(57)【要約】      （修正有）【課題】接続チューブからの冷媒透過量を低減すること、接続チューブの摩耗による水漏れを防止すること、接続チューブの座屈による流量低下を防止することが可能で、長期に亘り安定して半導体素子の冷却が可能な電子機器装置を提供する。  【解決手段】液体透過率の小さいゴムからなる接続チューブ３を用いる。また、本体筐体７と表示装置筐体８の間を通る接続チューブ３の周囲に保護テープを装着して、摩耗から接続チューブ３を保護する。また、本体筐体７と表示装置筐体８の間を含む、接続チューブ３が曲率半径の小さい状態で実装されている箇所で、接続チューブ３の周囲に保護テープまたは接続チューブ３の外周に接続チューブ３外径より大きい内径の保護チューブを装着して、座屈から接続チューブ３を保護する。また、接続チューブを予め流路に合わせた形状に成形して、座屈から接続チューブ３を保護する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に半導体子を搭載した筐体と、この半導体素子と熱的に接続された受熱部材と、前記筐体の内面側に配設された放熱部材と、この放熱部材と前記受熱部材との間で液媒体を駆動させる液駆動手段と、前記液媒体を貯留するタンクと、このタンクと前記放熱部材と受熱部材とをチューブで接続した電子機器装置において、
前記チューブの全て若しくは一部がブチルゴムであることを特徴とする電子機器装置。
【請求項２】
前記チューブの全て若しくは一部がニトリルブタジエンゴムあるいはフッ素ゴムあるいはエチレンプロピレンゴム、或いはヒドリンゴム、多硫化ゴムであることを特徴とする請求項１記載の電子機器装置。
【請求項３】
前記チューブは、式（数２）で表されるように冷媒透過量ｑが保有冷媒量Ｑ以下であることを特徴とする請求項１記載の電子機器装置。
ｑ＝２π・Ｐ・Ｌ・Δｐ・ｔ／（ｌｎ（ｒ２／ｒ１））  ・・・（数２）
【請求項４】
前記チューブの屈曲部に摩耗と座屈防止用の保護テープを装着したことを特徴とする請求項１記載の電子機器装置。
【請求項５】
前記チューブの屈曲部の外周に摩耗と座屈防止用の保護チューブを装着し、この保護チューブは前記接続チューブの外径より大きい内径であることを特徴とする請求項１記載の電子機器装置。
【請求項６】
前記チューブは屈曲部の形状に合わせて予め曲げて成形されてなることを特徴とする請求項１記載の電子機器装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、循環する液冷媒で、発熱する半導体素子を冷却する電子機器装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器装置内の半導体素子を冷却する手段として、自然対流によるもの、ファン等による強制空冷によるものの他に、ヒートパイプによるもの、水冷によるものなどがある。
【０００３】
ヒートパイプを備えた電子機器装置の従来技術として、例えば、特開平１−８４６９９号公報、特開平２−２４４７４８号公報がある。  
ヒートパイップ、水冷による冷却は、送風装置のように電力を消費する部品を用いないため効率がよく、熱伝導による冷却をさらに高効率化することができる。
【０００４】
水冷による冷却装置の従来技術として、例えば、特開平５−３３５４５４号公報、特開平６−９７３３８号公報、特開平６−１２５１８８号公報がある。  
また、水冷による冷却装置を備えた小型のパーソナルコンピュータ（以下、パソコンという）の従来技術として、例えば、特開平６−２６６４７４号公報、特開平７−１４２８８６号公報がある。  
このうち特に、特開平６−２６６４７４号公報には、発熱素子を搭載し、上部にキーボードを備えた本体側筐体と、ディスプレイパネルを備え、本体側筐体に回転可動に取り付けられた表示装置側筐体からなるノート型パソコンであって、発熱素子に受熱ジャケットを取り付け、表示装置側筐体に設置した放熱パイプ及びポンプが接続チューブで接続された構造が示されている。  
さらに、特開平７−１４２８８６号公報では、特開平６−２６６４７４号公報においては、筐体を金属製とした例が示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１−８４６９９号公報
【０００６】
【特許文献２】特開平２−２４４７４８号公報
【特許文献３】特開平５−３３５４５４号公報
【特許文献４】特開平６−９７３３８号公報
【特許文献５】特開平６−１２５１８８号公報
【特許文献６】特開平６−２６６４７４号公報
【特許文献７】特開平７−１４２８８６号公報
【特許文献８】特開平６−２６６４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記ノート型パソコンは、受熱ジャケットを有する本体側筐体に対して、放熱パイプを有する表示側筐体が常に開閉されるため、ヒンジ部分はどうしてもフレキシブルチューブで連結しなくてはならない。
【０００８】
また、近年のパソコンはノート型、ディスクトップ型、サーバのいずれも小型化しており、これらの電子機器の内部に水冷用の配管を引き回す必要があり、フレキシブルチューブであることが望ましい。  
ところが、フレキシブルチューブはチューブ内の水分が透過してしまう問題があるが上記従来技術には、水分が透過しない材質については考慮されていない。
【０００９】
すなわち、水分透過の大きいフレキシブルチューブを用いた場合、保有水分量が低下し、発熱素子の冷却が行えなくなるという問題が生じる。  
また、本体側筐体と回転可動である表示側筐体のヒンジ部では、表示装置筐体の開閉による繰返し負荷が加わることにより、フレキシブルチューブが摩耗して水が漏洩する問題が生じる。  
また、フレキシブルチューブが曲率半径の小さい状態で筐体内を引き回され、長期に亘りその形状で保持される場合、座屈して流路を塞ぎ流量低下により発熱素子の冷却が行えなくなる問題が生じる。
【００１０】
本発明の目的は、接続チューブからの冷媒透過量を低減すること、接続チューブの摩耗による水漏れを防止すること、接続チューブの座屈による流量低下を防止することが可能で、長期に亘り安定して半導体素子の冷却が可能な電子機器装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は、内部に半導体子を搭載した筐体と、この半導体素子と熱的に接続された受熱部材と、前記筐体の内面側に配設された放熱部材と、この放熱部材と前記受熱部材との間で液媒体を駆動させる液駆動手段と、前記液媒体を貯留するタンクと、このタンクと前記放熱部材と受熱部材とをチューブで接続した電子機器装置において、前記チューブの全て若しくは一部がブチルゴムであることにより達成される。
【００１２】
また、上記目的は前記チューブの全て若しくは一部がニトリルブタジエンゴムあるいはフッ素ゴムあるいはエチレンプロピレンゴム、或いはヒドリンゴム、多硫化ゴムであることにより達成される。
【００１３】
また、上記目的は、前記チューブは、式（数２）で表されるように冷媒透過量ｑが保有冷媒量Ｑ以下であることにより達成される。
【００１４】
ｑ＝２π・Ｐ・Ｌ・Δｐ・ｔ／（ｌｎ（ｒ２／ｒ１））  ・・・（数２）
また、上記目的は前記チューブの屈曲部に摩耗と座屈防止用の保護テープを装着したことにより達成される。
【００１５】
また、上記目的は、前記チューブの屈曲部の外周に摩耗と座屈防止用の保護チューブを装着し、この保護チューブは前記接続チューブの外径より大きい内径であることにより達成される。
【００１６】
また、上記目的は前記チューブは屈曲部の形状に合わせて予め曲げて成形されてなることことにより達成される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、接続チューブからの冷媒透過量を低減すること、接続チューブの摩耗による水漏れを防止すること、接続チューブの座屈による流量低下を防止することが可能になるので、長期に亘り安定して半導体素子を冷却できる電子機器装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
電子機器装置は、いわゆるパーソナルコンピュータ（以下、パソコンという）には、携帯が可能なノート型パソコンと机上での使用が中心のディスクトップ型パソコンとがある。  
これらのパソコンは、いずれも年々高速処理、大容量化の要求が高くなり、この要求を満たす結果、半導体素子（以下、ＣＰＵという）の発熱温度が高くなっている。この傾向は、今後も更に続くものと予想される。
【００１９】
これに対して、現状のこれらパソコンは、前述したようにファン等による強制空冷式や熱伝導式が主流である。これらの冷却方式は、放熱の能力に限界があり、前述のような高発熱傾向のＣＰＵの放熱に追従できなくなってしまう可能性がある。ただし、強制空冷では、ファンを高速回転させたり、ファンを大型化することによって対応も可能であるが、パソコンの低騒音化や薄型化に逆行するため現実的ではない。
【００２０】
一方、従来から空冷式の放熱に代わる放熱として、水等の冷却媒体を循環させてＣＰＵを冷却する装置がある。  
この冷却装置は、主に企業或いは銀行等で使用される大型コンピュータの冷却に搭載され、冷却水をポンプで強制的に循環させ、専用の冷凍機で冷却するといった大規模な装置である。
【００２１】
従がって、移動が頻繁に行われるノート型パソコンや、事務所内の配置換え等で移動の可能性があるディスクトップ型パソコンには前述のような水による冷却装置は、例えこの冷却装置を小型化したとしても到底搭載することはできない。
【００２２】
そこで、前述の従来技術のように、小型のパソコンに搭載可能な水による冷却装置が種々検討されているが、この従来技術の出願当時は、ＣＰＵの発熱温度が近年ほど高くなく、現在に至っても水冷装置を備えたパソコンは製品化に至っていない。
【００２３】
これに対して、本発明は小型のポンプやコンピュータ本体の外郭を形成する筐体を放熱性が良好なアルミ合金やマグネシウム合金等を採用することによって、水冷装置の大幅な小型化が実現でき、パソコンへの搭載を可能としたものである。  
ところが、この水冷装置を搭載するにあたり新たな問題があることが判った。特にノート型パソコンは、ディスプレイを頻繁に折り畳む関係上、受熱部と放熱配管部分を接続するヒンジ部分の配管をフレキシブルチューブにしなくてはならいという最低限の条件がある。このフレキシブルチューブを使って実機による検討を種々行ったところ、チューブ内の水分がチューブの表面を透過して外部に蒸発してしまい、水の量が低下してしまうという問題が発生することが判った。
【００２４】
そこで、本発明はフレキシブルチューブからの水の透過を極力抑えた材質のフレキシブルチューブの検討を行った結果、水の透過が少ない材質を見出したものである。
【実施例１】
【００２５】
以下、本発明の第１の実施形態を図１で説明する。
【００２６】
図１は、本発明を備えたノート型パソコンの斜視図である。  
図において、パソコン本体側の筐体７に実装された半導体素子５には、内部に冷却液の流路を設けた受熱ジャケット２が接続されている。この受熱ジャケット２には、ポンプ１が接続されている。表示装置側筐体８の表示パネル背面にはタンク６、放熱パイプ４が設けられている。ポンプ１、受熱ジャケット２、タンク６、放熱パイプ４は接続チューブ３で図のように閉ループ状に接続されており、これらの内部には水等の冷媒が充填されている。この接続チューブ３はポンプ１、受熱ジャケット２、タンク６、放熱パイプ４のレイアウトの自由度が増すこと、接続ヒンジ部Ａが１８０度まで繰り返し回転することから、有機チューブであることが望ましい。
【００２７】
また、ノート型パソコン、ディスクトップ型パソコンの筐体内容積を考慮すると、ＣＰＵの冷却に必要な最低限の水の保有液量は１０ｃｃ〜５００ｃｃが望ましいことが判った。
【００２８】
ところで、この接続チューブ３を構成する有機チューブは、水や不凍液などの冷媒が透過してしまうため、長期に亘って稼動させると、保有水量の低下が発生し半導体素子５を十分に冷却することができなくなってしまう。  
例えば、７０℃の水（冷媒）環境でシリコンゴムチューブ（外径５ｍｍ、内径３ｍｍ、長さ３００ｍｍ）を使用した場合、５年後には水１５５０ｃｃが透過することが判った。また、シリコンゴムの水分透過度は７３０×１０−６ｇ／ｍｍ２／２４ｈ／（ａｔｍ／ｍｍ）であった。すなわち、保有水量の全てが透過することになる。  
そこで、本発明は接続チューブとして、  
【００２９】
【数１】
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【００３０】
この（数１）式の化学構造を有するブチルゴムをチューブ材を採用した場合、ブチルゴムは、水分等の液体透過度が小さいこと、水および不凍液に対する耐薬品性（耐溶解性）に優れていることに特徴がある。  
例えば、７０℃の水（冷媒）環境でブチルゴムチューブ（外径５ｍｍ、内径３ｍｍ、長さ３００ｍｍ）を使用した場合、５年後には水４．４ｃｃが透過することが判った。ブチルゴムの水分透過度は２．１×１０−６ｇ／ｍｍ２／２４ｈ／（ａｔｍ／ｍｍ）であった。また、ブチルゴムの代わりに、同様に液体透過の小さいニトリルブタジエンゴムあるいはフッ素ゴムあるいはエチレンプロピレンゴムあるいはヒドリンゴム、多硫化ゴムを用いてもよい。
【００３１】
別の観点から、冷却システムの信頼性を保証期間中確保するためには、接続チューブの液体透過量が保有冷媒量以下であること、すなわち下記の関係式（数２）で表される接続チューブの冷媒透過量ｑが保有冷媒量Ｑ以下であることが要求される。
【００３２】
ｑ＝２π・Ｐ・Ｌ・Δｐ・ｔ／（ｌｎ（ｒ２／ｒ１））  ・・・（数２）
ここで、Ｐは使用最高温度における冷媒の透過度、Ｌは接続チューブの総長さ、Δｐは使用最高温度におけるホース内外の圧力差（蒸気圧差）、ｔは使用最長時間、ｒ１はホースの内径、ｒ２はホースの外径を表す。上記の液体透過量が保有冷媒量以下であるという条件を満足できない場合、保証期間中に冷媒を補給する必要がある。
【００３３】
ところで、ブチルゴムは一般的に自動車のラジエター接続用配管や、タイヤチューブなどに適用されており、耐熱性、耐透過性に優れていることが知られている。
【実施例２】
【００３４】
図２は、第２の実施例を示すノート型パソコンの斜視図である。  
図２において、ポンプ１、受熱ジャケット２、タンク６、放熱パイプ４をつなぐ接続チューブ３は、有機チューブ３１と金属配管３２で構成されている。金属配管３２としては、ステンレス鋼、銅が挙げられる。  
この金属配管３２を設けることにより、ポンプ１、受熱ジャケット２のレイアウトの自由度を保ちつつ、液体透過量ゼロの金属配管３２の分だけ有機チューブ３１の長さが短くできるため、結果として接続チューブ３からの液体透過量を低減することができる。  
また、金属配管３２は、ポンプ１、受熱ジャケット２の位置に合わせて予め曲げておけば、取り付けが容易となる。また、金属配管３２とプリント基板など導体との短絡に対しては、金属配管３２の表面に絶縁コートを施せば回避できる。
【００３５】
本実施例の有機チューブに対しても、その液体透過量が保有冷媒量以下であること、すなわち関係式（２）で表される接続チューブの冷媒透過量ｑが保有冷媒量Ｑ以下であることが要求され、ブチルゴムをはじめ多硫化ゴム、フッ素ゴム、ヒドリンゴム、エチレンプロピレンゴムが好適である。
【実施例３】
【００３６】
図３に本発明の第３実施例による本体筐体７と表示装置筐体８の間を通る接続チューブ３を示す。  
図３において、接続チューブ３の周りに摩耗防止用の保護テープ９を装着する。この保護テープ９は、摩擦係数が低ければ摩耗量が少なくなり、更にその効果は高い。保護テープ９はらせん状、リング状など、可動性を維持しつつ、本体側筐体７または表示側筐体８と接続チューブ３が接触する箇所を保護できれば、いかなる方向で取り付けても構わない。また、上記保護テープ９は、接続チューブの形状を屈曲した状態に保持することできるため、接続チューブ３の座屈を防止することができる。接続チューブ３は、前記第１の実施例のようにブチルゴムなど液体透過の少ないい材質を使用している。
【００３７】
図４は、本体側筐体と表示側筐体との間のヒンジ部を示す斜視図である。  
図４において、表示装置筐体８は使用毎に最大１８０度まで開閉するため、接続チューブ３は、本体側筐体７または表示側筐体８と接触して摩耗する。
【００３８】
図５（ａ）（ｂ）は、接続チューブの使用前と長期使用後の状態を示す図である。  
図５（ａ）に示すように、接続チューブ３の初期状態では、綺麗な曲率を形成しているが、図５（ｂ）に示すように、曲率半径が小さい状態で長期に亘り使用した場合、接続チューブ３はクリープ現象によって座屈し、流路を塞ぎ、流量低下により半導体素子５を十分に冷却することができなくなってしまう。
【００３９】
図６は、本体側筐体と表示側筐体との間であるヒンジ部以外のチューブに保護チューブを装着した図である。  
図６において、ポンプ１、受熱ジャケット２、放熱パイプ、タンク６を接続する接続チューブのなかで、接続チューブ３を屈曲して取り付けた場合、保護テープ９を装着することにより、接続チューブの形状を屈曲した状態に保持することできるため、座屈を防止することができ、長期に亘り半導体素子５を冷却することができる。
【００４０】
尚、図６に示すように保護チューブは２つ部品で構成されており、本体側筐体７と表示側筐体８との間のヒンジ部が１８０度回転しても、保護チューブはねじり変形は受けずに接続チューブのみがねじり変形を受ける構造である。
【実施例４】
【００４１】
図７（ａ）（ｂ）は、本発明の第４実施例による本体側筐体と表示側筐体との間を通る接続チューブ３を示す図である。  
図７（ａ）は、表示側筐体を閉じたときの接続チューブの状態を示すものであり、接続チューブ３は前記実施例のようにブチルゴムなど液体透過の小さい材質を使用している。接続チューブ３の摩耗防止と座屈防止のために、接続チューブ３の外周に接続チューブ外径より大きい内径の保護チューブ１０を取り付けている。これにより、上記の保護テープ９と同様に摩耗防止と座屈防止に対する効果がある上、テープを装着する手間が省ける利点がある。さらに、予め保護チューブ１０を接続チューブに沿って湾曲させた状態で成形することで、保護チューブ１０の弾性戻りによる余計な荷重が接続チューブ３に加わらない利点がある。保護チューブ１０の内面は接続チューブ３と、外面は本体筐体７または表示装置筐体８と接触するため、低摩擦係数の材料、例えばフッ素樹脂チューブが望ましい。
【００４２】
図７（ｂ）は、表示側筐体を１８０度開いたときの接続チューブの状態をしめすものであり、その効果は図７（ａ）と同じである。
【００４３】
図８は、本体側筐体と表示側筐体との間のヒンジ部以外のチューブに保護チューブを装着した図である。  
図８において、ポンプ１、受熱ジャケット２、放熱パイプ、タンク６を接続する接続チューブのなかで、接続チューブ３を屈曲して取り付けた場合、保護チューブ１０を装着することにより接続チューブの形状を屈曲した状態に保持することできるため、座屈を防止することができ、長期に亘り半導体素子５を冷却することができる。
【００４４】
本発明の第５実施例による接続チューブ３は、ポンプ１、受熱ジャケット２、放熱パイプ４、タンク６のレイアウトに従い屈曲部に合わせて予め成形する。このため、接続チューブは曲げ荷重を受けないため、座屈することはない。この予め成形した接続チューブを、本体筐体と表示装置筐体の間を通る接続チューブ３に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明の第１実施例による冷却システムを用いたノート型パソコンの斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施例による冷却システムを用いたノート型パソコンの斜視図である。
【図３】図３は、本発明の第３実施例による本体側筐体と表示側筐体との間を通る接続チューブを示す図である。
【図４】図４は、本体側筐体と表示側筐体との間のヒンジ部を示す斜視図である。
【図５】図５は、接続チューブの座屈現象を説明する図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施例による別の接続チューブを示す図である。
【図７】図７は、本発明の第４実施例による本体側筐体と表示側筐体との間を通る接続チューブを示す図である。
【図８】図８は、本発明の第４実施例による別の接続チューブを示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…ポンプ、２…受熱ジャケット、３…接続パイプ、３１…有機チューブ、３２…金属配管、４…放熱パイプ、５…半導体素子、６…タンク、７…本体筐体、８…表示装置筐体、９…保護テープ、１０…保護パイプ。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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