(57)【要約】【課題】発熱部品の急激な発熱による筐体の表面温度の上昇を抑制できる電子機器の提供。【解決手段】電子機器１は、マザーボード２０と、マザーボード２０の実装面２０ｂに実装された発熱部品２０−１と、発熱部品２０−１の熱を吸熱する相転移物質３２を内部に収容し、マザーボード２０の実装面２０ｂと重ならない位置に配置された蓄熱チャンバー３０と、発熱部品２０−１と蓄熱チャンバー３０との間を熱的に接続する熱伝導部材４０と、を有する、という構成を採用する。【選択図】図３
2020030694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の実装面に実装された発熱部品と、
前記発熱部品の熱を吸熱する相転移物質を内部に収容し、前記基板の実装面と重ならない位置に配置された蓄熱チャンバーと、
前記発熱部品と前記蓄熱チャンバーとの間を熱的に接続する熱伝導部材と、を有する、電子機器。
【請求項２】
前記熱伝導部材は、前記発熱部品と対向する対向面と、前記対向面と反対側の非対向面と、を有し、
前記基板と前記蓄熱チャンバーは、前記熱伝導部材の前記対向面側に配置されている、請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記熱伝導部材は、ヒートパイプを有する、請求項１または２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記蓄熱チャンバーは、前記相転移物質の固体から液体への相転移に伴う潜熱により、前記発熱部品の熱を吸熱する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器として、例えば、携帯可能なノート型パーソナルコンピュータは、筐体の内部に、基板に実装された発熱部品（例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）など）を冷却する冷却ファンを備えている（特許文献１参照）。冷却ファンは、例えば、ＣＰＵに負荷がかかって急激に発熱した場合などに、ファンの回転数などを上げて、当該発熱部品から発せられる熱を拡散させ、外部に放熱させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２２７９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年の薄型化の要請によって、冷却ファンを設けることができない電子機器では、発熱部品の急激な発熱を十分に拡散できず、当該発熱部品の近傍における筐体の表面温度の上昇が課題となっている。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、発熱部品の急激な発熱による筐体の表面温度の上昇を抑制できる電子機器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る電子機器は、基板と、前記基板の実装面に実装された発熱部品と、前記発熱部品の熱を吸熱する相転移物質を内部に収容し、前記基板の実装面と重ならない位置に配置された蓄熱チャンバーと、前記発熱部品と前記蓄熱チャンバーとの間を熱的に接続する熱伝導部材と、を有する。
【０００７】
また、上記電子機器においては、前記熱伝導部材は、前記発熱部品と対向する対向面と、前記対向面と反対側の非対向面と、を有し、前記基板と前記蓄熱チャンバーは、前記熱伝導部材の前記対向面側に配置されていてもよい。
また、上記電子機器においては、前記熱伝導部材は、ヒートパイプを有してもよい。
また、上記電子機器においては、前記蓄熱チャンバーは、前記相転移物質の固体から液体への相転移に伴う潜熱により、前記発熱部品の熱を吸熱してもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、発熱部品の急激な発熱による筐体の表面温度の上昇を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態における電子機器１の正面図である。
【図２】一実施形態における電子機器１の内部構成図である。
【図３】図１の矢視Ａ−Ａ断面図である。
【図４】一実施形態における熱伝導部材４０を非対向面４０ｂ側から視た斜視図である。
【図５】図４に示す熱伝導部材４０の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、一実施形態における電子機器１の正面図である。図２は、一実施形態における電子機器１の内部構成図である。図３は、図１の矢視Ａ−Ａ断面図である。
本実施形態の電子機器１は、タブレット型パーソナルコンピュータである。なお、本発明を適用可能な電子機器としては、ラップトップ型パーソナルコンピュータ（ノート型パーソナルコンピュータ）、携帯電話、または電子手帳などの各種電子機器を例示できる。
【００１２】
電子機器１は、図１に示すように、筐体１０と、筐体１０の正面１０ａに設けられたタッチパネル式のディスプレイ装置１１と、を備えている。筐体１０の内部には、本発明に係る、マザーボード２０（基板）と、蓄熱チャンバー３０と、熱伝導部材４０と、が配設されている。
【００１３】
筐体１０は、内部に収容空間を有する扁平箱状に形成されている。筐体１０の正面１０ａは、例えば、ディスプレイ装置１１の表面側を形成するガラス板によって形成し、筐体１０の外周側面及び背面１０ｂ（図３参照）は、例えば、アルミニウムなどの金属筐体１２によって形成するとよい。
【００１４】
図２に示すように、筐体１０の内部には、マザーボード２０（基板）と、外部と通信する通信機器２１と、ディスプレイ装置１１のタッチパネルを制御するパネルコントローラ２２と、各種スロットや各種コネクタなどを実装したサブボード２３，２４と、これらの電子部品と電気的に接続されたバッテリー２５と、筐体１０を内側から支えるスパイン２６（支持構造）など、が配設されている。
【００１５】
図２に示すように、通信機器２１、パネルコントローラ２２、サブボード２３、及びスパイン２６によって囲まれた空間Ｓには、蓄熱チャンバー３０が配設されている。この空間Ｓは、上述した各種電子部品の配線スペースであったものであり、この配線スペースを利用して蓄熱チャンバー３０が配設されている。マザーボード２０と蓄熱チャンバー３０は、通信機器２１を挟んで離間している。
【００１６】
図３に示すように、マザーボード２０には、発熱部品２０−１が実装されている。本実施形態の発熱部品２０−１は、ＣＰＵである。なお、発熱部品としては、ＣＰＵの他に、ＤＣ／ＤＣコンバータ、メモリ、チャージャなどを例示できる。発熱部品２０−１は、筐体１０の背面１０ｂ側を向く、マザーボード２０の実装面２０ｂ（裏面）に実装されている。
【００１７】
マザーボード２０の実装面２０ｂ（裏面）と反対側の表面２０ａには、放熱部材５０が配設されている。放熱部材５０は、グラファイトシートなどの熱伝導シートや、カーボン系またはシリコーン系の熱接続ラバーなどである。放熱部材５０は、マザーボード２０の表面２０ａ側の熱を、ディスプレイ装置１１の図示しない支持フレームに伝熱し、放熱させる。なお、放熱部材５０は、通信機器２１の表裏面にも配設され、通信機器２１で発生した熱を、ディスプレイ装置１１及び後述する熱伝導部材４０に伝熱する。
【００１８】
蓄熱チャンバー３０は、矩形箱状のコンテナ３１と、コンテナ３１の内部に収容された相転移物質３２と、を備えている。コンテナ３１は、熱伝導性が高い金属材料から形成するとよい。相転移物質３２は、固体から液体への相転移に伴う潜熱により、発熱部品２０−１の熱を吸熱する。相転移物質３２は、例えば、４０℃以上且つ１２０℃以下の温度域に相転移温度を有するとよい。
【００１９】
このような物質としては、例えば、パラフィン、ポリエチレンワックス、ポリエチレン、アルファオレフィンコポリマー、エチレンメタクリレートコポリマー、エチレンビニルアルコールコポリマー、変性ポリエステル、ポリカプロラクトン、ポリブチルサクシネート、ポリエチレンサクシネート、或いはこうしたポリマーの２種以上のアロイ、或いは上記の温度域に融点を持つ低分子化合物が上げられる。これらの物質は、カプセル状になって、当該融点より高い物質（例えばシリコーンゲル）に含有されている。
【００２０】
蓄熱チャンバー３０と発熱部品２０−１との間は、熱伝導部材４０によって熱的に接続されている。熱伝導部材４０は、発熱部品２０−１と対向する対向面４０ａと、対向面４０ａと反対側の非対向面４０ｂと、を有する。マザーボード２０と蓄熱チャンバー３０は、熱伝導部材４０の対向面４０ａ側に配置されている。筐体１０の厚み方向において、マザーボード２０と蓄熱チャンバー３０の設置高さ（設置レベル）は、略同じである。
【００２１】
熱伝導部材４０は、通信機器２１の裏面側を通り、マザーボード２０の直下から、蓄熱チャンバー３０の直下まで水平方向に延在している。熱伝導部材４０の対向面４０ａは、発熱部品２０−１と接触すると共に、マザーボード２０の実装面２０ｂと枠部材４４を介して接触している。熱伝導部材４０と発熱部品２０−１とは、直接接触しても、熱伝導グリスや熱伝導ラバー等の熱を伝えやすい材料を介して間接的に接触してもよい。枠部材４４は、上述した放熱部材５０と同様の材料または金属材などの熱伝導性を有する材料から形成するとよい。
【００２２】
蓄熱チャンバー３０の裏面３０ｂは、熱伝導部材４０の対向面４０ａと接触している。蓄熱チャンバー３０と熱伝導部材４０とは、直接接触しても、熱伝導グリスや熱伝導ラバー等の熱を伝えやすい材料を介して間接的に接触してもよい。一方、蓄熱チャンバー３０の表面３０ａは、ディスプレイ装置１１とは非接触である。すなわち、蓄熱チャンバー３０とディスプレイ装置１１との間には、空気層（断熱層）が形成される。このため、蓄熱チャンバー３０は、ディスプレイ装置１１側から熱を受け難く、発熱部品２０−１で発生した熱を、優先的に吸熱することができる。
【００２３】
図４は、一実施形態における熱伝導部材４０を非対向面４０ｂ側から視た斜視図である。図５は、図４に示す熱伝導部材４０の分解斜視図である。
図４及び図５に示すように、熱伝導部材４０は、放熱板４１と、ヒートパイプ４２と、を備えている。
【００２４】
放熱板４１は、例えば、銅やアルミニウムなどの金属材で形成されている。放熱板４１は、略長方形状に形成され、マザーボード２０から蓄熱チャンバー３０まで平板状に延びている。放熱板４１の非対向面４０ｂ側には、放熱板４１の長手方向に沿って直線状の溝４１−１が形成されている。溝４１−１は、プレス加工などにより、発熱部品２０−１（ＣＰＵ）の直下を通るように形成されている。
【００２５】
溝４１−１には、扁平状のヒートパイプ４２が配設されている。ヒートパイプ４２は、一対の板バネ部材４３によって、溝４１−１の底面に押し付けられている。一対の板バネ部材４３は、例えば、ステンレスなどの金属材から形成され、放熱板４１に設けられた貫通孔４１−２を介して、マザーボード２０の周囲の筐体１０（図４及び図５において不図示）に４箇所でネジ止めされている。
【００２６】
ヒートパイプ４２は、筐体１０の厚み方向において、発熱部品２０−１と重なって配置されると共に、蓄熱チャンバー３０とも重なって配置されている。なお、ヒートパイプ４２は、銅やアルミニウムなどの金属から構成される扁平状のコンテナに作動液が封入され、内壁部分にウィックが設けられた熱伝達部材である。
【００２７】
図５に示すように、蓄熱チャンバー３０の裏面３０ｂには、溝４１−１が嵌合する嵌合溝３１−１が形成されている。嵌合溝３１−１は、溝４１−１の形成によって放熱板４１の対向面４０ａ側に相対的に突出した突部に嵌合する。嵌合溝３１−１は、蓄熱チャンバー３０の裏面３０ｂと放熱板４１の対向面４０ａ側とを、筐体１０の厚み方向において高さを出さずに、上記突部による段差面（一対の側壁面、及び頂壁面の三面）を含めて面接触させる。
【００２８】
上記構成の電子機器１においては、発熱部品２０−１において放熱板４１の放熱性能を超える急激な発熱があった場合、その熱は、熱伝導部材４０（図３参照）を介して蓄熱チャンバー３０に伝熱されて吸熱される。蓄熱チャンバー３０は、相転移物質３２を有し、相転移物質３２が相転移することで、当該熱を吸熱するため、温度上昇が抑制される。
【００２９】
このように、蓄熱チャンバー３０は、急激な温度上昇のバッファとして働くため、筐体１０の表面温度の上昇を抑制できる。例えば、蓄熱チャンバー３０が有る場合、蓄熱チャンバー３０が無い場合と比べると、発熱部品２０−１の表面温度は、−１．３℃改善された。また、筐体１０の正面１０ａ側の表面温度は、−０．８℃改善された。また、筐体１０の背面１０ｂ側の表面温度は、−０．９℃改善された。
【００３０】
また、本実施形態では、熱伝導部材４０を介して発熱部品２０−１と蓄熱チャンバー３０とを熱的に接続しているため、マザーボード２０の実装面２０ｂと重ならないように蓄熱チャンバー３０を配置することができる。これにより、筐体１０の厚みを出さずに済み、電子機器１の薄型化に寄与できる。
【００３１】
さらに、本実施形態では、熱伝導部材４０は、発熱部品２０−１と対向する対向面４０ａと、対向面４０ａと反対側の非対向面４０ｂと、を有し、マザーボード２０と蓄熱チャンバー３０は、熱伝導部材４０の対向面４０ａ側に配置されている。この構成によれば、マザーボード２０と蓄熱チャンバー３０の設置高さ（設置レベル）を、略同じにでき、電子機器１のより一層の薄型化に寄与できる。
【００３２】
また、本実施形態では、図４及び図５に示すように、熱伝導部材４０が、発熱部品２０−１から蓄熱チャンバー３０まで延びるヒートパイプ４２を有している。この構成によれば、発熱部品２０−１から蓄熱チャンバー３０に効率よく熱を伝えることができる。
【００３３】
また、本実施形態では、蓄熱チャンバー３０は、相転移物質３２の固体から液体への相転移に伴う潜熱により、発熱部品２０−１の熱を吸熱する。この構成によれば、相転移物質３２の相転移の際の体積膨張が、気体に相転移する場合よりも大幅に少なくなるため、蓄熱チャンバー３０を薄型化でき、薄型の電子機器１への導入が容易になる。
【００３４】
このように、上述の本実施形態によれば、マザーボード２０と、マザーボード２０の実装面２０ｂに実装された発熱部品２０−１と、発熱部品２０−１の熱を吸熱する相転移物質３２を内部に収容し、マザーボード２０の実装面２０ｂと重ならない位置に配置された蓄熱チャンバー３０と、発熱部品２０−１と蓄熱チャンバー３０との間を熱的に接続する熱伝導部材４０と、を有する、という構成を採用することによって、冷却ファンが無くとも、発熱部品２０−１の急激な発熱による筐体１０の表面温度の上昇を抑制できる薄型の電子機器１が得られる。
【００３５】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。上記の実施形態において説明した各構成は、矛盾しない限り任意に組み合わせることができる。
【００３６】
例えば、蓄熱チャンバー３０を熱伝導部材４０の非対向面４０ｂ側に配置してもよい。この場合であっても、例えば、熱伝導部材４０（放熱板４１）を曲げて段差を形成し、その段差の裏面側に蓄熱チャンバー３０を配置することで、曲げ加工が必要となるが、蓄熱チャンバー３０をマザーボード２０の設置高さ（設置レベル）と略同じにできる。
【符号の説明】
【００３７】
１…電子機器、１０…筐体、１０ａ…正面、１０ｂ…背面、１１…ディスプレイ装置、１２…金属筐体、２０…マザーボード（基板）、２０−１…発熱部品、２０ａ…表面、２０ｂ…実装面、２１…通信機器、２２…パネルコントローラ、２３…サブボード、２４…サブボード、２５…バッテリー、２６…スパイン、３０…蓄熱チャンバー、３０ａ…表面、３０ｂ…裏面、３１…コンテナ、３１−１…嵌合溝、３２…相転移物質、４０…熱伝導部材、４０ａ…対向面、４０ｂ…非対向面、４１…放熱板、４１−１…溝、４１−２…貫通孔、４２…ヒートパイプ、４３…板バネ部材、４４…枠部材、５０…放熱部材、Ｓ…空間
【図１】
2020030694.tif 000003
【図２】
2020030694.tif 000004
【図３】
2020030694.tif 000005
【図４】
2020030694.tif 000006
【図５】
2020030694.tif 000007