JP3961843B2 - 液体冷却システムを有する小型電子計算機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスプレイとキーボードを計算機本体に備える小型電子計算機に関し、特にノート型パーソナルコンピュータに適用した液体冷却システムの技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近のパーソナルコンピュータに代表される小型電子計算機は、性能の大幅な向上に伴い装置内の発熱量が大幅に増大している。そのためその熱を冷却するための技術が求められている。
【０００３】
従来のディスプレイとキーボードを計算機本体に備えた、ノート型に代表されるパーソナルコンピュータの冷却方法としては、発熱素子等の発熱体から生じる熱を、金属等の放熱板に伝導させ拡散させる方法。又は、ファンを装置内に内蔵し動作させることにより、熱を装置外へ排出するなどの方法がある。
【０００４】
図１０に示す構成は提案されている先行技術であり、液体を冷媒として冷却を行う液体冷却システムの基本的な構成を示している。この液冷システムは、まず、ポンプ４で送り出された液体は、発熱部１６上に設置したジャケット５を通る。ここで発熱部１６の熱を液体に伝える。さらに液体はヒンジ部３を通り、ディスプレイ部の放熱板７上に取り付けられたパイプ６を流れる。
【０００５】
この際に液体の熱がパイプ６から放熱板７に伝わり、放熱板７から外気へ発散される。これにより冷やされた液体はポンプ４に戻り、また同じ順路で液冷システム内を流れ、発熱部１６を常に冷却している。また、液冷システム内には、液体が減った際にこれを補うためのリザーブタンク８が設置されている。また、液冷システムを構成する各部品の接続には、屈曲性と弾力性を有するチューブを用いるのが一般的である。
【０００６】
この液冷システムを装置本体に組み付ける際には、本体及びディスプレイ側の各ケース１，２に、ポンプ４、ジャケット５、放熱板７、リザーブタンク８の各部品を各々組み付け、それらをチューブで接続する。又は、あらかじめ各部品をチューブで接続したループ形状にしておき、その状態でケースに組み込む。本体側の組立においては、メイン基板１０を先にケース１に組み込み、その上にジャケット５を実装する場合とその逆の場合がある。いずれの場合でもノート型ＰＣにおいては、実装のスペースが狭くチューブの取り回しに無理が生じやすく、組立性に改善の余地があるものとなっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、液冷システムの各部品をケースに組み込みチューブにて接続する場合でも、また液冷システムをループ形状にして組立を行う場合においても、狭い場所に部品を配置し接続を行うため、チューブを引っ張りながら組立を行ったりすることにより、チューブに負荷が掛かりやすくなっている。このため、接続部のチューブが外れやすくなったり、破損したりする原因となっている。これにより装置使用時に水漏れが生じたりするなどの不具合が発生し、信頼性の低下を招く原因になっている。
【０００８】
特に、本体部とディスプレイ部とを接続するヒンジ部においては、空間が狭く配線が難しくなっている。また、ディスプレイ部の開閉を繰り返し行うため、ヒンジ部のチューブに負荷がかかりやすく、この箇所での破損が生じ易くなっている。
【０００９】
また、液冷システムから冷却液が漏れた場合、その液がメイン基板等の電子部品にかかると、破損や障害の原因となる。
【００１０】
本発明の目的は、このような課題を解決するために提案されたものであり、液体冷却システムを有する小型電子計算機において、組み立て、保守の作業性を向上させると共に、液漏れ時における安全性の確保を向上させることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は次のような構成を採用する。
発熱体を搭載したメイン基板が配置される装置本体部とディスプレイ部が開閉可能に接続されたノート型の小型電子計算機において、
前記装置本体部の下ケースと前記ディスプレイ部のディスプレイケースを接続するヒンジ部と、冷却用液体を送給するポンプと前記発熱体の発生熱を受熟する受熱部と前記冷却用液体からの熱をディスプレイ側放熱板に伝えるパイプと各部位を接続するチューブとを含む液冷システムと、を有し、前記装置本体部の下ケースには少なくとも前記受熱部が備えられ、前記ディスプレイ部のディスプレイケースには少なくとも前記ディスプレイ側放熱板と前記パイプが備えられ、前記メイン基板の発熱体が前記受熱部に接続するように、前記メイン基板は予め設置された前記液冷システムの受熱部の上方に載置される小型電子計算機。
【００１２】
また、実装部品を配置した装置本体部と、前記装置本体部にヒンジを介して開閉可能なディスプレイ部と、を備えた小型電子計算機において、
前記小型電子計算機は、前記装置本体部に搭載される電子部品を載置したメイン基板と、前記電子部品の発熱体を冷却する液冷システムを搭載してなり、前記液冷システムは、冷却用液体を送給するポンプ、発熱体からの熱を受熟する受熱部、前記冷却用液体からの熱を放熱板に伝えるパイプ、各部位を接続するチューブ、を含む液冷システムの各部材が、装置本体側放熱板とディスプレイ側放熱板に組み付けられて構成され、前記液冷システムの各部材の組付けられた前記装置本体側放熱板とディスプレイ側放熱板は、初めの組み立て工程によって、前記装置本体部と前記ディスプレイ部のそれぞれのケースに取り付けられ、後の組み立て工程によって、前記発熱体を載置したメイン基板が、前記放熱板に取り付けられた前記液冷システムの受熱部に対して前記発熱体を熱接続するように組み付けられる構成とした小型電子計算機。
【００１３】
また、前記小型電子計算機において、前記装置本体側放熱板とディスプレイ側放熱板は、前記ヒンジ部により開閉可能に接続されるとともに、前記液冷システムの各部材が組み付けられる小型電子計算機。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る液体冷却システムを有する小型電子計算機について、図１〜図９を参照しながら以下詳細に説明する。全図面において、同一符号の構成要素は同一の構成、機能を有するものであるので重複説明は省略する。
【００１５】
「第１の実施形態」
図１は、本発明の第１の実施形態に係る液冷システムを有する小型電子計算機の全体構成を示す斜視図であり、図２は本発明の第１の実施形態に係る小型電子計算機のジャケット部の断面を示す図である。
【００１６】
図１に示す小型電子計算機は、システム装置を構成する下ケース１とディスプレイケース２とがヒンジ３で連結されており、各ケースに液冷システムを構成するポンプ４、ジャケット５、パイプ６、放熱板７（金属製パイプ６を通してディスプレイケース２側の放熱板７で熱放散する）、リザーブタンク８、チューブ９の各部品があらかじめ実装されている。この液冷システムが実装されたケースの上にメイン基板１０、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ１１、ハードディスクドライブ１２、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１３、バッテリー１４、液晶ディスプレイ１５（図２参照）等のシステム装置構成各部品が実装される。ここで、液体冷却システム（液冷システム）に用いられる冷却媒体としての液体は、例えば純水（真水）、不凍液等が挙げられ、また、パイプ６は熱伝導率の良い金属パイプが用いられ、チューブ９は適宜の狭隘箇所に這わせられるようにゴム等の可撓性材料が用いられる。
【００１７】
図１に示す構成では、発熱素子１６を含む種々の電子部品を搭載したメイン基板１０は、ポンプ、ジャケット、チューブを含む液冷システムの上方に配置される。そして、メイン基板１０のＣＰＵに代表される主たる発熱素子１６はメイン基板１０の裏面に実装され、組み立て時には発熱素子１６と液冷システムのジャケット５が接触し、発熱素子１６を冷却することが出来る。この組み立ての構成により、システム装置構成部品の実装後に液冷システムを実装する先行技術に比べて、パイプ６やチューブ９の配線が容易となり、各液冷システム構成部品の接続部に、接続用のチューブ９を引っ張ったり、ねじりを加えることによる負荷をかけることも少なくなる。図１で、ディスプレイ部はヒンジ３を支点として回動するので、本体部に配設されたチューブ９は、ヒンジ３からディスプレイ部に至る箇所までチューブが延設されている。
【００１８】
図２は第１の実施形態においてジャケット部の断面図を示したものであるが、図示の構成から分かるように、装置使用時に液体が通るジャケット５やチューブ９がメイン基板１０の下側に配置されているため、液漏れが発生した際にも冷却液がメイン基板１０にかかる恐れが最も少ないため、装置使用時の安全性を向上させることが可能となる。
【００１９】
また、装置使用時の保守作業については、メイン基板１０やフロッピー（登録商標）ディスクドライブ１１等の電子デバイスを装置本体から取り出す際にも、液冷システムを取り出したり、動かしたりする必要が無いため（液冷システムと電子デバイスとはそれらの配置において互いに干渉していないので）、作業効率が向上できると同時に、液冷システムの部品、特にチューブ９に負荷を与える危険性が少なくなり、保守性も向上させることが可能となる。図示の例では、液冷システムの上方部に、発熱素子を設けたメイン基板を配置することが明示されているが、これに限らず、ドライブを含むユニットを形成する電子デバイスが発熱するものの場合に、この電子デバイスを液冷システムの上方に配置することも本実施形態の構成例である。
【００２０】
よって、本実施形態の液冷小型電子計算機によれば、液冷システムを装置本体へ組み込む際の作業性が向上でき、液漏れ時などに対する安全性も向上させることが可能な小型電子計算機とすることが出来る。
【００２１】
「第２の実施形態」
図３は、本発明の第２の実施形態に係る液冷システムを有する小型電子計算機の全体構成を示す分解斜視図であり、液冷ユニットの各部品を装置本体側とディスプレイ側共に放熱板の上に実装したものである。図３によると、ポンプ４、ジャケット５を装置本体側放熱板２０へ、パイプ６、リザーブタンク８をディスプレイ側放熱板２１へそれぞれ実装し、各々の部品を柔軟性のあるチューブ９で接続したものである。
【００２２】
この液冷ユニットを下ケース１とディスプレイケース２に取り付け、その上から、メイン基板１０、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ１１、ハードディスクドライブ１２、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１３、バッテリー１４、液晶ディスプレイ１５等のシステム装置の構成各部品を実装する。ここで、発熱しないドライブ類は液冷システムの上方に限らず、並置しても良い。
【００２３】
図３に示す構成とすることにより、前記第１の実施形態の液冷小型電子計算機と同様に、組み立て時の作業性の向上、保守性の向上を図ることが出来ると同時に、液漏れに対する安全性の向上も図ることが可能となる。
【００２４】
「第３の実施形態」
図４は、本発明の第３の実施形態に係る液冷システムを有する小型電子計算機の全体構成を示す分解斜視図であり、液冷ユニットを実装した装置本体側放熱板２０とディスプレイ側放熱板２１を任意に角度が設定可能なヒンジ３にて接続した構成を示す。
【００２５】
図４によると、装置本体側とディスプレイ側の放熱板をヒンジで連結することにより、液冷システムが完全に一つのユニットとすることが出来、作業中のチューブ９へのねじりや引張りなど負荷を与えることが無くなる。また、液冷システムの取り扱いがより容易となり、組み立て作業性、保守作業性が大幅に向上できる。
【００２６】
「第４の実施形態」
図５の（１）は液冷システムを実装した小型電子計算機の概略図を示し、図５の（２）は装置本体部とディスプレイ部とを連結するヒンジ部の拡大図である。ノート型パーソナルコンピュータに代表される小型電子計算機のヒンジ部は非常に狭いため、この箇所を通すチューブ９もディスプレイ部の開閉にときに、擦れや異常なねじりによりチューブ９を損傷したり、屈曲部で座屈が起こりやすくなっている。
【００２７】
図６は、本発明の第４の実施形態に関する液冷システムにおけるヒンジ部の構成例を示す図であり、ヒンジ部を通るクランク形状のチューブに、金属製または樹脂製のＬ字型の分割されたスリーブ２２を取り付けている。このスリーブ２２を取り付けることにより、ディスプレイ部を開閉した際にもチューブ９をその周辺のケースやケーブルにて擦れなどによる摩擦を受けることが無い。
【００２８】
ここで、図６の（１）はヒンジ部における分割スリーブ２２の全体構成を示し、図６の（２）はスリーブ２２の分割部における詳細構造を示す。スリーブ２２はチューブ６との間に或る程度の隙間が保持して動けるようになっていてチューブ９を包囲している。仮にスリーブが無い場合のチューブによる周辺ケースとの点接触によるチューブ損傷から、本実施形態のようにスリーブが有るときのチューブとスリーブとの面接触によって、チューブの損傷を回避できる。更に、スリーブの分割部における内周面はチューブの損傷回避を狙って均一な平面となっている。
【００２９】
また、スリーブ２２は２つに分割されているので、ディスプレイ部開閉の際のチューブ９のねじりを制約するものではない。またスリーブ２２の曲げ半径以下にチューブ９が曲がることが無いので、チューブ９が座屈することが無い。よって、本実施形態の液冷小型電子計算機によれば、ヒンジ部にて生じやすいチューブ９の座屈による冷却液の循環不能や、擦れ等によるチューブ９の損傷を防ぐことが可能な小型電子計算機とすることが可能となる。
【００３０】
また、図７は、本発明の第４の実施形態に関する液冷システムにおけるヒンジ部の他の構成例を示す図であり、図６に示す液冷小型電子計算機と同様の課題解決のために、システム装置のヒンジ部を通すチューブ９の周りに、樹脂製の蛇腹状のスリーブ２３を取り付けている。
【００３１】
蛇腹状のスリーブ２３はその形状に応じたある一定以下の曲げ半径となることが無いので、その中を通すチューブ９も曲げ半径が小さくなることにより生じる座屈が無くなる。また、ディスプレイ部の開閉によりチューブ９がケース等との摩擦により生じる損傷を防ぐことが可能となる。
【００３２】
ここで、第４の実施形態に関する構成は、本発明の第１、第２又は第３の実施形態のものに適用されても良い。
【００３３】
「第５の実施形態」
図８は、本発明の第５の実施形態に係る、外付けの独立した液冷システム（外付型液冷システムユニット）を有する小型電子計算機の全体構成を示す分解斜視図であり、液冷システムを装置本体とは別の外部接続型の独立したユニットとする構成である。
【００３４】
液冷システムユニット３０は、装置本体の下に接続する形態をとっており、そのユニットの中にポンプ４、ジャケット５、パイプ３４、放熱板３５を実装しており、この中で完結した一つのユニットとなっている。
【００３５】
装置本体を液冷システムユニット３０に接続する際には、装置本体下カバー２９を開き、ＣＰＵに代表される発熱素子１６と液冷システムユニット３０のジャケット５を接触するようにする。それと同時に電源用コネクタ３１を接続し、そこからポンプ４の電源を取るようにしている。装置本体の発熱素子１６で発せられた熱はジャケット５を通して、液冷システムユニット３０に伝えられて冷却される。
【００３６】
装置本体を持ち運びして単独で使用する際には、ＣＰＵの駆動周波数を下げるなどにより、バッテリーの駆動時間を延ばすと同時に、発熱量を抑えるようにし、液冷システムユニット３０が無くても安定して使用できるようにしている。
【００３７】
本実施形態のように、液冷システムを完全に独立した外付けのユニットとすることにより、冷却液の漏れなどに対する装置本体の安全性を保つことが可能となる。また、分離したユニットとすることにより、装置本体の組み立て性、保守時の作業性を損なうことなく液冷システムを使用することが可能となる。
【００３８】
「第６の実施形態」
図９は、本発明の第６の実施形態に係る、他の外付型液冷システムを有する小型電子計算機の全体構成を示す分解斜視図である。ノート型の小型電子計算機においては、着脱可能な外付けバッテリーや、着脱可能なＦＤＤ、ＣＤ−ＲＯＭユニットを有したタイプの装置が多い。このタイプの装置の中で、装置本体背面に外付けのバッテリーを有する装置に、液冷システムを採用したものが図９に示す第６の実施形態である。
【００３９】
図９によると、バッテリー型のユニット３０の中にポンプ４、ジャケット５、パイプ６を内蔵しており、ジャケット５から装置本体の発熱素子１６の熱を受け、それを液冷システムユニット３０内に張り巡らしたパイプ６を通し、ユニット外面から外気へ放熱している。ポンプ４の電源はシステム装置本体から供給している。即ち、液冷ユニット３０は、バッテリーユニットと同形状を有していて、バッテリーユニットを使用しない場合に入れ替えて使用するものである。図９でジャケット５は発熱素子１６に対向して配置されるものであって液冷ユニット３０と一体的構造である。
【００４０】
システム装置を携帯し使用する際は、バッテリーを接続し持ち運びしながら使用することが出来る。その際は、第５の実施形態と同様にＣＰＵの駆動周波数を落とすことなどにより、発熱を抑えながら、バッテリーの駆動時間を延ばして使用できるようにする。机上で使用する際は、本実施形態に示す液冷システムユニット３０を接続することにより冷却性能を高め、より高い性能で装置を使用することが可能となる。
【００４１】
以上説明したように、本発明の実施形態の特徴は、次のような構成を有し、作用乃至機能を奏するものである。即ち、ディスプレイケース及び装置本体ケースにあらかじめ放熱板、ポンプ、ジャケット、パイプ、リザーブタンクを取り付け、その上にメイン基板やハードディスクドライブ等の各デバイスを実装する。メイン基板等の電子部品の下側に液冷システムがあることにより、組立が容易となり、基板交換等の保守時においても作業性が向上出来る。また、液冷システムから液漏れが発生した場合においても、電子部品の上に液がかかる可能性が低くなることにより信頼性が向上する。
【００４２】
また、ディスプレイ部及び装置本体部の放熱板に液冷システムの各部品を組み付けておき、それを各ケースに取り付けることにより組立を行う。まず各放熱板にポンプ、ジャケット、パイプ、リザーブタンクを取付け、各々をチューブで接続する。これを部品組立の段階で行い液冷ユニットを作成する。そしてこの液冷ユニットをそのままディスプレイ、装置本体の各ケースに取り付ける。これにより液冷システム組み付けの際に、組立作業が容易になり、チューブに負荷を与えることが少なく、作業性、信頼性を向上することが可能となる。
【００４３】
また、前記小型電子計算機において、ディスプレイ側の放熱板と、装置本体側の放熱板をヒンジにて連結したものである。これにより、より簡易に装置への組付けが可能となると同時に、接続用チューブに負荷を与えることが無くなり、信頼性が向上する。
【００４４】
また、ヒンジ部を通るチューブに対し、ディスプレイ部開閉の際の擦れや、急な屈折による挫屈からチューブを保護するため、チューブの周りに金属もしくは樹脂製の分割されたスリーブ又は蛇腹状の保護チューブをを設けるものである。これにより、チューブの動きを制限することなくチューブを保護することが可能となる。
【００４５】
また、液冷システムを独立したユニットとし、外付けで装置と接続させて装置本体の冷却を行う形態を示している。これで装置本体内部の電気部品と液冷システムとを完全に分離することにより、液漏れに対する安全性を確保するものである。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の小型電子計算機の冷却構造によれば、ノート型パーソナルコンピュータに代表される小型電子計算機の組立の際の作業性、信頼性を向上することが可能となる。
【００４７】
また、液冷ユニット内の冷却液が漏れた際にも、損害を最小限にくい止めることが可能となり、より安全性を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液冷システムを有する小型電子計算機の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る小型電子計算機のジャケット部の断面を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る液冷システムを有する小型電子計算機の全体構成を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る液冷システムを有する小型電子計算機の全体構成を示す分解斜視図である。
【図５】液冷システムを実装した小型電子計算機の一般的な概略図、及び装置本体部とディスプレイ部とを連結するヒンジ部の拡大図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に関する液冷システムにおけるヒンジ部の構成例を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に関する液冷システムにおけるヒンジ部の他の構成例を示す図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る、外付けの独立した液冷システムを有する小型電子計算機の全体構成を示す分解斜視図である。
【図９】本発明の第６の実施形態に係る、他の外付型液冷システムを有する小型電子計算機の全体構成を示す分解斜視図である。
【図１０】先行技術に関する液冷システムを内蔵した小型電子計算機の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 下ケース
２ ディスプレイケース
３ ヒンジ
４ ポンプ
５ ジャケット
６ パイプ
７ 放熱板
８ リザーブタンク
９ チューブ
１０ メイン基板
１１ フロッピー（登録商標）ディスクドライブ
１２ ハードディスクドライブ
１３ ＣＤ−ＲＯＭドライブ
１４ バッテリー
１５ 液晶ディスプレイ
１６ 発熱素子
２０ 装置本体側放熱板
２１ ディスプレイ側放熱板
２２ スリーブ
２３ 蛇腹状のスリーブ
２９ 装置本体下カバー
３０ 液冷システムユニット
３１ 電源用コネクタ
３２ 接続コネクタ
３３ リザーブタンク
３４ 放熱パイプ
３５ 放熱板
３６ 伝熱部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスプレイとキーボードを計算機本体に備える小型電子計算機に関し、特にノート型パーソナルコンピュータに適用した液体冷却システムの技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近のパーソナルコンピュータに代表される小型電子計算機は、性能の大幅な向上に伴い装置内の発熱量が大幅に増大している。そのためその熱を冷却するための技術が求められている。
【０００３】
従来のディスプレイとキーボードを計算機本体に備えた、ノート型に代表されるパーソナルコンピュータの冷却方法としては、発熱素子等の発熱体から生じる熱を、金属等の放熱板に伝導させ拡散させる方法。又は、ファンを装置内に内蔵し動作させることにより、熱を装置外へ排出するなどの方法がある。
【０００４】
図１０に示す構成は提案されている先行技術であり、液体を冷媒として冷却を行う液体冷却システムの基本的な構成を示している。この液冷システムは、まず、ポンプ４で送り出された液体は、発熱部１６上に設置したジャケット５を通る。ここで発熱部１６の熱を液体に伝える。さらに液体はヒンジ部３を通り、ディスプレイ部の放熱板７上に取り付けられたパイプ６を流れる。
【０００５】
この際に液体の熱がパイプ６から放熱板７に伝わり、放熱板７から外気へ発散される。これにより冷やされた液体はポンプ４に戻り、また同じ順路で液冷システム内を流れ、発熱部１６を常に冷却している。また、液冷システム内には、液体が減った際にこれを補うためのリザーブタンク８が設置されている。また、液冷システムを構成する各部品の接続には、屈曲性と弾力性を有するチューブを用いるのが一般的である。
【０００６】
この液冷システムを装置本体に組み付ける際には、本体及びディスプレイ側の各ケース１，２に、ポンプ４、ジャケット５、放熱板７、リザーブタンク８の各部品を各々組み付け、それらをチューブで接続する。又は、あらかじめ各部品をチューブで接続したループ形状にしておき、その状態でケースに組み込む。本体側の組立においては、メイン基板１０を先にケース１に組み込み、その上にジャケット５を実装する場合とその逆の場合がある。いずれの場合でもノート型ＰＣにおいては、実装のスペースが狭くチューブの取り回しに無理が生じやすく、組立性に改善の余地があるものとなっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、液冷システムの各部品をケースに組み込みチューブにて接続する場合でも、また液冷システムをループ形状にして組立を行う場合においても、狭い場所に部品を配置し接続を行うため、チューブを引っ張りながら組立を行ったりすることにより、チューブに負荷が掛かりやすくなっている。このため、接続部のチューブが外れやすくなったり、破損したりする原因となっている。これにより装置使用時に水漏れが生じたりするなどの不具合が発生し、信頼性の低下を招く原因になっている。
【０００８】
特に、本体部とディスプレイ部とを接続するヒンジ部においては、空間が狭く配線が難しくなっている。また、ディスプレイ部の開閉を繰り返し行うため、ヒンジ部のチューブに負荷がかかりやすく、この箇所での破損が生じ易くなっている。
【０００９】
また、液冷システムから冷却液が漏れた場合、その液がメイン基板等の電子部品にかかると、破損や障害の原因となる。
【００１０】
本発明の目的は、このような課題を解決するために提案されたものであり、液体冷却システムを有する小型電子計算機において、組み立て、保守の作業性を向上させると共に、液漏れ時における安全性の確保を向上させることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は次のような構成を採用する。
発熱体を搭載したメイン基板が配置される装置本体部とディスプレイ部が開閉可能に接続されたノート型の小型電子計算機において、
前記装置本体部の下ケースと前記ディスプレイ部のディスプレイケースを接続するヒンジ部と、冷却用液体を送給するポンプと前記発熱体の発生熱を受熟する受熱部と前記冷却用液体からの熱をディスプレイ側放熱板に伝えるパイプと各部位を接続するチューブとを含む液冷システムと、を有し、前記装置本体部の下ケースには少なくとも前記受熱部が備えられ、前記ディスプレイ部のディスプレイケースには少なくとも前記ディスプレイ側放熱板と前記パイプが備えられ、前記メイン基板の発熱体が前記受熱部に接続するように、前記メイン基板は予め設置された前記液冷システムの受熱部の上方に載置される小型電子計算機。
【００１２】
また、実装部品を配置した装置本体部と、前記装置本体部にヒンジを介して開閉可能なディスプレイ部と、を備えた小型電子計算機において、
前記小型電子計算機は、前記装置本体部に搭載される電子部品を載置したメイン基板と、前記電子部品の発熱体を冷却する液冷システムを搭載してなり、前記液冷システムは、冷却用液体を送給するポンプ、発熱体からの熱を受熟する受熱部、前記冷却用液体からの熱を放熱板に伝えるパイプ、各部位を接続するチューブ、を含む液冷システムの各部材が、装置本体側放熱板とディスプレイ側放熱板に組み付けられて構成され、前記液冷システムの各部材の組付けられた前記装置本体側放熱板とディスプレイ側放熱板は、初めの組み立て工程によって、前記装置本体部と前記ディスプレイ部のそれぞれのケースに取り付けられ、後の組み立て工程によって、前記発熱体を載置したメイン基板が、前記放熱板に取り付けられた前記液冷システムの受熱部に対して前記発熱体を熱接続するように組み付けられる構成とした小型電子計算機。
【００１３】
また、前記小型電子計算機において、前記装置本体側放熱板とディスプレイ側放熱板は、前記ヒンジ部により開閉可能に接続されるとともに、前記液冷システムの各部材が組み付けられる小型電子計算機。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る液体冷却システムを有する小型電子計算機について、図１〜図９を参照しながら以下詳細に説明する。全図面において、同一符号の構成要素は同一の構成、機能を有するものであるので重複説明は省略する。
【００１５】
「第１の実施形態」
図１は、本発明の第１の実施形態に係る液冷システムを有する小型電子計算機の全体構成を示す斜視図であり、図２は本発明の第１の実施形態に係る小型電子計算機のジャケット部の断面を示す図である。
【００１６】
図１に示す小型電子計算機は、システム装置を構成する下ケース１とディスプレイケース２とがヒンジ３で連結されており、各ケースに液冷システムを構成するポンプ４、ジャケット５、パイプ６、放熱板７（金属製パイプ６を通してディスプレイケース２側の放熱板７で熱放散する）、リザーブタンク８、チューブ９の各部品があらかじめ実装されている。この液冷システムが実装されたケースの上にメイン基板１０、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ１１、ハードディスクドライブ１２、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１３、バッテリー１４、液晶ディスプレイ１５（図２参照）等のシステム装置構成各部品が実装される。ここで、液体冷却システム（液冷システム）に用いられる冷却媒体としての液体は、例えば純水（真水）、不凍液等が挙げられ、また、パイプ６は熱伝導率の良い金属パイプが用いられ、チューブ９は適宜の狭隘箇所に這わせられるようにゴム等の可撓性材料が用いられる。
【００１７】
図１に示す構成では、発熱素子１６を含む種々の電子部品を搭載したメイン基板１０は、ポンプ、ジャケット、チューブを含む液冷システムの上方に配置される。そして、メイン基板１０のＣＰＵに代表される主たる発熱素子１６はメイン基板１０の裏面に実装され、組み立て時には発熱素子１６と液冷システムのジャケット５が接触し、発熱素子１６を冷却することが出来る。この組み立ての構成により、システム装置構成部品の実装後に液冷システムを実装する先行技術に比べて、パイプ６やチューブ９の配線が容易となり、各液冷システム構成部品の接続部に、接続用のチューブ９を引っ張ったり、ねじりを加えることによる負荷をかけることも少なくなる。図１で、ディスプレイ部はヒンジ３を支点として回動するので、本体部に配設されたチューブ９は、ヒンジ３からディスプレイ部に至る箇所までチューブが延設されている。
【００１８】
図２は第１の実施形態においてジャケット部の断面図を示したものであるが、図示の構成から分かるように、装置使用時に液体が通るジャケット５やチューブ９がメイン基板１０の下側に配置されているため、液漏れが発生した際にも冷却液がメイン基板１０にかかる恐れが最も少ないため、装置使用時の安全性を向上させることが可能となる。
【００１９】
また、装置使用時の保守作業については、メイン基板１０やフロッピー（登録商標）ディスクドライブ１１等の電子デバイスを装置本体から取り出す際にも、液冷システムを取り出したり、動かしたりする必要が無いため（液冷システムと電子デバイスとはそれらの配置において互いに干渉していないので）、作業効率が向上できると同時に、液冷システムの部品、特にチューブ９に負荷を与える危険性が少なくなり、保守性も向上させることが可能となる。図示の例では、液冷システムの上方部に、発熱素子を設けたメイン基板を配置することが明示されているが、これに限らず、ドライブを含むユニットを形成する電子デバイスが発熱するものの場合に、この電子デバイスを液冷システムの上方に配置することも本実施形態の構成例である。
【００２０】
よって、本実施形態の液冷小型電子計算機によれば、液冷システムを装置本体へ組み込む際の作業性が向上でき、液漏れ時などに対する安全性も向上させることが可能な小型電子計算機とすることが出来る。
【００２１】
「第２の実施形態」
図３は、本発明の第２の実施形態に係る液冷システムを有する小型電子計算機の全体構成を示す分解斜視図であり、液冷ユニットの各部品を装置本体側とディスプレイ側共に放熱板の上に実装したものである。図３によると、ポンプ４、ジャケット５を装置本体側放熱板２０へ、パイプ６、リザーブタンク８をディスプレイ側放熱板２１へそれぞれ実装し、各々の部品を柔軟性のあるチューブ９で接続したものである。
【００２２】
この液冷ユニットを下ケース１とディスプレイケース２に取り付け、その上から、メイン基板１０、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ１１、ハードディスクドライブ１２、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１３、バッテリー１４、液晶ディスプレイ１５等のシステム装置の構成各部品を実装する。ここで、発熱しないドライブ類は液冷システムの上方に限らず、並置しても良い。
【００２３】
図３に示す構成とすることにより、前記第１の実施形態の液冷小型電子計算機と同様に、組み立て時の作業性の向上、保守性の向上を図ることが出来ると同時に、液漏れに対する安全性の向上も図ることが可能となる。
【００２４】
「第３の実施形態」
図４は、本発明の第３の実施形態に係る液冷システムを有する小型電子計算機の全体構成を示す分解斜視図であり、液冷ユニットを実装した装置本体側放熱板２０とディスプレイ側放熱板２１を任意に角度が設定可能なヒンジ３にて接続した構成を示す。
【００２５】
図４によると、装置本体側とディスプレイ側の放熱板をヒンジで連結することにより、液冷システムが完全に一つのユニットとすることが出来、作業中のチューブ９へのねじりや引張りなど負荷を与えることが無くなる。また、液冷システムの取り扱いがより容易となり、組み立て作業性、保守作業性が大幅に向上できる。
【００２６】
「第４の実施形態」
図５の（１）は液冷システムを実装した小型電子計算機の概略図を示し、図５の（２）は装置本体部とディスプレイ部とを連結するヒンジ部の拡大図である。ノート型パーソナルコンピュータに代表される小型電子計算機のヒンジ部は非常に狭いため、この箇所を通すチューブ９もディスプレイ部の開閉にときに、擦れや異常なねじりによりチューブ９を損傷したり、屈曲部で座屈が起こりやすくなっている。
【００２７】
図６は、本発明の第４の実施形態に関する液冷システムにおけるヒンジ部の構成例を示す図であり、ヒンジ部を通るクランク形状のチューブに、金属製または樹脂製のＬ字型の分割されたスリーブ２２を取り付けている。このスリーブ２２を取り付けることにより、ディスプレイ部を開閉した際にもチューブ９をその周辺のケースやケーブルにて擦れなどによる摩擦を受けることが無い。
【００２８】
ここで、図６の（１）はヒンジ部における分割スリーブ２２の全体構成を示し、図６の（２）はスリーブ２２の分割部における詳細構造を示す。スリーブ２２はチューブ６との間に或る程度の隙間が保持して動けるようになっていてチューブ９を包囲している。仮にスリーブが無い場合のチューブによる周辺ケースとの点接触によるチューブ損傷から、本実施形態のようにスリーブが有るときのチューブとスリーブとの面接触によって、チューブの損傷を回避できる。更に、スリーブの分割部における内周面はチューブの損傷回避を狙って均一な平面となっている。
【００２９】
また、スリーブ２２は２つに分割されているので、ディスプレイ部開閉の際のチューブ９のねじりを制約するものではない。またスリーブ２２の曲げ半径以下にチューブ９が曲がることが無いので、チューブ９が座屈することが無い。よって、本実施形態の液冷小型電子計算機によれば、ヒンジ部にて生じやすいチューブ９の座屈による冷却液の循環不能や、擦れ等によるチューブ９の損傷を防ぐことが可能な小型電子計算機とすることが可能となる。
【００３０】
また、図７は、本発明の第４の実施形態に関する液冷システムにおけるヒンジ部の他の構成例を示す図であり、図６に示す液冷小型電子計算機と同様の課題解決のために、システム装置のヒンジ部を通すチューブ９の周りに、樹脂製の蛇腹状のスリーブ２３を取り付けている。
【００３１】
蛇腹状のスリーブ２３はその形状に応じたある一定以下の曲げ半径となることが無いので、その中を通すチューブ９も曲げ半径が小さくなることにより生じる座屈が無くなる。また、ディスプレイ部の開閉によりチューブ９がケース等との摩擦により生じる損傷を防ぐことが可能となる。
【００３２】
ここで、第４の実施形態に関する構成は、本発明の第１、第２又は第３の実施形態のものに適用されても良い。
【００３３】
「第５の実施形態」
図８は、本発明の第５の実施形態に係る、外付けの独立した液冷システム（外付型液冷システムユニット）を有する小型電子計算機の全体構成を示す分解斜視図であり、液冷システムを装置本体とは別の外部接続型の独立したユニットとする構成である。
【００３４】
液冷システムユニット３０は、装置本体の下に接続する形態をとっており、そのユニットの中にポンプ４、ジャケット５、パイプ３４、放熱板３５を実装しており、この中で完結した一つのユニットとなっている。
【００３５】
装置本体を液冷システムユニット３０に接続する際には、装置本体下カバー２９を開き、ＣＰＵに代表される発熱素子１６と液冷システムユニット３０のジャケット５を接触するようにする。それと同時に電源用コネクタ３１を接続し、そこからポンプ４の電源を取るようにしている。装置本体の発熱素子１６で発せられた熱はジャケット５を通して、液冷システムユニット３０に伝えられて冷却される。
【００３６】
装置本体を持ち運びして単独で使用する際には、ＣＰＵの駆動周波数を下げるなどにより、バッテリーの駆動時間を延ばすと同時に、発熱量を抑えるようにし、液冷システムユニット３０が無くても安定して使用できるようにしている。
【００３７】
本実施形態のように、液冷システムを完全に独立した外付けのユニットとすることにより、冷却液の漏れなどに対する装置本体の安全性を保つことが可能となる。また、分離したユニットとすることにより、装置本体の組み立て性、保守時の作業性を損なうことなく液冷システムを使用することが可能となる。
【００３８】
「第６の実施形態」
図９は、本発明の第６の実施形態に係る、他の外付型液冷システムを有する小型電子計算機の全体構成を示す分解斜視図である。ノート型の小型電子計算機においては、着脱可能な外付けバッテリーや、着脱可能なＦＤＤ、ＣＤ−ＲＯＭユニットを有したタイプの装置が多い。このタイプの装置の中で、装置本体背面に外付けのバッテリーを有する装置に、液冷システムを採用したものが図９に示す第６の実施形態である。
【００３９】
図９によると、バッテリー型のユニット３０の中にポンプ４、ジャケット５、パイプ６を内蔵しており、ジャケット５から装置本体の発熱素子１６の熱を受け、それを液冷システムユニット３０内に張り巡らしたパイプ６を通し、ユニット外面から外気へ放熱している。ポンプ４の電源はシステム装置本体から供給している。即ち、液冷ユニット３０は、バッテリーユニットと同形状を有していて、バッテリーユニットを使用しない場合に入れ替えて使用するものである。図９でジャケット５は発熱素子１６に対向して配置されるものであって液冷ユニット３０と一体的構造である。
【００４０】
システム装置を携帯し使用する際は、バッテリーを接続し持ち運びしながら使用することが出来る。その際は、第５の実施形態と同様にＣＰＵの駆動周波数を落とすことなどにより、発熱を抑えながら、バッテリーの駆動時間を延ばして使用できるようにする。机上で使用する際は、本実施形態に示す液冷システムユニット３０を接続することにより冷却性能を高め、より高い性能で装置を使用することが可能となる。
【００４１】
以上説明したように、本発明の実施形態の特徴は、次のような構成を有し、作用乃至機能を奏するものである。即ち、ディスプレイケース及び装置本体ケースにあらかじめ放熱板、ポンプ、ジャケット、パイプ、リザーブタンクを取り付け、その上にメイン基板やハードディスクドライブ等の各デバイスを実装する。メイン基板等の電子部品の下側に液冷システムがあることにより、組立が容易となり、基板交換等の保守時においても作業性が向上出来る。また、液冷システムから液漏れが発生した場合においても、電子部品の上に液がかかる可能性が低くなることにより信頼性が向上する。
【００４２】
また、ディスプレイ部及び装置本体部の放熱板に液冷システムの各部品を組み付けておき、それを各ケースに取り付けることにより組立を行う。まず各放熱板にポンプ、ジャケット、パイプ、リザーブタンクを取付け、各々をチューブで接続する。これを部品組立の段階で行い液冷ユニットを作成する。そしてこの液冷ユニットをそのままディスプレイ、装置本体の各ケースに取り付ける。これにより液冷システム組み付けの際に、組立作業が容易になり、チューブに負荷を与えることが少なく、作業性、信頼性を向上することが可能となる。
【００４３】
また、前記小型電子計算機において、ディスプレイ側の放熱板と、装置本体側の放熱板をヒンジにて連結したものである。これにより、より簡易に装置への組付けが可能となると同時に、接続用チューブに負荷を与えることが無くなり、信頼性が向上する。
【００４４】
また、ヒンジ部を通るチューブに対し、ディスプレイ部開閉の際の擦れや、急な屈折による挫屈からチューブを保護するため、チューブの周りに金属もしくは樹脂製の分割されたスリーブ又は蛇腹状の保護チューブをを設けるものである。これにより、チューブの動きを制限することなくチューブを保護することが可能となる。
【００４５】
また、液冷システムを独立したユニットとし、外付けで装置と接続させて装置本体の冷却を行う形態を示している。これで装置本体内部の電気部品と液冷システムとを完全に分離することにより、液漏れに対する安全性を確保するものである。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の小型電子計算機の冷却構造によれば、ノート型パーソナルコンピュータに代表される小型電子計算機の組立の際の作業性、信頼性を向上することが可能となる。
【００４７】
また、液冷ユニット内の冷却液が漏れた際にも、損害を最小限にくい止めることが可能となり、より安全性を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液冷システムを有する小型電子計算機の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る小型電子計算機のジャケット部の断面を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る液冷システムを有する小型電子計算機の全体構成を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る液冷システムを有する小型電子計算機の全体構成を示す分解斜視図である。
【図５】液冷システムを実装した小型電子計算機の一般的な概略図、及び装置本体部とディスプレイ部とを連結するヒンジ部の拡大図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に関する液冷システムにおけるヒンジ部の構成例を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に関する液冷システムにおけるヒンジ部の他の構成例を示す図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る、外付けの独立した液冷システムを有する小型電子計算機の全体構成を示す分解斜視図である。
【図９】本発明の第６の実施形態に係る、他の外付型液冷システムを有する小型電子計算機の全体構成を示す分解斜視図である。
【図１０】先行技術に関する液冷システムを内蔵した小型電子計算機の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 下ケース
２ ディスプレイケース
３ ヒンジ
４ ポンプ
５ ジャケット
６ パイプ
７ 放熱板
８ リザーブタンク
９ チューブ
１０ メイン基板
１１ フロッピー（登録商標）ディスクドライブ
１２ ハードディスクドライブ
１３ ＣＤ−ＲＯＭドライブ
１４ バッテリー
１５ 液晶ディスプレイ
１６ 発熱素子
２０ 装置本体側放熱板
２１ ディスプレイ側放熱板
２２ スリーブ
２３ 蛇腹状のスリーブ
２９ 装置本体下カバー
３０ 液冷システムユニット
３１ 電源用コネクタ
３２ 接続コネクタ
３３ リザーブタンク
３４ 放熱パイプ
３５ 放熱板
３６ 伝熱部
Claims (3)
- 発熱体を搭載したメイン基板が配置される装置本体部とディスプレイ部が開閉可能に接続されたノート型の小型電子計算機において、
前記装置本体部の下ケースと前記ディスプレイ部のディスプレイケースを接続するヒンジ部と、冷却用液体を送給するポンプと前記発熱体の発生熱を受熟する受熱部と前記冷却用液体からの熱をディスプレイ側放熱板に伝えるパイプと各部位を接続するチューブとを含む液冷システムと、を有し、
前記装置本体部の下ケースには少なくとも前記受熱部が備えられ、
前記ディスプレイ部のディスプレイケースには少なくとも前記ディスプレイ側放熱板と前記パイプが備えられ、
前記メイン基板の発熱体が前記受熱部に接続するように、前記メイン基板は予め設置された前記液冷システムの受熱部の上方に載置される
ことを特徴とする小型電子計算機。 - 実装部品を配置した装置本体部と、前記装置本体部にヒンジを介して開閉可能なディスプレイ部と、を備えた小型電子計算機において、
前記小型電子計算機は、前記装置本体部に搭載される電子部品を載置したメイン基板と、前記電子部品の発熱体を冷却する液冷システムを搭載してなり、
前記液冷システムは、冷却用液体を送給するポンプ、発熱体からの熱を受熟する受熱部、前記冷却用液体からの熱を放熱板に伝えるパイプ、各部位を接続するチューブ、を含む液冷システムの各部材が、装置本体側放熱板とディスプレイ側放熱板に組み付けられて構成され、
前記液冷システムの各部材の組付けられた前記装置本体側放熱板とディスプレイ側放熱板は、初めの組み立て工程によって、前記装置本体部と前記ディスプレイ部のそれぞれのケースに取り付けられ、後の組み立て工程によって、前記発熱体を載置したメイン基板が、前記放熱板に取り付けられた前記液冷システムの受熱部に対して前記発熱体を熱接続するように組み付けられる構成とした
ことを特徴とする小型電子計算機。 - 請求項２に記載の小型電子計算機において、
前記装置本体側放熱板とディスプレイ側放熱板は、前記ヒンジ部により開閉可能に接続されるとともに、前記液冷システムの各部材が組み付けられる
ことを特徴とする小型電子計算機。
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