JP3698086B2 - 電子装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液媒体を循環させて半導体素子を冷却する電子装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術は、特開平６−２６６４７４号公報、特開平７−１４２８８６号公報等に見られる。
特開平６−２６６４７４号公報の例では、発熱素子を搭載した配線基板を収容した本体筐体に、ディスプレイパネルを備え表示装置筐体が回転可動に取付けられた電子装置であって、発熱素子に取付けられた受熱ジャケット、表示装置筐体に設置した放熱パイプ及び液駆動機構がフレキシブルチューブで接続された構造が示されている。
さらに、特開平７−１４２８８６号公報では、特開平６−２６６４７４号公報の例において、本体筐体と表示筐体を金属製とした例が示されている。
【０００３】
これらの例では、発熱素子で発生した熱を受熱ジャケットに伝え、その熱を駆動する液媒体を受熱ジャケットから放熱パイプまで伝えて外気に放熱するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
携帯型パーソナルコンピュータなどに代表される電子装置では、性能の向上による素子の高発熱化が著しい。その一方で、携帯に適した筐体サイズの小型化、薄型化が望まれている。
【０００５】
上記の公知例は、いずれも発熱素子の高発熱化に対して、発熱素子で発生する熱をディスプレイ側に伝熱して放熱する構造である。発熱素子からディスプレイ側への伝熱は、液体を両者の間で駆動させることによって行う。液媒体が電子回路の近傍を通過するシステムに関しては、電子回路と液体が共存する場合の安全性、組立性などについて考慮されていない。
【０００６】
本発明の目的は、液による冷却システムに対する安全性と組立性を向上させた信頼性の高い電子装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、内部に半導体素子を搭載した第１の筐体と、内部に高電圧部を有する表示装置を収納し前記第１の筐体に回転支持された第２の筐体とを備え、前記半導体素子を液媒体で冷却する冷却装置を備えた電子装置において、
前記冷却装置は、前記半導体素子と、熱的に接続された受熱部材と、放熱部材と、受熱部材と放熱部材との間で液媒体を駆動する液駆動手段と、前記液媒体を貯留するタンクとからなり、前記受熱部材と前記液駆動手段と前記タンクを前記第１の筐体に収納し、前記放熱部と前記表示装置の高電圧部を前記第２の筐体内に収納したことにより達成さることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
ところで、電子機器装置、いわゆるパーソナルコンピュータ（以下、電子装置という）には、携帯が可能なノート型電子装置と机上での使用が中心のディスクトップ型電子装置とがある。これらの電子装置は、いずれも年々高速処理、大容量化の要求が高くなり、この要求を満たす結果、半導体素子であるＣＰＵの発熱温度が高くなっていった。この傾向は、今後も更に続くものと予想される。
【００１２】
これに対して、現状のこれら電子装置は、ファン等による空冷式が一般的である。この空冷式は、放熱の能力に限界があり、前述のような高発熱傾向のＣＰＵの放熱に追従できなくなってしまう可能性がある。ただし、ファンを高速回転させたり、ファンを大型化したりすることによって対応も可能であるが、電子装置の低騒音化や軽量化に逆行するため現実的ではない。
一方、従来から空冷式の放熱に代わる放熱として、水等の冷却媒体を循環させてＣＰＵを冷却する装置がある。
この冷却装置は、主に企業或いは銀行等で使用される大型コンピュータの冷却に使用され、冷却水をポンプで強制的に循環させ、専用の冷凍機で冷却するといった大規模な装置である。
【００１３】
従がって、移動が頻繁に行われるノート型電子装置や、事務所内の配置換え等で移動の可能性があるディスクトップ型電子装置には上述のような水による冷却装置は、例えこの冷却装置を小型化したとしても到底搭載することはできない。
【００１４】
そこで、上述の従来技術のように、小型の電子装置に搭載可能な水による冷却装置が種々検討されているが、上記の従来技術の出願当時は、半導体素子の発熱温度が近年ほど高くなく、現在に至っても水冷装置を備えた電子装置は製品化に至っていない。
【００１５】
これに対して、本発明はコンピュータ本体の外郭を形成する筐体を放熱性に良好なアルミ合金やマグネシウム合金等にすることによって、水冷装置の大幅な小型化が実現でき、電子装置への搭載が可能となったものである。
ところで、近年の電子装置はモバイル化が進み、特にノート型電子装置は薄型軽量の要求が高い。従がって、薄型化した電子装置本体内に液冷却装置を搭載すると、配管系に余分な負担がかかり、配管の接続部分からの液洩れの要因が高い。また、液冷却装置の組込み性も著しく悪い。
【００１６】
そこで、本発明は、液洩れによる事故防止を最優先にした安全性の高い伝送装置を種々検討したものである。
【００１７】
以下、本発明の実施例を図１〜図８で説明する（本実施例では、ノート型電子装置を例に示す）。
図１は、本実施例の電子装置の斜視図である。
図１において、電子装置は、本体ケース１とディスプレイを備えたディスプレイケース２とからなり、本体ケース１に設置されるキーボード３、複数の素子を搭載した配線基板４、ハードディスクドライブ５、補助記憶装置(たとえば、フロッピーディスクドライブ、ＣＤドライブ等)６、バッテリ１３等が設置される。
配線基板４上には、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）７等の特に発熱量の大きい素子（以下、ＣＰＵと記載）が搭載される。ＣＰＵ７には、水冷ジャケット８が取り付けられる。ＣＰＵ７と水冷ジャケット８とは、柔軟熱伝導部材（たとえばＳｉゴムに酸化アルミなどの熱伝導性のフィラーを混入したもの）を介して接続される。
【００１８】
ディスプレイケース２の背面(ケース内側)には、放熱パイプ９（銅、ステンレスなどの金属製）が接続された金属放熱板１０が設置される。ディスプレイケース２の背面上部に放熱パイプ９に接続されたタンク１４が設置されている。このタンク１４は、流路の途中に接続されている。
このタンク１４は液透過などにより液が減少しても循環流路内の冷却に必要な量を確保できるだけの容積を有する。また、液駆動手段であるポンプ１１が本体ケース１内に設置される。水冷ジャケット８、放熱パイプ９、ポンプ１１は、フレキシブルチューブ１２で接続され、ポンプ１１によって内部に封入した冷媒液が循環する。それぞれの接続部分には、適当な継手、抜け防止用の締付バンド（板状、コイルバネ状）が用いられる。さらに、接続部分は、漏水防止のため樹脂でコーティングしてもよい。
なお、フレキシブルチューブ１２の材質は、水分透過の少ないブチルゴムなどが用いられる。
【００１９】
ＣＰＵ７で発生する熱は、水冷ジャケット８内を流通する冷媒液に伝えられ、放熱パイプ９を通過する間にディスプレイ背面に設置した金属放熱板１０からディスプレイケース２表面を介して外気に放熱される。これにより温度の下がった冷媒液は、ポンプ１１を介して再び水冷ジャケット８に送出される。
【００２０】
電子装置は、液が電子回路の近傍に存在する系であるため、液が流路内から漏れた場合の安全性を考慮する必要がある。特に、高電圧部を有するディスプレイケース部、水との急激な化学反応が懸念されるバッテリ１３部には、液と隔離する構造を設ける。
たとえば、図２(a)、(b)は図１で、ディスプレイ部をＡの方向から見た断面図をあらわしている。
【００２１】
図２（ａ）（ｂ）は、上述したように、図１のディスプレイ部を矢印Ａ方向から見た断面図である。
図２（ａ）において、高電圧回路基板１６に水分が接触しないように、電気絶縁物（例えば樹脂モールド）１７で高電圧回路基板を覆う。その際、ディスプレイケースの厚みを薄くするために液晶パネル１５と配管部（金属放熱板１０及び放熱パイプ９）の間に隔壁は設けていない。
【００２２】
また、図２（ｂ）に示すように、ディスプレイケース２背面から配管部（金属放熱板１０及び放熱パイプ９）を設置したカバー１８をかぶせるようにしてもよい。こうすることにより、配管部を別途製作できるので組立が容易である。
【００２３】
図３は、水平状態にある配線基板４を垂直方向から断面した図である。
図３において、配線基板４上には複数の回路素子１９が搭載されている。２０はコネクタである。このコネクタ２０或いはソケット部を除き、回路素子１９は樹脂でモールドされている。
【００２４】
図４は、ユニット化されて液冷却装置の斜視図である。
図４において、放熱金属板１０には蛇行状の放熱パイプパイプとタンク１４が取付けられている。カバー１８の底面には水冷ジャケット８、ポンプ１１、フレキシブルチューブ１２が取付けられている。この放熱金属版１０とカバー１８とはヒンジ１０ａによって回転自在に連結されている。カバー１８の下面には漏水を受けるためのトレー２２が設置される。
この構造により一つのユニットで漏れた水が他のユニットへ行かないようにできる。
【００２５】
一方、図５に示すようにバッテリ部周囲を隔壁で覆う手段がある。
図５は、隔壁を備えた電子装置の斜視図である。
図５において、２３はバッテリ１３が収納される部分の外周を覆ったバッテリ部隔壁である。この隔壁２３は本体筐体と一体、又は別体になっている。
このように隔壁２３をバッテリ１３の収納部に設けることにより、配管から漏れた液がバッテリ部に侵入することを防止できる。
【００２６】
図６(a)、(b)及び図７はバッテリのコネクタ部をバッテリに対して水平な面で断面した図である。
図６（ａ）において、バッテリ１３側のコネクタ部２６に絶縁物２１（たとえば樹脂モールド）でつくったリングをかぶせている。２４は本体ケース１内のコネクタ２５に取付けられた電極である。
図６（b）において、バッテリ１３を本体ケース１内に装着した時、絶縁物２１によりコネクタ部２６から本体回路基板への水分の侵入を防ぐことが出来る。
【００２７】
また、図７に示すように、本体側バッテリコネクタ２５の電極２４は、表面の一部に絶縁物２１が塗布され、本体側バッテリコネクタ２５の電極２４とバッテリ側コネクタ２６との隙間を埋めるようになっている。
これにより、少量の絶縁物でコネクタ部から本体回路基板への水分の侵入を防ぐことが出来る。
【００２８】
図８は、タンクを本体ケース側に取付けた状態を示す電子装置の斜視図である。
図８において、タンク１４を本体ケース１の内部に収納している。これは、高電圧部を有するディスプレイ側からタンク１４を出来る限り離し、液の流出による電気事故の防止を図るためである。
【００２９】
尚、本実施例は、本体ケースとディスプレイケースとが別ケースで構成されたノート型電子装置を実施例として説明したが、一つのケース内にディスプレイ、発熱素子を搭載した配線基板、及び他の部品が収容された電子装置、いわゆるディスコトップ型電子装置、若しくは本体ケースとディスプレイケースとが分離した電子装置にも適用しても構わない。
【００３０】
本発明は、以上説明したように、高電圧部、給電部品と配管部を隔離することにより、液のシステムに対する安全性が増し、より信頼性の高い水冷構造が構築できる。
また、基板の下側に液冷ループを配置し、その下にトレーを置くことにより、あるユニットの漏水が他のユニットへ行くのを防ぐことが出来る。
更に、タンクを本体側に設置することにより、高電圧部を有するディスプレイから液が入ったタンクを取り除くことが出来るため、仮にタンクから漏水があったとしてもその影響がディスプレイの高電圧部に及ぼすことを防止できる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、液による冷却システムに対する安全性と組立性を向上させた信頼性の高い電子装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１実施例の斜視図である。
【図２】図２は、第２実施例の構成部品に係る実施例である。
【図３】図３は、第３実施例の構成部品に係る実施例である。
【図４】図４は、本発明の第４実施例の斜視図である。
【図５】図５は、本発明の第５実施例の斜視図である。
【図６】図６は、第６実施例の構成部品に係る実施例である。
【図７】図７は、第７実施例の構成部品に係る実施例である。
【図８】図８は、本発明の第８実施例の斜視図である。
【符号の説明】
１…本体ケース、２…ディスプレイケース、３…キーボード、４…配線基板、７…ＣＰＵ、８…水冷ジャケット、９…放熱パイプ、１０…放熱金属板、１１…ポンプ、１２…フレキシブルチューブ、１３…バッテリ、１４…タンク、１５…液晶パネル、１６…高電圧回路基板、１７…隔壁、１８…カバー、１９…回路素子、２０…コネクタ、２１…絶縁物、２２…トレー、２３…バッテリ部隔壁、２４…電極、２５…本体側バッテリコネクタ、２６…バッテリ側コネクタ。

Claims (1)

1. 内部に半導体素子を搭載した第１の筐体と、内部に高電圧部を有する表示装置を収納し前記第１の筐体に回転支持された第２の筐体とを備え、前記半導体素子を液媒体で冷却する冷却装置を備えた電子装置において、
   前記冷却装置は、前記半導体素子と、熱的に接続された受熱部材と、放熱部材と、受熱部材と放熱部材との間で液媒体を駆動する液駆動手段と、前記液媒体を貯留するタンクとからなり、前記受熱部材と前記液駆動手段と前記タンクを前記第１の筐体に収納し、前記放熱部と前記表示装置の高電圧部を前記第２の筐体内に収納したことを特徴とする電子装置。

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