JP4928749B2 - 冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の発熱体を冷却する冷却装置に関する。さらに、本発明は、前記冷却装置を備える電子機器に関する。

ポータブルコンピュータなどの電子機器は、ＣＰＵやＶＧＡ（Ｖｉｄｅｏ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ）など、複数の発熱体を備えている。

これらＣＰＵやＶＧＡは、その処理速度の高速化や多機能化に伴って、発熱量が増加している。発熱量が増加することによって、効率的な動作が失われたり、動作不能に陥るといった問題が生じてくる。

複数の発熱体を冷却する冷却装置としては、各発熱体に共通して用いられるとともに、各発熱体に熱的に接続される流路を備える構造が提案されている。この流路の内部には、冷媒が流通される。このように、流路を複数の発熱体に共通して用いることによって、冷却装置の部品点数が削減されるとともに、装置の構成が簡素化される（例えば、特許文献１参照。）。

一方、電子機器では、薄形化される傾向にある。薄形化にともなって、ＣＰＵなどの発熱体を冷却する冷却装置も薄形化される傾向にある。冷却装置を薄型化するための手段として、冷媒が流動する流路を薄く形成することが行われている。

流路では、薄形化にともなって強度が弱くなることを防止するために、複数の穴を有する多穴管が採用されている。多穴管では、各穴を仕切る隔壁が支柱として機能するので、必要な強度が確保される。

この種の多穴管は、例えば押出成型によって、形成される（例えば、特許文献２参照。）。

または、この種の多穴管は、一方の面に複数の突状部を有する第１の板状体と、この凸状と嵌合する凹状部を有する第２の板状体と、を備える構造がある。第１の板状体の突状部が第２の板状部の凹状部に嵌合することによって、これら突状部と凹状部とが隔壁となり、複数の穴が形成される（例えば、特許文献３参照。）。特許文献２で開示される第１，２の板状体は、ロール圧延加工によって、形成される。
特開２００１−６８８８７号公報 特開２０００−１９３３８５号公報 特開２００５−７４５９号公報

複数の発熱体を冷却する冷却装置であっても、薄形化されることが望まれている。それゆえ、特許文献１に開示される冷却装置の流路として、特許文献２または特許文献３に開示せる流路を用いることが考えられる。

しかし、特許文献２に開示されるように、押出成型で形成される多穴管は、両端に開口端を有する形状になる。そして、流路は、これら開口端を結ぶ線状になる。

このため、多穴管の一端側は、発熱体と熱的に接続され、他端側は、冷媒の熱を放出する放熱部材と熱的に接続される。このようにすることによって、発熱体の熱が流路内の冷媒に伝達される。

冷媒は、発熱体の熱受けて蒸発した後、他端側に向かって移動する。そして、多穴管の他端側で冷媒中の熱が放出された後、冷媒は、液体となって発熱体側に戻る。このように、冷媒の相変態を利用することによって、発熱体は、冷却される。

一方、発熱体の熱を効率よく冷媒に伝達するためには、多穴管において発熱体と熱的に接触される面を大きくすることが考えられる。

しかし、多穴管の断面形状は、押出方向に略一定となる。それゆえ、流路の一部を発熱体に熱的に接続することによって、流路内の冷媒に発熱体の熱を伝達しようとする場合、多穴管における発熱体との接触面の大きさを、発熱体の形状に合わせることは、難しくなる。

それゆえ、発熱体に合わせて形成された受熱部材を別途用意し、この受熱部材を開口端に連結するなどして多穴管と発熱体とを熱的に接続することが考えられる。しかし、別途に形成された受熱部材を用いると、冷却装置の構造は、複雑になることが考えられる。

また、上記のように線状の流路を用いる場合では、冷媒の相変態を利用して発熱体を冷却することになる。それゆえ、流路の断面積は、液体状体である冷媒と気体状体である冷媒とが同じに存在できる大きさを有していなければならない。それゆえ、特許文献２に開示されている多穴管の断面積は、大きくなる傾向にある。

特許文献３で形成される多穴管であっても、特許文献２のように線状の流路を有する形状に形成される場合は、特許文献２のような不具合が生じることが考えられる。

このように、特許文献２または特許文献３に開示される流路を、特許文献１に開示される冷却装置に用いた場合であっても、特許文献１に開示される冷却装置は、効果的に薄形化されないことが考えられる。

したがって、本発明の目的は、簡素な構造で複数の発熱体を冷却するとともに薄形化可能な冷却装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、簡素な構造で複数の発熱体を冷却するとともに薄形化可能な冷却装置備える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、本発明の１つの形態に係る冷却装置は、放熱部と、受熱部と、前記受熱部で受けた熱を前記放熱部に移送する熱移送部とを備える。前記熱移送部に形成される流路の内側面の両側には、互いに対向する位置に前記受熱部から前記放熱部に向かう方向に沿って傾斜して該内側面とのなす角度が鋭角となる形状の突部が設けられる。

本発明によれば、簡素な構造で複数の発熱体を冷却するとともに薄形化可能な冷却装置を得ることが出来る。

本発明の第１の実施形態に係る電子機器を、ポータブルコンピュータ１０を一例に、図１から図９を用いて説明する。

図１は、ポータブルコンピュータ１０を開示している。図１に示すように、ポータブルコンピュータ１０は、コンピュータ本体２０と、表示ユニット５０とを備えている。

コンピュータ本体２０は、第１の筐体２１を備えている。第１の筐体２１は、略扁平な箱状である。第１の筐体２１は、底壁２１ａと上壁２１ｂと前壁２１ｃと後側壁２１ｄと左側壁２１ｅと右側壁２１ｆとを有している。

上壁２１ｂは、キーボード２２を支持している。前壁２１ｃと左側壁２１ｅと右側壁２１ｆと後側壁２１ｄとは、第１の筐体２１の周方向に沿う周壁を構成している。

図２は、コンピュータ本体２０の上壁２１ｂを切り欠いた状態を示している。図２は、コンピュータ本体２０内を上方から見ている。図２に示すように、第１の筐体２１の内部には、プリント板２３が収容されている。

図３は、プリント板２３において図２中のＦ３で囲まれた範囲を下方から見た平面図である。図３に示すように、プリント板２３の下面には、例えばＣＰＵやＶＧＡ（Ｖｉｄｅｏ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ）などの第１〜３の発熱体３０，３１，３２が搭載されている。

これら、第１〜３の発熱体３１，３２，３３は、例えば図中に矢印で示される方向Ａに、略直線状に配置されている。方向Ａは、例えば、コンピュータ本体２０の前後方向に沿っている。

図１に示すように、表示ユニット５０は、第２の筐体５１と液晶表示パネル５２とを備えている。液晶表示パネル５２は、第２の筐体５１に収容されている。液晶表示パネル５２は、画像を表示するスクリーン５２ａを有している。スクリーン５２ａは、第２の筐体５１の前面に形成した開口部５１ａを通じて第２の筐体５１の外方に露出している。

第２の筐体５１は、コンピュータ本体２０の上に横たわる閉じ位置と、キーボード２２やスクリーン５２ａが露出されるようにコンピュータ本体２０に対して起立する開位置との間で回動可能となるように、軸５３によって、第１の筐体２１に連結されている。

ポータブルコンピュータ１０は、第１〜３の発熱体３０，３１，３２を冷却する冷却装置６０を備えている。図２と図３とに示すように、冷却装置６０は、コンピュータ本体２０内において、第１〜３の発熱体３０，３１，３２の近傍に配置されている。

冷却装置６０は、熱移送部材７０と、フィン８０と、ファン９０と、ポンプ１００と、を備えている。熱移送部材は、本発明で言う、熱移送手段の一例である。

図４は、冷却装置６０とプリント板２３と第１〜３の発熱体３０〜３２のそれぞれの相対配置関係を示すとともに、これらが分解された状態を示す斜視図である。図４に示すように、熱移送部材７０は、第１，２の発熱体３０，３１と対向する直線部７１を有する略Ｌ字状である。第３の発熱体３２は、熱移送部材７０において直線部７１から少し外れた位置と対向している。

言い換えると、熱移送部材７０は、第１〜３の発熱体３０〜３２との配置を考慮して略Ｌ字状に形成されている。

熱移送部材７０は、第１の板部材７２と第２の板部材７３とを備えている。図５は、熱移送部材７０が分解された状態を示している。熱移送部材７０は、第１の板部材７２と第２の板部材７３とが、互いに重ねられることによって、形成される。なお、図中、第１の板部材７２は、下側に位置している。図中、第２の板部材７３は、上側に位置している。

図５に示すように、第１，２の板部材７２，７３は、熱移送部材７０の形状に対応して形成されている。それゆえ、第１，２の板部材７２，７３は、上方から見た形状が互いに略同一であって、上記されたように、略Ｌ字状である。第１の板部材７２の厚みは、略均一である。第１の板部材７２の厚みは、例えば０．１ｍｍほどである。第２の板部材７３の厚みは、略均一である。第２の板部材７３の厚みは、例えば略０．４ｍｍほどである。それゆえ、熱移送部材７０の厚みは、略０．５ｍｍとなる。

熱移送部材７０は、第１の受熱部７４と、第２の受熱部７５と、第３の受熱部７６と、放熱部７７と、ポンプ固定部７８と、流路１１０と、を有している。

第１の受熱部７４は、第１の発熱体３０に熱的に接続される。第２の受熱部７５は、第２の発熱体３１に熱的に接続される。第３の受熱部７６は、第３の発熱体３２に熱的に接続される。

図４に２点鎖線で示すように、第１〜３の受熱部７４〜７６は、熱移送部材７０において対応する第１〜３の発熱体３０〜３２と向かい合う部分に形成されている。

本実施形態では、第１〜３の発熱体３０〜３２は、プリント板２３の下面２３ａに搭載されている。そして、熱移送部材７０は、第１〜３の発熱体３０〜３２の下方に配置される。それゆえ、第１〜３の受熱部７４〜７６は、第２の板部材７３に形成されることになる。

第１，２の板部材７２，７３は、後述するように、複数の流路部１１０ａを有する多穴管状である。それゆえ、第１〜３の受熱部７４〜７６は、対応する第１〜３の発熱体３０〜３２と十分に熱接続する面積を有している。つまり、各受熱部は、発熱体の形状に対応して形成されることになる。

図４に示すように、放熱部７７は、熱移送部材７０において後述されるフィン８０が熱的に接続される箇所である。放熱部７７は、フィン８０に対応して形成されている。

図６は、フィン８０が熱移送部材７０に熱的に接続される様子を示している。図４，６に示すように、放熱部７７は、熱移送部材７０において直線部７１の反対側に形成される。放熱部７７は、例えば直線部７１と略直交する方向に延びている。放熱部７７は、第２の板部材７３に形成されている。

図６に示すように、ポンプ固定部７８は、第１の板部材７２において放熱部７７と隣接する部位に形成されている。ポンプ固定部７８には、後述されるポンプ１００が固定される。

流路１１０は、第１の板部材７２と第２の板部材７３との間に形成されている。図５に示すように、本実施形態では、第１の板部材７２において第２の板部材７３と接触する部位、つまり、第２の板部材７３と接触する面に流路１１０に対応した溝１１１が形成されている。溝１１１は、第２の板部材７３によって液密に塞がれる。このように、流路は、溝１１１を第２の板部材７３が液密に塞ぐことによって、形成される。溝１１１は、例えばエッチングによって形成される。溝１１１の深さは、例えば略０．３ｍｍである。

溝１１１は、複数形成されている。各溝１１１は、互いに並列であって同一方向に延びている。溝１１１は、例えば３つ形成されている。図７は、図５にＦ７−Ｆ７線で示される断面図である。図７に示すように、流路１１０は、各溝１１１に対応して形成される流路部１１０ａを有している。つまり、第１，２の板部材７２，７３は、複数の流路部１１０ａを有する多穴管を形成している。

図１１に示すように、流路１１０は、第１の端部１１２と第２の端部１１３とを有している。第１の端部１１２は、放熱部７７の近傍に位置している。第２の端部１１３は、ポンプ固定部７８の近傍に位置している。

第１，２の端部１１２，１１３は、各流路部１１０ａが１つに集まっている箇所である。つまり、各溝１１１は、放熱部７７の近傍とポンプ固定部７８の近傍とにおいて１つにまとまっている。

流路１１０が第１〜３の受熱部７４〜７６を通るように、各溝１１１は、第１〜３の受熱部７４〜７６を通るように形成されている。

溝１１１の配置について、具体的に説明する。熱移送部材７０の直線部７１には、流路１１０に沿って隣り合う第１，２の受熱部７４，７５が形成されている。それゆえ、直線部７１は、本発明で言う、流路に沿って隣り合う２つ以上の受熱部が設けられる領域である。

直線部７１内では、溝１１１は、直線部７１の先端で折り返されている。つまり、直線部７１内で流路１１０が折り返されることによって、直線部７１内には、流路１１０において流れ方向が互いに異なる第１の部分１１４と第２の部分１１５とが存在することになる。

なお、第１の部分１１４は、冷媒の流れ方向に沿って第２の受熱部７５から第１の受熱部７４に向かう部分である。第２の部分１１５は、冷媒の流れ方向に沿って第１の受熱部７４から第２の受熱部７５に向かう部分である。本実施形態では、第１の部分１１４の流れ方向と第２の部分１１５の流れ方向とは、互いに逆になる。

第１，２の板部材７２，７３において直線部７１を形成する範囲には、第１，２の板部材７２，７３を貫通する切り欠きや孔が形成されていない。つまり、第１，２の板部材７２，７３において直線部７１を形成する範囲は、連続している。

図７に示すように、第１の部分１１４と第２の部分１１５とは、互いに隣り合っている。

図５に示すように、熱移送部材７０において放熱部７７の近傍には、貫通孔１１６が形成されている。貫通孔１１６は、第１，２の板部材７２，７３を貫通している。貫通孔１１６によって、流路１１０において放熱部７７の上流側と下流側とは、互いに隔てられる。

それゆえ、放熱部７７の近傍では、第１，２の板部材７２，７３を通して行われる、放熱部７７を挟んで上流側と下流側との間での熱の移動は抑制される。

また、溝１１１において第１，３の受熱部７４，７６に対応する範囲では、内部に縦壁１１７が形成されている。縦壁１１７は、溝１１１に沿って延びている。縦壁１１７は、冷媒の流れを止めないように考慮して形成されている。縦壁１１７は、例えば第１の板部材７２と一体に形成されている。縦壁１１７は、第２の板部材７３に当接する高さを有している。

縦壁１１７が補強材として機能することによって、第１，３の受熱部７４，７６の剛性は、向上する。なお、溝１１１において第２の受熱部７５に対応する範囲の内部にも、縦壁１１７が形成されてもよい。

上記のように形成される熱移送部材７０では、第１，２の板部材７２，７３は、好ましくは、常温接合によって互いに接続される。常温接合されることによって、ロウ材を必要としないので、熱移送部材７０が厚くなることが抑制される。さらに、第１の板部材７２と第２の板部材７３とが薄くても、これらを接合することができる。

なお、常温接合とは、第１の板部材７２と第２の板部材７３との互いに接合される面をきれいにした後、真空状態においてこれらを互いに圧力を加えて接合する方法である。

しかし、第１，２の板部材７２，７３どうしの接合方法は、常温接合に限定されない。例えば、第１，２の板部材７２，７３は、はんだ溶接のように、ロウ付けによって互いに液密に接合されてもよい。

熱移送部材７０の弾性率は、好ましくは、２００００以下である。それゆえ、熱移送部材７０には、比較的大きな可撓性を有している。

また、流路１１０の気密性は、好ましくは、Ｈｅリーク真空法で、１０Ｅ^−４Ｐａ・ｍ^３／Ｓ以下である。また、熱移送部材７０の厚みは、好ましくは、０．２ｍｍ以上０．８ｍｍ以下である。なお、本実施形態では、熱移送部材７０の厚みは、略０，５ｍｍである。流路１１０内には、水、アルコール、アンモニア、フロン、代替フロンなどの、液状冷媒が、流路１１０の体積の３０〜７０パーセントの割合で収容されている。

フィン８０は、放熱部材の一例である。フィン８０は、熱移送部材７０の放熱部７７に熱的に接続される。図６は、フィン８０が熱移送部材７０に熱的に接続される様子を示している。図４に示すように、プリント板２３において、フィン８０に対応する領域は、切り欠かれている
フィン８０は、フィン本体８１と、複数のフィン部材８２と、を備えている。

ここで、コンピュータ本体２０内での熱移送部材７０の配置について説明する。図２に示すように、熱移送部材７０は、例えば直線部７１がコンピュータ本体２０の前後方向に沿うように、かつ放熱部７７がコンピュータ本体２０の幅方向に沿うように、配置される。さらに、熱移送部材７０は、放熱部７７が例えば第１の筐体２１の後側壁２１ｄに近傍、例えば直前に位置するように、配置される。

コンピュータ本体２０の後側壁２１ｄにおいて放熱部７７と対向する位置には、複数の排気孔８３が形成されている。

フィン本体８１は、例えば断面略矩形の筒状である。フィン部材８２は、フィン本体８１内に設けられている。各フィン部材８２は、フィン本体８１の一方の開口から他方の開口に向かう方向に沿って、延びている。各フィン部材８２の間には、隙間が規定されており、フィン８０の内部を空気などの気体が通過することができる。

フィン８０は、上記された熱移送部材７０の配置を考慮して、フィン本体８１の開口が、第１の筐体２１の後側壁２１ｄに形成された排気孔８３に対向するように、配置される。

フィン本体８１と熱移送部材７０とは、図示しないクールシートとによって、互いに熱的に接続される。流路１１０内の冷媒の熱は、放熱部７７においてフィン８０に伝達される。

図６に示すように、ポンプ１００は、ポンプ固定部７８に固定される。図４に示すように、プリント板２３においてポンプ１００に対応する領域は、切り欠かれている。ポンプ１００は、ポンプ本体１０１と、冷媒吸込吐出部１０２と、ねじ板１０３と、を備えている。

ポンプ本体１０１は、図示しないインペラやこのインペラを駆動する駆動部などを備えている。冷媒吸込吐出部１０２は、ポンプ本体１０１に取り付けられており、ポンプ本体１０１の駆動力を受けて、冷媒を吸込むとともに、吸込んだ冷媒を吐出する。

つぎに、ポンプ１００とポンプ固定部７８との固定構造を説明する。図８は、図２に示されるＦ８−Ｆ８線に沿う断面図である。図８は、冷媒吸込吐出部１０２とポンプ固定部７８との断面を示しており、ポンプ１００とポンプ固定部７８との固定構造を示している。

図８に示すように、冷媒吸込吐出部１０２は、本体１０４と、吸込み口１０５と、吐出口１０６と、フランジ部１０７と、を有している。

本体１０４内には、ポンプ本体１０１の駆動力を受けて内部に冷媒を吸込む第１の流路１０４ａと、外部に冷媒を導く第２の流路１０４ｂが設けられている。

吸込み口１０５は、第１の流路１０４ａの先端に設けられており、第１の流路１０４ａ内に冷媒を流入する。吐出口１０６は、第２の流路１０４ｂの先端に設けられており、第２の流路１０４ｂ内の冷媒を外部へ吐出する。

図５，６に示すように、ポンプ固定部７８には、吸込み口１０５に連通する第１の貫通孔７８ａと、吐出口１０６と連通する第２の貫通孔７８ｂとが形成されている。なお、図示されるように、第１の貫通孔７８ａは、第１の端部１１２と対向している。第２の貫通孔７８ｂは、第２の端部１１３と対向している。

つまり、溝１１１において第１の端部１１２と第２の端部１１３とに対応する部分は、吸込み口１０５と吐出口１０６と対向するように考慮されて形成されている。

上記のように、第１の端部１１２と第２の端部１１３とは、ポンプ１００を介して互いに連通する。つまり、流路１１０とポンプ１００とによって、環状の流路が形成される。

図８に示すように、吸込み口１０５は、第１の貫通孔７８ａよりも小さく形成されている。そして、吸込み口１０５の周縁部１０５ａは、ポンプ１００がポンプ固定部７８に配置された状態において、第１の貫通孔７８ａ内に収容されるように、ポンプ固定部７８に向かって延びている。このように、周縁部１０５ａが第１の貫通孔７８ａに差し込まれるまで延びることによって、ポンプ１００を熱移送部材７０に固定する際に、ポンプ１００は、熱移送部材７０に対して位置決めされる。

同様に、吐出口１０６は、第２の貫通孔７８ｂよりも小さく形成されている。吐出口１０６の周縁部１０６ａは、ポンプ１００がポンプ固定部７８に固定された状態において、第２の貫通孔７８ｂ内に差し込まれるように、ポンプ固定部７８に向かって延びている。

本体１０４の底壁１０４ｃにおいて吸込み口１０５と吐出口１０６との周囲には、それぞれ、シール収容溝１０４ｄが形成されている。シール収容溝１０４ｄ内には、Ｏ−リング１０８が収容されている。ポンプ１００がポンプ固定部７８に固定されると、Ｏ−リング１０８によって、吸込み口１０５は、液密にシールされる。同様に、吐出口１０６は、液密にシールされる。

フランジ部１０７は、本体１０４の底壁１０４ｃにおいて吸込み口１０５と吐出口１０６とを挟む両側に形成されており、外側に延びている。各フランジ部１０７は、熱移送部材７０において流路１１０よりも外側と対向している。

各フランジ部１０７には、ねじ挿通孔１０７ａが形成されている。ねじ挿通孔１０７ａは、各フランジ部１０７を貫通している。

図５と図６とに示すように、熱移送部材７０においてねじ挿通孔１０７ａと対向する部位には、ねじ挿通孔１０７ｂが形成されている。つまり、第１，２の板部材７２，７３には、ねじ挿通孔１０７ｂが形成されている。

フランジ部１０７に形成されるねじ挿通孔１０７ａと、熱移送部材７０に形成されるねじ挿通孔１０７ｂとは、互いに連通している。

ねじ板１０３は、熱移送部材７０を挟んでポンプ１００に対して反対側に配置される。ねじ板１０３は、ポンプ固定部７８に対応する幅を有している。ねじ板１０３には、ねじ挿通孔１０７ａ，１０７ｂに対応した位置に、ねじ孔１０３ａが形成されている。ねじ孔１０３ａの内壁には、雌ねじが形成されている。

上記のように構成されるポンプ固定構造よって、ポンプ１００は、以下に示すように熱移送部材７０に固定される。

まず、冷媒吸込吐出部１０２をポンプ固定部７８に配置する。このとき、吸込み口１０５の周縁部１０５ａは、第１の貫通孔７８ａ内に挿入される。吐出口１０６の周縁部１０６ａは、第２の貫通孔７８ｂ内に挿入される。

ついで、ねじ板１０３を配置する。ついで、各ねじ挿通孔１０７ａ，１０７ｂにねじ１０９を挿入する。ねじ１０９は、ねじ板１０３に形成されるねじ孔１０３ａと螺合する。ねじ１０９は、Ｏ−リング１０８が機能するまで締め付けられる。このように、ポンプ１００は、熱移送部材７０に固定される。

図２，３，４に示すように、ファン９０は、フィン８０に対向するように配置されている。図４に示すように、ファン９０は、熱移送部材７０においてフィン８０が固定される側、つまり、第２の板部材７３の上側に配置される。プリント板２３においてファン９０に対応する領域は、切り欠かれている。

図９は、図２中に示されるＦ９−Ｆ９線に沿う断面図である。図９は、第１〜３の発熱体３０〜３２と、プリント板２３と、冷却装置６０と、の上下方向の配置関係を示している。

図９に示すように、本実施形態では、ファン９０は、例えばねじ９１を用いて、第１の筐体２１に固定されている。具体的には、第１の筐体２１の底壁には、ファン９０に向かって突出するボス部９２が形成されている。また、ファン９０には、ねじ９１が通る貫通孔が形成されている。ねじ９１は、ファン９０の貫通孔を通った後、ボス部９２に螺合する。これによって、ファン９０は、第１の筐体２１に固定される。なお、これに限定されない。例えば、ファン９０は、熱移送部材７０に固定されてもよい。

図４に示すように、ファン９０は、ファン本体９３と、ファン本体９３内に収容されるインペラ９５と、などを備えている。ファン本体９３の上壁９０ａと下壁９０ｂとには、吸気口９６が形成されている。ファン本体９３は、周囲の空気を吸気口９６から内部に吸込む。ファン本体９３の下壁９０ｂは、熱移送部材７０の第２の板部材７３と対向している。そして、図中に２点鎖線示すように、ファン本体９３の下壁９０ｂに形成される吸気口９６は、第２の板部材７３と対向している。それゆえ、下壁９０ｂに形成された吸気口９６に吸込まれるべき空気は、吸気口９６に達する前に、熱移送部材７０に当接する。

ファン本体９３には、吐出口９７が形成されている。吐出口９７は、ファン本体９３の内部と外部とを連通している。吐出口９７は、フィン８０と対向するように形成されている。それゆえ、吸気口９６から吸込まれた空気は、吐出口９７を通ってフィン８０に向かって吐出される。吐出された空気は、第１の筐体２１の後側壁２１ｄに形成された排気孔８３を通って、コンピュータ本体２０の外部へ出る。

つぎに、第１〜３の受熱部７４〜７６と第１〜３の発熱体３０〜３２との、接続構造について説明する。

図９に示すように、第１〜３の受熱部７４〜７６は、板ばね１２０と、ねじ１２１とを用いて、対応する第１〜３の発熱体３０〜３２とに熱接続される。

なお、第２の受熱部７５と第２の発熱体３１との接続構造と、第３の受熱部７６と第３の発熱体３２との接続構造とは、第１の受熱部７４と第１の発熱体３０との接続構造と同様であってよい。それゆえ、第１の受熱部７４と第１の発熱体３０との接続構造を代表して説明する。

板ばね１２０は、例えば、一対の縦壁部１２３と、ばね部１２４と、を有している。ばね部１２４は、各縦壁部１２３の先端間に設けられている。各縦壁部１２３とばね部１２４とは、例えば、一体に形成されている。

ばね部１２４は、縦壁部１２３が伸びる方向に、例えば円弧状に突出するように撓んでいる。各縦壁部１２３の他端部には、外側に拡がるフランジ部１２５が形成されている。各フランジ部１２５には、ねじ孔１２６が形成されている。ねじ孔１２６には、雌ねじが形成されている。

第１〜３の発熱体３０〜３２の表面には、熱接続を良好にするために、グリース１２７が塗布されている。

第１の受熱部７４は、たわまされることによって、第１の発熱体３０に押圧される。そして、この状態で、板ばね１２０を第１の受熱部７４と第１の発熱体３０とに組み付ける。具体的には、各縦壁部１２３間に第１の発熱体３０と第１の受熱部７４が位置するように、板ばね１２０を設置する。このとき、ばね部１２４は、第１の受熱部７４に当接する。そして、フランジ部１２５をプリント板２３の下面２３ａに当接する。ばね部１２４は、フランジ部１２５がプリント板２３に当接する状態になると、撓むことによって第１の受熱部７４を第１の発熱体３０に向かって押し付けるように調整されている。

板ばね１２０が設置されると、プリント板２３の上方からねじ１２２を通す。ねじ１２２は、フランジ部１２５に形成されるねじ孔１２６と螺合する。このようにすることによって、板ばね１２０は、第１の受熱部７４を第１の発熱体３０に付勢するとともに、互いに熱接続させた状態でプリント板２３に固定される。

第２の受熱部７５と第２の発熱体３１との接続構造と、第３の受熱部７６と第３の発熱体３２との接続構造とに用いられる板ばね１２０は、それぞれに対応して形成される。また、板ばね１２０の形状は、上記されたように一対の縦壁部１２３とばね部１２４とを有する形状に限定されない。要するに、板ばね１２０は、プリント板２３に固定された状態において、第１〜３の受熱部７４〜７６を対応する第１〜３の発熱体３０〜３２に押圧する機能を有していればよい。

なお、第１の発熱体３０の高さＬ１と、第２の発熱体３１の高さＬ２と、第３の発熱体の３２の高さＬ３とは、図に示すように、互いに異なる。

しかし、上記したように、熱移送部材７０は、弾性率が２００００以下であるともに、薄く形成されているので、可撓性を有している。熱移送部材７０が可撓性を有しているので、第１〜３の受熱部７４〜７６は、撓むことによって、第１〜３の発熱体３０〜３２とに同じに熱的に接続される。このように、熱移送部材７０は、撓むことによって、各発熱体に対応するように形成される。つまり、熱移送部材７０は、発熱体３０,３１,３２の高さばらつきに対応する。

プリント板２３は、フィン８０とポンプ１００とファン９０とに対応する領域が切り欠かれている。ファン９０やフィン８０の高さは、プリント板２３や第１〜３の発熱体３０〜３２の高さよりも高い。それゆえ、図９に示すように、プリント板２３や第１〜３の発熱体３０〜３２は、フィン８０やファン９０の高さ内に配置される。つまり、コンピュータ本体２０内において、冷却装置６０やプリント板２３が占める高さ方向の大きさは、小さくなる。

つぎに、冷却装置６０の動作を説明する。
図５に示すように、ポンプ１００の吐出口１０６から吐出された冷媒Ｌは、流路１１０内を、放熱部７７に向かう方向Ｂに沿って、第２の端部１１３から第１の端部１１２に向かって流れる。まず、冷媒Ｌは、第３の受熱部７６において第３の発熱体３２の熱を奪う。

ついで、冷媒Ｌは、直線部７１に達する。直線部７１内では、冷媒Ｌは、第２の発熱体３１の熱を奪った後、第１の発熱体３０の熱を奪う。

一方、流路１１０は、直線部７１内では、折り返し地点Ｘにおいて折れ曲がっている。そして、流路１１０の第１，２の部分１１４，１１５は、第１，２の受熱部７４，７５を通っている。さらに、直線部７１は、連続している。

それゆえ、直線部７１内の冷媒Ｌの温度は、第１、２の板部材７２，７３を伝って略均一化される。

つまり、第２の受熱部７５に達する冷媒Ｌの温度と、第１の受熱部７４に達する冷媒Ｌの温度とは、略同じになる。それゆえ、直線部７１内の受熱部は効果的に冷却される。つまり、第１の受熱部７４も効果的に冷却される。直線部７１を出た冷媒は、フィン８０に達する。フィン８０に達した冷媒Ｌの熱は、フィン８０に伝えられる。フィン８０に伝わった熱は、ファン９０から送風される空気に移動して、排気孔８３を通ってコンピュータ本体２０外へ排出される。

フィン８０を通過した冷媒Ｌは、第１の端部１１２に集まる。第１の端部１１２に集まった冷媒Ｌは、吸込み口１０５を通してポンプ１００に吸込まれた後、吐出口１０６を通って第２の端部１１３に吐出される。このように、冷媒は、流路１１０内を一方向に流動する。つまり、冷媒Ｌは、流路１１０内を１方向に循環する。

このように形成されるポータブルコンピュータ１０の冷却装置６０は、冷媒Ｌの相変態を利用する構造ではなく、冷媒Ｌが流路１１０内を１方向に流れて循環する構造である。つまり、流路１１０内を液状の冷媒と気体状の冷媒とが往復することがないので、流路１１０は、液状の冷媒と気体状の冷媒とが行き来する大きさを確保する必要がない。

さらに、第１〜３の受熱部７４〜７６は、第２の板部材７３に形成されているので、別途に受熱部材を必要としない。

以上のことより、冷却装置６０は、簡素な構造で薄く形成される。冷却装置６０を薄くすることができるので、ポータブルコンピュータ１０も薄くすることができる。

また、溝１１１が複数形成されることによって、隣り合う溝１１１の間に規定される壁部１１１ａが支柱として機能するので、流路１１０が潰れることが抑制される。

流路１１０が第１〜３の受熱部７４〜７６を通ることによって、第１〜３の発熱体３０〜３２は、効率よく冷却される。

また、第１，２の板部材７２，７３において放熱部７７よりも上流側と下流側とは、貫通孔１１６によって隔てられている。それゆえ、ポンプ１００から吐出された温度の低い冷媒Ｌと、放熱部７７に流入する温度の高い冷媒Ｌとが、第１，２の板部材７２，７３を介して温度交換することが抑制される。それゆえ、第１〜３の受熱部７４〜７６に流入する冷媒Ｌの温度は、低く保たれる。

溝１１１内に縦壁１１７が形成されることによって、受熱部７４〜７６の剛性が高まる。それゆえ、第１〜３の受熱部７４〜７６に第１〜３の発熱体３０〜３２を熱接続しても、流路１１０が潰れることが抑制される。さらに、各発熱体３０〜３２の熱は、縦壁１１７を通って熱移送部材７０に移動するので、各発熱体３０〜３２は、効果的に冷却される。

熱移送部材７０が発熱体３０,３１,３２の高さばらつきに対応することによって、熱移送部材７０は、第１〜３の発熱体３０〜３２に共通に用いられる。それゆえ、冷却装置６０を構成する部品の数が多くなることが抑制されるので、冷却装置６０は、簡素な構造で形成される。

また、熱移送部材７０に対して、フィン８０とファン９０とポンプ１００とプリント板２３とが同一側に位置しているので、コンピュータ本体２０内において、冷却装置６０やプリント板２３が占める高さ方向の大きさを小さくすることができる。つまり、ポータブルコンピュータ１０は、薄型化される。

また、ファン本体９３の下壁９０ｂに形成される吸気口９６が、熱移送部材７０に対向することによって、この吸気口９６に流入する空気は、熱移送部材７０に接触する。それゆえ、熱移送部材７０は、上記した空気の流れによっても冷却される。

また、熱移送部材７０は、多孔管状であって、各発熱体３０〜３２との熱接触面積を十分確保している。つまり、受熱部７４〜７６は、各発熱体３０〜３２に対応して形成されている。それゆえ、各発熱体３０〜３２の熱は、効率よく対応する受熱部７４〜７６に伝わる。

また、本実施形態では、各溝１１１は、エッチングによって形成されている。それゆえ、各溝１１１の形状は限定されず、各発熱体３０〜３２に合わせて形成される。さらに、本実施形態では、第１の板部材７２と第２の板部材７３とは、常温接合によって接合されている。それゆえ、第１の板部材７２と第２の板部材７３とが、薄くても、第１の板部材７２と第２の板部材７３とを接合することができる。

また、流路１１０は、直線部７１内では、折り返し地点Ｘにおいて折れ曲がっている。そして、流路１１０の第１，２の部分１１４，１１５は、第１，２の受熱部７４，７５を通っている。さらに、直線部７１は、連続している。

それゆえ、直線部７１内の冷媒Ｌの温度は、第１、２の板部材７２，７３を伝って略均一化されるので、第２の受熱部７５に達する冷媒Ｌの温度と、第１の受熱部７４に達する冷媒Ｌの温度とは、略同じになる。それゆえ、直線部７１内の受熱部は効果的に冷却される。

なお、本実施形態では、受熱部７４〜７６は、第２の板部材７３に形成されたが、これに限定されない。例えば、図４中第１の板部材７２が第２の板部材７３の上方に配置される場合など、第１の板部材７２が各発熱体３０〜３２と対向する場合では、各受熱部７４〜７６は、第１の板部材７２に形成される。

また、本実施形態では、放熱部７７は、第２の板部材７３に形成されたが、これに限定されない。上記のように、各受熱部７４〜７７が第１の板部材７２に形成される場合には、放熱部７７は、第１の板部材７２に形成されてもよい。このようにすることによって、各発熱体３０〜３２とフィン８０とプリント板２３とは、熱移送部材７０の同じ側に位置するようになる。それゆえ、コンピュータ本体２０内の冷却装置６０とプリント板２３の占める高さ方向の大きさを小さくすることができる。

また、本実施形態では、ファン９０は、第２の板部材７３側に配置されたが、これに限定されない。上記のように、各受熱部７４〜７６と放熱部７７とが第１の板部材７２に設けられる場合には、ファン９０は、第１の板部材７２側に配置されてもよい。このようにすることによって、各発熱体３０〜３２とフィン８０とファン９０とプリント板２３とは、熱移送部材７０に対して同じ側に位置するようになる。それゆえ、コンピュータ本体２０内の冷却装置６０とプリント板２３の占める高さ方向の大きさを小さくすることができる。

また、本実施形態では、ポンプ１００が第２の板部材７３に固定されており、第１,２の貫通孔７８ａ,７８ｂとは、第２の板部材７３に形成されている。しかし、これに限定されない。上記のように、各受熱部７４〜７５と放熱部７７とが第１の板部材７２に設けられるとともにファン９０を第１の板部材７２側に位置させる場合では、ポンプ１００も第１の板部材７２に固定されてもよい。この場合、第１,２の貫通孔７８ａ,７８ｂは、第１の板部材７２に形成される。このようにすることによって、各発熱体３０〜３２とフィン８０とファン９０とポンプ１００とプリント板２３とが、熱移送部材７０に対して同じ側に位置するようになる。それゆえ、コンピュータ本体２０内の冷却装置６０とプリント板２３の占める高さ方向の大きさを小さくすることができる。

つぎに、本発明の第２の実施形態に係る電子機器を、ポータブルコンピュータ１０を一例に、図１０，１１を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様な構成は、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、流路１１０が環状に形成されている点が第１の実施形態と異なる。他の点は、同一であってよい。この点について、具体的に説明する。

図１０は、第１の板部材７２を示している。図１０に示すように、各流路部１１０ａは、環状に形成されている。つまり、流路１１０は、環状に形成されている。それゆえ、冷媒Ｌは、流路１１０内を循環する。

本実施形態では、冷媒Ｌの自励振動によって、冷媒Ｌの熱が放熱部７７に向かって移動していく。それゆえ、本実施形態では、ポンプ１００は用いられていない。

溝１１１の側壁部には、全周に亘って突部１３０が形成されている。つまり、突部１３０は、流路１１０の全域に亘って形成されている。各突部１３０は、冷媒Ｌの流れる方向Ｂに傾斜している。なお、図中、流路１１０は、一部だけが示されており、他の部分は、２点鎖線で省略されている。

図１１は、図１０に示された流路部１１０ａの一部を示している。図１１に示すように、突部１３０は、略平板状である。

つぎに、本実施形態の冷却装置６０の動作を説明する。冷媒Ｌは、自励振動することによって、方向Ｂに移動する。このとき、冷媒Ｌは、突部１３０の傾斜に沿って、スムーズに方向Ｂに移動することができる。

ついで、冷媒Ｌは、方向Ｂとは反対である方向Ｃに移動しようとする。しかし、冷媒Ｌの移動は、突部１３０によって阻まれる。つまり、突部１３０が方向Ｂに傾斜することによって、冷媒Ｌは、方向Ｃに沿って移動しにくくなる。このように、冷媒Ｌは、自励振動によって方向Ｂに流れるようになる。方向Ｂは、本発明で言う、第１の方向である。

本実施形態では、第１の実施形態と同様な効果が得られる。さらに、ポンプ１００を必要としないので、冷却装置６０の構造が簡素化される。また、突部１３０が形成されることによって、冷媒Ｌが流れるようになるので、第１〜３の発熱体３０〜３２は、効果的に冷却される。

つぎに、本発明の第３の実施形態に係る電子機器を、ポータブルコンピュータ１０を一例に、図１２を用いて説明する。なお、第２の実施形態と同様な構成は、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、突部１３０の形状が第２の実施形態と異なる。他の点は、第２の実施形態と同様であってよい。この点について、説明する。

図１２は、本実施形態の流路部１１０ａの一部を拡大して示している。図１２に示すように、突部１３０は、略三角形状に形成されている。本実施形態では、第２の実施形態と同様な効果を得ることができる。

つぎに、本発明の第４の実施形態に係る電子機器を、ポータブルコンピュータ１０を一例に、図１３を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様な機能を有する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、ポンプ１００と熱移送部材７０との接合構造が、第１の実施形態と異なる。他の点は、同一であってよい。

この点について説明する。図１３は、本実施形態のポンプ１００と熱移送部材７０との接合構造を示している。図１３に示すように、本実施形態では、冷媒吸込吐出部１０２と第２の板部材７３との間に、さらに、スペーサ１４０が介装される。

スペーサ１４０は、貫通孔７８ａ，７８ｂに対応した位置に、貫通孔７８ａ，７８ｂと略同じ大きさの貫通孔１４０ａ，１４０ｂが形成されている。貫通孔１４０ａ，１４０ｂの周囲には、Ｏ−リング１４１が設けられている。それゆえ、第１，２の貫通孔７８ａ，７８ｂと貫通孔１４０ａ，１４０ｂとは、互いに液密に連通する。

本実施形態では、第１の実施形態と同様な効果が得られる。さらに、例えば吸込み口１０５の周縁部１０５ａの長さＬ４と、吐出口１０６の周縁部１０６ａの長さＬ５とが、流路１１０の底面から第２の板部材７３において第１の板部材７２と反対側の面までの高さＬ６よりも長い場合には、スペーサ１４０を介装することによって、周縁部１０５ａ，１０６ａの先端が溝１１１の底面に当たることが抑制される。

つまり、周縁部１０５ａ，１０６ａの先端が溝１１１に底面に当たることによって、冷媒吸込吐出部１０２と熱移送部材７０との間に隙間が形成されてしまい、この隙間から冷媒Ｌが漏れることが考えられるが、スペーサ１４０を介装することによって、このような事態が生じることが防止される。

つぎに、本発明の第５の実施形態に係る電子機器を、ポータブルコンピュータ１０を一例に、図１４を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様な機能を有する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、第２の板部材７３の形状が第１の実施形態と異なる。他の点は、同一であってよい。この点について、説明する。

図１４は、本実施形態の熱移送部材７０の断面を示している。図１４に示すように、第２の板部材７３にも、流路１１０に対応した溝１５０が形成されている。第１の板部材７２の溝１１１と第２の板部材７３の溝１５０とは、互いに対向する。各流路部１１０ａは、溝１１１と溝１５０とによって形成される。この場合、縦壁１１７は、第２の板部材７３に形成されてもよい。要するに、縦壁１１７は、第１の板部材７２に形成された溝１１１の底面から第２の板部材７３に形成された溝１５０の底面まで達するように形成されていればよい。

本実施形態では、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。さらに、流路１１０を大きくるすことができるので、冷媒の量の増加に伴って第１〜３の発熱体３０〜３２は、効果的に冷却される。

なお、第２の実施形態であっても、第２の板部材７３に溝１５０が形成されてもよい。

つぎに、本発明の第６の実施形態に係る電子機器を、ポータブルコンピュータ１０を一例に、図１５を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様な機能を有する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、熱移送部材７０において第１〜３の発熱体３０〜３２を避けた位置に第３の板部材１６０が接続されている点が第１の実施形態と異なる。他の点は、同一であってよい。

この点について、具体的に説明する。図１５は、熱移送部材７０において第１〜３の発熱体３０〜３２を避けた位置の断面を示している。図１５に示すように、例えば第２の板部材７３において第１〜３の発熱体３０〜３２を避けた位置には、第３の板部材１６０が接続される。第３の板部材１６０は、第２の板部材７３に向かって延びる隔壁１６１を備えている。本実施形態では、隔壁１６１は、３つ形成されている。

各隔壁１６１は、第２の板部材７３に当接する。各隔壁１６１と第３の板部材１６０の底壁１６２と第２の板部材７３とによって、密閉空間Ｙが規定される。空間Ｙ内は、真空に保たれる。

本実施形態では、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。さらに、空間Ｙ内が真空であることによって、第３の板部材１６０を通して外部へ冷媒Ｌの熱が逃げにくくなる。

つまり、熱移送部材７０が第１の筐体２１の壁部に近い位置に配置された場合であっても、この壁部と熱移送部材７０との間に、上記されたように第３の板部材１６０を接合することによって、熱移送部材７０の熱が第１の筐体２１の伝達することが抑制される。

なお、第３の板部材１６０は、第１の板部材７２と略同形状であってもよい。この場合、第３の板部材１６０は、第１〜３の発熱体３０〜３２を避けるために、第１の板部材７２に接合される。そして、第３の板部材１６０に形成される溝１１１間に規定される壁部１１１ａが、隔壁１６１として機能する。

本発明の第１の実施形態に係るポータブルコンピュータの斜視図。 図１に示されたコンピュータ本体の内部を上方から見る平面図。 図２にＦ３で示される範囲を下方から見る平面図。 図３に示された冷却装置とプリント板と第１〜３の発熱体のそれぞれの相対配置関係を示すとともに、これらが分解された状態を示す斜視図。 図４に示された熱移送部材が分解された状態を示す斜視図。 図４に示されたフィンとポンプとが熱移送部材に接続される様子を示す斜視図。 図５に示されるＦ７−Ｆ７線に沿う断面図。 図２に示されるＦ８−Ｆ８線に沿う断面図。 図２中に示されるＦ９−Ｆ９線に沿う断面図。 本発明の第２の実施形態に係るポータブルコンピュータの冷却装置の第１の板部材の斜視図。 図１０に示された流路部の一部を示す平面図。 本発明の第３の実施形態に係るポータブルコンピュータの冷却装置の流路部の一部を示す平面図。 本発明の第４の実施形態に係るポータブルコンピュータのポンプと熱移送部材との接合構造を示す断面図。 本発明の第４の実施形態に係るポータブルコンピュータの冷却装置の熱移送部材の断面図。 本発明の第５の実施形態に係るポータブルコンピュータの冷却装置の熱移送部材において、第１〜３の発熱体を避けた位置の断面図。

符号の説明

３０…第１の発熱体（発熱体）、３１…第２の発熱体（発熱体）、３２…第３の発熱体（発熱体）、６０…冷却装置、７０…熱移送部材（熱移送部）、７２…第１の板部材、７３…第２の板部材、７４…第１の受熱部（受熱部）、７５…第２の受熱部（受熱部）、７６…第３の受熱部（受熱部）、７７…放熱部、１１０…流路、１１１…溝、１３０…突部、１６０…第３の板部材、１６１…隔壁（隔壁部）、Ｌ…冷媒、Ｙ…密閉空間。

Claims (4)

1. 放熱部と、受熱部と、前記受熱部で受けた熱を前記放熱部に移送する熱移送部と、を具備し、
   前記熱移送部に形成される流路の内側面の両側には、互いに対向する位置に前記受熱部から前記放熱部に向かう方向に沿って傾斜して該内側面とのなす角度が鋭角となる形状の突部が設けられた
   ことを特徴とする冷却装置。
2. 前記熱移送部の前記流路は、内部を冷媒が循環する環状である
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記熱移送部は、
   前記熱移送部の前記流路に対応する溝が形成される第１の板部材と、
   前記溝を液密に覆う第２の板部材と
   を具備し、
   前記受熱部は、前記第１の板部材または前記第２の板部材に形成され、
   前記内側面を有する側壁は、前記溝の側壁である
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
4. 前記熱移送部は、さらに、第３の板部材を具備し、
   前記第３の板部材は、前記第１の板部材と前記第２の板部材において発熱体を避けた位置の少なくとも一部に接合されるとともに、前記第１，２の板部材のうち接合される方に向かって延びて前記接合される方との間に密閉空間を規定する隔壁部を有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の冷却装置。

Images