(57)【要約】【課題】トップヒートの発生を防止するヒートパイプを提供する。【解決手段】    ヒートパイプ３８は、第１の端部３８Ｂと、第２の端部３８Ｃとを有している。また、ヒートパイプ３８は、第１の領域３８１と、第２の領域３８２から構成されている。第１の領域３８１は、第１のウイックを有している。第２の領域３８２は、前記第１のウイックとは異なる第２のウイックを有している。更に、第２の領域３８２は、第１の領域３８１の領域とは異なる方向に第１の領域３８１から延設している。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のウイックを有した第１の領域と、
前記第１のウイックとは異なる第２のウイックを有し、前記第１の領域とは異なる方向に前記第１の領域から延設した第２の領域と、
を備えたことを特徴とするヒートパイプ。
【請求項２】
前記第１のウイックは溝形状を有し、前記第２のウイックは多孔質層を有していることを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ。
【請求項３】
第１の熱輸送の効率を発揮する第１の領域と、
前記第１の熱輸送の効率とは異なる第２の熱輸送の効率を発揮し、前記第１の領域とは異なる方向に前記第１の領域から延設した第２の領域と、
を備えたことを特徴とするヒートパイプ。
【請求項４】
筐体と、
前記筐体内に実装された発熱体と、
一端が前記発熱体に熱的接続された第１の領域と、前記第１の領域とは異なる方向に前記第１の領域から延設した第２の領域とを有したヒートパイプと、を備え
前記ヒートパイプは、前記第１の領域は第１のウイックを有し、前記第２の領域は前記第１のウイックとは異なる第２のウイックを有すること
を特徴とする携帯型電子機器。
【請求項５】
前記ヒートシンクの前記一端とは反対側の他端に熱的に接続されたヒートシンクとを更に備えたことを特徴とする携帯型電子機器。
【請求項６】
本体部と、
前記本体部の一端に設けられたヒンジ部と、
前記ヒンジ部を介して前記本体部と回動可能に接続された表示部と、
前記本体部内に実装された発熱体と、
一端が前記発熱体に熱的接続された第１の領域と、前記第１の領域から前記ヒンジ部とは遠ざかる方向に前記第１の領域から延設した第２の領域とを有したヒートパイプと、を備え
前記ヒートパイプは、前記第１の領域は第１のウイックを有し、前記第２の領域は前記第１のウイックとは異なる第２のウイックを有すること
を特徴とする携帯型電子機器。
【請求項７】
前記本体部の前記ヒンジ側の底面には脚部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の携帯型電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートパイプに係り、特にトップヒートを防止する機能を有したヒートパイプに関する。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピュータ等の電子機器内には、ＣＰＵ等の発熱体が組み込まれている。
【０００３】
発熱体が過度に発熱するとＣＰＵの性能を十分に発揮することができないため、冷却が必要である。発熱体を冷却する手段としては、例えば発熱体の熱を受ける受熱部と、放熱フィンとをヒートパイプで熱的に接続して放熱フィン側に熱を伝え、放熱フィンを冷却ファンで強制空冷する冷却装置を実装する方法が知られている。
【０００４】
ヒートパイプを利用した冷却装置ではヒートパイプの熱交換率が冷却装置全体の冷却性能に大きく起因する。
【０００５】
特許文献１には、ヒートパイプの周方向に第１の多孔質部と第１の多孔質部より気孔率の小さい第２の多孔質部とを有することで、熱交換率を向上させることを目的としたヒートパイプを開示している。
【特許文献１】特開２００３−１４８８８６号公報（第６項、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
携帯型の電子機器では、使用状態や高密度実装を実現するためなどの理由により、ヒートパイプの設置方向が不適当なときに、作動流体の循環が起こらなくなる、いわゆるトップヒートが発生してしまうことがある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、トップヒートの発生を防止するヒートパイプ、及び携帯型電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のヒートパイプは、第１のウイックを有した第１の領域と、前記第１のウイックとは異なる第２のウイックを有し、前記第１の領域とは異なる方向に前記第１の領域から延設した第２の領域とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の携帯型電子機器は、筐体と、前記筐体内に実装された発熱体と、一端が前記発熱体に熱的接続された第１の領域と、前記第１の領域とは異なる方向に前記第１の領域から延設した第２の領域とを有したヒートパイプと、を備え前記ヒートパイプは、前記第１の領域は第１のウイックを有し、前記第２の領域は前記第１のウイックとは異なる第２のウイックを有することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の他の携帯型電子機器は、本体部と、前記本体部の一端に設けられたヒンジ部と、前記ヒンジ部を介して前記本体部と回動可能に接続された表示部と、前記本体部内に実装された発熱体と、一端が前記発熱体に熱的接続された第１の領域と、前記第１の領域から前記ヒンジ部とは遠ざかる方向に前記第１の領域から延設した第２の領域とを有したヒートパイプと、を備え前記ヒートパイプは、前記第１の領域は第１のウイックを有し、前記第２の領域は前記第１のウイックとは異なる第２のウイックを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
トップヒートの発生を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、図１から図５を参照して、電子機器の実施形態について説明する。図１に示すように、電子機器の一例であるポータブルコンピュータ１１は、本体ユニット１２と、表示ユニット１３と、本体ユニット１２と表示ユニット１３との間に設けられるヒンジ機構１４と、を備えている。ヒンジ機構１４は、表示ユニット１３を支持している。図１に示すように、紙面手前側が前方向Ｆになっている。
【００１３】
表示ユニット１３は、ディスプレイ１５を有している。このディスプレイ１５は、例えば液晶ディスプレイで構成されている。図１と図５に示すように、本体ユニット１２は、樹脂製の筐体１６と、キーボード１７と、ポインティングデバイスであるタッチパッド１８と、ボタン１９と、筐体１６の内部に収容されたプリント回路板２０と、プリント回路板２０の回路部品３２を冷却するための冷却装置２１と、筐体１６の設置高さを変更するための脚部２２と、を有している。脚部２２は、筐体１６の底部に設けられるとともに、図示しない軸部を中心に回動可能になっている。図５に示すように、脚部２２は、筐体１６に対して起立したり、筐体１６の厚み寸法内に収容されたりすることができる。脚部２２を筐体１６に対して起立させると、キーボード１７の設置角度を変更することができる。
【００１４】
図２に示すように、プリント回路板２０は、銅製の配線層が積層されたプリント配線板３１と、プリント配線板３１上に実装された複数の回路部品３２と、を有している。複数の回路部品３２は、発熱体３２Ａと、その他の部品３２Ｃと、を含んでいる。発熱体３２Ａは、例えば、ＢＧＡ（Ball Grid Array）形の半導体パッケージであり、例えばＣＰＵ
（central processing unit）やグラフィックスチップで構成されている。もっとも、発
熱体３２Ａとは、これらに限定されるものではなく、ノースブリッジなどのその他の回路部品であってもよい。
【００１５】
冷却装置２１は、回路部品３２の発熱体３２Ａを冷却するためのものである。冷却装置２１は、発熱体３２Ａと熱的に接続された受熱板３３と、発熱体３２Ａの冷却を促進するためのファンユニット３５と、を有している。冷却装置２１は、さらに、ファンユニット３５の近傍に設けられたヒートシンク３６と、受熱板３３とヒートシンク３６とを連結するヒートパイプ３８とを有している。
【００１６】
受熱板３３は、銅板により方形に形成されている。ヒートシンク３６は、方形板状のフィンを複数個連結して形成されている。ファンユニット３５は、ファン本体４４と、ファン本体４４を回転するためのモータなどを有している。
【００１７】
ヒートパイプ３８は、第１の領域３８１と第２の領域３８２とを有している。第２の領域３８２は、第１の領域３８１と連結しており、第１の領域３８１とは異なる方向に延設している。本実施の形態では、図２に示すように、第２の領域３８２は、第１の領域３８１と略直角を保つような方向に延設している。
【００１８】
図３、図４に示すように、第１の領域３８１及び第２の領域３８２は、銅により形成された管状の本体３８Ａを有している。ヒートパイプ３８は本体３８Ａの内部に気体と液体との間で状態変化可能な作動流体が封入されている。作動流体は、例えば水で構成されているが、これに限定されるものではない。作動流体は、例えばアルコール等のその他の媒体であってもよい。第１の領域３８１は、略水平に延びるように筐体１６内に設置されている。第１の領域３８１は、発熱体３２Ａに接続される第１の端部３８Ｂと有している。
【００１９】
第１の端部とは反対側（３８Ａ）は、第２の領域３８２と連結している。
【００２０】
図３に示すように、ヒートパイプ３８の第１の領域は、本体３８Ａの内部に複数の溝部３８Ｄを有している。複数の溝部３８Ｄは、ヒートパイプ３８の長手方向に沿って延びるように形成されている。複数の溝部３８Ｄは、本体３８Ａと一体に形成されている。
【００２１】
図２と図４に示すように、第２の領域は、本体３８Ａの内周部に所定の厚さで形成された多孔質層４６を有している。多孔質層４６は、互いに連通した複数の微小孔４７を有しており、微小孔４７内に作動流体を通すことができる。多孔質層４６は、例えば本体３８Ａの内周部に銅粉末を焼結させて形成される。この第２の領域３８２の微小孔４７の孔径寸法は、第１の領域３８１の溝部３８Ｄの幅寸法に比して、極端に小さいものになっている。このため、第２の領域は、十分な毛管作用を発揮することができる。尚、溝部３８Ｄや多孔質層４６は総称してウイックともいう。
【００２２】
作動流体は、気体と液体との間で状態変化することができる。ヒートパイプ３８において、作動流体は、受熱板３３に接続された第１の端部３８Ｂ付近で気化するとともに、受熱板３３の熱を吸熱する。作動流体は、ヒートシンク３６に接続された第２の端部３８Ｃで液化するとともに、ヒートパイプ３８内に吸収した熱をヒートシンク３６に放熱する。
【００２３】
ポータブルコンピュータ１１では、発熱体３２Ａで発生した熱は、受熱板３３、第１の領域３８１を経由して、第２の領域３８２に伝えられ、ヒートシンク３６に伝達される。
【００２４】
ヒートシンク３６に伝えられた熱は、ファンユニット３５から送られる空気に伝達されて、図２に示す排気孔４８から筐体１６の外部に排出される。
【００２５】
ところで、本実施形態のポータブルコンピュータ１１は、図５に２点鎖線で示すように筐体１６を横置き状態で設置した第１の位置Ｐ１と、図５に実線で示すように横置き状態に対して傾いて設置された第２の位置Ｐ２との両方の状態で使用することができる。第１の位置Ｐ１では、ポータブルコンピュータ１１は、水平方向に延びるように設置されている。また、第２の位置Ｐ２にあるポータブルコンピュータ１１は、前方向Ｆとは反対側の後方向が高くなるように設置されている。
【００２６】
ポータブルコンピュータ１１が第１の位置Ｐ１にある状態において、ヒートパイプ３８は、第１の端部３８Ｂと第２の端部３８Ｃの高さが略同等になるように配置されている。
【００２７】
このため、ヒートパイプ３８は、第１の領域３８１及び第２の領域３８２ともにトップヒートは起こらない。
【００２８】
トップヒートとは、ヒートパイプの設置方向が不適当なときに、作動流体の循環が起こらなくなる現象をいう。一般に、ヒートパイプ内において、作動流体は、気化して周囲の熱を吸熱するとともにヒートパイプ内を移動し、その後液化して当該熱を周囲に放出する。この液化した作動流体は、例えば、ヒートシンクの内部を伝って、気化が行われる箇所に戻されるようになっている。ところが、この気化の行われる箇所が液化の行われる箇所よりも高い位置にある場合には、液化した作動流体が気化の行われる箇所に戻らなくなり、熱の運搬がうまくなされない。このような現象をトップヒートと呼んでいる。
【００２９】
ポータブルコンピュータ１１が第２の位置Ｐ２にある場合において、ヒートパイプ３８では、作動流体の気化が行われる第１の端部３８Ｂは、液化が行われる第２の端部３８Ｃよりも高い位置に配置される。このため、液化した作動流体を、重力に逆らって第２の端部３８Ｃから第１の端部３８Ｂに戻す必要がある。本実施形態の第２の領域３８２のウイックは多孔質層４６を備えている。このため、液化した作動流体は、多孔質層４６の毛管作用によって第２の端部３８Ｃから３８Ａを経由して第１の端部３８Ｂに戻される。これによって、第２の位置Ｐ２においても、トップヒートが防止される。
【００３０】
以上のように本実施形態によれば、第２の位置Ｐ２において、第１の領域３８１の第１の端部３８Ｂは、第２の領域３８２の第２の端部３８Ｃよりも高い位置に配置され、第２の領域３８２のウイックは、液化した作動流体を第２の端部３８Ｃから第１の端部３８Ｂに運ぶ。
【００３１】
この構成によれば、ポータブルコンピュータ１１が第２の位置Ｐ２にあるときにヒートパイプの第１の端部３８Ｂは、第２の端部３８Ｃよりも高い位置に配置されるため、第２の領域はトップヒートを生ずる位置にある。しかし、第２の領域３８２は多孔質層のウイックを有し、この第２の領域３８２のウイックが液化した作動流体を第２の端部３８Ｃから第１の端部３８Ｂに運ぶため、第１の端部３８Ｂにおいて作動流体がなくなる事態が防止される。このため、第２の領域３８２においても、トップヒートを生ずることを防止できる。また、ポータブルコンピュータ１１が横置き状態になった第１の位置Ｐ１では、第１の領域および第２の領域のいずれも斜めに設置されることがなく、これらにトップヒートは生じない。以上により、ポータブルコンピュータ１１が第１の位置Ｐ１にあるときと、第２の位置Ｐ２にあるときの両方において、トップヒートの発生を防止して、発熱体３２Ａを効率よく冷却できる。また、多孔質層のウイックを設けることで、トップヒートの発生を防止できるため、ヒートパイプのレイアウトの自由度を向上することができる。
【００３２】
この場合、第２の領域３８２のウイックは、本体３８Ａの内周部に設けられた多孔質層４６で構成され、この多孔質層４６は、互いに連通した複数の微小孔４７を有する。この構成によれば、第２の領域３８２のウイックは、毛管作用を発揮して、液化した作動流体を吸い上げることができる。これにより、別途にポンプ等の駆動源を必要とすることなく、作動流体を重力に逆らった方向に運ぶことができる。
【００３３】
この場合、多孔質層４６は、本体３８Ａの内周部に金属粉末を焼結して形成される。この構成によれば、内部に多数の微小孔４７のある多孔質層４６を簡単に形成することができる。この場合、特に、第２の領域３８２の本体３８Ａと同じ材質の銅粉末を用いると、銅の良好な熱伝導性を発揮させることができる。
【００３４】
尚、本実施の形態は、図５に示した第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２とでヒートパイプの位置が変わる場合だけでなく、例えばポータブルコンピュータ１１がいわゆるタブレットタイプのように通常使用が横方向に置かれる場合だけでなく、縦方向に置かれるような場合にでも、トップヒートが発生しうる位置に第２の領域３８２を持つように構成しても良い。
【００３５】
また、第２の位置Ｐ２の場合だけで使用するようなポータブルコンピュータにおいても、筐体内でヒートパイプ３８の第１の端部３８Bが第２の端部３８Cより高く実装されている場合においても適用される。
【００３６】
本発明の電子機器は、ポータブルコンピュータ用に限らず、例えば携帯情報端末のようなその他の電子機器に対しても実施可能である。その他、電子機器は、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１の実施形態に係る電子機器の一例であるポータブルコンピュータを示す斜視図。
【図２】図１に示すポータブルコンピュータの筐体を水平方向に切断して示す断面図。
【図３】図２に示すポータブルコンピュータの第１の領域３８１を示す断面図。
【図４】図３に示すポータブルコンピュータの第２の領域３８２を示す断面図。
【図５】図１に示すポータブルコンピュータの第１の位置と第２の位置を示す側面図。
【符号の説明】
【００３８】
１１  ポータブルコンピュータ
１６  筐体
３２Ａ  発熱体
３５  ファンユニット
３８  ヒートパイプ
３８１  第１の領域
３８２  第２の領域
３８Ａ  第１の本体
３８Ｂ  第１の端部
３８Ｃ  第２の端部
３８Ｄ  溝部
４６  多孔質層
４７  微小孔
Ｐ１  第１の位置
Ｐ２  第２の位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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