(57)【要約】  本発明の実施態様は、断面の周長における対応する増大なしに或いは僅かの増大を伴って、氷結に起因する冷媒膨張に適合するよう、より大きな断面地域に変形し得る断面形状を備える管を使用することによって、電子装置における管破裂の機会を減少し得る。
2008503899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子装置における使用のための冷却管であって、
前記電子装置を冷却するために冷媒を運ぶ流体通路と、
該流体通路を形成するための壁とを含み、
該壁は、緩和状態にあるときに第一断面形状を有し、膨張状態にあるときに第二断面形状を有し、該第二断面形状は、前記第一断面形状よりも大きい地域を有する、
冷却管。
【請求項２】
前記冷媒は、水又は液体金属の１つを含む、請求項１に記載の冷却管。
【請求項３】
前記電子装置は、プロセッサを含む、請求項１に記載の冷却管。
【請求項４】
前記第一断面形状は、非円形である、請求項１に記載の冷却管。
【請求項５】
前記第二断面形状は、前記第一断面形状よりも円形である、請求項１に記載の冷却管。
【請求項６】
前記第一断面形状は、楕円形、正方形、長方形、三角形、又は、台形の１つである、請求項１に記載の冷却管。
【請求項７】
前記第一断面形状の地域と前記第二断面形状の地域における差は、少なくとも８％である、請求項１に記載の冷却管。
【請求項８】
前記第一断面形状の周長は、前記第二断面形状の周長と実質的に等しい、請求項１に記載の冷却管。
【請求項９】
前記壁は、前記第一断面形状と前記第二断面形状との間を反復的に遷移するよう弾性領域において動作する、請求項１に記載の冷却管。
【請求項１０】
プロセッサと、
熱交換器と、
前記プロセッサと前記熱交換器とを結合するための冷却管とを含み、
該冷却管は、
冷媒を運ぶための流体通路と、
該流体通路を形成するための壁とを含み、
該壁は、緩和状態のときに第一断面形状を有し、膨張状態のときに第二断面形状を有し、該第二断面形状は前記第一断面形状よりも大きな地域を有する、
システム。
【請求項１１】
前記冷媒は、水又は液体金属の１つを含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第一断面形状は、非円形である、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第二断面形状は、前記第一断面形状よりも円形である、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第一断面形状は、楕円形、正方形、長方形、三角形、又は、台形の１つである、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第一断面形状の地域と前記第二断面形状の地域における差は、少なくとも８％である、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第一断面形状の周は、前記第二段面形状の周と実質的に等しい、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１７】
前記壁は、前記第一断面形状と前記第二断面形状との間を反復的に遷移するよう弾性領域において動作する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１８】
前記冷媒を前記冷却管を通じて循環するためのポンプをさらに含む、請求項１０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、エレクトロニクスの分野に関する。より具体的には、本発明は電子装置内の冷却管破裂を減少することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ますます多くのトランジスタが各新世代の集積回路（ＩＣ）チップに詰め込まれるので、電子装置内の素子はより小さくより速くなり続けている。これらの素子は多量の熱を発生可能であり、素子がより小さくより速くなるに応じて、熱の量は増大する傾向にある。しかしながら、正しく作動するために、素子は熱くなり過ぎることはできない。
【０００３】
過去には、殆どの電子装置はヒートシンク及びファンを用いて完全に空気冷却されていた。しかしながら、流体冷却システムがますます使用されている。典型的な流体冷却システムでは、流体冷媒が電子装置内の熱交換器及び１つ又はそれよりも多くの素子の間で管を通じて循環する。流体は素子から熱を吸収し、熱交換器で熱を放散し得る。
【０００４】
流体冷却システムは、空気冷却システムに対して広範な利点をもたらし得る。例えば、流体冷却システムは、空気冷却システムよりも多量の熱を放散し得る。さらに、流体冷却システムは、電子装置のサイズ及び寸法のより多くの柔軟性をしばしば許容する。何故ならば、しばしば熱生成素子に近接近して配置される必要のあるヒートシンク及びファンとは対称的に、熱交換器を熱生成素子から離して配置し得るからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
流体冷却システムの１つの潜在的な不利点は、管破裂の可能性である。電子装置は、冷媒が氷結し得る極めて低い周囲温度に晒され得る。もし冷媒が水のように焼結時に膨張する物質であるならば、膨張は管を破裂し得る。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施例が添付図面に例証されている。しかしながら、添付図面は本発明の範囲を限定しない。図面中の類似の参照符号は類似の素子を指し示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下の詳細な記載において、本発明の完全な理解をもたらすために、多くの具体的な詳細が示されている。しかしながら、当業者であれば、本発明がこれらの具体的な詳細なしに実施され得ること、本発明が描写されている実施態様に限定されないこと、並びに、本発明が広範な代替的な実施態様において実施され得ることを理解するであろう。他の場合には、周知の方法、手続き、素子、及び、回路は詳細に記載されない。
【０００８】
記載の部分は、それらの仕事の実体を他の当業者に伝えるために、当業者によって一般的に利用されている用語を使用して提示される。様々な動作が、本発明を理解するのに有用な方法で順次に遂行される多数の離散的なステップとして記載される。しかしながら、記載の順序は、それらの動作が提示されている順序で必ず遂行されることを暗示するように解釈されるべきではないし、順序独立にさえ解釈されるべきではない。最後に、「１つの実施態様において」の言い回しの反復的な使用は、そうであり得るが、必ずしも同一の実施態様を言及しない。
【０００９】
本発明の実施態様は、断面の周長における対応する増大がないか或いは僅かな、氷結に起因する冷媒膨張に適合するよう、より大きな断面地域に変形され得る断面形状を備える管を使用することによって、電子装置内の管破裂の機会を減少し得る。
【００１０】
図１は、本発明の実施態様を使用し得る電子装置１００の１つの実施態様を例証している。電子装置１００は、プロセッサ１２０と、熱交換器１３０と、ポンプ１５０とが取り付けられたプリント回路基板（ＰＣＢ）１１０を含む。流体冷媒は、ポンプ１５０によって冷却管１４０を通じてプロセッサ１２０と熱交換器１３０との間で循環され得る。
【００１１】
電子装置１００は、例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、電話、及び、流体冷媒を使用し得る如何なる種類の電子装置をも含む広範な電子装置を表わすことが意図されている。プロセッサ１２０は、例えば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、マルチコアプロセッサ、及び、それらの類似物を含む、流体冷媒を使用し得る広範な熱伝導電子素子を表わすことが意図されている。熱交換器１３０は、例えば、ヒートシンク及び／又はファンを備えるラジエータを含む、如何なる数の熱交換器をも表わすことが意図されている。電子装置１００の他の実施態様は、追加的な素子、追加的な熱交換器、及び／又は、追加的な冷却管を含み得るし、全ての素子を如何なる様々な方法にも配置し且つ結合し得る。代替的な実施態様において、冷却管は熱パイプであり得る。その場合には、冷媒は、冷媒自体を加熱し且つ冷却することによって熱パイプを通じて循環され得るので、ポンプは不要である。
【００１２】
例証されている実施態様において、流体冷媒システムは単相システムであり得る。換言すれば、冷媒は通常動作中に液相のままであり得る。代替的に、システムは二相システムであり得る。その場合には、冷媒が熱を吸収するときに、それは通常動作中に気化され或いは部分的に気化され、冷媒が熱を放散するときに、それは液体に戻る。
【００１３】
如何なる数の冷媒をも使用し得る。しかしながら、水又は特定の液体金属のような氷結時に膨張する冷媒は、いずれの種類のシステムにおいても管を破裂し得る。管破裂は二相システムにおいては余り一般的ではない。何故ならば、液体冷媒は、普通完全には管を充填せず、氷結に起因する膨張の余地を残すからである。単相システムは、管内のより多くの容積を充填する傾向にあり、膨張をより問題のあるものとする。しかしながら、二相システムにおいてさえも、管の一部は実質的に冷媒で充填され得る。その場合には、非均一な氷結は冷媒を捕捉し、破裂を引き起こし得る。
【００１４】
冷媒の平均温度は増減するので、双方の種類の冷却システムは、通常環境の間に可変量の圧力の下で動作し得る。その場合には、動作中に冷却システムの全体容積を実質的に維持するために、冷却管１４０はかなり剛的であることが多い。しかしながら、冷媒の氷結時に管に作用し得る膨張圧力は、かなりより高くあり得る。
【００１５】
多くの冷媒は氷結時に膨張し得る。例えば、水は氷結時に約８％膨張する。本発明の実施態様は、非円形断面を備える管を使用して、この容積変化をもたらし得る。管は、氷結の高い膨張圧力の下で、管の周長を依然として実質的に維持しながら、より大きな断面形態に変形し得る。これは氷結後に管壁内の全体的により低い量の応力をもたらし得る。
【００１６】
図２は、発明的な冷却管１４０の１つの実施態様を２つの異なる状態で例証している。管１４０は、管２２０によって形成された流体通路２１０を有する。流体通路２１０が液体冷媒２４０を含むとき、壁２２０は緩和状態２３０にあり、楕円形断面形状を有する。他方、流体通路２１０が氷結冷媒２５０で充填されるとき、壁２２０は膨張状態２６０に変形し得る。
【００１７】
例証されている実施態様において、壁２２０は、膨張状態２６０にあるときに実質的に円形である。たとえ断面形状の周が状態２３０から状態２６０に変化しないとしても、断面がより円形になるに応じて、地域は増大する。冷媒が水であり、地域が少なくとも８％だけ増大し得ると推定すると、冷却管１４０は、氷結に起因して破裂し得ない。
【００１８】
管１４０は、プラスチック及び金属を含む如何なる様々な材料からも形成され得る。特定の実施態様において、材料は、通常の動作圧力の下でその形状を維持するが、氷結からの膨張圧力の下で変形するのに十分なほどに剛的であり得る。例証されている実施態様において、冷媒が溶解するときに管１４０が緩和状態２３０に戻り得るよう、壁２２０は弾性材料を含む。もし材料が弾性領域(elastic  regime)に変形するとき、管１４０は破裂せずに何度も状態間を遷移し得る。
【００１９】
代替的な実施態様は、広範な非円形断面を使用し得る。図３は幾つかの可能性を例証している。左側の第一断面形状３１０は緩和状態にあり、正方形、長方形、三角形、及び、台形の断面を含む。右側の第二断面形状３２０は、各形状がどのように膨張状態に変形し得るか例証している。各場合において、側部は膨らみ出し、且つ、隅部は引っ込み、たとえ緩和された周長が膨張された周長と実質的に等しいとしても、緩和地域３５０から膨張地域３６０への全体的な増大をもたらす。
【００２０】
よって、電子装置における冷却管破裂の減少が記載されている。前記の記載を読んだ後、本発明の多くの変更及び変形が当業者によって理解されるであろうが、例証として示され且つ記載された具体的な実施態様は限定的であると解釈されることは全く意図されていない。従って、具体的な実施態様の詳細への言及は請求項の範囲を限定することは意図されていない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】電子装置の１つの実施態様を示す概略図である。
【図２】冷却管の１つの実施態様を示す斜視図である。
【図３】冷却管の様々な実施態様を示す断面図である。
【図１】
2008503899.tif 000003
【図２】
2008503899.tif 000004
【図３】
2008503899.tif 000005
【国際調査報告】
2008503899.tif 000006
2008503899.tif 000007