱器３２を内蔵したディスプレイハウジング１７の温度が監視されている。すなわち、ステップS3においては、半導体パッケージ１２の温度がチェックされており、この半導体パッケージ１２の温度が規定値を上回ると、ステップS4に進み、中間冷却ユニット７０の電動ファン９０が駆動を開始する。

　電動ファン９０が駆動されると、筐体４内の空気が冷却風となって冷却風通路８５に送風される。冷却風通路８５は、本体７１の冷媒通路７４に熱的に接続されているので、冷媒通路７４を流れる冷媒の熱の一部は、本体７１を介して冷却風通路８５に伝わるとともに、この冷却風通路８５を流れる冷却風に乗じて持ち去られ、冷却風と共に排気口８７から筐体４の外方に放出される。そのため、受熱ヘッド３１での熱交換により加熱された冷媒は、放熱器３２に至る以前に強制的に空冷されることになり、放熱器３２に送り込まれる冷媒の温度が低く抑えられる。

　ステップS3においてチェックされた半導体パッケージ１２の温度が規定値を下回る場合には、ステップS5に進み、ここでディスプレイハウジング１７の温度がチェックされる。この際、冷媒を圧送するポンプ７６は、ポータブルコンピュータ１の電源が投入されている限り駆動し続けるので、この期間中は、半導体パッケージ１２の熱が継続してディスプレイハウジング１７に輸送されている。

　そのため、半導体パッケージ１２の温度が規定値に達していなくとも、ディスプレイハウジング１７の温度が規定値を上回ると、再びステップS4に移行し、電動ファン９０が駆動を開始する。

　この結果、冷媒通路７４を流れる冷媒の熱の一部が冷却風通路８５を流れる冷却風の流れに乗じて持ち去られので、放熱器３２に送り込まれる冷媒の温度が下がり、この放熱器３２からディスプレイハウジング１７に伝えられる熱量が少なくなる。

　電動ファン９０が駆動を開始した以降も、ステップS6およびS7で半導体パッケージ１２やディスプレイハウジング１７の温度が継続してチェックされる。すなわち、ステップS6およびS7においては、電動ファン９０の駆動時における半導体パッケージ１２およびディスプレイハウジング１７の温度をチェックしており、ここで半導体パッケージ１２およびディスプレイハウジング１７の温度が依然として規定値を上回っている場合に、ステップS8に移行する。このステップS8では、半導体パッケージ１２の処理速度を一時的に低下させ、この半導体パッケージ１２の消費電力を低減させることでICチップ１４の発熱量を抑える。

　このようなポータブルコンピュータ１によれば、筐体４の受熱ヘッド３１とディスプレイユニット３の放熱器３２との間で冷媒を強制的に循環させているので、半導体パッケージ１２の熱を冷媒の流れに乗じて効率良くディスプレイハウジング１７に伝えて、このディスプレイハウジング１７からの自然空冷による拡散により大気中に放出することができる。

　このため、従来一般的な強制空冷との比較において、半導体パッケージ１２の放熱性を高めることができ、発熱量の増大にも無理なく対応できる。

　しかも、上記構成によると、受熱ヘッド３１で加熱された冷媒を放熱器３２に導く第１の管路５０の途中に中間冷却ユニット７０を設置したので、受熱ヘッド３１での熱交換により加熱された冷媒は、放熱器３２に至る以前に中間冷却ユニット７０を介して強制的に冷却される。

　このため、放熱器３２に送り込まれる冷媒温度を下げることができ、その分、放熱器３２の熱を受けるディスプレイハウジング１７の表面温度の上昇を抑えることができる。よって、例えばディスプレイユニット３の起立角度を調整したり、ポータブルコンピュータ１を持ち運ぶ際に、ディスプレイハウジング１７の表面に手が触れても、驚いたり熱い思いをすることはなく、ポータブルコンピュータ１を使用している時の人体への熱影響を問題のないレベルまで低減することができる。

　また、ポータブルコンピュータ１の電源を投入すると、ポンプ７６が駆動し、冷媒の循環が開始されるので、この冷媒により半導体パッケージ１２の熱を放熱器３２に伝えてここから放出することができる。このため、半導体パッケージ１２の温度があまり高くならない低・中負荷時において、音源となる電動ファン９０の運転を停止したり、回転数を低く抑えることができ、静粛な運転が可能となる。

　さらに、中間冷却ユニット７０の本体７１にポンプ７６やアキュームレータ７７を組み込んであるので、可動部分を有する構造体を一つのユニットとして集約することができる。このため、筐体４の内部への冷却装置３０の組み込みを容易に行うことができ、ポータブルコンピュータ１の組み立て時の作業性が良好となる。

　加えて、受熱ヘッド３１で加熱された冷媒を放熱器３２に導く第１の管路５０と、この放熱器３２で冷却された冷媒を受熱ヘッド３１に戻す第２の管路５１とは、ディスプレイハウジング１７の左右の脚部２３ａ，２３ｂに振り分けて配管されている。このため、第１および第２の管路５０，５１が筐体４とディスプレイハウジング１７とに跨る部分において、これら管路５０，５１を互いに遠ざけて熱的に遮断することができる。

　よって、第１の管路５０と第２の管路５１との間での不所望な熱交換を防止することができ、冷却装置３０を全体として見た時に、受熱ヘッド３１から放熱器３２への熱の輸送効率を高めることができる。

　なお、上記実施の形態においては、半導体パッケージの温度やディスプレイハウジングの表面温度が規定値を上回った時に電動ファンを駆動させるようにしたが、本発明はこれに特定されるものではなく、例えば温度センサからの温度信号に基づいて電動ファンによる冷却風の風量やポンプによる冷媒の流量を増減調整するようにしても良い。

　さらに、ポンプやアキュームレータにしても必ずしも中間冷却ユニットと一体化する必要はなく、これらポンプやアキュームレータを第２の管路の途中に設置しても良い。この構成によれば、ポンプやアキュームレータには、放熱器で冷却された冷媒が導かれるので、ポンプやアキュームレータに対する熱影響を少なく抑えることができ、作動の信頼性が向上する。

（Ａ）は、本発明の実施の形態に係るポータブルコンピュータの斜視図。

　（Ｂ）は、ディスプレイハウジングの開口部を覆う蓋体の斜視図。
コンピュータ本体およびディスプレイユニットに液冷式の冷却装置を組み込んだ状態を概略的に示すポータブルコンピュータの断面図。 ディスプレイユニットを開き位置に回動させた状態において、ヒンジ軸に対する第２の管路の挿通経路を示すポータブルコンピュータの断面図。 コンピュータ本体とディスプレイユニットとの連結部分を示すポータブルコンピュータの断面図。 ディスプレイユニットを閉じ位置に回動させた状態において、ヒンジ軸に対する第２の管路の挿通経路を示すポータブルコンピュータの断面図。 ディスプレイハウジングから蓋体を取り外した状態を示すポータブルコンピュータの断面図。 受熱ヘッドと半導体パッケージとの位置関係を示す断面図。 熱伝導ケースの内部の冷媒通路を示す受熱ヘッドの断面図。 放熱器の断面図。 冷媒通路と冷却風通路との位置関係を示す中間冷却ユニットの断面図。 電動ファンの制御系統を示すフローチャート

符号の説明

　２…機器本体（コンピュータ本体）、３…ディスプレイユニット、４…第１の筐体（筐体）、１２…発熱体（半導体パッケージ）、１７…第２の筐体（ディスプレイハウジング）、３１…受熱部（受熱ヘッド）、３３…循環経路、５０…第１の管路、５１…第２の管路、７０…冷却ユニット（中間冷却ユニット）、７１…本体、８８…放熱フィン、９０…ファン（電動ファン）。

Claims (12)

1. 　発熱体を有する第１の筐体と、
   　上記第１の筐体に支持された第２の筐体と、
   　上記第１の筐体内に設けられ、上記発熱体に熱的に接続された受熱部と、
   　上記発熱体の熱を放出する複数の放熱フィンと、これら放熱フィンに冷却風を送風するファンとを有する冷却ユニットと、
   　上記受熱部で加熱された冷媒を上記冷却ユニットに導く第１の管路と、上記冷却ユニットで冷やされた冷媒を上記第２の筐体を介して上記受熱部に戻す第２の管路とを有し、上記第１の筐体と上記第２の筐体との間で上記冷媒が循環されることで上記受熱部に伝えられた上記発熱体の熱を上記冷媒を介して上記冷却ユニットに伝える循環経路と、を具備したことを特徴とする電子機器。
2. 　請求項１の記載において、上記冷却ユニットは、上記受熱部で加熱された冷媒が流れる冷媒通路を有することを特徴とする電子機器。
3. 　請求項１又は請求項２の記載において、上記冷却ユニットは、上記第１の筐体に収容されていることを特徴とする電子機器。
4. 　請求項１の記載において、上記冷却ユニットは、熱伝導性を有する本体と、上記本体に形成され、上記受熱部で加熱された冷媒が流れる冷媒通路とを備えていることを特徴とする電子機器。
5. 　請求項４の記載において、上記放熱フィンは、上記本体に形成されていることを特徴とする電子機器。
6. 　請求項４の記載において、上記冷却ユニットは、上記ファンから送られる冷却風が流れる冷却風通路を有し、この冷却風通路は上記冷媒通路に熱的に接続されていることを特徴とする電子機器。
7. 　発熱体を有する第１の筐体と、
   　上記第１の筐体に支持された第２の筐体と、
   　上記第１の筐体内に設けられ、上記発熱体に熱的に接続された受熱部と、
   　上記第１の筐体内に設けられ、上記発熱体の熱を放出する複数の放熱フィンと、これら放熱フィンに冷却風を送風するファンとを有する冷却ユニットと、
   　上記受熱部で加熱された冷媒を上記冷却ユニットに導く第１の管路と、この第１の管路と分離され、上記放熱ユニットで冷やされた冷媒を上記第２の筐体を経由して上記受熱部に戻す第２の管路とを有し、上記第１の筐体と上記第２の筐体との間に跨るように上記冷媒が循環されることで上記受熱部に伝えられた上記発熱体の熱を上記冷媒を介して上記冷却ユニットに伝える循環経路と、を具備したことを特徴とする電子機器。
8. 　請求項７の記載において、上記冷却ユニットは、熱伝導性を有する本体と、上記本体に形成され、上記受熱部で加熱された冷媒が流れる冷媒通路と、上記本体に形成され、上記冷却風が流れる冷却風通路とを備え、上記冷媒通路と上記冷却風通路は互いに熱的に接続されていることを特徴とする電子機器。
9. 　発熱体を有する機器本体と、
   　上記機器本体に回動可能に支持されたディスプレイユニットと、
   　上記機器本体に収容され、上記発熱体に熱的に接続された受熱部と、
   　上記機器本体と上記ディスプレイユニットとの間に跨るように配置され、これら機器本体とディスプレイユニットとの間で冷媒が強制的に循環されるとともに、この冷媒を用いて上記受熱部に伝えられた上記発熱体の熱を吸収する循環経路と、
   　上記循環経路に設けられ、上記冷媒が流れる冷媒通路を有する熱伝導性の本体と、この本体に形成された複数の放熱フィンと、これら放熱フィンに冷却風を送風するファンとを含む冷却ユニットと、を具備し、
   　上記循環経路は、上記受熱部で加熱された冷媒を上記冷却ユニットの冷媒通路に導く第１の管路と、上記冷却ユニットで冷やされた冷媒を上記ディスプレイユニットを経由して上記受熱部に戻す第２の管路とを有し、上記第１および第２の管路は、上記冷却ユニットと上記受熱部との間で分離されていることを特徴とする電子機器。
10. 　請求項９の記載において、上記冷却ユニットの本体は、上記ファンから送られる冷却風が流れる冷却風通路を有し、この冷却風通路は、上記冷媒通路に熱的に接続されていることを特徴とする電子機器。
11. 　請求項１、請求項７および請求項９のいずれかの記載において、上記冷媒を上記循環経路内で強制的にて循環させるポンプを有することを特徴とする電子機器。
12. 　請求項１１の記載において、上記ポンプは上記冷却ユニットに設けられることを特徴とする電子機器。

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