JP2012054446A - 受熱器、液冷ユニット及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】液冷ユニットの受熱器を設けることができる部分の面積が限られる場合に、受熱器の冷却効率を向上させる。
【解決手段】内部を流れる冷媒により、電子部品が発する熱を吸収する受熱器であって、電子部品と接する第１受熱部と、電子部品と接する第２受熱部と、第１受熱部及び第２受熱部に対して空間を隔てて電子部品とは反対側に配置され、かつ、第１受熱部と第２受熱部との間の流路に配置される第１放熱部と、を備えることを特徴とする受熱器。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子部品が発する熱を吸収する受熱器、受熱器を備える液冷ユニット及び電子機器に関する。

ノートブックパーソナルコンピュータなどの電子機器には、プリント基板が組み込まれる。プリント基板には、例えば、ＬＳＩチップなどの電子部品が実装される。電子部品が発する熱を吸収するため、プリント基板には受熱器を備える液冷ユニットが設けられる。

特開２００５−２２９０３３号公報

ノートブックパーソナルコンピュータなどの電子機器に液冷ユニットを設ける場合、電子機器の内部レイアウトの設計上、液冷ユニットを設けることができるスペースが限られる場合がある。一般に、液冷ユニットの受熱器の面積が小さくなるにつれ、液冷ユニットの冷却効率が低下する。そのため、受熱器を設けることができる部分の面積が限られる場合、液冷ユニットの冷却効率を十分に高めることができない。

そこで、液冷ユニットの受熱器を設けることができる部分の面積が限られる場合に、従来よりも冷却効率を向上させることを目的とする。

上記課題を解決するため、第１の観点では、内部を流れる冷媒により、電子部品が発する熱を吸収する受熱器であって、前記電子部品と接する第１受熱部と、前記電子部品と接する第２受熱部と、第１受熱部及び第２受熱部に対して空間を隔てて前記電子部品とは反対側に配置され、かつ、第１受熱部と第２受熱部との間の流路に配置される第１放熱部と、を備えることを特徴とする受熱器が提供される。
また、第２の観点では、上記受熱器を備える液冷ユニットが提供される。
また、第３の観点では、上記受熱器を備える電子機器が提供される。

開示の受熱器によれば、放熱部を備えることにより従来よりも冷却効率を向上させることができる。

第１の実施形態のノートパソコンの一例を示す斜視図である。 第１の実施形態の本体筐体の内部構造の一例を示す斜視図である。 第１の実施形態の液冷ユニットの一例を示す平面図である。 第１の実施形態の受熱器の一例を示す斜視図である。 第１の実施形態の受熱器の一例を示す斜視断面図である。 第１の実施形態の受熱器の変形例を示す斜視図である。 （ａ）は、第２の実施形態の受熱器の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線に沿った矢視断面図である。 （ａ）は、第３の実施形態の受熱器の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の矢印方向から見た正面図である。 第４の実施形態の受熱器の一例を示す斜視図である。

＜第１の実施形態＞
まず、図１を参照して、電子機器の一例であるノートブックパーソナルコンピュータ（ノートパソコン）１０について、実施形態に基づいて説明する。図１は、本実施形態のノートパソコン１０の一例を示す斜視図である。図１に示されるように、ノートパソコン１０は、本体筐体２０と、ディスプレイ用筐体３０とを備える。ディスプレイ用筐体３０は、本体筐体２０に対して開閉可能に結合されている。

本体筐体２０は、ベース２２と、カバー２４とを備える。カバー２４は、ベース２２に対して脱着することができる。また、カバー２４の表面には、キーボード２６やポインティングデバイス２８などの入力装置が設けられている。
ディスプレイ用筐体３０は、液晶パネルモジュール３２を備える。液晶パネルモジュール３２は、テキストやグラフィックスなどを表示する。

次に、図２を参照して、本体筐体２０の内部構造について説明する。図２は、本実施形態の本体筐体２０の内部構造の一例を示す斜視図である。図２に示されるように、本実施形態の本体筐体２０は、プリント基板ユニット４０と、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）駆動装置４６と、ハードディスク駆動装置４８と、カードユニット５０と、液冷ユニット１００と、を備える。

プリント基板ユニット４０は、プリント基板４２と、電子部品４４と、を備える。電子部品４４は、プリント基板４２の表面に実装される。電子部品４４は、例えば、ＬＳＩ回路（Large Scale Integration：大規模集積回路）である。ＬＳＩ回路などの電子部品４４には、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）チップが実装されている。ＣＰＵチップは、ＯＳ（オペレーティングシステム）やアプリケーションプログラムの実行に伴い、所定の演算処理を実行する。ＣＰＵチップが演算処理を実行すると、ＬＳＩ回路などの電子部品４４は、熱を発する。
電子部品４４が発する熱を吸収するため、プリント基板ユニット４０には液冷ユニット１００が取り付けられている。液冷ユニット１００の詳細な構成については、後述する。

ＤＶＤ駆動装置４６は、ＤＶＤなどの記録媒体からのデータの読み出しや、ＤＶＤなどの記録媒体へのデータの書き込みを行う。ハードディスク駆動装置４８は、例えば、上述したＯＳやアプリケーションソフトウェアを格納する。
また、カードユニット５０は、プリント基板４２に実装されている。カードユニット５０には、例えば、メモリカードやＬＡＮ（Local Area Network）カードが差し込まれる。

ここで、図３を参照して、本実施形態の液冷ユニット１００について説明する。図３は、本実施形態の液冷ユニット１００の一例を示す平面図である。図３に示されるように、本実施形態の液冷ユニット１００は、熱交換器１１０と、ファンユニット１２０と、タンク１３０と、ポンプ１４０と、受熱器１５０と、を備える。液冷ユニット１００を構成する各部材は、複数のホース１０２及び複数の継手１０４によって接続され、循環経路が形成される。この循環経路を流れる冷媒により、電子部品４４により発せられた熱はノートパソコン１０の外部へ放出される。冷媒は、例えば、プロピレングリコール系の不凍液が用いられる。

熱交換器１１０は、熱交換器１１０に流入する冷媒から熱を奪う。熱交換器１１０は、本体筐体２０の側面に形成された排気口５２（図２参照）の近傍に設けられる。また、熱交換器１１０の近傍にはファンユニット１２０が設けられている。ファンユニット１２０は熱交換器１１０から排気口５２へ向かう気流を生成する。そのため、熱交換器１１０が冷媒から奪った熱は、排気口５２を通ってノートパソコン１０の外部へ放出される。

ファンユニット１２０は、ファンハウジング１２２と、ファン１２６と、を備える。ファンハウジング１２２の底板及び天板には、吸気用開口１２４が形成されている。吸気用開口１２４により、ファンハウジング１２２の内部空間とファンハウジング１２２の外部空間とが連通している。

タンク１３０は、熱交換器１１０の下流側に設けられる。タンク１３０は、熱交換器１１０によって熱を奪われた冷媒を貯蔵する。
ポンプ１４０は、タンク１３０の下流側に設けられる。ポンプ１４０は、タンク１３０に貯蔵された冷媒を吐出し、循環経路を流れる冷媒の流れを生成する。ポンプ１４０は、例えば、圧電式ポンプである。

受熱器１５０は、ポンプ１４０の下流側に設けられる。図２に示されるように、受熱器１５０は、熱を発する電子部品４４の上に設けられる。受熱器１５０は、電子部品４４が発する熱を吸収する。受熱器１５０の詳細な構成は、後述する。
受熱器１５０の下流側には上述した熱交換器１１０が位置する。液冷ユニット１００には、以上説明したような循環経路が形成される。

次に、図４及び図５を参照して、本実施形態の受熱器１５０の構造を詳細に説明する。図４は、本実施形態の受熱器１５０の一例を示す斜視図である。図４中の矢印は、受熱器１５０を流れる冷媒の流れを示す。図５は、本実施形態の受熱器１５０の一例を示す斜視断面図である。
図４に示されるように、本実施形態の受熱器１５０は、第１受熱部１５２と、第２受熱部１５４と、第１放熱部１５６と、を備える。第２受熱部１５４は、第１受熱部１５２と並んで配置される。また、本実施形態においては、第１受熱部１５２及び第２受熱部１５４は、いずれも電子部品４４の同一面と接している。なお、第１放熱部１５２、第２放熱部１５４と電子部品４４との間に熱伝導性のグリースが介在していてもよい。
第１受熱部１５２の両端には、流通管１７０，１７２が設けられている。また、第２受熱部１５４の両端には、流通管１７４，１７６が設けられている。また、流通管１７２，１７４は、第１放熱部１５６によって接続されている。

ここで、図５を参照して、受熱器１５０の内部構造を説明する。図５に示されるように、第１受熱部１５２と第２受熱部１５４とは、仕切り部１５５により仕切られている。また、第１受熱部１５２、第２受熱部１５４、第１放熱部１５６は、内部にフィン１５８を備える。図５に示される例では、第１受熱部１５２、第２受熱部１５４、第１放熱部１５６の各々は、冷媒が流れる方向に沿ったフィン１５８を９枚備える。フィン１５８は、例えば、アルミニウムなどの熱伝導性の高い金属材料で形成される。そのため、電子部品４４が発した熱は、第１受熱部１５２、第２受熱部１５４の筐体及びフィン１５８に伝わり、冷媒に吸収される。

第１放熱部１５６は、第１受熱部１５２及び第２受熱部１５４に対して空間を隔てて電子部品４４とは反対側に配置されている。また、第１放熱部１５６は、第１受熱部１５２と第２受熱部１５４との間の流路に配置される。そのため、図４に矢印で示されるように、継手１０４から受熱器１５０に流入した冷媒は、流通管１７０、第１受熱部１５２、流通管１７２、第１放熱部１５６、流通管１７４、第２受熱部１５４、流通管１７６を通り、受熱器１５０から流出される。

ここで、電子部品４４が発した熱を本実施形態の受熱器１５０が吸収する作用について説明する。まず、受熱器１５０に流入した冷媒は、流通管１７０を通り、第１受熱部１５２を流れる。電子部品４４が発した熱の一部は、第１受熱部１５２の筐体や第１受熱部１５２の内部のフィン１５８に伝わり、第１受熱部１５２を流れる冷媒によって吸収される。そのため、第１受熱部１５２を流れる冷媒の温度が上昇する。第１受熱部１５２を流れて温度が上昇した冷媒は、流通管１７２を通り、第１放熱部１５６を流れる。第１放熱部１５６は、第１受熱部１５２、第２受熱部１５４に対して空間を隔てて配置されるため、第１放熱部１５６を流れる冷媒の温度は低下する。第１放熱部１５６を流れて温度が低下した冷媒は、流通管１７４を通り、第２受熱部１５４を流れる。電子部品４４が発した熱の一部は、第２受熱部１５４の筐体や第２受熱部１５４の内部のフィン１５８に伝わり、第２受熱部１５４を流れる冷媒によって吸収される。第２受熱部１５４を流れた冷媒は、流通管１７６を通って受熱器１５０の外部へ流出する。

そのため、本実施形態の受熱器１５０によれば、第１放熱部１５６を流れて温度が低下した冷媒が第２受熱部１５４を流れるため、受熱器１５０の冷却効率を向上させることができる。また、本実施形態の第１放熱部１５６は、第１受熱部１５２と第２受熱部１５４に対して空間を隔てて電子部品４４とは反対側に配置されるため、受熱器１５０を設けることができる部分の面積が平面視において限られる場合においても、受熱器１５０の冷却効率を向上させることができる。

なお、図２を参照して説明した本体筐体２０の内部には、ファンユニット１２０による気流が形成されている。本体筐体２０の内部を流れる気流により、第１放熱部１５６を流れる冷媒をより効率的に冷却するため、受熱器１５０はファンユニット１２０の近傍に配置されることが好ましい。

また、第１放熱部１５６の面積が大きいほど、第１放熱部１５６を流れる冷媒の冷却効率が向上する。そのため、図４に示される例のように、並んで配置される第１受熱部１５２と第２受熱部１５４に対して、第１放熱部１５６が斜めに配置されることが好ましい。

なお、上述した実施形態では、受熱器１５０が１つの第１放熱部１５６を備える例について説明したが、受熱器１５０は複数の第１放熱部１５６を備えてもよい。ここで、図６を参照して、受熱器１５０が複数の第１放熱部１５６を備える例について説明する。図６は、受熱器１５０が２つの第１放熱部１５６を備える例を示す斜視図である。図６に示される例では、２つの第１放熱部１５６が空間を隔てて、第１受熱部１５２及び第２受熱部１５４に対して電子部品４４とは反対側に配置されている。
図６に示される例のように、受熱器１５０が２つの第１放熱部１５６を備える場合は、受熱器１５０が１つの第１放熱部１５６を備える場合に比べて、第１放熱部１５６を流れる冷媒の冷却効率が向上する。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、受熱器１５０の構成が第１の実施形態と異なる。他の構成については第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。以下、図７を参照して、第２の実施形態の受熱器１５０の構成を説明する。図７（ａ）は、第２の実施形態の受熱器１５０の一例を示す斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ線に沿った矢視断面図である。
図７（ａ）に示されるように、本実施形態の第１放熱部１５６の形状は平行六面体である。また、図７（ｂ）に示されるように、第１放熱部１５６の面のうち面積が最大である面の法線は、第１受熱部１５２の面のうち面積が最大である面の法線に対して傾斜している。すなわち、第１放熱部１５６の面のうち面積が最大である面は、第１受熱部１５２の面のうち面積が最大である面に対して傾斜している。

図７に示される例では、第１放熱部１５６の面のうち面積が最大である面が、第１受熱部１５２の面のうち面積が最大である面に対して傾斜するように、第１放熱部１５６を設ける。そのため、図４を参照して説明した第１の実施形態のように、第１放熱部１５６の面のうち面積が最大である面を第１受熱部１５２の面のうち面積が最大である面と平行にする場合に比べて、本実施形態では第１放熱部１５６の表面積を大きくすることができる。その結果、第１放熱部１５６を流れる冷媒の冷却効率が向上する。
また、第１放熱部１５６の面のうち面積が最大である面が、第１受熱部１５２の面のうち面積が最大である面に対して傾斜するように、第１放熱部１５６を設けることにより、本体筐体２０の内部を流れる気流が第１放熱部１５６の面に沿って流れやすくなる。そのため、第１放熱部１５６を流れる冷媒の冷却効率が向上する。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、受熱器１５０の構成が第１の実施形態と異なる。他の構成については、第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。以下、図８を参照して、第３の実施形態の受熱器１５０の構成を説明する。図８（ａ）は、第３の実施形態の受熱器１５０の一例を示す平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の矢印方向から見た正面図である。
図８に示されるように、本実施形態の受熱器１５０は、第１受熱部１５２と第１放熱部１５６との間、又は、第２受熱部１５４と第１放熱部１５６との間に、フィン１６０を備える。図８（ａ）に示される例では、第１放熱部１５６の内部を冷媒が流れる方向に沿って、４枚のフィン１６０が設けられている。

本実施形態では、電子部品４４が発した熱は、第１受熱部１５２、第２受熱部１５４の筐体及びフィン１６０に伝わり、上述した実施形態の効果に加えて、フィン１６０からも熱が放出される。そのため、本実施形態によれば、受熱器１５０の冷却効率を更に向上させることができる。

＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は、受熱器１５０の構成が第１の実施形態と異なる。他の構成については、第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。以下、図９を参照して、第４の実施形態の受熱器１５０の構成を説明する。図９は、第４の実施形態の受熱器１５０の一例を示す斜視図である。図９中の矢印は、受熱器１５０を流れる冷媒の流れを示す。

図９に示されるように、本実施形態の受熱器１５０は、第１受熱部１５２と、第２受熱部１５４と、第３受熱部１６２と、第１放熱部１５６と、第２放熱部１６４と、を備える。第１受熱部１５２、第２受熱部１５４、及び、第３受熱部１６２は、互いに並んで隣接配置されているが、それぞれ独立した流路が形成されており、各部材で接する部位については内部で連通していない。また、第１受熱部１５２、第２受熱部１５４、及び、第３受熱部１６２は、いずれも電子部品４４と接している。
第１受熱部１５２の両端には、流通管１８０，１８２が設けられている。また、第２受熱部１５４の両端には、流通管１８４，１８８が設けられている。また、第２受熱部１６２の両端には、流通管１８６，１８８が設けられている。また、流通管１８２，１８４は、第１放熱部１５６によって接続されている。また、流通管１８２，１８６は、第２放熱部１６４によって接続されている。
第３受熱部１６２の内部構造は、上述した第１の実施形態で説明した第１受熱部１５２の内部構造と同様である。また、第２放熱部１６４の内部構造は、上述した第１の実施形態で説明した第１放熱部１５６の内部構造と同様である。

上述した実施形態と同様、第１放熱部１５６は、第１受熱部１５２及び第２受熱部１５４に対して空間を隔てて電子部品４４とは反対側に配置されている。第２放熱部１６４は、第１受熱部１５２及び第３受熱部１６２に対して空間を隔てて電子部品４４とは反対側に配置されている。
また、上述した実施形態と同様、第１放熱部１５６は、第１受熱部１５２と第２受熱部１５４との間の流路に配置される。第２放熱部１６４は、第１受熱部１５２と第３受熱部１６２との間の流路に配置される。

そのため、図９に矢印で示されるように、受熱器１５０に流入した冷媒は、流通管１８０、第１受熱器１５２、流通管１８２、第１放熱部１５６、流通管１８４、第２受熱部１５４、流通管１８８を通り、受熱器１５０から流出されると共に、流通管１８０、第１受熱器１５２、流通管１８２、第２放熱部１６４、流通管１８６、第３受熱部１６２、流通管１８８を通り、受熱器１５０から流出される。

本実施形態では、第１受熱部１５２を流れた冷媒が第１放熱部１５６と第２放熱部１６４の両方に流れ込んで冷却されるため、受熱器１５０の冷却効率を更に向上させることができる。

以上、本発明の受熱器、液冷ユニット、及び、電子機器について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。また、上述した各実施形態は、適宜組み合わせることができる。また、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

（付記）
なお、本発明は、以下の付記に記載されるように構成することができる。

（付記１）
内部を流れる冷媒により、電子部品が発する熱を吸収する受熱器であって、
前記電子部品と接する第１受熱部と、
前記電子部品と接する第２受熱部と、
第１受熱部及び第２受熱部に対して空間を隔てて前記電子部品とは反対側に配置され、かつ、第１受熱部と第２受熱部との間の流路に配置される第１放熱部と、
を備えることを特徴とする受熱器。

（付記２）
第１放熱部を複数備える、付記１に記載の受熱器。

（付記３）
第１放熱部の面のうち面積が最大である面は、第１受熱部の面のうち面積が最大である面に対して傾斜している、付記１又は２に記載の受熱器。

（付記４）
第１受熱部と第１放熱部との間、および／又は、第２受熱部と第１放熱部との間に、フィンを備える、付記１乃至３のいずれかに記載の受熱器。

（付記５）
第１受熱部及び第２受熱部と並んで配置され、前記電子部品と接する第３受熱部と、
第１受熱部及び第３受熱部に対して空間を隔てて前記電子部品とは反対側に配置され、かつ、第１受熱部と第３受熱部との間の流路に配置される第２放熱部と、
を備える、付記１乃至４のいずれかに記載の受熱器。

（付記６）
内部を流れる冷媒により、電子部品が発する熱を吸収する受熱器と、
前記冷媒から熱を奪う熱交換器と、
前記冷媒を循環させるポンプと、を備える液冷ユニットであって、
前記受熱器は、
前記電子部品と接する第１受熱部と、
前記電子部品と接する第２受熱部と、
第１受熱部及び第２受熱部に対して空間を隔てて前記電子部品とは反対側に配置され、かつ、第１受熱部と第２受熱部との間の流路に配置される第１放熱部と、
を備えることを特徴とする液冷ユニット。

（付記７）
熱を発する電子部品と、
内部を流れる冷媒により、電子部品が発する熱を吸収する受熱器と、
前記冷媒から熱を奪う熱交換器と、
前記冷媒を循環させるポンプと、を備える電子機器であって、
前記受熱器は、
前記電子部品と接する第１受熱部と、
前記電子部品と接する第２受熱部と、
第１受熱部及び第２受熱部に対して空間を隔てて前記電子部品とは反対側に配置され、かつ、第１受熱部と第２受熱部との間の流路に配置される第１放熱部と、
を備えることを特徴とする電子機器。

１０ ノートブックパーソナルコンピュータ
２０ 本体筐体
２２ ベース
２４ カバー
２６ キーボード
２８ ポインティングデバイス
３０ ディスプレイ用筐体
３２ 液晶パネルモジュール
４０ プリント基板ユニット
４２ プリント基板
４４ 電子部品
４６ ＤＶＤ駆動装置
４８ ハードディスク駆動装置
５０ カードユニット
５２ 排気口
１００ 液冷ユニット
１０２ ホース
１０４ 継手
１１０ 熱交換器
１２０ ファンユニット
１２２ ファンハウジング
１２４ 吸気用開口
１２６ ファン
１３０ タンク
１４０ ポンプ
１５０ 受熱器
１５２ 第１受熱部
１５４ 第２受熱部
１５５ 仕切り部
１５６ 第１放熱部
１５８，１６０ フィン
１６２ 第３受熱部
１６４ 第２放熱部
１７０，１７２，１７４，１７６，１８０，１８２，１８４，１８６，１８８ 流通管

Claims (7)

1. 内部を流れる冷媒により、電子部品が発する熱を吸収する受熱器であって、
   前記電子部品と接する第１受熱部と、
   前記電子部品と接する第２受熱部と、
   第１受熱部及び第２受熱部に対して空間を隔てて前記電子部品とは反対側に配置され、かつ、第１受熱部と第２受熱部との間の流路に配置される第１放熱部と、
   を備えることを特徴とする受熱器。
2. 第１放熱部を複数備える、請求項１に記載の受熱器。
3. 第１放熱部の面のうち面積が最大である面は、第１受熱部の面のうち面積が最大である面に対して傾斜している、請求項１又は２に記載の受熱器。
4. 第１受熱部と第１放熱部との間、および／又は、第２受熱部と第１放熱部との間に、フィンを備える、請求項１乃至３のいずれかに記載の受熱器。
5. 第１受熱部及び第２受熱部と並んで配置され、前記電子部品と接する第３受熱部と、
   第１受熱部及び第３受熱部に対して空間を隔てて前記電子部品とは反対側に配置され、かつ、第１受熱部と第３受熱部との間の流路に配置される第２放熱部と、
   を備える、請求項１乃至４のいずれかに記載の受熱器。
6. 内部を流れる冷媒により、電子部品が発する熱を吸収する受熱器と、
   前記冷媒から熱を奪う熱交換器と、
   前記冷媒を循環させるポンプと、を備える液冷ユニットであって、
   前記受熱器は、
   前記電子部品と接する第１受熱部と、
   前記電子部品と接する第２受熱部と、
   第１受熱部及び第２受熱部に対して空間を隔てて前記電子部品とは反対側に配置され、かつ、第１受熱部と第２受熱部との間の流路に配置される第１放熱部と、
   を備えることを特徴とする液冷ユニット。
7. 熱を発する電子部品と、
   内部を流れる冷媒により、電子部品が発する熱を吸収する受熱器と、
   前記冷媒から熱を奪う熱交換器と、
   前記冷媒を循環させるポンプと、を備える電子機器であって、
   前記受熱器は、
   前記電子部品と接する第１受熱部と、
   前記電子部品と接する第２受熱部と、
   第１受熱部及び第２受熱部に対して空間を隔てて前記電子部品とは反対側に配置され、かつ、第１受熱部と第２受熱部との間の流路に配置される第１放熱部と、
   を備えることを特徴とする電子機器。