JP2006053914A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】内部の構成部品に悪影響を与えることなく、発熱体を効率良く冷却可能な冷却構造を備えた電子機器を提供する。
【解決手段】電子機器は、発熱体を内蔵した筐体４，１０と、筐体内に設けられ、発熱体に熱的に接続されているとともに冷媒流路を有した受熱部２６と、筐体内に設けられ、冷媒流路を有した放熱部５２と、受熱部の冷媒流路と放熱部の冷媒流路との間で液状の冷媒を流通する冷媒管６６と、を備え、筐体の内面に吸水材７８が設けられている。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、半導体パッケージのような発熱体を内蔵した電子機器に係り、特にその発熱体の冷却性能を高めるための冷却構造を備えた電子機器に関する。

ノート形のポータブルコンピュータや移動体通信機器に代表される携帯形の電子機器は、マルチメディア情報を処理するためのマイクロプロセッサを装備している。この種のマイクロプロセッサは、処理速度の高速化や多機能化に伴って動作中の発熱量が急速に増大する傾向にある。そのため、マイクロプロセッサの安定した動作を保障するためには、このマイクロプロセッサの放熱性を高める必要がある。

この熱対策として、従来の電子機器は、マイクロプロセッサを強制的に冷却する空冷式の冷却装置を装備している。この冷却装置は、マイクロプロセッサの熱を奪って放散させるヒートシンクと、このヒートシンクに冷却風を送風する電動ファンとを備えている。

ヒートシンクは、マイクロプロセッサの熱を受ける受熱部、複数の放熱フィンおよび冷却風通路を有している。冷却風通路は、受熱部や放熱フィンに沿うように形成されており、この冷却風通路に電動ファンを介して冷却風が送風される。冷却風は、放熱フィンの間を縫うようにして流れ、この流れの過程でヒートシンクを強制的に冷却する。そのため、ヒートシンクに伝えられたマイクロプロセッサの熱は、冷却風の流れに乗じて持ち去られるとともに、冷却風通路の下流端から電子機器の外部に排出されるようになっている。

この従来の冷却方式では、冷却風通路を流れる冷却風がマイクロプロセッサの熱を奪う冷却媒体となるため、マイクロプロセッサの冷却性能の多くは、冷却風の風量やこの冷却風とヒートシンクとの接触面積に依存することになる。

ところが、マイクロプロセッサの冷却性能を高めることを意図して冷却風の風量を増やすと、電動ファンの回転数が増大し、大きな騒音を発するといった問題がある。また、放熱フィンの数を増やしたり、形状を大きくした場合には、ヒートシンク自体が巨大なものとなる。そのため、電子機器の内部にヒートシンクを収める広い設置スペースを確保しなくてはならず、ポータブルコンピュータのような小型の電子機器にはスペース的な問題から適用することができない。

近い将来、電子機器用のマイクロプロセッサは、更なる高速化や多機能化が予測され、それに伴いマイクロプロセッサの発熱量も飛躍的な増加が見込まれる。したがって、従来の強制空冷による冷却方式では、マイクロプロセッサの冷却性能が不足したり限界に達することが懸念される。

これを改善するものとして、例えば特許文献１に見られるように、空気よりも遥かに高い比熱を有する液体を冷媒として利用し、マイクロプロセッサの冷却効率を高めようとする、いわゆる液冷による冷却方式が試されている。

この新たな冷却方式では、マイクロプロセッサが収容された筐体の内部に受熱ヘッドを設置するとともに、この筐体に支持されたディスプレイユニットの内部に放熱ヘッダを設置している。受熱ヘッドは、マクロプロセッサに熱的に接続されており、この受熱ヘッドの内部に液状の冷媒が流れる流路が形成されている。放熱ヘッダは、ディスプレイユニットに熱的に接続されており、この放熱ヘッダの内部にも上記冷媒が流れる流路が形成されている。そして、これら受熱ヘッドの流路と放熱ヘッダの流路とは、冷媒を循環させる循環経路を介して互いに接続されている。

この冷却方式によると、マイクロプロセッサの熱は、受熱ヘッドから冷媒に伝えられた後、この冷媒の流れに乗じて放熱ヘッダに移送される。放熱ヘッダに移された熱は、冷媒が流路を流れる過程で熱伝導により拡散され、この放熱ヘッダからディスプレイユニットを通じて大気中に放出される。

そのため、マイクロプロセッサの熱を冷媒の流れを利用して効率良くディスプレイユニットに移送することができ、従来の強制空冷に比べてマイクロプロセッサの冷却性能を高めることができるとともに、騒音面でも何ら問題は生じないといった優位点がある。
特開平７−１４３８８６号公報

上述した構成の冷却方式を用いた電子機器において、放熱ヘッダをディスプレイユニット内に収納した場合、放熱ヘッダは液晶表示パネルに隣接して配置される。そのため、放熱ヘッドが高温となり液晶表示パネルの耐熱温度を越えた場合、液晶表示パネルが熱的な損傷を受け、電子機器の信頼性が低下してしまう。従って、放熱ヘッダは効率良く熱を放出できるとともに、電子機器内の他の構成部品に対して熱的な悪影響を与えないことが望ましい。

また、上記冷却方式は電子機器の内部を冷媒が循環する構成であり、水や不凍液などの冷媒が漏れた場合には、電子機器内の電子部品にダメージを与える恐れがある。更に、漏れた冷媒が電子機器の外部に漏洩した場合、使用者に不信感を与えるとともに、場合によっては、冷媒が使用者の体や衣服に触れ何らかの問題を生じる可能性もある。

この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、内部の構成部品に悪影響を与えることなく、発熱体を効率良く冷却可能な冷却構造を備えた電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明の態様に係る電子機器は、発熱体を内蔵した筐体と、上記筐体内に設けられ、上記発熱体に熱的に接続されているとともに冷媒流路を有した受熱部と、上記筐体に設けられ、冷媒流路を有した放熱部と、上記受熱部の冷媒流路と上記放熱部の冷媒流路との間で液状の冷媒を流通する冷媒管と、少なくとも第１および第２筐体の一方の内面に設けられた吸水材と、を備えていることを特徴としている。

上記構成の電子機器によれば、筐体内に冷媒が漏洩した場合でも、この漏洩した冷媒を吸水材で吸水しその内部に保留することができる。そのため、漏洩した冷媒が電子機器内部の電子部品に接触しこれらの電子部品にダメージを与える恐れを大幅に低減することができる。同時に、漏れた冷媒が電子機器の外部に漏洩することを防止できる。

本発明によれば、内部の構成部品に悪影響を与えることなく、発熱体を効率良く冷却可能な冷却構造を備え、信頼性の向上した電子機器を提供することができる。

以下図面を参照しながら、この発明に係る電子機器をポータブルコンピュータに適用した実施の形態について詳細に説明する。
図１および図２に示すように、ポータブルコンピュータ１は、機器本体２と、この機器本体２に支持された表示ユニット３とで構成されている。機器本体２は、合成樹脂製の第１筐体４を備えている。第１筐体４は、底壁４ａ、上壁４ｂ、左右の側壁４ｃ、前壁４ｄおよび後壁４ｅを有する偏平な箱状をなしている。第１筐体４の上壁４ｂは、キーボード取り付け部５と凸部６とを有し、このキーボード取り付け部５には、キーボード７が設置されている。凸部６は、上壁４ｂの後端部から上向きに張り出すとともに、第１筐体４の幅方向に延びている。この凸部６は、一対のディスプレイ支持部８ａ，８ｂを有し、これらディスプレイ支持部８ａ，８ｂは、第１筐体４の幅方向に離間して配置されている。

図１および図５に示すように、表示ユニット３は、第２筐体としてのディスプレイハウジング１０と、このディスプレイハウジング１０に収容された液晶表示パネル１１とを備えている。ディスプレイハウジング１０は、熱伝導性を有する合成樹脂材料にて構成され、表示窓１２が形成された前壁１３と、外壁としての後壁１４とを有する偏平な箱状をなしている。後壁１４は、表示窓１２や前壁１３と向かい合っている。液晶表示パネル１１は、文字や画像を表示する表示画面（図示せず）を有し、この表示画面が表示窓１２を通じてディスプレイハウジング１０の外部に露出されている。

図１や図２に示すように、ディスプレイハウジング１０は、その一端部から突出する一対の脚部１５ａ，１５ｂを有している。脚部１５ａ，１５ｂは、中空状をなすとともに、ディスプレイハウジング１０の幅方向に離間して配置されている。これら脚部１５ａ，１５ｂは、第１筐体４のディスプレイ支持部８ａ，８ｂに挿入されている。一方の脚部１５ａは、一方のディスプレイ支持部８ａに回動可能に連結され、他方の脚部１５ｂは、ヒンジ装置１６を介して第１筐体４に連結されている。

そのため、表示ユニット３は、キーボード７を上方から覆うように倒される閉じ位置と、キーボード７の後方において起立する開き位置とに亘って回動可能となっている。なお、第１筐体４および第２筐体は、この発明における筐体を構成している。

図２ないし図５に示すように、第１筐体４は、システム基板としての回路基板２０を収容している。回路基板２０は、第１筐体４の底壁４ａと平行に配置されており、この回路基板２０の上面に発熱体としての半導体パッケージ２１（回路部品）が実装されている。半導体パッケージ２１は、ポータブルコンピュータ１の中枢となるマイクロプロセッサを構成している。この半導体パッケージ２１は、矩形状のベース基板２２と、このベース基板２２の上面に半田付けされたＩＣチップ２３とを有している。ＩＣチップ２３は、処理速度の高速化や多機能化に伴って動作中の発熱量が非常に大きく、安定した動作を維持するために冷却を必要としている。

図２に示すように、ポータブルコンピュータ１は、半導体パッケージ２１を冷却する液冷式の冷却ユニット２５を搭載している。冷却ユニット２５は、受熱部として機能する受熱ヘッド２６、放熱部として機能する放熱器５２、循環経路５４、これらを通して液状の冷媒を循環させる循環手段としての遠心ポンプ６３を備えている。

受熱ヘッド２６は、第１筐体４に収容され、半導体パッケージ２１に熱的に接続されている。詳細に述べると、図２ないし図４に示すように、受熱ヘッド２６は熱伝導ケース２７を有し、この熱伝導ケース２７は、半導体パッケージ２１よりも大きな平面形状を有する偏平な箱状をなしている。

熱伝導ケース２７は、プレス、エッチング、切削加工などにより作成され凹所を有した流路板２８と、溶接、ろう付け、接着等により流路板２８に重ねて固定された平坦な蓋板３０とで構成されている。流路板２８および蓋板３０は同一の外形を有している。流路板２８の凹所内には、複数のフィン３２が互いに間隔を存して平行に設けられている。これにより、熱伝導ケース２７の内部には、並列に並んだ複数の冷媒流路３３が形成されている。このような構成をとることにより薄い受熱部を実現することができる。蓋板３０は平坦な板であるが、蓋板側に凹凸があってもよい。

熱伝導ケース２７は、冷媒入口３４と冷媒出口３５とを有している。冷媒入口３４は、熱伝導ケース２７の側壁部に開口しているとともに冷媒流路３３の上流端に連通している。また、冷媒出口３５は、熱伝導ケース２７の側壁部に開口しているとともに冷媒流路３３の下流端に連通している。

また、熱伝導ケース２７の側壁部において、冷媒入口３４の両側には一対の第１スリット３６が形成され、これらの第１スリットにより管継手を接続可能な第１接続部３７が形成されている。この第１接続部３７には、第１スリット３６を利用して第１管継手４５が嵌合され、冷媒入口３４に連通している。

同様に、熱伝導ケース２７の側壁部において、冷媒出口３５の両側には一対の第２スリット３８が形成され、これらの第２スリットにより管継手を接続可能な第２接続部３９が形成されている。この第２接続部３９には、第２スリット３８を利用して第２管継手４６が嵌合され、冷媒出口３５に連通している。

このように第１および第２スリット３６、３８を形成することにより、熱伝導ケース２７に直接、第１および第２接続部３７を形成することができる。そのため、別体の接続部を熱伝導ケースに接着、溶接等によって固定する場合に比較して、受熱ヘッド２６の構成を簡略化し、製造コストの低減、受熱ヘッドの薄型化を図ることが可能となる。

上記構成の熱伝導ケース２７は、ほぼ十字形状の板ばね４０を用いて半導体パッケージ２１のＩＣチップ２３に押付けられているとともに、４本のねじ４１により、半導体パッケージに対して位置決めされている。すなわち、熱伝導ケース２７の４つの角部にはそれぞれ透孔４２が形成されている。また、板ばね４０の各アーム部の先端には透孔４３が形成されている。各透孔４２および４３にはスリーブ状のスペーサ４４が挿通されている。そして、各ねじ４１は、上方からスペーサ４４に挿通され、回路基板２０にねじ止めされている。これにより、熱伝導ケース２７は、板ばね４０の中央部により、ＩＣチップ２３に所望の圧力で弾性的に押し付けられている。

熱伝導ケース２７の底壁は、平坦な受熱面２７ａを構成し、この受熱面２７ａは熱伝導シート４８を間に挟んで半導体パッケージ２１のＩＣチップ２３に接触している。これにより、熱伝導ケース２７は、熱伝導シート４８を介してＩＣチップ２３に熱的に接続されている。

図４に示すように、本実施の形態によれば、熱伝導ケース２７の受熱面２７ａには、高熱伝導性の板５０が埋め込まれている。熱伝導ケース２７の流路板２８を、例えばＳＵＳ３０４などの、冷媒に水を使用したときに腐食しにくいが熱伝導率が低めの材料で構成した場合、受熱ヘッド２６内のフィン３２の長手方向に沿った温度分布が不均一となり、冷媒の冷却に対してフィン３２全体を有効に使用することが難しくなる。受熱面２７ａに銅やアルミニウム、あるいは窒化アルミなど熱伝導率の高い板材を埋め込むことにより、フィン３２の長手方向に沿った温度分布のバラツキを低減することができる。これにより、冷媒による腐食を防ぎつつ伝熱性能の高い受熱ヘッド２６を得ることができる。この場合、フィン３２は熱伝導率が比較的低いＳＵＳ３０４で形成されているが、フィン高さ（流路板２８に垂直な方向）を低くすることにより、フィンの影響が低減し受熱ヘッド２６の伝熱性能低下には結びつきにくい。

図２、図５および図６に示すように、冷却ユニット２５の放熱器５２は、ディスプレイハウジング１０内に収容され、ディスプレイハウジング１０の後壁１４と液晶表示パネル１１との間に介在されている。放熱器５２は、液晶表示パネル１１と略同等の大きさを有する長方形の板状をなしている。放熱器５２は、第１放熱板５５と第２放熱板５６とを備えている。第１および第２放熱板５５、５６は、例えばポリプロプレンのような熱伝導性および耐熱性を兼ね備えた合成樹脂材料にて構成されている。これら第１および第２放熱板５５、５６は、互いに重ね合わされ、その外周縁部同士を全周に亘って熱溶着することにより一体的に結合されている。そして、第１および第２放熱板５５、５６の外面は、液漏れ防止用の合成樹脂製の表層５８によって覆われている。なお、第１および第２放熱板５５、５６は、アルミニウム合金、銅、マグネシウムのような熱伝導性に優れた金属材料で構成してもよい。

第１放熱板５５は凹凸に成形され、第２放熱板５６と反対側に張り出すように膨らんだ多数の膨出部５９を有している。膨出部５９は、第１放熱板５５の略全面に亘ってに形成されているとともに、第２放熱板５６との合面に開口している。これらの膨出部５９の開口端は、平坦な第２放熱板５６によって閉じられている。そして、これらの膨出部５９は、第２放熱板５６との間に冷媒流路６０を構成している。冷媒流路６０は、後述するように所望のパターンを有して形成されている。

放熱器５２は、液晶表示パネル１１の背後において、嵌め込み、接着あるいはねじ止め等の手段によりディスプレイハウジング１０の後壁１４に固定され、第２放熱板５６が表層５８を間に挟んで後壁１４に重ね合わされている。このため、放熱器５２は、ディスプレイハウジング１０に熱的に接続されている。

また、図２に示すように、放熱器５２は、冷媒入口６２および冷媒出口６４を有している。冷媒入口６２は、冷媒流路６０の上流端に連なっているとともに、放熱器５２の左端部に位置し、ディスプレイハウジング１０の左側の脚部１５ａに隣接している。冷媒出口６４は、冷媒流路６０の下流端に連なっているとともに、放熱器５２の右端部に位置し、ディスプレイハウジング１０の右側の脚部１５ｂに隣接している。このため、冷媒入口６２と冷媒出口６４とは、ディスプレイハウジング１０の幅方向に互いに離れている。

次に、上記放熱器５２における冷媒流路６０の構成について説明する。図７に示すように、放熱器５２は、冷媒入口６２が設けられた第１領域Ａ、および冷媒出口６４が設けられた第２領域Ｂの２つの領域に分けられている。また、冷媒流路６０は、第１領域Ａ内に設けられた第２冷媒流路６０ａおよび第２領域Ｂ内に設けられた第２冷媒流路６０ｂを有している。

第１冷媒流路６０ａは、冷媒入口６２から左右に分かれた後、ディスプレイハウジング１０の高さ方向に沿って冷媒入口６２から十分に離間した位置まで延出し、再び冷媒入口６２の近傍位置６５で合流する。そして、第１冷媒流路６０ａは、冷媒入口６２の近傍位置６５から再びディスプレイハウジング１０の高さ方向に沿って冷媒入口６２から離間する位置まで延び第２領域Ｂに至っている。

第２冷媒流路６０ｂは、第２領域Ｂのほぼ全域に渡って設けられ、それぞれディスプレイハウジング１０の高さ方向に沿って延び並列に位置した複数の分岐路６１ａと、これらの分岐路６１ａの両側を延びたマニホールド状の２本の流路６１ｂと、で構成され、第１冷媒流路６０ａから冷媒出口６４まで延びている。

上記構成の放熱器５２によれば、第１領域Ａにおいて、冷媒入口６２から放熱器５２に流入した冷媒は、第１冷媒流路６０ａを流れ、放熱によりある程度温度が低下した後、冷媒入口６２の近傍位置６５で冷媒入口付近の流路内の冷媒と熱交換を行う。これにより、冷媒入口６２付近で発生する冷媒温度の最高値を抑制することができる。例えば、半導体パッケージ２１の発熱量が３０Ｗ程度の場合、放熱器５２の冷媒入口６２に流入する冷媒の温度は約６０℃に達する場合がある。しかしながら、放熱器５２の第１冷媒流路６０ａを上記構成とすることにより、冷媒入口６２付近の冷媒温度を、例えば、液晶表示パネル１１の耐熱温度である５０℃よりも低い温度に冷却することができる。
なお、放熱器５２の第１および第２放熱板５５、５６が熱伝導性の低い樹脂等で形成されている場合、冷媒入口６２付近に熱伝導性の高い金属板を沿わせることにより、冷媒温度の最高値を抑制する効果を促進することができる。

上記放熱器５２において、第１領域Ａと第２領域Ｂとの面積割合は、放熱器５２に必要とする冷却性能に応じて設定する。図８に示すように、第１領域Ａの面積を大きくする程、冷媒入口６２付近の冷媒温度最高値を低く抑制することができるが、放熱器５２全体の冷却性能は低下する。図８において、ｄＴは、冷媒入口６２付近の冷媒温度と冷媒出口６４付近の冷媒温度との差を示している。よって、冷媒温度最高値を所定の温度以下とし、かつ、所望の冷却能力が得られる割合となるように、第１および第２領域Ａ、Ｂを任意に設定する。なお、第１および第２領域Ａ、Ｂの形状は、図示したような矩形状に限らず、設計に応じて種々選択可能である。

図２、図４および図５に示すように、冷却ユニット２５の循環経路５４は、第１冷媒管６６と第２冷媒管６８とを備えている。第１および第２冷媒管６６、６８は、第１筐体４とディスプレイハウジング１０との間に跨っている。

第１冷媒管６６は、受熱ヘッド２６の冷媒出口３５と放熱器５２の冷媒入口６２とを接続している。この第１冷媒管６６は、第１筐体４の内部を左側のディスプレイ支持部８ａに向けて導かれた後、このディスプレイ支持部８ａおよび左側の脚部１５ａを貫通してディスプレイハウジング１０の内部に導入されている。なお、図３および図４に示すように、第１冷媒管６６は、第２管継手４６を介して受熱ヘッド２６の第２接続部３９に接続されている。

第２冷媒管６８は、受熱ヘッド２６の冷媒入口３４と放熱器５２の冷媒出口６４とを接続している。この第２冷媒管６８は、第１筐体４の内部を右側のディスプレイ支持部８ｂに向けて導かれた後、このディスプレイ支持部８ｂおよび右側の脚部１５ｂを貫通してディスプレイハウジング１０の内部に導入されている。図３および図４に示すように、第２冷媒管６８は、第１管継手４５を介して受熱ヘッド２６の第１接続部３７に接続されている。

これにより、受熱ヘッド２６内の冷媒流路３３と放熱器５２内の冷媒流路６０とは、第１および第２冷媒管６６、６８を介して互いに接続されている。そして、これらの冷媒通路３３、６０、第１および第２冷媒管６６、６８に液状の冷媒が密に封入されている。冷媒としては、例えば水、あるいは水に例えばエチレングリコールを添加した不凍液等が用いられる。

また、図２や図５に示すように、第１および第２冷媒管６６、６８のうち、ディスプレイハウジング１０の脚部１５ａ，１５ｂに導入された部分は、柔軟なベローズ管７０にて構成されている。ディスプレイユニット３を閉じ位置又は開き位置に向けて回動させた際、ベローズ管７０は、この回動に追従して滑らかに変形し、ディスプレイユニット３の回動時に第１および第２冷媒管６６、６８に加わる曲げを吸収する。

遠心ポンプ６３は、第２冷媒管６８の中途部に接続され、第１筐体４に収容されている。この遠心ポンプ６３は、ポータブルコンピュータ１の電源投入時あるいは半導体パッケージ２１が予め決められた温度に達した時に駆動され、循環経路５４を通して冷媒を流通させる。

上記のように構成されたポータブルコンピュータ１において、半導体パッケージ２１のＩＣチップ２３は、ポータブルコンピュータ１の使用中に発熱する。このＩＣチップ２３の熱は、受熱ヘッド２６の受熱面２７ａに伝えられる。受熱ヘッド２６は、冷媒が封入された冷媒流路３３を有しているため、受熱面２７ａに伝えられた熱の多くを冷媒が吸収する。

半導体パッケージ２１の温度が規定値に達すると、遠心ポンプ６３が作動を開始する。これにより冷媒が受熱ヘッド２６から放熱器５２に向けて圧送され、受熱ヘッド２６の冷媒流路３３と放熱器５２の冷媒流路６０との間で冷媒が強制的に循環される。

すなわち、受熱ヘッド２６での熱交換により加熱された冷媒は、遠心ポンプ５３で加圧され、第１冷媒管６６を通じて放熱器５２に導かれる。そして、冷媒は、冷媒入口６２から放熱器５２内に入り、冷媒流路６０を流れて冷媒出口６４に導かれる。この流れの過程で冷媒に吸収されたＩＣチップ２３の熱が第１および第２放熱板５５、５６に拡散され、放熱器５２の表面からディスプレイハウジング１０内に放出される。この結果、熱くなった冷媒が放熱器５２での熱交換により冷やされる。

なお、前述したように、冷媒は、始めに第１冷媒流路６０ａを通って放熱器５２の第１領域Ａ内を流れ、一旦冷却された後に冷媒入口６２近傍位置６５に戻され、冷媒入口付近の冷媒と熱交換を行う。これにより、冷媒入口６２付近で最高となる冷媒温度を低減する。その後、冷媒は第２冷媒流路６０ｂを通って放熱器５２の第２領域Ｂ内を流れ、放熱器での熱交換により冷却される。

放熱器５２を通過する過程で冷やされた冷媒は、第２冷媒管６８を通り遠心ポンプ６３を介して受熱ヘッド２６の冷媒流路３３に戻される。この冷媒は、冷媒流路３３を流れる過程で再びＩＣチップ２３の熱を吸収した後、放熱器５２へ導かれる。このようなサイクルを繰り返すことで、ＩＣチップ２３の熱が表示ユニット３を通じてポータブルコンピュータ１の外部に放出される。

このような構成によれば、表示ユニット３のディスプレイハウジング１０の内部に放熱器５２を収容し、この放熱器５２と半導体パッケージ２１の熱を受ける受熱ヘッド２６との間で液状の冷媒を循環させるようにしたので、この冷媒の流れを利用して半導体パッケージ２１の熱を効率良く表示ユニット３に移送して、ここから大気中に放出することができる。このため、従来一般的な強制空冷との比較において、半導体パッケージ２１の放熱性能を飛躍的に高めることができる。

また、上述した実施の形態によれば、放熱器５２は、冷媒入口６２を含んだ第１領域Ａと、冷媒出口６４を含んだ第２領域Ｂと、を有している。そして、第１領域Ａ内に形成された第１冷媒流路６０ａを通して冷媒を流すことにより、冷媒入口６２付近の冷媒温度を低減し、また、第２領域Ｂ内に形成された第２冷媒流路６０ｂを通して冷媒を流すことにより、冷媒の熱を放出して冷媒を冷却する。このような構成の放熱器５２によれば、冷媒入口６２付近で発生する冷媒温度の最高値を抑制することができる。例えば、半導体パッケージ２１の発熱量が３０Ｗ程度の場合、放熱器５２の冷媒入口６２に流入する冷媒の温度は約６０℃に達するが、放熱器５２の第１冷媒流路６０ａを上記構成とすることにより、冷媒入口６２付近の冷媒温度を、例えば、液晶表示パネル１１の耐熱温度である５０℃よりも低い温度に下げることができる。従って、放熱器５２を液晶表示パネル１１に隣接してディスプレイハウジング１０内に配置した場合でも、放熱器５２による液晶表示パネル１１の熱的な損傷を防止することができる。これにより、半導体パッケージ２１を効率良く冷却できるとともに、信頼性の向上したポータブルコンピュータ１を得ることが可能となる。

なお、本発明は上記第１の実施の形態に特定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。上述した第１の実施の形態において、放熱器５２の第１領域Ａに設けられた第１冷媒流路６０ａを流れる冷媒は、充分に放熱しきっていないため比較的高温状態にある。これに対し、第２領域Ｂに形成された第２冷媒流路６０の下流側の流路６１ｂを流れる冷媒は充分に放熱され低温の状態にある。そこで、図９に示すように、この発明の第２の実施の形態に係るポータブルコンピュータによれば、放熱器５２を構成している第１および第２放熱板５５、５６には、第１領域Ａと第２領域Ｂとの間を延びたスリット７１が形成されている。そして、このスリット７１を設けることにより、第１領域Ａを流れる比較的高温の冷媒と第２領域Ｂを流れる低温の冷媒との間の熱交換を規制している。従って、放熱器５２の第２領域で冷媒を一層効率よく放熱し、冷却性能の向上を図ることができる。

また、図１０に示す第３の実施の形態によれば、放熱器５２の第２領域Ｂにおける第２冷媒流路６０ｂは、並んで設けられた複数、例えば２つの分岐部７２亜、７２ｂと、これらの分岐部７２ａ、７２ｂを接続した１本の接続流路７４と、で構成されている。分岐部７２ａ、７２ｂの各々は、平行に並んで延びた複数の分岐路７６を有している。

このように複数の分岐部７２ａ、７２ｂを単一の流路からなる接続流路７４で繋いだ構成とした場合、一本の第２冷媒流路を螺旋状に引き回して構成する場合に比較して、遠心ポンプ６３に掛かる負荷を低減することが可能となる。これにより、冷却能力を劣化させることなくポータブルコンピュータの消費電力を低減することができる。

一方、上述した冷却方式はポータブルコンピュータ１の内部を冷媒が循環する構成であり、水や不凍液などの冷媒が筐体内に漏れる恐れがある。そこで、図１１に示す第３の実施の形態によれば、第１筐体４の内面、およびディスプレイハウジング１０の内面には吸水材が設けられている。ここでは、吸水材として、例えばシート状の吸水ポリマ７８を用い、この吸水ポリマ７８は、第１筐体４内面、およびディスプレイハウジング１０内面のほぼ全面に渡って貼り付けられている。

なお、吸水材は、筐体の全面に限らず、少なくとも、管継手の近傍、受熱ヘッド２６および放熱器５２の近傍、あるいは、冷媒管の近傍で、筐体の内面に設けられていればよい。また、吸水材としては、吸水ポリマの他、吸水紙等を使用することができ、更に、シート状に限らず、ゲル液状の吸水材を筐体内面に塗布する構成としても良い。

上記構成によれば、冷却ユニット２５から第１筐体４内、あるいは、ディスプレイハウジング１０内に冷媒が漏洩した場合でも、この漏洩した冷媒を吸水ポリマ７８で吸水しその内部に保留することができる。そのため、漏洩した冷媒がポータブルコンピュータ１内部の電子部品に接触しこれらの電子部品にダメージを与える恐れを大幅に低減することができる。同時に、漏れた冷媒がポータブルコンピュータ１の外部に漏洩することを防止できる。

なお、第２ないし第４の実施の形態において、他の構成は第１の実施の形態と同一であり、同一の部分は同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略した。そして、第２ないし第４の実施の形態のいずれにおいても、上述した第１の実施の形態と同一の作用効果を得ることができる。また、第１ないし第４の実施の形態は、単独に限らず、他の実施の形態と任意に組合わせて用いることができる。

その他、この発明はポータブルコンピュータに限らず、デスクトップコンピュータ等の他の電子機器にも適用可能である。この場合、電子機器は、第１および第２筐体を備えたものに限らず、１つの筐体のみを備えた電子機器でもよい。また、冷却ユニットを構成する各構成要素の配設位置は、上述した実施の形態に限らず、必要に応じて変更可能である。例えば、遠心ポンプは、第２筐体内に設けてもよい。また、放熱器は、第２筐体に限らず、受熱部と共に第１筐体内に設けることも可能である。

図１は、表示ユニットを開き位置に回動させた状態におけるこの発明の第１の実施の形態に係るポータブルコンピュータを示す斜視図。 図２は、上記ポータブルコンピュータにおける冷却ユニットの配置構成を示す断面図。 図３は、上記冷却ユニットにおける受熱ヘッドを示す分解斜視図。 図４は、上記ポータブルコンピュータにおける半導体パッケージと上記受熱ヘッドとの位置関係を示す断面図。 図５は、上記ポータブルコンピュータの機器本体とディスプレイユニットとの間に跨る冷媒管の挿通経路を示す上記ポータブルコンピュータの断面図。 図６は、図２の線Ａ−Ａに沿った放熱器の断面図。 図７は、上記冷却ユニットの放熱器における冷媒流路構成を上記放熱器の断面図。 図８は、上記放熱器における第１領域と第２領域との面積割合と冷却性能と冷媒温度との関係を示すグラフ。 図９は、この発明の第２の実施の形態に係るポータブルコンピュータの放熱器を示す断面図。 図１０は、この発明の第３の実施の形態に係るポータブルコンピュータの放熱器を示す断面図。 図１１は、この発明の第４の実施の形態に係るポータブルコンピュータを示す断面図。

符号の説明

２…機器本体、 ３…表示ユニット、 ４…第１筐体、
１０…表示パネル（液晶表示パネル）、 １１…ディスプレイハウジング、
２１…半導体パッケージ（発熱体）、 ２５…冷却ユニット、 ２６…受熱ヘッド、
２７…熱伝導ケース、 ２７ａ…受熱面、 ２８…流路板、 ３０…蓋板、
３６…第１スリット、３８…第２スリット、 ３７…第１接続部、
３９…第２接続部、 ５２…放熱器、 ５３…遠心ポンプ、 ５５…第１放熱板、
５４…循環経路、 ５６…第２放熱板、 ６０…冷媒流路、６０ａ…第１冷媒流路、
６０ｂ…第２冷媒流路、 ７０…スリット、 ７２ａ、７２ｂ…分岐部、
７６…分岐路、 ７８…吸水ポリマ

Claims (5)

1. 発熱体を内蔵した筐体と、
   上記筐体内に設けられ、上記発熱体に熱的に接続されているとともに冷媒流路を有した受熱部と、
   上記筐体内に設けられ、冷媒流路を有した放熱部と、
   上記受熱部の冷媒流路と上記放熱部の冷媒流路との間で液状の冷媒を流通する冷媒管と、
   上記筐体の内面に設けられた吸水材と、
   を備えていることを特徴とする電子機器。
2. 上記吸水材は、上記筐体内面のほぼ全面に渡って設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 発熱体を内蔵した第１筐体と、
   上記第１筐体内に設けられ、上記発熱体に熱的に接続されているとともに冷媒流路を有した受熱部と、
   上記第１筐体に接続された第２筐体と、
   上記第２筐体に設けられ、冷媒流路を有した放熱部と、
   上記第１筐体と第２筐体との間に跨って配置され、上記受熱部の冷媒流路と上記放熱部の冷媒流路との間で液状の冷媒を流通する冷媒管と、
   少なくとも第１および第２筐体の一方の内面に設けられた吸水材と、
   を備えていることを特徴とする電子機器。
4. 上記吸水材は、上記第１および第２筐体の内面のほぼ全面に渡って設けられていることを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
5. 上記吸水材は、シート状に形成された吸水ポリマを含んでいることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電子機器。

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