JP2004103886A

JP2004103886A - 電子装置

Info

Publication number: JP2004103886A
Application number: JP2002264888A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Sasaki; 佐々木　康彦; Yoshihiro Kondo; 近藤　義広; Shigeo Ohashi; 大橋　繁男; Rintaro Minamitani; 南谷　林太郎; Takashi Osanawa; 長縄　尚; Yuji Yoshitomi; 吉冨　雄二; Masato Nakanishi; 中西　正人; Takeshi Nakagawa; 中川　毅; So Kato; 加藤　宗
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-09-11
Filing date: 2002-09-11
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】本発明の目的は、電子装置の液冷システムにおいて、小型化、薄型化に適した液冷構造の各要素を接続する方法を提供することである。
【解決手段】電子装置の液冷システムは受熱ジャケット、放熱パイプ、ポンプおよびタンク等の各要素をフレキシブルチューブで接続することにより構成される。ここで、各要素とフレキシブルチューブの接続部、すなわち継手部にストッパー付きのチューブバンドをはめ込むことにより、液体のシール性向上と接続部の離脱防止を考慮した構成の継手を構成することで信頼性の向上が計られる。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平６−２６６４７４号公報（第６頁、第９図）
【特許文献２】
特開平７−１４２８８６号公報（第３頁、第１図）
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。
これに対して、上記従来技術のように液循環による液冷技術は冷却効率が高く、半導体素子の冷却には非常に有効である。
【０００５】
ところが、今後パーソナルコンピュータは高速処理と大容量化とが予想され、半導体素子は益々高温化する可能性がる。従って、上記液冷技術は更なる冷却効果の向上と高い安全性が要求されている。
【０００６】
また、パーソナルコンピュータは携帯に適した筐体サイズの小型化、薄型化が要求されているため、狭い空間内でも効率良く冷却でき、安全面でも高い信頼性を有する冷却システムを備えた電子装置が期待されている。
【０００７】
本発明の目的は、信頼性の高い液冷システムを備えた電子装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
電子装置の液冷システムは受熱ジャケット、放熱パイプ、ポンプおよびタンク等の各要素をフレキシブルチューブで接続することにより構成される。ここで、各要素とフレキシブルチューブの接続部、すなわち継手部にストッパー付きのチューブバンドをはめ込むことにより、液体のシール性向上と接続部の離脱防止を考慮した構成の継手を構成することで信頼性の向上が計られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
そもそも、電子装置の発熱する半導体素子を冷却するために液体を循環させて冷却する技術は従来から行われていた。ただし、それは携帯を前提としたノート型パソコンではなく、企業や銀行など大量のデータを取り扱う大型コンピュータで行われていた。
その液冷技術は、液媒体をポンプで被冷却部分（発熱部分）に輸送し、暖められた液媒体を専用の放熱器で放熱するものである。
【００１０】
この液冷技術をノート型パソコンに採用することについて種々検討した結果、熱伝導性が高い筐体の開発、薄型ポンプの開発、水分透過の少ないフレキシブルチューブ等の開発によってノート型パソコンへの搭載が可能となった。
【００１１】
ところが、ノート型パソコンで問題になるのは携帯時の衝撃等或いは圧力変動によって各部品とフレキシブルチューブとの継手部分からフレキシブルチューブが離脱して液漏れが発生しないとも言い切れないため、液漏れには万全を期さなくてはならない。
【００１２】
そこで、本発明の発明者らはこの点を種々検討した結果、以下のような実施例を得た。
【００１３】
以下、本発明の一実施例を図を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施例を備えた電子装置の斜視図である。
図１おいて、電子装置は、本体ケース１とディスプレイ５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１０、補助記憶装置（たとえば、フロッピーディスクドライブ、ＣＤドライブ等）６、バッテリー１３等が設置されている。
なお、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。
【００１４】
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。このＣＰＵ７には、受熱ジャケット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。ただし、図示せず。）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が設置されている。また、液輸送手段であるポンプ１１が本体ケース１内に設置されている。受熱ジャケット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、例えば、水、不凍液等の冷媒液１５が循環する。ＣＰＵ７で発生する熱は、受熱ジャケット８内を流通する冷媒液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５の背面に設置した放熱パイプ９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。
【００１５】
これにより温度の下がった冷媒液は、ポンプ１１を介して再び受熱ジャケット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、このタンク１４内には冷媒液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及び受熱ジャケット８は閉じた冷媒液１５の循環回路であり、ポンプ１１を運転して冷媒液１５を循環させている。
【００１６】
図１に示したように通常、運転時には内部の冷媒液１５が密閉された状態で循環されているが、この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及び受熱ジャケット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の液体のシール性向上と接続部の離脱防止を図る方法として、次のような手段を講じている。
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。
【００１７】
図２は液冷システムの斜視図である。
図２において、本実施例では受熱ジャケット８、ポンプ１１、放熱パイプ９およびタンク１４等の各要素間をフレキシブルチューブ１２ａ〜１２ｅが接続しており、その箇所は受熱ジャケット８とポンプ１１のフレキシブルチューブ１２ａ、ポンプ１１と放熱パイプ９の間のフｔレキシブルチューブ１２ｂ、放熱パイプ９とタンク１４の間のフレキシブルチューブ１２ｃ、タンク１４と放熱パイプ９の間のフレキシブチューブ１２ｄ、放熱パイプ９と受熱ジャケット８の間のフレキシブルチューブ１２ｅである。
【００１８】
図３は継手部の構造を模式的に示した斜視図である。
図３において、３０１は上記各要素に接続されたパイプ状の剛体管である。この剛体管３０１の一端にはフレキシブルチューブ３０２が接続される。３０３は剛体管３０１にフレキシブルチューブ３０２が被さる部分を締め付ける主バンドである。３０４は主バンド３０３を更に締め付ける補助バンドである。３０５は主バンド３０３に設けられた第１のツメであり、３０６は同じく第２のツメである。３０７は補助バンド３０４に設けられた複数個の穴である。この穴３０７に主バンド３０３のツメ３０５、３０６が挿入される。これらの継手個所を２１０〜２１９で示している。
【００１９】
図３（ａ）（ｂ）は、これらの継手個所に取り付けるバンドの斜視図である。
図３（ａ）において、各継手２１０〜２１９部分にはパイプ状の剛体管３０１が取付けられている。この剛体３０１にフレキシブルチューブ１２が挿入されている。このフレキシブルチューブ１２と剛体管３０とが重なる部分に主バンド３０３および補助バンド３０４が取付けられる。
【００２０】
第１のツメ３０５と第２のツメ３０６をつまむことで内径が広げられて主バンド３０３がフレキシブルチューブ１２に実装され、つまみ動作を解除すると、主バンド３０３自身の弾性力で接続部を締め付けることができる。その後図３（ｂ）に示すように、補助バンド３０４を被せ、補助バンド３０４の穴３０７に第２のツメ３０６を挿入することによって主バンド３０３の緩みを防止している。このとき、補助バンド３０４は自身の弾性力で主バンド３０３を抱き込むように覆っているので、主バンド３０３のフレキシブチューブ１２に対する拘束力を保持することができる。
【００２１】
ここで、バンドの役割は循環系内の液体の圧力に対するシール性向上と接続部の離脱防止である。したがって、主バンド３０３は装着後もそれ自身の弾性変形により継手部を締め付けるこのとのできるバネ材が好ましく、ステンレス材等が適している。また、補助バンド３０４は主バンド３０３のツメ３０５とツメ３０６の間に装着され、ツメ３０６が動かないようにするためのストッパーの役割をしている。
【００２２】
このように、補助バンドを装着することにより、主バンドだけよりもより強固にシール性向上と接続部の離脱防止が可能となる。
【００２３】
図４は、本実施例の主バンドを設計するにあたっての基礎データを示すグラフ図である。
図４において、最小内径ｄｍｉｎとツメ間の角度θにより、ツメを摘んだときの最大内径ｄｍａｘが定まる。本実施例では最小内径ｄｍｉｎを４．６ｍｍとし、ツメ間の角度θを１２５ｄｅｇとした。なお、バンドの肉厚は０．３ｍｍとした。これにより、継手部の外径がφ４．６〜φ６．２ｍｍのものについて主バンドが装着可能となる。
【００２４】
図５は、補助バンドの設計工程を示す断面図である。
【００２５】
図５において、内径ｄは主バンドの最小内径時の外径とし、バンドの角度ωは主バンドのツメ間の角度θ以上とした。さらに、補助バンドにはスリット状に穴３０７を複数個加工した。
【００２６】
本実施例では、補助バンドの内径をφ５．２ｍｍ、バンドの角度ωを１２５ｄｅｇとし、幅０．４ｍｍのスリットを間隔０．７ｍｍで配置した。これにより、補助バンドは継手部の外径φ４．６〜φ６．２ｍｍへ装着した主バンドに対応可能となる。
【００２７】
尚、補助バンド３０４の周長は、継手の外径が最大のφ６．２ｍｍのときの周長２１．２ｍｍの半分以上とした。
本実施例の主バンド３０３及び補助バンド３０４を肉厚の違うフレキシブルチューブ１２で構成される継手部に装着した場合を図６に示す。
【００２８】
図６（ａ）（ｂ）は継手部の断面図である。
図６（ａ）において、継手の外径が最小のφ４．６ｍｍに装着した場合で、主バンド３０３のツメ３０５に補助バンド３０４の複数の穴３０７を形成した側の一端が接し、かつ複数の穴３０７の内、主バンド３０３のツメ３０５より最も離れた位置に存在する穴３０７に主バンド３０３のツメ３０６を通した場合である。
図６（ｂ）において、継手の外径が最大のφ６．２ｍｍに装着した場合で、主バンド３０３のツメ３０５に補助バンド３０４の複数の穴３０７を形成した側の一端が接し、かつ複数の穴３０７の内、主バンド３０３のツメ３０５より最も近い位置に存在する穴３０７に主バンド３０３のツメ３０６を通した場合である。
【００２９】
このように、図４及び図５に示した内容で設計した主バンドおよび補助バンドにより、継手部の外径がφ４．６〜φ６．２ｍｍのものについて主バンド及び補助バンドが装着可能となる。
【００３０】
以上のごとく、各要素とフレキシブルチューブの接続部、すなわち継手部にストッパー付きのチューブバンドをはめ込むことにより、液体のシール性向上と接続部の離脱防止を考慮した構成の継手を構成することで液漏れに対する信頼性の向上を計ることができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、信頼性の高い液冷システムを備えた電子装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本実施例を備えた電子装置の斜視図である。
【図２】図２は、本実施例を備えた冷却装置の冷媒液循環回路を示す斜視図である。
【図３】図３は、本実施例を備えた主バンドと補助バンドの斜視図である。
【図４】図４は、本実施例の主バンドを設計するための基礎データを示すグラフ図である。
【図５】図５は、本実施例の補助バンドの断面図である。
【図６】図６は、本実施例を備えたバンドの装着例を示す継手部の断面図である。
【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、５…ディスプレイ、７…ＣＰＵ、８…受熱ジャケット、９…放熱パイプ、１０…ハードディスクドライブ、１１…ポンプ、１２…フレキシブルチューブ、１４…タンク、２０１…フレキシブルチューブ、２０２…フレキシブルチューブ、２０３…フレキシブルチューブ、２０４…フレキシブルチューブ、３０１…剛体管、３０２…フレキシブルチューブ、３０３…主バンド、３０４…補助バンド、３０５…ツメ、３０６…ツメ、３０７…穴。

Claims

発熱素子に熱的に接続された受熱ジャケットと、この受熱ジャケットと駆動手段とを収容した本体ケースと、ディスプレイ及び放熱パイプを収容したディスプレイケースとを備え、前記受熱ジャケット、液駆動手段、放熱パイプを樹脂製配管で接続し、内部に冷媒液を封入して循環流を形成した電子装置において、前記樹脂製配管と前記受熱ジャケット、液駆動手段、放熱パイプとの継手部に第１のバンドを装着し、この第１のバンドの外周に第２のバンドを装着したことを特徴とする電子装置。
前記第１のバンドは前記継手部を拘束する弾性力を備えていることを特徴とする請求項１記載の電子装置。
前記第１のバンドの外周には一対のツメを備え、この一対のツメを摘むことによって前記継手部を拘束を解除することを特徴とする請求項１記載の電子装置。
前記第１のバンドが一対のツメを有し、このツメが挿入される穴を前記第２のバンドが備えてなり、この第２のバンドは前記第１のバンドを拘束する弾性力を備えていることを特徴とする請求項１記載の電子装置。
前記第１のバンドのツメ同士が取り得る角度の範囲で、第２のバンドにスリット状の複数の穴を形成したことを特徴とする請求項１記載の電子装置。