JP2004119621A - Cooling device and electronic equipment having the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling device and electronic equipment having the cooling device capable of reducing the weight of a cooling device while maintaining the heat conductivity, and increasing the degree of freedom for arranging the cooling device in the electronic equipment by adopting more flexible shapes than metal. <P>SOLUTION: This cooling device is provided with a heat transporting body 10 for receiving the heat of a heating element 26 by a heat inputting part 30 and for radiating the heat from the heat inputting part 30 to the outside part by a heat radiating part 34, a heat sink 14 arranged at the heat radiating part 34 side of the heat transporting body 10 for radiating heat from the heat radiating part 34, and a fan for supplying cooling air to the heat sink 14. The heat transporting body 10 is provided with a container 36 having the heat input 30 and the heat radiating part 34; and condensable operating fluid 38 vacuum sealed and housed in the container 36 for transporting heat received by the heat input 30 to the heat radiating part 34 for moving between the heat input 30 and the heat radiating part 34, by using a capillary phenomena generating means 40 in the container 36. The container 36 is formed of resin, and the resin is provided with heat conductive members. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱素子から発生する熱を輸送して冷却するための冷却装置および冷却装置を有する電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器、たとえば小型のいわゆるノートブック型のパーソナルコンピュータは、表示部分と本体を有している。この本体はキーボードを有しており、本体の中にはＣＰＵ（中央処理装置）等の発熱素子が収容されている。ＣＰＵのような発熱素子は、作動する際に熱を発生する。このような発熱素子の熱を、本体の筐体の外部に放出させるために、冷却装置が本体の筐体内に収容されている。
この種の冷却装置はヒートパイプを有している。ヒートパイプは、熱輸送体ともいい、金属製のコンテナを有しており、このコンテナの中には凝縮性の作動流体を封入している。ヒートパイプのコンテナの入熱部には発熱素子の熱が伝達されて、作動流体がコンテナの入熱部の内壁付近で蒸発して蒸気になる。そして圧力が低く温度も低いコンテナの放熱部側に作動流体が移動してコンテナの放熱部の内壁において凝縮して、その際に凝縮潜熱を放出する。
このようにして、発熱素子の熱は、ヒートパイプを用いて例えば放熱部側の放熱フィンへ放熱するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２３７５７９号公報（第５ページ、第９図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来用いられているヒートパイプのコンテナは、上述のように熱伝導性を良くするために金属により作られている。電子機器の軽量化に伴いヒートパイプの軽量化も望まれているが、コンテナが金属で作られているのでこれ以上の軽量化は難しい。
コンテナが金属製であるので、コンテナの端部は、キャップをはめることにより内部を閉じてしかもコンテナの内部の真空性を保つために封止を行う封止構造を有しているので、コンテナは高価であり、実際に使用する際に作動流体のもれ等が生じやすく信頼性に欠けるという欠点がある。
そこで本発明は上記課題を解消し、熱伝導率を確保しながら冷却装置の軽量化を図ることができ、金属を使用するのに比べてフレキシブルな形状を採用することで、冷却装置を電子機器内に配置する場合の事由度が増す冷却装置および冷却装置を有する電子機器を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、発熱素子が発生する熱を入熱部で受けて前記入熱部から輸送された前記熱を放熱部において外部に放出する熱輸送体と、前記熱輸送体の前記放熱部側に配置されて前記放熱部からの前記熱を放出するヒートシンクと、回転することで前記ヒートシンクに冷却風を供給するファンと、を備え、前記熱輸送体は、前記入熱部と前記放熱部を有するコンテナと、前記入熱部で受けた熱を前記放熱部へ輸送するために前記コンテナ内に真空封入して収容され、前記コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段を用いて前記入熱部と前記放熱部の間を移動する凝縮性の作動流体と、を有し、前記コンテナは樹脂により形成されており、前記樹脂は熱伝導部材を有していることを特徴とする冷却装置である。
【０００６】
請求項１では、熱輸送体は、発熱素子が発生する熱を入熱部で受けて入熱部から輸送された熱を放熱部において外部に放出する。
ヒートシンクは、この熱輸送体の放熱部側に配置されて放熱部からの熱を放出する。ファンは回転することでヒートシンクに冷却風を供給する。
この熱輸送体はコンテナを有している。コンテナは入熱部と放熱部を有する。凝縮性の作動流体は、入熱部で受けた熱を放熱部へ輸送するためにコンテナ内に真空封入して収容され、コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段を用いて入熱部と放熱部の間を移動する。
このコンテナは樹脂により形成されており、樹脂は熱伝導部材を有している。
これにより、熱輸送体のコンテナは樹脂により作られており、従来のようにコンテナを金属で作る場合に比べて軽量化を図ることができる。樹脂の熱伝導性を改善するためにこの樹脂は熱伝導部材を有している。コンテナが樹脂により形成されているので、コンテナの形状は例えばパイプ状に限らず多様な形状を簡単に作ることができる。したがって冷却装置は、装着しようとする電子機器の形状に応じてフレキシブルな形状にすることが可能になる。
【０００７】
コンテナ内の凝縮性の作動流体は、毛細管現象発生手段を用いて、入熱部と放熱部の間で確実に移動することができる。すなわち、コンテナの入熱部に発熱素子からの熱が加わると、コンテナ内の作動流体は蒸発して蒸気になる。この際に蒸発潜熱を入熱部から受けることになり、同時にこの作動流体の蒸気はコンテナ内の他の部分により圧力が上昇することになる。このコンテナ内部の蒸気圧力の差により、作動流体の蒸気は、入熱部から放熱部に移動する。
放熱部では、圧力の低い部分でありかつ温度的にも低いので、コンテナの放熱部の内壁において作動流体の蒸気は凝縮して、その凝縮の際に凝縮潜熱を放出する。凝縮した作動流体は、コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段により入熱部側へ再び確実に還流することができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の冷却装置において、前記熱伝導部材は、前記樹脂に含有されたカーボンナノチューブである。
【０００９】
請求項２では、熱伝導部材は樹脂に含有されたカーボンナノチューブである。このカーボンナノチューブを樹脂に含有することにより、樹脂の熱抵抗を小さくすることで樹脂の熱伝導性を向上することができる。またカーボンナノチューブを含有させた樹脂は、機械的強度が向上するので、コンテナの肉厚を薄くでき、さらに熱抵抗を小さくすることができる。カーボンナノチューブを含有させた樹脂は、電磁波吸収性能を有するので、別途電磁波シールド性能を持った機能部品を用意する必要がない。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１に記載の冷却装置において、前記熱伝導部材は、前記樹脂に含有されたグラファイトである。
【００１１】
請求項３では、熱伝導部材は、樹脂に含有されたグラファイトである。このグラファイトは、樹脂の熱抵抗を小さくすることにより樹脂の熱伝導性を向上することができる。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１に記載の冷却装置において、前記熱伝導部材は、前記樹脂にインサート成型されたグラファイトシートである。
【００１３】
請求項４では、熱伝導部材は、樹脂にインサート成形されたグラファイトシートである。
請求項４では、グラファイトシートは樹脂の熱伝導性を向上することができ、コンテナの機械的強度を上げることができる。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１に記載の冷却装置において、前記熱伝導部材は、前記樹脂に含有されたアルミフィラーである。
【００１５】
請求項５では、熱伝導部材は、樹脂に含有されたアルミフィラーである。このアルミフィラーを含有した樹脂は、樹脂の熱抵抗を小さくすることにより樹脂の熱伝導性を向上することができる。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項１に記載の冷却装置において、前記熱伝導部材は、前記樹脂に含有された窒化アルミフィラーである。
【００１７】
請求項６では、熱伝導部材は、樹脂に含有された窒化アルミフィラーである。この窒化アルミフィラーを含有した樹脂は、樹脂の熱抵抗を小さくすることにより樹脂の熱伝導性を向上することができる。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項１に記載の冷却装置において、前記毛細管現象発生手段は、前記コンテナ内において前記入熱部と前記放熱部の間に形成されたグルーブである。
【００１９】
請求項７では、毛細管現象発生手段は、コンテナ内において入熱部と放熱部の間に形成されたグルーブである。
【００２０】
請求項８の発明は、請求項１に記載の冷却装置において、前記毛細管現象発生手段は、前記コンテナ内において前記入熱部と前記放熱部の間に形成されたメッシュ部材である。
【００２１】
請求項８では、毛細管現象発生手段は、コンテナ内において入熱部と放熱部の間に形成されたメッシュ部材である。
【００２２】
請求項９の発明は、請求項１に記載の冷却装置において、前記毛細管現象発生手段は、前記コンテナ内において前記入熱部と前記放熱部の間に設けられたローレット溝である。
【００２３】
請求項９では、毛細管現象発生手段は、コンテナ内において入熱部と放熱部の間に設けられたローレット溝である。
【００２４】
請求項１０の発明は、請求項１に記載の冷却装置において、前記毛細管現象発生手段は、前記コンテナ内において前記入熱部と前記放熱部の間に設けられた焼結粉である。
【００２５】
請求項１０では、毛細管現象発生手段は、コンテナ内において入熱部と放熱部の間に設けられた焼結粉である。
【００２６】
請求項１１の発明は、請求項１に記載の冷却装置において、前記ファンはハウジング内に配置されており、前記ハウジングは、前記コンテナと一体型に形成されている。
【００２７】
請求項１１では、ファンのハウジングがコンテナと一体型に形成されていることから、ハウジングもコンテナと共に樹脂により作られておりその樹脂は熱伝導部材を有している。したがってファンのハウジングはコンテナと共に樹脂で作られていることから、ハウジングを金属で作る場合に比べて軽量化を図ることができる。コンテナとハウジングの樹脂は共に熱伝導部材を有していることから、樹脂の熱伝導性を改善している。コンテナとハウジングが樹脂により形成されているので、一体型で簡単に作ることができる。
【００２８】
請求項１２の発明は、電子機器の発熱素子から発生する熱を前記電子機器の外部に放出して冷却するの冷却装置を有する電子機器であり、前記発熱素子が発生する熱を入熱部で受けて前記入熱部から輸送された前記熱を放熱部において外部に放出する熱輸送体と、前記熱輸送体の前記放熱部側に配置されて前記放熱部からの前記熱を放出するヒートシンクと、回転することで前記ヒートシンクに冷却風を供給するファンと、を備え、前記熱輸送体は、前記入熱部と前記放熱部を有するコンテナと、前記入熱部で受けた熱を前記放熱部へ輸送するために前記コンテナ内に真空封入して収容され、前記コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段を用いて前記入熱部と前記放熱部の間を移動する凝縮性の作動流体と、を有し、前記コンテナは樹脂により形成されており、前記樹脂は熱伝導部材を有していることを特徴とする電子機器である。
【００２９】
請求項１２では、熱輸送体は、発熱素子が発生する熱を入熱部で受けて入熱部から輸送された熱を放熱部において外部に放出する。
ヒートシンクは、この熱輸送体の放熱部側に配置されて放熱部からの熱を放出する。ファンは回転することでヒートシンクに冷却風を供給する。
この熱輸送体はコンテナを有している。コンテナは入熱部と放熱部を有する。凝縮性の作動流体は、入熱部で受けた熱を放熱部へ輸送するためにコンテナ内に真空封入して収容され、コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段を用いて入熱部と放熱部の間を移動する。
このコンテナは樹脂により形成されており、樹脂は熱伝導部材を有している。これにより、熱輸送体コンテナは樹脂により作られており、従来のようにコンテナを金属で作る場合に比べて軽量化を図ることができる。樹脂の熱伝導性を改善するためにこの樹脂は熱伝導部材を有している。コンテナが樹脂により形成されているので、コンテナの形状は例えばパイプ状に限らず多様な形状を簡単に作ることができる。したがって冷却装置は、装着しようとする電子機器の形状に応じてフレキシブルな形状にすることが可能になる。
【００３０】
コンテナ内の凝縮性の作動流体は、毛細管現象発生手段を用いて、入熱部と放熱部の間で確実に移動することができる。すなわち、コンテナの入熱部に発熱素子からの熱が加わると、コンテナ内の作動流体は蒸発して蒸気になる。この際に蒸発潜熱を入熱部から受けることになり、同時にこの作動流体の蒸気はコンテナ内の他の部分により圧力が上昇することになる。このコンテナ内部の蒸気圧力の差により、作動流体の蒸気は、入熱部から放熱部に移動する。
放熱部では、圧力の低い部分でありかつ温度的にも低いので、コンテナの放熱部の内壁において作動流体の蒸気は凝縮して、その凝縮の際に凝縮潜熱を放出する。凝縮した作動流体は、コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段により入熱部側へ再び確実に還流することができる。
【００３１】
請求項１３の発明は、請求項１２に記載の電子機器において、前記ファンはハウジング内に配置されており、前記ハウジングは、前記コンテナと一体型に形成されている。
【００３２】
請求項１３では、ファンのハウジングがコンテナと一体型に形成されていることから、ハウジングもコンテナと共に樹脂により作られておりその樹脂は熱伝導部材を有している。したがってファンのハウジングはコンテナと共に樹脂で作られていることから、ハウジングを金属で作る場合に比べて軽量化を図ることができる。コンテナとハウジングの樹脂は共に熱伝導部材を有していることから、樹脂の熱伝導性を改善している。コンテナとハウジングが樹脂により形成されているので、一体型で簡単に作ることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００３４】
図１は、本発明の冷却装置を有する電子機器の好ましい実施の形態を示している。
図１に示す電子機器は、一例として携帯型のいわゆるノート型コンピュータ１を示している、コンピュータ１は、表示部２、本体３を有しており、表示部２は本体３に対して連結部４により開閉可能に連結されている。本体３はキーボード５と筐体部６を有している。キーボード５は筐体部６の上面側に設けられている。筐体部６は例えばプラスチックや金属により作られている。筐体部６の中には、好ましい冷却装置２８が収容されている。
【００３５】
図２は、図１の冷却装置２８の好ましい実施の形態を示す平面図である。この冷却装置２８は、筐体部６の排気口９側に対応して設けられている。この冷却装置２８は、筐体部６の中に収容して固定されている。
冷却装置２８は、熱輸送体１０、ヒートブロック４１、ハウジング５０、ファンモータ１８、ファン５３およびヒートシンク１４を有している。
【００３６】
図３は、図２におけるＢ−Ｂ線における断面構造例を示している。
基板５５は、図１に示す筐体部６の中に収容されている。基板５５の上にはダイベース５６を介してＣＰＵ２６が搭載されている。このＣＰＵ２６は、基板５５に通電されて図１に示すコンピュータ１が作動する際に発熱する発熱素子の１つの種類である。このＣＰＵ（中央処理装置）２６は、ダイベース５６に対して固定されており、ＣＰＵ２６は基板５５に対して電気的に接続されている。
【００３７】
図２と図３に示すように、熱輸送体１０は、断面で見て矩形型の容器である。この熱輸送体１０はたとえばヒートパイプとも呼ばれている。熱輸送体１０は、コンテナ３６と作動流体３８を有している。熱輸送体１０のコンテナ３６の一端部は入熱部３０であり、コンテナ３６の他端部は放熱部３４である。コンテナ３６は、樹脂により形成されており、この樹脂は熱伝導部材（熱伝導性部材ともいう）を有している。
コンテナ３６の内部には、凝縮性の作動流体３８が、真空性を保ちながら封入されている。
【００３８】
熱輸送体１０のコンテナ３６の入熱部３０は、図２と図３に示すようにヒートブロック４１を用いて、基板５５側のＣＰＵ２６の表面に対して密着して熱的かつ機械的に固定されている。コンテナ３６の放熱部３４は、ヒートシンク１４に対して熱的かつ機械的に接続されている。
ＣＰＵ２６が動作時に発生する熱は、入熱部３０で受ける。入熱部３０で受けた熱は、熱輸送体１０の作動流体３８の熱輸送作用により、放熱部３４からヒートシンク１４側に放熱できるようになっている。
ヒートシンク１４に伝えられた熱は、図２と図３に示すファンモータ１８のファン５３の複数枚の羽根が発生する冷却風により、Ｔ方向に沿って筐体部６の排気口９を通じて内部から外部へ放出することができる。
【００３９】
図２と図３に示すように、ハウジング５０は、ファンモータ１８およびファン５３を収容している。ハウジング５０は、コンテナ３６と一体的に同じ材質により形成されている。すなわちハウジング５０とコンテナ３６は、樹脂により一体的に形成されており、上述したように熱伝導部材を有していて、これにより樹脂の熱伝導率を向上させている。
ハウジング５０の上面側には、吸気口５７が形成されている。この吸気口５７は、円形状の開口部であり、吸気口５７の内径は、ファン５３の最外径よりもやや小さいものである。
ファンモータ１８は、ファン５３を中心軸Ｅを中心として連続回転させるものであり、ファン５３が連続回転することにより、冷却風がヒートシンク１４側にＴ方向に沿って供給され、ヒートシンク１４を強制的に冷却することができる。
【００４０】
図４は、図２におけるＰ４−Ｐ４線における断面図である。図５は、図２におけるＰ５−Ｐ５線における断面図である。図６は、図２におけるＰ６−Ｐ６線における断面図である。
図２と図３に示すコンテナ３６の形状について説明すると、図４と図５に示すように入熱部３０と中間部３９は同じ大きさの内部空間３６Ａを有している。これに対して、図６に示すように放熱部３４は、ヒートシンク１４の幅Ｗに応じて、その内部空間３６Ｂが内部空間３６Ａに比べて広くなっている。
【００４１】
図７は、上述したコンテナ３６の外形形状例を示している。図８は、図７におけるＢ−Ｂ線におけるコンテナ３６の長手方向Ｇに沿った断面形状例を示している。図９は、図７におけるＣ−Ｃ線における断面形状例を示している。
図８と図９に示すように、コンテナ３６の内部には、複数本のグルーブ４０が、絞った部分３１から絞った部分３３までにかけて長手方向Ｇに沿って形成されている。図５に示すように複数本のグルーブ４０は、Ｂ−Ｂ断面で見てほぼ半円形状の窪みである。
このグルーブ４０は、凝縮性の作動流体３８を放熱部３４から入熱部３０へ移動させるための毛細管現象発生手段である。
【００４２】
凝縮性の作動流体としては、純水、ナフタレン、ブタン、エタノール等を用いることができる。
コンテナ３６は樹脂により作られているが、この樹脂の種類としては、例えばナイロン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）などのいずれかを採用することができるが、特に限定されるものではない。
特にコンテナ３６の材質としては、液晶ポリマーを用いることがより好ましい。この液晶ポリマーは、微細なプラスチック成形を行う際に、アウトガスの発生やコンタミネーションの発生が少ない材質である。
このアウトガスとは、シロキサン類、フタル酸エステル系、りん酸エステル系等をいい塩素や硫黄成分が含まれる電気接点等に有害なガスのことである。
また、コンタミネーションとは、成形樹脂に混在する、固体物質などの意図しない不純物や、成形時に発生する粉塵のことである。
【００４３】
図２と図３に示すコンテナ３６とハウジング５０は、上述したように一体型で同じ樹脂により形成されている。したがってコンテナ３６とハウジング５０は共に同じ樹脂で作られしかも熱伝導部材を有している。
この樹脂製のコンテナ３６とハウジング５０に含まれる熱伝導部材としては、次のようなものが望ましい。
熱伝導部材としては、具体的にはカーボンナノチューブ、グラファイト（炭素繊維）、グラファイトシート、アルミフィラー、あるいは窒化アルミフィラーである。
カーボンナノチューブは、樹脂に含有されている。グラファイトは樹脂に含有されている。グラファイトシートは、樹脂にインサート成形されている。アルミフィラーは樹脂に含有されている。窒化アルミフィラーは樹脂に含有されている。
【００４４】
このような熱伝導部材は、樹脂の熱抵抗を小さくすることにより樹脂の熱伝導性を優れたものに向上させることができる。このように樹脂の熱伝導性を向上させることにより、図２に示すＣＰＵ２６の熱が入熱部３０を通じて作動流体３８に対して熱を容易に伝えることができると共に、放熱部３４においては作動流体３８からヒートシンク１４に対してより容易に熱を伝えることができるのである。
【００４５】
熱伝導部材としてのカーボンナノチューブは、上述したように樹脂に含有されている。このカーボンナノチューブは、上述したように樹脂の熱抵抗を小さくして樹脂の熱伝導性を優れたものにする機能を有しているばかりでなく、このカーボンナノチューブを含有させた樹脂は機械的強度が向上する。
このために、コンテナ３６とハウジング５０の外壁の厚み（肉厚）を、金属のコンテナとハウジングに比べて薄くすることができ、さらにコンテナ３６とハウジング５０の熱抵抗を小さくすることができる。
コンテナ３６とハウジング５０を樹脂により作ることにより、金属で作るコンテナに比べて軽量化を図ることができ、製作も容易であって、作動流体３８をコンテナ３６内に封入するのが容易である。またコンテナ３６とハウジング５０が一体成形物であるので、別々に作成するのに比べて部品点数が減る。
【００４６】
カーボンナノチューブを含有させた樹脂を用いることにより、さらにコンテナ３６とハウジング５０は、電磁波吸収性能を有することになる。従って、コンテナ３６とハウジング５０に対して例えば別途電磁波シールド性能を持った機能部品を用意する必要が無くなる。
このカーボンナノチューブは、炭素（カーボン）原子が網目の形で結びついてできたナノ（１ナノは１０億分の１）メートルサイズの非常に小さな筒（チューブ）状態の物質である。カーボンナノチューブは、熱の伝導効率が金属より高く、軽量なのに強度もダイヤモンド並みなどこれまでの物質に無い特徴がある。
【００４７】
またグラファイトは、黒鉛のことであり、炭素の同素体である。グラファイトシートとは、より結晶の並びがきれいなダイヤモンドに近いグラファイトをシート状にしたものである。グラファイトシートは、ダイヤモンドの次に高い熱伝導率を有しており、銅やアルミニウムのような金属に比べても高い熱伝導率を有している。
このグラファイトシートは、樹脂製のコンテナ３６とハウジング５０を成形する際にインサート成形する。
アルミフィラーと窒化アルミフィラーは、樹脂の熱伝導性を向上させるためのフィラーである。
【００４８】
次に、上述した冷却装置２８の動作について説明する。
図１において、使用者がコンピュータ１を作動させると、ＣＰＵ２６が作動する。これによりＣＰＵ２６は発熱をする。ＣＰＵ２６の熱は、熱輸送体１０の図２と図３に示す入熱部３０に加わる。この入熱部３０の内部にあるグルーブ（グルーブ溝ともいう）４０には、作動流体３８が保持されている。ＣＰＵ２６の熱が入熱部３０に加わると、凝縮性の作動流体３８は、容易に蒸発して蒸気となる。この際に作動流体３８の蒸発潜熱を入熱部３０から受けることになり、同時に作動流体３８の蒸気はコンテナ３６内の他の部分により圧力が上昇することになる。
【００４９】
この内部の蒸気圧力の差により、作動流体３８の蒸気は、入熱部３０から放熱部３４へ移動し、圧力の低い部分、すなわち温度的にも低いコンテナ３６の内壁において凝縮する。この凝縮の際に、作動流体３８は凝縮潜熱を放出する。この放出された凝縮潜熱は、放熱部３４を経てヒートシンク１４に伝わる。ファンモータ１８が作動するとファン５３が連続回転し、ヒートシンク１４に伝わった熱は、図２と図３に示すファンモータ１８のファン５３の冷却風によりＴ方向に沿って強制的に筐体部６の内部から外部に放出される。
【００５０】
図３に戻って、凝縮した作動流体３８は、放熱部３４においてグルーブ４０の毛細管現象により、放熱部３４から入熱部３０側へ再び還流することになる。
このようにしてＣＰＵ２６の発生する熱は、熱輸送体１０のコンテナ３６内の作動流体３８を用いてヒートシンク１４側に熱輸送することができる。
【００５１】
次に、本発明の別の実施の形態について図１０と図１１を参照して説明する。図１０は、図７の熱輸送体１０のコンテナ３６のＢ−Ｂ線断面図である。図１１は、図７のコンテナ３６のＣ−Ｃ線における断面図である。
図１０と図１１おけるコンテナ３６の内周面には、図８に示すグルーブに代えて毛細管現象発生手段であるメッシュ部材１４０が形成されている。このメッシュ部材１４０は、例えば銅やアルミニウムのような熱伝導性に優れた金属により作られたメッシュ状の部材である。
このようなメッシュ部材１４０は、図８に示すグルーブ４０と同様にして、放熱部３４側にある作動流体３８を、入熱部３０側に対してメッシュ部材１４０の毛細管現象により再び還流する機能を有している。
【００５２】
また図１２は、本発明のさらに別の実施の形態を示しており、図７のＢ−Ｂ線における断面図である。
図１２におけるコンテナ３６の内周面には、図８に示すグルーブ４０に代えて毛細管現象発生手段であるローレット溝２４０が形成されている。このローレット溝２４０は、放熱部３４側に位置している作動流体３８を入熱部３０側にローレット溝２４０の毛細管現象により再び還流させる機能を有している。
【００５３】
図１０に示すメッシュ部材１４０と図１２に示すローレット溝２４０は、図８に示すグルーブ４０と同様に毛細管現象発生手段である。
熱輸送体１０のコンテナ３６の形状は、図１に示すような電子機器の形状や各要素の配置の形式によって選択的に採用することができる。
上述した毛細管現象発生手段としては、グルーブ、メッシュ部材およびローレット溝を例に挙げているが、これに限らず、焼結粉を用いてもよい。この焼結粉は、コンテナ内において入熱部と放熱部の間に設けられるものであり、例えば焼結粉としては純銅を採用することができる。
この焼結粉は、放熱部に位置する凝縮した作動流体を入熱部側に対して毛細管現象により再び還流する機能を有している。
【００５４】
図１３は、本発明の冷却装置のさらに別の実施の形態を示している。
図１３に示す冷却装置２８が、図２に示す冷却装置２８と同じ個所には同じ符号を記してその説明を用いることにする。
図１３に示す冷却装置２８が、図２に示す冷却装置２８に比べて異なるのは次の点である。
図１３に示すハウジング１５０が熱輸送体１０のコンテナ３６とは、別部材として形成されていることである。この場合にハウジング１５０は、ファンモータ１８とファン５３を収容しているが、ハウジング１５０は熱伝導性の良好な金属材料、たとえば銅やアルミニウムなどにより作られている。
このように、図２の実施の形態ではハウジング５０とコンテナ３６は樹脂により一体成形により一体物として作られているのに対して、図１３のハウジング１５０は、図１４に示すように別体で作られているのである。
【００５５】
図１５は図１３におけるＰ１−Ｐ１線断面図であり、図１６は図１３におけるＰ２−Ｐ２線断面図であり、図１７は、図１３におけるＰ３−Ｐ３線における断面図である。
【００５６】
図１８は、図１３乃至図１７に示す冷却装置２８のさらに別の実施の形態である。図１８ではコンテナ３６の別の形態例を示している。コンテナ３６の入熱部３０側には金属部材２００が設けられている。同様にして図１３と図１４に示すハウジング１５０とヒートシンク１４側に対応する位置にも金属部材２１０が形成されている。樹脂製のコンテナ３６の入熱部３０と放熱部３４側にそれぞれ金属部材２００，２１０を形成することにより、次のようなメリットがある。
すなわち、コンテナ３６の入熱部３０とＣＰＵ２６との熱的結合をこの金属部材２００を用いてより良好にすることができる。同様にしてコンテナ３６の放熱部３４は、金属製のハウジング１５０と金属製のヒートシンク１４に対して金属部材２１０を介して熱的な結合をより良好にすることができるのである。
本発明の各実施の形態においては、その内部には毛細管現象発生手段としてのグルーブ４０、メッシュ部材１４０あるいはローレット溝２４０や焼結粉のいずれかをも採用することができる。
【００５７】
本発明の熱輸送体は、樹脂により作られているので、その形状や設計がフレキシブルにでき、しかも金属の熱輸送体に比べると軽量化を図ることができる。樹脂製の熱輸送体のコンテナは、カーボンナノチューブで代表されるような熱伝導部材を有していることにより、機械的な強度および熱伝導率を向上させることができる。特にカーボンナノチューブを使用することによりコンテナは電磁波吸収性能を持たせることができる。
これにより、コンテナは樹脂により作られており、従来のようにコンテナを金属で作る場合に比べて軽量化を図ることができる。樹脂の熱伝導性を改善するためにこの樹脂は熱伝導部材を有している。コンテナが樹脂により形成されているので、コンテナの形状は例えばパイプ状に限らず多様な形状を簡単に作ることができる。
【００５８】
コンテナ内の凝縮性の作動流体は、毛細管現象発生手段を用いて、入熱部と放熱部の間で確実に移動することができる。すなわち、コンテナの入熱部に発熱素子からの熱が加わると、コンテナ内の作動流体は蒸発して蒸気になる。
この際に、蒸発潜熱を入熱部から受けることになり、同時にこの作動流体の蒸気はコンテナ内の他の部分により圧力が上昇することになる。このコンテナ内部の蒸気圧力の差により、作動流体の蒸気は、入熱部から放熱部に移動する。放熱部では、圧力の低い部分でありかつ温度的にも低いので、コンテナの放熱部の内壁において作動流体の蒸気は凝縮して、その凝縮の際に凝縮潜熱を放出する。凝縮した作動流体は、コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段により入熱部側へ再び確実に還流することができる。
【００５９】
従来のように金属によりコンテナを作る場合には、折り曲げ部分の半径を例えばパイプ幅の３倍程度までしか小さくすることができず、形状をフレキシブルに設計することができなかった。
しかし、本発明の実施の形態のように冷却装置のコンテナを樹脂により形成することにより、そのような折り曲げ部分の半径は、金属の場合に比べてより小さくすることができ、形状を設計する場合のフレキシブル性が高まる。
なお、上述した冷却装置の熱輸送体のコンテナ３６の入熱部３０は、蒸発部とも呼んでおり、放熱部３４は凝縮部とも呼ぶことがある。コンテナ３６の内部は、凝縮性の作動流体を真空封入しており、毛細管現象を発生させる毛細管現象発生手段を内部に備えていることが特徴的であると共に、コンテナが樹脂により作られており、その樹脂には熱伝導部材を有していることがさらに特徴的な部分である。
【００６０】
ところで本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
上述した実施の形態では、冷却装置の熱輸送体のコンテナの形状を円筒形状やフラットパイプ形状のものを例に挙げている。しかしこれに限らず断面形状が楕円形状あるいは三角形状あるいは四角形以上の多角形状あるいはその他の断面形状を有するものであっても勿論構わない。
またコンテナの形状は、搭載する電子機器の配置要求に応じて任意の形にすることができる。
【００６１】
図１に示す電子機器は、携帯型のコンピュータであるが、これに限らず発熱素子を有する電子機器であれば特に限定されない。
本発明の冷却装置を有する電子機器としては、コンピュータに限らず、携帯情報端末（ＰＤＡ）や、デジタルビデオカメラ、デジタルカメラ、カーナビゲーションシステム、テレビジョン受像機、画像表示装置、ゲーム機器など多様な分野の機器を含むものである。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、熱伝導率を確保しながら冷却装置の軽量化を図ることができ、金属を使用するのに比べてフレキシブルな形状を採用することで、冷却装置を電子機器内に配置する場合の自由度が増す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷却装置を有する電子機器の一例を示す斜視図。
【図２】図１の冷却装置の構造例を示す平面図。
【図３】図２の冷却装置のＢ−Ｂ線における断面図。
【図４】図２の冷却装置におけるＰ４−Ｐ４線における断面図。
【図５】図２における冷却装置のＰ５−Ｐ５線における断面図。
【図６】図２の冷却装置におけるＰ６−Ｐ６線における断面図。
【図７】冷却装置のコンテナの形状例を示す斜視図。
【図８】図７のコンテナのＢ−Ｂ線における断面図。
【図９】図７のコンテナにおけるＣ−Ｃ線における断面図。
【図１０】図７におけるコンテナのＢ−Ｂ線における別の実施の形態を示す断面図。
【図１１】図７におけるコンテナのＣ−Ｃ線における別の実施の形態を示す断面図。
【図１２】図７におけるコンテナのさらに別の実施の形態を示すＢ−Ｂ線における断面図。
【図１３】本発明の冷却装置のさらに別の実施の形態を示す平面図。
【図１４】図１３の冷却装置のＢ−Ｂ線における断面図。
【図１５】図１３における冷却装置のＰ１−Ｐ１線における断面図。
【図１６】図１３の冷却装置におけるＰ２−Ｐ２線における断面図。
【図１７】図１３の冷却装置におけるＰ３−Ｐ３線における断面図。
【図１８】図１３のコンテナの別の実施の形態を示す斜視図。
【符号の説明】
１・・・コンピュータ（電子機器の一例）、１０・・・熱輸送体、２６・・・ＣＰＵ（発熱素子の一例）、１４・・・ヒートシンク（放熱部材の一例）、２８・・・冷却装置、３０・・・入熱部、３４・・・放熱部、３６・・・コンテナ、３８・・・作動流体、４０・・・グルーブ（毛細管現象発生手段）、１４０・・・メッシュ部材（毛細管現象発生手段）、２４０・・・ローレット溝（毛細管現象発生手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling device for transporting and cooling heat generated from a heating element and an electronic apparatus having the cooling device.
[0002]
[Prior art]
An electronic device, for example, a small so-called notebook personal computer has a display portion and a main body. The main body has a keyboard, and a heating element such as a CPU (central processing unit) is housed in the main body. A heating element such as a CPU generates heat when operating. In order to release the heat of such a heating element to the outside of the housing of the main body, a cooling device is housed in the housing of the main body.
This type of cooling device has a heat pipe. The heat pipe has a metal container, which is also called a heat transporter, and has a condensable working fluid sealed in the container. The heat of the heating element is transmitted to the heat input portion of the heat pipe container, and the working fluid evaporates near the inner wall of the heat input portion of the container to become steam. Then, the working fluid moves to the heat radiating portion side of the container where the pressure is low and the temperature is low and condenses on the inner wall of the heat radiating portion of the container, at which time the latent heat of condensation is released.
In this way, the heat of the heating element is radiated to, for example, radiating fins on the radiating section side by using the heat pipe (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-237579 A (Page 5, FIG. 9)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, conventionally used heat pipe containers are made of metal in order to improve thermal conductivity as described above. Along with the weight reduction of electronic devices, it is desired to reduce the weight of the heat pipe. However, since the container is made of metal, it is difficult to further reduce the weight.
Since the container is made of metal, the end of the container has a sealing structure that closes the inside by putting on a cap and seals to maintain the vacuum inside the container. It is expensive and has a drawback that the working fluid is liable to leak when actually used and lacks reliability.
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems, can reduce the weight of the cooling device while securing the thermal conductivity, and adopts a flexible shape as compared with using metal, thereby enabling the cooling device to be used in an electronic device. It is an object of the present invention to provide a cooling device and an electronic apparatus having the cooling device, which increase the degree of reason when the cooling device is disposed in the inside.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a heat transport body that receives heat generated by a heating element in a heat input section and releases the heat transported from the heat input section to the outside in a heat radiating section, and the heat radiation of the heat transport body. A heat sink that is disposed on the side of the unit and emits the heat from the heat radiating unit; and a fan that supplies cooling air to the heat sink by rotating, the heat transport body includes the heat input unit and the heat radiating unit. A container having a portion, and vacuum-enclosed and housed in the container for transporting heat received by the heat input portion to the heat radiating portion, using a capillary phenomenon generating means formed in the container. A cooling fluid having a condensable working fluid that moves between the writing heat part and the heat radiating part, wherein the container is formed of a resin, and the resin has a heat conducting member. Device.
[0006]
According to the first aspect, the heat transporter receives the heat generated by the heat generating element in the heat input unit and discharges the heat transported from the heat input unit to the outside in the heat radiation unit.
The heat sink is disposed on the heat radiator side of the heat transporter and emits heat from the heat radiator. The fan rotates to supply cooling air to the heat sink.
This heat transporter has a container. The container has a heat input section and a heat radiating section. The condensable working fluid is housed in a container by vacuum sealing in order to transport the heat received in the heat input section to the heat radiating section, and is connected to the heat input section by using a capillary phenomenon generating means formed in the container. Move between heat radiating parts.
This container is formed of resin, and the resin has a heat conductive member.
Thereby, the container of the heat transport body is made of resin, and the weight can be reduced as compared with the conventional case where the container is made of metal. This resin has a heat conductive member to improve the thermal conductivity of the resin. Since the container is formed of resin, the shape of the container is not limited to, for example, a pipe shape, and various shapes can be easily formed. Therefore, the cooling device can have a flexible shape according to the shape of the electronic device to be mounted.
[0007]
The condensable working fluid in the container can be reliably moved between the heat input section and the heat radiating section by using the capillary action generating means. That is, when heat from the heating element is applied to the heat input section of the container, the working fluid in the container evaporates to vapor. At this time, latent heat of vaporization is received from the heat input section, and at the same time, the pressure of the vapor of the working fluid is increased by other parts in the container. Due to the difference in steam pressure inside the container, the steam of the working fluid moves from the heat input section to the heat radiating section.
In the heat radiating portion, since the pressure is low and the temperature is low, the working fluid vapor condenses on the inner wall of the heat radiating portion of the container, and releases the latent heat of condensation upon the condensation. The condensed working fluid can be reliably returned to the heat input section side by the capillary action generating means formed in the container.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the cooling device according to the first aspect, the heat conductive member is a carbon nanotube contained in the resin.
[0009]
In the second aspect, the heat conductive member is a carbon nanotube contained in a resin. By containing the carbon nanotubes in the resin, the thermal resistance of the resin can be reduced, thereby improving the thermal conductivity of the resin. In addition, the resin containing carbon nanotubes improves the mechanical strength, so that the thickness of the container can be reduced and the thermal resistance can be further reduced. Since the resin containing carbon nanotubes has electromagnetic wave absorbing performance, there is no need to separately prepare a functional component having electromagnetic wave shielding performance.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the cooling device according to the first aspect, the heat conductive member is graphite contained in the resin.
[0011]
In claim 3, the heat conductive member is graphite contained in a resin. This graphite can improve the thermal conductivity of the resin by reducing the thermal resistance of the resin.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the cooling device according to the first aspect, the heat conductive member is a graphite sheet insert-molded in the resin.
[0013]
In claim 4, the heat conductive member is a graphite sheet insert-molded in a resin.
According to the fourth aspect, the graphite sheet can improve the thermal conductivity of the resin and can increase the mechanical strength of the container.
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, in the cooling device according to the first aspect, the heat conductive member is an aluminum filler contained in the resin.
[0015]
In claim 5, the heat conductive member is an aluminum filler contained in a resin. The resin containing this aluminum filler can improve the thermal conductivity of the resin by reducing the thermal resistance of the resin.
[0016]
According to a sixth aspect of the present invention, in the cooling device according to the first aspect, the heat conductive member is an aluminum nitride filler contained in the resin.
[0017]
In claim 6, the heat conductive member is an aluminum nitride filler contained in a resin. The resin containing the aluminum nitride filler can improve the thermal conductivity of the resin by reducing the thermal resistance of the resin.
[0018]
According to a seventh aspect of the present invention, in the cooling device according to the first aspect, the capillary action generating means is a groove formed between the heat input section and the heat radiating section in the container.
[0019]
In claim 7, the capillary action generating means is a groove formed between the heat input section and the heat radiating section in the container.
[0020]
The invention according to claim 8 is the cooling device according to claim 1, wherein the capillary action generating means is a mesh member formed between the heat input section and the heat radiating section in the container.
[0021]
In claim 8, the capillary action generating means is a mesh member formed between the heat input section and the heat radiating section in the container.
[0022]
According to a ninth aspect of the present invention, in the cooling device according to the first aspect, the capillary action generating means is a knurl groove provided between the heat input section and the heat radiating section in the container.
[0023]
According to the ninth aspect, the capillary action generating means is a knurl groove provided between the heat input section and the heat radiating section in the container.
[0024]
According to a tenth aspect of the present invention, in the cooling device according to the first aspect, the capillary phenomenon generating means is a sintered powder provided between the heat input section and the heat radiating section in the container.
[0025]
In the tenth aspect, the capillary action generating means is a sintered powder provided between the heat input section and the heat radiating section in the container.
[0026]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the cooling device according to the first aspect, the fan is disposed in a housing, and the housing is formed integrally with the container.
[0027]
In the eleventh aspect, since the housing of the fan is formed integrally with the container, the housing is also made of resin together with the container, and the resin has a heat conducting member. Therefore, since the housing of the fan is made of resin together with the container, the weight can be reduced as compared with the case where the housing is made of metal. Since the resin of the container and the housing both have a heat conducting member, the thermal conductivity of the resin is improved. Since the container and the housing are formed of resin, the container and the housing can be integrally and easily manufactured.
[0028]
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an electronic device having a cooling device for cooling by releasing heat generated from a heating element of the electronic device to the outside of the electronic device, wherein the heat generated by the heating element is supplied to a heat input unit. A heat transporter that receives and transports the heat transported from the heat input unit to the outside at a heat radiator, and a heat sink that is disposed on the heat radiator side of the heat transporter and radiates the heat from the heat radiator. , A fan that supplies cooling air to the heat sink by rotating, the heat transporter includes a container having the heat input section and the heat radiating section, and a heat radiating section that receives heat received by the heat input section. A condensable working fluid that is housed in a vacuum-enclosed state in the container for transport to and that moves between the heat input section and the heat radiating section by using a capillary phenomenon generating means formed in the container. And the container is Is formed by fat, the resin is an electronic device which is characterized in that it has a heat conducting member.
[0029]
In the twelfth aspect, the heat transporter receives the heat generated by the heat generating element in the heat input unit and discharges the heat transported from the heat input unit to the outside in the heat radiation unit.
The heat sink is disposed on the heat radiator side of the heat transporter and emits heat from the heat radiator. The fan rotates to supply cooling air to the heat sink.
This heat transporter has a container. The container has a heat input section and a heat radiating section. The condensable working fluid is housed in a container by vacuum sealing in order to transport the heat received in the heat input section to the heat radiating section, and is connected to the heat input section by using a capillary phenomenon generating means formed in the container. Move between heat radiating parts.
This container is formed of resin, and the resin has a heat conductive member. Thus, the heat transporter container is made of resin, and the weight can be reduced as compared with the conventional case where the container is made of metal. This resin has a heat conductive member to improve the thermal conductivity of the resin. Since the container is formed of resin, the shape of the container is not limited to, for example, a pipe shape, and various shapes can be easily formed. Therefore, the cooling device can have a flexible shape according to the shape of the electronic device to be mounted.
[0030]
The condensable working fluid in the container can be reliably moved between the heat input section and the heat radiating section by using the capillary action generating means. That is, when heat from the heating element is applied to the heat input section of the container, the working fluid in the container evaporates to vapor. At this time, latent heat of vaporization is received from the heat input section, and at the same time, the pressure of the vapor of the working fluid is increased by other parts in the container. Due to the difference in steam pressure inside the container, the steam of the working fluid moves from the heat input section to the heat radiating section.
In the heat radiating portion, since the pressure is low and the temperature is low, the working fluid vapor condenses on the inner wall of the heat radiating portion of the container, and releases the latent heat of condensation upon the condensation. The condensed working fluid can be reliably returned to the heat input section side by the capillary action generating means formed in the container.
[0031]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the electronic device according to the twelfth aspect, the fan is disposed in a housing, and the housing is formed integrally with the container.
[0032]
According to the thirteenth aspect, since the housing of the fan is formed integrally with the container, the housing is also made of a resin together with the container, and the resin has a heat conducting member. Therefore, since the housing of the fan is made of resin together with the container, the weight can be reduced as compared with the case where the housing is made of metal. Since the resin of the container and the housing both have a heat conducting member, the thermal conductivity of the resin is improved. Since the container and the housing are formed of resin, the container and the housing can be integrally and easily manufactured.
[0033]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
The embodiments described below are preferred specific examples of the present invention, and therefore, various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention particularly limits the present invention in the following description. It is not limited to these forms unless otherwise stated.
[0034]
FIG. 1 shows a preferred embodiment of an electronic apparatus having the cooling device of the present invention.
The electronic device illustrated in FIG. 1 illustrates a portable so-called notebook computer 1 as an example. The computer 1 includes a display unit 2 and a main body 3. It is connected to be openable and closable by 4. The main body 3 has a keyboard 5 and a housing 6. The keyboard 5 is provided on the upper surface side of the housing 6. The housing 6 is made of, for example, plastic or metal. A preferable cooling device 28 is housed in the housing 6.
[0035]
FIG. 2 is a plan view showing a preferred embodiment of the cooling device 28 of FIG. The cooling device 28 is provided corresponding to the exhaust port 9 side of the housing 6. This cooling device 28 is housed and fixed in the housing 6.
The cooling device 28 includes the heat transport body 10, the heat block 41, the housing 50, the fan motor 18, the fan 53, and the heat sink 14.
[0036]
FIG. 3 shows an example of a cross-sectional structure taken along line BB in FIG.
The substrate 55 is housed in the housing 6 shown in FIG. The CPU 26 is mounted on the substrate 55 via a die base 56. The CPU 26 is one type of a heating element that generates heat when the computer 1 shown in FIG. The CPU (central processing unit) 26 is fixed to the die base 56, and the CPU 26 is electrically connected to the substrate 55.
[0037]
As shown in FIGS. 2 and 3, the heat transport body 10 is a rectangular container when viewed in cross section. This heat transporter 10 is also called, for example, a heat pipe. The heat transport body 10 has a container 36 and a working fluid 38. One end of the container 36 of the heat transport body 10 is the heat input section 30, and the other end of the container 36 is the heat radiating section 34. The container 36 is formed of a resin, and the resin has a heat conductive member (also referred to as a heat conductive member).
A condensable working fluid 38 is sealed inside the container 36 while maintaining vacuum.
[0038]
The heat input section 30 of the container 36 of the heat transporter 10 is thermally and mechanically fixed to the surface of the CPU 26 on the substrate 55 side by using a heat block 41 as shown in FIGS. Have been. The heat radiating part 34 of the container 36 is thermally and mechanically connected to the heat sink 14.
Heat generated when the CPU 26 operates is received by the heat input unit 30. The heat received by the heat input section 30 can be radiated from the heat radiating section 34 to the heat sink 14 by the heat transport action of the working fluid 38 of the heat transport body 10.
The heat transmitted to the heat sink 14 is generated from inside by the cooling air generated by the plurality of blades of the fan 53 of the fan motor 18 shown in FIGS. Can be released to the outside.
[0039]
As shown in FIGS. 2 and 3, the housing 50 houses the fan motor 18 and the fan 53. The housing 50 is formed integrally with the container 36 from the same material. That is, the housing 50 and the container 36 are integrally formed of resin, and have a heat conductive member as described above, thereby improving the heat conductivity of the resin.
An intake port 57 is formed on the upper surface side of the housing 50. The intake port 57 is a circular opening, and the inside diameter of the intake port 57 is slightly smaller than the outermost diameter of the fan 53.
The fan motor 18 rotates the fan 53 continuously around the center axis E. As the fan 53 rotates continuously, cooling air is supplied to the heat sink 14 side along the T direction, and the heat sink 14 is forcibly forced. Can be cooled.
[0040]
FIG. 4 is a sectional view taken along line P4-P4 in FIG. FIG. 5 is a sectional view taken along line P5-P5 in FIG. FIG. 6 is a sectional view taken along line P6-P6 in FIG.
The shape of the container 36 shown in FIGS. 2 and 3 will be described. As shown in FIGS. 4 and 5, the heat input section 30 and the intermediate section 39 have the same internal space 36A. On the other hand, as shown in FIG. 6, the internal space 36B of the heat radiation portion 34 is wider than the internal space 36A in accordance with the width W of the heat sink 14.
[0041]
FIG. 7 shows an example of the outer shape of the container 36 described above. FIG. 8 shows an example of a cross-sectional shape along the longitudinal direction G of the container 36 along the line BB in FIG. FIG. 9 shows an example of a cross-sectional shape taken along line CC in FIG.
As shown in FIGS. 8 and 9, a plurality of grooves 40 are formed in the container 36 along the longitudinal direction G from the squeezed portion 31 to the squeezed portion 33. As shown in FIG. 5, the plurality of grooves 40 are substantially semicircular depressions as viewed in the BB section.
The groove 40 is a capillary phenomenon generating means for moving the condensable working fluid 38 from the heat radiating section 34 to the heat input section 30.
[0042]
Pure water, naphthalene, butane, ethanol, or the like can be used as the condensable working fluid.
The container 36 is made of a resin. As the type of the resin, for example, any of nylon, polycarbonate (PC), polyimide (PI), ABS (acrylonitrile butadiene styrene), and the like can be used. It is not limited.
Particularly, as the material of the container 36, it is more preferable to use a liquid crystal polymer. The liquid crystal polymer is a material that is less likely to generate outgas and contamination when performing fine plastic molding.
The outgas is a harmful gas such as siloxanes, phthalates, phosphates, etc., which is harmful to electrical contacts containing chlorine and sulfur components.
Contamination refers to unintentional impurities such as solid substances and dust generated during molding, which are mixed in the molding resin.
[0043]
The container 36 and the housing 50 shown in FIGS. 2 and 3 are integrally formed of the same resin as described above. Therefore, the container 36 and the housing 50 are both made of the same resin and have a heat conducting member.
As the heat conducting member included in the resin container 36 and the housing 50, the following is desirable.
Specifically, the heat conductive member is a carbon nanotube, graphite (carbon fiber), a graphite sheet, an aluminum filler, or an aluminum nitride filler.
Carbon nanotubes are contained in the resin. Graphite is contained in the resin. The graphite sheet is insert-molded in a resin. The aluminum filler is contained in the resin. The aluminum nitride filler is contained in the resin.
[0044]
Such a heat conductive member can improve the thermal conductivity of the resin by reducing the thermal resistance of the resin. By improving the thermal conductivity of the resin in this manner, the heat of the CPU 26 shown in FIG. Heat can be more easily transferred from the heat sink 38 to the heat sink 14.
[0045]
The carbon nanotube as the heat conductive member is contained in the resin as described above. As described above, the carbon nanotube not only has the function of reducing the thermal resistance of the resin and improving the thermal conductivity of the resin, but also has the mechanical strength of the resin containing the carbon nanotube. Is improved.
For this reason, the thickness (thickness) of the outer wall of the container 36 and the housing 50 can be made thinner than the metal container and the housing, and the thermal resistance of the container 36 and the housing 50 can be reduced.
By making the container 36 and the housing 50 of a resin, the weight can be reduced as compared with a container made of a metal, the manufacturing is easy, and the working fluid 38 is easily sealed in the container 36. Further, since the container 36 and the housing 50 are integrally formed, the number of parts is reduced as compared with the case where they are separately formed.
[0046]
By using a resin containing carbon nanotubes, the container 36 and the housing 50 have electromagnetic wave absorbing performance. Therefore, it is not necessary to separately provide a functional component having electromagnetic wave shielding performance for the container 36 and the housing 50, for example.
This carbon nanotube is a very small tube (tube) having a size of nanometers (one nano is one billionth) formed by connecting carbon atoms in a network. Carbon nanotubes have characteristics that heat conduction efficiency is higher than that of metal, and although they are lightweight, they have strength similar to that of diamond, which is not found in conventional materials.
[0047]
Graphite is graphite and is an allotrope of carbon. The graphite sheet is a sheet of graphite closer to a diamond in which the crystal arrangement is more beautiful. The graphite sheet has the second highest thermal conductivity next to diamond, and has a higher thermal conductivity than metals such as copper and aluminum.
This graphite sheet is insert-molded when the resin container 36 and the housing 50 are formed.
The aluminum filler and the aluminum nitride filler are fillers for improving the thermal conductivity of the resin.
[0048]
Next, the operation of the cooling device 28 will be described.
In FIG. 1, when the user operates the computer 1, the CPU 26 operates. This causes the CPU 26 to generate heat. The heat of the CPU 26 is applied to the heat input section 30 of the heat transport body 10 shown in FIGS. 2 and 3. A working fluid 38 is held in a groove (also referred to as a groove) 40 inside the heat input section 30. When the heat of the CPU 26 is applied to the heat input section 30, the condensable working fluid 38 easily evaporates to vapor. At this time, the latent heat of vaporization of the working fluid 38 is received from the heat input section 30, and at the same time, the pressure of the steam of the working fluid 38 is increased by another portion in the container 36.
[0049]
Due to the difference between the internal steam pressures, the steam of the working fluid 38 moves from the heat input section 30 to the heat radiating section 34 and condenses on the low pressure portion, that is, the inner wall of the container 36 having a low temperature. During this condensation, the working fluid 38 releases latent heat of condensation. The released latent heat of condensation is transmitted to the heat sink 14 via the heat radiating portion 34. When the fan motor 18 operates, the fan 53 rotates continuously, and the heat transmitted to the heat sink 14 is forcibly along the T direction by the cooling air of the fan 53 of the fan motor 18 shown in FIGS. Is released from inside to outside.
[0050]
Returning to FIG. 3, the condensed working fluid 38 returns to the heat input unit 30 from the heat radiator 34 due to the capillary action of the groove 40 in the heat radiator 34.
Thus, the heat generated by the CPU 26 can be transferred to the heat sink 14 using the working fluid 38 in the container 36 of the heat transfer body 10.
[0051]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a sectional view taken along line BB of the container 36 of the heat transport body 10 of FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line CC of the container 36 of FIG.
On the inner peripheral surface of the container 36 in FIGS. 10 and 11, a mesh member 140 as a capillary phenomenon generating means is formed instead of the groove shown in FIG. The mesh member 140 is a mesh member made of a metal having excellent heat conductivity such as copper or aluminum.
The mesh member 140 has a function of returning the working fluid 38 on the heat radiating portion 34 side to the heat input portion 30 again by the capillary action of the mesh member 140 similarly to the groove 40 shown in FIG. Have.
[0052]
FIG. 12 shows still another embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.
On the inner peripheral surface of the container 36 in FIG. 12, a knurl groove 240 serving as a capillary phenomenon generating means is formed instead of the groove 40 shown in FIG. The knurl groove 240 has a function of returning the working fluid 38 located on the heat radiating section 34 side to the heat input section 30 again by the capillary action of the knurl groove 240.
[0053]
The mesh member 140 shown in FIG. 10 and the knurled groove 240 shown in FIG. 12 are capillarity generating means like the groove 40 shown in FIG.
The shape of the container 36 of the heat transporter 10 can be selectively adopted depending on the shape of the electronic device and the type of arrangement of each element as shown in FIG.
As the above-mentioned capillary action generating means, a groove, a mesh member and a knurl groove are taken as examples, but the present invention is not limited to this, and a sintered powder may be used. The sintered powder is provided between the heat input section and the heat radiating section in the container. For example, pure copper can be used as the sintered powder.
The sintered powder has a function of returning the condensed working fluid located in the heat radiating section to the heat input section again by capillary action.
[0054]
FIG. 13 shows still another embodiment of the cooling device of the present invention.
The same reference numerals are given to the same portions of the cooling device 28 shown in FIG. 13 as those of the cooling device 28 shown in FIG. 2, and the description thereof will be used.
The difference between the cooling device 28 shown in FIG. 13 and the cooling device 28 shown in FIG. 2 is as follows.
The housing 150 shown in FIG. 13 is formed as a separate member from the container 36 of the heat transport body 10. In this case, the housing 150 houses the fan motor 18 and the fan 53, and the housing 150 is made of a metal material having good heat conductivity, such as copper or aluminum.
As described above, in the embodiment of FIG. 2, the housing 50 and the container 36 are integrally formed of resin by integral molding, whereas the housing 150 of FIG. 13 is a separate body as shown in FIG. 14. It is made.
[0055]
15 is a sectional view taken along line P1-P1 in FIG. 13, FIG. 16 is a sectional view taken along line P2-P2 in FIG. 13, and FIG. 17 is a sectional view taken along line P3-P3 in FIG.
[0056]
FIG. 18 shows still another embodiment of the cooling device 28 shown in FIGS. FIG. 18 shows another embodiment of the container 36. The metal member 200 is provided on the heat input section 30 side of the container 36. Similarly, a metal member 210 is formed at a position corresponding to the housing 150 and the heat sink 14 shown in FIGS. Forming the metal members 200 and 210 on the heat input section 30 and the heat radiating section 34 side of the resin container 36 has the following merits.
That is, the thermal coupling between the heat input section 30 of the container 36 and the CPU 26 can be improved by using the metal member 200. Similarly, the heat radiating portion 34 of the container 36 can improve the thermal coupling between the metal housing 150 and the metal heat sink 14 via the metal member 210.
In each of the embodiments of the present invention, any one of the groove 40, the mesh member 140, the knurl groove 240, and the sintered powder as the capillary action generating means can be employed inside.
[0057]
Since the heat transport body of the present invention is made of resin, its shape and design can be made flexible, and the weight can be reduced as compared with a metal heat transport body. Since the resin heat transport container has a heat conductive member represented by carbon nanotubes, mechanical strength and thermal conductivity can be improved. In particular, by using carbon nanotubes, the container can have electromagnetic wave absorption performance.
Accordingly, the container is made of resin, and thus, the weight can be reduced as compared with the conventional case where the container is made of metal. This resin has a heat conductive member to improve the thermal conductivity of the resin. Since the container is formed of resin, the shape of the container is not limited to, for example, a pipe shape, and various shapes can be easily formed.
[0058]
The condensable working fluid in the container can be reliably moved between the heat input section and the heat radiating section by using the capillary action generating means. That is, when heat from the heating element is applied to the heat input section of the container, the working fluid in the container evaporates to vapor.
At this time, the latent heat of vaporization is received from the heat input section, and at the same time, the pressure of the vapor of the working fluid is increased by other parts in the container. Due to the difference in steam pressure inside the container, the steam of the working fluid moves from the heat input section to the heat radiating section. In the heat radiating portion, since the pressure is low and the temperature is low, the working fluid vapor condenses on the inner wall of the heat radiating portion of the container, and releases the latent heat of condensation upon the condensation. The condensed working fluid can be reliably returned to the heat input section side by the capillary action generating means formed in the container.
[0059]
When a container is made of metal as in the conventional case, the radius of the bent portion can be reduced only to, for example, about three times the pipe width, and the shape cannot be designed flexibly.
However, by forming the container of the cooling device from resin as in the embodiment of the present invention, the radius of such a bent portion can be made smaller than that of the case of metal, and when the shape is designed. Increases the flexibility.
In addition, the heat input part 30 of the container 36 of the heat transport body of the cooling device described above is also called an evaporating part, and the heat radiating part 34 is also called a condensing part. The inside of the container 36 is characterized in that a condensable working fluid is vacuum-sealed, and is provided with a capillary phenomenon generating means for generating a capillary phenomenon, and the container is made of resin. The resin is further characterized by having a heat conducting member.
[0060]
The present invention is not limited to the above embodiment.
In the above-described embodiment, the shape of the container of the heat transport body of the cooling device is cylindrical or flat pipe. However, the present invention is not limited to this, and the cross-sectional shape may have an elliptical shape, a triangular shape, a polygonal shape having four or more squares, or another cross-sectional shape.
Further, the shape of the container can be any shape according to the arrangement requirement of the electronic device to be mounted.
[0061]
The electronic device illustrated in FIG. 1 is a portable computer, but is not limited thereto, and is not particularly limited as long as the electronic device includes a heating element.
The electronic device having the cooling device of the present invention is not limited to a computer, but may be various types such as a personal digital assistant (PDA), a digital video camera, a digital camera, a car navigation system, a television receiver, an image display device, and a game device. Includes equipment in the field.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the weight of the cooling device while securing the thermal conductivity, and adopt a flexible shape as compared with the case of using metal. The degree of freedom when arranging in an electronic device increases.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an electronic apparatus having a cooling device of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a structural example of the cooling device of FIG. 1;
FIG. 3 is a cross-sectional view of the cooling device of FIG. 2 taken along line BB.
FIG. 4 is a sectional view taken along line P4-P4 of the cooling device of FIG. 2;
FIG. 5 is a sectional view taken along line P5-P5 of the cooling device in FIG. 2;
FIG. 6 is a sectional view taken along line P6-P6 in the cooling device of FIG. 2;
FIG. 7 is a perspective view showing a shape example of a container of the cooling device.
8 is a cross-sectional view of the container of FIG. 7 taken along line BB.
9 is a sectional view of the container of FIG. 7 taken along line CC.
FIG. 10 is a sectional view showing another embodiment of the container taken along line BB in FIG. 7;
FIG. 11 is a sectional view showing another embodiment of the container taken along line CC in FIG. 7;
FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line BB showing still another embodiment of the container in FIG. 7;
FIG. 13 is a plan view showing still another embodiment of the cooling device of the present invention.
14 is a sectional view of the cooling device of FIG. 13 taken along line BB.
FIG. 15 is a sectional view of the cooling device taken along line P1-P1 in FIG. 13;
16 is a cross-sectional view of the cooling device of FIG. 13 taken along line P2-P2.
FIG. 17 is a cross-sectional view of the cooling device of FIG. 13 taken along line P3-P3.
FIG. 18 is a perspective view showing another embodiment of the container of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Computer (an example of an electronic device), 10 ... Heat transporter, 26 ... CPU (an example of a heating element), 14 ... Heat sink (an example of a heat radiating member), 28 ... Cooling device , 30 ... heat input section, 34 ... heat radiating section, 36 ... container, 38 ... working fluid, 40 ... groove (capillary phenomenon generating means), 140 ... mesh member (capillary phenomenon) Generating means), 240... Knurl groove (capillary phenomenon generating means)

Claims (13)

発熱素子が発生する熱を入熱部で受けて前記入熱部から輸送された前記熱を放熱部において外部に放出する熱輸送体と、
前記熱輸送体の前記放熱部側に配置されて前記放熱部からの前記熱を放出するヒートシンクと、
回転することで前記ヒートシンクに冷却風を供給するファンと、を備え、
前記熱輸送体は、
前記入熱部と前記放熱部を有するコンテナと、
前記入熱部で受けた熱を前記放熱部へ輸送するために前記コンテナ内に真空封入して収容され、前記コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段を用いて前記入熱部と前記放熱部の間を移動する凝縮性の作動流体と、を有し、
前記コンテナは樹脂により形成されており、前記樹脂は熱伝導部材を有していることを特徴とする冷却装置。A heat transporter that receives heat generated by a heating element at a heat input unit and releases the heat transported from the heat input unit to the outside at a heat radiation unit,
A heat sink that is disposed on the heat radiator side of the heat transporter and emits the heat from the heat radiator;
A fan for supplying cooling air to the heat sink by rotating,
The heat transporter is
A container having the heat input section and the heat radiating section,
The heat input unit and the heat radiating unit are housed in a vacuum-enclosed state in the container for transporting the heat received by the heat input unit to the heat radiating unit, and using a capillary phenomenon generating means formed in the container. A condensable working fluid moving between the parts,
The cooling device, wherein the container is formed of a resin, and the resin has a heat conducting member. 前記熱伝導部材は、前記樹脂に含有されたカーボンナノチューブである請求項１に記載の冷却装置。The cooling device according to claim 1, wherein the heat conductive member is a carbon nanotube contained in the resin. 前記熱伝導部材は、前記樹脂に含有されたグラファイトである請求項１に記載の冷却装置。The cooling device according to claim 1, wherein the heat conducting member is graphite contained in the resin. 前記熱伝導部材は、前記樹脂にインサート成型されたグラファイトシートである請求項１に記載の冷却装置。The cooling device according to claim 1, wherein the heat conductive member is a graphite sheet insert-molded in the resin. 前記熱伝導部材は、前記樹脂に含有されたアルミフィラーである請求項１に記載の冷却装置。The cooling device according to claim 1, wherein the heat conductive member is an aluminum filler contained in the resin. 前記熱伝導部材は、前記樹脂に含有された窒化アルミフィラーである請求項１に記載の冷却装置。The cooling device according to claim 1, wherein the heat conductive member is an aluminum nitride filler contained in the resin. 前記毛細管現象発生手段は、前記コンテナ内において前記入熱部と前記放熱部の間に形成されたグルーブである請求項１に記載の冷却装置。The cooling device according to claim 1, wherein the capillary action generating means is a groove formed between the heat input section and the heat radiating section in the container. 前記毛細管現象発生手段は、前記コンテナ内において前記入熱部と前記放熱部の間に形成されたメッシュ部材である請求項１に記載の冷却装置。The cooling device according to claim 1, wherein the capillary action generating means is a mesh member formed between the heat input section and the heat radiating section in the container. 前記毛細管現象発生手段は、前記コンテナ内において前記入熱部と前記放熱部の間に設けられたローレット溝である請求項１に記載の冷却装置。The cooling device according to claim 1, wherein the capillary action generating means is a knurled groove provided between the heat input section and the heat radiating section in the container. 前記毛細管現象発生手段は、前記コンテナ内において前記入熱部と前記放熱部の間に設けられた焼結粉である請求項１に記載の冷却装置。The cooling device according to claim 1, wherein the capillary phenomenon generating means is a sintered powder provided between the heat input section and the heat radiating section in the container. 前記ファンはハウジング内に配置されており、前記ハウジングは、前記コンテナと一体型に形成されている請求項１に記載の冷却装置。The cooling device according to claim 1, wherein the fan is disposed in a housing, and the housing is formed integrally with the container. 電子機器の発熱素子から発生する熱を前記電子機器の外部に放出して冷却するの冷却装置を有する電子機器であり、
前記発熱素子が発生する熱を入熱部で受けて前記入熱部から輸送された前記熱を放熱部において外部に放出する熱輸送体と、
前記熱輸送体の前記放熱部側に配置されて前記放熱部からの前記熱を放出するヒートシンクと、
回転することで前記ヒートシンクに冷却風を供給するファンと、を備え、
前記熱輸送体は、
前記入熱部と前記放熱部を有するコンテナと、
前記入熱部で受けた熱を前記放熱部へ輸送するために前記コンテナ内に真空封入して収容され、前記コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段を用いて前記入熱部と前記放熱部の間を移動する凝縮性の作動流体と、を有し、
前記コンテナは樹脂により形成されており、前記樹脂は熱伝導部材を有していることを特徴とする電子機器。An electronic device having a cooling device that cools by releasing heat generated from a heating element of the electronic device to the outside of the electronic device,
A heat transporter that receives heat generated by the heating element at a heat input unit and releases the heat transported from the heat input unit to the outside at a heat radiating unit,
A heat sink that is disposed on the heat radiator side of the heat transporter and emits the heat from the heat radiator;
A fan for supplying cooling air to the heat sink by rotating,
The heat transporter is
A container having the heat input section and the heat radiating section,
The heat input unit and the heat radiating unit are housed in a vacuum-enclosed state in the container for transporting the heat received by the heat input unit to the heat radiating unit, and using a capillary phenomenon generating means formed in the container. A condensable working fluid moving between the parts,
An electronic device, wherein the container is formed of a resin, and the resin has a heat conductive member. 前記ファンはハウジング内に配置されており、前記ハウジングは、前記コンテナと一体型に形成されている請求項１２に記載の電子機器。The electronic device according to claim 12, wherein the fan is disposed in a housing, and the housing is formed integrally with the container.
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