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▶ レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024179232
(43)【公開日】2024-12-26
(54)【発明の名称】冷却モジュール及び電子機器
(51)【国際特許分類】
F28D 15/02 20060101AFI20241219BHJP
H01L 23/427 20060101ALI20241219BHJP
G06F 1/20 20060101ALI20241219BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20241219BHJP
【ＦＩ】
F28D15/02 102A
F28D15/02 M
F28D15/02 101H
H01L23/46 B
G06F1/20 B
G06F1/20 C
H05K7/20 Q
H05K7/20 H
H05K7/20 R
【審査請求】有
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023097922
(22)【出願日】2023-06-14
(71)【出願人】
【識別番号】505205731
【氏名又は名称】レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ワン ハオユー
(72)【発明者】
【氏名】星野 鷹典
(72)【発明者】
【氏名】橋場 惇輝
(72)【発明者】
【氏名】北村 昌宏
【テーマコード（参考）】
5E322
5F136
【Ｆターム（参考）】
5E322AA01
5E322AA03
5E322AA06
5E322AA07
5E322AA10
5E322BA01
5E322BA03
5E322BA05
5E322BB03
5E322DB08
5E322DB10
5E322DB12
5E322FA04
5F136CC12
5F136CC13
5F136CC14
(57)【要約】
【課題】冷却能力を向上することができるベーパーチャンバ、冷却モジュール及び電子機器を提供する。
【解決手段】ベーパーチャンバは、密閉空間の一方の面を形成する第１の金属プレート部と、前記密閉空間の他方の面を形成する第２の金属プレート部とを備え、前記密閉空間に作動流体が封入されたプレート型のベーパーチャンバであって、前記第１の金属プレート部の一部が一方向に突出するように曲げられることで、前記第１の金属プレート部の表面に形成された突出面部と、前記突出面部に対向する位置において前記第２の金属プレート部の一部が前記一方向に曲げられることで、前記第２の金属プレート部の表面に形成された凹み面部と、を備える。
【選択図】図４
【解決手段】ベーパーチャンバは、密閉空間の一方の面を形成する第１の金属プレート部と、前記密閉空間の他方の面を形成する第２の金属プレート部とを備え、前記密閉空間に作動流体が封入されたプレート型のベーパーチャンバであって、前記第１の金属プレート部の一部が一方向に突出するように曲げられることで、前記第１の金属プレート部の表面に形成された突出面部と、前記突出面部に対向する位置において前記第２の金属プレート部の一部が前記一方向に曲げられることで、前記第２の金属プレート部の表面に形成された凹み面部と、を備える。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
密閉空間の一方の面を形成する第１の金属プレート部と、前記密閉空間の他方の面を形成する第２の金属プレート部とを備え、前記密閉空間に作動流体が封入されたプレート型のベーパーチャンバであって、
前記第１の金属プレート部の一部が一方向に突出するように曲げられることで、前記第１の金属プレート部の表面に形成された突出面部と、
前記突出面部に対向する位置において前記第２の金属プレート部の一部が前記一方向に曲げられることで、前記第２の金属プレート部の表面に形成された凹み面部と、
を備える
ことを特徴とするベーパーチャンバ。
前記第１の金属プレート部の一部が一方向に突出するように曲げられることで、前記第１の金属プレート部の表面に形成された突出面部と、
前記突出面部に対向する位置において前記第２の金属プレート部の一部が前記一方向に曲げられることで、前記第２の金属プレート部の表面に形成された凹み面部と、
を備える
ことを特徴とするベーパーチャンバ。
【請求項2】
請求項１に記載のベーパーチャンバであって、
さらに、前記密閉空間に収容されたウィックを備え、
前記ウィックは、前記突出面部の内側に配置された部分が他の部分よりも密である
ことを特徴とするベーパーチャンバ。
さらに、前記密閉空間に収容されたウィックを備え、
前記ウィックは、前記突出面部の内側に配置された部分が他の部分よりも密である
ことを特徴とするベーパーチャンバ。
【請求項3】
冷却モジュールであって、
密閉空間の一方の面を形成する第１の金属プレート部と、前記密閉空間の他方の面を形成する第２の金属プレート部とを有し、前記密閉空間に作動流体が封入されたプレート型のベーパーチャンバを備え、
前記ベーパーチャンバは、
前記第１の金属プレート部の一部が一方向に突出するように曲げられることで、前記第１の金属プレート部の表面に形成された突出面部と、
前記突出面部に対向する位置において前記第２の金属プレート部の一部が前記一方向に曲げられることで、前記第２の金属プレート部の表面に形成された凹み面部と、
を有する
ことを特徴とする冷却モジュール。
密閉空間の一方の面を形成する第１の金属プレート部と、前記密閉空間の他方の面を形成する第２の金属プレート部とを有し、前記密閉空間に作動流体が封入されたプレート型のベーパーチャンバを備え、
前記ベーパーチャンバは、
前記第１の金属プレート部の一部が一方向に突出するように曲げられることで、前記第１の金属プレート部の表面に形成された突出面部と、
前記突出面部に対向する位置において前記第２の金属プレート部の一部が前記一方向に曲げられることで、前記第２の金属プレート部の表面に形成された凹み面部と、
を有する
ことを特徴とする冷却モジュール。
【請求項4】
請求項３に記載の冷却モジュールであって、
さらに、一部が前記凹み面部に収容されると共に該凹み面部の表面に接続されたヒートパイプを備える
ことを特徴とする冷却モジュール。
さらに、一部が前記凹み面部に収容されると共に該凹み面部の表面に接続されたヒートパイプを備える
ことを特徴とする冷却モジュール。
【請求項5】
請求項３に記載の冷却モジュールであって、
さらに、
排気口を有するファンと、
前記ファンの排気口に面して配置されたヒートシンクと、
を備え、
前記ファンは、上面及び下面を形成するカバープレートを有し、
前記ベーパーチャンバは、前記上面及び下面のうちの一方を形成するカバープレートとして兼用されると共に、前記第１の金属プレート部の表面が前記ファンの内部を臨む方向に配置されている
ことを特徴とする冷却モジュール。
さらに、
排気口を有するファンと、
前記ファンの排気口に面して配置されたヒートシンクと、
を備え、
前記ファンは、上面及び下面を形成するカバープレートを有し、
前記ベーパーチャンバは、前記上面及び下面のうちの一方を形成するカバープレートとして兼用されると共に、前記第１の金属プレート部の表面が前記ファンの内部を臨む方向に配置されている
ことを特徴とする冷却モジュール。
【請求項6】
電子機器であって、
筐体と、
前記筐体内に設けられた発熱体と、
密閉空間の一方の面を形成する第１の金属プレート部と、前記密閉空間の他方の面を形成する第２の金属プレート部とを有し、前記密閉空間に作動流体が封入されたプレート型のベーパーチャンバを有し、前記発熱体が発生する熱を吸熱する冷却モジュールと、
を備え、
前記ベーパーチャンバは、
前記第１の金属プレート部の一部が一方向に突出するように曲げられることで、前記第１の金属プレート部の表面に形成された突出面部と、
前記突出面部に対向する位置において前記第２の金属プレート部の一部が前記一方向に曲げられることで、前記第２の金属プレート部の表面に形成された凹み面部と、
を有し、
前記突出面部の表面が前記発熱体と接続されている
ことを特徴とする電子機器。
筐体と、
前記筐体内に設けられた発熱体と、
密閉空間の一方の面を形成する第１の金属プレート部と、前記密閉空間の他方の面を形成する第２の金属プレート部とを有し、前記密閉空間に作動流体が封入されたプレート型のベーパーチャンバを有し、前記発熱体が発生する熱を吸熱する冷却モジュールと、
を備え、
前記ベーパーチャンバは、
前記第１の金属プレート部の一部が一方向に突出するように曲げられることで、前記第１の金属プレート部の表面に形成された突出面部と、
前記突出面部に対向する位置において前記第２の金属プレート部の一部が前記一方向に曲げられることで、前記第２の金属プレート部の表面に形成された凹み面部と、
を有し、
前記突出面部の表面が前記発熱体と接続されている
ことを特徴とする電子機器。
【請求項7】
請求項６に記載の電子機器であって、
前記冷却モジュールは、さらに、一部が前記凹み面部に収容されると共に該凹み面部の表面に接続されたヒートパイプを有する
ことを特徴とする電子機器。
前記冷却モジュールは、さらに、一部が前記凹み面部に収容されると共に該凹み面部の表面に接続されたヒートパイプを有する
ことを特徴とする電子機器。
【請求項8】
請求項６に記載の電子機器であって、
前記冷却モジュールは、さらに、前記ベーパーチャンバを前記発熱体に押し付けるための押付部品を備え、
前記押付部品は、前記凹み面部に収容されると共に前記凹み面部の表面に当接し、前記ベーパーチャンバを前記発熱体に向かって押圧する押圧部を有する
ことを特徴とする電子機器。
前記冷却モジュールは、さらに、前記ベーパーチャンバを前記発熱体に押し付けるための押付部品を備え、
前記押付部品は、前記凹み面部に収容されると共に前記凹み面部の表面に当接し、前記ベーパーチャンバを前記発熱体に向かって押圧する押圧部を有する
ことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ベーパーチャンバ、冷却モジュール及び電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
ノート型ＰＣのような電子機器はＣＰＵ等の発熱体を搭載している。このような電子機器は、発熱体が発生する熱を吸熱して外部に放熱する冷却モジュールを筐体内に搭載している。本出願人は、特許文献１において、ＣＰＵとヒートシンクの間をフラットなプレート型のベーパーチャンバで接続した構成を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第６９３４０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
プレート型のベーパーチャンバは大きな表面積を有するため、筐体の上下方向での配置を柔軟に変更することが難しい。そこで、上記特許文献１の構成では、ベーパーチャンバとＣＰＵとの間に、例えば銅ブロックで形成された受熱部材を挟んでいる。受熱部材はＣＰＵとベーパーチャンバとの間で熱抵抗となるため、モジュールの冷却能力を低下させる要因の一つとなっていた。
【0005】
本発明は、上記従来技術の課題を考慮してなされたものであり、冷却能力を向上することができるベーパーチャンバ、冷却モジュール及び電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第１態様に係るベーパーチャンバは、密閉空間の一方の面を形成する第１の金属プレート部と、前記密閉空間の他方の面を形成する第２の金属プレート部とを備え、前記密閉空間に作動流体が封入されたプレート型のベーパーチャンバであって、前記第１の金属プレート部の一部が一方向に突出するように曲げられることで、前記第１の金属プレート部の表面に形成された突出面部と、前記突出面部に対向する位置において前記第２の金属プレート部の一部が前記一方向に曲げられることで、前記第２の金属プレート部の表面に形成された凹み面部と、を備える。
【0007】
本発明の第２態様に係る冷却モジュールは、密閉空間の一方の面を形成する第１の金属プレート部と、前記密閉空間の他方の面を形成する第２の金属プレート部とを有し、前記密閉空間に作動流体が封入されたプレート型のベーパーチャンバを備え、前記ベーパーチャンバは、前記第１の金属プレート部の一部が一方向に突出するように曲げられることで、前記第１の金属プレート部の表面に形成された突出面部と、前記突出面部に対向する位置において前記第２の金属プレート部の一部が前記一方向に曲げられることで、前記第２の金属プレート部の表面に形成された凹み面部と、を有する。
【0008】
本発明の第３態様に係る電子機器は、筐体と、前記筐体内に設けられた発熱体と、密閉空間の一方の面を形成する第１の金属プレート部と、前記密閉空間の他方の面を形成する第２の金属プレート部とを有し、前記密閉空間に作動流体が封入されたプレート型のベーパーチャンバを有し、前記発熱体が発生する熱を吸熱する冷却モジュールと、を備え、前記ベーパーチャンバは、前記第１の金属プレート部の一部が一方向に突出するように曲げられることで、前記第１の金属プレート部の表面に形成された突出面部と、前記突出面部に対向する位置において前記第２の金属プレート部の一部が前記一方向に曲げられることで、前記第２の金属プレート部の表面に形成された凹み面部と、を有し、前記突出面部の表面が前記発熱体と接続されている。
【発明の効果】
【0009】
本発明の上記態様によれば、冷却能力を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明に係る電子機器及び冷却モジュールについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【0012】
図１は、一実施形態に係る電子機器１０を上から見下ろした模式的な平面図である。図１に示すように、電子機器１０は、蓋体１２と筐体１４をヒンジ１６で相対的に回動可能に連結したクラムシェル型のノート型ＰＣである。本出願の電子機器はノート型ＰＣ以外、例えばデスクトップ型ＰＣ、タブレット型ＰＣ、又はゲーム機等でもよい。
【0013】
蓋体１２は薄い扁平な箱体である。蓋体１２はディスプレイ１８を搭載している。ディスプレイ１８は、例えば有機ＥＬディスプレイや液晶ディスプレイで構成される。
【0014】
以下、筐体１４及びこれに搭載された各構成要素について、図１に示すように蓋体１２を筐体１４から開いてディスプレイ１８を視認するユーザから見た方向を基準とし、左右方向をそれぞれＸ１，Ｘ２方向、前後方向をそれぞれＹ１，Ｙ２方向、上下方向（筐体１４の厚み方向）をそれぞれＺ１，Ｚ２方向と呼んで説明する。Ｘ１，Ｘ２方向をまとめてＸ方向と呼ぶこともあり、Ｙ１，Ｙ２方向及びＺ１，Ｚ２方向についても同様にＹ方向、Ｚ方向と呼ぶことがある。
【0015】
筐体１４は薄い扁平な箱体である。筐体１４は、上面及び四周側面を形成するカバー部材１４Ａと、下面を形成するカバー部材１４Ｂとで構成されている。上側（Ｚ１側）のカバー部材１４Ａは下面が開口した略バスタブ形状を有する。下側（Ｚ２側）のカバー部材１４Ｂは略平板形状を有し、カバー部材１４Ａの下面開口を閉じる蓋となる。カバー部材１４Ａ，１４Ｂは厚み方向に重ね合わされて互いに着脱可能に連結される。カバー部材１４Ａが平板形状で、カバー部材１４Ｂがバスタブ形状でもよい。筐体１４の上面にはキーボード２０及びタッチパッド２１が設けられている。
【0016】
筐体１４の内部には冷却モジュール２２が搭載されている。筐体１４の内部には、さらに、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２４等を実装したマザーボード２５（図４参照）、記憶装置、及びバッテリ装置等が搭載されている。冷却モジュール２２は、ＣＰＵ２４等が発生する熱を吸熱及び拡散し、さらに筐体１４外へと放熱する。
【0017】
図２は、冷却モジュール２２をＺ２側から見た斜視図である。図３は、冷却モジュール２２をＺ１側から見た斜視図である。図４は、図２中のＩＶ－ＩＶ線に沿う模式的な断面図である。図４は、冷却モジュール２２を構成するベーパーチャンバ３０及びその周辺部での筐体１４の内部構造を模式的に示している。
【0018】
【0019】
ファン２６，２７はヒートシンク２８に送風するためのものである。ファン２６，２７は互いに隣接して左右に並んでいる。ファン２６，２７は左右一対ではなく、１台のみで用いられてもよい。
【0020】
ファン２６は、ファン筐体２６ａの内部に収容したインペラ２６ｂをモータによって回転させる遠心ファンである。ファン筐体２６ａには制御基板及びモータ等も支持されている。ファン２６は、ファン筐体２６ａの上面及び下面に開口した吸気口２６ｃから吸い込んだ筐体１４内の空気を後側面の排気口２６ｄから排出する。吸気口２６ｃはファン筐体２６ａの上下面の一方のみに設けられてもよい。ファン筐体２６ａは、Ｚ１側表面及び外周側面を形成する略バスタブ状のカバープレート２６ａ１と、Ｚ２側表面を形成するフラットなカバープレート２６ａ２とで構成されている（図４も参照）。カバープレート２６ａ１はアルミニウムやステンレス等の金属プレートに立壁を形成したものである。カバープレート２６ａ２はベーパーチャンバ３０で兼用されている。
【0021】
他方のファン２７は、外形の大きさや吸気口の形状等が異なる以外、基本的な構成は上記したファン２６と同一又は同様でよい。そこで、ファン２７の各構成要素については、ファン２６の各構成要素と同一の参照符号を図中に付して詳細な説明は省略する。
【0022】
ヒートシンク２８はベーパーチャンバ３０が輸送した熱を受け、この熱をファン２６，２７からの送風によって放熱するものである。ヒートシンク２８は、例えば複数の薄い金属フィンをＸ方向に等間隔に並べた構造である。ヒートシンク２８は２つのファン２６，２７の左右方向の幅全長に亘って延在している。つまりヒートシンク２８は左右のファン２６，２７の排気口２６ｄ，２６ｄに面して配置されている。ヒートシンク２８のＺ２側表面には後述するベーパーチャンバ３０の部分３０ｅが接続されている。ヒートシンク２８は各ファン２６，２７に対して個別に設けられてもよい。
【0023】
熱伝導プレート３４は銅又はアルミニウム等の高い熱伝導率を有する金属プレートである。熱伝導プレート３４はベーパーチャンバ３０のＹ１側縁部に接続されている。より具体的には、熱伝導プレート３４は後述する突出面部４０のＹ１側縁部に接続されている。熱伝導プレート３４はベーパーチャンバ３０による吸熱及び放熱を補完する。熱伝導プレート３４は省略されてもよい。
【0024】
次に、本実施形態のベーパーチャンバ３０の構成例を説明する。
【0025】
図２～図４に示すように、ベーパーチャンバ３０はプレート型の熱輸送デバイスである。ベーパーチャンバ３０は、２枚の薄い金属プレート部３６，３７の間に密閉空間３８を形成し、この密閉空間３８に作動流体を封入したものである。ベーパーチャンバ３０の厚みは、例えば０．８ｍｍである。
【0026】
金属プレート部３６，３７はアルミニウム又は銅等の熱伝導率が高い金属で形成される。第１の金属プレート部３６は密閉空間３８の一方の面を形成する。第２の金属プレート部３７は密閉空間３８の一方の面を形成する。密閉空間３８は封入された作動流体が相変化を生じながら流通する流路となる。作動流体としては、水、代替フロン、アセトン又はブタン等を例示できる。密閉空間３８内には凝縮した作動流体を毛細管現象で送液するウィック３９が配設される。ウィック３９は例えば金属製の細線を綿状に編んだメッシュや微細流路等の多孔質体で形成される。
【0027】
ベーパーチャンバ３０は突出面部４０及び凹み面部４１を有する。
【0028】
突出面部４０はフラットなベーパーチャンバ３０の一部をＺ方向に膨出させた部分である。突出面部４０は一方の金属プレート部３６をＺ１側に曲げることで一方の金属プレート部３６の表面（第１面３０ａ）に形成したものである。つまり突出面部４０の表面４０ａは第１面３０ａの一部をＺ１側にオフセットした位置に配置したものとも言える。
【0029】
より具体的には、ベーパーチャンバ３０は２枚の金属プレート部３６，３７の一部をＺ１方向に突出するように曲げた一対の曲げ部３０ｃ，３０ｄを有する。曲げ部３０ｃ，３０ｄは密閉空間３８を確保した状態で２枚の金属プレート部３６，３７をＺ１方向へと所定角度（例えば４５度程度）曲げた部分である。曲げ部３０ｃ，３０ｄは、例えばＹ方向に延在し、互いにＸ方向に所定距離離隔して平行している。曲げ部３０ｃ，３０ｄはベーパーチャンバ３０の第１面３０ａにＺ１側に一段下がる段差をそれぞれ形成する。突出面部４０はこれら曲げ部３０ｃ，３０ｄの間に形成されている。
【0030】
凹み面部４１はフラットなベーパーチャンバ３０の一部をＺ方向に窪ませた部分である。凹み面部４１は、突出面部４０とＺ方向に対向する位置において他方の金属プレート部３７をＺ１側に曲げることで他方の金属プレート部３６の表面（第２面３０ｂ）に形成したものである。凹み面部４１は突出面部４０と表裏一体の関係にあり、突出面部４０とＺ方向にオーバーラップしている。つまり凹み面部４１も曲げ部３０ｃ，３０ｄの間に形成されている。このため凹み面部４１の表面４１ａは第２面３０ｂの一部をＺ１側にオフセットした位置に配置したものとも言える。
【0031】
図４に示すように、突出面部４０は、その表面４０ａがＣＰＵ２４に接続され、ＣＰＵ２４の熱を受ける受熱部となる。図３及び図４中の参照符号４４は、突出面部４０の表面４０ａとＣＰＵ２４との間に塗布される熱伝導グリースである。つまりベーパーチャンバ３０は、熱伝導グリース４４は介在させているものの、突出面部４０の表面４０ａがＣＰＵ２４に対して実質的にダイレクトタッチされる。
【0032】
ＣＰＵ２４は、例えば矩形状のパッケージ基板２４ａの表面中央にダイ２４ｂを実装した構成である。パッケージ基板２４ａはダイ２４ｂの周囲にキャパシタ２４ｃも実装されている。パッケージ基板２４ａの表面外縁には枠状の補強材２４ｄが設置されている。ＣＰＵ２４の構成はこれに限定されない。突出面部４０の接続対称はＣＰＵ以外、例えばＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等の他の発熱体でもよい。
【0033】
押付部品３２は、ベーパーチャンバ３０の第１面３０ａ、具体的には突出面部４０の表面４０ａをＣＰＵ２４（ダイ２４ｂ）に押し付ける部品である。押付部品３２は、例えば１２０度刻みで放射状に設けられた３本のばね部３２ａを有する。ばね部３２ａは例えば板ばねである。押付部品３２は各ばね部３２ａの付勢力によりベーパーチャンバ３０をＣＰＵ２４に対して付勢する。各ばね部３２ａは一端部が押圧部３２ｂに一体的に接続され、押圧部３２ｂを介してベーパーチャンバ３０を付勢する。押圧部３２ｂは例えば薄い板状の金属で形成された枠体であり、凹み面部４１の表面４１ａに当接する。各ばね部３２ａの他端部は例えばマザーボード２５に固定される。これにより押付部品３２は、ばね部３２ａの付勢力によって押圧部３２ｂが凹み面部４１の表面４１ａをＣＰＵ２４に向かって押圧する。ベーパーチャンバ３０はばね部３２ａが挿入される板厚方向の繰り抜き孔が適宜形成されている。図３及び図４に示すように、押圧部３２ｂは凹み面部４１の窪みに収容されることで第２面３０ｂから突出しないか、又は第２面３０ｂからの突出高さは僅かとなる。このため押付部品３２が冷却モジュール２２の薄型化を妨げることが抑制される。
【0034】
ベーパーチャンバ３０は、一方の曲げ部３０ｃの突出面部４０とは反対側にある部分３０ｅがファン２６，２７のカバープレート２６ａ２として兼用されている。部分３０ｅはヒートシンク２８にも接続されている。部分３０ｅは他方のカバープレート２６ａ１と兼用されてもよい。カバープレート２６ａ２はベーパーチャンバ３０で兼用せず、ベーパーチャンバ３０とは別体の金属プレート等で構成してもよい。
【0035】
ベーパーチャンバ３０は、他方の曲げ部３０ｃの突出面部４０とは反対側にある部分３０ｆがマザーボード２５に実装された電子部品４６を覆っている。電子部品４６は、例えばＤＣＤＣコンバータであり、ある程度の発熱を伴う。
【0036】
以上のように構成された冷却モジュール２２において、ベーパーチャンバ３０は、第１の金属プレート部３６の一部が一方向に突出するように曲げられることで、その表面（第１面３０ａ）に形成された突出面部４０を備える。ベーパーチャンバ３０は、さらに、突出面部４０に対向する位置において第２の金属プレート部３７の一部が方向に曲げられることで、その表面（第２面３０ｂ）に形成された凹み面部４１を備える。そして、突出面部４０の表面４０ａが冷却対象となるＣＰＵ２４に対して実質的にダイレクトタッチされている。
【0037】
このように、冷却モジュール２２はベーパーチャンバ３０とＣＰＵ２４との間に銅ブロックのような受熱部材を設けていない。これによりベーパーチャンバ３０はＣＰＵ２４の熱をダイレクトに受け取ることができ、受熱部材による熱抵抗の影響を受けずに高い熱効率が得られる。このため電子機器１０は冷却モジュール２２の冷却性能が向上し、ＣＰＵ２４等のパフォーマンスも向上する。なお、ベーパーチャンバ３０に伝達された熱は、ベーパーチャンバ３０で拡散及び放熱され、同時にヒートシンク２８に伝達されてファン２６，２７からの送風によって筐体１４の外部へと効率よく排出される。
【0038】
ここで、突出面部４０を設けない従来構成のベーパーチャンバを突出面部４０の高さと同じ厚みの受熱部材（銅ブロック）を介してＣＰＵ２４に接続した比較例に係る冷却モジュールと、本実施形態の冷却モジュール２２との冷却性能を測定した実験について説明する。当該実験の結果、ＣＰＵ２４の温度が略同一の状態において、冷却モジュール２２を搭載した筐体１４のカバー部材１４Ｂの表面温度が４７．９℃であったのに対し、比較例の冷却モジュールを搭載した筐体１４のカバー部材１４Ｂの表面温度は４９．２℃であった。筐体１４の下面を形成するカバー部材１４Ｂの表面温度は、例えばユーザが電子機器１０を膝上等で使用することを想定した際に特に重要な温度であり、可能な限り低いことが望ましい。この結果より、本実施形態の冷却モジュール２２の冷却性能が比較例の冷却モジュールよりも高いことが確認できた。
【0039】
ところで、ベーパーチャンバ３０は曲げ部３０ｃ，３０ｄを有するため、ＣＰＵ２４からの熱で蒸発した作動流体の流通性が問題となる。この点、本実施形態のベーパーチャンバ３０は２枚の金属プレート部３６，３７を同時に同一方向に曲げているため、密閉空間３８にボトルネックとなる部分が形成されない。このため密閉空間３８は曲げ部３０ｃ，３０ｄ内で滑らかなスロープ形状を描き、作動流体の円滑な流通を妨げない。その結果、突出面部４０の内側で蒸発した作動流体は曲げ部３０ｃ，３０ｄを円滑に通過するため熱輸送性への影響はほとんどなく、これが上記実験結果にも表れていると考えられる。
【0040】
なお、本実施形態の冷却モジュール２２を用いた実験でのカバー部材１４Ｂの表面温度が比較例よりも大幅に低下した別の要因として凹み面部４１が考えられる。図４に示すように、本実施形態のベーパーチャンバ３０は高温となるＣＰＵ２４の直上に凹み面部４１がある。つまりベーパーチャンバ３０の第２面３０ｂとカバー部材１４Ｂとの間の隙間Ｇが凹み面部４１のところではその凹み分だけ拡大する。その結果、電子機器１０はベーパーチャンバ３０からの熱がカバー部材１４Ｂに伝達されにくくなっており、カバー部材１４Ｂの表面温度を一層抑制できる。
【0041】
冷却モジュール２２において、ファン２６，２７のファン筐体２６ａはカバープレート２６ａ２がベーパーチャンバ３０で兼用されている。このためベーパーチャンバ３０は、ファン筐体２６ａ内で旋回する空気からの冷却効果も受けることができる。この際、ベーパーチャンバ３０は、第１面３０ａがファン２６，２７の内部を臨む方向、つまり突出面部４０の第１面３０ａからの突出方向と同一方向に配置されている（図４参照）。これにより冷却モジュール２２は、構成部品の中でもＺ方向の厚みが最大のファン２６，２７の高さ範囲に突出面部４０を設置できる。このため冷却モジュール２２は突出面部４０を設けたことでモジュール全体の厚みが増大することを防止できる。
【0042】
このように冷却モジュール２２はその一部に突出面部４０を設けている。換言すれば、突出面部４０の側方の部分３０ｅ，３０ｆの第１面３０ａは、突出面部４０の表面４０ａよりもＺ２側にオフセットした位置にある。すなわちマザーボード２５に実装された各電子部品には、例えば電子部品４６のようにＣＰＵ２４よりも高さが高いものもある。この場合、ベーパーチャンバ３０は、部分３０ｆがＺ２側にオフセットした位置にあることで、このような電子部品４６に干渉することを回避しつつ、電子部品４６からの受熱が可能となっている。部分３０ｅとマザーボード２５との間にも発熱を伴う電子部品が実装されていてもよい。
【0043】
次に、変形例に係る冷却モジュール５０の構成例を説明する。
【0044】
図５は、変形例に係る冷却モジュール５０をＺ１側から見た平面図である。図６は、図５に示す冷却モジュール５０をＺ２側から見た底面図である。図７は、図５中のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う模式的な断面図である。図５～図７に示す冷却モジュール５０において、上記した図１～図４に示す冷却モジュール２２と同一又は同様な機能及び効果を奏する要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。
【0045】
図５～図７に示す冷却モジュール５０は、図１～図４に示す冷却モジュール２２と比べて、ベーパーチャンバ３０と形状の異なるベーパーチャンバ５１と、ヒートパイプ５２とを備える点が異なる。冷却モジュール２２は、ベーパーチャンバ３０でＣＰＵ２４の熱を吸熱及び拡散しつつ、ヒートシンク２８まで輸送する構成であった。一方、冷却モジュール５０は、ベーパーチャンバ５１でＣＰＵ２４の熱を吸熱及び拡散しつつ、ヒートパイプ５２を介してヒートシンク２８への熱輸送を行う構成である。
【0046】
冷却モジュール５０は、互いに離隔して配置されたファン２６，２７の相互間に略矩形状の外形を有するベーパーチャンバ５１を設置した構成である。冷却モジュール５０はＣＰＵ２４に加えてＧＰＵ５４も冷却可能である（図５中に２点鎖線で示すＧＰＵ５４参照）。図５中の参照符号５６は、突出面部４０の表面４０ａとＧＰＵ５４との接続部に設けられる熱伝導グリースである。図７は、ＣＰＵ２４と突出面部４０との接続構造を例示しているが、ＧＰＵ５４と突出面部４０との接続構造も図７に示すものと同様でよい。
【0047】
ベーパーチャンバ５１は、全体の形状や突出面部４０及び凹み面部４１の形状等が異なる以外、基本的な構成は上記したベーパーチャンバ３０と同一又は同様でよい。図７中の参照符号３０ｇは金属プレート部３６，３７の外周縁部同士を押し潰し、溶接して接合した耳状の接合部である。接合部３０ｇは、２枚の金属プレート部３６，３７を強固に固定し、密閉空間３８を囲んで封止する部分である。接合部３０ｇは、図１～図４に示すベーパーチャンバ３０にも同様に設けられる。
【0048】
ヒートパイプ５２はパイプ型の熱輸送デバイスである。ヒートパイプ５２は、金属パイプを薄く扁平に潰して断面楕円形状に形成し、金属パイプ内に形成された密閉空間に作動流体を封入した構成である。ヒートパイプ５２での熱輸送は、上記したベーパーチャンバ３０での熱輸送と同様であり、作動流体が相変化を生じながら流通し、凝縮した作動流体はウィックで搬送される。本実施形態では、２本のヒートパイプを前後に２本１組で並列し、これらの両端部を左右のヒートシンク２８，２８にそれぞれ接続した構成を例示している。ヒートパイプ５２は１本又は３本以上で用いてもよく、その本数や経路は限定されない。
【0049】
ヒートパイプ５２は受熱部となる中央部がベーパーチャンバ５１の凹み面部４１に収容され、凹み面部４１の表面４１ａに接続されている。換言すれば、ヒートパイプ５２はベーパーチャンバ５１に埋め込まれている。このため、ベーパーチャンバ５１の曲げ部３０ｃ，３０ｄの軌跡はヒートパイプ５２の軌跡に沿って形成されることが好ましく、例えばＹ方向に湾曲しつつＸ方向に延在している。ヒートパイプ５２の放熱部となる両端部は各ヒートシンク２８に接続されている。
【0050】
冷却モジュール５０では、ベーパーチャンバ５１がファン筐体２６ａと兼用されていない。但し、ベーパーチャンバ５１の部分３０ｅ，３０ｆの第１面３０ａも、図４に示す構成例と同様に突出面部４０よりもＺ２側にオフセットしている。このため、ベーパーチャンバ５１の部分３０ｅ，３０ｆも、図４に示すようなＣＰＵ２４よりも高さのある電子部品４６等を覆って冷却することができる。
【0051】
このように、冷却モジュール５０においても、ベーパーチャンバ５１の突出面部４０が冷却対象となるＣＰＵ２４及びＧＰＵ５４に対して実質的にダイレクトタッチされる。これによりベーパーチャンバ５１がＣＰＵ２４等の熱をダイレクトに受け取ることができ、受熱部材による熱抵抗の影響を受けずに高い熱効率が得られる。このため電子機器１０は冷却モジュール５０の冷却性能が向上し、ＣＰＵ２４等のパフォーマンスも向上する。
【0052】
しかも冷却モジュール５０はヒートパイプ５２を凹み面部４１に収容している。このため冷却モジュール５０は単にベーパーチャンバ３０の表面にヒートパイプを接続した従来の構成と比べ、ヒートパイプ５２の厚み分の薄型化が可能である。ヒートパイプ５２は凹み面部４１内で表面４１ａに加えて曲げ部３０ｃ，３０ｄの壁面にも接触する。このため冷却モジュール５０はベーパーチャンバ５１からヒートパイプ５２への熱伝達効率が一層向上する。
【0053】
なお、図５～図７に示す冷却モジュール５０についても図１～図４に示す冷却モジュール２２と同様にファン２６，２７を隣接して配置してもよい。反対に図１～図４に示す冷却モジュール２２についても図５～図７に示す冷却モジュール５０と同様にファン２６，２７を離隔して配置してもよい。
【0054】
ところで、上記したベーパーチャンバ３０も同様であるが、ベーパーチャンバ５１も２枚の金属プレート部３６，３７を同時に曲げて曲げ部３０ｃ，３０ｄを形成している。つまりベーパーチャンバ３０，５１は、単にＣＰＵ２４側の金属プレート部３６のみを曲げ変形させて突出面部４０を形成したものではない。このため、ベーパーチャンバ３０，５１の容積は、突出面部４０の側方の部分３０ｅ，３０ｆでも減少せず、換言すれば増大されているとも言える。例えば図６中に１点鎖線で示す領域Ｒ１，Ｒ２は部分３０ｅ，３０ｆに対応する領域であり、突出面部４０でＸ１側に突出したベーパーチャンバ５１の厚みをＺ２側に増大させた領域であると言うことができる。このため、ベーパーチャンバ３０，５１は、単に一方の金属プレート部３６のみを曲げ変形させて突出面部を形成した構成に比べて、全体の熱輸送性能が向上する。
【0055】
ベーパーチャンバ３０，５１は、銅ブロックのような従来の受熱部材を設けず、高い熱効率でＣＰＵ２４の熱を吸収することができる。このため、ベーパーチャンバ３０，５１は、受熱部となる突出面部４０の内部で作動流体が不足する、いわゆるドライアウトを生じる可能性がある。そこで、突出面部４０に形成された密閉空間３８内のウィック３９（以下、「ウィック３９ａ」と呼ぶこともある。）は、他の部分３０ｅ，３０ｆ内のウィック３９（以下、「ウィック３９ｂ」と呼ぶこともある。）よりも密に設置することが好ましい。これによりベーパーチャンバ３０，５１は、密なウィック３９ａに対して液体の作動流体が毛細管現象によって集まり易くなり、ウィック３９ａでのドライアウトを抑制できる。ウィック３９ａは、例えばウィック３９ｂよりもメッシュの密度を高めることで構成してもよい。
【0056】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
【0057】
突出面部４０は２本の曲げ部３０ｃ，３０ｄの間に形成される構成以外でもよく、例えば３本又は４本の曲げ部で囲まれた領域に形成されてもよい。
【符号の説明】
【0058】
１０ 電子機器
１４ 筐体
２２，５０ 冷却モジュール
２４ ＣＰＵ
２６，２７ ファン
２８ ヒートシンク
３０，５１ ベーパーチャンバ
３６，３７ 金属プレート部
３８ 密閉空間
３９，３９ａ，３９ｂ ウィック
４０ 突出面部
４１ 凹み面部
５２ ヒートパイプ
１４ 筐体
２２，５０ 冷却モジュール
２４ ＣＰＵ
２６，２７ ファン
２８ ヒートシンク
３０，５１ ベーパーチャンバ
３６，３７ 金属プレート部
３８ 密閉空間
３９，３９ａ，３９ｂ ウィック
４０ 突出面部
４１ 凹み面部
５２ ヒートパイプ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【手続補正書】
【提出日】2024-11-19
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
冷却モジュールであって、
密閉空間の一方の面を形成する第１の金属プレート部と、前記密閉空間の他方の面を形成する第２の金属プレート部とを有し、前記密閉空間に作動流体が封入されたプレート型のベーパーチャンバを備え、
前記ベーパーチャンバは、
前記第１の金属プレート部の一部が一方向に突出するように曲げられることで、前記第１の金属プレート部の表面に形成された突出面部と、
前記突出面部に対向する位置において前記第２の金属プレート部の一部が前記一方向に曲げられることで、前記第２の金属プレート部の表面に形成された凹み面部と、
前記密閉空間に収容され、前記突出面部の内側に配置された部分が他の部分よりも密であるウィックと、
を有し、
さらに、一部が前記凹み面部に収容されると共に該凹み面部の表面に接続されたヒートパイプを備える
ことを特徴とする冷却モジュール。
密閉空間の一方の面を形成する第１の金属プレート部と、前記密閉空間の他方の面を形成する第２の金属プレート部とを有し、前記密閉空間に作動流体が封入されたプレート型のベーパーチャンバを備え、
前記ベーパーチャンバは、
前記第１の金属プレート部の一部が一方向に突出するように曲げられることで、前記第１の金属プレート部の表面に形成された突出面部と、
前記突出面部に対向する位置において前記第２の金属プレート部の一部が前記一方向に曲げられることで、前記第２の金属プレート部の表面に形成された凹み面部と、
前記密閉空間に収容され、前記突出面部の内側に配置された部分が他の部分よりも密であるウィックと、
を有し、
さらに、一部が前記凹み面部に収容されると共に該凹み面部の表面に接続されたヒートパイプを備える
ことを特徴とする冷却モジュール。
【請求項2】
冷却モジュールであって、
密閉空間の一方の面を形成する第１の金属プレート部と、前記密閉空間の他方の面を形成する第２の金属プレート部とを有し、前記密閉空間に作動流体が封入されたプレート型のベーパーチャンバを備え、
前記ベーパーチャンバは、
前記第１の金属プレート部の一部が一方向に突出するように曲げられることで、前記第１の金属プレート部の表面に形成された突出面部と、
前記突出面部に対向する位置において前記第２の金属プレート部の一部が前記一方向に曲げられることで、前記第２の金属プレート部の表面に形成された凹み面部と、
前記密閉空間に収容され、前記突出面部の内側に配置された部分が他の部分よりも密であるウィックと、
を有し、
さらに、
排気口を有するファンと、
前記ファンの排気口に面して配置されたヒートシンクと、
を備え、
前記ファンは、上面及び下面を形成するカバープレートを有し、
前記ベーパーチャンバは、前記上面及び下面のうちの一方を形成するカバープレートとして兼用されると共に、前記第１の金属プレート部の表面が前記ファンの内部を臨む方向に配置されている
ことを特徴とする冷却モジュール。
密閉空間の一方の面を形成する第１の金属プレート部と、前記密閉空間の他方の面を形成する第２の金属プレート部とを有し、前記密閉空間に作動流体が封入されたプレート型のベーパーチャンバを備え、
前記ベーパーチャンバは、
前記第１の金属プレート部の一部が一方向に突出するように曲げられることで、前記第１の金属プレート部の表面に形成された突出面部と、
前記突出面部に対向する位置において前記第２の金属プレート部の一部が前記一方向に曲げられることで、前記第２の金属プレート部の表面に形成された凹み面部と、
前記密閉空間に収容され、前記突出面部の内側に配置された部分が他の部分よりも密であるウィックと、
を有し、
さらに、
排気口を有するファンと、
前記ファンの排気口に面して配置されたヒートシンクと、
を備え、
前記ファンは、上面及び下面を形成するカバープレートを有し、
前記ベーパーチャンバは、前記上面及び下面のうちの一方を形成するカバープレートとして兼用されると共に、前記第１の金属プレート部の表面が前記ファンの内部を臨む方向に配置されている
ことを特徴とする冷却モジュール。
【請求項3】
電子機器であって、
筐体と、
前記筐体内に設けられた発熱体と、
密閉空間の一方の面を形成する第１の金属プレート部と、前記密閉空間の他方の面を形成する第２の金属プレート部とを有し、前記密閉空間に作動流体が封入されたプレート型のベーパーチャンバを有し、前記発熱体が発生する熱を吸熱する冷却モジュールと、
を備え、
前記ベーパーチャンバは、
前記第１の金属プレート部の一部が一方向に突出するように曲げられることで、前記第１の金属プレート部の表面に形成された突出面部と、
前記突出面部に対向する位置において前記第２の金属プレート部の一部が前記一方向に曲げられることで、前記第２の金属プレート部の表面に形成された凹み面部と、
前記密閉空間に収容され、前記突出面部の内側に配置された部分が他の部分よりも密であるウィックと、
を有し、
前記突出面部の表面が前記発熱体と接続され、
前記冷却モジュールは、さらに、一部が前記凹み面部に収容されると共に該凹み面部の表面に接続されたヒートパイプを有する
ことを特徴とする電子機器。
筐体と、
前記筐体内に設けられた発熱体と、
密閉空間の一方の面を形成する第１の金属プレート部と、前記密閉空間の他方の面を形成する第２の金属プレート部とを有し、前記密閉空間に作動流体が封入されたプレート型のベーパーチャンバを有し、前記発熱体が発生する熱を吸熱する冷却モジュールと、
を備え、
前記ベーパーチャンバは、
前記第１の金属プレート部の一部が一方向に突出するように曲げられることで、前記第１の金属プレート部の表面に形成された突出面部と、
前記突出面部に対向する位置において前記第２の金属プレート部の一部が前記一方向に曲げられることで、前記第２の金属プレート部の表面に形成された凹み面部と、
前記密閉空間に収容され、前記突出面部の内側に配置された部分が他の部分よりも密であるウィックと、
を有し、
前記突出面部の表面が前記発熱体と接続され、
前記冷却モジュールは、さらに、一部が前記凹み面部に収容されると共に該凹み面部の表面に接続されたヒートパイプを有する
ことを特徴とする電子機器。
【請求項4】
電子機器であって、
筐体と、
前記筐体内に設けられた発熱体と、
密閉空間の一方の面を形成する第１の金属プレート部と、前記密閉空間の他方の面を形成する第２の金属プレート部とを有し、前記密閉空間に作動流体が封入されたプレート型のベーパーチャンバを有し、前記発熱体が発生する熱を吸熱する冷却モジュールと、
を備え、
前記ベーパーチャンバは、
前記第１の金属プレート部の一部が一方向に突出するように曲げられることで、前記第１の金属プレート部の表面に形成された突出面部と、
前記突出面部に対向する位置において前記第２の金属プレート部の一部が前記一方向に曲げられることで、前記第２の金属プレート部の表面に形成された凹み面部と、
前記密閉空間に収容され、前記突出面部の内側に配置された部分が他の部分よりも密であるウィックと、
を有し、
前記突出面部の表面が前記発熱体と接続され、
前記冷却モジュールは、さらに、前記ベーパーチャンバを前記発熱体に押し付けるための押付部品を備え、
前記押付部品は、前記凹み面部に収容されると共に前記凹み面部の表面に当接し、前記ベーパーチャンバを前記発熱体に向かって押圧する押圧部を有する
ことを特徴とする電子機器。
筐体と、
前記筐体内に設けられた発熱体と、
密閉空間の一方の面を形成する第１の金属プレート部と、前記密閉空間の他方の面を形成する第２の金属プレート部とを有し、前記密閉空間に作動流体が封入されたプレート型のベーパーチャンバを有し、前記発熱体が発生する熱を吸熱する冷却モジュールと、
を備え、
前記ベーパーチャンバは、
前記第１の金属プレート部の一部が一方向に突出するように曲げられることで、前記第１の金属プレート部の表面に形成された突出面部と、
前記突出面部に対向する位置において前記第２の金属プレート部の一部が前記一方向に曲げられることで、前記第２の金属プレート部の表面に形成された凹み面部と、
前記密閉空間に収容され、前記突出面部の内側に配置された部分が他の部分よりも密であるウィックと、
を有し、
前記突出面部の表面が前記発熱体と接続され、
前記冷却モジュールは、さらに、前記ベーパーチャンバを前記発熱体に押し付けるための押付部品を備え、
前記押付部品は、前記凹み面部に収容されると共に前記凹み面部の表面に当接し、前記ベーパーチャンバを前記発熱体に向かって押圧する押圧部を有する
ことを特徴とする電子機器。