JP2005353098A - Heat transport device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱輸送デバイスに係り、特に電子機器を構成する電子部品を冷却し所定の温度に保つのに好適な電子機器の冷却技術に関する。 The present invention relates to a heat transport device, and more particularly, to a cooling technique for an electronic device suitable for cooling an electronic component constituting the electronic device and keeping it at a predetermined temperature.
従来の電子装置は、特許文献1〜3に記載のように、独立の金属板、もしくは、筐体の一部を構成する金属板を、発熱部材と金属筐体壁との間に介在させ、発熱部材で発生する熱を放熱部である金属筐体壁まで熱伝導により輸送して放熱している。また、特許文献4に記載のように、金属筐体壁面にヒ−トパイプを形成し、発熱部材を熱的に金属筐体壁と接続することによって、発熱部材で発生する熱を金属筐体壁で放熱している。
As described in
上記従来例で、特許文献1〜3の例では、発熱部材から金属筐体壁までの伝熱経路が、筐体壁の厚さ1mm前後の薄い断面でしかないので効率よく熱伝導されない。したがって、発熱量の増大に十分対応することができなかった。また、部品配列によっては、必ずしも、金属筐体壁までが短い伝導距離にあるとは限らない。そのため、発熱部材を筐体近辺に配置するなど、部品配列あるいは筐体構造が制限されていた。一方、高性能が要求される電子機器などにおいて、発熱部材を含む部品配列は、電子回路の高速化に起因する配線長さなどの関係で、性能に大きな影響を及ぼす。したがって、従来例では、電子機器のコンパクト化、高性能化が妨げられていた。また、特許文献4の例においても同様に、発熱部材を直接、金属筐体壁に接続しなければならず、発熱部材を含む部品配列あるいは筐体構造が制限されていた。そのため、最適な部品配列を得ることを優先させた場合、発熱部材に個別に放熱フィンを設置する等の方策が必要となり、筐体が大きくならざるを得なかった。
In the above-described conventional example, in the examples of
本発明は、発熱する電子部品が他の部材とともに狭い空間内に搭載された電子機器であっても、部品配列に左右されずに、発熱部品で発生する熱を放熱部まで効果的に輸送することを課題とする。 The present invention effectively transports heat generated by a heat generating component to a heat radiating portion without being influenced by the component arrangement even in an electronic device in which a heat generating electronic component is mounted in a narrow space together with other members. This is the issue.
上記課題を解決するために本発明は、内部に複数の半導体素子が搭載された配線基板を収容するとともに該配線基板の上側にキーボードを配してなる本体と、該本体の一側縁に該本体に対して開閉可能に連結されてなる表示装置を備えた電子機器に用いられる熱輸送デバイスを、前記複数の半導体素子のいずれかひとつの発熱部品に接続されて内部に通流する冷却液に発熱部品の発生熱を伝える受熱部と、前記表示装置の背面の内面に設置され、前記受熱部で発熱部品の発生熱を吸熱した冷却液を通流して前記表示装置の背面に熱拡散して前記冷却液の放熱をおこなう放熱部と、前記受熱部と前記放熱部との間で前記冷却液が循環するように前記受熱部を前記放熱部に接続するフレキシブルチューブにより構成した。これにより、前記放熱部と前記受熱部は、前記電子機器の部品配置に左右されず接続されるか、あるいは、前記放熱部と前記受熱部は、前記表示装置の開閉により相対的に位置変位可能に接続するようにした。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention includes a main body that houses a wiring board on which a plurality of semiconductor elements are mounted and a keyboard is disposed on the upper side of the wiring board, and a side edge of the main body. A heat transport device used in an electronic device having a display device connected to the main body so as to be openable and closable is connected to a heat generating component of any one of the plurality of semiconductor elements and flows into the cooling liquid. A heat receiving part that transmits heat generated by the heat generating component and an inner surface of the back surface of the display device, and the heat receiving part absorbs the heat generated by the heat generating component and flows through the back surface of the display device. A heat radiating part that radiates the cooling liquid and a flexible tube that connects the heat receiving part to the heat radiating part so that the cooling liquid circulates between the heat receiving part and the heat radiating part. As a result, the heat dissipating part and the heat receiving part are connected regardless of the component arrangement of the electronic device, or the heat dissipating part and the heat receiving part can be relatively displaced by opening and closing the display device. To connect to.
すなわち、本発明の熱輸送デバイスによれば、発熱部品である電子部品に接触させて取り付けられる受熱部と、電子機器に一体的に取り付けられる放熱部とを液循環流路で連結して冷却液を循環させるようにしているから、非常に狭い筐体内に多数の部品が実装された状態においても、部品配列に左右されることなく、発熱電子部品と放熱部とを容易に連結できるとともに、冷却液を循環させることにより高効率で受熱部の熱を放熱部に輸送することができる。 That is, according to the heat transport device of the present invention, the heat receiving part attached in contact with the electronic component that is the heat generating part and the heat radiating part integrally attached to the electronic device are connected by the liquid circulation flow path, thereby cooling liquid. Since many components are mounted in a very narrow housing, it is easy to connect the heat-generating electronic components and the heat-dissipating part without depending on the component arrangement, and cooling By circulating the liquid, the heat of the heat receiving portion can be transported to the heat radiating portion with high efficiency.
本発明によれば、発熱する電子部品が他の部材とともに狭い空間内に搭載された電子機器であっても、部品配列に左右されずに、発熱部品で発生する熱を放熱部まで効果的に輸送することができる。 According to the present invention, even in an electronic device in which a heat generating electronic component is mounted in a narrow space together with other members, the heat generated by the heat generating component is effectively transferred to the heat radiating portion without being influenced by the component arrangement. Can be transported.
以下、本発明のいくつかの実施例を、図面を参照して説明する。図1に、本発明の第1の実施例を示す。図示のように、電子機器は、複数の半導体素子を搭載した配線基板2、キ−ボード4、ディスク装置6、表示装置8などからなり、金属製の筐体10の中に収容されている。配線基板2に搭載された半導体素子のうち、発熱量の特に大きい半導体素子12は、受熱部である受熱ヘッダ14、放熱部である放熱ヘッダ16、液循環流路であるフレキシブルチューブ18等で構成される熱輸送デバイスによって冷却される。図示したように、半導体素子12と受熱ヘッダ14とはサ−マルコンパウンド、あるいは、高熱伝導シリコンゴムなどを挟んで接触させ、半導体素子12で発生する熱を効率よく受熱ヘッダ14に伝える。さらに、半導体素子12に接続された受熱ヘッダ14はフレキシブルチューブ18によって、表示装置8の背面部の筐体壁に設置された放熱ヘッダ16に接続されている。放熱ヘッダ16は、サ−マルコンパウンド、あるいは、高熱伝導シリコンゴムを介して、もしくは、直接ねじ20止めなどの手段によって金属製筐体壁と熱的かつ物理的に取り付けられる。
Several embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the electronic device is composed of a
受熱ヘッダ14、放熱ヘッダ16の内部には流路が形成され、液体が封入されている。さらに、放熱ヘッダ16の内部には液駆動装置が組み込まれており、受熱ヘッダ14と放熱ヘッダ16との間で液が駆動される。液体の駆動は、両者間での往復動、あるいは、循環による。受熱ヘッダ14と放熱ヘッダ16間はフレキシブルチュ−ブによって接続されるので、非常に狭い筐体内に多数の部品が実装された状態においても、実装構造に左右されることなく、高発熱半導体素子と放熱部である筐体壁とが容易に接続できるとともに、熱輸送が液の駆動によって行われるので、高発熱半導体素子で発生する熱は、効果的に放熱ヘッダに輸送される。放熱部においては、放熱ヘッダと金属製筐体壁とが熱的に接続されているので、金属製筐体の高い熱伝導率のために熱が広く筐体壁に拡散され高い放熱性能が得られる。したがって、効率的に半導体素子を冷却することができる。
A flow path is formed inside the
図2に、図1で用いている熱輸送デバイスの詳細を示す。受熱ヘッダ14、放熱ヘッダ16の内部にはフィンが設けられており、液流路を形成するとともにヘッダ壁より内部の液体に効率よく熱を伝える。さらに、放熱ヘッダ16は、内部に液駆動機構を内蔵している。受熱ヘッダ14は、半導体素子12などの発熱部材(発熱部材1ともいう)の大きさに応じて任意の大きさに設定でき、発熱部材1に接触などの手段によって熱的に接続される。また、金属板(銅、アルミなど)に金属パイプを溶接した構造であってもよい。一方、放熱ヘッダ内部の液駆動機構は、一例として、流路の一部をシリンダ22としピストン24をモータ26及びリンク機構28によって往復駆動させる機構を示した。放熱ヘッダ16は、金属製の筐体10の壁に取り付けられるが、取付け構造として筐体壁にネジ止め用のボス30をダイカスト成型時に一体で形成してもよい。また、受熱ヘッダ14と放熱ヘッダ16を接続するフレキシブルチューブ18は、樹脂製でよく内径2mm前後のものを用いる。したがって、受熱ヘッダ14、放熱ヘッダ16とも薄型化が可能で、狭い空間に実装された高発熱半導体素子であっても効果的に冷却できる。
FIG. 2 shows details of the heat transport device used in FIG. Fins are provided inside the
図3に本発明の第2の実施例を示す。本実施例においては、放熱ヘッダ16の取付けられる金属製筐体10のうち表示部側の筐体の内側にフィン32a,32bが一体成型で設けられている。フィン32aの高さは、放熱ヘッダ16の厚さと同程度で、表示器の取り付けに支障をきたさないようにする。また、互いに直角方向にフィンを設けることによって筐体に高い剛性を持たせることができる。ただし、機器使用時において、水平方向になるフィン32bは、鉛直方向のフィン32aよりも高さを低くし、自然対流による上昇空気の流動を妨げないようにしている。さらに、筐体に空気孔34を設け自然対流放熱を促進している。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In the present embodiment,
図4に本発明の第3の実施例を示す。本実施例においては、熱輸送デバイスを構成する放熱ヘッダの流路36が、金属製筐体10の壁面に金属筐体成型時にダイカストによる一体成型で直接形成されている。放熱ヘッダの流路36は、フレキシブルチューブ18と接続されたフタ38によって密閉され、発熱半導体素子に取り付けられる受熱ヘッダ14と放熱ヘッダの流路36との間で、フレキシブルチューブ18を介して別途設けられる液駆動装置40によって液体が駆動される。液体の駆動は、小型ポンプによる液循環、もしくは、図2で一例として示した液駆動機構が用いられる。本実施例によれば、放熱ヘッダと放熱面である金属製筐体壁面との接触熱抵抗がなくなるので効果的な放熱ができるとともに、放熱ヘッダの流路が金属筐体成型時にダイカストによる一体成型で形成されるため複雑な流路構造の形成も可能である。
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the
図5に本発明の第4の実施例を示す。本実施例においては、熱輸送デバイスを構成する放熱部が金属製のパイプ42であって、金属製筐体10に直接取付けられる。金属製パイプ42は、フレキシブルチューブ18にコネクタ44a,44bによって接続され、発熱半導体素子に取り付けられる受熱ヘッダと金属製パイプ42との間で、フレキシブルチューブ18を介して別途設けられる液駆動装置によって液体が駆動される。なお、金属製パイプは、フレキシブルチュ−ブと同程度の内径(2mm前後)のものをもちいる。一方、筐体壁には、U字状の溝部46が一体成型で設けられており、金属製パイプをこのU字状の溝部46に嵌め込むことによって、特に、溶接などの手段によらなくても効率良く熱的に接続することが可能である。本実施例によれば、放熱部と金属製筐体とが金属製パイプによる線状の接触であっても、金属製筐体の高い熱伝導率のために熱が広く筐体壁に拡散されるとともに、簡単な構造で筐体壁全面に液流路を構成する金属製パイプを設置することも可能で、筐体壁の広い面積を有効に放熱面として利用できる。このため、高い放熱性能が得られる。
FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the heat dissipating part constituting the heat transport device is a
2…配線基板、4…キ−ボード、6…ディスク装置、8…表示装置、10…金属製筐体、12…半導体素子発熱部材、14…受熱ヘッダ、16…放熱ヘッダ、18…フレキシブルチューブ、20…ねじ、22…シリンダ、24…ピストン、26…モータ、28…リンク機構、30…ボス、32a,32b…フィン、34…空気孔、36…流路、38…フタ、40…液駆動装置、42…金属製パイプ、44a,44b…コネクタ、46…U字状の溝部。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記複数の半導体素子のいずれかひとつの発熱部品に接続されて内部に通流する冷却液に発熱部品の発生熱を伝える受熱部と、
前記表示装置の背面の内面に設置され、前記受熱部で発熱部品の発生熱を吸熱した冷却液を通流して前記表示装置の背面に熱拡散して前記冷却液の放熱をおこなう放熱部と、
前記受熱部と前記放熱部との間で前記冷却液が循環するように前記受熱部を前記放熱部に接続するフレキシブルチューブを備え、
前記放熱部と前記受熱部は、前記フレキシブルチューブを介して前記電子機器の部品配置に左右されず接続されることを特徴とする熱輸送デバイス。 A main body in which a wiring board on which a plurality of semiconductor elements are mounted is accommodated and a keyboard is disposed on the upper side of the wiring board, and one side edge of the main body is connected to the main body so as to be openable and closable. In a heat transport device used for an electronic apparatus provided with a display device,
A heat receiving portion that is connected to any one of the plurality of semiconductor elements and transmits heat generated by the heat generating component to a coolant flowing through the heat generating component;
A heat dissipating part that is installed on the inner surface of the back surface of the display device, passes through a coolant that has absorbed heat generated by the heat generating component in the heat receiving unit, and diffuses heat to the back surface of the display device to dissipate the coolant;
A flexible tube that connects the heat receiving portion to the heat radiating portion so that the coolant circulates between the heat receiving portion and the heat radiating portion;
The heat-radiating part and the heat-receiving part are connected via the flexible tube without being influenced by the component arrangement of the electronic device.
前記複数の半導体素子のいずれかひとつの発熱部品に接続されて内部に通流する冷却液に発熱部品の発生熱を伝える受熱部と、
前記表示装置の背面の内面に設置され、前記受熱部で発熱部品の発生熱を吸熱した冷却液を通流して前記表示装置の背面に熱拡散して前記冷却液の放熱をおこなう放熱部と、
前記受熱部と前記放熱部との間で前記冷却液が循環するように前記受熱部を前記放熱部に接続するフレキシブルチューブを備え、
前記放熱部と前記受熱部は、前記フレキシブルチューブを介して前記表示装置の開閉により相対的に位置変位可能に接続すること特徴とする熱輸送デバイス。
A main body in which a wiring board on which a plurality of semiconductor elements are mounted is accommodated and a keyboard is disposed on the upper side of the wiring board, and one side edge of the main body is connected to the main body so as to be openable and closable. In a heat transport device used for an electronic apparatus provided with a display device,
A heat receiving portion that is connected to any one of the plurality of semiconductor elements and transmits heat generated by the heat generating component to a coolant flowing through the heat generating component;
A heat dissipating part installed on the inner surface of the back surface of the display device, passing through a cooling liquid that has absorbed heat generated by the heat generating component in the heat receiving part, and thermally diffusing to the back surface of the display device to dissipate the cooling liquid;
A flexible tube that connects the heat receiving portion to the heat radiating portion so that the coolant circulates between the heat receiving portion and the heat radiating portion;
The heat transport device is characterized in that the heat dissipating part and the heat receiving part are connected via the flexible tube so as to be relatively displaceable by opening and closing the display device.
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JP2014529120A (en) * | 2011-08-04 | 2014-10-30 | フジツウ テクノロジー ソリューションズ インタレクチュアル プロパティ ゲーエムベーハー | Server and server cooling method |
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