JP2023092048A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】相互間に段差のある２つの発熱体を効率よく冷却する。また、２つの発熱体のうちの一方が高負荷で駆動された場合にも効率よく冷却する。【解決手段】電子機器は、筐体と、互いの表面間に段差を有して配置された第１及び第２の発熱体と、前記第１及び第２の発熱体が発生する熱を吸熱する冷却モジュールとを備える。冷却モジュールは、前記第１の発熱体の表面に対して、第１面が接続された第１のヒートパイプと、前記第２の発熱体の表面及び前記第１のヒートパイプの第２面に対して、第１表面が接続されたプレート型のベーパーチャンバと、前記ベーパーチャンバの第２表面に対して接続され、前記第２の発熱体とオーバーラップする第２のヒートパイプと、前記第１のヒートパイプと接続された第１のフィンと、前記第２のヒートパイプと接続された第２のフィンとを有する。【選択図】図４

Description

本発明は、冷却モジュールを備えた電子機器に関する。

ノート型ＰＣのような電子機器は、ＣＰＵ等の発熱体を搭載している。このような電子機器は、発熱体が発生する熱を吸熱して外部に放熱する冷却モジュールを搭載している。特許文献１には、発熱体としてＣＰＵ及びＧＰＵを搭載した電子機器において、ＣＰＵ及びＧＰＵにそれぞれヒートパイプを接続した構成が開示されている。また特許文献２には、ＣＰＵに対してプレート型のベーパーチャンバを接続した構成が開示されている。

特開２０２０－４２５８８号公報 特開２０１９－３２１３４号公報

上記のようなＣＰＵ及びＧＰＵは、互いの表面間に段差を有して配置される場合がある。この場合、冷却モジュールはこの段差に対応できる必要がある。

他方、特にＣＰＵは、高出力状態を維持したターボ運転を実施する場合がある。すなわち、冷却モジュールは、ＣＰＵ及びＧＰＵを効率よく冷却でき、さらに、一方のチップのターボ運転にも対応できる高い熱効率が求められる。

本発明の主たる目的は、相互間に段差のある２つの発熱体を効率よく冷却することができる電子機器を提供することにある。また、本発明の別の目的は、２つの発熱体のうちの一方が高負荷で駆動された場合にも効率よく冷却することができる電子機器を提供することにある。

本発明の第１態様に係る電子機器は、筐体と、前記筐体内に設けられ、互いの表面間に段差を有して配置された第１及び第２の発熱体と、前記筐体内に設けられ、前記第１及び第２の発熱体が発生する熱を吸熱する冷却モジュールと、を備え、前記冷却モジュールは、前記第１の発熱体の表面に対して、第１面が接続された第１のヒートパイプと、前記第２の発熱体の表面及び前記第１のヒートパイプの第２面に対して、第１表面が接続されたプレート型のベーパーチャンバと、前記ベーパーチャンバの第２表面に対して接続され、前記第２の発熱体とオーバーラップする第２のヒートパイプと、前記第１のヒートパイプと接続された第１のフィンと、前記第２のヒートパイプと接続された第２のフィンと、を有する。

このような構成によれば、第１及び第２の発熱体間の段差を利用して第１のヒートパイプをベーパーチャンバと第１の発熱体との間に設けている。このため、電子機器は、２つのヒートパイプ及びこれと接続されるフィンと、２つのヒートパイプの間に積層されるベーパーチャンバとにより、２つの発熱体を効率よく冷却することができる。しかも電子機器は、第１のヒートパイプによる高効率な吸熱作用により、第１の発熱体の一層迅速な吸熱が可能であり、そのターボ運転時間を延長することができる。

本発明の第２態様に係る電子機器は、筐体と、前記筐体内に設けられ、互いの表面間に段差を有して配置された第１及び第２の発熱体と、前記筐体内に設けられ、前記第１及び第２の発熱体が発生する熱を吸熱する冷却モジュールと、を備え、前記冷却モジュールは、前記第１の発熱体の表面に積層されたヒートパイプと、前記第２の発熱体の表面に積層された受熱プレートと、前記受熱プレートの表面及び前記ヒートパイプの表面に積層されたプレート型のベーパーチャンバと、を有する。

このような構成によれば、第１及び第２の発熱体間の段差を利用してヒートパイプをベーパーチャンバと第１の発熱体との間に設けている。このため、電子機器は、ヒートパイプによる高効率な吸熱作用により、第１の発熱体の迅速な吸熱が可能であり、そのターボ運転時間を延長することができる。

本発明の第３態様に係る電子機器は、筐体と、前記筐体内に設けられた第１及び第２の発熱体と、前記筐体内に設けられ、前記第１及び第２の発熱体が発生する熱を吸熱する冷却モジュールと、を備え、前記冷却モジュールは、前記第１の発熱体の表面に積層された第１のヒートパイプと、前記第２の発熱体の表面及び前記第１のヒートパイプの表面に積層されたプレート型のベーパーチャンバと、前記ベーパーチャンバの表面に積層され、前記第１及び第２の発熱体とオーバーラップする第２のヒートパイプと、を有する。

このような構成によれば、第１のヒートパイプをベーパーチャンバと第１の発熱体との間に設け、第２のヒートパイプを２つの発熱体とオーバーラップさせている。このため、電子機器は、２つの発熱体を効率よく冷却することができる。特に、電子機器は、第１のヒートパイプによる高効率な吸熱作用により、第１の発熱体の一層迅速な吸熱が可能であり、ターボ運転時間を延長することができる。また、電子機器は、第２の発熱体の負荷が第１の発熱体の負荷よりも大きな場合は、第２の発熱体の熱をベーパーチャンバを介して２つのヒートパイプに分散して輸送することができる。

本発明の一態様によれば、相互間に段差のある２つの発熱体を効率よく冷却することができる。また、本発明の別の一態様によれば、２つの発熱体のうちの一方が高負荷で駆動された場合にも効率よく冷却することができる電子機器を提供することにある。

図１は、一実施形態に係る電子機器を上から見下ろした模式的な平面図である。 図２は、筐体の内部構造を模式的に示す平面図である。 図３は、冷却モジュールの模式的な底面図である。 図４は、筐体の内部構造を模式的に示す側面断面図である。 図５は、左側のフィン０及びその周辺部の構成を示す斜視図である。 図６は、第１のヒートパイプを有する実施例の構成と、第１のヒートパイプを省略した比較例の構成の冷却性能を比較したシミュレーション実験の結果を示すグラフである。

以下、本発明に係る電子機器について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、一実施形態に係る電子機器１０を上から見下ろした模式的な平面図である。図１に示すように、電子機器１０は、蓋体１２と筐体１４とをヒンジ１６で相対的に回動可能に連結したクラムシェル型のノート型ＰＣである。本発明に係る電子機器は、ノート型ＰＣ以外、例えばデスクトップ型ＰＣ、タブレット型ＰＣ、又はゲーム機等でもよい。

蓋体１２は、薄い扁平な箱体である。蓋体１２には、ディスプレイ１８が搭載されている。ディスプレイ１８は、例えば有機ＥＬディスプレイや液晶ディスプレイである。

以下、筐体１４及びこれに搭載された各要素について、図１に示すように、筐体１４の上面にあるキーボード２０を操作する姿勢を基準とし、手前側を前、奥側を後、幅方向を左右、高さ方向（筐体１４の厚み方向）を上下、と呼んで説明する。

筐体１４は、薄い扁平な箱体である。筐体１４は、上面及び四周側面を形成するカバー部材１４Ａと、下面を形成するカバー部材１４Ｂとで構成されている。上側のカバー部材１４Ａは、下面が開口した略バスタブ形状を有する。下側のカバー部材１４Ｂは、プレート形状を有し、カバー部材１４Ａの下面開口を閉じる。カバー部材１４Ａ，１４Ｂは、厚み方向に重ね合わされて互いに着脱可能に連結される。筐体１４の上面には、キーボード２０及びタッチパッド２１が設けられている。筐体１４は、後端部がヒンジ１６を用いて蓋体１２と連結されている。

図２は、筐体１４の内部構造を模式的に示す平面図である。図２は、筐体１４をキーボード２０の少し下で切断した模式的な平面断面図である。

図２に示すように、筐体１４の内部には、冷却モジュール２２と、マザーボード２４と、バッテリ装置２６とが設けられている。筐体１４の内部には、さらに各種の電子部品や機械部品等が設けられる。

マザーボード２４は、電子機器１０のメインボードとなるプリント基板である。マザーボード２４は、筐体１４の後方寄りに配置され、左右方向に沿って延在している。マザーボード２４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０及びＧＰＵ（Graphics Processing Unit）３１の他、ＰＣＨ（Platform Controller Hub）３２、通信モジュール、及び記憶装置等の各種電子部品が実装されている。マザーボード２４は、キーボード２０の下に配置され、キーボード２０の裏面及びカバー部材１４Ａの内面にねじ止めされている。マザーボード２４は、上面がカバー部材１４Ａに対する取付面となり、下面がＣＰＵ３０等の実装面２４ａとなる（図４参照）。

ＣＰＵ３０は、実装面２４ａの中央やや左寄りに配置されている。ＣＰＵ３０は、電子機器１０の主たる制御や処理に関する演算を行う処理装置である。図４中の参照符号３０ａは、ＣＰＵ（ダイ）３０が実装されるパッケージ基板である。ＧＰＵ３１は、実装面２４ａの中央やや右寄りに配置されている。ＧＰＵ３１は、３Ｄグラフィックス等の画像描写に必要な演算を行う。図４中の参照符号３１ａは、ＧＰＵ（ダイ）３１が実装されるパッケージ基板である。ＰＣＨ３２は、複数のデータパスを管理し、ＣＰＵ３０の機能をサポートする。

バッテリ装置２６は、電子機器１０の電源となる充電池である。バッテリ装置２６は、マザーボード２４の前方に配置され、筐体１４の前端部に沿って左右に延在している。

次に、冷却モジュール２２の構成を説明する。

ＣＰＵ３０及びＧＰＵ３１は、筐体１４内に搭載された電子部品中で最大級の発熱量の発熱体である。そこで、冷却モジュール２２は、ＣＰＵ３０及びＧＰＵ３１が発生する熱を吸熱及び拡散し、さらに筐体１４外へと排出する。冷却モジュール２２は、マザーボード２４の実装面２４ａの下に積層される。本実施形態の冷却モジュール２２は、ＣＰＵ３０及びＧＰＵ３１以外の発熱体、例えばＰＣＨ３２の冷却も行うことができる。

図３は、冷却モジュール２２の模式的な底面図である。図４は、筐体１４の内部構造を模式的に示す側面断面図であり、冷却モジュール２２及びその周辺部を拡大したものである。

図２～図４に示すように、冷却モジュール２２は、ベーパーチャンバ３６と、２本の１組で構成された第１のヒートパイプ３８と、２本の１組で構成された第２のヒートパイプ３９と、左右一対のフィン４０，４１と、左右一対のファン４２，４３と、熱伝導プレート４４と、を備える。

ベーパーチャンバ３６は、プレート型の熱輸送デバイスである。ベーパーチャンバ３６は、２枚の薄い金属プレートの間に密閉空間を形成したものである。ベーパーチャンバ３６は、密閉空間に封入された作動流体が相変化を生じながら流通することで、効率な熱輸送を実現する。金属プレートは、アルミニウム又は銅のような熱伝導率が高い金属で形成されている。作動流体としては、例えば水、代替フロン、アセトン又はブタン等を例示できる。密閉空間内には、金属メッシュ等で形成されたウィックが設けられ、凝縮した作動流体が毛細管現象で送液される。

ベーパーチャンバ３６は、例えば大きな表面積を有する略矩形状のプレート型に形成され、ファン４２，４３間でＣＰＵ３０及びＧＰＵ３１を覆う。ベーパーチャンバ３６は、薄く変形し易い。そこで、ベーパーチャンバ３６は、上面である第１表面３６ａの外周縁部及び中央部にフレーム４６が接合され、補強されている（図２参照）。フレーム４６は、ステンレス等の金属で構成され、ベーパーチャンバ３６よりも厚い棒体を枠状に構成したものである。

図３～図５に示すように、第１のヒートパイプ３８は、パイプ型の熱輸送デバイスである。本実施形態では、第１のヒートパイプ３８は、２本のヒートパイプ３８ａ，３８ｂを前後に２本１組で並列して用いているが、ヒートパイプは１本や３本以上で用いてもよい。ヒートパイプ３８ａ，３８ｂは、金属パイプを薄く扁平に潰して断面楕円形状に形成し、内部に密閉空間を形成したものである。ヒートパイプ３８ａ，３８は、密閉空間に封入された作動流体が相変化を生じながら流通することで、高効率な熱輸送を実現する。金属パイプは、アルミニウム又は銅のような熱伝導率が高い金属で形成されている。作動流体としては、例えば水、代替フロン、アセトン又はブタン等を例示できる。密閉空間内には、金属メッシュ等で形成されたウィックが設けられ、凝縮した作動流体が毛細管現象で送液される。

第２のヒートパイプ３９は、長さや経路が異なる以外、基本的な構成は上記した第１のヒートパイプ３８と同一である。すなわち第２のヒートパイプ３９は、扁平に潰した金属パイプ内の密閉空間にウィックを配設し、作動流体を封入したものである。本実施形態では、第２のヒートパイプ３９は、２本のヒートパイプ３９ａ，３９ｂを前後に２本１組で並列して用いているが、ヒートパイプは１本や３本以上で用いてもよい。第２のヒートパイプ３９において、金属パイプの材質、作動流体の種類、ウィックの構成等は、上記した第１のヒートパイプ３８のものと同一又は同様でよい。

図５は、左側のフィン４０及びその周辺部の構成を示す斜視図である。

図２～図５に示すように、左側のフィン４０は、第１のプレート集合体４０ａと、第２のプレート集合体４０ｂとを有する２段構とされている。第２のプレート集合体４０ｂは、第１のプレート集合体４０ａの下にスペースＳを設けて積層されている。

第１のプレート集合体４０ａは、複数の薄い金属プレート４８を左右方向に等間隔に並べた構造である。各金属プレート４８は、上下方向に起立し、前後方向に延在している。隣接する金属プレート４８の間には、ファン４２から送られた空気が通過する隙間が形成されている。金属プレート４８は、アルミニウム又は銅のような高い熱伝導率を有する金属で形成されている。

図５に示すように、第２のプレート集合体４０ｂは、第１のプレート集合体４０ａと比べて、上下左右の高さが異なる以外、基本的な構造は同一である。すなわち第２のプレート集合体４０ｂも、複数の薄い金属プレート４８を上下左右に起立させ、左右方向に等間隔に並べた構造である。

プレート集合体４０ａ，４０ｂ間のスペースＳには、第１のヒートパイプ３８を構成するヒートパイプ３８ａ，３８ｂの端部５０ａがそれぞれ挿入されている。スペースＳの高さは、端部５０ａの厚みと略同一である。端部５０ａとプレート集合体４０ａ，４０ｂとは、例えば半田付けで接合される。つまりプレート集合体４０ａ，４０ｂ同士は、ヒートパイプ３８を間に挟んで一体化されている。プレート集合体４０ａ，４０ｂ同士は、例えば互いの左右両端同士が直接的に半田付け等で接合されていてもよい。

図２～図４に示すように、右側のフィン４１は、左側のフィン４０のような２段構造ではない以外、基本的な構成は左側のフィン４０と同様である。すなわち、フィン４１も、複数の薄い金属プレートを上下左右に起立させ、左右方向に等間隔に並べた構造である。そして、隣接する金属プレートの間には、ファン４２から送られた空気が通過する隙間が形成されている。

図２、図３及び図５に示すように、左側のファン４２は、フィン４０の直前に配置されている。フィン４０は、ファン４２の後向きに開口した排気口４２ａに面して配置されている。ファン４２は、ファン筐体４２ｂの内部に収容されたインペラをモータによって回転させる遠心ファンである。ファン４２は、ファン筐体４２ｂの上下面にそれぞれ開口した吸気口４２ｃ，４２ｄから吸い込んだ筐体１４内の空気を排気口４２ａから排出する。排気口４２ａからの送風は、フィン４０を通過し、放熱を促進する。

右側のファン４３は、大きさ等は多少異なるが、基本的な構成は左側のファン４２と左右対称であるため、詳細な説明を省略する。すなわち、ファン４３についても、後向きの排気口４３ａと、ファン筐体４３ｂの上下面に開口した吸気口４３ｃ，４３ｄとを有する。そして、フィン４１は、ファン４３の排気口４３ａに面して配置されている。

図２及び図３に示すように、熱伝導プレート４４は、ベーパーチャンバ３６の前縁部に連結され、前方に突出している。熱伝導プレート４４は、アルミニウム若しくは銅等の金属、又はグラファイト等の熱伝導率が高い材質で形成された薄いプレートである。熱伝導プレート４４は、ＰＣＨ３２を覆うように設けられ、その熱を吸熱し、ベーパーチャンバ３６に伝達する。熱伝導プレート４４は、省略されてもよい。

図４に示すように、冷却モジュール２２は、第１のヒートパイプ３８の上面である第１面３８ｃがＣＰＵ３０の表面３０ｂに対して受熱プレート３０ｃを介して積層され、接続される。第１面３８ｃ及び表面３０ｂと、受熱プレート３０ｃとは、例えば半田付け等で接合される。

また、ベーパーチャンバ３６の上面である第１表面３６ａがＧＰＵ３１の表面３１ｂに対して受熱プレート３１ｃを介して積層され、接続される。ベーパーチャンバ３６の第１表面３６ａは、第１のヒートパイプ３８の下面である第２面３８ｄに対しても積層され、接続される。第１表面３６ａ及び表面３１ｂと、受熱プレート３１ｃとは、例えば半田付け等で接合される。第１表面３６ａと第２面３８ｄも、例えば半田付け等で接合される。

第２のヒートパイプ３９は、下面３９ｃがベーパーチャンバ３６の下面である第２表面３６ｂに積層され、接続される。下面３９ｃと第２表面３６ｂも、例えば半田付け等で接合される。

受熱プレート３０ｃ，３１ｃは、銅又はアルミニウム等の熱伝導率が高い金属で形成された薄いプレートである。受熱プレート３０ｃ，３１ｃは、一方又は両方を省略してもよい。例えば受熱プレート３０ｃを省略した場合、第１のヒートパイプ３８の第１面３８ｃを直接的にＣＰＵ３０の表面３０ｂに接合すればよい。

図２に示すように、第１のヒートパイプ３８は、全体として左右方向に延在しつつ、中央部が前後方向にクランクしている。第１のヒートパイプ３８は、放熱部となる端部５０ａが左側のフィン４０と接続され、受熱部となる反対側の端部５０ｂがＣＰＵ３０の表面３０ｂに接続されている。

図３に示すように、第２のヒートパイプ３９は、中央部が前側に湾曲しており、全体として左右方向に延在している。第２のヒートパイプ３９は、受熱部となる略中央部がＣＰＵ３０及びＧＰＵ３１と上下方向にオーバーラップする位置でベーパーチャンバ３６の第２表面３６ｂに接続されている。第２のヒートパイプ３９は、放熱部となる端部５１ａが右側のフィン４１と接続され、反対側の端部５１ｂは左側のフィン４０の手前でベーパーチャンバ３６の第２表面３６ｂに接続されている。

ところで、図４に示すように、ＣＰＵ３０とＧＰＵ３１とは、互いの表面３０ｂ，３１ｂの間に段差ｄを有する。段差ｄは、筐体１４内での上下方向で、表面３０ｂ，３１ｂの高さ位置が異なることを意味している。段差ｄは、例えば１．５ｍｍである。

段差ｄは、例えばＧＰＵ３１の板厚がＣＰＵ３０の板厚よりも厚いことに起因する。段差ｄは、ＣＰＵ３０とＧＰＵ３１の板厚が同一の場合でも、パッケージ基板３０ａ，３１ａの板厚の違いやマザーボード２４に対する取付高さ等によって生じることもある。段差ｄは、例えばＣＰＵ３０がマザーボード２４に直接実装され、ＧＰＵ３１がマザーボード２４に積層されたサブボードに実装される構成であること等によって生じることもある。

図４に示されるように、本実施形態では、ベーパーチャンバ３６の第１表面３６ａとＣＰＵ３０の表面３０ｂとの間に第１のヒートパイプ３８及び受熱プレート３０ｃが挟まれている。また、ベーパーチャンバ３６の第１表面３６ａとＧＰＵ３１の表面３１ｂとの間には受熱プレート３１ｃが挟まれている。

ここで、ベーパーチャンバ３６は、可能な限りフラットな状態で使用する必要がある。例えば１ｍｍ以下と極めて板厚の薄いベーパーチャンバ３６は、曲げや変形を受けると内部の密閉空間に閉塞を生じ、熱伝導性能の低下を生じる懸念があるためである。なお、受熱プレート３０ｃと受熱プレート３１ｃは同一の板厚を有するものとする。

その結果、図４に示す段差ｄは、第１のヒートパイプ３８の厚み分の高さと同一又は略同一となっている。つまり本実施形態の電子機器１０は、ＣＰＵ３０とＧＰＵ３１の表面３０ｂ，３１ｂ間の段差ｄを利用して、ベーパーチャンバ３６とＣＰＵ３０との間に第１のヒートパイプ３８を挟んでいる。

受熱プレート３０ｃ，３１ｃの板厚は多少異なるものでもよい。この場合は、受熱プレート３０ｃ，３１ｃの板厚の違い分だけ第１のヒートパイプ３８の厚みを増減させればよい。また、受熱プレート３０ｃ，３１ｃの一方を省略した場合は、省略された受熱プレート３０ｃ又は３１ｃの板厚分だけ第１のヒートパイプ３８の厚みを増減させればよい。

以上のように構成された冷却モジュール２２では、ＣＰＵ３０が発生した熱は、第１のヒートパイプ３８で効率よく吸熱され、フィン４０まで効率よく輸送された後、ファン４２の送風によって筐体１４の外部へと排出される。さらにＣＰＵ３０から第１のヒートパイプ３８に伝達された熱は、ベーパーチャンバ３６にも伝達されて拡散される。一方、ＧＰＵ３１が発生した熱は、ベーパーチャンバ３６で吸熱及び拡散されると共に、第２のヒートパイプ３９を介してフィン４１まで効率よく輸送された後、ファン４３の送風によって筐体１４の外部へと排出される。

ところで、ＣＰＵ３０及びＧＰＵ３１は、両者が同時に最大出力で動作することはなく、通常は、一方の負荷が大きく、他方の負荷が小さい動作状態にある。特にＣＰＵ３０は、高出力状態を維持するターボ運転を実施する場合があり、この場合はターボ運転時間を増大させるために一層迅速な冷却が求められる。

そこで、本実施形態に係る冷却モジュール２２は、ＣＰＵ３０とＧＰＵ３１との段差ｄを利用して、ＣＰＵ３０とベーパーチャンバ３６との間に第１のヒートパイプ３８を介在させている。このため、例えばＣＰＵ３０がターボ運転されている場合、ＣＰＵ３０からの熱が迅速に第１のヒートパイプ３８で吸熱されてフィン４０で放熱され、同時にベーパーチャンバ３６でも吸熱及び拡散される。その結果、電子機器１０は、ＣＰＵ３０のターボ運転を長時間維持することができる。

図６は、第１のヒートパイプ３８を有する実施例の構成と、第１のヒートパイプ３８を省略した比較例の構成の冷却性能を比較したシミュレーション実験の結果を示すグラフである。

図６において、横軸は、経過時間（秒）であり、縦軸はＣＰＵ３０の表面温度（℃）を示す。図６中に実線及び黒丸の点で示すグラフ（１）は、第１のヒートパイプ３８を有する実施例に係る構成の実験結果を示す。図６中に破線及び白丸の点で示すグラフ（２）は、第１のヒートパイプ３８を設けず、ＣＰＵ３０の表面３０ｂに接合した受熱プレート３０ｃをベーパーチャンバ３６の第１表面３６ａに接合した比較例に係る構成の実験結果を示す。なお、比較例の構成では、第２のヒートパイプ３９の端部５０ｂを延長してフィン４０に接続した。この際、フィン４０は、フィン４１と同じく２段構造ではない一般的なものを使用した。また、比較例の構成では、段差ｄの厚み分だけ受熱プレート３０ｃの厚みを大きくしている。

実験は、当初１０秒間をアイドリング運転とし、ＣＰＵ３０及びＧＰＵ３１の合計出力を５．４Ｗとし、その後、ＣＰＵ３０のターボ運転を想定した１２０Ｗとして行った。

図６に示すように、第１のヒートパイプ３８を有する実施例の構成では、ＣＰＵ３０のターボ運転を開始した直後からＣＰＵ３０の温度が常に比較例のものよりも低いことが分かる。特に２０秒経過以降、実施例は比較例に比べて、ＣＰＵ３０の温度が常に８℃程度低い状態が維持されている。このことから、第１のヒートパイプ３８を有する実施例の構成は、第１のヒートパイプ３８を持たない比較例の構成よりも、ＣＰＵ３０の冷却性能が高く、ターボ運転時間を大幅に延長することができることが分かった。具体的な実験結果は、ターボ運転時のＣＰＵ３０の温度は、比較例では８５．６℃であり、実施例では８４．４℃であった。この結果より、実施例の構成は、比較例の構成よりもＣＰＵ３０の冷却効果が高いことが分かった。

以上のように、本実施形態に係る電子機器１０は、互いの表面３０ｂ，３１ｂ間に段差ｄを有して配置された第１及び第２の発熱体であるＣＰＵ３０及びＧＰＵ３１と、これらが発生する熱を吸熱する冷却モジュール２２とを備える。そして、冷却モジュール２２は、ＣＰＵ３０の表面３０ｂに対して、第１面３８ｃが接続された第１のヒートパイプ３８と、ＧＰＵ３１の表面３１ｂ及び第１のヒートパイプ３８の第２面３８ｄに対して、第１表面３６ａが接続されたプレート型のベーパーチャンバ３６と、ベーパーチャンバ３６の第２表面３６ｂに対して接続され、ＧＰＵ３１とオーバーラップする第２のヒートパイプ３９とを有する。

また、本実施形態に係る電子機器１０は、互いの表面３０ｂ，３１ｂ間に段差ｄを有して配置された第１及び第２の発熱体であるＣＰＵ３０及びＧＰＵ３１と、これらが発生する熱を吸熱する冷却モジュール２２とを備える。そして、冷却モジュール２２は、ＣＰＵ３０の表面３０ｂに積層された第１のヒートパイプ３８と、ＧＰＵ３１の表面３１ｂに積層された受熱プレート３１ｃと、受熱プレート３１ｃの表面及び第１のヒートパイプ３８の第２面３８ｄ面に積層されたプレート型のベーパーチャンバ３６とを有する。

従って、このような電子機器１０は、ＣＰＵ３０及びＧＰＵ３１の段差ｄを利用して第１のヒートパイプ３８をベーパーチャンバ３６とＣＰＵ３０との間に設けている。このため、電子機器１０は、２つのヒートパイプ３８，３９及びこれと接続されるフィン４０，４１と、２つのヒートパイプ３８，３９の間に積層されるベーパーチャンバ３６とにより、ＣＰＵ３０及びＧＰＵ３１を効率よく冷却することができる。また、電子機器１０は、第１のヒートパイプ３８による高効率な吸熱作用により、ＣＰＵ３０の一層迅速な吸熱が可能であり、ターボ運転時間を延長することができる。

特に、第２のヒートパイプ３９を設けた構成では、これをＧＰＵ３１だけでなくＣＰＵ３０とも上下方向にオーバーラップさせるとよい。そうすると、例えばＧＰＵ３１の負荷が低く、ＣＰＵ３０の負荷が高い場合に、ＣＰＵ３０の熱を第２のヒートパイプ３９を介して効率よくフィン４１まで輸送し、放熱することもできる。なお、ＣＰＵ３０の負荷が低く、ＧＰＵ３１の負荷が高い場合には、ＧＰＵ３１の熱はフィン４１のみならず、ベーパーチャンバ３６及び第１のヒートパイプ３８を介してフィン４０でも効率よく放熱できる。

この際、第２のヒートパイプ３９は、第１のヒートパイプ３８が接続されたフィン４０には接続されていない。すなわちフィン４０は、第１のヒートパイプ３８が接続されているため、さらに第２のヒートパイプ３９を接続しようとすると、筐体１４の厚みとの関係からフィン４０の高さを低くせざるを得ない。その結果、フィン４０の表面積が小さくなり、その冷却効率が低下するためである。

フィン４０は、上下のプレート集合体４０ａ，４０ｂの間のスペースＳに第１のヒートパイプ３８の端部５０ａが挿入されている。すなわち図４から明らかな通り、冷却モジュール２２の高さは、筐体１４の厚みの制約を受け、その制約の中でフィン４０，４１の高さを最大化している。このため、冷却モジュール２２の上下方向で中央付近に配置される第１のヒートパイプ３８は、フィン４０の上面又は下面に接続しようとすると、上下方向への曲げが必要となる。そうすると、第１のヒートパイプ３８は、曲げ部で密閉空間の閉塞を生じ、熱輸送効率が低下する懸念がある。この点、当該電子機器１０は、フィン４０の中間のスペースＳに第１のヒートパイプ３８を挿入しているため、このような効率低下の問題を解消できる。勿論、曲げによる効率低下が問題とならない場合等には、第１のヒートパイプ３８を曲げてフィン４０の上面又は下面に接続してもよい。

当該電子機器１０では、第１のヒートパイプ３８は、第２のヒートパイプ３９が接続されたフィン４１には接続されていない。こちらも上記した第２のヒートパイプ３９とフィン４０との非接続構造の場合と同様である。すなわちフィン４１は、第２のヒートパイプ３９に加えてさらに第１のヒートパイプ３８を接続しようとすると、その高さを低くせざるを得ず、却って冷却効率が低下するためである。

また、本実施形態に係る電子機器１０は、ＣＰＵ３０及びＧＰＵ３１と、これらが発生する熱を吸熱する冷却モジュール２２とを備える。そして、冷却モジュール２２は、ＣＰＵ３０の表面３０ｂに積層された第１のヒートパイプ３８と、ＧＰＵ３１の表面３１ｂ及び第１のヒートパイプ３８の第２面３８ｄに積層されたプレート型のベーパーチャンバ３６と、ベーパーチャンバ３６の第２表面３６ｂに積層され、ＣＰＵ３０及びＧＰＵ３１と上下方向にオーバーラップする第２のヒートパイプ３９とを有する。

従って、このような電子機器１０でも、第１のヒートパイプ３８をベーパーチャンバ３６とＣＰＵ３０との間に設け、第２のヒートパイプ３９をＣＰＵ３０及びＧＰＵ３１とオーバーラップさせている。このため、電子機器１０は、ＣＰＵ３０及びＧＰＵ３１を効率よく冷却することができる。特に、電子機器１０は、第１のヒートパイプ３８による高効率な吸熱作用により、ＣＰＵ３０の一層迅速な吸熱が可能であり、ターボ運転時間を延長することができる。また、電子機器１０は、ＧＰＵ３１の負荷がＣＰＵ３０の負荷よりも大きな場合は、ＧＰＵ３１の熱をベーパーチャンバ３６を介して２つのヒートパイプ３８，３９に分散して輸送することができる。

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

ファン４２，４３及びフィン４０，４１は、左右一対ではなく、一方のみで構成されてもよい。

１０ 電子機器
１４ 筐体
２２ 冷却モジュール
２４ マザーボード
３０ ＣＰＵ
３０ｃ，３１ｃ 受熱プレート
３１ ＧＰＵ
３６ ベーパーチャンバ
３８ 第１のヒートパイプ
３９ 第２のヒートパイプ
４０，４１ フィン
４２，４３ ファン

Claims (7)

1. 電子機器であって、
   筐体と、
   前記筐体内に設けられ、互いの表面間に段差を有して配置された第１及び第２の発熱体と、
   前記筐体内に設けられ、前記第１及び第２の発熱体が発生する熱を吸熱する冷却モジュールと、
   を備え、
   前記冷却モジュールは、
   前記第１の発熱体の表面に対して、第１面が接続された第１のヒートパイプと、
   前記第２の発熱体の表面及び前記第１のヒートパイプの第２面に対して、第１表面が接続されたプレート型のベーパーチャンバと、
   前記ベーパーチャンバの第２表面に対して接続され、前記第２の発熱体とオーバーラップする第２のヒートパイプと、
   前記第１のヒートパイプと接続された第１のフィンと、
   前記第２のヒートパイプと接続された第２のフィンと、
   を有する
   ことを特徴とする電子機器。
2. 請求項１に記載の電子機器であって、
   前記第２のヒートパイプは、前記第１の発熱体ともオーバーラップしている
   ことを特徴とする電子機器。
3. 請求項２に記載の電子機器であって、
   前記第２のヒートパイプは、前記第１のフィンには接続されていない
   ことを特徴とする電子機器。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の電子機器であって、
   前記冷却モジュールは、
   排気口が前記第１のフィンと対向する第１のファンと、
   排気口が前記第２のフィンと対向する第２のファンと、
   をさらに有し、
   前記第１のフィンは、
   相互間に隙間を設けて並んだ複数の金属プレートを有する第１のプレート集合体と、
   相互間に隙間を設けて並んだ複数の金属プレートを有し、前記第１のプレート集合体との間にスペースを設けて積層された第２のプレート集合体と、
   を有し、
   前記第１のヒートパイプは、一端部が前記スペースに挿入され、前記第１のプレート集合体及び前記第２のプレート集合体と接続されている
   ことを特徴とする電子機器。
5. 請求項４に記載の電子機器であって、
   前記第１のヒートパイプは、前記第２のフィンには接続されていない
   ことを特徴とする電子機器。
6. 電子機器であって、
   筐体と、
   前記筐体内に設けられ、互いの表面間に段差を有して配置された第１及び第２の発熱体と、
   前記筐体内に設けられ、前記第１及び第２の発熱体が発生する熱を吸熱する冷却モジュールと、
   を備え、
   前記冷却モジュールは、
   前記第１の発熱体の表面に積層されたヒートパイプと、
   前記第２の発熱体の表面に積層された受熱プレートと、
   前記受熱プレートの表面及び前記ヒートパイプの表面に積層されたプレート型のベーパーチャンバと、
   を有する
   ことを特徴とする電子機器。
7. 電子機器であって、
   筐体と、
   前記筐体内に設けられた第１及び第２の発熱体と、
   前記筐体内に設けられ、前記第１及び第２の発熱体が発生する熱を吸熱する冷却モジュールと、
   を備え、
   前記冷却モジュールは、
   前記第１の発熱体の表面に積層された第１のヒートパイプと、
   前記第２の発熱体の表面及び前記第１のヒートパイプの表面に積層されたプレート型のベーパーチャンバと、
   前記ベーパーチャンバの表面に積層され、前記第１及び第２の発熱体とオーバーラップする第２のヒートパイプと、
   を有する
   ことを特徴とする電子機器。

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