電子機器
【課題】 本発明の目的は、冷凍サイクルを用いた小型の冷却装置およびノート型コンピュータを提供することにある。
【解決手段】 発熱を伴って動作する機能素子３６が収納された筐体部３０を有する電子機器１０に於いて、筐体部３０には、冷媒を圧縮する圧縮手段４１と、圧縮手段４１により圧縮された冷媒から熱を筐体部３０の外部に放出して液化させる凝縮手段４２と、凝縮手段４２により液化された冷媒を膨張させる膨張手段４３と、機能素子３６から熱を受け入れて膨張手段４３により膨張された冷媒を蒸発させる蒸発手段４４と、送風手段４５とから成る冷却装置が内蔵され、凝縮手段４２および圧縮手段４１の長手方向は、筐体部３０の側面に対して略平行に配置される。このことにより、比較的大型の部品である凝縮手段４２および圧縮手段４１をコンパクトに収納させることができるので、筐体内部に於いて冷却装置の占めるスペースを小さくすることができる。
【解決手段】 発熱を伴って動作する機能素子３６が収納された筐体部３０を有する電子機器１０に於いて、筐体部３０には、冷媒を圧縮する圧縮手段４１と、圧縮手段４１により圧縮された冷媒から熱を筐体部３０の外部に放出して液化させる凝縮手段４２と、凝縮手段４２により液化された冷媒を膨張させる膨張手段４３と、機能素子３６から熱を受け入れて膨張手段４３により膨張された冷媒を蒸発させる蒸発手段４４と、送風手段４５とから成る冷却装置が内蔵され、凝縮手段４２および圧縮手段４１の長手方向は、筐体部３０の側面に対して略平行に配置される。このことにより、比較的大型の部品である凝縮手段４２および圧縮手段４１をコンパクトに収納させることができるので、筐体内部に於いて冷却装置の占めるスペースを小さくすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器の冷却装置および電子機器に関し、特に、冷凍サイクルを用いた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノート型コンピュータの高機能化、小型化の進歩が著しい。ノート型コンピュータの高機能化に伴い、ＣＰＵ（Central Processing Unit）の高速化および多機能化が進み、ＣＰＵからの発熱量が増加している。
【０００３】
そこで、従来では、ＣＰＵの温度上昇を抑制するために、放熱性に優れた放熱フィンをＣＰＵの表面に取り付け、回転する送風ファンにより放熱フィンに空気を吹き付けていた。また、ヒートパイプを用いて熱輸送を行った後に、放熱フィンによる放熱を行っていた。このような対策を行うことにより、例えば消費電力が６０Ｗ程度のＣＰＵの温度上昇を、７０℃程度以下に抑制することができる。
【０００４】
しかしながら、最近のＣＰＵの発熱量は例えば１００Ｗ程度に増大しており、上記した送風ファンやヒートパイプを用いた放熱の方法では、ＣＰＵが充分に冷却されない問題が発生した。更には、ＣＰＵを充分に冷却できても、ＣＰＵを冷却する冷却装置が巨大化される問題もあった。
【０００５】
ＣＰＵの温度上昇を抑制する他の方法としては、水冷サイクルを用いる方法や、冷凍サイクルを用いる方法もある。これらの方法は、上記した送風ファンを用いた方法よりも、効率的にＣＰＵを冷却することができるので、発熱量が大きいＣＰＵの温度を一定以下にすることができる。下記特許文献１には冷凍サイクルを用いて半導体装置を冷却する技術事項が開示されている。
【特許文献１】特開平２００２−１９８４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した冷凍サイクルを用いた冷却装置は、その構造が複雑なため、小型のノート型コンピュータに内蔵させるのが困難である問題があった。具体的には、冷凍サイクルを用いた冷却装置では、冷媒を圧縮させる圧縮機、放熱体から熱を取り入れる蒸発器、冷媒から熱を取り出す凝縮器、冷媒を膨張させる膨張手段、送風ファン等が必要とされる。一方、ノート型コンピュータでは、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やディスク駆動装置等の多数の電子部品を、小型の筐体に収納させる必要があり、冷却装置の為に使用できるスペースには限りがある。従って、多数の部品が必要とされる冷凍サイクルを用いた冷却装置を、小型のノート型コンピュータの筐体に収納するのが困難であった。
【０００７】
また、冷凍サイクルを用いた冷却装置では、圧縮された高温の冷媒からファンを用いて熱を取り出すので、冷却装置から排出される空気の温度は、例えば５０℃〜６０℃程度以上に高温になる。このような高温の空気に、コンピュータを使用する使用者が触れると、使用者が火傷を被ってしまう恐れがある。従って、冷却装置から排出される空気を、任意の方向に排出できない問題があった。
【０００８】
本発明は上記問題点を鑑みて成され、本発明の主な目的は、冷凍サイクルを用いた小型の電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、発熱を伴って動作する機能素子が収納された筐体部を有する電子機器に於いて、冷凍サイクルを用いて前記機能素子を冷却する冷却装置が前記筐体部に内蔵されたことを特徴とする。
【００１０】
更に、本発明は、発熱を伴って動作する機能素子が収納された筐体部を有する電子機器に於いて、前記筐体部には、冷媒を圧縮する圧縮手段と、前記圧縮手段により圧縮された前記冷媒から熱を前記筐体部の外部に放出して液化させる凝縮手段と、前記凝縮手段により液化された前記冷媒を膨張させる膨張手段と、前記機能素子から熱を受け入れて前記膨張手段により膨張された前記冷媒を蒸発させる蒸発手段と、送風手段とから成る冷却装置が内蔵され、前記凝縮手段および前記圧縮手段の長手方向は、前記筐体部の側面に対して略平行に配置されることを特徴とする。
【００１１】
更に、本発明は、発熱を伴って動作する機能素子が収納された筐体部を有する電子機器に於いて、前記筐体部には、冷媒を圧縮する圧縮手段と、前記圧縮手段により圧縮された前記冷媒から熱を前記筐体部の外部に放出して液化させる凝縮手段と、前記凝縮手段により液化された前記冷媒を膨張させる膨張手段と、前記機能素子から熱を受け入れて前記膨張手段により膨張された前記冷媒を蒸発させる蒸発手段と、送風手段とから成る冷却装置が内蔵され、前記機能素子の温度を監視する監視手段と、前記監視手段の出力に基づいて前記冷却装置の冷却能力を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電子機器によれば、冷却装置の凝縮器および圧縮機の長手方向を、筐体部の側面と略平行に配置している。従って、比較的大型の部品である凝縮器および圧縮機をコンパクトに収納させることができるので、筐体内部に於いて冷却装置の占めるスペースを小さくすることができる。
【００１３】
更にまた、本発明の電子機器によれば、筐体部に内蔵される機能素子の温度変化に応じて、冷却装置の冷却能力を制御することができる。従って、過不足無く機能素子を冷却することができるので、機能素子の冷却に係る電力を節約でき、充分に機能素子を冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）は本発明の実施の形態に係るコンピュータを示す平面図であり、（Ｂ）は本発明の実施の形態に係る冷却装置を示す平面図である。
【図２】（Ａ）は本発明の実施の形態に係る冷却装置を示す斜視図であり、（Ｂ）は本発明の実施の形態に係るコンピュータを下方から見た斜視図である。
【図３】（Ａ）は本発明の実施の形態に係るコンピュータを前方から見た図であり、（Ｂ）は冷却装置が設けられる部分の断面図である。
【図４】（Ａ）は本発明の実施の形態に係るロータリー圧縮機の平面図であり、（Ｂ）はその断面図である。
【図５】（Ａ）および（Ｂ）は本発明の実施の形態に係る冷却装置を示す平面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る冷却装置の電気的構成を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発明では、電子機器の一実施例としてノート型コンピュータを例に説明するが、本形態は他の電子機器にも適用可能である。例えば、デスクトップ型コンピュータやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）に本形態を適用させることも可能である。
【００１６】
図１は本形態のノート型コンピュータ１０（以下、コンピュータと略す）を示す図である。図１（Ａ）はコンピュータ１０を上方から見た平面図であり、図１（Ｂ）はコンピュータ１０に内蔵される冷却装置４０を示す平面図である。
【００１７】
図１（Ａ）を参照して、本形態のコンピュータ１０は、ＣＰＵ３６等の発熱を伴う機能素子が内蔵される筐体部３０と、筐体部３０と回転自在に接続される表示部２０とから成る。
【００１８】
表示部２０は、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等のディスプレイを具備する。
【００１９】
筐体部３０は、コンピュータ１０を構成する電子部品が内蔵される。具体的には、マザーボード３１、ＣＤ（Compact Disc）ＲＯＭドライブ３２、バッテリー３３、ＨＤＤ３４、ＦＤＤ（Floppy （登録商標）Disk Drive）３５、冷却装置４０、ＣＰＵ３６等が筐体部３０に内蔵される。筐体部３０に内蔵されるこれらの部品は、平面的に異なる位置に配置される。また、筐体部３０の内部には、他にも、ＰＣカードリーダ、半導体メモリ、これらを相互に接続するケーブル等が内蔵される。筐体部３０に内蔵される電子部品の中でも、特に発熱量が多いのがＣＰＵ３６であり、このＣＰＵ３６の放熱を行うために冷却装
置４０が設けられている。
【００２０】
表示部２０と筐体部３０との平面的な大きさは略同一であり、表示部２０と筐体部３０とを折りたたむと、全体として一つの筐体となる。筐体部３０と表示部２０とが折りたたまれた状態のコンピュータ１０の平面的な大きさは、例えばＡ４サイズ（２１０ｍｍ×２９０ｍｍ）または、Ｂ５サイズ（１８２ｍｍ×２５７ｍｍ）となる。また、ここでは図示しないが、筐体部３０の上面には、キーボードやパッド等のポインティングデバイスが配置されている。
【００２１】
図１（Ｂ）を参照して、冷却装置４０の構成を説明する。冷却装置４０は、圧縮機４１（圧縮手段）と、凝縮器４２（凝縮手段）と、蒸発器４４（蒸発手段）と、キャピラリーチューブ４３（膨張手段）と、送風ファン４５（送風手段）とから成る。また、冷却装置４０を構成するこれらの装置は、チューブ状の配管４６により相互に連結されている。
【００２２】
圧縮機４１は、導入されたアンモニア、フロン、２酸化炭素等から成る冷媒を圧縮する機能を有する。圧縮機４１としては、ロータリー型（回転型）の圧縮機や、レシプロ型（往復型）の圧縮機が採用される。圧縮機４１として、本形態では、横置きに配置されたロータリー圧縮機が採用されている。ロータリー圧縮機は比較的小型であるので、ノート型のコンピュータに内蔵される圧縮機４１として好適である。圧縮機４１の詳細は後述する。
【００２３】
更に、圧縮機４１は、外部から冷媒が導入される導入部４８と、内部で圧縮された冷媒が外部に導出される導出部４７とを具備する。本形態では、圧縮機４１の導出部４７は、導入部４８よりも凝縮器４２に近い位置に配置されている。このようにすることで、圧縮機４１の導出部４７と凝縮器４２とが接近する。従って、圧縮機４１にて圧縮された冷媒を、直ちに凝縮器４２に供給することができる。
【００２４】
ここで、導出部４７は、必ずしも凝縮器４２側に設けられる必要は無く、圧縮機４１の構成に応じて導出部４７の位置を変更しても良い。即ち、導入部４８よりも凝縮器４２の遠方に、導出部４７を設けても良い。この場合、紙面上に於いて、導出部４７は、導入部４８よりも下部の圧縮機４１に設けられる。
【００２５】
ここでは、圧縮機４１は、筐体部３０の内部に於いて左側部（左側端部付近）に配置され、その長手方向が筐体部３０の側面と略平行に成るように配置されているが、この配置を変更することができる。即ち、圧縮機４１は、筐体部３０の内部に於いて右側部（右側端部付近）に配置されて、その長手方向が筐体部３０の側面と平行に成るように配置されても良い。
【００２６】
凝縮器４２は、圧縮機４１により圧縮された冷媒から熱を外部に放出させて、冷媒を凝縮して液化させる機能を有する。また、凝縮器４２は、複数の金属板を互いに平行に配置して形成されている。そして、凝縮器４２を構成する金属板は、冷媒が通過する配管４６と熱的に結合されている。図では、凝縮器４２は、筐体部３０の内部に於いて、後方端部付近に配置され、その長手方向が筐体部３０の側面と略平行に配置されているが、この配置を変更することもできる。即ち、凝縮器４２は、筐体部３０の内部に於いて左側部（左側端部付近）または、右側部（右側端部付近）に配置されて、その長手方向が筐体部３０
の側面と平行に成るように配置されても良い。
【００２７】
キャピラリーチューブ４３は、冷媒を膨張させる機能を有する。ここでは、キャピラリーチューブ４３は、送風ファン４５の上方に円形に巻かれて配置されている。キャピラリーチューブ４３を、送風ファン４５の上方に配置することにより、冷却装置４０の平面的な大きさを小さくすることができる。
【００２８】
蒸発器４４は、ＣＰＵ３６等の発熱を伴う電子部品と熱的に結合されている。従って、ＣＰＵ３６から発生した熱を蒸発器４４が受け入れることにより、蒸発器４４内部に於いて、冷媒は液体の状態から気体の状態に成る。ここでは、蒸発器４４は、ＣＰＵ３６に重畳する位置に配置されている。
【００２９】
送風ファン４５は、筐体部３０の外部から低温の空気を取り入れ、凝縮器４２および圧縮機４１にこの低温の空気を吹き付ける機能を有する。凝縮器４２および圧縮機４１から熱を受け入れることにより高温と成った空気は、筐体部３０の側方から外部に放出される。
【００３０】
上記のように構成された冷却装置４０の動作は次の通りである。ＣＰＵ３６等を冷却するために冷却装置４０が稼働すると、先ず、圧縮機４１により冷媒が高温・高圧の状態になる。高温・高圧の状態の冷媒は、配管４６を介して凝縮器４２に送られる。凝縮器４２では、送風ファン４５から送られる低温の空気の冷却作用により、冷媒は液化される。液状の状態の冷媒は配管４６を介してキャピラリーチューブ４３に送られる。キャピラリーチューブ４３では、冷媒が膨張されて低圧・低温の状態になり、この冷媒は蒸発器４４に送られる。蒸発器４４では、ＣＰＵ３６から発生する熱が冷媒に受け入れられる。その結果、冷媒は蒸発して気体の状態になり、この気体の状態の冷媒は再び圧縮機４１に送られる。
【００３１】
以上のように冷却装置４０が動作することにより、ＣＰＵ３６が冷却される。本形態では、冷凍システムの冷却装置４０を採用することにより、例えば消費電力が６０Ｗ〜２００Ｗ程度のＣＰＵ３６を充分に冷却することができる。
【００３２】
本形態の冷却装置４０は、圧縮機４１、凝縮器４２および送風ファン４５が平面的に異なる位置に配置されており、圧縮機４１および凝縮器４２の長手方向が、送風ファン４５の近傍に於いてＬ字状に配置されている。このことにより、冷却装置４０の平面的な大きさをコンパクトにして、冷却装置４０が、筐体部３０に内蔵される他の部品のレイアウトを阻害することを抑制することができる。また、送風ファン４５の近傍以外の場所に於いて、圧縮機４１および凝縮器４２の長手方向が、Ｌ字状に配置されても良い。
【００３３】
具体的には、圧縮機４１および凝縮器４２は、冷却装置４０を構成する部品の中でも比較的大型のものである。従って、このような大型の部品が周囲に突出するように配置されると、筐体部３０内部に於いて、冷却装置４０が占有する面積が大きくなり、他の部品のレイアウトを制限してしまう。従って、圧縮機４１および凝縮器４２の長手方向がＬ字状と成るように配置することで、冷却装置４０の平面的な大きさがコンパクトになり、突出した部分が無くなる。
【００３４】
更に、圧縮機４１および凝縮器４２は、送風ファン４５により冷却される部品である。従って、圧縮機４１および凝縮器４２を、送風ファン４５の近傍にてＬ字状に配置することにより、送風ファンによる冷却の効果を大きくできる利点もある。
【００３５】
更にまた、冷却装置４０は、筐体部３０の内部に於いて、左側後方の端部に集積して配置されている。このような位置に冷却装置４０を配置することにより、冷却装置４０から発生する熱により、ＨＤＤ３４等の他の電子部品が、冷却装置４０から発生する熱の悪影響を受けることを防止することができる。ここで、冷却装置４０は、左側後方以外の場所に配置されても良い。即ち、冷却装置４０が配置される場所は、筐体部３０の内部に於いて、右側後方、左側前方、右側前方でも良い。
【００３６】
また、凝縮器４２と圧縮機４１との配置を入れ替えても良い。即ち、圧縮機４１を筐体部３０内部の後方に配置して、その長手方向を筐体部３０の側面と平行に配置する。更に、凝縮器４２を筐体部３０内部の右側部または左側部に配置して、その長手方向を筐体部３０の側面と平行に配置しても良い。
【００３７】
図２を参照して、次に、コンピュータ１０の構造を、送風ファン４５を中心に説明する。図２（Ａ）はコンピュータ１０に於いて冷却装置４０が内蔵される部分を示した斜視図であり、図２（Ｂ）はコンピュータ１０を下方斜めから見た斜視図である。
【００３８】
図２（Ａ）を参照して、凝縮器４２は、筐体部３０の内部に於いて後方端部付近に配置されている。更に、凝縮器４２の長手方向は、筐体部３０の後方の側面と略平行に配置されている。このことにより、送風ファン４５により凝縮器４２に吹き付けられた空気は、凝縮器４２から熱を受け入れて高温とされた後に、筐体部３０の後方から外部に放出される。ここで、上述したように、凝縮器４２と圧縮機４１との位置関係を入れ替えても良い。
【００３９】
更に、圧縮機４１は、筐体部３０の左側端部付近に配置され、圧縮機４１の長手方向は、筐体部３０の左側の側面と略平行に配置されている。従って、送風ファン４５から、圧縮機４１に吹き付けられた空気は、圧縮機４１の熱を受け入れた後に、筐体部３０の外部に放出される。
【００４０】
上記のように、冷却装置４０の動作に伴い発熱する凝縮器４２および圧縮機４１は、筐体部３０の周辺部に配置されている。このようにすることで、送風ファン４５により吹き付けられて高温にされた空気を、直ちに筐体部３０の外部に放出させることができる。従って、凝縮器４２および圧縮機４１の発熱により筐体部３０全体が高温となることを抑止することができる。
【００４１】
図２（Ｂ）を参照して、送風ファン４５は、筐体部３０の底面に設けた吸気口３９から、外部の低温の空気を筐体部３０の内部に取り入れる。更に、凝縮器４２および圧縮機４１を冷却することにより高温となった空気は、筐体部３０の側方に設けた排気口３７、３８から外部に放出される。吸気口３９、排気口３７、３８では、スリット状に多数個の孔が、筐体部３０に設けられている。
【００４２】
排気口３８を筐体部３０の後部に設けることにより、凝縮器４２の熱を受け入れて加熱された高温の空気がコンピュータ１０の後方に排気される。従って、コンピュータ１０の前方に位置している使用者に向かって、加熱された空気が排出されないので、使用者が火傷等の怪我を被ることを防止することができる。また、凝縮器４２の熱を受け入れて高温になった空気は、筐体部３０の右側側方または左側側方から外部に放出されても良い。
【００４３】
更に、排気口３７を筐体部３０の左側に設けることにより、圧縮機４１を冷却して高温になった空気は、コンピュータ１０の左側方から外部に放出される。一方、通常の使用者は、右手にてマウス等のポインティングデバイスを操作する。従って、排気口３７から排出される高温の空気は、マウスを使用する使用者の手に触れないので、使用者が火傷することを防止することができる。また、排気口３７は、筐体部３０の右側に設けても良い。
【００４４】
上記したように、冷凍サイクルを用いた冷却装置４０から排出される空気は、例えば５０℃〜６０℃程度に高温である。従って、高温の気体が排出される排気口３７、３８を筐体部３０の左側方および後方に設けることにより、使用者が排気に触れないので、使用者にとって安全なコンピュータの構成を得ることができる。
【００４５】
図３を参照して、コンピュータ１０を、特に配管の構成を中心に説明する。図３（Ａ）はコンピュータ１０を前方から見た図であり、図３（Ｂ）は冷却装置４０が配置される部分の断面図である。
【００４６】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）を参照して、冷却装置４０を構成する圧縮機４１、凝縮器４２、キャピラリーチューブ４３および蒸発器４４は、互いに配管４６により接続されている。ＣＰＵ３６から発生した熱は、配管４６を流通する冷媒を介して、凝縮器４２まで輸送されて、外部に放出される。
【００４７】
本形態では、キャピラリーチューブ４３と蒸発器４４とを接続する配管４６Ａの少なくとも一部を、蒸発器４４よりも上方に位置させている。更に、蒸発器４４と圧縮機４１とを接続する配管４６Ｂの少なくとも一部を、蒸発器４４よりも上方に位置されている。このことにより、配管４６Ａ、４６Ｂ、蒸発器４４の内部に液状の冷媒が貯留され、この貯留された液冷媒（液状の冷媒）によりＣＰＵ３６の冷却が行われる利点がある。
【００４８】
具体的には、配管４６Ａ、４６Ｂは例えば銅等の金属をパイプ状に成形して製造され、少なくともその一部は、ＣＰＵ３６を冷却させる蒸発器４４の上面よりも上方に位置している。冷却装置４０が稼働している間は、配管４６Ａ、４６Ｂの内部は、冷媒が通過する。そして、コンピュータ１０がシャットダウンされて、冷却装置４０が停止されると、配管４６Ａ、４６Ｂおよび蒸発器４４の内部には液状の冷媒が残留する。そして、再びコンピュータ１０が稼働されると、配管４６Ａ、４６Ｂおよび蒸発器４４の内部に残留した液冷媒により、蒸発器４４を用いてＣＰＵ３６が冷却される。
【００４９】
具体的には、コンピュータ１０の立ち上げの際に、最もＣＰＵ３６が活発に動作して加熱される。その理由は、コンピュータの早期の起動を望む使用者の要求に応じて、ＣＰＵ３６がコンピュータ起動の際に活発に動作するように設定されているからである。
【００５０】
コンピュータ１０の起動に同期して、直ちに冷却装置４０が動作してＣＰＵ３６の冷却が行われればよいが、実際は、コンピュータ１０の起動から冷却装置４０が動作するまで、時間差がある場合がある。このことから、コンピュータの起動直後にＣＰＵ３６が活発に動作し、且つ冷却装置４０による冷却が行われないと、ＣＰＵ３６が過度に高温となる恐れがある。そこで本形態では、ＣＰＵ３６を冷却する蒸発器４４に冷媒を供給する配管
４６Ａ、４６Ｂを、蒸発器４４よりも上方に位置させている。このことにより、冷却装置４０を停止させると、配管４６Ａ、４６Ｂおよび蒸発器４４の内部に液状の液冷媒が貯留される。そして、コンピュータの再起動時に、冷却装置４０が動作していなくても、配管４６Ａ、４６Ｂおよび蒸発器４４に貯留された液冷媒により一定の時間ＣＰＵ３６が冷却される。従って、コンピュータの再起動時に於けるＣＰＵ３６の過熱が防止される。
【００５１】
上述の説明では、配管４６Ａ、４６Ｂの両方が蒸発器４４よりも上方に位置しているが、配管４６Ａ、４６Ｂのどちらか一方のみが、蒸発器４４よりも上方に位置されても良い。また、配管４６Ａ、４６Ｂの両方を蒸発器４４よりも上方に位置させると、より多量の液冷媒が貯留されるので、上述した冷却の効果が大きくなる利点がある。
【００５２】
図４を参照して、本形態の圧縮機として採用されるロータリー圧縮機４１の詳細を説明する。図４（Ａ）はロータリー圧縮機４１の構造を示す平面図であり、図４（Ｂ）はロータリー圧縮機のポンプ部の断面図である。
【００５３】
図４（Ａ）を参照して、ロータリー圧縮機４１は、モーター部５０と、モーター部５０により駆動されるポンプ部５１とから成る。モーター部５０は、ターミナル５２から供給される電力により回転するモーターが内蔵される。ポンプ部５１は、外部から導入される冷媒を圧縮させる部位であり、モーター部５０の駆動力により動作している。導入部４８は、膨張後の冷媒が外部からロータリー圧縮機４１に導入される部位である。導出部４７は、ロータリー圧縮機４１により圧縮された冷媒が外部に取り出される部位である。また、モーター部５０およびポンプ部５１を構成する各要素は、略円筒状のケース５７の内部に収納されている。
【００５４】
図４（Ｂ）を参照して、ポンプ部５１の構造を説明する。ポンプ部５１は、ケース５７の内部に収納されたシリンダ５３と、シリンダ５３に内蔵されて回転するローラー５６とを有する。シリンダ５３の内部には、ローラー５６との間にシリンダ室５５が設けられる。また、ローラー５６の内部には、断面が円形のシャフト６２が設けられ、このシャフト６２の位置は固定されている。そして、シリンダ５３の内部に於いて、圧縮された冷媒が位置するシリンダ室５５と、圧縮されていない冷媒が位置するシリンダ室５５とを区画するために、ベーン５４が設けられている。ベーン５４は、鉛直方向に摺動運動を行うことが可能なように設けられている。
【００５５】
シリンダ５３の内部に於いて、シャフト６２に内壁が当接するローラー５６が、偏心して回転することにより、導入部４８から導入された冷媒は圧縮される。そして、シリンダ室５５の内部にて圧縮された冷媒は、切欠き６０からケース５７の内部に充填され、導出部４７から外部に放出される。切欠き６０は、シリンダ室５５の内部の冷媒を、ケース５７に移送するために、シリンダ５３の一部を切り欠いた部分である。また、ローラー５６の回転を容易にするために、ケース５７の内部には潤滑油が収納されている。
【００５６】
本形態では、圧縮された冷媒が外部に導出される導出部４７が、ロータリー圧縮機４１の回転軸中心５８よりも上部に設けられている。ここで、回転軸中心５８とは、シャフト６２の中心であり、換言するとケース５７の中心である。このことにより、導出部４７から外部に放出される冷媒に、潤滑油が混入することを抑制することができる。
【００５７】
具体的には、ロータリー圧縮機４１は、図１に示すように、凝縮器４２や送風ファン４５等が載置される一平面に対して横置きにして配置される。従って、ケース５７の内部に位置する潤滑油は、重力の影響により下部に位置する。このことから、冷媒が外部に取り出される導出部４７を、ロータリー圧縮機４１の下部に設けると、取り出される冷媒に多量の潤滑油が混入してしまう恐れがある。取り出される冷媒に多量の潤滑油が混入してしまうと、ロータリー圧縮機４１の潤滑油量が低下し、圧縮機の機能が低下してＣＰＵが充分に冷却されない恐れがある。そこで本形態では、導出部４７を、ケース５７の上部に設けている。このことにより、導出される冷媒に多量の潤滑油が混入されることが防止され
る。
【００５８】
また、導入部４８に付いては、上記したようにベーン５４によりシリンダ室５５が区画
されることから、回転軸中心５８よりも下部のケース５７に配置されている。
【００５９】
図５を参照して、冷却装置４０の他の形態を説明する。図５（Ａ）および図５（Ｂ）は他の形態の冷却装置４０を示す図である。
【００６０】
図５（Ａ）を参照して、ここでは、２つの送風ファン４５Ａ、４５Ｂが設けられている。このように２つの送風ファン４５Ａ、４５Ｂを設けることにより、凝縮器４２に送風される空気の量が増大されるので、冷却装置４０の冷却を行う機能を更に向上させることができる。ここでは、２つの送風ファン４５Ａ、４５Ｂが隣接して配置されているが、離間されて配置されても良い。更に、３つ以上の送風ファンが設けられても良い。
【００６１】
図５（Ｂ）を参照して、ここでは、圧縮機４１と蒸発器４４とを接続させる配管４６Ｃが、メモリ４９に当接している。このことにより、メモリ４９から発生した熱は、配管４６Ｃの内部を通過する冷媒に受け入れられ、メモリ４９は冷却される。ここでは、配管４６Ｃによりメモリ４９が冷却されているが、メモリ以外の電気機器を配管４６Ｃにより冷却することができる。例えば、ＣＰＵ３６により制御されるチップセットやグラフィック制御を行う素子等を、配管４６Ｃにより冷却することができる。
【００６２】
図６を参照して、コンピュータ１０の動作を、ＣＰＵ３６の冷却作用を中心に説明する。ここでは、ＣＰＵ３６の温度情報を基に、マイコン５９が圧縮機４１および送風ファン４５の回転を制御している。このことにより、ＣＰＵ３６の温度が低温の場合と高温の場合於いて、送風ファン４５および圧縮機４１の回転数を異ならせている。
【００６３】
具体的には、上述したように、ＣＰＵ３６等の発熱を伴う機能素子から発生した熱は、冷却装置４０の蒸発器４４を介して冷媒に受け入れられる。そして、冷却装置４０の内部では、蒸発器４４、圧縮機４１、凝縮器４２およびキャピラリーチューブ４３の間で、冷媒が膨張・圧縮を繰り返しながら循環している。また、送風ファン４５が凝縮器４２に空気を吹き付けることにより、冷媒の熱を外部に熱を放出している。更にまた、圧縮機４１に内蔵されたモータは、インバータ６１により制御されている。
【００６４】
上述した本形態の構成により、ＣＰＵ３６の温度を一定以下（例えば７０℃以下）にすることができる。しかしながら、ＣＰＵ３６の発熱量は一定ではない。即ち、ＣＰＵ３６が活発に動作すると発熱量が大きくなり、ＣＰＵ３６が活発に動作しないときは発熱量は小さくなる。このことから、圧縮機４１が備えるモータおよび送付ファン４５の回転速度が遅いと、一時的にＣＰＵ３６の発熱量が大きくなったときに、冷却装置４０の冷却能力が不十分になり、ＣＰＵ３６の温度が上昇してしまう恐れがある。また、この現象を防止するために、圧縮機４１が備えるモータおよび送風ファン４５の回転速度を常に速くすると、ＣＰＵ３６の温度上昇は抑制できるが、冷却装置４０が消費してしまう電力が大きくなってしまう恐れがある。
【００６５】
そこで本形態では、ＣＰＵ３６の温度に応じて圧縮機４１が備えるモータおよび送風ファン４５の回転速度を制御している。即ち、ＣＰＵ３６の温度が高くなるに従い、これらの回転速度を速くしている。このようにすることで、ＣＰＵ３６の温度を例えば、５０℃〜７０℃の間にすることができる。その詳細は以下の通りである。
【００６６】
ＣＰＵ３６の温度は、ＣＰＵ３６自身に内蔵されたセンサ部（監視手段）により監視され、ＣＰＵ３６の温度を示す温度情報は、マイコン５９（制御手段）に送られる。マイコン５９は、インバータ６１および送風ファン４５の回転数を制御している。
【００６７】
例えば、上述したようにＣＰＵ３６の温度を５０℃〜７０℃の間にしたい場合は以下のように、インバータ６１および送風ファン４５の回転数を、マイコン５９により制御している。
【００６８】
ＣＰＵ３６の温度が５５℃（第１温度）未満の時は、マイコン５９の指示に基づいてインバータ６１および送風ファン４５の回転数は一定に保たれる。この時の回転数は、例えば、送風ファン４５および圧縮機４１から発生する動作音が、静音の範囲で動作できる回転数である。
【００６９】
ＣＰＵ３６の温度が５５℃〜６５℃の時は、ＣＰＵ３６の温度上昇に比例して、インバ
ータ６１および送風ファン４５の回転数を増加させる。このことにより、５５℃〜６５℃
の間に於いて、ＣＰＵ３６の温度変化に応じて、冷却装置４０の冷却能力が調節される。
従って、上記したように、ＣＰＵ３６の温度を、５０℃〜７０℃に制御することができる
。
【００７０】
ＣＰＵ３６の温度が６５℃（第２温度）以上の時は、インバータ６１および送風ファン４５の回転数は一定に保たれる。即ち、圧縮機４１および送風ファン４５が備えるモータを、最大回転速度にて回転させる。このことにより、ＣＰＵ３６の温度上昇を抑制できる。
【００７１】
以上がＣＰＵ３６を冷却するコンピュータ１０の動作の説明である。
【符号の説明】
【００７２】
１０ コンピュータ
２０ 表示部
３０ 筐体部
３１ マザーボード
３２ ＣＤＲＯＭドライブ
３３ バッテリー
３４ ＨＤＤ
３５ ＦＤＤ
３６ ＣＰＵ
３７ 排気口
３８ 排気口
３９ 吸気口
４０ 冷却装置
４１ 圧縮機
４２ 凝縮器
４３ キャピラリーチューブ
４４ 蒸発器
４５ 送風ファン
４６ 配管
４７ 導出部
４８ 導入部
４９ メモリ
５０ モーター部
５１ ポンプ部
５２ ターミナル
５３ シリンダ
５４ ベーン
５５ シリンダ室
５６ ローラー
５７ ケース
５８ 回転軸中心
５９ マイコン
６０ 切欠き
６１ インバータ
６２ シャフト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器の冷却装置および電子機器に関し、特に、冷凍サイクルを用いた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノート型コンピュータの高機能化、小型化の進歩が著しい。ノート型コンピュータの高機能化に伴い、ＣＰＵ（Central Processing Unit）の高速化および多機能化が進み、ＣＰＵからの発熱量が増加している。
【０００３】
そこで、従来では、ＣＰＵの温度上昇を抑制するために、放熱性に優れた放熱フィンをＣＰＵの表面に取り付け、回転する送風ファンにより放熱フィンに空気を吹き付けていた。また、ヒートパイプを用いて熱輸送を行った後に、放熱フィンによる放熱を行っていた。このような対策を行うことにより、例えば消費電力が６０Ｗ程度のＣＰＵの温度上昇を、７０℃程度以下に抑制することができる。
【０００４】
しかしながら、最近のＣＰＵの発熱量は例えば１００Ｗ程度に増大しており、上記した送風ファンやヒートパイプを用いた放熱の方法では、ＣＰＵが充分に冷却されない問題が発生した。更には、ＣＰＵを充分に冷却できても、ＣＰＵを冷却する冷却装置が巨大化される問題もあった。
【０００５】
ＣＰＵの温度上昇を抑制する他の方法としては、水冷サイクルを用いる方法や、冷凍サイクルを用いる方法もある。これらの方法は、上記した送風ファンを用いた方法よりも、効率的にＣＰＵを冷却することができるので、発熱量が大きいＣＰＵの温度を一定以下にすることができる。下記特許文献１には冷凍サイクルを用いて半導体装置を冷却する技術事項が開示されている。
【特許文献１】特開平２００２−１９８４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した冷凍サイクルを用いた冷却装置は、その構造が複雑なため、小型のノート型コンピュータに内蔵させるのが困難である問題があった。具体的には、冷凍サイクルを用いた冷却装置では、冷媒を圧縮させる圧縮機、放熱体から熱を取り入れる蒸発器、冷媒から熱を取り出す凝縮器、冷媒を膨張させる膨張手段、送風ファン等が必要とされる。一方、ノート型コンピュータでは、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やディスク駆動装置等の多数の電子部品を、小型の筐体に収納させる必要があり、冷却装置の為に使用できるスペースには限りがある。従って、多数の部品が必要とされる冷凍サイクルを用いた冷却装置を、小型のノート型コンピュータの筐体に収納するのが困難であった。
【０００７】
また、冷凍サイクルを用いた冷却装置では、圧縮された高温の冷媒からファンを用いて熱を取り出すので、冷却装置から排出される空気の温度は、例えば５０℃〜６０℃程度以上に高温になる。このような高温の空気に、コンピュータを使用する使用者が触れると、使用者が火傷を被ってしまう恐れがある。従って、冷却装置から排出される空気を、任意の方向に排出できない問題があった。
【０００８】
本発明は上記問題点を鑑みて成され、本発明の主な目的は、冷凍サイクルを用いた小型の電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、発熱を伴って動作する機能素子が収納された筐体部を有する電子機器に於いて、冷凍サイクルを用いて前記機能素子を冷却する冷却装置が前記筐体部に内蔵されたことを特徴とする。
【００１０】
更に、本発明は、発熱を伴って動作する機能素子が収納された筐体部を有する電子機器に於いて、前記筐体部には、冷媒を圧縮する圧縮手段と、前記圧縮手段により圧縮された前記冷媒から熱を前記筐体部の外部に放出して液化させる凝縮手段と、前記凝縮手段により液化された前記冷媒を膨張させる膨張手段と、前記機能素子から熱を受け入れて前記膨張手段により膨張された前記冷媒を蒸発させる蒸発手段と、送風手段とから成る冷却装置が内蔵され、前記凝縮手段および前記圧縮手段の長手方向は、前記筐体部の側面に対して略平行に配置されることを特徴とする。
【００１１】
更に、本発明は、発熱を伴って動作する機能素子が収納された筐体部を有する電子機器に於いて、前記筐体部には、冷媒を圧縮する圧縮手段と、前記圧縮手段により圧縮された前記冷媒から熱を前記筐体部の外部に放出して液化させる凝縮手段と、前記凝縮手段により液化された前記冷媒を膨張させる膨張手段と、前記機能素子から熱を受け入れて前記膨張手段により膨張された前記冷媒を蒸発させる蒸発手段と、送風手段とから成る冷却装置が内蔵され、前記機能素子の温度を監視する監視手段と、前記監視手段の出力に基づいて前記冷却装置の冷却能力を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電子機器によれば、冷却装置の凝縮器および圧縮機の長手方向を、筐体部の側面と略平行に配置している。従って、比較的大型の部品である凝縮器および圧縮機をコンパクトに収納させることができるので、筐体内部に於いて冷却装置の占めるスペースを小さくすることができる。
【００１３】
更にまた、本発明の電子機器によれば、筐体部に内蔵される機能素子の温度変化に応じて、冷却装置の冷却能力を制御することができる。従って、過不足無く機能素子を冷却することができるので、機能素子の冷却に係る電力を節約でき、充分に機能素子を冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）は本発明の実施の形態に係るコンピュータを示す平面図であり、（Ｂ）は本発明の実施の形態に係る冷却装置を示す平面図である。
【図２】（Ａ）は本発明の実施の形態に係る冷却装置を示す斜視図であり、（Ｂ）は本発明の実施の形態に係るコンピュータを下方から見た斜視図である。
【図３】（Ａ）は本発明の実施の形態に係るコンピュータを前方から見た図であり、（Ｂ）は冷却装置が設けられる部分の断面図である。
【図４】（Ａ）は本発明の実施の形態に係るロータリー圧縮機の平面図であり、（Ｂ）はその断面図である。
【図５】（Ａ）および（Ｂ）は本発明の実施の形態に係る冷却装置を示す平面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る冷却装置の電気的構成を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発明では、電子機器の一実施例としてノート型コンピュータを例に説明するが、本形態は他の電子機器にも適用可能である。例えば、デスクトップ型コンピュータやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）に本形態を適用させることも可能である。
【００１６】
図１は本形態のノート型コンピュータ１０（以下、コンピュータと略す）を示す図である。図１（Ａ）はコンピュータ１０を上方から見た平面図であり、図１（Ｂ）はコンピュータ１０に内蔵される冷却装置４０を示す平面図である。
【００１７】
図１（Ａ）を参照して、本形態のコンピュータ１０は、ＣＰＵ３６等の発熱を伴う機能素子が内蔵される筐体部３０と、筐体部３０と回転自在に接続される表示部２０とから成る。
【００１８】
表示部２０は、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等のディスプレイを具備する。
【００１９】
筐体部３０は、コンピュータ１０を構成する電子部品が内蔵される。具体的には、マザーボード３１、ＣＤ（Compact Disc）ＲＯＭドライブ３２、バッテリー３３、ＨＤＤ３４、ＦＤＤ（Floppy （登録商標）Disk Drive）３５、冷却装置４０、ＣＰＵ３６等が筐体部３０に内蔵される。筐体部３０に内蔵されるこれらの部品は、平面的に異なる位置に配置される。また、筐体部３０の内部には、他にも、ＰＣカードリーダ、半導体メモリ、これらを相互に接続するケーブル等が内蔵される。筐体部３０に内蔵される電子部品の中でも、特に発熱量が多いのがＣＰＵ３６であり、このＣＰＵ３６の放熱を行うために冷却装
置４０が設けられている。
【００２０】
表示部２０と筐体部３０との平面的な大きさは略同一であり、表示部２０と筐体部３０とを折りたたむと、全体として一つの筐体となる。筐体部３０と表示部２０とが折りたたまれた状態のコンピュータ１０の平面的な大きさは、例えばＡ４サイズ（２１０ｍｍ×２９０ｍｍ）または、Ｂ５サイズ（１８２ｍｍ×２５７ｍｍ）となる。また、ここでは図示しないが、筐体部３０の上面には、キーボードやパッド等のポインティングデバイスが配置されている。
【００２１】
図１（Ｂ）を参照して、冷却装置４０の構成を説明する。冷却装置４０は、圧縮機４１（圧縮手段）と、凝縮器４２（凝縮手段）と、蒸発器４４（蒸発手段）と、キャピラリーチューブ４３（膨張手段）と、送風ファン４５（送風手段）とから成る。また、冷却装置４０を構成するこれらの装置は、チューブ状の配管４６により相互に連結されている。
【００２２】
圧縮機４１は、導入されたアンモニア、フロン、２酸化炭素等から成る冷媒を圧縮する機能を有する。圧縮機４１としては、ロータリー型（回転型）の圧縮機や、レシプロ型（往復型）の圧縮機が採用される。圧縮機４１として、本形態では、横置きに配置されたロータリー圧縮機が採用されている。ロータリー圧縮機は比較的小型であるので、ノート型のコンピュータに内蔵される圧縮機４１として好適である。圧縮機４１の詳細は後述する。
【００２３】
更に、圧縮機４１は、外部から冷媒が導入される導入部４８と、内部で圧縮された冷媒が外部に導出される導出部４７とを具備する。本形態では、圧縮機４１の導出部４７は、導入部４８よりも凝縮器４２に近い位置に配置されている。このようにすることで、圧縮機４１の導出部４７と凝縮器４２とが接近する。従って、圧縮機４１にて圧縮された冷媒を、直ちに凝縮器４２に供給することができる。
【００２４】
ここで、導出部４７は、必ずしも凝縮器４２側に設けられる必要は無く、圧縮機４１の構成に応じて導出部４７の位置を変更しても良い。即ち、導入部４８よりも凝縮器４２の遠方に、導出部４７を設けても良い。この場合、紙面上に於いて、導出部４７は、導入部４８よりも下部の圧縮機４１に設けられる。
【００２５】
ここでは、圧縮機４１は、筐体部３０の内部に於いて左側部（左側端部付近）に配置され、その長手方向が筐体部３０の側面と略平行に成るように配置されているが、この配置を変更することができる。即ち、圧縮機４１は、筐体部３０の内部に於いて右側部（右側端部付近）に配置されて、その長手方向が筐体部３０の側面と平行に成るように配置されても良い。
【００２６】
凝縮器４２は、圧縮機４１により圧縮された冷媒から熱を外部に放出させて、冷媒を凝縮して液化させる機能を有する。また、凝縮器４２は、複数の金属板を互いに平行に配置して形成されている。そして、凝縮器４２を構成する金属板は、冷媒が通過する配管４６と熱的に結合されている。図では、凝縮器４２は、筐体部３０の内部に於いて、後方端部付近に配置され、その長手方向が筐体部３０の側面と略平行に配置されているが、この配置を変更することもできる。即ち、凝縮器４２は、筐体部３０の内部に於いて左側部（左側端部付近）または、右側部（右側端部付近）に配置されて、その長手方向が筐体部３０
の側面と平行に成るように配置されても良い。
【００２７】
キャピラリーチューブ４３は、冷媒を膨張させる機能を有する。ここでは、キャピラリーチューブ４３は、送風ファン４５の上方に円形に巻かれて配置されている。キャピラリーチューブ４３を、送風ファン４５の上方に配置することにより、冷却装置４０の平面的な大きさを小さくすることができる。
【００２８】
蒸発器４４は、ＣＰＵ３６等の発熱を伴う電子部品と熱的に結合されている。従って、ＣＰＵ３６から発生した熱を蒸発器４４が受け入れることにより、蒸発器４４内部に於いて、冷媒は液体の状態から気体の状態に成る。ここでは、蒸発器４４は、ＣＰＵ３６に重畳する位置に配置されている。
【００２９】
送風ファン４５は、筐体部３０の外部から低温の空気を取り入れ、凝縮器４２および圧縮機４１にこの低温の空気を吹き付ける機能を有する。凝縮器４２および圧縮機４１から熱を受け入れることにより高温と成った空気は、筐体部３０の側方から外部に放出される。
【００３０】
上記のように構成された冷却装置４０の動作は次の通りである。ＣＰＵ３６等を冷却するために冷却装置４０が稼働すると、先ず、圧縮機４１により冷媒が高温・高圧の状態になる。高温・高圧の状態の冷媒は、配管４６を介して凝縮器４２に送られる。凝縮器４２では、送風ファン４５から送られる低温の空気の冷却作用により、冷媒は液化される。液状の状態の冷媒は配管４６を介してキャピラリーチューブ４３に送られる。キャピラリーチューブ４３では、冷媒が膨張されて低圧・低温の状態になり、この冷媒は蒸発器４４に送られる。蒸発器４４では、ＣＰＵ３６から発生する熱が冷媒に受け入れられる。その結果、冷媒は蒸発して気体の状態になり、この気体の状態の冷媒は再び圧縮機４１に送られる。
【００３１】
以上のように冷却装置４０が動作することにより、ＣＰＵ３６が冷却される。本形態では、冷凍システムの冷却装置４０を採用することにより、例えば消費電力が６０Ｗ〜２００Ｗ程度のＣＰＵ３６を充分に冷却することができる。
【００３２】
本形態の冷却装置４０は、圧縮機４１、凝縮器４２および送風ファン４５が平面的に異なる位置に配置されており、圧縮機４１および凝縮器４２の長手方向が、送風ファン４５の近傍に於いてＬ字状に配置されている。このことにより、冷却装置４０の平面的な大きさをコンパクトにして、冷却装置４０が、筐体部３０に内蔵される他の部品のレイアウトを阻害することを抑制することができる。また、送風ファン４５の近傍以外の場所に於いて、圧縮機４１および凝縮器４２の長手方向が、Ｌ字状に配置されても良い。
【００３３】
具体的には、圧縮機４１および凝縮器４２は、冷却装置４０を構成する部品の中でも比較的大型のものである。従って、このような大型の部品が周囲に突出するように配置されると、筐体部３０内部に於いて、冷却装置４０が占有する面積が大きくなり、他の部品のレイアウトを制限してしまう。従って、圧縮機４１および凝縮器４２の長手方向がＬ字状と成るように配置することで、冷却装置４０の平面的な大きさがコンパクトになり、突出した部分が無くなる。
【００３４】
更に、圧縮機４１および凝縮器４２は、送風ファン４５により冷却される部品である。従って、圧縮機４１および凝縮器４２を、送風ファン４５の近傍にてＬ字状に配置することにより、送風ファンによる冷却の効果を大きくできる利点もある。
【００３５】
更にまた、冷却装置４０は、筐体部３０の内部に於いて、左側後方の端部に集積して配置されている。このような位置に冷却装置４０を配置することにより、冷却装置４０から発生する熱により、ＨＤＤ３４等の他の電子部品が、冷却装置４０から発生する熱の悪影響を受けることを防止することができる。ここで、冷却装置４０は、左側後方以外の場所に配置されても良い。即ち、冷却装置４０が配置される場所は、筐体部３０の内部に於いて、右側後方、左側前方、右側前方でも良い。
【００３６】
また、凝縮器４２と圧縮機４１との配置を入れ替えても良い。即ち、圧縮機４１を筐体部３０内部の後方に配置して、その長手方向を筐体部３０の側面と平行に配置する。更に、凝縮器４２を筐体部３０内部の右側部または左側部に配置して、その長手方向を筐体部３０の側面と平行に配置しても良い。
【００３７】
図２を参照して、次に、コンピュータ１０の構造を、送風ファン４５を中心に説明する。図２（Ａ）はコンピュータ１０に於いて冷却装置４０が内蔵される部分を示した斜視図であり、図２（Ｂ）はコンピュータ１０を下方斜めから見た斜視図である。
【００３８】
図２（Ａ）を参照して、凝縮器４２は、筐体部３０の内部に於いて後方端部付近に配置されている。更に、凝縮器４２の長手方向は、筐体部３０の後方の側面と略平行に配置されている。このことにより、送風ファン４５により凝縮器４２に吹き付けられた空気は、凝縮器４２から熱を受け入れて高温とされた後に、筐体部３０の後方から外部に放出される。ここで、上述したように、凝縮器４２と圧縮機４１との位置関係を入れ替えても良い。
【００３９】
更に、圧縮機４１は、筐体部３０の左側端部付近に配置され、圧縮機４１の長手方向は、筐体部３０の左側の側面と略平行に配置されている。従って、送風ファン４５から、圧縮機４１に吹き付けられた空気は、圧縮機４１の熱を受け入れた後に、筐体部３０の外部に放出される。
【００４０】
上記のように、冷却装置４０の動作に伴い発熱する凝縮器４２および圧縮機４１は、筐体部３０の周辺部に配置されている。このようにすることで、送風ファン４５により吹き付けられて高温にされた空気を、直ちに筐体部３０の外部に放出させることができる。従って、凝縮器４２および圧縮機４１の発熱により筐体部３０全体が高温となることを抑止することができる。
【００４１】
図２（Ｂ）を参照して、送風ファン４５は、筐体部３０の底面に設けた吸気口３９から、外部の低温の空気を筐体部３０の内部に取り入れる。更に、凝縮器４２および圧縮機４１を冷却することにより高温となった空気は、筐体部３０の側方に設けた排気口３７、３８から外部に放出される。吸気口３９、排気口３７、３８では、スリット状に多数個の孔が、筐体部３０に設けられている。
【００４２】
排気口３８を筐体部３０の後部に設けることにより、凝縮器４２の熱を受け入れて加熱された高温の空気がコンピュータ１０の後方に排気される。従って、コンピュータ１０の前方に位置している使用者に向かって、加熱された空気が排出されないので、使用者が火傷等の怪我を被ることを防止することができる。また、凝縮器４２の熱を受け入れて高温になった空気は、筐体部３０の右側側方または左側側方から外部に放出されても良い。
【００４３】
更に、排気口３７を筐体部３０の左側に設けることにより、圧縮機４１を冷却して高温になった空気は、コンピュータ１０の左側方から外部に放出される。一方、通常の使用者は、右手にてマウス等のポインティングデバイスを操作する。従って、排気口３７から排出される高温の空気は、マウスを使用する使用者の手に触れないので、使用者が火傷することを防止することができる。また、排気口３７は、筐体部３０の右側に設けても良い。
【００４４】
上記したように、冷凍サイクルを用いた冷却装置４０から排出される空気は、例えば５０℃〜６０℃程度に高温である。従って、高温の気体が排出される排気口３７、３８を筐体部３０の左側方および後方に設けることにより、使用者が排気に触れないので、使用者にとって安全なコンピュータの構成を得ることができる。
【００４５】
図３を参照して、コンピュータ１０を、特に配管の構成を中心に説明する。図３（Ａ）はコンピュータ１０を前方から見た図であり、図３（Ｂ）は冷却装置４０が配置される部分の断面図である。
【００４６】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）を参照して、冷却装置４０を構成する圧縮機４１、凝縮器４２、キャピラリーチューブ４３および蒸発器４４は、互いに配管４６により接続されている。ＣＰＵ３６から発生した熱は、配管４６を流通する冷媒を介して、凝縮器４２まで輸送されて、外部に放出される。
【００４７】
本形態では、キャピラリーチューブ４３と蒸発器４４とを接続する配管４６Ａの少なくとも一部を、蒸発器４４よりも上方に位置させている。更に、蒸発器４４と圧縮機４１とを接続する配管４６Ｂの少なくとも一部を、蒸発器４４よりも上方に位置されている。このことにより、配管４６Ａ、４６Ｂ、蒸発器４４の内部に液状の冷媒が貯留され、この貯留された液冷媒（液状の冷媒）によりＣＰＵ３６の冷却が行われる利点がある。
【００４８】
具体的には、配管４６Ａ、４６Ｂは例えば銅等の金属をパイプ状に成形して製造され、少なくともその一部は、ＣＰＵ３６を冷却させる蒸発器４４の上面よりも上方に位置している。冷却装置４０が稼働している間は、配管４６Ａ、４６Ｂの内部は、冷媒が通過する。そして、コンピュータ１０がシャットダウンされて、冷却装置４０が停止されると、配管４６Ａ、４６Ｂおよび蒸発器４４の内部には液状の冷媒が残留する。そして、再びコンピュータ１０が稼働されると、配管４６Ａ、４６Ｂおよび蒸発器４４の内部に残留した液冷媒により、蒸発器４４を用いてＣＰＵ３６が冷却される。
【００４９】
具体的には、コンピュータ１０の立ち上げの際に、最もＣＰＵ３６が活発に動作して加熱される。その理由は、コンピュータの早期の起動を望む使用者の要求に応じて、ＣＰＵ３６がコンピュータ起動の際に活発に動作するように設定されているからである。
【００５０】
コンピュータ１０の起動に同期して、直ちに冷却装置４０が動作してＣＰＵ３６の冷却が行われればよいが、実際は、コンピュータ１０の起動から冷却装置４０が動作するまで、時間差がある場合がある。このことから、コンピュータの起動直後にＣＰＵ３６が活発に動作し、且つ冷却装置４０による冷却が行われないと、ＣＰＵ３６が過度に高温となる恐れがある。そこで本形態では、ＣＰＵ３６を冷却する蒸発器４４に冷媒を供給する配管
４６Ａ、４６Ｂを、蒸発器４４よりも上方に位置させている。このことにより、冷却装置４０を停止させると、配管４６Ａ、４６Ｂおよび蒸発器４４の内部に液状の液冷媒が貯留される。そして、コンピュータの再起動時に、冷却装置４０が動作していなくても、配管４６Ａ、４６Ｂおよび蒸発器４４に貯留された液冷媒により一定の時間ＣＰＵ３６が冷却される。従って、コンピュータの再起動時に於けるＣＰＵ３６の過熱が防止される。
【００５１】
上述の説明では、配管４６Ａ、４６Ｂの両方が蒸発器４４よりも上方に位置しているが、配管４６Ａ、４６Ｂのどちらか一方のみが、蒸発器４４よりも上方に位置されても良い。また、配管４６Ａ、４６Ｂの両方を蒸発器４４よりも上方に位置させると、より多量の液冷媒が貯留されるので、上述した冷却の効果が大きくなる利点がある。
【００５２】
図４を参照して、本形態の圧縮機として採用されるロータリー圧縮機４１の詳細を説明する。図４（Ａ）はロータリー圧縮機４１の構造を示す平面図であり、図４（Ｂ）はロータリー圧縮機のポンプ部の断面図である。
【００５３】
図４（Ａ）を参照して、ロータリー圧縮機４１は、モーター部５０と、モーター部５０により駆動されるポンプ部５１とから成る。モーター部５０は、ターミナル５２から供給される電力により回転するモーターが内蔵される。ポンプ部５１は、外部から導入される冷媒を圧縮させる部位であり、モーター部５０の駆動力により動作している。導入部４８は、膨張後の冷媒が外部からロータリー圧縮機４１に導入される部位である。導出部４７は、ロータリー圧縮機４１により圧縮された冷媒が外部に取り出される部位である。また、モーター部５０およびポンプ部５１を構成する各要素は、略円筒状のケース５７の内部に収納されている。
【００５４】
図４（Ｂ）を参照して、ポンプ部５１の構造を説明する。ポンプ部５１は、ケース５７の内部に収納されたシリンダ５３と、シリンダ５３に内蔵されて回転するローラー５６とを有する。シリンダ５３の内部には、ローラー５６との間にシリンダ室５５が設けられる。また、ローラー５６の内部には、断面が円形のシャフト６２が設けられ、このシャフト６２の位置は固定されている。そして、シリンダ５３の内部に於いて、圧縮された冷媒が位置するシリンダ室５５と、圧縮されていない冷媒が位置するシリンダ室５５とを区画するために、ベーン５４が設けられている。ベーン５４は、鉛直方向に摺動運動を行うことが可能なように設けられている。
【００５５】
シリンダ５３の内部に於いて、シャフト６２に内壁が当接するローラー５６が、偏心して回転することにより、導入部４８から導入された冷媒は圧縮される。そして、シリンダ室５５の内部にて圧縮された冷媒は、切欠き６０からケース５７の内部に充填され、導出部４７から外部に放出される。切欠き６０は、シリンダ室５５の内部の冷媒を、ケース５７に移送するために、シリンダ５３の一部を切り欠いた部分である。また、ローラー５６の回転を容易にするために、ケース５７の内部には潤滑油が収納されている。
【００５６】
本形態では、圧縮された冷媒が外部に導出される導出部４７が、ロータリー圧縮機４１の回転軸中心５８よりも上部に設けられている。ここで、回転軸中心５８とは、シャフト６２の中心であり、換言するとケース５７の中心である。このことにより、導出部４７から外部に放出される冷媒に、潤滑油が混入することを抑制することができる。
【００５７】
具体的には、ロータリー圧縮機４１は、図１に示すように、凝縮器４２や送風ファン４５等が載置される一平面に対して横置きにして配置される。従って、ケース５７の内部に位置する潤滑油は、重力の影響により下部に位置する。このことから、冷媒が外部に取り出される導出部４７を、ロータリー圧縮機４１の下部に設けると、取り出される冷媒に多量の潤滑油が混入してしまう恐れがある。取り出される冷媒に多量の潤滑油が混入してしまうと、ロータリー圧縮機４１の潤滑油量が低下し、圧縮機の機能が低下してＣＰＵが充分に冷却されない恐れがある。そこで本形態では、導出部４７を、ケース５７の上部に設けている。このことにより、導出される冷媒に多量の潤滑油が混入されることが防止され
る。
【００５８】
また、導入部４８に付いては、上記したようにベーン５４によりシリンダ室５５が区画
されることから、回転軸中心５８よりも下部のケース５７に配置されている。
【００５９】
図５を参照して、冷却装置４０の他の形態を説明する。図５（Ａ）および図５（Ｂ）は他の形態の冷却装置４０を示す図である。
【００６０】
図５（Ａ）を参照して、ここでは、２つの送風ファン４５Ａ、４５Ｂが設けられている。このように２つの送風ファン４５Ａ、４５Ｂを設けることにより、凝縮器４２に送風される空気の量が増大されるので、冷却装置４０の冷却を行う機能を更に向上させることができる。ここでは、２つの送風ファン４５Ａ、４５Ｂが隣接して配置されているが、離間されて配置されても良い。更に、３つ以上の送風ファンが設けられても良い。
【００６１】
図５（Ｂ）を参照して、ここでは、圧縮機４１と蒸発器４４とを接続させる配管４６Ｃが、メモリ４９に当接している。このことにより、メモリ４９から発生した熱は、配管４６Ｃの内部を通過する冷媒に受け入れられ、メモリ４９は冷却される。ここでは、配管４６Ｃによりメモリ４９が冷却されているが、メモリ以外の電気機器を配管４６Ｃにより冷却することができる。例えば、ＣＰＵ３６により制御されるチップセットやグラフィック制御を行う素子等を、配管４６Ｃにより冷却することができる。
【００６２】
図６を参照して、コンピュータ１０の動作を、ＣＰＵ３６の冷却作用を中心に説明する。ここでは、ＣＰＵ３６の温度情報を基に、マイコン５９が圧縮機４１および送風ファン４５の回転を制御している。このことにより、ＣＰＵ３６の温度が低温の場合と高温の場合於いて、送風ファン４５および圧縮機４１の回転数を異ならせている。
【００６３】
具体的には、上述したように、ＣＰＵ３６等の発熱を伴う機能素子から発生した熱は、冷却装置４０の蒸発器４４を介して冷媒に受け入れられる。そして、冷却装置４０の内部では、蒸発器４４、圧縮機４１、凝縮器４２およびキャピラリーチューブ４３の間で、冷媒が膨張・圧縮を繰り返しながら循環している。また、送風ファン４５が凝縮器４２に空気を吹き付けることにより、冷媒の熱を外部に熱を放出している。更にまた、圧縮機４１に内蔵されたモータは、インバータ６１により制御されている。
【００６４】
上述した本形態の構成により、ＣＰＵ３６の温度を一定以下（例えば７０℃以下）にすることができる。しかしながら、ＣＰＵ３６の発熱量は一定ではない。即ち、ＣＰＵ３６が活発に動作すると発熱量が大きくなり、ＣＰＵ３６が活発に動作しないときは発熱量は小さくなる。このことから、圧縮機４１が備えるモータおよび送付ファン４５の回転速度が遅いと、一時的にＣＰＵ３６の発熱量が大きくなったときに、冷却装置４０の冷却能力が不十分になり、ＣＰＵ３６の温度が上昇してしまう恐れがある。また、この現象を防止するために、圧縮機４１が備えるモータおよび送風ファン４５の回転速度を常に速くすると、ＣＰＵ３６の温度上昇は抑制できるが、冷却装置４０が消費してしまう電力が大きくなってしまう恐れがある。
【００６５】
そこで本形態では、ＣＰＵ３６の温度に応じて圧縮機４１が備えるモータおよび送風ファン４５の回転速度を制御している。即ち、ＣＰＵ３６の温度が高くなるに従い、これらの回転速度を速くしている。このようにすることで、ＣＰＵ３６の温度を例えば、５０℃〜７０℃の間にすることができる。その詳細は以下の通りである。
【００６６】
ＣＰＵ３６の温度は、ＣＰＵ３６自身に内蔵されたセンサ部（監視手段）により監視され、ＣＰＵ３６の温度を示す温度情報は、マイコン５９（制御手段）に送られる。マイコン５９は、インバータ６１および送風ファン４５の回転数を制御している。
【００６７】
例えば、上述したようにＣＰＵ３６の温度を５０℃〜７０℃の間にしたい場合は以下のように、インバータ６１および送風ファン４５の回転数を、マイコン５９により制御している。
【００６８】
ＣＰＵ３６の温度が５５℃（第１温度）未満の時は、マイコン５９の指示に基づいてインバータ６１および送風ファン４５の回転数は一定に保たれる。この時の回転数は、例えば、送風ファン４５および圧縮機４１から発生する動作音が、静音の範囲で動作できる回転数である。
【００６９】
ＣＰＵ３６の温度が５５℃〜６５℃の時は、ＣＰＵ３６の温度上昇に比例して、インバ
ータ６１および送風ファン４５の回転数を増加させる。このことにより、５５℃〜６５℃
の間に於いて、ＣＰＵ３６の温度変化に応じて、冷却装置４０の冷却能力が調節される。
従って、上記したように、ＣＰＵ３６の温度を、５０℃〜７０℃に制御することができる
。
【００７０】
ＣＰＵ３６の温度が６５℃（第２温度）以上の時は、インバータ６１および送風ファン４５の回転数は一定に保たれる。即ち、圧縮機４１および送風ファン４５が備えるモータを、最大回転速度にて回転させる。このことにより、ＣＰＵ３６の温度上昇を抑制できる。
【００７１】
以上がＣＰＵ３６を冷却するコンピュータ１０の動作の説明である。
【符号の説明】
【００７２】
１０ コンピュータ
２０ 表示部
３０ 筐体部
３１ マザーボード
３２ ＣＤＲＯＭドライブ
３３ バッテリー
３４ ＨＤＤ
３５ ＦＤＤ
３６ ＣＰＵ
３７ 排気口
３８ 排気口
３９ 吸気口
４０ 冷却装置
４１ 圧縮機
４２ 凝縮器
４３ キャピラリーチューブ
４４ 蒸発器
４５ 送風ファン
４６ 配管
４７ 導出部
４８ 導入部
４９ メモリ
５０ モーター部
５１ ポンプ部
５２ ターミナル
５３ シリンダ
５４ ベーン
５５ シリンダ室
５６ ローラー
５７ ケース
５８ 回転軸中心
５９ マイコン
６０ 切欠き
６１ インバータ
６２ シャフト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱を伴って動作する機能素子が収納された筐体部を有する電子機器に於いて、冷凍サイクルを用いて前記機能素子を冷却する冷却装置が前記筐体部に内蔵されたことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記冷却装置は、前記筐体部の底面から外部の空気を取り入れ、前記機能素子から発生した熱を吸熱した前記空気を、前記筐体部の後方または／および側方から放出することを特徴とする請求項１記載の電子機器。
【請求項３】
発熱を伴って動作する機能素子が収納された筐体部を有する電子機器に於いて、前記筐体部には、冷媒を圧縮する圧縮手段と、前記圧縮手段により圧縮された前記冷媒から熱を前記筐体部の外部に放出して液化させる凝縮手段と、前記凝縮手段により液化された前記冷媒を膨張させる膨張手段と、前記機能素子から熱を受け入れて前記膨張手段により膨張された前記冷媒を蒸発させる蒸発手段と、送風手段とから成る冷却装置が内蔵され、前記凝縮手段および前記圧縮手段の長手方向は、前記筐体部の側面に対して略平行に配置されることを特徴とする電子機器。
【請求項４】
前記凝縮手段は、前記筐体部の後方付近に配置され、且つその長手方向が前記筐体部の側面と略平行に配置され、前記圧縮手段は、前記筐体部の左側部付近または右側部付近に配置され、且つその長手方向が前記筐体部の側面と略平行に配置されることを特徴とする請求項３記載の電子機器。
【請求項５】
前記凝縮手段は、前記筐体部の左側部付近または右側部付近に配置され、且つその長手方向が前記筐体部の側面と略平行に配置され、前記圧縮手段は、前記筐体部の後方付近に配置され、且つその長手方向が前記筐体部の側面と略平行に配置されることを特徴とする請求項３記載の電子機器。
【請求項６】
前記送風手段は、前記筐体部の底面から外部の空気を取り入れ、前記凝縮手段を通過した前記空気は、前記筐体部の後方から外部に放出されることを特徴とする請求項３記載の電子機器。
【請求項７】
前記送風手段は、前記筐体部の底面から外部の空気を取り入れ、前記圧縮手段を通過した前記空気は、前記筐体部の左側方または右側方から外部に放出されることを特徴とする請求項３記載の電子機器。
【請求項８】
発熱を伴って動作する機能素子が収納された筐体部を有する電子機器に於いて、前記筐体部には、冷媒を圧縮する圧縮手段と、前記圧縮手段により圧縮された前記冷媒から熱を前記筐体部の外部に放出して液化させる凝縮手段と、前記凝縮手段により液化された前記冷媒を膨張させる膨張手段と、前記機能素子から熱を受け入れて前記膨張手段により膨張された前記冷媒を蒸発させる蒸発手段と、送風手段とから成る冷却装置が内蔵され、前記機能素子の温度を監視する監視手段と、前記監視手段の出力に基づいて前記冷却装置の冷却能力を制御する制御手段とを具備することを特徴とする電子機器。
【請求項９】
前記制御手段は、前記監視手段の出力に基づいて、前記圧縮手段が具備するモータまたは／および前記送風手段の回転数を変化させることを特徴とする請求項８記載の電子機器。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記機能素子の温度が第１温度よりも高温であることを示す前記監視手段の出力に基づいて、前記モータまたは／および前記送風手段の回転数を増加させ、前記機能素子の温度が第２温度よりも高温であることを示す前記監視手段の出力に基づいて、前記モータまたは／および前記送風手段の回転数を一定にすることを特徴とする請求項
８記載の電子機器。
【請求項１】
発熱を伴って動作する機能素子が収納された筐体部を有する電子機器に於いて、冷凍サイクルを用いて前記機能素子を冷却する冷却装置が前記筐体部に内蔵されたことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記冷却装置は、前記筐体部の底面から外部の空気を取り入れ、前記機能素子から発生した熱を吸熱した前記空気を、前記筐体部の後方または／および側方から放出することを特徴とする請求項１記載の電子機器。
【請求項３】
発熱を伴って動作する機能素子が収納された筐体部を有する電子機器に於いて、前記筐体部には、冷媒を圧縮する圧縮手段と、前記圧縮手段により圧縮された前記冷媒から熱を前記筐体部の外部に放出して液化させる凝縮手段と、前記凝縮手段により液化された前記冷媒を膨張させる膨張手段と、前記機能素子から熱を受け入れて前記膨張手段により膨張された前記冷媒を蒸発させる蒸発手段と、送風手段とから成る冷却装置が内蔵され、前記凝縮手段および前記圧縮手段の長手方向は、前記筐体部の側面に対して略平行に配置されることを特徴とする電子機器。
【請求項４】
前記凝縮手段は、前記筐体部の後方付近に配置され、且つその長手方向が前記筐体部の側面と略平行に配置され、前記圧縮手段は、前記筐体部の左側部付近または右側部付近に配置され、且つその長手方向が前記筐体部の側面と略平行に配置されることを特徴とする請求項３記載の電子機器。
【請求項５】
前記凝縮手段は、前記筐体部の左側部付近または右側部付近に配置され、且つその長手方向が前記筐体部の側面と略平行に配置され、前記圧縮手段は、前記筐体部の後方付近に配置され、且つその長手方向が前記筐体部の側面と略平行に配置されることを特徴とする請求項３記載の電子機器。
【請求項６】
前記送風手段は、前記筐体部の底面から外部の空気を取り入れ、前記凝縮手段を通過した前記空気は、前記筐体部の後方から外部に放出されることを特徴とする請求項３記載の電子機器。
【請求項７】
前記送風手段は、前記筐体部の底面から外部の空気を取り入れ、前記圧縮手段を通過した前記空気は、前記筐体部の左側方または右側方から外部に放出されることを特徴とする請求項３記載の電子機器。
【請求項８】
発熱を伴って動作する機能素子が収納された筐体部を有する電子機器に於いて、前記筐体部には、冷媒を圧縮する圧縮手段と、前記圧縮手段により圧縮された前記冷媒から熱を前記筐体部の外部に放出して液化させる凝縮手段と、前記凝縮手段により液化された前記冷媒を膨張させる膨張手段と、前記機能素子から熱を受け入れて前記膨張手段により膨張された前記冷媒を蒸発させる蒸発手段と、送風手段とから成る冷却装置が内蔵され、前記機能素子の温度を監視する監視手段と、前記監視手段の出力に基づいて前記冷却装置の冷却能力を制御する制御手段とを具備することを特徴とする電子機器。
【請求項９】
前記制御手段は、前記監視手段の出力に基づいて、前記圧縮手段が具備するモータまたは／および前記送風手段の回転数を変化させることを特徴とする請求項８記載の電子機器。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記機能素子の温度が第１温度よりも高温であることを示す前記監視手段の出力に基づいて、前記モータまたは／および前記送風手段の回転数を増加させ、前記機能素子の温度が第２温度よりも高温であることを示す前記監視手段の出力に基づいて、前記モータまたは／および前記送風手段の回転数を一定にすることを特徴とする請求項
８記載の電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１１９７５７（Ｐ２０１１−１１９７５７Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２８２３２（Ｐ２０１１−２８２３２）
【出願日】平成２３年２月１４日（２０１１．２．１４）
【分割の表示】特願２００５−２８６８１３（Ｐ２００５−２８６８１３）の分割
【原出願日】平成１７年９月３０日（２００５．９．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１４日（２０１１．２．１４）
【分割の表示】特願２００５−２８６８１３（Ｐ２００５−２８６８１３）の分割
【原出願日】平成１７年９月３０日（２００５．９．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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