JP2004293833A

JP2004293833A - Cooling device

Info

Publication number: JP2004293833A
Application number: JP2003084154A
Authority: JP
Inventors: Kenji Shinya; 謙治新屋; Takayuki Goto; 崇之後藤; Ritsuo Hashimoto; 律夫橋本; Yasutaka Aoki; 泰高青木; Ryutaro Mori; 龍太郎森
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2004-10-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling device for an electronic apparatus having heat exchanging performance higher than that of a cooling device using a radiating plate composed of an aluminum flat plate, and loading a component of higher heat generating amount in accompany with the increase of the performance without selecting a type of a pump for circulating the cooling liquid, in this cooling device of the electronic apparatus constituting a refrigerant circulating system of a close circuit by a cooling jacket kept into contact with a heat generating part, a radiating part for radiating the heat generated from the heat generating part, and the pump for driving the liquid as the refrigerant for moving the heat from the cooling jacket to the radiating part. <P>SOLUTION: The radiating part is composed of a plurality of tubes connected in parallel in this cooling device of the electronic apparatus. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノート型パーソナルコンピュータ（以下、ノート型パソコンと省略する）等の持ち運び可能な電子機器に適用する冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピューター等の電子機器を構成するＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）等の構成素子は、演算処理性能の増大と共に単位表面積当りの発熱密度が大幅に向上しているので、該性能を発揮させるためには、より高い冷却性能を有する冷却装置で前記構成素子を冷却する必要がある。
図２０に従来の液冷式ノート型パソコンの冷却法を示す。ＣＰＵ１０１には冷却ジャケット１０２が接触してあり、ＣＰＵ１０１は、内部に低温度の冷却液が流れる冷却ジャケット１０２で冷却される。ＣＰＵ１０１から熱を受け取り温度が上昇した前記冷却液は、冷却ジャケット１０２を出て、放熱板１０７に接合されている冷却液パイプ１０３を流れて冷却液タンク１０８へ戻る。前記放熱板は熱伝導性の高いアルミ、銅などの金属で製作される。この時、前記冷却液は冷却液パイプ１０３内を流れて行くに従い、該パイプの管壁から前記放熱板を介して大気の自然対流によって放熱されて温度が下がる。温度が下がった前記冷却液が冷却液タンク１０８に戻る。該タンクに戻った冷却液は、循環ポンプ１０５によって駆動され、再び冷却ジャケット１０２に送られてＣＰＵ１０１の冷却を行なう。電子機器の電源が入り稼動している時は、このような冷却液の循環を連続的に行なう。
【０００３】
ノート型パソコンの液冷システムについては、特許文献１（特開２００２−１８２７９７）に開示されている。また、ポンプの小型化を図り、ダイヤフラムポンプを備え、該ポンプによって液体冷媒を循環させる循環サイクルを備えた冷却装置が、特許文献２（特開２００１−０２４３７２号公報）に開示されている。
前記冷却装置の他に、熱伝導体として金属製のヒートパイプを適用した電子機器の冷却装置がある。該装置は、棒状のヒートパイプの一端をＣＰＵ等の発熱体に接合し、他端を放熱板に接合した構造であり、該発熱体から吸熱し、該放熱板から放熱する作用を有する。前記電子機器がノート型パソコンの場合、前記発熱体がパソコン本体内に、前記放熱板を表示パネル筐体内に設置する。該放熱板を表示パネル筐体内に設置する理由は、前記本体内に設置する場合より放熱板の放熱面積を大きくできるからである。ノート型パソコンの場合、パソコン本体に対して表示パネル筐体を開閉する必要があるので、前記ヒートパイプは可撓性を有する熱伝導体で結合し、該可撓部を、前記開閉を担うヒンジ部近傍に設置する構造とする。可撓性を有する熱伝導体としては、例えば炭素繊維がある。
【０００４】
ヒートパイプを適用したノート型パソコンの冷却装置については、特許文献３（特開平０７−１４２８８６号公報）に、炭素繊維を熱伝導体として用い、ノート型パソコンに適用した冷却装置については、特許文献４（特開２００１−０１５９６２号公報）に、それぞれ開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１８２７９７号公報
【特許文献２】特開２００１−０２４３７２号公報
【特許文献３】特開平０７−１４２８８６号公報
【特許文献４】特開２００１−０１５９６２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上に示した従来技術に係わる液冷システム及びヒートパイプを用いた冷却装置においては、次のような問題点がある。放熱板の表面は大気との自然対流で冷却されるため熱伝達率および冷却熱流束が大きく取れないこと、設置スペースがパソコンの液晶パネルの背面となるために、放熱板の面積が液晶パネル以上に大きく取れないことから、熱流束と放熱面積の積で決まる放熱熱量に限界が生じる。例えば１５インチ液晶パネルの裏側に放熱板を設置し、ほぼ同面積の放熱板で自然対流により放熱する場合には、大気と放熱板の温度差が略１０〜２０℃程度であるから、１５〜２０Ｗの放熱量が限界であり、今後普及が予想される高性能ＣＰＵの搭載には限界がある。
【０００７】
放熱熱量を増加させる方法として、送風ファンを利用して強制対流を発生させる方法もあるが、パソコン筐体内に該ファンの設置場所が必要となり、パソコンの小型化・軽量化に反すること、ファンの送風音が比較的大きく耳障りなこと、の問題点を有する。
また、同じ大きさのポンプにおいて、ダイヤフラムポンプは他の形式のポンプに比べて作動圧力は高くできるが、容量が小さい。従って、パソコンに搭載するＣＰＵ性能が向上するにつれて熱交換性能に制約が生じる。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の欠点に鑑み、発熱部に接触した冷却ジャケットと、該発熱部で発生した熱を放熱する放熱部と、該冷却ジャケットから該放熱部へ熱を移動させる冷媒としての液体を駆動するポンプとによって閉回路の冷媒循環系を構成する電子機器の冷却装置において、従来の液冷システム以上の熱交換性能を有し、かつ従来以上の該性能を保有するので、液体の冷媒を循環させるポンプの形式を選ばない冷却装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は係る課題を解決するため、請求項１記載の発明として、発熱部に接触した冷却ジャケットと、該発熱部で発生した熱を放熱する放熱部と、該冷却ジャケットから該放熱部へ熱を移動させる冷媒としての液体を駆動するポンプとによって閉回路の冷媒循環系を構成する電子機器の冷却装置において、前記放熱部が並列に接続した複数のチューブであることを特徴とする冷却装置を提案する。
請求項１記載の発明によれば、等価水力直径の小さいチューブを用いることによりチューブ壁の熱抵抗が小さくなるので、該チューブ内を流れる液体の冷媒と壁面の熱伝達率が増大する。従って、該チューブ壁面を介して大気との間で熱交換が生じる際の自然対流熱伝達率を数倍から一桁高くできる。その結果、前記熱交換を生じさせる放熱部の熱通過率が増大し、放熱部の容積を小さくできるので、電子機器の小型化、軽量化を実現できる。また、複数のチューブに並列に液体の冷媒を流すので、冷媒流路の圧力損失を低減でき、前記ポンプの負荷を軽減できる。従って、ポンプの軽量化ができるので、電子機器の小型化、軽量化を実現できる。更には、ポンプ駆動電力の低減を図ることができるので、電子機器を駆動する蓄電池の駆動時間を増大させることができる。更に、強制対流のためのファンを利用しないので、騒音低下を図ることができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の冷却装置に係るものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、放熱部の並列に接続した複数のチューブを、該チューブの軸方向が垂直方向であり、かつ、該チューブを軸方向から見た該チューブの軸中心の配置が直線状であることを特徴とする冷却装置を提案する。
請求項２記載の発明によれば、請求項１に加えて、該チューブの軸中心の配置が直線状であり、該チューブの前後に他のチューブがなく、該チューブの全周に渡り大気の自然対流が発生するので、熱交換性能が向上する。また、前記液体を流す方向を上から下へと選択できるので、該液体と空気との対数平均温度差を増大できる。その結果、電子機器の小型化、軽量化を実現できる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載の冷却装置に係るものである。
請求項３記載の発明は、放熱部の並列に接続した複数のチューブを、該チューブの軸方向が水平方向であり、かつ、該チューブを軸方向から見た該チューブの軸中心の配置が波形又はクランク形であることを特徴とする冷却装置を提案する。
請求項３記載の発明によれば、請求項１に加えて、大気の自然対流の方向が下から上への垂直方向であるのに対して、前記チューブは直交する方向に配置されるため、該チューブの全周に渡る平均熱伝達率を向上できる。その結果、電子機器の小型化、軽量化を実現できる。更に、請求項２の効果と共に、電子機器の構造及び性能に適合させて冷却装置の設置方向を選択できる。その結果、電子機器の構造及び性能の設計の自由度を大きくすることができる。
【００１２】
請求項４ないし６の何れかに記載の発明は、請求項１ないし３の何れかに記載の冷却装置に係るものである。
請求項４に記載の発明は、放熱部の並列に接続した複数のチューブの間を、薄板でチューブ軸方向に繋ぎ、該薄板に複数の開口を設けたことを特徴とする冷却装置を提案する。
請求項５に記載の発明は、開口は貫通型のルーバーであることを特徴とする冷却装置を提案する。
請求項６に記載の発明は、薄板の材質は、チューブと同じ材質であることを特徴とする冷却装置を提案する。
請求項４ないし６の何れかに記載の発明によれば、請求項１ないし３の何れかに加えて、前記チューブの外面だけでなく、隣接する該チューブ間にも放熱面を設け、かつ該放熱面に開口を設けたので、大気の自然対流を促進できる。また、前記チューブと前記薄板との材質を同じくしたので、該チューブから該薄板への伝熱において異種材質の接合に基づく熱抵抗が生じない。その結果、熱交換性能を向上でき、電子機器の軽量化を実現できる。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れかに記載の冷却装置に係るものである。
請求項７記載の発明は、放熱部の並列に接続した複数のチューブが、アルミ押出しチューブをプレス加工したものであることを特徴とする冷却装置を提案する。
請求項７記載の発明によれば、請求項１ないし６の何れかに加えて、チューブをアルミ押出し方法によって製造できるので、安価な冷却装置を実現できる。
【００１４】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし６の何れかに記載の冷却装置に係るものである。
請求項８記載の発明は、放熱部の並列に接続した複数のチューブが、プラスチック等の樹脂製であることを特徴とする冷却装置を提案する。
請求項８記載の発明によれば、請求項１ないし６の何れかに加えて、前記放熱部を安価な樹脂材質を用いて構成しても、前記チューブ等の等価水力直径が小さく、該チューブ等の壁の熱抵抗が小さくなり、該チューブ等の内を流れる液体の冷媒と壁面の熱伝達率が増大するので、冷却装置から大気への熱通過率は低下しない。その結果、冷却装置を大きくすることなく、より高性能であるが発熱量もより大きい構成素子を搭載した電子機器を低コストで実現できる。
請求項９記載の発明は、請求項１ないし８の何れかに記載の冷却装置に係るものである。
請求項９記載の発明は、チューブの内径は１００μｍ以上、２０００μｍ以下とすることを特徴とする冷却装置を提案する。
請求項９記載の発明によれば、請求項１ないし８の何れかに加えて、チューブに液体の冷媒を流す場合の圧力損失を、従来の液冷方式の冷媒流路以下に保ち、かつ従来の強制対流方式による熱伝達率以上の熱伝達率を得ることができる。その結果、放熱部を大きくすることなく、電子機器の熱交換性能を向上させることができるので、より高性能であるが発熱量もより大きい構成素子を搭載した電子機器のための冷却装置を実現できる。
【００１５】
請求項１０記載の発明として、発熱部に接触した冷却ジャケットと、該発熱部で発生した熱を放熱する放熱部と、該冷却ジャケットから該放熱部へ熱を移動させる冷媒としての液体を駆動するポンプとによって閉回路の冷媒循環系を構成する電子機器の冷却装置において、前記放熱部が、前記液体が流れる複数の冷却通路を板厚方向と直交方向に設けた板状プレートと、該プレートの板厚方向と垂直な面に接合したフィンとから構成されていることを特徴とする冷却装置を提案する。
請求項１０記載の発明によれば、等価水力直径の小さい冷却通路を用いることにより該冷却通路壁の熱抵抗が小さくなるので、該冷却通路内を流れる前記冷媒と壁面の熱伝達率が増大する。更に、該冷却通路壁にフィンを接合することにより放熱面積が大きくなるので、該冷却通路内に液体の冷媒を流すと、該冷却通路壁面からフィンを介して大気との間で熱交換が生じる際の熱通過率を数倍から一桁高くできる。その結果、前記熱交換を生じさせる放熱部の容積を小さくできるので、電子機器の小型化、軽量化を実現できる。また、複数の冷却通路に並列に液体の冷媒を流すので、冷媒流路の圧力損失を低減でき、液体の冷媒を循環させるポンプの負荷を軽減できる。従って、該ポンプの軽量化ができるので、電子機器の小型化、軽量化を実現できる。更には、ポンプ駆動電力の低減を図ることができるので、電子機器を駆動する蓄電池の駆動時間を増大させることができる。
【００１６】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の冷却装置に係るものである。
請求項１１記載の発明は、プレートに、冷却通路と直交方向にピンを設けたことを特徴とする冷却装置を提案する。
請求項１１記載の発明によれば、請求項１０に加えて、前記冷却通路壁にピンが接合することにより放熱面積が大きくなるので、該冷却通路内に液体の冷媒を流すと、該冷却通路壁面を介して大気との間で熱交換が生じる際の熱通過率を数倍から一桁高くできる。その結果、前記熱交換を生じさせる放熱部の容積を小さくできるので、電子機器の小型化、軽量化を実現できる。
【００１７】
請求項１２記載の発明として、発熱部に接触した冷却ジャケットと、該発熱部で発生した熱を放熱する放熱部と、該冷却ジャケットから該放熱部へ熱を移動させる冷媒としての液体を駆動するポンプとによって閉回路の冷媒循環系を構成する電子機器の冷却装置において、前記放熱部が、内部に前記液体が流れる複数の冷却通路と、該冷却通路と直交する方向に前記冷却通路と連通しないように大気が流れる複数の貫通路とを交互に設けた直方体状プレートと、前記大気を前記貫通路に送る送風ファンとを備えたことを特徴とする冷却装置を提案する。
請求項１２記載の発明によれば、等価水力直径の小さい冷却通路を用いることにより該冷却通路壁の熱抵抗が小さくなるので、該冷却通路内を流れる前記冷媒と壁面の熱伝達率が増大する。更に、液体の冷媒が流れる冷却通路と大気が流れる貫通路とが交差する方向に、交互に構成されているので、液体の冷媒が流れる冷却通路と大気が流れる貫通路との間の熱通過率を向上できる。その結果、熱交換を生じさせる放熱部の容積を小さくできるので、電子機器の小型化、軽量化を実現できる。また、複数の冷却通路に並列に液体の冷媒を、複数の貫通路に並列に大気を流すので、それぞれの流路の圧力損失を低減でき、液体の冷媒を循環させるポンプ、及び大気を送る送風ファンの負荷を軽減できる。従って、該ポンプ及び該ファンの軽量化ができるので、電子機器の小型化、軽量化を実現できる。更には、ポンプ及び送風ファンの駆動電力の低減を図ることができるので、電子機器を駆動する蓄電池の駆動時間を増大させることができる。
【００１８】
請求項１３記載の発明として、発熱部に接触した冷却ジャケットと、該発熱部で発生した熱を放熱する放熱部と、該冷却ジャケットから該放熱部へ熱を移動させる冷媒としての液体を駆動するポンプとによって閉回路の冷媒循環系を構成する電子機器の冷却装置において、前記放熱部が、前記液体が流れる複数の冷却通路を板厚方向と直交方向に設けた複数の板状プレートと、隣接する該プレートの間に大気を流す隙間と、前記大気を前記隙間に送る送風ファンとを備えたことを特徴とする冷却装置を提供する。
請求項１３記載の発明によれば、等価水力直径の小さい冷却通路を用いることにより該冷却通路壁の熱抵抗が小さくなるので、該冷却通路内を流れる前記冷媒と壁面の熱伝達率が増大する。更に、複数のプレートが狭い隙間を有して配置されているので、該隙間に送風ファンにより大気を強制対流させることで、該プレートにフィンを接合することなく、液体の冷媒が流れる冷却通路と大気が流れる隙間との間の熱通過率を向上できる。その結果、熱交換を生じさせる放熱部の容積を小さくできるので、電子機器の小型化、軽量化を実現できる。また、前記プレートは押出し成型加工で製造できるので、冷却装置の製造コストの低減を実現できる。
【００１９】
請求項１４記載の発明は、請求項１３記載の冷却装置に係るものである。
請求項１４記載の発明は、プレートの板厚方向に、大気を流す複数の貫通孔を設けたことを特徴とする冷却装置を提供する。
請求項１４記載の発明によれば、請求項１３に加えて、プレートの板厚方向にも大気が通り抜ける複数の貫通孔が設けられているので、液体の冷媒が流れる冷却通路と大気が流れる貫通孔との間の熱交換性能をより向上できる。その結果、前記熱交換を生じさせる放熱部の容積を小さくできるので、電子機器の小型化、軽量化を実現できる。
【００２０】
請求項１５記載の発明は、請求項１０ないし１４の何れかに記載の冷却装置に係るものである。
請求項１５記載の発明は、冷却通路の等価水力直径が１００μｍ以上、２０００μｍ以下であることを特徴とする冷却装置を提供する。
請求項１５記載の発明によると、請求項１０ないし１４の何れかに加えて、該冷却通路壁面を介して液体の冷媒と大気との間で熱交換が生じる際の熱通過率を増大できる。特に、請求項１２に記載の冷却装置においては、液体の冷媒を流す冷却通路と大気を流す貫通路とを交互に設けたので、熱通過率をより向上させることができる。また、冷却通路に液体の冷媒を流す場合の圧力損失を、従来の冷却方式の冷媒流路以下に保ち、かつ従来の強制対流方式による熱伝達率以上の熱伝達率を得ることができる。その結果、冷却装置を大きくすることなく、電子機器の熱交換性能を向上させることができるので、より高性能であるが発熱量もより大きい構成素子を搭載した電子機器を実現できる。
【００２１】
請求項１６記載の発明として、発熱部に接触した冷却ジャケットと、該発熱部で発生した熱を放熱する放熱部と、該冷却ジャケットから該放熱部へ熱を移動させる冷媒としての液体を駆動するポンプとによって閉回路の冷媒循環系を構成する電子機器の冷却装置において、前記放熱部が、２枚の成型プレートを接合して構成し、その内部に前記液体を流す冷媒流路と、波板状のインナーフィンとを備えたことを特徴とする冷却装置を提供する。
請求項１６記載の発明によれば、前記冷媒流路に流れる液体の冷媒は、前記インナーフィンにより該流路内で均一に分配されるので、前記成型プレートの表面温度が均一化される。従って、該プレートの表面を介して大気へ均一に放熱することができるので、熱交換性能を増大させることができる。その結果、冷却装置を大きくすることなく、電子機器の熱交換性能を向上させることができるので、より高性能であるが発熱量もより大きい構成素子を搭載した電子機器を実現できる。
【００２２】
請求項１７記載の発明として、発熱部に接触した冷却ジャケットと、該発熱部で発生した熱を放熱する放熱部と、該冷却ジャケットから該放熱部へ熱を移動させる冷媒としての液体を駆動するポンプとによって閉回路の冷媒循環系を構成する電子機器の冷却装置において、前記放熱部が、２枚の波板状の成型プレートを接合して構成し、その内部に前記液体を流す冷媒流路であることを特徴とする冷却装置を提供する。
請求項１７記載の発明によれば、前記冷媒流路の表面が波状なので、平面に比べて放熱面積を増大させることができる。その結果、冷却装置を大きくすることなく電子機器の熱交換性能を向上させることができるので、より高性能であるが発熱量もより大きい構成素子を搭載した電子機器を実現できる。
【００２３】
請求項１８記載の発明は、請求項１７記載の冷却装置に係るものである。
請求項１８記載の発明は、冷媒流路を構成する成型プレートの内の１枚は平板状であり、該平板状の成型プレートを、電子機器の筐体を構成する平面に密着させて接合することを特徴とする冷却装置を提供する。
請求項１８記載の発明によれば、請求項１７に加えて、前記冷媒流路の一面を、例えばノート型パソコンの表示パネル筐体の内平面に密着させて接合させることができるので、液体の冷媒から大気への放熱を、表示パネル筐体内部を流れる大気の層を介さずに、冷媒流路壁面と表示パネル筐体外部を流れる大気とを介して放熱できる。その結果、電子機器の熱交換性能を向上させることができるので、より高性能であるが発熱量もより大きい構成素子を搭載した電子機器を実現できる。
【００２４】
請求項１９記載の発明は、請求項１６ないし１８の何れかに記載の冷却装置に係るものである。
請求項１９記載の発明は、冷媒流路の等価水力直径が２００μｍ以上、２０００μｍ以下であることを特徴とする冷却装置を提供する。
請求項１９記載の発明によれば、請求項１６ないし１８の何れかに加えて、インナーフィンを内包する流路に液体の冷媒を流す場合の圧力損失を、従来の冷却方式の冷媒流路以下に保ち、かつ従来の強制対流方式による熱通過率以上の熱交換性能を得ることができる。その結果、冷却装置を大きくすることなく、電子機器の熱交換性能を向上させることができるので、より高性能であるが発熱量もより大きい構成素子を搭載した電子機器を実現できる。
【００２５】
請求項２０記載の発明は、請求項１０ないし１９の何れかに記載の冷却装置に係るものである。
請求項２０記載の発明は、フィン、ピン、板状プレート、直方体状プレート、成型プレート、及びインナーフィンの材質が、アルミ、銅などの金属であることを特徴とする冷却装置を提供する。
請求項２０記載の発明によれば、請求項１０ないし１９の何れかに加えて、放熱部を熱伝導率の良好な材質を用いて構成するので、放熱部から大気への熱通過率を高くできる。その結果、冷却装置を大きくすることなく、より高性能であるが発熱量もより大きい構成素子を搭載した電子機器を低コストで実現できる。
【００２６】
請求項２１記載の発明は、請求項１ないし２０の何れかに記載の冷却装置に係るものである。
請求項２１記載の発明は、放熱部において、液体冷媒の流れる方向と、大気の流れる方向とを反対方向としたことを特徴とする冷却装置を提供する。
請求項２１記載の発明によれば、請求項１ないし２０の何れかに加えて、液体の冷媒と大気との対数平均温度差が増大するので、熱交換性能を向上できる。その結果、冷却装置を大きくすることなく、電子機器の熱交換性能を向上させることができるので、より高性能であるが発熱量もより大きい構成素子を搭載した電子機器を実現できる。
【００２７】
請求項２２記載の発明として、発熱部に接触した冷却ジャケットと、該ジャケットにその一端を接合し、パイプ内に封入された液体の相変化を利用して熱を伝えるヒートパイプ１と、その一端に放熱部を取り付け、パイプ内に封入された液体の相変化を利用して熱を伝えるヒートパイプ２と、該ヒートパイプ１の冷却ジャケットを接合しない端部と該ヒートパイプ２の放熱部を接合しない端部とを連結する熱伝導体によって構成する電子機器の冷却装置において、前記熱伝導体がチップ状炭素繊維、チップ状炭素繊維含有流体、高熱伝導液体で構成されていることを特徴とする冷却装置を提供する。
請求項２２記載の発明によれば、前記炭素繊維等の熱伝導率は金属と同じ程度に大きいため、該炭素繊維と前記ヒートパイプとを連結して一体とした熱伝導体を用いても、該熱伝導体の熱通過率は桁違いに低下しない。よって、可撓性を有する前記炭素繊維を熱伝導体として用いることができるので、発熱部と放熱部とが屈曲部を介して配置されている電子機器にも、金属製ヒートパイプを適用できる。その結果、該ヒートパイプを破損させることなくノート型パソコンの表示パネル筐体を開閉できる。また、発熱体の発熱量に応じて必要な本数だけヒートパイプを取り付ければよいので、ノート型パソコン筐体内部の冷却装置の設置スペースの節約と、軽量化とを実現できる。
【００２８】
請求項２３記載の発明は、請求項２２に記載の冷却装置に係るものである。
請求項２３記載の発明は、放熱部側端部に、フィン、又はピンを設けたことを特徴とする冷却装置を提供する。
請求項２３記載の発明によれば、請求項２２に加えて、前記ヒートパイプ２に接合したフィン、又はピンを介して放熱させるので、平板の放熱板に比べて放熱面積が大きくなり、自然対流熱伝達率を高くすることができる。その結果、冷却装置を大きくすることなく、電子機器の熱交換性能を向上させることができるので、より高性能であるが発熱量もより大きい構成素子を搭載した電子機器を実現できる。
【００２９】
【発明の実施形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置などは、特定的な記載が特にない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００３０】
（実施形態１）
図１は本願発明の実施形態１に係る冷却装置の構成を示す説明図である。本実施形態は、ノート型パソコンのＣＰＵを冷却するための液冷式冷却装置において、液体の冷媒（以下、冷却液と記載）の放熱に内径１００μｍ以上、２０００μｍ以下のチューブ式放熱部を用いたものである。
ノート型パソコン１００の本体内に搭載した発熱体であるＣＰＵ１０１には、冷却ジャケット１０２が熱伝導シート（不図示）を介して一様に、かつ熱抵抗が少なく熱移動できるように接触している。更に、該本体内には冷却液を駆動するポンプ１０５が搭載されている。該パソコンの表示パネル筐体１０６の内部に、冷却液ヘッダ２０１及び２０３とチューブ２０２とで構成される直線形チューブ式放熱部１０４が設置されている。該放熱部は、複数のチューブを垂直方向に並列に並べ、該チューブの上端部と下端部とをそれぞれ冷却液ヘッダ２０１で連通させた構造となっている。該チューブを並列に並べる際、該チューブの軸方向から見た該チューブの軸中心の配置は直線状になるようにする。該ヘッダ２０１及び２０３は水平方向に設置されており、各ヘッダの冷却液の入口又は出口は前記放熱部の対角位置とする。更に、冷却ジャケット１０２と冷却液ヘッダ２０１とが、冷却液ヘッダ２０３とポンプ１０５とが、ポンプ１０５と冷却ジャケット１０２とが、それぞれ冷却液パイプ１０３によって接続されている。
【００３１】
直線形チューブ式放熱部１０４周囲の大気の自然対流を促進させるために、表示パネル筐体１０６に通気用開口（不図示）を設けてもよい。表示パネル筐体１０６の表示パネル面と反対側の面、或いは側面に給気口と排気口とを設ける。より好ましい構成は、該筐体のノート型パソコン本体１００との開閉に用いるヒンジ部（不図示）に近い側に給気口を、ヒンジ部と離れた側に排気口を設けることである。給気口と排気口とを設けることによって、表示パネル筐体１０６内に埃等異物が入らないように、開口部にフィルターを設けてもよい。前記通気用開口は、表示パネル筐体１０６の表示パネル面と反対側の面が全面的に開いてもよい。表示パネル面と反対側の面は、蝶番によって開閉させてもよいし、表示パネル筐体の厚さ方向に蛇腹式に開閉させてもよい。
【００３２】
このように構成した冷却装置の運転方法について説明する。
ノート型パソコンの稼動と共に、ポンプ１０５が運転を開始し、冷却液は、ポンプ１０５、冷却ジャケット１０２、冷却液ヘッダ２０１、チューブ２０２、冷却液ヘッダ２０３、ポンプ１０５の経路で連続的に循環する。
ＣＰＵ１０１の稼動に伴って該ＣＰＵから発せられる熱は、冷却ジャケット１０２を流れる冷却液により吸熱される。温度が上昇した冷却液は、冷却液ヘッダ２０１に流入し、該ヘッダ内で複数のチューブ２０２に均等に分配され、該チューブ内を流れて冷却液ヘッダ２０３で合流する。冷却液が保有する熱は、該チューブ内を流れる際に、該チューブ壁を通して、該チューブ外面側の大気に自然対流によって放熱される。放熱し、温度が下降した冷却液は、ポンプ１０５に流入し、該ポンプで昇圧されて再び冷却ジャケット１０２へ送られる。ポンプ１０５へ戻す冷却液は、該ポンプの保護のために冷却後のものとする。
【００３３】
チューブ２０２の内径は、図１６に示すデータから１００μｍ〜２０００μｍが適正な範囲であるとした。また、該内径に対する該チューブの管壁の肉厚はおよそ１０％程度と設定される。これより該チューブの管壁肉厚は２００μｍ程度となるので、該管壁の熱抵抗は該チューブ内を流れる冷却液、及び該チューブ外周囲を流れる大気の熱伝達に比べて無視できるほど小さくなる。つまり、自然対流によってチューブ外周囲に大気が流れる場合、チューブ径に反比例して極めて大きなチューブの熱通過率が得られる。直線形チューブ式放熱部１０４は表示パネル筐体内に設置されているので、パソコン使用時にはほぼ垂直状態となる。従って、該放熱部の周囲の大気より温度の高いチューブの外面には周囲大気の密度差による自然対流が発生するので、該チューブを放熱部として自然対流による冷却が可能となる。
前記チューブの材質は熱伝導率の大きい金属だけでなく、金属に比べて熱伝導率の小さいプラスチックなどの有機系材料も使用することができる。また、チューブの代わりに中空糸を用いても構わない。冷却液をチューブ２０２に流す向きは、下から上（冷却液ヘッダ２０３から冷却液ヘッダ２０１）、上から下（冷却液ヘッダ２０１から冷却液ヘッダ２０３）を問わない。特に、上から下に向けて流した場合は、該冷却液の流れの向きが大気の自然対流の方向と対向して、冷却液と大気との対数平均温度差が増大するので、熱交換性能をより向上できる。前記チューブは冷却液ヘッダに対して二列以上の千鳥配列により連通させても構わない。
【００３４】
図２に、チューブを用いた他の放熱部形状を示す。複数のチューブ２０２を並列に並べ、該チューブの両端部を、それぞれ冷却液ヘッダ２１１と冷却液ヘッダ２１２とによって連通させている。図１に示した直線形チューブ式放熱部１０４の構成と異なる点は、冷却液ヘッダ２１１と２１２とがＡ−Ａ（１）断面図に示すように、湾曲形状、或いはクランク形状をしていること、チューブ２０２が水平方向に設置されていることである。従って、チューブ２０２の軸方向から見た軸中心の配置は前記ヘッダの軸線に沿って、Ａ−Ａ（１）断面図のように波状、或いはクランク状となる。このように、チューブ２０２、冷却液ヘッダ２１１及び２１２によって構成されるのが、湾曲形チューブ式放熱部２２０である。
上記構成で、冷却装置を稼動させた場合、大気２１３は自然対流によって下側から上側に向かってチューブ２０２に直交して流れ、冷却液から熱を奪う。前記放熱部２２０の構成の場合、直線状のヘッダに比べてヘッダ単位長さあたりの前記チューブの接続本数を多くできるので、表面積を増大できることと、隣り合う前記チューブ間の流れの干渉が低減でき、チューブの全周に渡って自然対流が生じることにより、チューブ全周の平均熱伝達率が増大することにより熱交換性能が更に向上する。チューブ２０２内を流す冷却液の向きは、冷却液ヘッダ２１１から２１２へ、冷却液ヘッダ２１２から冷却液ヘッダ２１１へ、を問わない。
【００３５】
図３に、チューブを用いた他の放熱部形状を示す。複数のチューブ２１０を並列に並べ、該チューブの両端部を、それぞれ冷却液ヘッダ２０１と冷却液ヘッダ２０３とによって連通させている。該ヘッダは水平方向に設置する。図１に示した直線形チューブ式放熱部１０４の構成と異なる点は、隣合うチューブ２１０の間に、チューブを連結する薄板２１４を設けていることである。このようなチューブと薄板の連結体は、アルミニウムの押し出し加工により製作できる複数の長孔（チューブ内空間に相当）を持つプレートを、孔以外の部分をプレス加工によって薄板にする一体成型加工により得ることができる。前記連結体は、前記チューブと前記薄板とを接合して製作してもよい。
図３には、前記薄板に多数のルーバー２１５を設けたものを示している。ルーバー２１５とは、前記薄板をプレス打ち抜きによって設けた開口であるが、個々の開口を全面的に打ち抜くのではなく、打ち抜いた部分をＢ−Ｂ断面図に示すように半球状に残した形状としたものである。ルーバーの開口方向は、自然対流による空気の流れに対向した方向、すなわち、この場合では垂直方向下向きとする。薄板部分はチューブ２１０と同じ材質とする。このように、チューブ２１０、冷却液ヘッダ２０１及び２０３、薄板２１４、ルーバー２１５によって構成されるのが、ルーバー形チューブ式放熱部２３０である。
【００３６】
前記放熱部２３０の場合、チューブ２１０はＡ−Ａ（２）断面図のように直線状でも構わないし、Ａ−Ａ（１）断面図のように湾曲形状、クランク形状でも構わない。
上記構成で、冷却装置を稼動させた場合、大気２１３は自然対流によって下側から上側に向かって、薄板２１４の面に沿って流れる。該大気の一部はルーバー２１５の開口を通過して、該薄板の裏面に出て、更に上昇を続けながら、冷却液から熱を奪う。前記放熱部２３０の場合、薄板２１４とルーバー２１５とを設けたことによって放熱面積が増加することと、該ルーバーが障害物となって自然対流を乱し熱伝達率が増加することと、該薄板の表裏両面にかけて自然対流が生じることとにより、熱交換性能が向上する。Ａ−Ａ（１）断面図に示す構成の場合、チューブの長さを直線状の場合に比べて長くできるので、該チューブ１本当たりの放熱負荷を軽減できるので、熱交換性能を更に向上できる。
【００３７】
冷却液をチューブ２１０に流す向きは、下から上（冷却液ヘッダ２０３から冷却液ヘッダ２０１）、上から下（冷却液ヘッダ２０１から冷却液ヘッダ２０３）を問わない。特に、上から下に向けて流した場合は、該冷却液の流れの向きが大気の自然対流の方向と対向して、冷却液と大気との対数平均温度差が増大するので、熱交換性能をより向上できる。薄板付きのチューブを、アルミ押出し加工チューブをプレス加工する方法によって製造すれば、チューブを薄板によって接合していくよりも安価に製造できる。
実施形態１に記載したチューブの断面形状は、円形、流線形が好ましいが、それ以外でも構わない。流線形にした場合、大気の自然対流の圧力損失を低減でき、チューブとの熱交換性能が向上する。
【００３８】
以上のように、チューブ式放熱部を適用すると、熱伝達率が大きく、かつ径の細いチューブを複数列配置して放熱部の単位体積当りの放熱表面積を大きくできるので、大気の強制対流によってアルミ平板を冷却する従来の放熱装置に比べて、騒音源であった強制対流用ファンを不要とするばかりでなく、同じ大きさの放熱部でより大きな放熱量を得ることが可能となる。また、複数のチューブに冷却液を分配して流すので、チューブ内を流れる冷却液の圧力損失を小さくできる。従って、ノート型パソコンのＣＰＵに代表される電子機器の構成素子の性能向上に伴って、該素子からの発熱量が増加しても、これを冷却できる。また、圧力損失が小さくなるのでポンプの小型化、低動力化が可能となる。その結果、電子機器の軽量化を図ったり、蓄電池を用いた場合の作動時間を増大させることができるので、該機器のモバイル性の向上にも寄与する。
【００３９】
（実施形態２）
図４は本願発明の実施形態２に係る冷却装置の構成を示す説明図である。本実施形態は、ノート型パソコンのＣＰＵを冷却するための液冷式冷却装置において、冷却液の放熱にフィン或いはピン式放熱部４０６を用いたものである。
実施形態１と同様の構成要素については、同じ符号を用いている。実施形態１と異なる構成は、直線形チューブ式放熱部１０４に代わり、フィン式放熱部４０６を備えたことである。該放熱部は、冷却液ヘッダ４０３、フィン４０２付き冷却通路４０１、冷却液ヘッダ４０４から構成されている。フィン４０２の代わりにピン４０５付き冷却通路４０１でも構わない。冷却液ヘッダ４０３と４０４との間には、複数の冷却通路４０１が並行に並び、該冷却通路の両端と該ヘッダとが連通している。冷却通路４０１の等価水力直径は、図１７に示すデータから１００μｍ〜２０００μｍが適正な範囲であるとした。
【００４０】
図５にフィン付き冷却通路を、図６にピン付き冷却通路を示す。
図５を用いて、フィン４０２付き冷却通路４０１の構造を説明する。紙面奥側に冷却液ヘッダ４０３が縦方向にあり、該ヘッダの軸方向に、内面が矩形断面の冷却通路４０１が複数設けられている。冷却通路４０１には、前記ヘッダの軸と直交方向に、且つ紙面と垂直方向にフィン４０２が一体化して設けられている。該フィンの厚さは冷却通路の一辺相当である。また、該フィンの長さは、冷却液ヘッダ４０３と４０４との間隔に相当するものである。該フィンの高さは、これを設置する、例えば表示パネル筐体の厚さに依存して、また、目標とするフィン効率を達成できる範囲で熱交換性能を鑑みて適宜決めればよい。
【００４１】
図６を用いて、ピン４０５付き冷却通路４０１の構造を説明する。フィン付きの場合と異なる構造は、複数並ぶ冷却通路４０１の間に、ピン４０５が、冷却液ヘッダ４０３の軸と直交方向に、且つ紙面に垂直方向に複数本貫通させて設けられていることである。ピン４０５の径は、前記冷却通路径相当とすればよい。該ピンの長さと本数とは、これを設置する、例えば表示パネル筐体の厚さに依存して、また、目標とするフィン効率を達成できる範囲で熱交換性能を鑑みて適宜決めればよい。
フィン４０２、ピン４０５共に、冷却通路と同じ材質とすることが望ましい。
フィン式放熱部４０６周囲の自然対流を促進させるために、表示パネル筐体１０６に通気用開口（不図示）を設けてもよいことは、実施形態１と同様である。
【００４２】
このように構成した冷却装置の運転について、実施形態１と異なる点について説明する。冷却ジャケット１０２から出てきた冷却液は、冷却液ヘッダ４０３へ入り、複数の冷却通路４０１に等分配される。該冷却通路を通過すると、冷却液ヘッダ４０４で合流し、ポンプ１０５に向かう。冷却通路４０１を通過する時に、フィン４０２の周囲の大気との自然対流によって、冷却液が有している熱が放熱される。ピン４０５を用いる場合も同様であり、該ピンの周囲の大気との自然対流により放熱が起きる。
特に、ピンの径を前記冷却通路径相当としたので、該ピンの表面での熱伝達率を増大させることができる。また、ピンの材質は熱伝導率の大きい金属だけでなく、熱伝導率の小さいプラスチックなどの有機系材料を使用することもできる。
冷却液を冷却通路４０１に流す向きは、下から上（冷却液ヘッダ４０４から冷却液ヘッダ４０３）、上から下（冷却液ヘッダ４０３から冷却液ヘッダ４０４）を問わない。特に、上から下に向けて流した場合は、該冷却液の流れの向きが大気の自然対流の方向と対向して、冷却液と大気との対数平均温度差が増大するので、熱交換性能をより向上できる。
【００４３】
以上のように、フィン式放熱部を適用すると、フィン効率を大きくでき、その結果、伝達面積拡大率を増加できるので、大気の強制対流によってアルミ平板を冷却する従来の放熱装置に比べて、騒音源であった強制対流用ファンを不要とするばかりでなく、より大きな放熱量を得ることが可能となる。また、複数のチューブに冷却液を分配して流すので、チューブ内を流れる冷却液の圧力損失を小さくできる。従って、ノート型パソコンのＣＰＵ等の電子機器の構成素子の性能向上に伴って、該素子からの発熱量が増加しても、これを冷却できる。また、圧力損失が小さくなるのでポンプの小型化、低動力化が可能となる。その結果、電子機器の軽量化を図ったり、蓄電池を用いた場合の作動時間を増大させることができるので、該機器のモバイル性の向上にも寄与する。
【００４４】
（実施形態３）
図７は本願発明の実施形態３に係る冷却装置の構成を示す説明図である。本実施形態は、ノート型パソコンのＣＰＵを冷却するための液冷式冷却装置において、冷却液の放熱に冷却通路式放熱部５０４、５０５、又は５０６を用いたものである。
実施形態１と同様の構成要素については、同じ符号を用いている。実施形態１と異なる構成は、直線形チューブ式放熱部１０４に代わり、冷却通路式放熱部５０４、クロスフローファン５０６、フード５０７が備えられたことである。冷却通路式放熱部５０４に並行して、該放熱部に向かって送風できる向きにクロスフローファン５０６が設置される。該ファンの上辺側と該放熱部の上辺側とが、該ファンの下辺側と該放熱部の下辺側とがフード５０７によって連結されている。フード５０７は材質は問わず、薄板状であり、前記連結が容易にできるように湾曲加工が容易なものがよい。
【００４５】
冷却通路式放熱部５０４の詳細な構造を図８に示す。該放熱部は、冷却液が流通する複数の冷却液用冷却通路６０７と大気が流通する複数の大気用貫通路６０８が、交互に積層される状態で構成されている。冷却液用冷却通路６０７と大気用貫通路６０８との方向は直交させるのがよいが、鋭角で交わっても構わない。冷却液用冷却通路６０７の両端部には、冷却液ヘッダ６０１と冷却液ヘッダ６０２とが接続されている。大気用貫通路６０８の両端部は開放されており、一方の該端部は、クロスフローファン５０６に対面している。冷却液用冷却通路６０７及び大気用貫通路６０８の等価水力直径は、図１７に示すデータから１００μｍ〜２０００μｍが適正な範囲であるとした。
【００４６】
図８に示す構造は、例えば、冷却液或いは大気を流す各冷却通路として、アルミ押出し成形によって板状に成型したものを交互に積層しながら製作する。また、薄板を断面形状がクランク形状になるようにプレス加工し、該薄板の向きを９０°づつずらしながら、該薄板のクランク面が重なるように別の薄板を介しながら積層して製作してもよい。前記断面形状は、波形状、三角形状等、周期的な形状を保持できれば、クランク形状に限らない。
冷却通路式放熱部５０４周辺の自然対流を促進させるために、ノート型パソコン１００本体に通気用開口（不図示）を設けてもよい。該本体の側面、或いは底面に開口を設けて、クロスフローファンによる送風のための大気の給気口と、冷却通路式放熱部５０４を通って出てきた温度の上昇した大気の排気口とする。前記本体内に埃等の異物が入らないように、前記開口にフィルターを設けることは実施形態１と同様である。
【００４７】
このように構成した冷却装置の運転について説明する。冷却ジャケット１０２から温度の上昇した冷却液が冷却液ヘッダ６０１に流入する。該冷却液は複数の冷却液用冷却通路６０７に等分に分配され、該冷却通路内を流れていく。該冷却通路から出た冷却液は冷却液ヘッダ６０２で合流し、ポンプ１０５に向かう。一方、冷却液を循環させている時は、クロスフローファン５０６を駆動し、冷却通路式放熱部５０４に向けて送風する。送風された大気は、フード５０７に沿いながら大気用貫通路６０８に向い、該冷却通路内に入り、該冷却通路内を通過して、反対側へ通り抜ける。該冷却通路を通過する時に、前記大気は前記冷却液から熱を奪う。
特に、冷却液用冷却通路６０７及び大気用貫通路６０８の等価水力直径を１００μｍ〜２０００μｍに設定することによって、前記各冷却通路内の熱伝達率と単位体積当りの伝熱面密度とを向上させ、体積熱交換量を増大させることができる。その結果、ノート型パソコンの筐体内に収めることができる冷却装置の小型化が可能となる。
【００４８】
図９に冷却通路式放熱部５０４の他の構造５０５を示す。冷却液ヘッダ６０１と６０２との間に、複数の冷却液用冷却通路６０７を１列に設けた、複数の冷却通路プレート６０３を並列に接続する。この時、隣接する冷却通路プレート６０３の間には、大気２１３が流通できる隙間６０６を設ける。該隙間の一方の開口面は、クロスフローファン５０６に対面している。冷却液用冷却通路６０７の等価水力直径は図１７に示す根拠から１００μｍ〜２０００μｍの範囲がよい。同様に、隙間６０６の間隔は、前記冷却通路の等価水力直径相当である１００μｍ〜２０００μｍの範囲がよい。
【００４９】
このように構成した冷却装置の運転について説明する。冷却ジャケット１０２から温度の上昇した冷却液が冷却液ヘッダ６０１に流入する。該冷却液は複数の冷却液用冷却通路６０７に等分に分配され、該冷却通路内を流れていく。該冷却通路から出た冷却液は冷却液ヘッダ６０２で合流し、ポンプ１０５に向かう。一方、冷却液を循環させている時は、クロスフローファン５０６を駆動し、冷却通路式放熱部５０４に向けて送風する。送風された大気は、フード５０７に沿いながら隙間６０６に向い、該隙間内に入り、該隙間内を通過して、反対側へ通り抜ける。該隙間を通過する時に、前記大気は冷却液から熱を奪う。
特に、冷却液用冷却通路６０７の等価水力直径を１００μｍ〜２０００μｍに設定することによって、前記冷却通路内の熱伝達率と単位体積当りの伝熱面密度とを向上させ、体積熱交換量を増大させることができる。その結果、ノート型パソコンの筐体内に収めることができる冷却装置の小型化が可能となる。また、冷却通路プレート６０３はアルミ押出し成形によっても製作できるので、放熱部を安価に製作できる。
【００５０】
図１０に冷却通路式放熱部５０４の他の構造５０６を示す。冷却液ヘッダ６０１と６０２との間に、複数の冷却液用冷却通路６０７を１列に設けた、複数の冷却通路プレート６１０を並列に接続する。該プレート内の隣接する冷却液用冷却通路６０７の間に、大気２１３が流通する貫通孔６１１を、該冷却通路と直交する方向に複数設ける。該貫通孔の開口形状は問わないが、円形、長円形或いは長方形が好ましい。また、隣接する冷却通路プレート６１０の間には、大気２１３が流通できる隙間６０６を設ける。前記貫通孔の開口の一方の面は、クロスフローファン５０６に対面している。前記冷却液用冷却通路６０７の等価水力直径は図１７に示すデータから１００μｍ〜２０００μｍの範囲がよい。同様に、貫通孔の等価水力直径、及び隙間６０６の間隔は、冷却通路径相当である１００μｍ〜２０００μｍの範囲がよい。
【００５１】
このように構成した冷却装置の運転について説明する。冷却ジャケット１０２から温度の上昇した冷却液が冷却液ヘッダ６０１に流入する。該冷却液は複数の冷却液用冷却通路６０７に等分に分配され、該冷却通路内を流れていく。該冷却通路から出た冷却液は冷却液ヘッダ６０２で合流し、ポンプ１０５に向かう。一方、冷却液を循環させている時は、クロスフローファン５０６を駆動し、冷却通路式放熱部５０４に向けて送風する。送風された大気は、フード５０７に沿いながら貫通孔６１１に向い、該貫通孔に入り、該貫通孔内を通過して、反対側へ通り抜ける。通り抜けた大気は、隙間６０６を経て隣りの冷却通路プレート６１０に設けられた貫通孔６１１に入るか、該プレートの縁端部から排気される。前記貫通孔を通過する時に、前記大気は冷却液から熱を奪う。
特に、冷却液用冷却通路６０７の等価水力直径を１００μｍ〜２０００μｍに設定することによって、前記冷却通路内の熱伝達率と単位体積当りの伝熱面密度とを向上させ、体積熱交換量を増大させることができる。その結果、ノート型パソコンの筐体内に収めることができる冷却装置の小型化が可能となる。また、冷却通路プレート６１０はアルミ押出し成形によっても製作できるので、放熱部を安価に製作できる。
【００５２】
（実施形態４）
図１１は本発明に実施形態４に係わる冷却装置を示す説明図である。本実施形態はノート型パソコンのＣＰＵを冷却するための液冷式冷却装置において、冷却液の放熱に、２枚の成型プレートを接合して冷却液の流路を形成した成型プレート接合式放熱部６５５、６５６、又は６５７を用いたものである。
本実施形態は、実施形態１、又は２における放熱部が置き換わったものであるので、放熱部以外の構成は、実施形態１、又は２と同じである。
図１１に成型プレート接合式放熱部６５５を示す。これは、波板状インナーフィン６５１を挟み込んで、２枚の成型プレート６５０を接合し、波板状の部分が冷却液流路を形成したものである。該成型プレートには、前記インナーフィンの波状両端部にあたるところに前記冷却液流路を連結する冷却液ヘッダ６５２、６５３をも形成している。
図１２に成型プレート接合式放熱部６５６を示す。２枚の成型プレート６５４に波板状部分と冷却液ヘッダ６５２、６５３とが整形されており、該プレートを接合することで、該プレートの波状に成型した部分がそのまま冷却液流路を形成するようにした放熱部である。
図１３に成型プレート接合式放熱部６５７を示す。冷却液ヘッダ６５２、６５３を成型済の平板状の成型プレートと波板状の成型プレートとを接合することで、波板状に成型した部分がそのまま冷却液流路を形成するようにした放熱部である。
インナーフィン６５１、及び波板状の成型プレート６５４の１つの凹部の等価水力直径は、図１９に示すデータから２００〜２０００μｍの範囲がよい。
【００５３】
このように構成した冷却装置の運転について説明する。図１１においては、冷却ジャケット１０２から温度の上昇した冷却液が冷却液ヘッダ６５２に流入する。該冷却液は、インナーフィン６５１の両面の凹部に沿って流れる。該インナーフィンの端部まで流れた冷却液は冷却液ヘッダ６５３にて合流し、ポンプ１０５へ向かう。インナーフィン６５１の凹部に沿って冷却液が流れる時、成型プレート６５０の壁面を介して、大気の自然対流によって該冷却液から熱が奪われる。
図１２、図１３における運転も、冷却液が波板状の成型プレート６５４の凹部に沿って流れること以外は、図１１の場合と同じである。
前記成型プレートと前記インナーフィンとはプレス加工によって製作できる、更に、２枚の前記成型プレートはロー付けによって接合できるので、安価に製作できる。特に、成型プレート接合式放熱部６５７の場合、平板状の成型プレート面を表示パネル筐体の内壁面に密着させることができるので、該筐体内を流れる大気の自然対流だけでなく、該筐体外を流れる大気の自然対流も冷却に利用できる。
【００５４】
以上のように、成型プレート接合式放熱部を適用すると、伝達面積拡大率を増加できるので、大気の強制対流によってアルミ平板を冷却する従来の放熱装置に比べて、騒音源であった強制対流用ファンを不要とするばかりでなく、より大きな放熱量を得ることが可能となる。また、波板状インナーフィンに冷却液を分配して流すので、該インナーフィン内を流れる冷却液の圧力損失を小さくできる。従って、ノート型パソコンのＣＰＵ等の電子機器の構成素子の性能向上に伴って、該素子からの発熱量が増加しても、これを冷却できる。また、圧力損失が小さくなるのでポンプの小型化、低動力化が可能となる。その結果、電子機器の軽量化を図ったり、蓄電池を用いた場合の作動時間を増大させることができるので、該機器のモバイル性の向上にも寄与する。
【００５５】
（実施形態５）
図１４は本願発明の実施形態５に係る冷却装置の構成を示す説明図である。本実施形態は、ノート型パソコンのＣＰＵを冷却するための冷却装置において、熱伝導体としてヒートパイプと可撓性を有する熱伝導体とを適用した、ヒートパイプ式放熱部７０１を用いたものである。本実施形態は、実施形態１ないし４の何れかに記載したような冷却液を用いる装置ではない。図１５は、図１４に示したヒートパイプ式放熱部７０１を搭載したノート型パソコンの側面図である。
ヒートパイプは、パイプ内に封入された液体の相変化を利用して熱を伝えるものである。ヒートパイプの一般的な形状は、直径数ｍｍ、長さ数１００ｍｍであり、パイプは金属製、該パイプ内に作動液、例えば純水を封入している。
ノート型パソコン１００の本体内に搭載した発熱体であるＣＰＵ１０１には、冷却ジャケット７０２が熱伝導シート（不図示）を介して一様に、且つ熱抵抗が少ない状態で熱移動できるように接合されている。冷却ジャケット７０２には、複数のヒートパイプ７０３の一端部が挿入されている。ヒートパイプ７０３の他端部は可撓性を有する熱伝導体７０４に接続されている。熱伝導体７０４の他端部はヒートパイプ７０５に接続されている。ヒートパイプ７０５のもう一端は放熱板１０７に接合している。ヒートパイプ７０５は、放熱板１０７に接合する代わりに、フィン付きヒートパイプ（不図示）としても構わない。
【００５６】
可撓性を有する熱伝導体７０４は次の構造とする。熱伝導体の物質としては、炭素繊維、チップ状炭素繊維含有流体、高熱伝導液体等の液体の何れかを利用する。炭素繊維はチップ状が好ましいが、この形状に限る必要は無い。これらの物質を、柔軟性を有する筒状の包装物の中に密に収め、該包装物の両端にそれぞれヒートパイプを挿入し、該ヒートパイプの端部が前記物質に密着するまで押込む。更に、該ヒートパイプが前記包装物から抜けないように、該ヒートパイプと前記包装物とを固定する。
また、前記熱伝導体７０４は次の構造でもよい。熱伝導体の物質として、チップ状炭素繊維含有流体、高熱伝導液体等の液体を用いる場合、前記包装物からの液漏れを予防するために、クラッチ構造とする。前記液体を充填した筐体の中に、突き合わせる方向で２本のヒートパイプが挿入されている。挿入した側の該ヒートパイプ端部には、ヒートパイプの軸と垂直方向に円板が接合されている。前記ヒートパイプに対する前記筐体の回転摺動部には例えばＯリングが設置されており、前記液体の漏洩防止と回転摺動との両方を機能させている。
ヒートパイプ式放熱部７０１の周囲、特に、放熱板１０７、或いはフィン付きヒートパイプ周辺の自然対流を促進させるために、表示パネル筐体１０６に通気用開口（不図示）を設けてもよいことは、実施形態１と同様である。
【００５７】
このように構成した冷却装置の運転方法について説明する。ノート型パソコンの稼動と共に、ＣＰＵ１０１が発熱する。該熱は、冷却ジャケット７０２を介してヒートパイプ７０３、可撓性熱伝導体７０４、ヒートパイプ７０５或いはフィン付きヒートパイプ、放熱板１０７に順次伝わる。そして、該フィン部或いは放熱板１０７にて大気の自然対流よって放熱される。
ヒートパイプ式放熱部７０１の数量は１本でも複数本でも構わない。また、ヒートパイプ７０３、可撓性を有する熱伝導体７０４、ヒートパイプ７０５、フィン付きヒートパイプの形状は、これらを搭載するノート型パソコンの大きさ、必要とされる熱交換性能によって適宜決めればよい。
【００５８】
ヒートパイプは一般的に金属パイプで製造されているので、ノート型パソコンの本体側と表示パネル筐体側とに貫通するように設けると、表示パネル筐体の開閉によって繰り返しの屈曲を受け、金属疲労により破損する。本発明では、ヒートパイプを可撓性の熱伝導体で接続するので、該ヒートパイプをノート型パソコンに適用しても、該パイプを屈曲させることがない。その結果、ヒートパイプを破損させることなくノート型パソコンの表示パネル筐体を開閉できるようになる。
更に、フィン付きヒートパイプを用いることによって、放熱板１０７よりも放熱面積を大きくできるので、放熱板１０７を用いた場合には、表示パネルの面積で制限される放熱容量をそれ以上に増加できる。その結果、ノート型パソコンのＣＰＵ等の電子機器の構成素子の性能向上に伴って、該素子からの発熱量が増加しても、これを冷却できる。また、発熱体の発熱量に応じて必要な本数だけヒートパイプを取り付ければよいので、ノート型パソコン筐体内部の冷却装置の設置スペースの節約と、軽量化とを実現できる。
【００５９】
（実施例１）
実施形態１に示した直線形チューブ式放熱部１０４を用いた場合の熱交換性能について示す。
図１６に、チューブ内径に対する熱伝達率と圧力損失とを計算した結果を示す。層流域での熱伝達率αは式１にて求めることができる。
【式１】

ここで、αは熱伝達率、Ｎｕはヌッセルト数（流れの状態によって決まる無次元数）、λは流体の熱伝導率、ｄは流路の直径である。
計算条件は以下のようである。
チューブ長さ：３５ｍｍ
冷却液の流量：４０ｃｃ／ｍｉｎ
計算結果
熱伝達率：３７０Ｗ／ｍ^２Ｋ於チューブ内径１０００μｍ
比較例１
熱伝達率：３０〜１００Ｗ／ｍ^２Ｋ於１５インチアルミ平板の強制対流冷却方式
図１６に示すように、チューブ内径が大きくなるにつれて、熱伝達率と圧力損失とは低下していくことがわかる。従って、圧力損失の上限からチューブの最小内径を決める必要があることがわかる。圧力損失が大きくなると、冷却液を循環させるポンプ容量も大きくなり、ノート型パソコンに搭載できない大きさ、駆動容量となるからである。図２０に示す従来の液冷システムに搭載されているポンプを基準として、その場合の圧力損失約１５００Ｐａ以下に抑えるためには、チューブ内径は１００μｍ以上にする必要があることがわかった。
【００６０】
一方、従来の強制対流方式による熱伝達率の値である１００Ｗ／ｍ^２Ｋ以上を得るためには、チューブ内径は２０００μｍ以下とする必要があることがわかった。以上の計算結果より、チューブ内径は１００μｍ以上、２０００μｍ以下の範囲に設定した。
チューブの肉厚は、強度の観点から内径の概略１０％程度にすることが望ましいので、内径２０００μｍのチューブの場合、肉厚は概略２００μｍとなる。この場合、チューブの肉厚方向の熱抵抗は、該チューブの材質によって次のように変わる。
計算結果
金属アルミニウム：約２×１０^−６ｍ^２Ｋ／Ｗ
プラスチック樹脂：約１×１０^−３ｍ^２Ｋ／Ｗ
比較例１
１５インチアルミ平板の強制対流冷却方式熱伝達の熱抵抗：約１×１０^−２ｍ^２Ｋ／Ｗ
このように、チューブの肉厚方向の熱抵抗は、従来の放熱部における熱抵抗の値に比べて桁違いに小さくなるので、チューブ内部から外部の大気への熱伝達を律速することはない。ＣＰＵ等の発熱体の発熱量に応じた放熱量を得るためには、このようなチューブを一列又は複数列に配置することにより必要な放熱面積を得ることができる。
【００６１】
また、冷却液は複数のチューブに分配して流れるため、該チューブ一本当りの流量は少なくなり、これによりチューブの冷却液圧力損失が小さくなる。計算例を以下に示す。
計算条件
放熱量：３０Ｗ
冷却液流量：約５０ｃｍ^３／分
計算結果
マイクロチューブ圧力損失：約７０Ｐａ
比較例１
１５インチアルミ平板に接合された冷却液パイプの圧力損失：約１０００Ｐａ
このように桁違いに圧力損失を低減できるため、冷却液を循環させるポンプの大きさ、動力を小さくすることができる。
【００６２】
（実施例２）
実施形態２に示したフィン式放熱部４０６を用いた場合の熱交換性能について示す。フィン式放熱部４０６は表示パネル筐体内に配置され、パソコンの使用時はほぼ垂直の状態となるため、周囲の大気より温度の高い該放熱部の外面には周囲大気との密度差による自然対流が発生する。以下に、この自然対流による熱交換性能について示す。
図１７に、冷却通路等価水力直径に対して熱伝達率と圧力損失とを計算した結果を示す。
計算条件
冷却通路長さ：３５ｍｍ
冷却液の流量：４０ｃｃ／ｍｉｎ
計算結果
熱伝達率：２５００Ｗ／ｍ^２Ｋ於冷却通路等価水力直径１０００μｍ
比較例１
熱伝達率：１０００Ｗ／ｍ^２Ｋ於従来方式の冷却液パイプ１０３の強制対流冷却方式
等価水力直径は、円以外の断面形状を円に換算した場合の直径として定義され、式２を用いて計算できる。
【式２】

ここで、Ｄｅｑは等価水力直径、Ａは断面積、Ｓは周長である。
【００６３】
図１７に示すように、冷却通路等価水力直径が大きくなるにつれて、熱伝達率と圧力損失とは低下していく。従って、冷却通路式放熱部４０６の場合も、実施例１と同様の考え方で、冷却液の圧力損失を従来方式の１５００Ｐａ以下に抑えるために、冷却通路等価水力直径は１００μｍ以上とする必要があることがわかる。また、冷却通路の熱伝達率を従来方式の約１０００Ｗ／ｍ^２Ｋ以上にするためには、冷却通路等価水力直径は２０００μｍ以下にする必要があることがわかる。以上の計算結果より、冷却通路等価水力直径は１００μｍ以上、２０００μｍ以下の範囲に設定した。
次に、冷却通路にフィンを取り付けた場合の熱交換性能について示す。この場合、フィンの厚さは冷却通路等価水力直径と同等とする。
図１８に、フィン厚さとフィン効率との関係を、フィン高さをパラメータとして示す。フィン効率の定義は、フィンの全ての部分の温度がフィンの根元温度に等しいとした場合の放熱に対する実際の放熱量の比であり、式３で表わされる。
【式３】

ここで、Ｈはフィン高さ、αｐはフィン周りの熱伝達率、λはフィンの熱伝導率、ｂはフィン厚さである。フィン効率は１が理想的であり、１に近い数値にフィン形状を設計することが望ましい。
【００６４】
一般的に、フィン厚さに対してフィン高さを高くしていくとフィン効率は低下する。ここでは、フィン厚さに対して理想的なフィン効率に近く、かつ発熱体にフィンを直接接合し強制対流冷却する場合のフィン効率よりも高い効率として０．９８を設定し、これを維持するフィン高さの範囲を明らかにした。
計算条件
フィン材質：アルミニウム
フィン周り熱伝達率：３００Ｗ／ｍ^２Ｋ
計算結果
フィン高さ：２５００μｍ以下於フィン厚さ１００μｍ
フィン高さ：１００００μｍ以下於フィン厚さ２０００μｍ
つまり、フィン厚さが厚くなるに従い、０．９８を維持できるフィン高さは高くなる。
比較例１
ＣＰＵに接合したフィンを強制対流冷却する場合のフィン効率：０．６〜０．８
以上の結果より、冷却通路等価水力直径に相当する厚さを有するフィンを利用することで、フィン高さ１０ｍｍ以下で、発熱体にフィンを直接接合する強制対流冷却方式によって得られるフィン効率０．６〜０．８を上回るフィン効率を得られることがわかった。すなわち、図１８における破線以上の領域において、フィン厚さとフィン高さとの組合わせを選択できる。
【００６５】
次に、フィンの作用を伝熱面積拡大率で示す。伝熱面積拡大率の定義は、フィン面積とフィン効率φとの積をフィンが無い場合の平板面積で除したものである。図１８より、フィン効率０．９８以上になるフィン形状を以下のように選択し、伝熱面積拡大率を計算した。

比較例１
伝熱面積拡大率：１於１５インチアルミ平板の強制対流冷却方式
以上の計算結果より、同一放散熱量の場合、従来のアルミ平板を用いた放熱装置に比べて等価の放熱面積を約１／１７に小さくできることがわかる。従って、放熱部を大幅に小型化できる。
【００６６】
（実施例３）
実施形態３に示した冷却通路式放熱部５０４を用いた場合の熱交換性能について示す。
図８に示した、冷却液を流す冷却通路と大気を流す冷却通路とを交互に積層した構成において、熱交換性能を熱通過率として計算した結果を示す。熱通過率の定義は、熱が通過する壁の単位面積（ｍ^２）、単位温度（Ｋ）当たりの熱移動量（Ｗ／ｍ^２Ｋ）であり、熱流束（Ｗ／ｍ^２）を壁の両側の温度差（Ｋ）で除したものである。式４によっても表わすことができる。
【式４】

ここで、α_ｉ、α_０は両面の熱伝達率、λ_ｎは壁の構成材料の熱伝導率、δ_ｎは壁の構成材料の厚さである。
計算条件
冷却液側冷却通路の等価水力直径：４００μｍ
冷却液流速：４ｍｍ／ｓ
大気側冷却通路の等価水力等価直径：４００μｍ
大気流速：３ｍ／ｓ
計算結果
熱通過率：２６０Ｗ／ｍ^２
比較例１
熱通過率：約５Ｗ／ｍ^２於１５インチアルミ平板の強制対流冷却方式
【００６７】
実施例２に示したように、冷却通路の等価水力直径が小さいため内部の熱伝達率が大きくなり、冷却液側から大気側への熱通過率は従来のアルミ平板を用いた放熱部に比べて約５０倍の大きさになるので、放熱部を小さくできる。例えば、前記熱通過率２６０Ｗ／ｍ^２を元に、大気と冷却液との対数平均温度差を７．２Ｋとし、放散熱量３０Ｗを得る必要がある場合の放熱部の大きさを概算すると、幅１１０ｍｍ×高さ１５ｍｍ×厚さ３ｍｍとなる。これは、従来の１５インチアルミ平板（約２７０ｍｍ四方×厚さ数ｍｍ）の放熱板に比べて非常に小さな放熱部となる。この大きさであれば、実施形態１及び２に示したような、放熱部を表示パネル筐体内に設置する形態だけでなく、ノート型パソコン本体の筐体内に収納する形態を選択できる。その結果、ノート型パソコンの軽量化を図れると共に、該パソコン内部の構造の設計の自由度を高くできる。
また、前記厚さ３ｍｍ方向に大気を流すので、大気の圧力損失は約４０Ｐａとなる。従って、クロスフロー型のファンを用いることができるので、強制対流冷却に用いる軸流ファンに比べて、低動力かつ低騒音の冷却装置を実現できる。
【００６８】
（実施例４）
実施形態４に示した成型プレート接合式放熱部６５５、６５６、又は６５７を用いた場合の等価水力直径と圧力損失との関係について示す。図１９に示すように、等価水力直径が小さくなるにつれて圧力損失は増大する。
計算条件
放熱部の大きさ：表示パネル筐体内に収まる大きさ（厚さ３ｍｍ以下）
冷却液流量：４０ｃｃ／ｍｉｎ
計算結果
圧力損失１５００Ｐａ以下とするためには、等価水力直径２００μｍ以上が必要、更に、厚さ３ｍｍ以下にするためには、等価水力直径は２０００μｍ以下が必要とわかる。
以上の計算結果より、成型プレート接合式放熱部の流路の等価水力直径は２００μｍから２０００μｍが適正な範囲であるとわかる。
【００６９】
（実施例５）
実施形態５に示したヒートパイプ式放熱部７０１を用いた場合の熱交換性能として熱通過率について示す。
計算条件
ヒートパイプ：直径３ｍｍ
可撓性を有する熱伝導体：直径３ｍｍの炭素繊維束
炭素繊維の熱伝導率：５００Ｗ／ｍＫ
炭素繊維で構成した可撓部の長さ：１０ｍｍ
計算結果
ヒートパイプの熱輸送量：約１．４Ｗ／Ｋ
ヒートパイプの熱通過率：２０２０００Ｗ／ｍ^２Ｋ
炭素繊維の熱通過率：５００００Ｗ／ｍ^２Ｋ
ヒートパイプ＋炭素繊維＋ヒートパイプの熱通過率：３３４００Ｗ／ｍ^２Ｋ
ヒートパイプ＋炭素繊維＋ヒートパイプの熱通過率は式５から求めた。
【式５】

【００７０】
次に、この熱通過率を元に、何本のヒートパイプを用いればＣＰＵ等の発熱を除去できるか計算した。
計算条件
冷却ジャケット７０２と放熱板１０７の温度差：１０℃
ヒートパイプ７０３の両端につく温度差：１．６℃
炭素繊維の両端に生じる温度差：６．８℃
ヒートパイプ７０５の両端につく温度差：１．６℃
計算結果
ヒートパイプ式放熱部７０１熱移動量：２．４Ｗ／本
従って、３０Ｗの発熱に対しては、１３本のヒートパイプ式放熱部を設ければよいことがわかる。
また、熱移動量を律速している箇所は炭素繊維（可撓性を有する熱伝導体）の部分であるので、熱移動量を増大させるためにはカーボン繊維束の直径を大きくすればよい。例えば、ヒートパイプ直径は３ｍｍのままで、炭素繊維束の直径を４．２ｍｍとし断面積を２倍にすると、ヒートパイプ＋炭素繊維＋ヒートパイプの総括熱通過率Ｕは５０３００Ｗ／ｍ２Ｋとなり、同一温度差において、ヒートパイプ式放熱部一本当り３．６Ｗの熱移動量が可能となる。従って、３０Ｗの発熱に対しては、９本のヒートパイプ式放熱部で対応できる。このように、炭素繊維束の直径を大きくすることにより、総括熱通過率を向上させることができ、ヒートパイプの本数を低減させる事ができる。
フィン付きヒートパイプのフィンの効果については、実施例２及び図１８に示す通りである。
【００７１】
【発明の効果】
以上記載の如く、請求項１ないし９の発明によれば、チューブの径が細いので、チューブ壁での熱伝達率が大きくなるため、該チューブ内を液体の冷媒が流れ、該チューブ壁面を介して大気との間で熱交換が生じる際の熱通過率を数倍から一桁高くできる。その結果、前記熱交換を生じさせる放熱部の容積を小さくできるので、電子機器の小型化、軽量化に寄与する。
また、複数のチューブに並列に液体の冷媒を流すので、冷媒流路の圧力損失を低減でき、冷却液循環用のポンプの負荷を軽減できる。従って、ポンプの軽量化ができるので、電子機器の小型化、軽量化に寄与する。更には、ポンプ駆動電力の低減を図ることができるので、電子機器を駆動する蓄電池の駆動時間の増加に寄与する。更に、強制対流のためのファンを利用しないので、電子機器の騒音低下に寄与する。
また、チューブをアルミ押出し加工、又は樹脂で製作できるので、放熱部の加工が容易となり、冷却装置の設計・製作の自由度を向上できる。アルミ押出し加工費、樹脂原料費も低廉なので、安価な冷却装置を実現できる。
【００７２】
また、請求項１０ないし１１の発明によれば、冷却通路の径が細いので、該冷却通路壁での熱伝達率が大きくなること、更に、該冷却通路壁にフィン、又はピンが接合されているので放熱面積が大きくなることにより、該冷却通路内を液体の冷媒が流れ、該冷却通路壁面を介して大気との間で熱交換が生じる際の熱通過率を数倍から一桁高くできる。その結果、前記熱交換を生じさせる放熱部の容積を小さくできるので、電子機器の小型化、軽量化に寄与する。
また、複数のチューブに並列に液体の冷媒を流すので、冷媒流路の圧力損失を低減でき、冷却液循環用のポンプの負荷を軽減できる。従って、ポンプの軽量化ができるので、電子機器の小型化、軽量化に寄与する。更には、ポンプ駆動電力の低減を図ることができるので、電子機器を駆動する蓄電池の駆動時間の増加に寄与する。更に、強制対流のためのファンを利用しないので、電子機器の騒音低下に寄与する。
【００７３】
また、請求項１２の発明によれば、冷却通路の等価水力直径が細いので、該冷却通路壁での熱伝達率が大きくなること、更に、冷却液と大気とが流れる該冷却通路が交差する方向に、交互に構成されているので、冷却液が流れる冷却通路と大気が流れる冷却通路との間の熱交換性能を向上できる。その結果、前記熱交換を生じさせる放熱部の容積を小さくできるので、電子機器の小型化、軽量化に寄与する。また、複数の冷却通路に並列に冷却液と大気とを流すので、流路の圧力損失を低減でき、冷却液を循環させるポンプ、及び大気を送る送風ファンの負荷を軽減できる。従って、該ポンプ及び該ファンの軽量化ができるので、電子機器の小型化、軽量化に寄与する。更には、ポンプ及び送風ファンの駆動電力の低減を図ることができるので、電子機器を駆動する蓄電池の駆動時間の増加に寄与する。
【００７４】
また、請求項１３ないし１４の発明によれば、冷却通路の径が細いので、該冷却通路壁での熱伝達率が大きくなること、更に、複数の冷却通路プレートが間隔を有して配置されている、或いは、該冷却通路プレートに貫通孔を設けているので、その空間に送風ファンにより大気を強制対流させることで、液体の冷媒が流れる冷却通路と大気が流れる空間との間の熱交換性能を向上できる。その結果、前記熱交換を生じさせる放熱部の容積を小さくできるので、電子機器の小型化、軽量化に寄与する。
【００７５】
また、請求項１５の発明によれば、冷却通路内を冷却液が流れ、該冷却通路壁面を介して液体の冷媒と大気との間で熱交換が生じる際の熱通過率を飛躍的に増大できる。また、冷却通路に冷却液を流す場合の圧力損失を、従来の冷却方式の冷媒流路以下に保ち、かつ従来の強制対流方式による熱伝達率以上の値を得ることができる。その結果、冷却装置を大きくすることなく、電子機器の熱交換性能を向上させることができるので、高性能化に伴い発熱量もより大きくなった構成素子を搭載した電子機器のための冷却装置の実現に寄与する。
【００７６】
また、請求項１６ないし１９の発明によれば、２枚の成型プレートを接合することによって放熱部を構成できるので、プレス加工とロー付け技術とを利用でき、安価に放熱部を製作できる。また、冷却通路の径が細いので、該冷却通路壁での熱伝達率が大きくなる。更に、放熱部を表示パネル筐体内面に密着させて設置できるので、冷却装置を大きくすることなく、電子機器の熱交換性能を向上させることができる。その結果、高性能化に伴い発熱量もより大きくなった構成素子を搭載した電子機器のための冷却装置の実現に寄与する。
【００７７】
また、請求項２０の発明によれば、フィン、ピン、冷却通路、冷却通路プレート、インナーフィン、及び冷媒流路の材質として熱伝導率の高い金属を用いるので、該材質部分が冷却装置の放熱部における熱伝達の律速部分となることがない。従って、請求項１０ないし１９の何れかに記載の冷却装置の熱交換性能を損なうことなく、高性能化に伴い発熱量もより大きくなった構成素子を搭載した電子機器のための冷却装置の実現に寄与する。
また、請求項２１の発明によれば、冷却液と大気との対数平均温度差が向上するので、熱交換性能を向上できる。その結果、冷却装置を大きくすることなく、電子機器の熱交換性能を向上させることができるので、高性能化に伴い発熱量もより大きくなった構成素子を搭載した電子機器のための冷却装置の実現に寄与する。
【００７８】
また、請求項２２の発明によれば、金属に比べて熱伝導率が大きく、かつ、可撓性を有する炭素繊維を熱伝導体として用いるので、該炭素繊維に密着する金属製ヒートパイプを主体とする熱伝導体の熱通過率を低下させることなく、発熱部と放熱部とが屈曲部を介して配置されている電子機器にも前記ヒートパイプを適用できる。その結果、該ヒートパイプを破損させることなくノート型パソコンの表示パネル筐体を開閉できる。また、発熱体の発熱量に応じて必要な本数だけヒートパイプを取り付ければよいので、ノート型パソコン筐体内部の冷却装置の設置スペースの節約と、軽量化とに寄与する。更に、強制対流のためのファンを利用しないので、電子機器の騒音低下に寄与する。
【００７９】
また、請求項２３の発明によれば、前記ヒートパイプの放熱面積を増大できるので、大気との間で熱交換が生じる際の熱通過率を数倍から一桁高くできる。その結果、ヒートパイプに接合した平板状の放熱板では熱交換性能が不十分である場合にも、ヒートパイプ式放熱部を適用できる。その結果、電子機器の小型化、軽量化に寄与する。更に、強制対流のためのファンを利用しないので、電子機器の騒音低下に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る冷却装置の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る冷却装置の放熱部の構造を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る冷却装置の放熱部の構造を示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る冷却装置の構成を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る冷却装置の放熱部の構造を示す説明図である。
【図６】本発明の実施形態２に係る冷却装置の放熱部の構造を示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態３に係る冷却装置の構成を示す説明図である。
【図８】本発明の実施形態３に係る冷却装置の放熱部の構造を示す説明図である。
【図９】本発明の実施形態３に係る冷却装置の放熱部の構造を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施形態３に係る冷却装置の放熱部の構造を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施形態４に係る冷却装置の放熱部の構造を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施形態４に係る冷却装置の放熱部の構造を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施形態４に係る冷却装置の放熱部の構造を示す説明図である。
【図１４】本発明の実施形態５に係る冷却装置の構成を示す説明図である。
【図１５】本発明の実施形態５に係る冷却装置の構成を示す説明図（側面図）である。
【図１６】本発明の実施形態１に係る冷却装置の熱交換性能を示す説明図である。
【図１７】本発明の実施形態２及び３に係る冷却装置の熱交換性能を示す説明図である。
【図１８】本発明の実施形態２に係る冷却装置の熱交換性能を示す説明図である。
【図１９】本発明の実施形態４に係る冷却装置の熱交換性能を示す説明図である。
【図２０】冷却装置の従来技術を示す説明図である。
【符合の説明】
１０４…直線形チューブ式放熱部
２０１…冷却液ヘッダ（冷却液供給側）
２０２…チューブ
２０３…冷却液ヘッダ（冷却液排出側）
２１０…チューブ
２１４…薄板
２１５…ルーバー
２２０…湾曲形チューブ式放熱部
２３０…ルーバー形チューブ式放熱部
４０１…冷却通路
４０２…フィン
４０５…ピン
４０６…フィン式放熱部
５０４…冷却通路式放熱部
５０５…冷却通路式放熱部
５０６…冷却通路式放熱部
６０３…冷却通路プレート
６０６…冷却通路プレート間の隙間
６０７…冷却液用冷却通路
６０８…大気用貫通路
６１１…貫通孔
６５０…平板状成型プレート
６５１…インナーフィン
６５４…波板状成型プレート
６５５…成型プレート接合式放熱部
６５６…成型プレート接合式放熱部
６５７…成型プレート接合式放熱部
７０１…ヒートパイプ式放熱部
７０２…冷却ジャケット
７０３…ヒートパイプ
７０４…可撓性を有する熱伝導体
７０５…ヒートパイプ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling device applied to a portable electronic device such as a notebook personal computer (hereinafter abbreviated as a notebook personal computer).
[0002]
[Prior art]
Components such as CPUs (Central Processing Units) that constitute electronic devices such as personal computers have greatly increased the heat generation density per unit surface area with the increase in arithmetic processing performance. It is necessary to cool the components with a cooling device having higher cooling performance.
FIG. 20 shows a conventional cooling method for a liquid-cooled notebook computer. The cooling jacket 102 is in contact with the CPU 101, and the CPU 101 is cooled by the cooling jacket 102 in which a low-temperature coolant flows. The coolant whose temperature has been increased by receiving heat from the CPU 101 exits the cooling jacket 102, flows through the coolant pipe 103 joined to the heat sink 107, and returns to the coolant tank 108. The radiator plate is made of a metal having high thermal conductivity, such as aluminum or copper. At this time, as the coolant flows through the coolant pipe 103, heat is radiated from the pipe wall of the pipe via the radiator plate by natural convection of the atmosphere, and the temperature decreases. The cooled coolant returns to the coolant tank 108. The cooling liquid returned to the tank is driven by the circulation pump 105 and sent to the cooling jacket 102 again to cool the CPU 101. When the electronic device is turned on and operating, such circulation of the coolant is continuously performed.
[0003]
A liquid cooling system for a notebook personal computer is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-182797. Further, Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-024372) discloses a cooling device that has a reduced size of a pump, includes a diaphragm pump, and includes a circulation cycle in which a liquid refrigerant is circulated by the pump.
In addition to the cooling device, there is a cooling device for electronic devices to which a metal heat pipe is applied as a heat conductor. This device has a structure in which one end of a rod-shaped heat pipe is joined to a heating element such as a CPU and the other end is joined to a heat radiating plate, and has a function of absorbing heat from the heating element and radiating heat from the heat radiating plate. When the electronic device is a notebook computer, the heating element is installed in the main body of the personal computer, and the heat sink is installed in a display panel housing. The reason for installing the heat sink in the display panel housing is that the heat dissipation area of the heat sink can be made larger than when the heat sink is installed in the main body. In the case of a notebook personal computer, it is necessary to open and close the display panel housing with respect to the main body of the personal computer. Therefore, the heat pipe is connected by a flexible heat conductor, and the flexible portion is connected to the hinge for opening and closing. To be installed near the part. As a heat conductor having flexibility, for example, there is carbon fiber.
[0004]
Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-142886) discloses a cooling device for a notebook personal computer to which a heat pipe is applied, and Patent Document 3 discloses a cooling device using carbon fiber as a heat conductor and applied to a notebook personal computer. 4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-015962).
[0005]
[Patent Document 1] JP-A-2002-182797
[Patent Document 2] JP-A-2001-024372
[Patent Document 3] JP-A-07-142886
[Patent Document 4] JP-A-2001-015962
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The liquid cooling system and the cooling device using the heat pipe according to the related art described above have the following problems. Since the surface of the heat sink is cooled by natural convection with the atmosphere, the heat transfer coefficient and cooling heat flux cannot be large, and the installation space is on the back of the personal computer's liquid crystal panel. Since the heat flux cannot be large enough, there is a limit to the amount of heat radiation determined by the product of the heat flux and the heat radiation area. For example, when a heat sink is installed on the back side of a 15-inch liquid crystal panel and heat is radiated by natural convection with a heat sink having substantially the same area, the temperature difference between the atmosphere and the heat sink is approximately 10 to 20 ° C. The heat dissipation of 20 W is the limit, and the mounting of a high-performance CPU that is expected to spread in the future is limited.
[0007]
As a method of increasing the amount of heat radiation, there is also a method of generating forced convection by using a blower fan.However, a place for installing the fan in a personal computer housing is required, which is against the downsizing and weight reduction of the personal computer, There is a problem that the blowing sound is relatively loud and unpleasant.
Also, for pumps of the same size, diaphragm pumps can have higher operating pressures than other types of pumps, but have smaller capacities. Therefore, as the performance of the CPU mounted on the personal computer improves, the heat exchange performance is restricted.
[0008]
In view of the drawbacks of the related art, the present invention provides a cooling jacket in contact with a heat generating portion, a heat radiating portion for radiating heat generated in the heat generating portion, and a refrigerant for transferring heat from the cooling jacket to the heat radiating portion. In a cooling device for an electronic device that forms a closed circuit refrigerant circulation system with a pump that drives a liquid, the cooling device has a heat exchange performance higher than that of a conventional liquid cooling system, and has a performance higher than that of a conventional liquid cooling system. It is an object of the present invention to provide a cooling device that can use any type of pump for circulating a refrigerant.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the problem, the present invention provides a cooling jacket in contact with a heat generating portion, a heat radiating portion for radiating heat generated in the heat generating portion, and a heat radiating portion from the cooling jacket to the heat radiating portion. In a cooling device of an electronic device constituting a closed circuit refrigerant circulation system by a pump that drives a liquid as a refrigerant for moving the cooling device, the cooling device is characterized in that the heat radiating unit is a plurality of tubes connected in parallel. suggest.
According to the first aspect of the present invention, the use of a tube having a small equivalent hydraulic diameter reduces the thermal resistance of the tube wall, thereby increasing the heat transfer coefficient between the liquid refrigerant flowing in the tube and the wall surface. Therefore, the natural convection heat transfer coefficient when heat exchange occurs with the atmosphere via the tube wall surface can be increased by several to one order of magnitude. As a result, the heat transfer rate of the heat radiating portion that causes the heat exchange increases, and the volume of the heat radiating portion can be reduced, so that the electronic device can be reduced in size and weight. In addition, since the liquid refrigerant flows through the plurality of tubes in parallel, the pressure loss in the refrigerant channel can be reduced, and the load on the pump can be reduced. Therefore, the weight of the pump can be reduced, and the size and weight of the electronic device can be reduced. Further, since the pump driving power can be reduced, the driving time of the storage battery for driving the electronic device can be increased. Further, since a fan for forced convection is not used, noise can be reduced.
[0010]
The invention according to claim 2 relates to the cooling device according to claim 1.
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a plurality of tubes connected in parallel to the heat radiating portion are arranged such that the axial direction of the tubes is vertical and the tubes are viewed from the axial direction. A cooling device is proposed, wherein the axial center of the tube is arranged linearly.
According to the second aspect of the present invention, in addition to the first aspect, the arrangement of the axial center of the tube is linear, and there is no other tube before and after the tube. Since natural convection occurs, heat exchange performance is improved. Further, since the direction in which the liquid flows can be selected from top to bottom, the logarithmic average temperature difference between the liquid and air can be increased. As a result, the size and weight of the electronic device can be reduced.
[0011]
The invention according to claim 3 relates to the cooling device according to claim 1.
According to a third aspect of the present invention, the plurality of tubes connected in parallel to the heat radiating portion are arranged such that the axial direction of the tubes is horizontal and the arrangement of the axial centers of the tubes when viewed from the axial direction is a waveform. Alternatively, a cooling device characterized by being a crank type is proposed.
According to the third aspect of the invention, in addition to the first aspect, the natural convection direction of the atmosphere is a vertical direction from the bottom to the top, whereas the tube is arranged in a direction perpendicular to the tube. The average heat transfer coefficient over the entire circumference of the tube can be improved. As a result, the size and weight of the electronic device can be reduced. Further, in addition to the effect of the second aspect, the installation direction of the cooling device can be selected according to the structure and performance of the electronic device. As a result, the degree of freedom in designing the structure and performance of the electronic device can be increased.
[0012]
The invention according to any one of claims 4 to 6 relates to the cooling device according to any one of claims 1 to 3.
The invention according to claim 4 proposes a cooling device, wherein a plurality of tubes connected in parallel to the heat radiating section are connected in the tube axis direction with a thin plate, and the thin plate is provided with a plurality of openings. .
The invention according to claim 5 proposes a cooling device, wherein the opening is a through-type louver.
The invention according to claim 6 proposes a cooling device, wherein the material of the thin plate is the same as the material of the tube.
According to the invention described in any one of claims 4 to 6, in addition to any one of claims 1 to 3, a heat radiation surface is provided not only on the outer surface of the tube but also between adjacent tubes. Since the opening is provided on the heat radiation surface, natural convection of the atmosphere can be promoted. Further, since the tube and the thin plate are made of the same material, no heat resistance is generated due to the joining of different materials in heat transfer from the tube to the thin plate. As a result, the heat exchange performance can be improved, and the weight of the electronic device can be reduced.
[0013]
The invention according to claim 7 relates to the cooling device according to any one of claims 1 to 6.
The invention according to claim 7 proposes a cooling device, wherein a plurality of tubes connected in parallel to the heat radiating unit are formed by pressing an aluminum extruded tube.
According to the seventh aspect of the present invention, in addition to any one of the first to sixth aspects, since the tube can be manufactured by an aluminum extrusion method, an inexpensive cooling device can be realized.
[0014]
The invention according to claim 8 relates to the cooling device according to any one of claims 1 to 6.
The invention according to claim 8 proposes a cooling device, wherein a plurality of tubes connected in parallel to the heat radiating portion are made of resin such as plastic.
According to the invention described in claim 8, in addition to any one of claims 1 to 6, even if the heat radiating portion is formed using an inexpensive resin material, the equivalent hydraulic diameter of the tube or the like is small, and Since the thermal resistance of the wall of the wall and the like becomes small and the heat transfer coefficient between the liquid refrigerant flowing through the tube and the wall and the wall surface increases, the heat transfer rate from the cooling device to the atmosphere does not decrease. As a result, without increasing the size of the cooling device, it is possible to realize, at low cost, an electronic device equipped with a component that has higher performance but generates a larger amount of heat.
The invention according to claim 9 relates to the cooling device according to any one of claims 1 to 8.
The invention according to claim 9 proposes a cooling device characterized in that the inner diameter of the tube is not less than 100 μm and not more than 2000 μm.
According to the ninth aspect of the present invention, in addition to any one of the first to eighth aspects, a pressure loss when a liquid refrigerant flows through the tube is kept to be equal to or less than that of a conventional liquid-cooled refrigerant flow path. Can be obtained. As a result, it is possible to improve the heat exchange performance of electronic devices without increasing the size of the heat radiating section, realizing a cooling device for electronic devices equipped with components that have higher performance but generate more heat. it can.
[0015]
According to a tenth aspect of the present invention, a cooling jacket in contact with the heat generating portion, a heat radiating portion for radiating heat generated in the heat generating portion, and a liquid as a refrigerant for transferring heat from the cooling jacket to the heat radiating portion are driven. In a cooling device for an electronic device that forms a closed circuit refrigerant circulation system with a pump, the heat radiating unit includes a plate-shaped plate provided with a plurality of cooling passages through which the liquid flows in a direction orthogonal to a plate thickness direction. A cooling device comprising a fin joined to a surface perpendicular to the thickness direction is proposed.
According to the tenth aspect of the present invention, the use of the cooling passage having a small equivalent hydraulic diameter reduces the thermal resistance of the cooling passage wall, so that the heat transfer coefficient between the refrigerant flowing through the cooling passage and the wall surface increases. . Furthermore, since a heat radiation area is increased by joining a fin to the cooling passage wall, when a liquid refrigerant flows in the cooling passage, heat exchange occurs between the cooling passage wall surface and the atmosphere via the fins. In this case, the heat transmission rate can be increased several times to one digit. As a result, since the volume of the heat radiating portion that causes the heat exchange can be reduced, the size and weight of the electronic device can be reduced. In addition, since the liquid refrigerant flows through the plurality of cooling passages in parallel, the pressure loss in the refrigerant passage can be reduced, and the load on the pump that circulates the liquid refrigerant can be reduced. Therefore, the weight of the pump can be reduced, so that the electronic device can be reduced in size and weight. Further, since the pump driving power can be reduced, the driving time of the storage battery for driving the electronic device can be increased.
[0016]
The invention according to claim 11 relates to the cooling device according to claim 10.
The invention described in claim 11 proposes a cooling device, wherein a pin is provided on a plate in a direction orthogonal to a cooling passage.
According to the eleventh aspect of the present invention, in addition to the tenth aspect, a pin is joined to the cooling passage wall to increase a heat radiation area. Therefore, when a liquid refrigerant flows through the cooling passage, the cooling passage is formed. The heat transfer rate when heat exchange occurs with the atmosphere via the wall surface can be increased by several times to one order. As a result, since the volume of the heat radiating portion that causes the heat exchange can be reduced, the size and weight of the electronic device can be reduced.
[0017]
According to a twelfth aspect of the present invention, a cooling jacket in contact with the heat generating portion, a heat radiating portion for radiating heat generated in the heat generating portion, and a liquid as a refrigerant for transferring heat from the cooling jacket to the heat radiating portion are driven. In a cooling device for an electronic device that forms a closed circuit refrigerant circulation system with a pump, the heat radiating unit does not communicate with the plurality of cooling passages through which the liquid flows, and the cooling passages in a direction orthogonal to the cooling passages. A cooling device characterized by comprising a rectangular parallelepiped plate provided with a plurality of through passages through which the air flows alternately as described above, and a blower fan for sending the air to the through passages.
According to the twelfth aspect of the present invention, the use of the cooling passage having a small equivalent hydraulic diameter reduces the thermal resistance of the cooling passage wall, thereby increasing the heat transfer coefficient between the refrigerant flowing through the cooling passage and the wall surface. . Further, since the cooling passages through which the liquid refrigerant flows and the through passages through which the air flows intersect are alternately configured, the heat transfer rate between the cooling passage through which the liquid refrigerant flows and the through passages through which the air flows. Can be improved. As a result, the volume of the heat radiating portion that causes heat exchange can be reduced, so that the electronic device can be reduced in size and weight. Also, since the liquid refrigerant flows in parallel through the plurality of cooling passages and the air flows through the plurality of through paths in parallel, the pressure loss in each flow path can be reduced, and a pump that circulates the liquid refrigerant and a blower that sends the air The load on the fan can be reduced. Therefore, the weight of the pump and the fan can be reduced, and the size and weight of the electronic device can be reduced. Further, since the driving power of the pump and the blower fan can be reduced, the driving time of the storage battery for driving the electronic device can be increased.
[0018]
According to a thirteenth aspect of the present invention, a cooling jacket in contact with the heat generating portion, a heat radiating portion for radiating heat generated in the heat generating portion, and a liquid as a refrigerant for transferring heat from the cooling jacket to the heat radiating portion are driven. In a cooling device for an electronic device that forms a closed circuit refrigerant circulation system with a pump, the heat radiating portion is adjacent to a plurality of plate-shaped plates provided with a plurality of cooling passages through which the liquid flows in a direction orthogonal to a plate thickness direction. A cooling device, comprising: a gap between the plates to allow air to flow, and a blower fan that sends the air to the gap.
According to the thirteenth aspect, the use of the cooling passage having a small equivalent hydraulic diameter reduces the thermal resistance of the cooling passage wall, so that the heat transfer coefficient between the refrigerant flowing in the cooling passage and the wall surface increases. . Furthermore, since the plurality of plates are arranged with a narrow gap, by forcibly convection the atmosphere with a blowing fan in the gap, without joining the fin to the plate, a cooling passage through which the liquid refrigerant flows. It is possible to improve the heat transmission rate between the airflow gap and the gap. As a result, the volume of the heat radiating portion that causes heat exchange can be reduced, so that the electronic device can be reduced in size and weight. Further, since the plate can be manufactured by extrusion molding, the manufacturing cost of the cooling device can be reduced.
[0019]
The invention according to claim 14 relates to the cooling device according to claim 13.
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a cooling device having a plurality of through holes through which air flows in a thickness direction of a plate.
According to the fourteenth aspect of the present invention, in addition to the thirteenth aspect, a plurality of through holes through which the air passes also in the thickness direction of the plate are provided. The heat exchange performance with the holes can be further improved. As a result, since the volume of the heat radiating portion that causes the heat exchange can be reduced, the size and weight of the electronic device can be reduced.
[0020]
The invention according to claim 15 relates to the cooling device according to any one of claims 10 to 14.
The invention according to claim 15 provides a cooling device, wherein the equivalent hydraulic diameter of the cooling passage is 100 μm or more and 2000 μm or less.
According to the fifteenth aspect of the present invention, in addition to any one of the tenth to fourteenth aspects, it is possible to increase a heat transfer rate when heat exchange occurs between the liquid refrigerant and the atmosphere via the cooling passage wall surface. In particular, in the cooling device according to the twelfth aspect, since the cooling passages through which the liquid refrigerant flows and the through passages through which the atmosphere flows are provided alternately, the heat transmission rate can be further improved. Further, it is possible to keep the pressure loss when flowing the liquid refrigerant through the cooling passage to be equal to or lower than the refrigerant flow path of the conventional cooling method, and to obtain a heat transfer rate higher than the heat transfer rate by the conventional forced convection method. As a result, the heat exchange performance of the electronic device can be improved without increasing the size of the cooling device, so that it is possible to realize an electronic device equipped with a component that has higher performance but generates a larger amount of heat.
[0021]
According to a sixteenth aspect of the present invention, a cooling jacket in contact with the heat generating portion, a heat radiating portion for radiating heat generated in the heat generating portion, and a liquid as a refrigerant for transferring heat from the cooling jacket to the heat radiating portion are driven. In a cooling device for an electronic device that forms a closed circuit refrigerant circulation system by a pump, the heat radiating portion is formed by joining two molded plates, and a refrigerant flow path through which the liquid flows therein, and a corrugated plate. And a cooling device comprising:
According to the sixteenth aspect of the present invention, the liquid refrigerant flowing in the refrigerant flow path is uniformly distributed in the flow path by the inner fin, so that the surface temperature of the molding plate is made uniform. Therefore, heat can be uniformly radiated to the atmosphere through the surface of the plate, so that the heat exchange performance can be increased. As a result, the heat exchange performance of the electronic device can be improved without increasing the size of the cooling device, so that it is possible to realize an electronic device equipped with a component that has higher performance but generates a larger amount of heat.
[0022]
According to a seventeenth aspect of the present invention, a cooling jacket in contact with the heat generating portion, a heat radiating portion for radiating heat generated in the heat generating portion, and a liquid as a refrigerant for transferring heat from the cooling jacket to the heat radiating portion are driven. In a cooling device for an electronic device that forms a closed-circuit refrigerant circulation system with a pump, the heat radiator is formed by joining two corrugated molded plates, and a refrigerant flow path through which the liquid flows inside the molded plate. A cooling device is provided.
According to the seventeenth aspect of the present invention, the surface of the coolant flow path is wavy, so that the heat radiation area can be increased as compared with a plane. As a result, the heat exchange performance of the electronic device can be improved without increasing the size of the cooling device, so that it is possible to realize an electronic device equipped with a component that has higher performance but generates a larger amount of heat.
[0023]
The invention according to claim 18 relates to the cooling device according to claim 17.
In the invention according to claim 18, one of the molding plates constituting the coolant flow path is a flat plate, and the flat molding plate is closely adhered to and joined to a plane constituting the housing of the electronic device. A cooling device is provided.
According to the eighteenth aspect of the present invention, in addition to the seventeenth aspect, since one surface of the refrigerant flow path can be brought into close contact with, for example, an inner surface of a display panel housing of a notebook computer, the liquid flow path can be formed. The heat radiation from the refrigerant to the atmosphere can be radiated through the wall surface of the refrigerant flow path and the atmosphere flowing outside the display panel housing without passing through the layer of the air flowing inside the display panel housing. As a result, since the heat exchange performance of the electronic device can be improved, it is possible to realize an electronic device equipped with a component that has higher performance but generates a larger amount of heat.
[0024]
The invention according to claim 19 relates to the cooling device according to any one of claims 16 to 18.
According to a nineteenth aspect of the present invention, there is provided a cooling device, wherein an equivalent hydraulic diameter of the refrigerant channel is 200 μm or more and 2000 μm or less.
According to the nineteenth aspect of the present invention, in addition to any one of the sixteenth to eighteenth aspects, the pressure loss when the liquid refrigerant flows through the flow path including the inner fin is equal to or less than the pressure loss of the conventional cooling type refrigerant flow path. And a heat exchange performance equal to or higher than the heat transfer rate by the conventional forced convection method can be obtained. As a result, the heat exchange performance of the electronic device can be improved without increasing the size of the cooling device, so that it is possible to realize an electronic device equipped with a component that has higher performance but generates a larger amount of heat.
[0025]
The invention according to claim 20 relates to the cooling device according to any one of claims 10 to 19.
The invention according to claim 20 provides a cooling device, wherein the fins, pins, plate-like plates, rectangular parallelepiped plates, molded plates, and inner fins are made of a metal such as aluminum or copper.
According to the twentieth aspect of the present invention, in addition to any one of the tenth to nineteenth aspects, the heat radiating portion is made of a material having good thermal conductivity, so that the heat transmission rate from the heat radiating portion to the atmosphere is increased. it can. As a result, without increasing the size of the cooling device, it is possible to realize, at low cost, an electronic device equipped with a component that has higher performance but generates a larger amount of heat.
[0026]
The invention according to claim 21 relates to the cooling device according to any one of claims 1 to 20.
According to a twenty-first aspect of the present invention, there is provided a cooling device, wherein a direction in which a liquid refrigerant flows and a direction in which the atmosphere flows are opposite to each other.
According to the twenty-first aspect, in addition to any one of the first to twentieth aspects, the logarithmic average temperature difference between the liquid refrigerant and the atmosphere increases, so that the heat exchange performance can be improved. As a result, the heat exchange performance of the electronic device can be improved without increasing the size of the cooling device, so that it is possible to realize an electronic device equipped with a component that has higher performance but generates a larger amount of heat.
[0027]
The invention according to claim 22, wherein a cooling jacket in contact with the heat-generating portion, a heat pipe 1 having one end joined to the jacket and transmitting heat by utilizing a phase change of a liquid sealed in the pipe, and one end thereof A heat pipe is attached to the heat pipe, and the heat pipe 2 that transmits heat by using the phase change of the liquid sealed in the pipe, and an end of the heat pipe 1 where the cooling jacket is not joined, and a heat radiating section of the heat pipe 2 are joined. In a cooling device for an electronic device constituted by a heat conductor connecting an end portion not to be connected, the heat conductor is made of a chip-like carbon fiber, a chip-like carbon fiber-containing fluid, and a high heat conduction liquid. Provide a cooling device.
According to the invention of claim 22, since the thermal conductivity of the carbon fiber or the like is as large as that of a metal, even if a heat conductor integrated by connecting the carbon fiber and the heat pipe is used, The heat transfer coefficient of the heat conductor does not decrease by orders of magnitude. Therefore, since the carbon fiber having flexibility can be used as a heat conductor, a metal heat pipe can be applied to an electronic device in which a heat generating portion and a heat radiating portion are arranged via a bent portion. As a result, the display panel housing of the notebook computer can be opened and closed without damaging the heat pipe. In addition, since it is sufficient to attach heat pipes in a required number according to the amount of heat generated by the heating element, it is possible to save the space for installing the cooling device inside the notebook personal computer housing and reduce the weight.
[0028]
The invention according to claim 23 relates to the cooling device according to claim 22.
According to a twenty-third aspect of the present invention, there is provided a cooling device, wherein a fin or a pin is provided at an end of the heat radiating portion.
According to the twenty-third aspect of the present invention, in addition to the twenty-second aspect, since heat is radiated through the fins or the pins joined to the heat pipe 2, the heat radiation area is larger than that of a flat heat radiating plate, and natural convection is provided. The heat transfer coefficient can be increased. As a result, the heat exchange performance of the electronic device can be improved without increasing the size of the cooling device, so that it is possible to realize an electronic device equipped with a component that has higher performance but generates a larger amount of heat.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail using embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative positions, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention thereto, unless otherwise specified. It is only an example.
[0030]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a cooling device according to Embodiment 1 of the present invention. In the present embodiment, a tube-type heat radiator having an inner diameter of 100 μm or more and 2000 μm or less is used to radiate a liquid refrigerant (hereinafter, referred to as a cooling liquid) in a liquid-cooled cooling device for cooling a CPU of a notebook computer. Things.
The cooling jacket 102 is in contact with the CPU 101, which is a heating element mounted in the main body of the notebook personal computer 100, via a heat conductive sheet (not shown) so that heat can be transferred uniformly and with low thermal resistance. . Further, a pump 105 for driving the cooling liquid is mounted in the main body. Inside the display panel housing 106 of the personal computer, a linear tube-type heat radiating portion 104 composed of coolant headers 201 and 203 and a tube 202 is provided. The heat dissipating portion has a structure in which a plurality of tubes are arranged in parallel in the vertical direction, and the upper end and the lower end of the tubes are communicated with the coolant header 201, respectively. When arranging the tubes in parallel, the arrangement of the axial centers of the tubes as viewed from the axial direction of the tubes is linear. The headers 201 and 203 are installed in a horizontal direction, and the inlet or outlet of the coolant in each header is set at a diagonal position of the heat radiating portion. Further, the cooling jacket 102 and the cooling liquid header 201 are connected to each other by the cooling liquid header 203 and the pump 105, and the pump 105 and the cooling liquid jacket 102 are connected to each other by the cooling liquid pipe 103.
[0031]
A ventilation opening (not shown) may be provided in the display panel casing 106 in order to promote natural convection of the atmosphere around the linear tubular heat radiating section 104. An air supply port and an exhaust port are provided on a surface or a side surface of the display panel housing 106 opposite to the display panel surface. A more preferable configuration is to provide an air supply port on a side close to a hinge (not shown) used for opening and closing the housing with the notebook personal computer body 100 and an exhaust port on a side remote from the hinge. By providing an air supply port and an exhaust port, a filter may be provided in the opening so that foreign matter such as dust does not enter the display panel housing 106. The ventilation opening may be entirely open on the surface of the display panel housing 106 opposite to the display panel surface. The surface opposite to the display panel surface may be opened and closed by a hinge, or may be opened and closed in a bellows manner in the thickness direction of the display panel housing.
[0032]
An operation method of the cooling device configured as described above will be described.
Along with the operation of the notebook computer, the pump 105 starts operating, and the coolant continuously circulates in the path of the pump 105, the cooling jacket 102, the coolant header 201, the tube 202, the coolant header 203, and the pump 105.
Heat generated by the CPU 101 during operation is absorbed by the cooling liquid flowing through the cooling jacket 102. The coolant having the increased temperature flows into the coolant header 201, is evenly distributed to the plurality of tubes 202 in the header, flows through the tubes, and joins at the coolant header 203. When the heat of the coolant flows through the tube, the heat is radiated through the tube wall to the atmosphere on the outer surface of the tube by natural convection. The coolant that has radiated heat and cooled down flows into the pump 105, is pressurized by the pump, and is sent to the cooling jacket 102 again. The cooling liquid returned to the pump 105 is after cooling to protect the pump.
[0033]
The inside diameter of the tube 202 is determined to be 100 μm to 2000 μm from the data shown in FIG. The wall thickness of the tube wall of the tube with respect to the inner diameter is set to about 10%. As a result, the tube wall thickness of the tube is about 200 μm, so that the heat resistance of the tube wall is negligible compared to the heat transfer of the coolant flowing inside the tube and the atmosphere flowing around the outside of the tube. . That is, when the atmosphere flows around the outside of the tube due to natural convection, an extremely large heat transfer coefficient of the tube is obtained in inverse proportion to the tube diameter. Since the linear tube-type heat radiating section 104 is installed in the display panel case, it is almost in a vertical state when a personal computer is used. Accordingly, natural convection due to the density difference of the surrounding air is generated on the outer surface of the tube having a higher temperature than the atmosphere surrounding the heat radiating portion, and cooling by natural convection can be performed using the tube as the heat radiating portion.
The material of the tube may be not only a metal having a high thermal conductivity, but also an organic material such as a plastic having a lower thermal conductivity than the metal. Further, a hollow fiber may be used instead of the tube. The direction in which the coolant flows into the tube 202 may be from bottom to top (from the coolant header 203 to the coolant header 201) or from top to bottom (from the coolant header 201 to the coolant header 203). In particular, when flowing from top to bottom, the flow direction of the coolant is opposite to the natural convection direction of the atmosphere, and the logarithmic average temperature difference between the coolant and the atmosphere increases, so that the heat exchange performance Can be further improved. The tubes may be connected to the coolant header in a staggered arrangement of two or more rows.
[0034]
FIG. 2 shows another heat dissipating part shape using a tube. A plurality of tubes 202 are arranged in parallel, and both ends of the tubes are communicated with a coolant header 211 and a coolant header 212, respectively. The difference from the configuration of the linear tubular heat radiating portion 104 shown in FIG. 1 is that the coolant headers 211 and 212 have a curved shape or a crank shape as shown in the AA (1) cross-sectional view. That is, the tube 202 is installed in the horizontal direction. Therefore, the arrangement of the axial center of the tube 202 as viewed from the axial direction is wavy or cranked along the axis of the header as shown in the AA (1) cross-sectional view. As described above, the tube 202 and the cooling liquid headers 211 and 212 constitute the curved tube type heat radiating unit 220.
In the above configuration, when the cooling device is operated, the atmosphere 213 flows perpendicularly to the tube 202 from the lower side to the upper side by natural convection, and takes heat from the cooling liquid. In the case of the configuration of the heat dissipating portion 220, the number of the tubes connected per unit length of the header can be increased as compared with a linear header, so that the surface area can be increased and the interference of the flow between the adjacent tubes can be reduced. Since natural convection occurs over the entire circumference of the tube, the average heat transfer coefficient of the entire circumference of the tube increases, so that the heat exchange performance is further improved. The direction of the coolant flowing through the tube 202 does not matter from the coolant headers 211 to 212 and from the coolant header 212 to the coolant header 211.
[0035]
FIG. 3 shows another heat dissipating portion shape using a tube. A plurality of tubes 210 are arranged in parallel, and both ends of the tubes are communicated with a coolant header 201 and a coolant header 203, respectively. The header is installed horizontally. The difference from the configuration of the linear tube type heat radiating unit 104 shown in FIG. 1 is that a thin plate 214 for connecting the tubes is provided between the adjacent tubes 210. Such a connected body of a tube and a thin plate is obtained by integrally forming a plate having a plurality of long holes (corresponding to a space in the tube) which can be manufactured by extrusion of aluminum into a thin plate by pressing a portion other than the holes. be able to. The connector may be manufactured by joining the tube and the thin plate.
FIG. 3 shows the thin plate provided with a large number of louvers 215. The louver 215 is an opening formed by press-punching the thin plate, but instead of punching out the entire opening, a shape in which the punched-out portion is left in a hemispherical shape as shown in the BB sectional view. It was done. The opening direction of the louver is a direction facing the flow of air due to natural convection, that is, in this case, a vertical downward direction. The thin plate portion is made of the same material as the tube 210. As described above, the louver-type tubular heat radiating section 230 is constituted by the tube 210, the coolant headers 201 and 203, the thin plate 214, and the louver 215.
[0036]
In the case of the heat radiating part 230, the tube 210 may have a linear shape as shown in the AA (2) sectional view, or may have a curved shape or a crank shape as shown in the AA (1) sectional view.
When the cooling device is operated in the above configuration, the air 213 flows along the surface of the thin plate 214 from the lower side to the upper side by natural convection. Part of the air passes through the opening of the louver 215, exits the back of the sheet, and continues to ascend, removing heat from the coolant. In the case of the heat radiating section 230, the provision of the thin plate 214 and the louver 215 increases the heat radiating area, the louver acts as an obstacle, disturbs natural convection, and increases the heat transfer coefficient. The heat exchange performance is improved by the generation of natural convection on both sides. In the case of the configuration shown in the AA (1) cross-sectional view, the length of the tube can be made longer than that in the case of a straight tube, so that the heat radiation load per tube can be reduced, and the heat exchange performance can be further improved. .
[0037]
The direction in which the coolant flows into the tube 210 may be from bottom to top (from the coolant header 203 to the coolant header 201) or from top to bottom (from the coolant header 201 to the coolant header 203). In particular, when flowing from top to bottom, the flow direction of the coolant is opposite to the natural convection direction of the atmosphere, and the logarithmic average temperature difference between the coolant and the atmosphere increases, so that the heat exchange performance Can be further improved. If a tube with a thin plate is manufactured by a method of pressing an aluminum extruded tube, it can be manufactured at a lower cost than joining the tubes with a thin plate.
The cross-sectional shape of the tube described in the first embodiment is preferably circular and streamlined, but may be other than that. In the case of the streamline, the pressure loss of the natural convection of the atmosphere can be reduced, and the heat exchange performance with the tube is improved.
[0038]
As described above, when the tube-type heat radiator is applied, the heat transfer coefficient is large and the heat radiating surface area per unit volume of the heat radiator can be increased by arranging a plurality of rows of thin tubes. Compared with a conventional heat radiating device that cools a flat plate, not only is a forced convection fan, which is a noise source, unnecessary, but also a larger heat radiating portion can be obtained with a heat radiating portion of the same size. Further, since the coolant is distributed to the plurality of tubes and flows, the pressure loss of the coolant flowing in the tubes can be reduced. Therefore, even if the amount of heat generated from the element increases as the performance of the element of the electronic device represented by the CPU of the notebook computer increases, the element can be cooled. Further, since the pressure loss is reduced, the size and power of the pump can be reduced. As a result, the weight of the electronic device can be reduced and the operation time when a storage battery is used can be increased, which contributes to the improvement of the mobility of the device.
[0039]
(Embodiment 2)
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a cooling device according to Embodiment 2 of the present invention. This embodiment uses a fin or pin type heat radiating portion 406 to radiate a cooling liquid in a liquid cooling type cooling device for cooling a CPU of a notebook personal computer.
The same reference numerals are used for the same components as in the first embodiment. The configuration different from the first embodiment is that a fin-type heat radiating unit 406 is provided instead of the linear tube-type heat radiating unit 104. The radiator includes a cooling liquid header 403, a cooling passage 401 with fins 402, and a cooling liquid header 404. Instead of the fin 402, a cooling passage 401 with a pin 405 may be used. A plurality of cooling passages 401 are arranged in parallel between the coolant headers 403 and 404, and both ends of the cooling passages communicate with the header. From the data shown in FIG. 17, the equivalent hydraulic diameter of the cooling passage 401 was determined to be 100 μm to 2000 μm as an appropriate range.
[0040]
FIG. 5 shows a cooling passage with fins, and FIG. 6 shows a cooling passage with pins.
The structure of the cooling passage 401 with the fins 402 will be described with reference to FIG. A cooling liquid header 403 is provided in the vertical direction on the back side of the paper, and a plurality of cooling passages 401 having an inner surface having a rectangular cross section are provided in the axial direction of the header. Fins 402 are integrally provided in the cooling passage 401 in a direction perpendicular to the axis of the header and in a direction perpendicular to the plane of the drawing. The thickness of the fin corresponds to one side of the cooling passage. The length of the fin corresponds to the distance between the coolant headers 403 and 404. The height of the fins may be determined as appropriate depending on the installation of the fins, for example, the thickness of the display panel housing, and in view of heat exchange performance within a range in which a target fin efficiency can be achieved.
[0041]
The structure of the cooling passage 401 with the pin 405 will be described with reference to FIG. The structure different from the case with the fins is that a plurality of pins 405 are provided between a plurality of cooling passages 401 arranged in a row in a direction perpendicular to the axis of the coolant header 403 and in a direction perpendicular to the paper surface. is there. The diameter of the pin 405 may be equivalent to the diameter of the cooling passage. The length and the number of the pins may be determined as appropriate depending on the installation of the pins, for example, the thickness of the display panel housing, and in view of the heat exchange performance within a range where the target fin efficiency can be achieved.
It is desirable that both the fin 402 and the pin 405 be made of the same material as the cooling passage.
As in the first embodiment, a ventilation opening (not shown) may be provided in the display panel housing 106 to promote natural convection around the fin-type heat radiating portion 406.
[0042]
Regarding the operation of the cooling device configured as described above, points different from the first embodiment will be described. The coolant coming out of the cooling jacket 102 enters the coolant header 403 and is equally distributed to the plurality of cooling passages 401. After passing through the cooling passage, they meet at the coolant header 404 and head toward the pump 105. When passing through the cooling passage 401, the heat of the coolant is released by natural convection with the atmosphere around the fin 402. The same applies to the case where the pin 405 is used, in which heat dissipation occurs due to natural convection around the pin with the atmosphere.
In particular, since the diameter of the pin is equivalent to the diameter of the cooling passage, the heat transfer coefficient on the surface of the pin can be increased. In addition, as the material of the pin, not only a metal having a high thermal conductivity but also an organic material such as a plastic having a low thermal conductivity can be used.
The direction in which the coolant flows into the cooling passage 401 may be from bottom to top (the coolant header 404 to the coolant header 403) or from top to bottom (the coolant header 403 to the coolant header 404). In particular, when flowing from top to bottom, the flow direction of the coolant is opposite to the natural convection direction of the atmosphere, and the logarithmic average temperature difference between the coolant and the atmosphere increases, so that the heat exchange performance Can be further improved.
[0043]
As described above, when the fin-type heat radiator is applied, the fin efficiency can be increased, and as a result, the transmission area expansion rate can be increased, so that the noise is lower than that of the conventional heat radiator that cools the aluminum flat plate by forced convection of the atmosphere. Not only does the forced convection fan, which is the source, become unnecessary, but also a larger amount of heat radiation can be obtained. Further, since the coolant is distributed to the plurality of tubes and flows, the pressure loss of the coolant flowing in the tubes can be reduced. Therefore, even if the amount of heat generated by the components of the electronic device such as the CPU of the notebook computer is increased with the improvement of the performance of the components, it can be cooled. Further, since the pressure loss is reduced, the size and power of the pump can be reduced. As a result, the weight of the electronic device can be reduced and the operation time when a storage battery is used can be increased, which contributes to the improvement of the mobility of the device.
[0044]
(Embodiment 3)
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a cooling device according to Embodiment 3 of the present invention. In this embodiment, a liquid cooling type cooling device for cooling a CPU of a notebook personal computer uses a cooling passage type heat radiating portion 504, 505, or 506 to radiate a cooling liquid.
The same reference numerals are used for the same components as in the first embodiment. The configuration different from the first embodiment is that a cooling passage type heat radiating unit 504, a cross flow fan 506, and a hood 507 are provided instead of the straight tube type heat radiating unit 104. A cross flow fan 506 is installed in parallel with the cooling passage type heat radiating unit 504 so as to blow air toward the heat radiating unit. The upper side of the fan and the upper side of the heat radiator are connected by a hood 507 to the lower side of the fan and the lower side of the heat radiator. The hood 507 is made of a thin plate irrespective of the material, and preferably has a shape that can be easily bent so as to facilitate the connection.
[0045]
FIG. 8 shows a detailed structure of the cooling passage type heat radiating unit 504. The heat radiating portion is configured such that a plurality of cooling liquid cooling passages 607 through which the cooling liquid flows and a plurality of atmospheric through passages 608 through which the air flows are alternately stacked. It is preferable that the directions of the cooling liquid cooling passage 607 and the atmosphere through passage 608 are orthogonal to each other, but they may intersect at an acute angle. A coolant header 601 and a coolant header 602 are connected to both ends of the coolant cooling passage 607. Both ends of the air passage 608 are open, and one end faces the cross flow fan 506. The equivalent hydraulic diameter of the cooling liquid cooling passage 607 and the atmospheric through passage 608 is determined to be in a range of 100 μm to 2000 μm from the data shown in FIG.
[0046]
The structure shown in FIG. 8 is manufactured, for example, by alternately laminating plate-shaped ones by aluminum extrusion as cooling passages through which a cooling liquid or air flows. Alternatively, the thin plate may be pressed and processed so that the cross-sectional shape becomes a crank shape, and the direction of the thin plate is shifted by 90 °, and the thin plate is laminated with another thin plate interposed therebetween so that the crank surface of the thin plate overlaps. Good. The cross-sectional shape is not limited to the crank shape as long as it can maintain a periodic shape such as a wave shape or a triangular shape.
In order to promote natural convection around the cooling passage type heat radiating unit 504, a ventilation opening (not shown) may be provided in the main body of the notebook computer 100. An opening is provided in the side or bottom surface of the main body to provide an air supply port for air blowing by a cross flow fan and an air outlet for the heated air coming out through the cooling passage type radiator 504. . Providing a filter in the opening to prevent foreign matter such as dust from entering the main body is the same as in the first embodiment.
[0047]
The operation of the cooling device thus configured will be described. The coolant having the increased temperature flows from the cooling jacket 102 into the coolant header 601. The cooling liquid is equally divided into a plurality of cooling liquid cooling passages 607 and flows through the cooling passages. The coolant flowing out of the cooling passage merges at the coolant header 602 and goes to the pump 105. On the other hand, when the coolant is circulating, the cross flow fan 506 is driven to blow air toward the cooling passage type heat radiating unit 504. The blown air flows along the hood 507 toward the air passage 608, enters the cooling passage, passes through the cooling passage, and passes to the opposite side. As it passes through the cooling passage, the atmosphere deprives the coolant of heat.
In particular, by setting the equivalent hydraulic diameter of the cooling liquid cooling passage 607 and the atmospheric through passage 608 to 100 μm to 2000 μm, the heat transfer coefficient and the heat transfer surface density per unit volume in each cooling passage are improved. In addition, the volume heat exchange amount can be increased. As a result, it is possible to reduce the size of the cooling device that can be accommodated in the housing of the notebook computer.
[0048]
FIG. 9 shows another structure 505 of the cooling passage type heat radiation part 504. Between the cooling liquid headers 601 and 602, a plurality of cooling passage plates 603 each having a plurality of cooling liquid cooling passages 607 arranged in a row are connected in parallel. At this time, a gap 606 through which the air 213 can flow is provided between the adjacent cooling passage plates 603. One opening surface of the gap faces the cross flow fan 506. The equivalent hydraulic diameter of the cooling liquid cooling passage 607 is preferably in the range of 100 μm to 2000 μm based on the grounds shown in FIG. Similarly, the interval between the gaps 606 is preferably in the range of 100 μm to 2000 μm, which is equivalent to the equivalent hydraulic diameter of the cooling passage.
[0049]
The operation of the cooling device thus configured will be described. The coolant having the increased temperature flows from the cooling jacket 102 into the coolant header 601. The cooling liquid is equally divided into a plurality of cooling liquid cooling passages 607 and flows through the cooling passages. The coolant flowing out of the cooling passage merges at the coolant header 602 and goes to the pump 105. On the other hand, when the coolant is circulating, the cross flow fan 506 is driven to blow air toward the cooling passage type heat radiating unit 504. The blown air flows along the hood 507 toward the gap 606, enters the gap, passes through the gap, and passes through to the opposite side. As it passes through the gap, the atmosphere deprives the coolant of heat.
In particular, by setting the equivalent hydraulic diameter of the cooling liquid cooling passage 607 to 100 μm to 2000 μm, the heat transfer coefficient in the cooling passage and the heat transfer surface density per unit volume are improved, and the volume heat exchange amount is increased. Can be done. As a result, it is possible to reduce the size of the cooling device that can be accommodated in the housing of the notebook computer. Further, since the cooling passage plate 603 can be manufactured also by extruding aluminum, the heat radiating portion can be manufactured at low cost.
[0050]
FIG. 10 shows another structure 506 of the cooling passage type heat radiating portion 504. Between the cooling liquid headers 601 and 602, a plurality of cooling passage plates 610 provided with a plurality of cooling liquid cooling passages 607 in a row are connected in parallel. A plurality of through holes 611 through which the atmosphere 213 flows are provided between adjacent cooling liquid cooling passages 607 in the plate in a direction orthogonal to the cooling passages. The opening shape of the through hole is not limited, but is preferably a circle, an oval, or a rectangle. Further, a gap 606 through which the atmosphere 213 can flow is provided between the adjacent cooling passage plates 610. One surface of the opening of the through hole faces the cross flow fan 506. The equivalent hydraulic diameter of the cooling liquid cooling passage 607 is preferably in the range of 100 μm to 2000 μm from the data shown in FIG. Similarly, the equivalent hydraulic diameter of the through hole and the interval between the gaps 606 are preferably in the range of 100 μm to 2000 μm, which is equivalent to the diameter of the cooling passage.
[0051]
The operation of the cooling device thus configured will be described. The coolant having the increased temperature flows from the cooling jacket 102 into the coolant header 601. The cooling liquid is equally divided into a plurality of cooling liquid cooling passages 607 and flows through the cooling passages. The coolant flowing out of the cooling passage merges at the coolant header 602 and goes to the pump 105. On the other hand, when the coolant is circulating, the cross flow fan 506 is driven to blow air toward the cooling passage type heat radiating unit 504. The blown air flows along the hood 507 toward the through hole 611, enters the through hole, passes through the through hole, and passes through to the opposite side. The air passing therethrough enters the through hole 611 provided in the adjacent cooling passage plate 610 through the gap 606 or is exhausted from the edge of the plate. When passing through the through-hole, the atmosphere deprives the coolant of heat.
In particular, by setting the equivalent hydraulic diameter of the cooling liquid cooling passage 607 to 100 μm to 2000 μm, the heat transfer coefficient in the cooling passage and the heat transfer surface density per unit volume are improved, and the volume heat exchange amount is increased. Can be done. As a result, it is possible to reduce the size of the cooling device that can be accommodated in the housing of the notebook computer. In addition, since the cooling passage plate 610 can be manufactured by extruding aluminum, the radiator can be manufactured at low cost.
[0052]
(Embodiment 4)
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a cooling device according to a fourth embodiment of the present invention. The present embodiment relates to a liquid cooling type cooling device for cooling a CPU of a notebook personal computer, and a molded plate joining type radiator in which two molded plates are joined to form a cooling liquid flow path for heat radiation of the cooling liquid. 655, 656, or 657.
In this embodiment, since the heat radiating portion in the first or second embodiment is replaced, the configuration other than the heat radiating portion is the same as that in the first or second embodiment.
FIG. 11 shows a molded plate joining type heat radiating portion 655. This is such that two molded plates 650 are joined together with the corrugated inner fin 651 sandwiched therebetween, and the corrugated portion forms a coolant flow path. The molded plate also has coolant headers 652 and 653 for connecting the coolant flow passages at locations corresponding to the corrugated ends of the inner fins.
FIG. 12 shows a molded plate joining type heat radiating portion 656. A corrugated portion and coolant headers 652 and 653 are formed on two molded plates 654, and by joining the plates, the corrugated portion of the plate forms a coolant flow path as it is. This is the heat dissipating part.
FIG. 13 shows a molded plate joining type heat radiating portion 657. A heat radiating portion in which the cooling liquid headers 652 and 653 are joined to a flat molding plate and a corrugated molding plate, so that the corrugated plate portion forms the cooling liquid flow path as it is. It is.
The equivalent hydraulic diameter of the inner fin 651 and one concave portion of the corrugated molded plate 654 is preferably in the range of 200 to 2000 μm from the data shown in FIG.
[0053]
The operation of the cooling device thus configured will be described. In FIG. 11, the coolant whose temperature has increased flows from the cooling jacket 102 into the coolant header 652. The cooling liquid flows along the concave portions on both surfaces of the inner fin 651. The coolant flowing to the end of the inner fin joins at the coolant header 653 and goes to the pump 105. When the coolant flows along the concave portion of the inner fin 651, heat is removed from the coolant by natural convection of the atmosphere via the wall surface of the molding plate 650.
The operation in FIGS. 12 and 13 is the same as that in FIG. 11 except that the coolant flows along the concave portion of the corrugated molding plate 654.
The molding plate and the inner fin can be manufactured by press working. Further, since the two molding plates can be joined by brazing, they can be manufactured at low cost. In particular, in the case of the molded plate joining type heat radiating section 657, since the flat molded plate surface can be brought into close contact with the inner wall surface of the display panel housing, not only natural convection of the air flowing in the housing but also the outside of the housing can be obtained. The natural convection of the atmosphere flowing through can also be used for cooling.
[0054]
As described above, the use of a molded plate-joined radiator can increase the transmission area expansion rate, so compared to a conventional radiator that cools an aluminum flat plate by forced convection in the atmosphere, it is a source of noise for forced convection. Not only is a fan unnecessary, but also a larger heat dissipation can be obtained. Further, since the coolant is distributed to the corrugated inner fins and flows, the pressure loss of the coolant flowing in the inner fins can be reduced. Therefore, even if the amount of heat generated by the components of the electronic device such as the CPU of the notebook computer is increased with the improvement of the performance of the components, it can be cooled. Further, since the pressure loss is reduced, the size and power of the pump can be reduced. As a result, the weight of the electronic device can be reduced and the operation time when a storage battery is used can be increased, which contributes to the improvement of the mobility of the device.
[0055]
(Embodiment 5)
FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a cooling device according to Embodiment 5 of the present invention. This embodiment is a cooling device for cooling a CPU of a notebook personal computer, using a heat pipe type heat radiating unit 701 to which a heat pipe and a flexible heat conductor are applied as heat conductors. is there. The present embodiment is not an apparatus using a cooling liquid as described in any of Embodiments 1 to 4. FIG. 15 is a side view of a notebook computer equipped with the heat pipe radiator 701 shown in FIG.
The heat pipe transfers heat by using a phase change of a liquid sealed in the pipe. The general shape of the heat pipe is several mm in diameter and several hundred mm in length. The pipe is made of metal, and a working fluid, for example, pure water is sealed in the pipe.
The cooling jacket 702 is joined to the CPU 101, which is a heating element mounted in the main body of the notebook personal computer 100, via a heat conductive sheet (not shown) so that heat can be uniformly transferred with a small thermal resistance. ing. One ends of a plurality of heat pipes 703 are inserted into the cooling jacket 702. The other end of the heat pipe 703 is connected to a heat conductor 704 having flexibility. The other end of the heat conductor 704 is connected to a heat pipe 705. The other end of the heat pipe 705 is joined to the heat sink 107. The heat pipe 705 may be a finned heat pipe (not shown) instead of being joined to the heat sink 107.
[0056]
The heat conductor 704 having flexibility has the following structure. As the substance of the heat conductor, any of liquids such as a carbon fiber, a chip-shaped carbon fiber-containing fluid, and a high heat conductive liquid is used. The carbon fiber is preferably in a chip shape, but need not be limited to this shape. These substances are tightly packed in a flexible cylindrical package, heat pipes are inserted into both ends of the package, and the heat pipes are pressed until the ends of the heat pipes are in close contact with the substance. Further, the heat pipe and the package are fixed so that the heat pipe does not fall out of the package.
Further, the heat conductor 704 may have the following structure. When a liquid such as a chip-like carbon fiber-containing fluid or a high heat conductive liquid is used as the substance of the thermal conductor, a clutch structure is used to prevent leakage of the liquid from the package. Two heat pipes are inserted into the housing filled with the liquid in the direction in which they face each other. A disk is joined to the end of the heat pipe on the inserted side in a direction perpendicular to the axis of the heat pipe. For example, an O-ring is provided in a rotary sliding portion of the housing with respect to the heat pipe, and functions both to prevent the liquid from leaking and to rotate.
The display panel housing 106 may be provided with a ventilation opening (not shown) in order to promote natural convection around the heat pipe radiator 701, particularly around the heat radiating plate 107 or the finned heat pipe. This is the same as in the first embodiment.
[0057]
An operation method of the cooling device configured as described above will be described. With the operation of the notebook computer, the CPU 101 generates heat. The heat is sequentially transmitted to the heat pipe 703, the flexible heat conductor 704, the heat pipe 705 or the heat pipe with fins, and the heat radiating plate 107 via the cooling jacket 702. Then, heat is radiated by the natural convection of the air at the fin portion or the heat radiating plate 107.
The number of heat pipe type heat radiating parts 701 may be one or plural. The shape of the heat pipe 703, the flexible heat conductor 704, the heat pipe 705, and the finned heat pipe may be determined as appropriate according to the size of the notebook computer on which these are mounted and the required heat exchange performance. Good.
[0058]
Since heat pipes are generally made of metal pipes, if they are provided so as to penetrate the notebook computer body and display panel housing side, they will be repeatedly bent by the opening and closing of the display panel housing, causing metal fatigue. Damaged by In the present invention, since the heat pipe is connected by a flexible heat conductor, the pipe does not bend even when the heat pipe is applied to a notebook computer. As a result, the display panel housing of the notebook computer can be opened and closed without damaging the heat pipe.
Further, by using the finned heat pipe, the heat radiation area can be made larger than that of the heat radiation plate 107. Therefore, when the heat radiation plate 107 is used, the heat radiation capacity limited by the area of the display panel can be further increased. As a result, even if the amount of heat generated by the components of the electronic device such as the CPU of the notebook personal computer increases due to the improvement of the performance, the components can be cooled. In addition, since it is sufficient to attach heat pipes in a required number according to the amount of heat generated by the heating element, it is possible to save the space for installing the cooling device inside the notebook personal computer housing and reduce the weight.
[0059]
(Example 1)
The heat exchange performance in the case of using the linear tubular heat radiating portion 104 shown in the first embodiment will be described.
FIG. 16 shows the results of calculating the heat transfer coefficient and the pressure loss with respect to the tube inner diameter. The heat transfer coefficient α in the laminar flow region can be obtained by Expression 1.
(Equation 1)

Here, α is the heat transfer coefficient, Nu is the Nusselt number (a dimensionless number determined by the state of the flow), λ is the thermal conductivity of the fluid, and d is the diameter of the flow path.
The calculation conditions are as follows.
Tube length: 35mm
Coolant flow rate: 40 cc / min
Calculation result
Heat transfer coefficient: 370 W / m²K at tube inner diameter 1000μm
Comparative Example 1
Heat transfer coefficient: 30-100 W / m²K at 15 inch aluminum flat plate forced convection cooling
As shown in FIG. 16, it can be seen that the heat transfer coefficient and the pressure loss decrease as the tube inner diameter increases. Therefore, it is understood that the minimum inner diameter of the tube needs to be determined from the upper limit of the pressure loss. If the pressure loss increases, the pump capacity for circulating the cooling liquid also increases, resulting in a size and drive capacity that cannot be mounted on a notebook computer. Based on the pump mounted in the conventional liquid cooling system shown in FIG. 20, it was found that the tube inner diameter needs to be 100 μm or more in order to suppress the pressure loss to about 1500 Pa or less in that case.
[0060]
On the other hand, the value of the heat transfer coefficient by the conventional forced convection method is 100 W / m.²It was found that the inner diameter of the tube had to be 2000 μm or less in order to obtain K or more. From the above calculation results, the inner diameter of the tube was set in the range of 100 μm or more and 2000 μm or less.
Since the thickness of the tube is desirably about 10% of the inner diameter from the viewpoint of strength, in the case of a tube having an inner diameter of 2000 μm, the thickness is about 200 μm. In this case, the thermal resistance in the thickness direction of the tube changes as follows depending on the material of the tube.
Calculation result
Metal aluminum: about 2 × 10^-6m²K / W
Plastic resin: about 1 × 10^-3m²K / W
Comparative Example 1
Thermal resistance of forced convection cooling system heat transfer of 15 inch aluminum flat plate: about 1 × 10^-2m²K / W
As described above, the thermal resistance in the thickness direction of the tube is orders of magnitude smaller than the value of the thermal resistance in the conventional heat radiating portion, so that the rate of heat transfer from the inside of the tube to the outside atmosphere is not limited. In order to obtain a heat radiation amount corresponding to the heat generation amount of a heat generating element such as a CPU, a necessary heat radiation area can be obtained by arranging such tubes in one or more rows.
[0061]
In addition, since the coolant is distributed to the plurality of tubes and flows, the flow rate per one tube is reduced, thereby reducing the coolant pressure loss of the tubes. A calculation example is shown below.
Calculation condition
Heat dissipation: 30W
Coolant flow rate: about 50cm³/ Min
Calculation result
Micro tube pressure loss: about 70Pa
Comparative Example 1
Pressure loss of the coolant pipe joined to a 15-inch aluminum plate: about 1000 Pa
Since the pressure loss can be reduced by orders of magnitude, the size and power of the pump for circulating the coolant can be reduced.
[0062]
(Example 2)
The heat exchange performance when the fin-type radiator 406 described in the second embodiment is used will be described. The fin type heat radiating portion 406 is disposed in the display panel housing and is substantially vertical when a personal computer is used. Occurs. The heat exchange performance by natural convection will be described below.
FIG. 17 shows the result of calculating the heat transfer coefficient and the pressure loss with respect to the cooling passage equivalent hydraulic diameter.
Calculation condition
Cooling passage length: 35mm
Coolant flow rate: 40 cc / min
Calculation result
Heat transfer coefficient: 2500 W / m²K at cooling passage equivalent hydraulic power diameter 1000μm
Comparative Example 1
Heat transfer coefficient: 1000 W / m²K at conventional convection cooling system for cooling liquid pipe 103
The equivalent hydraulic diameter is defined as a diameter when a cross-sectional shape other than a circle is converted into a circle, and can be calculated using Equation 2.
[Equation 2]

Here, Deq is the equivalent hydraulic diameter, A is the cross-sectional area, and S is the circumference.
[0063]
As shown in FIG. 17, as the cooling passage equivalent hydraulic diameter increases, the heat transfer coefficient and the pressure loss decrease. Accordingly, also in the case of the cooling passage type heat radiating unit 406, the equivalent hydraulic diameter of the cooling passage needs to be 100 μm or more in order to suppress the pressure loss of the cooling liquid to 1500 Pa or less in the conventional method in the same way as in the first embodiment. You can see that. Further, the heat transfer coefficient of the cooling passage is reduced to about 1000 W / m²It can be seen that the cooling passage equivalent hydraulic diameter needs to be 2000 μm or less in order to make it equal to or more than K. From the above calculation results, the cooling passage equivalent hydraulic diameter was set in the range of 100 μm or more and 2000 μm or less.
Next, the heat exchange performance when fins are attached to the cooling passage will be described. In this case, the thickness of the fin is made equal to the cooling passage equivalent hydraulic diameter.
FIG. 18 shows the relationship between the fin thickness and the fin efficiency using the fin height as a parameter. The definition of the fin efficiency is the ratio of the actual heat radiation to the heat radiation when the temperature of all parts of the fin is equal to the root temperature of the fin, and is expressed by Equation 3.
[Equation 3]

Here, H is the fin height, αp is the heat transfer coefficient around the fin, λ is the heat conductivity of the fin, and b is the fin thickness. The fin efficiency is ideally 1, and it is desirable to design the fin shape to a value close to 1.
[0064]
Generally, as the fin height is increased with respect to the fin thickness, the fin efficiency decreases. Here, 0.98 is set as an efficiency close to the ideal fin efficiency with respect to the fin thickness and higher than the fin efficiency in the case where the fin is directly joined to the heating element and forced convection cooling is performed, and is maintained. Clarified the range of fin height.
Calculation condition
Fin material: Aluminum
Heat transfer coefficient around fin: 300 W / m²K
Calculation result
Fin height: 2500 μm or less at fin thickness 100 μm
Fin height: 10000μm or less at fin thickness 2000μm
That is, as the fin thickness increases, the fin height at which 0.98 can be maintained increases.
Comparative Example 1
Fin efficiency when forced convection cooling of fin bonded to CPU: 0.6 to 0.8
From the above results, by using the fin having a thickness corresponding to the cooling passage equivalent hydraulic diameter, the fin efficiency obtained by the forced convection cooling method in which the fin is directly joined to the heating element at a fin height of 10 mm or less is obtained. It has been found that a fin efficiency exceeding 6 to 0.8 can be obtained. That is, a combination of the fin thickness and the fin height can be selected in a region above the broken line in FIG.
[0065]
Next, the action of the fin is shown by the heat transfer area expansion rate. The definition of the heat transfer area expansion rate is obtained by dividing the product of the fin area and the fin efficiency φ by the area of the flat plate having no fin. From FIG. 18, the fin shape having a fin efficiency of 0.98 or more was selected as follows, and the heat transfer area expansion rate was calculated.

Comparative Example 1
Heat transfer area expansion ratio: 1 at 15 inch aluminum flat plate forced convection cooling system
From the above calculation results, it can be seen that in the case of the same amount of heat dissipation, the equivalent heat dissipation area can be reduced to about 1/17 as compared with the heat dissipation device using the conventional aluminum flat plate. Therefore, the heat radiating portion can be significantly reduced in size.
[0066]
(Example 3)
The heat exchange performance when the cooling passage type heat radiating unit 504 described in the third embodiment is used will be described.
FIG. 9 shows the results of calculating the heat exchange performance as the heat passage rate in the configuration shown in FIG. 8 in which the cooling passages through which the cooling liquid flows and the cooling passages through which the atmosphere flows are alternately stacked. The definition of the heat transmission rate is defined as the unit area (m²), Heat transfer per unit temperature (K) (W / m²K) and the heat flux (W / m²) Is divided by the temperature difference (K) on both sides of the wall. It can also be expressed by Equation 4.
(Equation 4)

Where α_i, Α₀Is the heat transfer coefficient on both sides, λ_nIs the thermal conductivity of the wall material, δ_nIs the thickness of the wall material.
Calculation condition
Equivalent hydraulic diameter of cooling liquid side cooling passage: 400 μm
Coolant flow rate: 4 mm / s
Equivalent hydraulic equivalent diameter of air-side cooling passage: 400 μm
Atmospheric velocity: 3m / s
Calculation result
Heat transmission rate: 260 W / m²
Comparative Example 1
Heat transmission rate: about 5W / m² At forced convection cooling of 15-inch aluminum plate
[0067]
As shown in Embodiment 2, since the equivalent hydraulic diameter of the cooling passage is small, the internal heat transfer coefficient is large, and the heat transfer coefficient from the coolant side to the atmosphere side is smaller than that of the conventional radiator using an aluminum flat plate. Therefore, the size of the heat radiating part can be reduced. For example, the heat transmittance 260 W / m²Based on the above, the logarithmic average temperature difference between the atmosphere and the coolant is set to 7.2K, and the size of the heat radiating portion when it is necessary to obtain the dissipated heat amount of 30 W is approximately 110 mm wide x 15 mm high x 3 mm thick. Become. This is a very small heat radiating portion as compared with a conventional heat radiating plate of a 15-inch aluminum flat plate (about 270 mm square x several mm thick). With this size, it is possible to select not only the form in which the heat radiating unit is installed in the display panel casing as shown in

Embodiments

1 and 2, but also the form in which the heat radiating section is housed in the casing of the notebook personal computer main body. As a result, the weight of the notebook personal computer can be reduced, and the degree of freedom in designing the internal structure of the personal computer can be increased.
In addition, since the atmosphere flows in the thickness direction of 3 mm, the pressure loss of the atmosphere is about 40 Pa. Therefore, since a cross-flow type fan can be used, a cooling device with lower power and lower noise can be realized as compared with an axial fan used for forced convection cooling.
[0068]
(Example 4)
The relationship between the equivalent hydraulic diameter and the pressure loss when using the molded plate joining type heat radiating portion 655, 656, or 657 described in the fourth embodiment will be described. As shown in FIG. 19, the pressure loss increases as the equivalent hydraulic diameter decreases.
Calculation condition
The size of the heat dissipating part: the size that fits in the display panel housing (thickness 3 mm or less)
Coolant flow rate: 40 cc / min
Calculation result
It can be seen that an equivalent hydraulic diameter of 200 μm or more is required to reduce the pressure loss to 1500 Pa or less, and an equivalent hydraulic diameter of 2000 μm or less is required to reduce the thickness to 3 mm or less.
From the above calculation results, it is understood that the equivalent hydraulic diameter of the flow path of the molded plate joining type heat radiating portion is appropriately in the range of 200 μm to 2000 μm.
[0069]
(Example 5)
A heat transfer rate is shown as heat exchange performance when the heat pipe type heat radiating unit 701 described in the fifth embodiment is used.
Calculation condition
Heat pipe: 3mm diameter
Flexible heat conductor: 3 mm diameter carbon fiber bundle
Thermal conductivity of carbon fiber: 500 W / mK
Length of flexible part made of carbon fiber: 10 mm
Calculation result
Heat transfer amount of heat pipe: about 1.4W / K
Heat passage rate of heat pipe: 202000 W / m²K
Heat transmission coefficient of carbon fiber: 50,000 W / m²K
Heat pipe + carbon fiber + heat pipe heat transfer rate: 33400 W / m²K
The heat transmission coefficient of the heat pipe + carbon fiber + heat pipe was obtained from Equation 5.
(Equation 5)

[0070]
Next, based on this heat transmission coefficient, it was calculated how many heat pipes could be used to remove heat generated by the CPU and the like.
Calculation condition
Temperature difference between cooling jacket 702 and heat sink 107: 10 ° C
Temperature difference between both ends of heat pipe 703: 1.6 ° C
Temperature difference generated at both ends of carbon fiber: 6.8 ° C
Temperature difference between both ends of heat pipe 705: 1.6 ° C
Calculation result
Heat pipe type radiator 701 Heat transfer amount: 2.4 W / piece
Therefore, it can be seen that 13 heat pipe type heat radiating units may be provided for heat generation of 30 W.
Further, since the portion that limits the amount of heat transfer is the portion of the carbon fiber (a heat conductor having flexibility), the diameter of the carbon fiber bundle may be increased to increase the amount of heat transfer. For example, if the diameter of the carbon fiber bundle is 4.2 mm and the cross-sectional area is doubled while the diameter of the heat pipe remains 3 mm, the total heat transmission rate U of the heat pipe + carbon fiber + heat pipe becomes 50300 W / m2K, which is the same. With respect to the temperature difference, a heat transfer amount of 3.6 W per heat pipe type heat radiating unit becomes possible. Accordingly, nine heat pipe radiators can cope with heat generation of 30 W. As described above, by increasing the diameter of the carbon fiber bundle, the overall heat transmittance can be improved, and the number of heat pipes can be reduced.
The effects of the fins of the finned heat pipe are as shown in Example 2 and FIG.
[0071]
【The invention's effect】
As described above, according to the first to ninth aspects of the present invention, since the diameter of the tube is small, the heat transfer coefficient at the tube wall increases, so that the liquid refrigerant flows through the tube and passes through the tube wall. As a result, the heat transfer rate when heat exchange occurs with the atmosphere can be increased by several times to an order of magnitude. As a result, the volume of the heat radiating portion that causes the heat exchange can be reduced, which contributes to downsizing and weight reduction of the electronic device.
In addition, since the liquid refrigerant flows in parallel through the plurality of tubes, the pressure loss in the refrigerant channel can be reduced, and the load on the pump for circulating the cooling liquid can be reduced. Therefore, the weight of the pump can be reduced, which contributes to downsizing and weight reduction of the electronic device. Further, since the pump driving power can be reduced, the driving time of the storage battery for driving the electronic device can be increased. Further, since a fan for forced convection is not used, it contributes to a reduction in noise of the electronic device.
In addition, since the tube can be extruded from aluminum or made of resin, the heat radiating portion can be easily worked, and the degree of freedom in designing and manufacturing the cooling device can be improved. Since the cost of extruding aluminum and the cost of raw material for resin are low, an inexpensive cooling device can be realized.
[0072]
According to the tenth and eleventh aspects of the present invention, since the diameter of the cooling passage is small, the heat transfer coefficient at the cooling passage wall is increased, and further, a fin or a pin is joined to the cooling passage wall. Since the heat radiation area is increased, the liquid refrigerant flows in the cooling passage, and the heat transmission rate when heat exchange occurs with the atmosphere through the cooling passage wall surface can be increased by several times to one digit. . As a result, the volume of the heat radiating portion that causes the heat exchange can be reduced, which contributes to downsizing and weight reduction of the electronic device.
In addition, since the liquid refrigerant flows in parallel through the plurality of tubes, the pressure loss in the refrigerant channel can be reduced, and the load on the pump for circulating the cooling liquid can be reduced. Therefore, the weight of the pump can be reduced, which contributes to downsizing and weight reduction of the electronic device. Further, since the pump driving power can be reduced, the driving time of the storage battery for driving the electronic device can be increased. Further, since a fan for forced convection is not used, it contributes to a reduction in noise of the electronic device.
[0073]
According to the twelfth aspect of the present invention, since the equivalent hydraulic diameter of the cooling passage is small, the heat transfer coefficient at the cooling passage wall increases, and the cooling passages through which the coolant and the atmosphere flow intersect. Since the cooling passages are alternately formed in the direction, the heat exchange performance between the cooling passage through which the coolant flows and the cooling passage through which the atmosphere flows can be improved. As a result, the volume of the heat radiating portion that causes the heat exchange can be reduced, which contributes to downsizing and weight reduction of the electronic device. Further, since the coolant and the atmosphere are flown in parallel through the plurality of cooling passages, the pressure loss in the flow path can be reduced, and the load on the pump for circulating the coolant and the fan for sending the atmosphere can be reduced. Therefore, the weight of the pump and the fan can be reduced, which contributes to downsizing and weight reduction of the electronic device. Further, since the driving power of the pump and the blower fan can be reduced, the driving time of the storage battery for driving the electronic device can be increased.
[0074]
According to the thirteenth and fourteenth aspects of the present invention, since the diameter of the cooling passage is small, the heat transfer coefficient at the cooling passage wall is increased, and a plurality of cooling passage plates are arranged at intervals. Alternatively, since the cooling passage plate is provided with a through-hole, forced air is convected in the space by a blower fan, so that heat exchange between the cooling passage in which the liquid refrigerant flows and the space in which the air flows. Performance can be improved. As a result, the volume of the heat radiating portion that causes the heat exchange can be reduced, which contributes to downsizing and weight reduction of the electronic device.
[0075]
According to the fifteenth aspect of the present invention, the coolant flows through the cooling passage, and the heat transfer rate when heat exchange occurs between the liquid refrigerant and the atmosphere via the cooling passage wall surface is dramatically increased. it can. Further, it is possible to keep the pressure loss when flowing the cooling liquid through the cooling passage to be equal to or less than the refrigerant flow path of the conventional cooling system, and to obtain a value higher than the heat transfer coefficient by the conventional forced convection system. As a result, the heat exchange performance of the electronic device can be improved without increasing the size of the cooling device. Contribute to realization.
[0076]
Further, according to the invention of claims 16 to 19, since the heat radiating portion can be constituted by joining the two molded plates, the heat radiating portion can be manufactured at low cost by utilizing the press working and the brazing technique. Further, since the diameter of the cooling passage is small, the heat transfer coefficient at the cooling passage wall increases. Furthermore, since the heat radiating portion can be installed in close contact with the inner surface of the display panel housing, the heat exchange performance of the electronic device can be improved without increasing the size of the cooling device. As a result, it contributes to the realization of a cooling device for an electronic device equipped with a component whose heat generation amount has increased with the increase in performance.
[0077]
According to the twentieth aspect of the present invention, since the fin, the pin, the cooling passage, the cooling passage plate, the inner fin, and the coolant passage are made of a metal having a high thermal conductivity, the material portion is radiated by the cooling device. It does not become the rate-limiting part of heat transfer in the part. Accordingly, a cooling device for an electronic device equipped with a component whose heat generation amount is increased with the increase in performance without impairing the heat exchange performance of the cooling device according to any one of claims 10 to 19 is realized. To contribute.
According to the twenty-first aspect, the logarithmic average temperature difference between the coolant and the atmosphere is improved, so that the heat exchange performance can be improved. As a result, the heat exchange performance of the electronic device can be improved without increasing the size of the cooling device. Contribute to realization.
[0078]
Further, according to the invention of claim 22, since the heat conductivity is higher than that of the metal and the flexible carbon fiber is used as the heat conductor, the metal heat pipe closely attached to the carbon fiber is mainly used. The heat pipe can be applied to an electronic device in which a heat generating portion and a heat radiating portion are arranged via a bent portion without lowering the heat transmittance of the heat conductor. As a result, the display panel housing of the notebook computer can be opened and closed without damaging the heat pipe. In addition, since the heat pipes need only be installed in a required number according to the amount of heat generated by the heat generating element, this contributes to saving the installation space for the cooling device inside the notebook computer housing and reducing the weight. Further, since a fan for forced convection is not used, it contributes to a reduction in noise of the electronic device.
[0079]
According to the twenty-third aspect of the present invention, since the heat radiation area of the heat pipe can be increased, the heat transmission rate when heat exchange occurs with the atmosphere can be increased by several times to one digit. As a result, even in the case where the heat exchange performance of the flat heat radiator joined to the heat pipe is insufficient, the heat pipe radiator can be applied. As a result, the electronic device contributes to a reduction in size and weight. Further, since a fan for forced convection is not used, it contributes to a reduction in noise of the electronic device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a cooling device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a structure of a heat radiating portion of the cooling device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a structure of a heat radiating unit of the cooling device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a cooling device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a structure of a heat radiating portion of the cooling device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a structure of a heat radiating portion of a cooling device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a cooling device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a structure of a heat radiating portion of a cooling device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a structure of a heat radiating portion of a cooling device according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a structure of a heat radiating portion of a cooling device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a structure of a heat radiating portion of a cooling device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating a structure of a heat radiating portion of a cooling device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a structure of a heat radiating portion of a cooling device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a cooling device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is an explanatory view (side view) illustrating a configuration of a cooling device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is an explanatory diagram illustrating heat exchange performance of the cooling device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 17 is an explanatory diagram showing heat exchange performance of the cooling devices according to

Embodiments

2 and 3 of the present invention.
FIG. 18 is an explanatory diagram illustrating heat exchange performance of a cooling device according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 19 is an explanatory diagram illustrating heat exchange performance of a cooling device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 20 is an explanatory view showing a conventional technique of a cooling device.
[Description of sign]
104: Straight tube type heat radiator
201: Coolant header (coolant supply side)
202 ... Tube
203: Coolant header (coolant discharge side)
210 ... Tube
214 ... thin plate
215 ... louver
220: curved tube type heat radiator
230 ... louver type tube type heat radiation part
401 ... cooling passage
402 ... fin
405 ... pin
406 ... Fin type heat radiation part
504: cooling passage type radiator
505: Cooling passage type radiator
506: Cooling passage type radiator
603: Cooling passage plate
606: gap between cooling passage plates
607: Cooling passage for coolant
608: Atmospheric through-pass
611: Through-hole
650: Flat plate
651… Inner fin
654: Corrugated plate
655: Mold plate joint type heat dissipating part
656: Mold plate joint type heat radiating part
657: Mold plate joint type radiator
701: heat pipe type radiator
702: Cooling jacket
703 ... Heat pipe
704: Flexible heat conductor
705: Heat pipe

Claims

Closed circuit refrigerant circulation by a cooling jacket in contact with the heat generating part, a heat radiating part for radiating heat generated in the heat generating part, and a pump for driving a liquid as a refrigerant for transferring heat from the cooling jacket to the heat radiating part. In a cooling device for an electronic device constituting a system, the cooling unit is a plurality of tubes connected in parallel.

A plurality of tubes connected in parallel to the heat radiating unit, wherein the axial direction of the tubes is vertical, and the arrangement of the axial centers of the tubes as viewed from the axial direction is linear. The cooling device according to claim 1, wherein

A plurality of tubes connected in parallel to the heat radiating unit are arranged such that the axial direction of the tubes is horizontal, and that the arrangement of the axial centers of the tubes when viewed from the axial direction is a waveform or a crank shape. The cooling device according to claim 1, wherein:

The cooling device according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of tubes connected in parallel to the heat radiating portion are connected in a tube axial direction with a thin plate, and the thin plate is provided with a plurality of openings. .

The cooling device according to claim 4, wherein the opening is a through-type louver.

The cooling device according to claim 4, wherein a material of the thin plate is the same as a material of the tube.

The cooling device according to any one of claims 1 to 6, wherein the plurality of tubes connected in parallel to the heat radiating unit are formed by pressing an extruded aluminum tube.

The cooling device according to any one of claims 1 to 6, wherein the plurality of tubes connected in parallel to the heat radiating unit are made of resin such as plastic.

9. The cooling device according to claim 1, wherein the inner diameter of the tube is not less than 100 μm and not more than 2000 μm.

Closed circuit refrigerant circulation by a cooling jacket in contact with the heat generating part, a heat radiating part for radiating heat generated in the heat generating part, and a pump for driving a liquid as a refrigerant for transferring heat from the cooling jacket to the heat radiating part. In a cooling device for an electronic device that constitutes a system, the heat radiating portion is provided on a plate-like plate provided with a plurality of cooling passages through which the liquid flows in a direction orthogonal to the plate thickness direction, and on a surface perpendicular to the plate thickness direction of the plate. A cooling device comprising: a joined fin.

The cooling device according to claim 10, wherein a pin is provided on the plate in a direction orthogonal to the cooling passage.

Closed circuit refrigerant circulation by a cooling jacket in contact with the heat generating part, a heat radiating part for radiating heat generated in the heat generating part, and a pump for driving a liquid as a refrigerant for transferring heat from the cooling jacket to the heat radiating part. In a cooling device for an electronic device constituting a system, the heat radiating portion includes a plurality of cooling passages through which the liquid flows, and a plurality of through holes through which the atmosphere flows so as not to communicate with the cooling passages in a direction orthogonal to the cooling passages. A cooling device, comprising: a rectangular parallelepiped plate provided alternately with a passage; and a blower fan for sending the atmosphere to the through passage.

Closed circuit refrigerant circulation by a cooling jacket in contact with the heat generating part, a heat radiating part for radiating heat generated in the heat generating part, and a pump for driving a liquid as a refrigerant for transferring heat from the cooling jacket to the heat radiating part. In a cooling device for an electronic device that constitutes a system, the heat radiating unit includes a plurality of plate-shaped plates provided with a plurality of cooling passages through which the liquid flows in a direction orthogonal to a plate thickness direction, and releases air between the adjacent plates. A cooling device comprising: a gap for flowing air; and a blower fan for sending the atmosphere to the gap.

14. The cooling device according to claim 13, wherein a plurality of through holes through which air flows are provided in a thickness direction of the plate.

15. The cooling device according to claim 10, wherein an equivalent hydraulic diameter of the cooling passage is 100 μm or more and 2000 μm or less.

Closed circuit refrigerant circulation by a cooling jacket in contact with the heat generating part, a heat radiating part for radiating heat generated in the heat generating part, and a pump for driving a liquid as a refrigerant for transferring heat from the cooling jacket to the heat radiating part. In the cooling device for an electronic device that constitutes a system, the heat radiating unit is configured by joining two molded plates, and includes a refrigerant flow channel through which the liquid flows, and a corrugated inner fin. A cooling device characterized by the above-mentioned.

Closed circuit refrigerant circulation by a cooling jacket in contact with the heat generating part, a heat radiating part for radiating heat generated in the heat generating part, and a pump for driving a liquid as a refrigerant for transferring heat from the cooling jacket to the heat radiating part. In the cooling device for an electronic device constituting a system, the heat radiating portion is formed by joining two corrugated shaped plates, and is a coolant flow path in which the liquid flows inside. apparatus.

2. The method according to claim 1, wherein one of the molding plates forming the coolant flow path has a flat plate shape, and the flat molding plate is closely attached to a flat surface forming a housing of the electronic device and joined. 18. The cooling device according to 17.

The cooling device according to any one of claims 16 to 18, wherein the equivalent hydraulic diameter of the refrigerant flow path is 200 µm or more and 2000 µm or less.

20. The material according to claim 10, wherein the fin, the pin, the plate-shaped plate, the rectangular parallelepiped plate, the molded plate, and the inner fin are made of a metal such as aluminum or copper. A cooling device as described.

The cooling device according to any one of claims 1 to 20, wherein a direction in which the liquid refrigerant flows and a direction in which the air flows in the heat radiating section are opposite to each other.

A cooling jacket in contact with the heat-generating part, one end of which is joined to the jacket, and a heat pipe 1 for transmitting heat by using a phase change of a liquid sealed in the pipe; A heat pipe 2 that transmits heat by using a phase change of a liquid sealed in the heat pipe, and a heat pipe that connects an end of the heat pipe 1 where the cooling jacket is not joined and an end of the heat pipe 2 where the heat radiation part is not joined. A cooling device for an electronic device comprising a conductor, wherein the thermal conductor is made of a chip-like carbon fiber, a fluid containing a chip-like carbon fiber, and a high thermal conductive liquid.

23. The cooling device according to claim 22, wherein a fin or a pin is provided at an end of the heat radiating portion.