JP6321089B2

JP6321089B2 - ベイパーチャンバー及び電子機器

Info

Publication number: JP6321089B2
Application number: JP2016132522A
Authority: JP
Inventors: 縣　広明; 広明縣; 拓郎上村; 敦史大山; 正凱李
Original assignee: Lenovo Singapore Pte Ltd
Current assignee: Lenovo Singapore Pte Ltd
Priority date: 2016-07-04
Filing date: 2016-07-04
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2036-07-04
Also published as: JP2018004177A

Description

本発明は、ベイパーチャンバー及び電子機器に関するものである。

ノート型パーソナルコンピュータ、タブレット型コンピュータ等の電子機器は、電源回路、CPUなど発熱する部品が内蔵されており、高温条件下で発生する不具合を回避するため、ファンやヒートシンク等の冷却用部品が内蔵される。

冷却用部品としてベイパーチャンバー（vapor chamber）が知られている。ベイパーチャンバーは、閉鎖された低圧の空間内に、低沸点の媒体（作動流体）が封入されており、空間の内壁面にウイックが設けられている。媒体は、例えば水であり、ウイックは、例えば、金属粉末が焼結した多孔質焼結体である。ベイパーチャンバー内部において、媒体は高温部分で蒸発し、蒸発した媒体は空間内を移動し、低温部分のウイックで凝縮する。凝縮した媒体は、毛細管現象によってウイック内を移動して、高温部分へ戻る。

下記の特許文献１では、内部に放熱器を搭載した携帯用情報機器において、筐体の薄型化及び軽量化を図るため、外装カバーの内面に対して金属製の蓋部材を接合して、外装カバーと蓋部材との間に、冷却流体が封入された流体収容部を形成することが記載されている。

特開２０１５−２１９６３９号公報

従来、ベイパーチャンバーといった冷却用部品は、吸熱した熱を面方向に均一に拡散して放熱する構成を有している。ベイパーチャンバーにおいて、高温の発熱する部品と接触し媒体が蒸発する部分ではなく、媒体が凝縮する部分は、ベイパーチャンバーの表面が放熱部分となって高温になる。そのため、熱を均一に放熱する従来のベイパーチャンバーを用いた場合、ユーザーが接触する部分や高温に弱い部品の近傍が高温になるおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、媒体による面方向の熱の拡散を不均一にしつつ、放熱によって生じる温度上昇を抑制できる領域を局所的に設けることが可能なベイパーチャンバー及び電子機器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のベイパーチャンバー及び電子機器は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の第１態様に係るベイパーチャンバーは、内部に媒体を収容した容器と、前記容器内部の壁面に設けられたウイックとを有し、前記容器内部において、前記媒体の流路抵抗が高い第１領域と、前記媒体の流路抵抗が低い第２領域とが形成され、発熱する部品に面して設置され、前記容器は、前記部品に面して設置される第１面と、前記第１面に対向する第２面と、前記容器の内部に設置されて前記第１面及び前記第２面とを接続する複数の柱部と、を有し、前記第１領域における前記複数の柱部の間における距離は、前記第２領域における前記複数の柱部の間における距離に比べて狭い。

本発明の第２態様に係る電子機器は、内部に媒体を収容した容器と、前記容器内部の壁面に設けられたウイックとを有し、前記容器内部において、前記媒体の流路抵抗が高い第１領域と、前記媒体の流路抵抗が低い第２領域とが形成され、発熱する部品に面して設置されるベイパーチャンバーを備え、前記第１領域は、比較的熱に弱い電子部品が設置された部分に配置される。

本発明によれば、媒体による面方向の熱の拡散を不均一にしつつ、放熱によって生じる温度上昇を抑制できる領域を局所的に設けることができる。

本発明の一実施形態に係るベイパーチャンバーを示す横断面図である。本発明の一実施形態に係るベイパーチャンバーを示す縦断面図である。本発明の一実施形態に係るベイパーチャンバーの第１実施例を示す拡大縦断面図である。本発明の一実施形態に係るベイパーチャンバーの第２実施例を示す拡大縦断面図である。本発明の一実施形態に係るベイパーチャンバーが適用されたタブレット型コンピュータを示す概略横断面図である。本発明の一実施形態に係るベイパーチャンバーが適用されたノート型パーソナルコンピュータを示す概略横断面図である。

本発明の一実施形態に係るベイパーチャンバー１について説明する。
ベイパーチャンバー１は、図５及び図６に示すように、電子機器の筐体内部に設置される。電子機器は、例えば、図５に示すように、タブレット型コンピュータ２１、図６に示すように、ノート型パーソナルコンピュータ２２（ノートパソコン）などである。
ベイパーチャンバー１は、電子機器に内蔵された電源回路、CPUなど発熱する部品に接触して、又は、当該部品の近傍に設置される。

ベイパーチャンバー１は、図１及び図２に示すように、内部に水等の低沸点の媒体（作動流体）を収容した容器２と、容器２の内部に設けられたウイック３と、内部に設置された柱部４などを備える。

容器２は、ベイパーチャンバー１の全体面積に比べて厚さが薄い扁平形状を有する。容器２は、図２に示すように、例えば板材５及び板材６によって構成される。容器２の内部は、板材５及び板材６の内面に囲まれた空間が形成されている。板材５の端部と板材６の端部は、ろう付け等によって接合される。容器２は、例えば、互いに対向する第１面２Ａと第２面２Ｂを有する。第１面２Ａは、板材５を構成する面であり、第２面２Ｂは、板材６を構成する面である。第１面２Ａは、電子機器に内蔵された電源回路、CPUなど発熱する部品３１に対向して配置される。

ウイック３は、例えば、金属粉末が焼結した多孔質焼結体である。ウイック３は、容器２の板材５及び板材６の内壁面や、柱部４の外壁面に設けられる。ウイック３は、毛細管構造を有し、毛細管構造内部に媒体が浸透可能になっている。

発熱する部品３１に対向する第１面２Ａの内面に設けられたウイック３では、媒体は、発熱する部品３１の熱によって加熱されて蒸発する。蒸発した媒体は、容器２の内部を流れる。第１面２Ａに対向する第２面２Ｂの内面に設けられたウイック３では、媒体は、外部の熱によって冷却されて凝縮する。板材５及び板材６において、第１面２Ａと第２面２Ｂとの間の内面に設けられたウイック３や、柱部４の外面に設けられたウイック３では、凝縮した媒体が移動して、第１面２Ａの内面に設けられたウイック３へ戻る。

柱部４は、例えば断面が四角形の角柱、断面が円形の円柱などであり、柱部４の一端部は、第１面２Ａの内面に接続され、柱部４の他端部は、第２面２Ｂの内面に接続される。

柱部４は、容器２の内部において、複数設置される。複数の柱部４は、互いに離隔しており、間に隙間が形成されており、複数の柱部４の間における隙間は、気体状の媒体の流路となる。なお、図１に示す例では、複数の柱部４について、断面積が異なる柱部４が設けられる場合について説明したが、第１領域１１と第２領域１２で流路抵抗を異ならせることができればよく、同じ断面積の柱部４を設置してもよい。

図１に示すように、容器２の内部において、媒体の流路抵抗が高い第１領域１１と、媒体の流路抵抗が低い第２領域１２とが形成されている。流路抵抗が高い第１領域１１では、媒体と外部との熱交換が行われにくく、高温になりづらく、流路抵抗が低い第２領域１２では、媒体と外部との熱交換が行われやすく、高温になりやすい。このように、媒体の流路抵抗が高い第１領域１１と、媒体の流路抵抗が低い第２領域１２とを分けて形成することによって、第１領域１１の温度上昇を抑制できる。

具体的には、第１領域１１と第２領域１２を形成するため、図３に示すように、第１領域１１における第１面２Ａと第２面２Ｂとの間の距離が、第２領域１２における第１面２Ａと第２面２Ｂとの間の距離に比べて狭くなるように、板材５及び板材６を形成する。これより、第１領域１１の流路抵抗が、第２領域１２に比べて高くなる。

または、第１領域１１と第２領域１２を形成するため、図１及び図４に示すように、第１領域１１における複数の柱部４の間における距離が、第２領域１２における複数の柱部４の間における距離に比べて狭くなるように、複数の柱部４を配置する。これより、第１領域１１の流路抵抗が、第２領域１２に比べて高くなる。

上述したベイパーチャンバー１の第１領域１１は、例えば、電子機器において、ユーザーが使用時に把持する部分に配置される。これにより、第２領域１２に比べて流路抵抗が高く高温になりにくい第１領域１１が、ユーザーが使用時に把持する部分に配置されることから、ユーザーが把持する部分が高温になりにくく、ユーザーは熱による不快さや持ちにくさを感じることなく使用を継続できる。

また、ベイパーチャンバー１の第１領域１１は、比較的熱に弱い電子部品が設置された部分に配置される。これにより、第２領域１２に比べて流路抵抗が高く高温になりにくい第１領域１１が、比較的熱に弱い電子部品が設置された部分に配置されることから、比較的熱に弱い電子部品が高温になりにくく、電子部品に不具合が生じにくくなる。

図５に示すように、例えば、タブレット型コンピュータ２１の場合、ユーザーが常に把持する外周部には、熱が拡散しにくく、内側部分の方に熱がより拡散しやすくなるように、第１領域１１を外周部に配置し、第２領域１２を内側部分に配置する。

また、図６に示すように、例えば、ノート型パーソナルコンピュータ２２の場合、ユーザーが接触し得るキーボードの配置部分には、熱が拡散しにくく、発熱が少なく熱に弱い部品が少ないディスプレイ側の方へ熱がより拡散しやすくなるように、第１領域１１を外周部及び手前側に配置し、第２領域１２をディスプレイ側の部分に配置する。

以上、本実施形態によれば、ベイパーチャンバー１において、放熱が均一にされるのではなく、流路抵抗の異なる領域を設けて、放熱しやすい領域と放熱しにくい領域とが形成される。その結果、媒体による面方向の熱の拡散を不均一にしつつ、放熱によって生じる温度上昇を抑制できる領域を局所的に設けることができる。放熱しにくい第１領域と放熱しやすい第２領域に分けられたベイパーチャンバー１が電子機器に設けられ、第１領域１１を電子機器の所定部分に配置することによって、電子機器の所定部分の温度上昇を抑制できる。

１：ベイパーチャンバー
２：容器
２Ａ：第１面
２Ｂ：第２面
３：ウイック
４：柱部
５：板材
６：板材
１１：第１領域
１２：第２領域
２１：タブレット型コンピュータ
２２：ノート型パーソナルコンピュータ
３１：部品

Claims

内部に媒体を収容した容器と、
前記容器内部の壁面に設けられたウイックと、
を有し、
前記容器内部において、前記媒体の流路抵抗が高い第１領域と、前記媒体の流路抵抗が低い第２領域とが形成され、発熱する部品に面して設置され、
前記容器は、前記部品に面して設置される第１面と、前記第１面に対向する第２面と、前記容器の内部に設置されて前記第１面及び前記第２面とを接続する複数の柱部と、を有し、
前記第１領域における前記複数の柱部の間における距離は、前記第２領域における前記複数の柱部の間における距離に比べて狭いベイパーチャンバー。
請求項１に記載のベイパーチャンバーを備える電子機器。
前記第１領域は、ユーザーが使用時に把持する部分に配置される請求項２に記載の電子機器。
前記第１領域は、比較的熱に弱い電子部品が設置された部分に配置される請求項２又は３に記載の電子機器。
内部に媒体を収容した容器と、前記容器内部の壁面に設けられたウイックとを有し、前記容器内部において、前記媒体の流路抵抗が高い第１領域と、前記媒体の流路抵抗が低い第２領域とが形成され、発熱する部品に面して設置されるベイパーチャンバーを備え、
前記第１領域は、比較的熱に弱い電子部品が設置された部分に配置される電子機器。
前記容器は、前記部品に面して設置される第１面と、前記第１面に対向する第２面を有し、
前記第１領域における前記第１面と前記第２面との間の距離は、前記第２領域における前記第１面と前記第２面との間の距離に比べて狭い請求項５に記載の電子機器。