JP3634825B2

JP3634825B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP3634825B2
Application number: JP2002190893A
Authority: JP
Inventors: 喜規上川; 聡大岡
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2022-06-28
Also published as: KR100604172B1; CN1623132A; WO2004003713A3; WO2004003713A2; US20040001316A1; JP2004039685A; EP1518160A2; KR20040039345A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体パッケージ等の発熱体を備えたポータブルコンピュータのような電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、この種の電子機器の分野においては、文字、音声、画像等の多用な情報を処理する電子部品、例えばＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）の処理速度の高速化や、多機能化が推進されている。このような電子機器に用いられるＣＰＵは、高集積化や高性能化に伴って動作中の発熱量が急激に増加する傾向にある。
【０００３】
そのため、発熱量の大きいＣＰＵをポータブルコンピュータの筐体に収容するに当たっては、筐体内でのＣＰＵの放熱性を高める必要があり、それ故、ＣＰＵを強制的に冷却する冷却装置が必要不可欠な存在となる。
【０００４】
従来の冷却装置は、受熱部、熱交換部、ヒートパイプ及び電動ファンを備えている。受熱部は、ＣＰＵに対応する大きさのプレートにて構成され、このＣＰＵに熱的に接続されている。熱交換部は、複数の放熱フィンを有し、上記受熱部から離れた位置に設置されている。ヒートパイプは、受熱部と熱交換部との間に跨っており、このヒートパイプの一端部が上記受熱部にはんだ付け或いはかしめ等により接続されている。電動ファンは、冷却風を熱交換部に向けて送風する。
【０００５】
このため、ＣＰＵの熱は、受熱部に伝えられた後、ヒートパイプを介して熱交換部に移される。この熱交換部に移されたＣＰＵの熱は、冷却風との熱交換により、筐体の外方に排出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電子機器によると、プレート状の受熱部にヒートパイプの一端部をはんだ付け或いはかしめ等により接続しているため、これら受熱部とヒートパイプとの接続部分の熱抵抗が大きくなる。
【０００７】
言い換えると、発熱するＣＰＵとヒートパイプとの間に別の受熱部が介在されるので、この介在物による伝熱ロスは防ぎようがない。この結果、ＣＰＵからヒートパイプに伝えることができる熱量に限界が生じ、ＣＰＵの熱を効率よくヒートパイプに伝えることが難しい。
【０００８】
近い将来、電子機器用のＣＰＵは、更なる高性能化が予想され、それに伴いＣＰＵの発熱量も飛躍的な増加が見込まれる。したがって、従来の熱接続構造では、ＣＰＵの冷却性能が不足したり、限界に達する事が懸念される。
【０００９】
本発明は、このような事情にもとづいてなされたもので、発熱体の熱を効率よく熱移送部材に伝えることができる電子機器の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る電子機器は、
発熱体を有する筐体と、
冷媒が充填された冷媒通路を有する管状の本体と、この本体の一端部に一体に形成された平坦な受熱部とを含む熱移送部材と、
上記熱移送部材の本体の他端部に設けられ、上記発熱体の熱を放出する熱交換部と、を備えている。
上記熱移送部材の受熱部は、上記発熱体に熱的に接続されるとともに上記本体よりも幅広な平坦面を有し、上記受熱部のうち上記平坦面とは反対側の面は、上記冷媒通路を残す形状に盛り上がっていることを特徴としている。
【００１１】
この発明によれば、発熱体と熱移送部材との接続部分の熱抵抗を小さく抑えることができ、発熱体の熱を効率よく熱移送部材に伝えることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、電子機器としてのポータブルコンピュータに適用した図１〜図５を参照して説明する。
【００１３】
図１は、ノート型のポータブルコンピュータ１を開示している。このポータブルコンピュータ１は、機器本体２と、この機器本体２に支持された液晶ディスプレイユニット３とを備えている。
【００１４】
機器本体２は筐体４を有している。筐体４は、ケース４ａとカバー４ｂとを有する偏平な箱状をなしている。カバー４ｂは、パームレスト５とキーボード取付け部６とを有している。パームレスト５は、筐体４の前半部においてこの筐体４の幅方向に沿って延びている。キーボード取付け部６はパームレスト５の後方に位置されており、このキーボード取付け部６にキーボード７が取付けられている。
【００１５】
液晶ディスプレイユニット３は、ディスプレイハウジング９と、このディスプレイハウジング９に収容された液晶パネル１０とを備えている。ディスプレイハウジング９は、筐体４の後端部にヒンジ金具（図示せず）を介して回動可能に支持されている。ディスプレイハウジング９の前面には、表示用の開口部９ａが開口されており、この開口部９ａを通じて液晶パネル１０の表示画面がディスプレイハウジング９の外方に露出している。
【００１６】
図２に示すように、筐体４の内部には、プリント配線板１２が収容されている。プリント配線板１２には、発熱体となるＣＰＵ等の回路部品１３が実装されている。この回路部品１３は、例えば、長辺Ｌ_１と短辺Ｓ_１とを有する矩形状をなしている。この回路部品１３は、動作中の発熱量が非常に大きく、安定した動作を維持するために冷却を必要としている。
【００１７】
図２〜図５に示すように、筐体４の内部には、回路部品１３を強制的に冷却する冷却装置２０が収容されている。冷却装置２０は、熱移送部材としてのヒートパイプ２１、熱交換部３６及び電動ファン３７を備えている。
【００１８】
このヒートパイプ２１は、例えば、金属製の外管を有する本体２２及びこの本体２２の一端部２２ａに一体に形成された受熱部２３（図３参照）を備えている。受熱部２３は、本体２２の一端部２２ａを偏平に加圧することにより構成されている。
【００１９】
本体２２は、冷媒が充填された冷媒通路２５を有している。冷媒通路２５は受熱部２３の内部に位置する受熱端２５ａを有している（図４及び図５参照）。受熱部２３は、本体２２よりも幅広な平坦面２４を備えている。受熱部２３の内部は本体２２と連通する中空部となっており、この中空部が受熱端２５ａとなる。
【００２０】
この受熱部２３は、上記平坦面２４を少なくとも１つ有していればよい。そのため、図４に示すように、受熱端２３は、その一方の面を平坦面２４とし、他方の面には断面半円状の冷媒通路２５を残す形状としてもよいし、あるいは、図５に示すように、両方の面を平坦面２４とした形状としてもよい。ただし、冷却効率をよくするためには、本体２２の一端部２２ａを完全に押しつぶさない、すなわち、この一端部２２ａの内部に冷媒通路２５をできるだけ確保しておくのが好ましいため、図４に示した形状とする方が好ましい。
【００２１】
受熱部２３の平坦面２４は、長軸Ｌ_２とこの長軸Ｌ_２と直交する短軸Ｓ_２とを有する矩形状をなしている。平坦面２４の長軸Ｌ_２は、本体２２の軸方向に沿って延びており、その長さは、回路部品１３の長辺Ｌ_１の長さと同等である。そして、ヒートパイプ２１の受熱部２３は、その平坦面２４の長軸Ｌ_２を回路部品１３の長辺Ｌ_１の方向に沿わせた姿勢で、回路部品１３の上に重ね合わされている。
【００２２】
ヒートパイプ２１の受熱部２３は、ばね部材２６を介して回路部品１３に押付けられている。ばね部材２６は、矩形状の基部２７と、この基部２７の四隅部から延出された４本の脚部２８とを有する。
【００２３】
基部２７は、受熱部２３に対応する大きさを有し、その両側縁部に下向きに折り曲げられた一対の係合片２７ａ，２７ｂが形成されている。係合片２７ａ，２７ｂは、受熱部２３を短軸Ｓ_２方向から挟み込んでおり、このことにより、基部２７と受熱部２３との位置決めがなされている。
【００２４】
脚部２８は、プリント配線板１２の上に張出しており、夫々の脚部２８がプリント配線板１２の上の四つのボス部１２ｂにねじ２９（図２参照）を介して固定されている。したがって、ばね部材２６の基部２７は、脚部２８の弾性によりヒートパイプ２１の受熱部２３に押付けられている。よって、受熱部２３の平坦面２４が回路部品１３に密着し、これら受熱部２３と回路部品１３とが熱的に接続されている。
【００２５】
一方、冷却装置２０の熱交換部３６は、所定間隔で配置された多数の放熱フィン３６ａを有し、これら放熱フィン３６ａの中心部を本体２２の他端部２２ｂが貫通している。
【００２６】
また、上記電動ファン３７は、ファンケース３０を有している。ファンケース３０は、図３に示すように、底壁３１ａ及びこの底壁３１ａの周縁から立ち上がる側壁３１ｂを有する本体部３１と、この本体部３１に被さる蓋体部３２とを備えている。蓋体部３２は、下向きに延びる複数の爪３２ａを有し、これら爪３２ａの先端部を本体部３１の底壁３１ａに係合させることで、本体部３１と蓋体部３２とが一体化される。
【００２７】
ファンケース３０の一端部には、吐出口３３が形成されている。吐出口３３は筐体４のケース４ａの側壁に形成された排気口４ｃ（図１参照）と向かい合っている。さらに、ファンケース３０は、吐出口３３に連なる第１収容部３４と、この第１収容部３４に隣接する第２収容部３５とを備えている。第１収容部３４には、熱交換部３６が収容され、第２収容部３５には、羽根車３７ａが収容されている。
【００２８】
羽根車３７ａが回転すると、蓋体部３２に形成された吸入口３２ｂから羽根車３７ａの回転中心部に向けて筐体４内の空気が吸い込まれる。この空気は、羽根車３７ａの外周部から吹き出されるとともに、上記ヒートパイプ２１の他端部の熱交換部３６に吹き付けられるようになっている。
【００２９】
ヒートパイプ２１はファンケース３０の本体部３１の側壁３１ｂを貫通している。つまり、本体部３１の側壁３１ｂのうち第１収容部３４に対応する部分には、ヒートパイプ２１の本体２２の他端部２２ｂを回動自在に支持する貫通溝３４ａが形成されている。貫通溝３４ａは、例えば円弧状をなしており、ヒートパイプ２１の他端部を回動自在に支持している。さらに、ヒートパイプ２１の本体２２の他端部２２ｂの先端は熱交換部３６から突出し、この先端はファンケース３０の第１収容部３４に設けられた受け溝３４ｂに回動可能に支持される。
【００３０】
それによって、ヒートパイプ２１は、貫通溝３４ａ及び受け溝３４ｂに支持された個所を支点として、図６に実線で示す倒伏位置から二点鎖線で示す起立位置へ回動可能、すなわち、ヒートパイプ２１の受熱部２３が回路部品１３に対して接離する方向に移動可能となっている。
【００３１】
なお、ヒートパイプ２１の倒伏状態から起立状態への回動角度は、好ましくは２０度以上、より好ましくは３０度以上、さらに好ましくは４５度以上である。要は、受熱部２３を回路部品１３に押付けるばね部材２６をプリント配線板１２から取外して回路部品１３の交換を行なう場合に、回路部品１３の交換の邪魔にならないように受熱部２３を上昇させることができる角度であればよい。
【００３２】
また、ヒートパイプ２１は、本体２２の一端部２２ａと他端部２２ｂとが略９０度をなすように折れ曲がっている。そのため、ヒートパイプ２１が略直線状の場合と比べて、ヒートパイプ２１の受熱部２３と熱交換部３６が収容されたファンケース３０との距離を短くすることができる。つまり、冷却装置２０をコンパクトに構成することが可能となる。
【００３３】
このような構成において、回路部品１３が発熱すると、この回路部品１３の熱は、ヒートパイプ２１の一端部の受熱部２３に伝えられる。この熱伝導により、受熱部２３の受熱端２５ａ内の冷媒が加熱されて蒸気となる。この蒸気は受熱部２３から冷媒通路２５を通じて本体２２の他端部２２ｂに流れる。この本体２２の他端部２２ｂには、熱交換部３６が熱的に接続され、かつこの熱交換部３６に電動ファン３７から送風される空気が吹き付けられるので、本体２２の他端部２２ｂは、受熱部２３に比べて温度が低く保たれている。
【００３４】
そのため、本体２２の他端部２２ｂに導かれた蒸気は、ここで放熱し凝縮する。この凝縮により放熱された熱は、熱交換部３６の放熱フィン３６ａの間を通り抜ける空気に乗じて排気口４ｃから筐体４の外方に放出される。
【００３５】
ヒートパイプ２１の他端部での熱交換により液化された冷媒は、毛細管力により冷媒通路２５の内面を伝わって受熱部２３に戻る。この戻った冷媒は、再び回路部品１３の熱を受けて蒸気となる。この冷媒の蒸発および凝縮の繰り返しにより、受熱部２３の熱が熱交換部３６に移送される。
【００３６】
このような構成によれば、管状の本体２２の一端部２２ａに、この本体２２よりも幅広な平坦面２４を有する受熱部２３が一体に形成されているので、ヒートパイプの一端部に別の受熱部をはんだ付け或いはかしめ等により接続した従来のものと比べて、ヒートパイプ２１と回路部材１３との熱接触部分の熱抵抗を小さくすることができる。したがって、回路部品１３で発生した熱を熱交換部３６に効率よく伝えることができる。
【００３７】
また、受熱部２３はヒートパイプ２１の本体２２の一端部２２ａを中空且つ偏平に押しつぶすことにより形成できるため、製造が容易且つ低コストである。
【００３８】
しかも、本体２２は、冷媒が充填された冷媒通路２５を有し、この冷媒通路２５は、受熱部２３の内部に位置する受熱端２５ａを有している。このため、受熱部２３の内部に冷媒を入り込ませることができ、この冷媒に回路部品１３の熱を効率よく伝えることができる。
【００３９】
さらに、受熱部２３の平坦面２４は、長軸Ｌ_２を回路部品１３の長辺Ｌ_１に沿わせた姿勢で回路部品１３の上に重ねられているので、矩形状の回路部品１３を効率よく冷却することができる。また、この受熱部２３の長軸Ｌ_２を回路部品１３の長辺Ｌ_１の長さと同等とすることで、矩形状の回路部品１３の冷却性能をより一層高めることができる。
【００４０】
加えて、上記構成によると、熱交換部３６を有するヒートパイプ２１の他端部は、ファンケース３０に回動自在に支持され、この支持部を支点として偏平な受熱部２３が回路部品１３に対して接離する方向に移動可能となっている。そのため、回路部品１３を交換する場合、受熱部２３を回路部品１３に圧着させるばね部材２６をプリント配線板１２から取外すだけでよく、回路部品１３の交換作業を容易且つ迅速に行なうことができる。
【００４１】
なお、この実施形態では、回路部品１３及び受熱部２３を矩形状としたが、回路部品１３及び受熱部２３の形状は矩形状に限定されるものではなく、例えば正方形状としてもよい。
【００４２】
また、本発明に係る電子機器は、ポータブルコンピュータ１に制約されるものではなく、発熱量の大きい回路部品１３を搭載する種々の電子機器に適用することができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、発熱体の熱を効率よく熱移送部材に伝えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るポータブルコンピュータを示す斜視図。
【図２】筐体内に収容された回路部品と冷却装置との位置関係を示すポータブルコンピュータの斜視図。
【図３】ヒートパイプとプリント配線板の回路部品との位置関係を示す斜視図。
【図４】（Ａ）はヒートパイプの一端部の側面図。（Ｂ）はヒートパイプの一端部の正面図。（Ｃ）はヒートパイプの一端部の断面図。（Ｄ）は図４の（Ｃ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図。
【図５】（Ａ）はヒートパイプの一端部の側面図。（Ｂ）はヒートパイプの一端部の正面図。（Ｃ）はヒートパイプの一端部の断面図。（Ｄ）は図５の（Ｃ）のＹ−Ｙ線に沿う断面図。
【図６】ヒートパイプの受熱部が電子部品に押圧された状態を示す側面図。
【符号の説明】
１…電子機器（ポータブルコンピュータ）
４…筐体
１３…発熱体（回路部品）
２１…熱移送部材（ヒートパイプ）
２２…本体
２３…受熱部
２４…平坦面
２５…冷媒通路
３６…熱交換部

Claims

発熱体を有する筐体と、
冷媒が充填された冷媒通路を有する管状の本体と、この本体の一端部に一体に形成された平坦な受熱部とを含む熱移送部材と、
上記熱移送部材の本体の他端部に設けられ、上記発熱体の熱を放出する熱交換部と、を具備し、
上記熱移送部材の受熱部は、上記発熱体に熱的に接続されるとともに上記本体よりも幅広な平坦面を有し、上記受熱部のうち上記平坦面とは反対側の面は、上記冷媒通路を残す形状に盛り上がっていることを特徴とする電子機器。
請求項１の記載において、上記熱移送部材の受熱部は、上記本体の一端部を偏平に加圧することにより形成されることを特徴とする電子機器。
請求項１の記載において、上記発熱体は、長辺と短辺とを有する矩形状をなすとともに、上記受熱部の平坦面は、長軸とこの長軸と直交する短軸とを有する矩形状をなし、上記平坦面の長軸の長さは、上記発熱体の長辺の長さと同等であることを特徴とする電子機器。
請求項３の記載において、上記受熱部の平坦面は、その長軸を上記発熱体の長辺に沿わせた姿勢で上記発熱体に熱的に接続されていることを特徴とする電子機器。
請求項１、請求項３又は請求項４のいずれかの記載において、上記受熱部の平坦面は、ばねにより上記発熱体に押し付けられていることを特徴とする電子機器。