JP2006261457A - 受熱体、受熱装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 発熱体を直接冷媒に接触させるように構成することにより、発熱体からの熱を効率良く受けることができる受熱体、並びに、この受熱体を備える受熱装置及び電子機器を提供する。
【解決手段】 受熱装置１０の受熱体４が有する冷媒通路２は、熱的に安定した可撓性プラスチック素材と熱伝導性が高い金属膜とからなる可撓性シート１１を袋状に形成して構成され、その内部を耐腐食性を有する冷媒３が流れている。本体部１ａ及び端子部１ｂを有する発熱体１は、可撓性シート１１の孔１１ａに嵌め込まれているアダプタ１２に支持されている。発熱体１の本体部１ａが、冷媒通路２内を流れる冷媒３に直接接触する。発熱体１からの熱が直接冷媒３へ伝えられる構成であるので、発熱体１と冷媒３との間の伝熱経路が短くなって熱抵抗は下がり、受熱効率は極めて高い。
【選択図】 図２

Description

本発明は、通路内を流れる冷媒にて電子機器に搭載された電子部品などの発熱体からの熱を受ける受熱体、発熱体及び受熱体を備える受熱装置、並びに、発熱体をプリント基板に搭載している電子機器に関する。

デスクトップ型のコンピュータ、ノート型のコンピュータ、移動体通信機器などの電子機器は、ＣＰＵ素子、コイル素子、コンデンサなどの複数の電子部品がプリント基板上に設けられている。近年、電子機器における処理の高速化、高機能化、高性能化に伴って、これらの電子部品の動作中の発熱量が増加する傾向にある。電子機器の安定した動作を持続させるためには、電子部品から発生した熱を迅速に外部へ放出して放熱性を高める必要がある。

そこで、これらの電子部品を冷却する空冷式の冷却装置を電子機器に装備していることが一般的である。この冷却装置は、電子部品の熱を奪って放散させるヒートシンクと、このヒートシンクに冷却風を送る冷却ファンとを備えている。上述したように電子機器の発熱量は、今後も増加し続けることが予想されるため、これへの対策が望まれている。

空冷式の冷却装置において、冷却性能を向上させるために、ヒートシンクの大型化、冷却ファンの性能向上などの対応が採られている。しかしながら、大型のヒートシンクを使用する場合には、これを組み込むために電子機器も大型化するという問題がある。一方、冷却ファンの性能向上を図るためには、ファン構造の大型化または冷却ファンの回転数の増加などを行う必要があるが、この手法では、電子機器の大型化またはファン騒音の増大が避けられないという問題がある。特に、ノート型のコンピュータにあっては、冷却性能に加えて、携帯性、つまり機器の大きさ及び重さが重要であり、静音性、つまり作動時に静かであることも重要な要素であるが、上記のような冷却性能向上の対策は、これらに相反するものである。

そこで、空気よりも遥かに高い比熱を有する液体を冷媒として利用する液冷式の冷却システムが提案されている（例えば、特許文献１，２，３参照）。

特許文献１に開示された電子機器（ノート型のコンピュータ）の冷却装置では、発熱体（電子部品）に接触する受熱部と、放熱部と、ポンプとを管で連結し、管内に液体の冷却を循環させて、発熱体からの熱を放熱部に伝達させることが開示されている。また、ポンプ以外の構成部材を可撓性材料による袋体として、薄型化及び軽量化を図ることが記載されている。
特開２００１−２３７５８２号公報 特公平７−９９５６号公報 特開平４−２７６６９９号公報

図４は、従来例（特許文献１）に記載された受熱構造を示す図である。発熱体１に接触して、可撓性シート１１の袋体で構成された冷媒通路２が設けられており、冷媒通路２内を液体の冷媒３が流れる。この従来例では、発熱体１と冷媒３との間に可撓性シート１１が介在しているので、熱抵抗が大きくて、発熱体１からの熱を効率良く受けることできないという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、発熱体を直接冷媒に接触させるように構成することにより、発熱体からの熱を効率良く受けることができる受熱体、このような発熱体及び受熱体を備える受熱装置、並びに、プリント基板に発熱体を実装した電子機器を提供することを目的とする。

本発明に係る受熱体は、発熱体で発生した熱を受ける冷媒を流す冷媒通路を有する受熱体において、前記発熱体が前記冷媒に接触するように、前記発熱体を嵌める孔が形成されていることを特徴とする。

本発明の受熱体にあっては、冷媒通路内の冷媒に発熱体が接触する。よって、発熱体の表面が直接冷媒に接触するため、発熱体，冷媒間の伝熱経路が短くなって熱抵抗は下がり、受熱効率が向上する。

本発明に係る受熱体は、上記受熱体において、前記冷媒が耐腐食性を有する液体であることを特徴とする。

本発明の受熱体にあっては、冷媒として、耐腐食性を有する液体を用いる。よって、発熱体が直接冷媒に接触しても、発熱体が腐食することはない。

本発明に係る受熱装置は、熱を発生する発熱体と、該発熱体からの熱を受ける冷媒を流す冷媒通路を有する受熱体とを備える受熱装置において、前記発熱体の本体部が前記冷媒に接触するように、前記発熱体を嵌める孔に嵌入されていることを特徴とする。

本発明の受熱装置にあっては、受熱体の孔に嵌められた発熱体が直接冷媒に接触するため、発熱体，冷媒間の伝熱経路が短くなって熱抵抗は下がり、受熱効率が向上する。

本発明に係る受熱装置は、上記受熱装置において、前記発熱体が本体部と端子部とを有しており、前記発熱体の本体部が前記冷媒に接触するようにしてあることを特徴とする。

本発明の受熱装置にあっては、発熱体の本体部が冷媒に接触するため、電気的ショート、端子部の特性劣化などの問題がない。

本発明に係る電子機器は、発熱体からの熱を受ける冷媒を流す冷媒通路を有する受熱体と、熱を発生する発熱体を搭載したプリント基板とを有する電子機器において、前記発熱体が前記冷媒に接触するように、前記発熱体を嵌める孔に前記受熱体が嵌入されていることを特徴とする。

本発明の電子機器にあっては、プリント基板に実装されている電子部品などの発熱体が受熱体の孔に嵌められて直接冷媒に接触するため、発熱体，冷媒間の伝熱経路が短くなって熱抵抗は下がり、受熱効率が向上する。

本発明では、冷媒通路を有する受熱体の孔に発熱体を嵌めて、発熱体が冷媒に直接接触するようにしたので、発熱体，冷媒間の伝熱経路を短くして熱抵抗を下げ、受熱効率を向上することができる。

また、本発明では、冷媒が耐腐食性を有する液体であるようにしたので、発熱体が直接冷媒に接触しても、発熱体が腐食することはなく、冷媒の発熱体への悪影響を防止することができる。

また、本発明では、発熱体の本体部が冷媒に接触するようにしたので、発熱体が直接冷媒に接触しても、電気的ショート、端子部の特性劣化などの問題の発生を抑止することができる。

以下、本発明についてその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。

図１は、本発明を適用する電子機器の斜視図である。電子機器４０は、例えばノート型コンピュータであり、本体部側の第１筐体４１と、表示部側の第２筐体４２とを有している。第１筐体４１内のプリント基板４３には、発熱体１としての１または複数の電子部品（ＣＰＵ素子，コイル素子など）が実装されている。発熱体１の上方には、可撓性シートの袋体で構成される冷媒通路２を有する受熱体４が設けられている。冷媒通路２内には、耐腐食性を有する液体の冷媒が流れている。このような発熱体１及び受熱体４を備えて本発明の受熱装置１０は構成されている。この受熱装置１０の構成については、以下の各実施の形態で詳述する。

冷媒通路２は、第２筐体４２に放熱部として取り付けられた放熱板４４に形成された冷媒通路４５と連通している。冷媒通路２の中途にはポンプ４６が設けられており、ポンプ４６の駆動によって液体の冷媒が冷媒通路２、冷媒通路４５内を循環するようになっている。また、第１筐体４１内には、第２筐体４２と放熱板４４との間に冷却用の空気を送出するファン４７が設けられている。

放熱処理について説明する。放熱処理時には、放熱板４４を開けた状態にしておく。発熱体１で発生した熱は、冷媒通路２内を流れる液体の冷媒に伝えられ、その冷媒は冷媒通路４５内を流れ、熱が放熱板４４から外部へ放散される。この際、ファン４７から、第２筐体４２と放熱板４４との間に冷却用の空気を送出して、より大きな放熱効果を得る。

以下、本発明の特徴部分である受熱装置１０の構成について詳述する。
（第１実施の形態）
図２は第１実施の形態に係る受熱装置１０の断面図である。受熱体４が有する冷媒通路２は、熱的に安定した可撓性プラスチック素材と熱伝導性が高い金属膜とからなる可撓性シート１１を袋状に形成して構成されている。冷媒通路２内には、耐腐食性を有する冷媒３、例えば自動車熱交換器に用いられる冷媒であるプロピレングリコール系水溶液が流れている。可撓性シート１１の一部には、孔１１ａが形成されている。

電子部品である発熱体１は、本体部１ａと端子部１ｂとを有しており、可撓性シート１１の孔１１ａに嵌め込まれているアダプタ１２に支持されている。アダプタ１２には、発熱体１の端子部１ｂの電極を外部端子と接続させるための配線１３が形成されている。発熱体１の本体部１ａは、冷媒通路２内の冷媒３と直接接触しているが、その端子部１ｂは冷媒３と接触していない。アダプタ１２に可撓性シート１１が食い込まれているため、気密性は高く、冷媒通路２内の冷媒３が外部に漏れることはない。

発熱体１の本体部１ａが、冷媒通路２内を流れる冷媒３に直接接触する。よって、発熱体１と冷媒３との間に可撓性シート１１が介在する従来例（図４）とは異なり、発熱体１からの熱が直接冷媒３へ伝えられる構成であるので、発熱体１と冷媒３との間の伝熱経路が短くなって熱抵抗は下がり、受熱効率は極めて高い。

ところで、電子部品である発熱体１が冷媒３に直接接触するので、発熱体１の特性劣化が懸念される。しかしながら、プロピレングリコール系水溶液などの耐腐食性冷媒を用いているので、発熱体１が冷媒３によって腐食する虞はなく、特性劣化は起こらない。また、発熱体１の端子部１ｂに冷媒３が接触することはないので、端子部１ｂの特性が劣化することはない。

なお、発熱体１によっては、冷媒３に接触する表面に金属パッドが剥き出し状態で形成されているものもある。このような発熱体１の場合には、剥き出されている金属パッドを樹脂で被覆した後に、冷媒３に接触させるようにすることが好ましい。

（第２実施の形態）
図３は第２実施の形態に係る受熱装置１０の断面図である。冷媒通路２は、可撓性シート１１を袋状に形成して構成されている。冷媒通路２内には、耐腐食性を有する冷媒（例えばプロピレングリコール系水溶液）が流れている。可撓性シート１１の一部には、孔１１ａが形成されており、その孔１１ａに発熱体１が嵌め込まれている。また、発熱体１の側部は、可撓性シート１１の外側に配した漏れ止め用のゴム１４で留められており、孔１１ａは発熱体１で気密的に封止されている。よって、冷媒３が孔１１ａを介して冷媒通路２外に出ることはない。

発熱体１の本体部１ａの表面が、冷媒通路２内を流れる耐腐食性の冷媒３に直接接触する。よって、第１実施の形態と同様に、発熱体１の端子部１ｂの特性を劣化させることなく、且つ熱抵抗を小さくして、受熱効率を極めて高くできる。

なお、上述した例では、冷媒通路２に流す冷媒としてプロピレングリコール系水溶液を用いることとしたが、耐腐食性を有しておれば他の種類の冷媒でも良く、例えば酢酸系の冷媒を用いても良い。

以上の実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）発熱体で発生した熱を受ける冷媒を流す冷媒通路を有する受熱体において、前記発熱体が前記冷媒に接触するように、前記発熱体を嵌める孔が形成されていることを特徴とする受熱体。
（付記２）前記冷媒は、耐腐食性を有する液体であることを特徴とする付記１記載の受熱体。
（付記３）前記冷媒通路は、可撓性シートの袋体で構成されていることを特徴とする付記１または２記載の受熱体。
（付記４）熱を発生する発熱体と、該発熱体からの熱を受ける冷媒を流す冷媒通路を有する受熱体とを備える受熱装置において、前記発熱体の本体部が前記冷媒に接触するように、前記発熱体を嵌める孔に嵌入されていることを特徴とする受熱装置。
（付記５）前記発熱体は本体部と端子部とを有しており、前記発熱体の本体部が前記冷媒に接触するようにしてあることを特徴とする付記４記載の受熱装置。
（付記６）前記冷媒通路は、可撓性シートの袋体で構成されていることを特徴とする付記４または５記載の受熱装置。
（付記７）発熱体からの熱を受ける冷媒を流す冷媒通路を有する受熱体と、熱を発生する発熱体を搭載したプリント基板とを有する電子機器において、前記発熱体が前記冷媒に接触するように、前記発熱体を嵌める孔に前記受熱体が嵌入されていることを特徴とする電子機器。
（付記８）前記冷媒通路は、可撓性シートの袋体で構成されていることを特徴とする付記７記載の電子機器。

本発明を適用する電子機器の斜視図である。 第１実施の形態に係る受熱装置の断面図である。 第２実施の形態に係る受熱装置の断面図である。 従来例の受熱構造を示す図である。

符号の説明

１ 発熱体
１ａ 本体部
１ｂ 端子部
２ 冷媒通路
３ 冷媒
４ 受熱体
１０ 受熱装置
１１ 可撓性シート
１１ａ 孔
１２ アダプタ

Claims (5)

1. 発熱体で発生した熱を受ける冷媒を流す冷媒通路を有する受熱体において、前記発熱体が前記冷媒に接触するように、前記発熱体を嵌める孔が形成されていることを特徴とする受熱体。
2. 前記冷媒は、耐腐食性を有する液体であることを特徴とする請求項１記載の受熱体。
3. 熱を発生する発熱体と、該発熱体からの熱を受ける冷媒を流す冷媒通路を有する受熱体とを備える受熱装置において、前記発熱体の本体部が前記冷媒に接触するように、前記発熱体を嵌める孔に嵌入されていることを特徴とする受熱装置。
4. 前記発熱体は本体部と端子部とを有しており、前記発熱体の本体部が前記冷媒に接触するようにしてあることを特徴とする請求項３記載の受熱装置。
5. 発熱体からの熱を受ける冷媒を流す冷媒通路を有する受熱体と、熱を発生する発熱体を搭載したプリント基板とを有する電子機器において、前記発熱体が前記冷媒に接触するように、前記発熱体を嵌める孔に前記受熱体が嵌入されていることを特徴とする電子機器。
   
   

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