(57)【要約】【課題】電子装置の処理性能向上に伴う発熱素子の発熱量増大に対して、必要かつ十分な循環液流量となる、小型化、薄型化に適した液冷構造を提供するとともに、長期間の使用に耐え得る電子装置を提供する。【解決手段】受熱ジャケット４を発熱素子３に熱的に接続するとともに、ディスプレイ２の背面に設置したタンク５、パイプ６、パイプ７、放熱パネル２５を熱的に接続し、ポンプ８によって受熱ジャケット４とパイプ９との間で冷媒液を循環させる。また金属製の放熱パネルを樹脂製のディスプレイカバーで覆った構造にした。【選択図】　図４
2004047843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱素子を取付けた第１の筐体と、この第１の筐体に複数のヒンジで回転支持され表示器を有する第２の筐体とを備えた電子装置において、
前記発熱素子に接続された受熱ジャケットと、前記第２の筐体内に取付けられた放熱パイプと、この放熱パイプに取付けられた放熱板と、この放熱板に取付けられたタンクと、前記第１の筐体内に取付けられ前記タンク内の液体を前記受熱ジャケットに移送する液駆動手段とを備えてなり、
前記複数のヒンジは、前記液体が移送される配管を通す第１のヒンジと、前記表示器からの電線を通す第２のヒンジであることを特徴とする電子装置。
【請求項２】
請求項１記載の電子装置において、
前記液体が前記タンクから出て前記液駆動手段を通過して前記受熱ジャケットまでに到達する距離よりも、前記液体が前記受熱ジャケットから出て前記タンクまでに到達する距離の方が長いことを特徴とする電子装置。
【請求項３】
請求項１記載の電子装置において、前記放熱板を覆う樹脂製のディスプレイケースが前記第２の筐体の裏面を形成することを特徴とする電子装置。
【請求項４】
請求項１記載の電子装置において、
前記タンクを前記第１の筐体内に収納し、前記第２の筐体内の放熱パイプが扁平であることを特徴とする電子装置。
【請求項５】
請求項１記載の電子装置において、
前記ディスプレイケースの深さを前記タンクの厚みに合わせたことを特徴とする電子装置。
【請求項６】
請求項１記載の電子装置において、
前記タンクを液配管が通るヒンジに最も近い位置としたことを特徴とする電子装置。
【請求項７】
請求項１、３記載の電子装置において、
前記タンクを前記放熱板で覆い、この放熱板をディスプレイケースで覆ったことを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体を放熱媒体とした冷却装置を搭載した電子装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子装置は高速化や大容量化の要求が高くなるにつれて、半導体素子の高発熱化が進んでいる。この高発熱化に対応する冷却手段として、例えば特開平６−２６６４７４号公報、特開平７−１４２８８６号公報等があげられる。
【０００３】
特開平６−２６６４７４号公報に記載された電子装置は、発熱素子を搭載した配線基板を収容した本体筐体と、ディスプレイパネルを備え本体筐体にヒンジによって回転可動に取り付けられた表示装置筐体からなっている。発熱素子には受熱ジャケットが取り付けられ、この受熱ジャケットにより吸熱され熱くなった液体は表示装置筐体に設置した放熱パイプから放熱される。液体は受熱ジャッケトと放熱パイプを接続する配管経路の途中に取り付けられた液駆動機構により循環している。ヒンジ部分を接続する配管はフレキシブルチューブとなっている。　さらに、特開平７−１４２８８６号公報は、特開平６−２６６４７４号公報の筐体を金属製として放熱効果の向上を図ったものである。
【０００４】
これらの従来技術は、ファンによる強制冷却より冷却能力が高く、しかも静音化に優れており電子装置の冷却に有効である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
携帯型パーソナルコンピュータなどに代表される電子装置では、性能の向上による素子の高発熱化が著しい。その一方で、携帯に適した筐体サイズの小型化、薄型化が望まれている。
【０００６】
上記従来技術は、電子装置の冷却には有効であるが、今後益々小型・薄型化していく可能性がある電子装置の冷却には更に信頼性が高い冷却を行う必要がある。
【０００７】
本発明の目的は、信頼性の高い液体冷却を採用した電子装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、発熱素子を取付けた第１の筐体と、この第１の筐体に複数のヒンジで回転支持され表示器を有する第２の筐体とを備えた電子装置において、　前記発熱素子に接続された受熱ジャケットと、前記第２の筐体内に取付けられた放熱パイプと、この放熱パイプに取付けられた放熱板と、この放熱板に取付けられたタンクと、前記第１の筐体内に取付けられ前記タンク内の液体を前記受熱ジャケットに移送する液駆動手段とを備えてなり、前記複数のヒンジは、前記液体が移送される配管を通す第１のヒンジと、前記表示器からの電線を通す第２のヒンジであることにより達成される。
【０００９】
また。上記目的は、前記液体が前記タンクから出て前記液駆動手段を通過して前記受熱ジャケットまでに到達する距離よりも、前記液体が前記受熱ジャケットから出て前記タンクまでに到達する距離の方が長いことにより達成される。
【００１０】
また、上記目的は、前記放熱板を覆う樹脂製のディスプレイケースが前記第２の筐体の裏面を形成することにより達成される。
【００１１】
また、上記目的は、前記タンクを前記第１の筐体内に収納し、前記第２の筐体内の放熱パイプが扁平であることにより達成される。
【００１２】
また、上記目的は、前記ディスプレイケースの深さを前記タンクの厚みに合わせたことにより達成される。
【００１３】
また、上記目的は、前記タンクを液配管が通るヒンジに最も近い位置としたことにより達成される。
【００１４】
また、上記目的は、前記タンクを前記放熱板で覆い、この放熱板をディスプレイケースで覆ったことにより達成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
ところで、電子装置内の半導体素子を液体で冷却する技術は従来から行われており、例えば銀行や企業で使用されている大型コンピュータで行われていた。　大型コンピュータの冷却装置は、大量の液体をポンプで半導体素子に循環させ、半導体素子から吸熱し熱くなった液体を屋外等に設置された専用の放熱装置で強制的に放熱するものである。
【００１６】
この液体による冷却装置を電子機器（パーソナルコンピュータに限らず、テレビジョン、液晶プロジェクタ、電子加熱調理機など発熱を生じる機器に応用可能）内に搭載する場合の最も重要なことは安全である。
【００１７】
そもそも電子装置内に水分が浸入すること自体に抵抗感があるにもかかわらず、ポンプ、受熱ジャケット、フレキシブルな配管、放熱ジャケットの一式が収納されるため、少なくとも配管と電気配線はできるだけ隔離する必要がある。
【００１８】
そこで、本発明は電子装置に液体による冷却装置を搭載した場合の安全面について種々検討した結果を以下の実施例で説明する。
【００１９】
（実施例１）
図１は、第１の本実施例を備えた電子装置の斜視図である。
図１において、電子装置は、本体ケース１０とディスプレイ２を備えたディスプレイケース２０とからなり、本体ケース１０に設置されるキーボード１１、複数の素子を搭載したメイン配線基板１、ハードディスクドライブ１２、補助記憶装置（たとえば、フロッピーディスクドライブ、ＣＤドライブ等）１３等が設置される。メイン配線基板１上には、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）３等の特に発熱量の大きい素子（以下、ＣＰＵと記載）やディスプレイ２への電気信号用のコネクタ２４等が搭載される。なお説明のため、キーボード１１は取り外した状態を示している。
ディスプレイ２はディスプレイフレーム２１によってディスプレイケース２０に収納される。ディスプレイ２の下側には、表示用配線基板２２が設置され、表示用配線基板２２は電線２３によって、メイン配線基板１上のコネクタ２４と電気信号的に接続される。
【００２０】
ＣＰＵ３には、受熱ジャケット４が取り付けられ、ＣＰＵ３と受熱ジャケット４とは、柔軟熱伝導部材（たとえばＳｉゴムに酸化アルミなどの熱伝導性のフィラーを混入したもの。ただし、図示せず）を介して接続される。また、ディスプレイ２は、ディスプレイフレーム２１とディスプレイケース２０とで支持され、ディスプレイ２とディスプレイケース２０との間には、タンク５、タンク出口側パイプ６、タンク入口側パイプ７が設置され、該タンク５内には冷媒液（たとえば、水、不凍液等）が入っている。
【００２１】
また、液輸送手段であるポンプ８が本体ケース１０内に設置される。タンク５、タンク出口側パイプ６、ポンプ８、受熱ジャケット４、タンク入口側パイプ７は、フレキシブルチューブ９で接続され、閉じた冷媒液の循環回路になっており、ポンプ８の運転によって内部に封入した冷媒液が循環する。ＣＰＵ３で発生する熱は、受熱ジャケット４内を流通する冷媒液に伝えられ、ディスプレイ２の背面に設置されたタンク入口側パイプ７、タンク５、タンク出口側パイプ６を通過する間に、後述する放熱パネル２５及びディスプレイケース２０の表面を介して外気に放熱される。これにより温度の下がった冷媒液は、ポンプ８を介して再び受熱ジャケット４に送出される。
【００２２】
図２は、第１の実施例の冷媒液が循環する流路の部品の斜視図である。
図２において、ポンプ８を運転することにより、冷媒液は受熱ジャケット４、タンク入口側パイプ７、タンク５、タンク出口側パイプ６、ポンプ８の順に循環する。
本実施例における受熱ジャケット４は熱伝導性が良く軽量のアルミニウム合金、タンク入口側パイプ７及びタンク出口側パイプ６は耐食性に優れ熱伝導性が良いステンレス鋼、タンク５は水分透過が少なく軽量高強度な樹脂（ＳＰＳ：シンジオタクポリスチレン）、ポンプ８の外側のケースは複雑な成型が容易で機械的強度に優れた樹脂（ＰＰＳ：ポリフェニレンサルファイド樹脂＋ガラス繊維４０％）で形成されており、それぞれの部品を接続しているフレキシブルチューブ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅはブチルゴムで形成されている。
ブチルゴムは、自動車のタイヤチューブに代表されるように、耐熱性、耐衝撃性、耐透過性に優れているため、本実施例のように、ディスプレイケースが常に開閉され、液体が流通する電子機器の冷却には優れた効果を発揮する。
また、タンク入口側パイプ７及びタンク出口側パイプ６は、アルミニウムで形成された放熱パネル２５に設置されており、それぞれは熱的に接続され、放熱面積が拡大されている。
【００２３】
またタンク入口側パイプ７はタンク出口側パイプ６よりも長くなっており、温度が下がった冷媒液がタンク５に入ってくる流路構成になっている。
さらにタンク５の表面には金属の薄膜がメッキされており、金属メッキ部分からの放熱が可能であるばかりでなく、この金属メッキによって樹脂製タンク５からの冷媒液透過の低減も図っている。
尚、タンク５を樹脂製にしたのは軽量であることと、成型が比較的容易であることから採用した。
【００２４】
なお、本実施例ではタンク５を樹脂製とし、表面に金属薄膜をメッキしたが、タンクそのものを金属製にして冷媒液の透過を防止することも可能である。金属製のタンクを製作する場合は、お椀状に絞り成型した金属カップに平板の金属板を金属カップのエッジにかしめて形成することが考えられる（例えば、楕円形状缶詰の製造とほぼ同一）。
【００２５】
図３は、第１の実施例の電子装置（ディスプレイケース２０を開いた状態）の背面図である。
図３において、ヒンジ２６ａ及びヒンジ２６ｂは本体ケース１０とディスプレイケース２０との接続部であり、このヒンジ２６ａ、２６ｂによってディスプレイケース２０が本体ケース１０の上面を開閉できるようになっている。
【００２６】
ヒンジ２６ａには、タンク出口側パイプ６と受熱ジャケット８とを接続するフレキシブルチューブ９ａ、及び、ポンプ８とタンク入口側パイプ７とを接続するフレキシブルチューブ９ｄが通っている。メイン配線基板１上のポンプ８はヒンジ２６ａ側に位置している。これは、本体ケース１０内での水の配管をできるだけ短くして安全を配慮したものである。
【００２７】
もう一方のヒンジ２６ｂには、表示用配線基板２２とメイン配線基板１上のコネクタ２４とを電気信号的に接続する電線２３が通っている。
以上のようにヒンジ２６ａは冷媒液の循環経路、ヒンジ２６ｂは電気信号のように、通す配管又は電線の種類に応じてヒンジを独立させている。これは、２個のヒンジを利用して電気配線が通る電気系統の領域と液体が通る液体領域とを区別することによって電気事故に繋がる要因をできるだけ排除したものである。　尚、安全を考慮し、少なくとも電子機器の使用状態においてはフレキシブチューブは配線基板上に位置しないように設計されている。
【００２８】
図４は、第１の実施例を備えた電子装置のディスプレイケース２０を開いた状態の側面図である。
図４において、タンク出口側パイプ６とタンク入口側パイプ７は放熱パネル２５に設置され、フレキシブルチューブ９を介して、本体ケース１０内の受熱ジャケット４やポンプ８、また、ディスプレイケース２０側のタンク５に接続されている。ディスプレイ２はディスプレイフレーム２１に設置され、ディスプレイ２の背面がディスプレイフレーム２１に覆われている。
さらに、ディスプレイフレーム２１にはディスプレイケース２０が取り付けられ、これによりディスプレイフレーム２１とカバー２０との間に、タンク出口側パイプ６、タンク入口側パイプ７、タンク５、放熱パネル２５が配置されている。ディスプレイ２の上部の配置は、ディスプレイ２、ディスプレイフレーム２１、タンク５、放熱パネル２５、ディスプレイケース２０の順になっている。タンク５は放熱パネル２５の一部で覆われ、この放熱パネル２５はディスプレイケース２０で覆われている。
【００２９】
これにより、タンク５が放熱パネル２５で保護されているため、仮にディスプレイケース２０側から衝撃が加わったとしてもタンク５は放熱パネル２５で保護されることになる。
【００３０】
図５は、第１の実施例の電子装置を開いた状態の背面から見た斜視図である。
図５において、本体ケース１０、キーボード１１、ディスプレイケース２０、ディスプレイフレーム２１は樹脂で形成されている。
特にディスプレイケース２０は、ＣＰＵ３が発熱しているときは熱くなってしまうタンク５と放熱パネル２５を覆っているため、操作者の火傷からの保護として、その役割は極めて大きい。
【００３１】
（実施例２）
図６に第２の実施例を備えた電子装置（ディスプレイケース２０を開いた状態）の背面図である。
図６において、本実施例の基本構成は図１から図５までに説明した実施例とほぼ同じあって、タンク５を薄くし、面積を広げた実施例である。
タンク入口側パイプ７はタンク出口側パイプ６よりも長くなっており、放熱パネル２５を介して放熱され、温度が下がった冷媒液がタンク５に入ってくる流路構成になっている。また本実施例もヒンジ２６ａは冷媒液の循環経路、ヒンジ２６ｂは電気信号の経路として分離された構成になっている。
【００３２】
図７は、図６で述べた第２の実施例の電子装置を背面から見た斜視図である。
図７において、タンク５を薄くし、面積を広げたことにより、図５に示したようなディスプレイケース２０の中央部にタンク５を避けた膨らみがなくなり、意匠的に良好なデザインが得られる。
更に、タンク５の表面積が増える分タンク５自信からの放熱効果が得られ分、タンク入口側パイプ７の折り曲げ個数を少なくし、パイプ７自体を短くすることができるので液体の流速を向上できる。その結果、冷却効率が向上する。
【００３３】
（実施例３）
図８に第３の実施例を備えた電子装置の斜視図である。
図８において、基本構成は図１から図５までに説明した実施例とほぼ同じであって、ディスプレイ２とディスプレイケース２０との間に設置されているタンク５の位置をずらしたものである。
ずらすタンク５の位置としては、液体配管が通るヒンジに最も近い位置が有効である。これは、出口側パイプ６をストレートな最短距離とすることができる。その結果、図１と比較しても分かるように、入口側パイプ７の折り曲げ個所が減少する分液体の流速が早くなり、結果的にポンプの諸費電力量を低減することができる。
【００３４】
（実施例４）
図９は、第４の実施例を備えた電子装置の斜視図であって、タンク５を本体ケース１０内に設置した実施例である。
図９において、パイプ１４は金属で形成されており、ディスプレイ２とディスプレイケース２０との間でサンドイッチ状態に設置されている。このパイプ１４はフレキシブルチューブ９ａを介して本体ケース１０内の受熱ジャケットに接続され、更にフレキシブルチューブ９ｂを介してタンク５に接続されている。ポンプ８はフレキシブルチューブ９ｅを介して受熱ジャケットに接続され、更にフレキシブルチューブ９ｃを介してタンク５に接続されている。
ポンプ８を運転することにより、冷媒液は受熱ジャケット４、パイプ１４、タンク５、ポンプ８の順に循環する。冷媒液がパイプ１４内を通過する間に冷やされ、温度が下がった冷媒液がタンク５に入ってくる流路構成になっている。
【００３５】
このようにタンク５はディスプレイ２とプレイケース２０との間ではなく、本体ケース１０内に設置されても十分にＣＰＵ３の冷却を行うことができる。
【００３６】
尚、タンク５を本体ケース１０内に配置することでディスプレイケース２０を薄くすることが可能であるが、更に薄くするためにはディスプレイケース２０側のパイプ１４を楕円形の扁平パイプにすると良い。扁平パイプにするとディスプレイケース２０の薄型化が可能であるばかりでなく、放熱パネルとの接触面積を拡大できるため放熱効果が増える。
【００３７】
タンク５とポンプ８はフレキシブルチューブ９ｃで接続されているが、このフレキシブルチューブ９ｃを排除し、タンク５とポンプ８とを構成する表面のカバーを一体にしても良い。
【００３８】
以上のごとく、冷媒液の循環経路のヒンジ部と、電線が通るヒンジ部を分離して構成しているため、万一、冷媒液が漏洩したとしても電気的なトラブルを未然に防止することができる。
【００３９】
また、金属製の放熱パネルを樹脂製のディスプレイケースで覆っているため、操作者が高温の金属部材に直接触れることがないので、火傷などの安全面にも配慮されている。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、信頼性の高い液体冷却を採用した電子装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１の実施例を備えた電子装置の斜視図である。
【図２】図２は、第１の実施例を備えた冷媒液循環経路部品の斜視図である。
【図３】図３は、第１の実施例を備えた電子装置の背面図である。
【図４】図４は、第１の実施例を備えた電子装置の側面図である。
【図５】図５は、第１の実施例を備えた電子装置を背面から見た斜視図である。
【図６】図６は、第２の実施例を備えた電子装置の背面図である。
【図７】図７は、第２の実施例を備えた電子装置を背面から見た斜視図である。
【図８】図８は、第３の実施例を備えた電子装置の斜視図である。
【図９】図９は、第４の実施例を備えた電子装置の斜視図である。
【符号の説明】
１・・・メイン配線基板、２・・・ディスプレイ、３・・・ＣＰＵ、４・・・受熱ジャケット、５・・・タンク、６・・・タンク出口側パイプ、７・・・タンク入口側パイプ、８・・・ポンプ、９・・・フレキシブルチューブ、１０・・・本体ケース、１１・・・キーボード、１２・・・ハードディスクドライブ、１３・・・補助記憶装置、１４・・・パイプ、２０・・・ディスプレイケース、２１・・・ディスプレイフレーム、２２・・・表示用配線基板、２３・・・電線、２４：コネクタ、２５・・・放熱パネル、２６ａ・・・ヒンジ、２６ｂ・・・ヒンジ。
【図１】
2004047843.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004047843.tif 000009
【図８】
2004047843.tif 000010
【図９】
2004047843.tif 000011