JP3556578B2 - 携帯形電子機器およびこの電子機器に用いる冷却装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱する半導体パッケージを収容したポータブルコンピュータのような携帯形電子機器およびこの電子機器に組み込まれた半導体パッケージを強制的に冷却するための冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポータブルコンピュータのような携帯形電子機器は、文字、音声および画像のような多用のマルチメディア情報を処理するためのＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を装備している。この種のＭＰＵは、情報の処理速度の高速化や多機能化に伴って消費電力が増加の一途を辿り、動作中の発熱量もこれに比例して急速に増加する傾向にある。
【０００３】
そのため、ＭＰＵの安定した動作を保証するためには、ＭＰＵの放熱性を高める必要があり、それ故、ヒートシンクやヒートパイプのような様々な放熱・冷却手段が必要不可欠な存在となる。
【０００４】
従来、発熱量の大きなＭＰＵを搭載したポータブルコンピュータにあっては、ＭＰＵが実装された回路基板上にヒートシンクを設置し、このヒートシンクとＭＰＵとをヒートパイプや伝熱シートを介して熱的に接続するとともに、このヒートシンクの周囲に電動ファンを介して冷却風を強制的に送風する構成が採用されている。
【０００５】
この従来の冷却方式の場合、空気がＭＰＵの熱を奪う媒体となるので、ＭＰＵの冷却性能の多くは、電動ファンの送風能力に依存することになる。ところが、ＭＰＵの冷却性能を高めるために冷却風の風量を増大させると、電動ファンの回転数が増大し、大きな騒音を発するといった問題が生じてくる。しかも、ポータブルコンピュータでは、ＭＰＵや電動ファン等を収納する筐体が薄くコンパクトに設計されているため、この筐体の内部に送風能力に優れた大きな電動ファンを収容するスペースや理想的な送風経路を確保することができない。
【０００６】
近い将来、ポータブルコンピュータ用のＭＰＵは、更なる消費電力の増加が予想され、それに伴いＭＰＵの発熱量も飛躍的な増加が見込まれる。したがって、従来の強制空冷による冷却方式では、ＭＰＵの冷却性能が不足したり限界に達することが懸念される。
【０００７】
このことから、最近、空気よりも遥かに高い比熱を有する液体を熱伝達媒体（冷媒）として利用し、ＭＰＵの冷却効率を改善しようとする、いわゆる液冷による冷却方式が試されている。
【０００８】
この新たな冷却方式では、筐体の内部にＭＰＵに熱的に接続された受熱ヘッドを設置するとともに、この筐体に支持されたディスプレイユニットの内部に放熱板を設置し、これら受熱ヘッドと放熱板との間を冷媒としての液体が流れる循環パイプを介して接続している。
【０００９】
この冷却方式によると、受熱ヘッドと放熱板との間で液体を強制的に循環させることにより、受熱ヘッドに伝えられたＭＰＵの熱を液体を介して放熱板に運び、ここでディスプレイユニットへの熱伝導による拡散により空気中に放出するようになっている。そのため、液冷による冷却方式は、従来の強制空冷に比べてＭＰＵの熱を効率良くディスプレイユニットに輸送することができ、ＭＰＵの冷却性能を高めることができるとともに、騒音面でも何ら問題は生じないといった利点を有している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記液冷による冷却方式の場合、放熱板がディスプレイユニットの内部に設置されるために、液体の流れ経路となる循環パイプは、このディスプレイユニットと筐体との間に跨って配管されることになる。
【００１１】
この際、ポータブルコンピュータのディスプレイユニットは、筐体にヒンジ装置を介して支持され、この筐体の上面のキーボードを覆う閉じ位置と、上記キーボードを露出させる開き位置とに亙って回動し得るようになっている。そのため、ディスプレイユニットが閉じ位置と開き位置とに亙って回動される度に、上記循環パイプのうち特に筐体とディスプレイユニットとに跨る部分に、ディスプレイユニットの回動に伴う機械的なストレスが集中して加わり、この部分で循環パイプが破損する虞があり得る。
【００１２】
循環パイプの破損は、筐体内部やディスプレイユニット内部への液体の漏洩につながるので、これが原因で回路基板がショートする虞があり、ポータブルコンピュータ特有の使用形態を鑑みた時に、いち早く改善すべき重要な事項となってくる。
【００１３】
本発明は、このような事情にもとづいてなされたもので、ディスプレイユニットの回動時に、循環経路に加わる機械的なストレスを問題のないレベルまで軽減することができ、循環経路の損傷およびそれに基づく冷媒の漏洩を未然に防止できる電子機器および冷却装置の提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る携帯形電子機器は、
発熱体を内蔵するとともに、上向きに突出する中空の凸部を有する機器本体と、
上記機器本体の凸部と隣り合う脚部を有し、上記機器本体にヒンジ軸を介して回動可能に支持されたディスプレイユニットと、
上記機器本体に設置され、上記発熱体に熱的に接続された受熱部と、
上記ディスプレイユニットに設置され、上記発熱体の熱を放出する放熱部と、
上記機器本体と上記ディスプレイユニットとの間に跨って配置され、上記受熱部と上記放熱部との間で冷媒を強制的に循環させるとともに、上記受熱部に伝えられた発熱体の熱を上記冷媒を介して上記放熱部に移送する循環経路とを具備している。
上記循環経路は、上記ディスプレイユニットを回動させた時に、この回動方向に捩じれ変形が可能な形状の曲げ吸収部を有し、この曲げ吸収部は、上記ヒンジ軸の軸方向に延びるとともに、上記機器本体の凸部と上記ディスプレイユニットの脚部との間に跨るように配置されていることを特徴としている。
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る冷却装置は、
発熱体を内蔵するとともに、上向きに突出する中空の凸部を有する機器本体と、上記機器本体の凸部に隣り合う脚部を有し、上記機器本体にヒンジ軸を介して回動可能に支持されたディスプレイユニットとを備えた電子機器に用いるものであって、
上記機器本体に設置され、上記発熱体に熱的に接続される受熱部と、
上記ディスプレイユニットに設置され、上記発熱体の熱を放出する放熱部と、
上記受熱部と上記放熱部との間で冷媒を強制的に循環させ、上記受熱部に伝えられた発熱体の熱を上記冷媒を介して上記放熱部に移送する循環経路とを具備している。
上記循環経路は、上記ディスプレイユニットを回動させた時に、この回動方向に捩じれ変形が可能な形状の曲げ吸収部を有し、この曲げ吸収部は、上記ヒンジ軸の軸方向に延びるとともに、上記機器本体の凸部と上記ディスプレイユニットの脚部との間に跨るように配置されることを特徴としている。
【００１６】
このような構成によれば、受熱部と放熱部との間で冷媒が強制的に循環されるので、発熱体の熱は、機器本体の受熱部から循環経路を流れる冷媒を介してディスプレイユニットの放熱部に輸送され、ここで大気中に放出される。放熱部での熱交換により冷却された冷媒は、循環経路を通じて受熱部に戻され、再び発熱体の熱を受ける。このようなサイクルを繰り返すことで、発熱体の熱を効率良くディスプレイユニット側に逃して大気中に放出することができる。
【００１７】
放熱部を有するディスプレイユニットは、ヒンジ軸を中心としてその軸回り方向に回動されるので、このディスプレイユニットが回動する時、冷媒の流れ経路となる循環経路のうちヒンジ軸の軸線上に位置された曲げ吸収部が滑らかに捩じれ、ディスプレイユニットの回動による曲げを緩やかな捩じり力に変換して受け止める。このため、循環経路の特定部分に機械的なストレスが集中して加わることはなく、このストレスを問題のないレベルまで低減することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の第１の実施の形態をポータブルコンピュータに適用した図１ないし図６にもとづいて説明する。
【００２９】
図１および図２に示すように、ポータブルコンピュータ１は、機器本体としてのコンピュータ本体２と、このコンピュータ本体２に支持されたディスプレイユニット３とを備えている。
【００３０】
コンピュータ本体２は、その外郭となる筐体４を有している。筐体４は、底壁４ａ、上壁４ｂ、左右の側壁４ｃおよび前壁４ｄを有する中空の箱状をなしており、この筐体４の上壁４ｂにキーボード５が組み込まれている。上壁４ｂの後端部には、上向きに張り出す中空の凸部６が形成されている。凸部６は、キーボード５の後方において、筐体４の幅方向に沿って延びている。この凸部６の両端面は、筐体４の側壁４ｃよりも筐体４の幅方向に沿う内側に位置されている。
【００３１】
図２および図３に示すように、筐体４の内部には、回路基板８が収容されている。回路基板８は、筐体４の底壁４ａと平行に配置されており、この回路基板８の上面に発熱体としてのＢＧＡ形の半導体パッケージ９が実装されている。
【００３２】
半導体パッケージ９は、ポータブルコンピュータ１の中枢となるＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を構成するものである。この半導体パッケージ９は、矩形状のベース基板１０と、このベース基板１０にフリップチップ接続されたＩＣチップ１１とを有し、このベース基板１０が多数の半田ボール１２を介して回路基板８の上面に半田付けされている。そして、この種の半導体パッケージ９は、情報の処理速度の高速化や多機能化に伴って動作中の消費電力が増加しており、それに伴いＩＣチップ１１の発熱量も冷却を必要とする程に大きなものとなっている。
【００３３】
上記ディスプレイユニット３は、ディスプレイハウジング１５と、このディスプレイハウジング１５の内部に収容された液晶表示パネル１６とを備えている。ディスプレイハウジング１５は、例えばマグネシウム合金のような熱伝導性に優れた金属材料にて構成され、前面に表示用の開口部１７を有する偏平な箱状をなしている。液晶表示パネル１６は、文字や画像のような各種の情報を表示する表示画面（図示せず）を有し、この表示画面はディスプレイハウジング１５の開口部１７を通じて外方に露出されている。
【００３４】
図１および図２に示すように、ディスプレイハウジング１５は、その一端部から突出する一対の脚部１８ａ，１８ｂを有している。脚部１８ａ，１８ｂは、ディスプレイハウジング１５の幅方向に互いに離間して配置されており、これら脚部１８ａ，１８ｂの間に筐体４の凸部６が位置されている。そのため、脚部１８ａ，１８ｂは、凸部６の両端面と向かい合う側面を有している。
【００３５】
ディスプレイユニット３は、ヒンジ装置２０を介して筐体４の後端部に回動可能に支持されている。ヒンジ装置２０は、第１のブラケット２１、第２のブラケット２２およびヒンジ軸２３を備えている。
【００３６】
第１のブラケット２１は、筐体４の底壁４ａにねじ止めされており、この第１のブラケット２１の一端部が上記凸部６の右端部の内側に導かれている。第２のブラケット２２は、ディスプレイハウジング１５の内部に収容されている。この第２のブラケット２２は、ディスプレイハウジング１５の内面にねじ止めされており、その一端部がディスプレイユニット１５の右側の脚部１８ｂ内に導かれている。
【００３７】
ヒンジ軸２３は、第１のブラケット２１の一端部と第２のブラケット２２の一端部との間に跨っており、凸部６の右側の端面および脚部１８ｂの側面を貫通している。そのため、ヒンジ軸２３は、筐体４やディスプレイハウジング１５の幅方向に沿って水平に配置されている。
【００３８】
ヒンジ軸２３の一方の端部は、第１のブラケット２１の一端部に回動可能に連結されている。このヒンジ軸２３と第１のブラケット２１との連結部分には、例えば波形座金を用いた摩擦式のブレーキ機構２４が組み込まれており、このブレーキ機構２４の存在により、ヒンジ軸２３の自由な回動が制限されている。また、ヒンジ軸２３の他方の端部は、第２のブラケット２２の一端部に固定されている。
【００３９】
このため、ディスプレイユニット３は、ヒンジ軸２３の軸回り方向に回動可能に筐体４に支持されており、このヒンジ軸２３を中心に上記キーボード５を覆うように倒される閉じ位置と、キーボード５や表示画面を露出させる開き位置とに亙って選択的に回動し得るようになっている。
【００４０】
ヒンジ装置２０とは反対側に位置された左側の脚部１８ａは、その側面から凸部６の左端面に向けて突出する円筒状のパイプガイド２５を有している。パイプガイド２５は、凸部６の左端面を回動可能に貫通してこの凸部６の内部に開口されている。このため、筐体４の内部とディスプレイハウジング１５の内部とは、パイプガイド２５および左側の脚部１８ａを介して互いに連通されている。
【００４１】
図１および図２に示すように、ポータブルコンピュータ１には、上記半導体パッケージ９のＩＣチップ１１を強制的に冷却する液冷式の冷却装置２６が一体的に組み込まれている。冷却装置２６は、受熱部としての受熱ヘッド２７、放熱部としての放熱器２８およびこれら受熱ヘッド２７と放熱器２８とを接続する循環経路２９を備えている。
【００４２】
図３や図４に示すように、受熱ヘッド２７は、偏平な箱状をなす熱伝導ケース３０を有している。熱伝導ケース３０は、例えばアルミニウム合金のような熱伝導性に優れた金属材料にて構成され、上記半導体パッケージ９よりも大きな平面形状を有している。
【００４３】
熱伝導ケース３０の内部には、互いに平行をなす複数のガイド壁３１が形成されており、これらガイド壁３１は、熱伝導ケース３０の内部を複数の冷媒流路３２に区画している。また、熱伝導ケース３０は、冷媒入口３３と冷媒出口３４とを有している。冷媒入口３３は、冷媒流路３２の上流端に連なるとともに、冷媒出口３４は、冷媒流路３２の下流端に連なっている。
【００４４】
このような受熱ヘッド２７は、筐体４に収容された回路基板８の上面に設置されており、その四つの角部がねじ３６を介して回路基板８に支持されている。受熱ヘッド２７の熱伝導ケース３０は、半導体パッケージ９を間に挟んで回路基板８と向かい合っており、この熱伝導ケース３０の下面の中央部と半導体パッケージ９のＩＣチップ１１との間に伝熱シート３７が介在されている。
【００４５】
そして、熱伝導ケース３０は、板ばね３８を介してＩＣチップ１１に押し付けられており、これにより、伝熱シート３７がＩＣチップ１１と熱伝導ケース３０との間で挟み込まれている。このため、熱伝導ケース３０は、伝熱シート３７を介してＩＣチップ１１に熱的に接続されている。
【００４６】
図２に示すように、上記放熱器２８は、放熱板４０と、蛇行状に屈曲された放熱パイプ４１とを備えている。放熱板４０は、例えばアルミニウム合金のような熱伝導性に優れた金属材料にて構成されている。この放熱板４０は、液晶表示パネル１６の背後において、ディスプレイハウジング１５の内面にねじ止めあるいは接着等の手段により固定され、このディスプレイハウジング１５に対し熱的に接続されている。
【００４７】
放熱パイプ４１は、例えば熱伝導性に優れたアルミニウム合金又は銅系の金属材料にて構成されている。この放熱パイプ４１は、放熱板４０の表面に接着又ははんだ付け等の手段により固定され、この放熱板４０に熱的に接続されている。放熱パイプ４１は、冷媒入口４２と冷媒出口４３とを備えている。冷媒入口４２および冷媒出口４３は、ディスプレイハウジング１５の左端部に位置されているとともに、このディスプレイハウジング１５の高さ方向に互いに離れている。
【００４８】
循環経路２９は、第１の熱移送パイプ４５と第２の熱移送パイプ４６とを備えている。これら熱移送パイプ４５，４６は、例えば直径が２〜３ｍｍ程度の金属製丸パイプにて構成されている。
【００４９】
第１の熱移送パイプ４５は、受熱ヘッド２７の冷媒出口３４と放熱パイプ４１の冷媒入口４２とを接続するためのもので、筐体４の内部を凸部６の左端部に向けて導かれた後、この凸部６の内部からパイプガイド２５および左側の脚部１８ａの内部を通してディスプレイハウジング１５の内部の左端部に導かれている。
【００５０】
第２の熱移送パイプ４６は、受熱ヘッド２７の冷媒入口３３と放熱パイプ４１の冷媒出口４３とを接続するためのもので、筐体４の内部を凸部６の左端部に向けて導かれた後、この凸部６の内部からパイプガイド２５および左側の脚部１８ａの内部を通してディスプレイハウジング１５の内部の左端部に導かれている。
【００５１】
このため、受熱ヘッド２７の冷媒流路３２と放熱パイプ４１とは、第１および第２の熱移送パイプ４５，４６を介して接続されており、これら冷媒流路３２、放熱パイプ４１、第１および第２の熱移送パイプ４５，４６に、水あるいはフロロカーボンのような液状の冷媒が封入されている。
【００５２】
なお、冷媒は、液状に限らず、場合によっては空気やヘリウムガスのような気体であっても良い。
【００５３】
第２の熱移送パイプ４６の途中には、ポンプ４７が設置されている。ポンプ４７は、筐体４の内部に収容されており、このポンプ４７から送り出された冷媒は、受熱ヘッド４７に導かれるとともに、ここから第１の熱移送パイプ４５を通じて放熱パイプ４１に導かれた後、第２の熱移送パイプ４６を通じてポンプ４７に戻される。そのため、冷媒は、受熱ヘッド２７と放熱パイプ４１との間で強制的に循環されるようになっている。
【００５４】
図２および図５に見られるように、第１および第２の熱移送パイプ４５，４６は、筐体４の凸部６とディスプレイハウジング１５の脚部１８ａとに跨る中間部５０，５１を有している。中間部５０，５１は、ヒンジ軸２３の軸線Ｏ１に沿って直線状に配管されている。これら中間部５０，５１は、夫々図６に示すような曲げ吸収部５２，５３を備えている。曲げ吸収部５２，５３は、第１および第２の熱移送パイプ４５，４６をヒンジ軸２３の軸線Ｏ１の方向に沿ってコイル状に巻回することで構成され、これら曲げ吸収部５２，５３は、所定のピッチＰを存して隣り合う複数のループ部５４，５５を有している。
【００５５】
第１および第２の熱移送パイプ４５，４６の曲げ吸収部５２，５３は、図６の（Ａ）に最も良く示されるように、夫々のループ部５４，５５が互いにかみ合うように同軸状に組み合わされている。すなわち、曲げ吸収部５２，５３を組み合わせた状態では、一方の曲げ吸収部５２のループ部５４の間に他方の曲げ吸収部５３のループ部５５が介在されており、これら曲げ吸収部５２，５３は、ヒンジ軸２３の軸線Ｏ１上に位置されている。隣り合うループ部５４，５５は、ヒンジ軸２３の軸方向に互いに離れており、これら隣り合うループ部５４，５５の間に断熱用の隙間５７が形成されている。
【００５６】
そして、曲げ吸収部５２，５３は、パイプガイド２５を貫通して配置されており、その一端が凸部６の内側に位置されているとともに、他端がディスプレイハウジング１５の脚部１８ａの内側に位置されている。このため、曲げ吸収部５２，５３は、筐体４とディスプレイハウジング１５とに跨って配置されている。
【００５７】
このような構成のポータブルコンピュータ１において、半導体パッケージ９のＩＣチップ１１が発熱すると、このＩＣチップ１１の熱は、伝熱シート３７を介して受熱ヘッド２７の熱伝導ケース３０に伝えられる。この熱伝導ケース３０の冷媒流路３２には、冷媒が供給されているので、熱伝導ケース３０に伝えられたＩＣチップ１１の熱は、この熱伝導ケース３０から冷媒流路３２を流れる冷媒に移される。この熱交換により加熱された冷媒は、第１の熱移送パイプ４５を経てディスプレイユニット３の放熱器２８に導かれ、この冷媒の流れに乗じてＩＣチップ１１の熱が放熱器２８に輸送される。
【００５８】
放熱器２８に導かれた冷媒は、蛇行状に屈曲された長い放熱パイプ４１を流れるので、この流れの過程で冷媒に取り込まれた熱が放熱パイプ４１に伝わるとともに、ここから放熱板４０への熱伝導により拡散される。放熱板４０は、熱伝導性を有するディスプレイハウジング１５に熱的に接続されているので、放熱板４０に逃された熱は、ディスプレイハウジング１５への熱伝達により拡散され、このディスプレイハウジング１５の表面から大気中に放出される。
【００５９】
放熱パイプ４１を流れる過程での熱交換により冷却された冷媒は、第２の熱移送パイプ４６を介してポンプ４７に導かれ、このポンプ４７で加圧された後、再び受熱ヘッド２７に供給される。
【００６０】
このように筐体４の受熱ヘッド２７とディスプレイユニット３の放熱器２８との間で冷媒を循環させることで、半導体パッケージ９の熱を効率良くディスプレイユニット３に輸送してここから放出することができる。このため、従来一般的な強制空冷との比較において、半導体パッケージ９の放熱性能を高めることができ、発熱量の増大に対して無理なく対応することができる。
【００６１】
一方、上記構成のポータブルコンピュータ１において、放熱機２８を内蔵するディスプレイユニット３は、ヒンジ軸２３を中心に閉じ位置と開き位置との間で回動可能であるので、このディスプレイユニット３を閉じ位置から開き位置、又は開き位置から閉じ位置に回動させた時に、受熱ヘッド２７と放熱器２８とを接続する第１および第２の熱移送パイプ４５，４６に曲げが作用する。
【００６２】
この際、第１および第２の熱移送パイプ４５，４６は、筐体４からディスプレイハウジング１５に跨る中間部５０，５１がヒンジ軸２３の軸方向に沿って直線状に配管されているとともに、この中間部５０，５１上にヒンジ軸２３の軸方向に沿ってコイル状に巻回された曲げ吸収部５２，５３が形成されている。
【００６３】
そのため、ディスプレイユニット３の回動に伴う曲げが曲げ吸収部５２，５３に加わると、曲げ吸収部５２，５３のループ部５４，５５が巻き締められたり、巻き弛める方向に滑らかに変位し、第１および第２の熱移送パイプ４５，４６に加わる曲げを穏やかな捩じりに変換して吸収する。
【００６４】
したがって、第１および第２の熱移送パイプ４５，４６の特定部分に機械的なストレスが集中して加わることはなく、このストレスを問題のないレベルまで軽減することができる。
【００６５】
よって、放熱器２８を内蔵するディスプレイユニット３が回動するにも拘わらず、第１および第２の熱移送パイプ４５，４６の損傷やそれに伴う冷媒の漏洩を未然に防止することができ、信頼性を充分に確保できる。
【００６６】
しかも、第１および第２の熱移送パイプ４５，４６の曲げ吸収部５２，５３は、そのコイル状に巻回されたループ部５４，５５が互いに噛み合うように同軸状に組み合わされているので、これら曲げ吸収部５２，５３を第１および第２の熱移送パイプ４５，４６の途中にコンパクトに設置することができる。
【００６７】
このため、筐体４およびディスプレイハウジング１５の内部に、第１および第２の熱移送パイプ４５，４６の曲げ吸収部５２，５３を個別に収める広いスペースを確保する必要はなく、これら曲げ吸収部５２，５３の設置を無理なく行えるといった利点がある。
【００６８】
加えて、曲げ吸収部５２，５３を同軸状に組み合わせた時に、隣り合うループ部５４，５５の間に断熱用の隙間５７が存在するので、受熱ヘッド２７での熱交換により加熱された冷媒が流れる曲げ吸収部５２と、放熱器２８での熱交換により冷却された冷媒が流れる曲げ吸収部５３との間での不所望な熱交換を防止することができる。このため、受熱ヘッド２７から放熱器２８にかけての熱の輸送効率を高めることができる。
【００６９】
なお、本発明は上記第１の実施の形態に特定されるものではなく、図７および図８に本発明の第２の実施の形態を示す。
【００７０】
この第２の実施の形態は、ディスプレイユニット３の回動時に、第１および第２の熱移送パイプ４５，４６に加わる曲げを吸収するための構成が上記第１の実施の形態と相違しており、それ以外のポータブルコンピュータ１および冷却装置２６の基本的な構成は、第１の実施の形態と同様である。そのため、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【００７１】
図７に示すように、第１および第２の熱移送パイプ４５，４６は、その中間部５０，５１に共通の曲げ吸収部６１を有している。曲げ吸収部６１は、ヒンジ軸２３の軸方向に延びる細長い偏平な中空箱状に形成されており、その断面形状が長軸Ｘ１と短軸Ｘ２とを有する角パイプ状をなしている。曲げ吸収部６１は、耐熱性を有する合成樹脂材料にて構成されており、ヒンジ軸２３の軸線Ｏ１の上に位置されているとともに、この軸線Ｏ１の回りに捩じり変形が可能となるような弾性を有している。
【００７２】
曲げ吸収部６１の内部は、区画壁６２によって第１の通路部６３と第２の通路部６４とに仕切られている。これら通路部６３，６４は、曲げ吸収部６１の長軸Ｘ１の方向に並べて配置されている。第１の通路部６３は、その長手方向に沿う両端部に接続口６５ａ，６５ｂを有している。一方の接続口６５ａは、第１の熱移送パイプ４５の上流部分４５ａに接続され、他方の接続口６５ｂは、第１の熱移送パイプ４５の下流部分４５ｂに接続されている。第２の通路部６４は、その長手方向に沿う両端部に接続口６６ａ，６６ｂを有している。一方の接続口６６ａは、第２の熱移送パイプ４６の下流部分４６ｂに接続され、他方の接続口６６ｂは、第２の熱移送パイプ４６の上流部分４６ａに接続されている。
【００７３】
そのため、第１の通路部６３は、第１の熱移送パイプ４５の一部となってここを受熱ヘッド２７から放熱器２８に向う冷媒が流れるとともに、第２の通路部６４は、第２の熱移送パイプ４６の一部となってここを放熱器２８からポンプ４７に向う冷媒が流れるようになっている。
【００７４】
そして、この曲げ吸収部６１は、ディスプレイハウジング１５のパイプガイド２５に挿通されており、このディスプレイハウジング１５の脚部１８ａと筐体４との間に跨って配置されている。
【００７５】
このような構成によると、弾性変形が可能な合成樹脂材料にて構成された曲げ吸収部６１は、ヒンジ軸２３の軸方向に沿って延びる細長い偏平な中空箱状をなしているので、このヒンジ軸２３の軸線Ｏ１回りに捩じり易いような形状となる。このため、曲げ吸収部６１にディスプレイユニット３の回動に伴う曲げが加わった際には、その回動方向に滑らかに捩じり変位することになり、曲げ吸収部６１に加わる曲げを穏やかな捩じりに変換して吸収する。
【００７６】
よって、第１および第２の熱移送パイプ４５，４６の特定部分に機械的なストレスが集中して加わることはなく、このストレスを問題のないレベルまで軽減することができる。
【００７７】
加えて、上記構成によると、受熱ヘッド２７から放熱器２８に向う冷媒が流れる第１の通路部６３と、放熱器２８から戻される冷媒が流れる第２の通路部６４とが一つの曲げ吸収部６１の内部に互いに並んで配置されているので、この曲げ吸収部６１は循環経路２９の一個所に設置すれば良い。このため、曲げ吸収部６１を循環経路２９の途中にコンパクトに設置することができ、筐体４やディスプレイハウジング１５の内部に、曲げ吸収部６１を収める広いスペースを確保する必要はない。
【００７８】
また、図９は、本発明の第３の実施の形態を開示している。
【００７９】
この第３の実施の形態は、上記第２の実施の形態を発展させたもので、上記曲げ吸収部６１の内部が一対の区画壁７１ａ，７１ｂによって第１の通路部６３、第２の通路部６４および空気室７２とに三つに仕切られている。空気室７２は、曲げ吸収部６１の全長に亙って延びているとともに、第１および第２の通路部６３，６４の間に位置されている。そして、空気室７２は、第１および第２の通路部６３，６４とは独立した空間となっており、この空気室７２が断熱層として機能している。
【００８０】
このような構成によれば、空気室７２の存在により、第１の通路部６３と第２の通路部６４との間を熱的に遮断することができ、受熱ヘッド２７での熱交換により加熱された冷媒が流れる第１の通路部６３と、放熱器２８での熱交換により冷却された冷媒が流れる第２の通路部６４とが共通の曲げ吸収部６１の内部に位置するにも拘わらず、これら通路部６３，６４の間での不所望な熱交換を防止することができる。
【００８１】
このため、冷却装置２６を全体的に見た時に、受熱ヘッド２７から放熱器２８にかけての熱の輸送効率を高めることができ、半導体パッケージ９の放熱性能を良好に維持することができる。
【００８２】
また、図１０および図１１は、本発明の第４の実施の形態を開示している。
【００８３】
この第４の実施の形態は、ディスプレイユニット３の回動時に、第１および第２の熱移送パイプ４５，４６に加わる曲げを吸収するための構成が上記第１の実施の形態と相違しており、それ以外のポータブルコンピュータ１および冷却装置２６の基本的な構成は、第１の実施の形態と同様である。そのため、第４の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【００８４】
図１０に示すように、第１および第２の熱移送パイプ４５，４６は、その中間部５０，５１に共通の曲げ吸収部８１を有している。曲げ吸収部８１は、ヒンジ軸２３の軸方向に延びる細長い中空円筒状に形成されている。この曲げ吸収部８１は、耐熱性を有する柔軟な合成樹脂材料にて構成されており、ヒンジ軸２３の軸線Ｏ１の上に位置されている。そして、曲げ吸収部８１の外周面には、ガイド部としての螺旋状の溝８２が形成されており、この溝８２の存在により、柔軟な曲げ吸収部８１がヒンジ軸２３の軸線Ｏ１の回りに捩じれ易い構成となっている。
【００８５】
曲げ吸収部８１の内部は、区画壁８３によって第１の通路部８４と第２の通路部８５とに仕切られている。これら通路部８４，８５は、曲げ吸収部８１の径方向に並べて配置されている。第１の通路部８４は、その長手方向に沿う両端部に接続口８６ａ，８６ｂを有している。一方の接続口８６ａは、第１の熱移送パイプ４５の上流部分４５ａに接続され、他方の接続口８６ｂは、第１の熱移送パイプ４５の下流部分４５ｂに接続されている。第２の通路部８５は、その長手方向に沿う両端部に接続口８７ａ，８７ｂを有している。一方の接続口８７ａは、第２の熱移送パイプ４６の下流部分４６ｂに接続され、他方の接続口８７ｂは、第２の熱移送パイプ４６の上流部分４６ａに接続されている。
【００８６】
そのため、第１の通路部８４は、第１の熱移送パイプ４５の一部となってここを受熱ヘッド２７から放熱器２８に向かう冷媒が流れるとともに、第２の通路部８５は、第２の熱移送パイプ４６の一部となってここを放熱器２８からポンプ４７に向かう冷媒が流れるようになっている。
【００８７】
そして、この曲げ吸収部８１は、ディスプレイハウジング１５のパイプガイド２５に挿通されており、このディスプレイハウジング１５の脚部１８ａと筐体４との間に跨って配置されている。
【００８８】
このような構成によると、柔軟な合成樹脂材料にて構成された曲げ吸収部８１は、ヒンジ軸２３の軸線Ｏ１の方向に延びる中空の円筒状をなすとともに、その外周面に螺旋状の溝８２が形成されているので、曲げ吸収部８１自体が溝８２に沿って捩じれ易くなる。
【００８９】
このため、曲げ吸収部８１にディスプレイユニット３の回動に伴う曲げが加わった際には、この曲げ吸収部８１がディスプレイユニット３の回動方向に滑らかに捩じり変位することになり、曲げ吸収部８１に加わる曲げを穏やかな捩じりに変換して吸収する。
【００９０】
よって、第１および第２の熱移送パイプ４５，４６の特定部分に機械的なストレスが集中して加わることはなく、このストレスを問題のないレベルまで軽減することができる。
【００９１】
また、受熱ヘッド２７から放熱器２８に向かう冷媒が流れる第１の通路部８４と、放熱器２８から戻される冷媒が流れる第２の通路部８５とが一つの曲げ吸収部８１の内部に互いに並べて配置されているので、この曲げ吸収部８１は循環経路２９の一個所に設置すれば良い。このため、曲げ吸収部８１を循環経路２９の途中にコンパクトに設置することができ、筐体４やディスプレイハウジング１５の内部に、曲げ吸収部８１を収める広いスペースを確保する必要はない。
【００９２】
なお、第４の実施の形態では、曲げ吸収部８１を捩じれ易くするため、この曲げ吸収部８１の外周面に螺旋状の溝８２を形成したが、この溝８２の代わりに螺旋状の凸条を形成しても良い。
【００９３】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、放熱部がディスプレイユニットと共に回動するにも拘わらず、冷媒が流れる循環経路に加わるストレスを軽減することができる。このため、循環経路の損傷やそれに伴う冷媒の漏洩を未然に防止することができ、信頼性を充分に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態において、液冷式の冷却装置を組み込んだポータブルコンピュータの斜視図。
【図２】コンピュータ本体およびディスプレイユニットに液冷式の冷却装置を組み込んだ状態を概略的に示すポータブルコンピュータの断面図。
【図３】受熱ヘッドと半導体パッケージとの位置関係を示す断面図。
【図４】熱伝導ケースの内部の冷媒流路を示す受熱ヘッドの断面図。
【図５】筐体とディスプレイハウジングとに跨る第１および第２の熱移送パイプの曲げ吸収部を拡大して示すポータブルコンピュータの断面図。
【図６】（Ａ）は、第１および第２の熱移送パイプの曲げ吸収部を互いにかみ合うように組み合わせた状態を示す斜視図。
（Ｂ）は、第１および第２の熱移送パイプの曲げ吸収部を個別に示す斜視図。
【図７】本発明の第２の実施の形態において、筐体とディスプレイハウジングとに跨る第１および第２の熱移送パイプの曲げ吸収部を拡大して示すポータブルコンピュータの断面図。
【図８】第１および第２の熱移送パイプの曲げ吸収部の斜視図。
【図９】本発明の第３の実施の形態に用いられる曲げ吸収部の断面図。
【図１０】本発明の第４の実施の形態において、筐体とディスプレイハウジングとに跨る第１および第２の熱移送パイプの曲げ吸収部を拡大して示すポータブルコンピュータの断面図。
【図１１】曲げ吸収部の断面図。
【符号の説明】
１…電子機器（ポータブルコンピュータ）、２…機器本体（コンピュータ本体）、３…ディスプレイユニット、６…凸部、９…発熱体（半導体パッケージ）、１８ａ…脚部、２３…ヒンジ軸、２６…冷却装置、２７…受熱部（受熱ヘッド）、２８…放熱部（放熱ヘッド）、２９…循環経路、４５…第１の熱移送パイプ、４６…第２の熱移送パイプ、５２，５３，６１，８１…曲げ吸収部、５４，５５…ループ部。

Claims (16)

1. 発熱体を内蔵するとともに、上向きに突出する中空の凸部を有する機器本体と、
   上記機器本体の凸部と隣り合う脚部を有し、上記機器本体にヒンジ軸を介して回動可能に支持されたディスプレイユニットと、
   上記機器本体に設置され、上記発熱体に熱的に接続された受熱部と、
   上記ディスプレイユニットに設置され、上記発熱体の熱を放出する放熱部と、
   上記機器本体と上記ディスプレイユニットとの間に跨って配置され、上記受熱部と上記放熱部との間で冷媒を強制的に循環させるとともに、上記受熱部に伝えられた発熱体の熱を上記冷媒を介して上記放熱部に移送する循環経路とを具備し、
   上記循環経路は、上記ディスプレイユニットを回動させた時に、この回動方向に捩じれ変形が可能な形状の曲げ吸収部を有し、この曲げ吸収部は、上記ヒンジ軸の軸方向に延びるとともに、上記機器本体の凸部と上記ディスプレイユニットの脚部との間に跨るように配置されていることを特徴とする携帯形電子機器。
2. 発熱体を内蔵するとともに、上向きに突出する中空の凸部を有する機器本体と、
   上記機器本体の凸部と隣り合う脚部を有し、上記機器本体にヒンジ軸を介して回動可能に支持されたディスプレイユニットと、
   上記機器本体に設置され、上記発熱体に熱的に接続された受熱部と、
   上記ディスプレイユニットに設置され、上記発熱体の熱を放出する放熱部と、
   上記機器本体と上記ディスプレイユニットとの間に跨って配置され、上記受熱部と上記放熱部との間で冷媒を強制的に循環させるとともに、上記受熱部に伝えられた発熱体の熱を上記冷媒を介して上記放熱部に伝える循環経路とを具備し、
   上記循環経路は、上記受熱部で加熱された冷媒を上記放熱部に導く第１の熱移送パイプと、上記放熱部で冷やされた冷媒を上記受熱部に導く第２の熱移送パイプとを有し、これら第１および第２の熱移送パイプは、夫々上記ヒンジ軸の軸方向にコイル状に巻回された複数のループ部を有する曲げ吸収部を含み、これら曲げ吸収部は、そのループ部が互いに噛み合うように同軸状に組み合わされて、上記ディスプレイユニットを回動させた時に上記ヒンジ軸の軸回り方向に捩じれ変形が可能であるとともに、上記機器本体の凸部と上記ディスプレイユニットの脚部との間に跨るように配置されていることを特徴とする携帯形電子機器。
3. 発熱体を内蔵するとともに、上向きに突出する中空の凸部を有する機器本体と、
   上記機器本体の凸部と隣り合う脚部を有し、上記機器本体にヒンジ軸を介して回動可能に支持されたディスプレイユニットと、
   上記機器本体に設置され、上記発熱体に熱的に接続された受熱部と、
   上記ディスプレイユニットに設置され、上記発熱体の熱を放出する放熱部と、
   上記機器本体と上記ディスプレイユニットとの間に跨って配置され、上記受熱部と上記放熱部との間で冷媒を強制的に循環させるとともに、上記受熱部に伝えられた発熱体の熱を上記冷媒を介して上記放熱部に移送する循環経路とを具備し、
   上記循環経路は、上記ヒンジ軸の軸線に沿うように上記機器本体の凸部と上記ディスプレイユニットの脚部との間に跨る弾性変形が可能な中空の曲げ吸収部を有し、この曲げ吸収部は、上記受熱部で加熱された冷媒を上記放熱部に導く第１の通路部と、上記放熱部で冷やされた冷媒を上記受熱部に導く第２の通路部とを有するとともに、上記ディスプレイユニットを回動させた時に、上記循環経路に加わる曲げを吸収するように上記ヒンジ軸の軸回り方向に捩じり変形することを特徴とする携帯形電子機器。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかの記載において、上記循環経路は、冷媒を圧送するポンプを備えていることを特徴とする携帯形電子機器。
5. 請求項１ないし請求項３のいずれかの記載において、上記ディスプレイユニットは、熱伝導性のディスプレイハウジングを有し、上記放熱部は、上記ディスプレイハウジングに熱的に接続されていることを特徴とする携帯形電子機器。
6. 請求項１ないし請求項３のいずれかの記載において、上記受熱部は、上記発熱体が熱的に接続された熱伝導ケースを有し、この熱伝導ケースに上記冷媒が流れる冷媒流路が形成されているとともに、上記放熱部は、上記冷媒が流れる放熱パイプを有し、この放熱パイプが上記ディスプレイハウジングに熱的に接続されていることを特徴とする携帯形電子機器。
7. 請求項１ないし請求項３のいずれかの記載において、上記ディスプレイユニットの脚部は、上記凸部に向けて突出する円筒状のガイドを有し、このガイドを介して上記脚部が上記凹部の内部に連なるとともに、上記循環経路の曲げ吸収部は、上記ガイド内に挿通されていることを特徴とする携帯形電子機器。
8. 請求項３の記載において、上記曲げ吸収部は、長軸と短軸を有する偏平な中空箱形であり、上記第１の通路部と上記第２の通路部は、上記曲げ吸収部の長軸方向に互いに並べて配置されていることを特徴とする携帯形電子機器。
9. 請求項３又は請求項８の記載において、上記曲げ吸収部は、上記第１の通路部と上記第２の通路部との間に介在される断熱層を有していることを特徴とする携帯形電子機器。
10. 請求項３の記載において、上記曲げ吸収部は、上記ヒンジ軸の軸方向に沿って延びる円筒状をなしており、この曲げ吸収部の外周面に螺旋状のガイド部が形成されていることを特徴とする携帯形電子機器。
11. 発熱体を内蔵するとともに、上向きに突出する中空の凸部を有する機器本体と、上記機器本体の凸部に隣り合う脚部を有し、上記機器本体にヒンジ軸を介して回動可能に支持されたディスプレイユニットとを備えた電子機器に用いる冷却装置であって、
    上記機器本体に設置され、上記発熱体に熱的に接続される受熱部と、
    上記ディスプレイユニットに設置され、上記発熱体の熱を放出する放熱部と、
    上記受熱部と上記放熱部との間で冷媒を強制的に循環させ、上記受熱部に伝えられた発熱体の熱を上記冷媒を介して上記放熱部に移送する循環経路とを具備し、
    上記循環経路は、上記ディスプレイユニットを回動させた時に、この回動方向に捩じれ変形が可能な形状の曲げ吸収部を有し、この曲げ吸収部は、上記ヒンジ軸の軸方向に延びるとともに、上記機器本体の凸部と上記ディスプレイユニットの脚部との間に跨るように配置されることを特徴とする冷却装置。
12. 請求項１１の記載において、上記循環経路は、上記受熱部で加熱された冷媒を上記放熱部に導く第１の熱移送パイプと、上記放熱部で冷やされた冷媒を上記受熱部に導く第２の熱移送パイプとを有し、これら第１および第２の熱移送パイプは、上記曲げ吸収部に対応する位置に、上記ヒンジ軸の軸回り方向にコイル状に巻かれた複数のループ部を有することを特徴とする冷却装置。
13. 請求項１２の記載において、上記第１の熱移送パイプのループ部と上記第２の熱移送パイプのループ部は、互いに噛み合うように同軸状に組み合わされているとともに、隣り合うループ部の間に断熱用の隙間が形成されていることを特徴とする冷却装置。
14. 請求項１１の記載において、上記循環経路の曲げ吸収部は、上記ヒンジ軸の軸方向に延びる中空の細長い形状を有し、この曲げ吸収部の内部は、上記受熱部で加熱された冷媒を上記放熱部に導く第１の通路部と、上記放熱部で冷やされた冷媒を上記受熱部に導く第２の通路部とに仕切られていることを特徴とする冷却装置。
15. 発熱体を内蔵するとともに、上向きに突出する中空の凸部を有する機器本体と、上記機器本体の凸部に隣り合う脚部を有し、上記機器本体にヒンジ軸を介して回動可能に支持されたディスプレイユニットとを備えた電子機器に用いる冷却装置であって、
    上記機器本体に設置され、上記発熱体に熱的に接続される受熱部と、
    上記ディスプレイユニットに設置され、上記発熱体の熱を放出する放熱部と、
    上記受熱部と上記放熱部との間で冷媒を強制的に循環させ、上記受熱部に伝えられた発熱体の熱を上記冷媒を介して上記放熱部に移送する循環経路とを具備し、
    上記循環経路は、上記ディスプレイユニットを回動させた時に、上記ヒンジ軸の軸回り方向に捩じれ変形が可能な形状の曲げ吸収部を有し、この曲げ吸収部は、上記受熱部で加熱された冷媒を上記放熱部に導く第１の通路部と、上記放熱部で冷やされた冷媒を上記受熱部に導く第２の通路部とを有するとともに、上記機器本体の凸部と上記ディスプレイユニットの脚部との間に跨るように上記ヒンジ軸の軸方向に沿って配置されていることを特徴とする冷却装置。
16. 発熱体を内蔵するとともに、上向きに突出する中空の凸部を有する機器本体と、上記機器本体の凸部に隣り合う脚部を有し、上記機器本体にヒンジ軸を介して回動可能に支持されたディスプレイユニットとを備えた電子機器に用いる冷却装置であって、
    上記機器本体に設置され、上記発熱体に熱的に接続される受熱部と、
    上記ディスプレイユニットに設置され、上記発熱体の熱を放出する放熱部と、
    上記受熱部と上記放熱部との間で冷媒を強制的に循環させ、上記受熱部に伝えられた発熱体の熱を上記冷媒を介して上記放熱部に移送する循環経路とを具備し、
    上記循環経路は、上記ヒンジ軸の軸線に沿うように上記機器本体の凸部と上記ディスプレイユニットの脚部との間に跨る弾性変形が可能な中空の曲げ吸収部を有し、この曲げ吸収部は、上記受熱部で加熱された冷媒を上記放熱部に導く第１の通路部と、上記放熱部で冷やされた冷媒を上記受熱部に導く第２の通路部とを有するとともに、上記ディスプレイユニットを回動させた時に、上記循環経路に加わる曲げを吸収するように上記ヒンジ軸の軸回り方向に捩じり変形することを特徴とする冷却装置。

Images