JP5533458B2 - 受熱器、液冷ユニット及び電子機器 - Google Patents

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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、
    前記第1受熱部に前記冷媒を流出する第1流通管と、
    前記電子部品に対して前記第1流通管とは反対側に配置され、前記第1受熱部から前記冷媒が流入されるとともに、当該冷媒を前記第1放熱部に流出する第2流通管と、
    を備え
    前記第1受熱部と前記第2受熱部と前記第1放熱部と前記第1流通管と前記第2流通管は、基板上に実装された、
    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、
    前記第1受熱部に前記冷媒を流出する第1流通管と、
    前記電子部品に対して前記第1流通管とは反対側に配置され、前記第1受熱部から前記冷媒が流入されるとともに、当該冷媒を前記第1放熱部に流出する第2流通管と、
    を備え
    前記第1受熱部と前記第2受熱部と前記第1放熱部と前記第1流通管と前記第2流通管は、基板上に実装された、
    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、
    前記第1受熱部に前記冷媒を流出する第1流通管と、
    前記電子部品に対して前記第1流通管とは反対側に配置され、前記第1受熱部から前記冷媒が流入されるとともに、当該冷媒を前記第1放熱部に流出する第2流通管と、
    を備え
    前記第1受熱部と前記第2受熱部と前記第1放熱部と前記第1流通管と前記第2流通管は、基板上に実装された、
    ことを特徴とする電子機器。
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