JP4664387B2 - ラジエータ - Google Patents

Description

本発明は、マイクロコンピュータ等の電子部品を強制的に冷却する電子部品冷却装置に用いるラジエータに関するものである。

米国特許第５５１９５７４号等に示されるように従来の電子部品冷却装置は、ベースプレートの表面に複数枚の放熱フィンを備えたヒートシンクと、複数枚の放熱フィン及びベースプレートの表面を強制的に空冷する電動ファンとが組み合わされて構成されるものが大半であった。
米国特許第５５１９５７４号

しかしながら電子部品の発熱量が増大すると、ヒートシンクを単に空冷するだけでは電子部品を必要十分な程度まで冷却することができない問題が発生する。

本発明の目的は、発熱量の大きな電子部品を、いわゆる水冷によって必要十分な程度まで冷却できる電子部品冷却装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、小形の水冷タイプの電子部品冷却装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、電動ファンをラジエータに取り付けることが容易な電子部品冷却装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、ラジエータに装着された電動ファンから発生する騒音が小さい電子部品冷却装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、送風性能が高い電動ファンを備えた電子部品冷却装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、より放熱効率の高い水冷タイプのヒートシンクを備えた電子部品冷却装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、電子部品冷却装置に用いるのに適した電動ポンプを提供することにある。

本発明の他の目的は、従来よりも小形で、しかもベアリングの温度上昇を抑えることができて、しかもベアリングへの潤滑材の補給が不要な電動ポンプを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、ベアリングホルダ内への冷媒の供給を確実且つスムーズに行える電動ポンプを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、回転体の内部に冷媒が確実に入り込む電動ポンプを提供することにある。

本発明の他の目的は、軸線方向の寸法を大きくせずに、ポンプ性能を向上させることができる電動ポンプを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、ベアリングとしてボールベアリングを用いることが可能な電動ポンプを提供することにある。

本発明の別の目的は、小形でしかも冷却性能の高い電動ポンプを提供することにある。

本発明の別の目的は、電子部品冷却装置に用いるのに適したラジエータを提供することにある。

本発明の他の目的は、小形でしかも熱交換率の高いラジエータを提供することにある。

本発明の他の目的は、冷媒中に気泡が含まれて冷却性能が低下するのを防止できるラジエータを提供することにある。

本発明の電子部品冷却装置は、いわゆる水冷のヒートシンクと、電動ファンによって冷却されるラジエータと、ヒートシンクとラジエータとの間で冷媒を循環させるための第１及び第２の冷媒通路と、冷媒に移動エネルギーを与える電動ポンプとを備えている。

ヒートシンクは、ＣＰＵ等の冷却されるべき電子部品が装着される電子部品装着面と、冷媒入口及び冷媒出口を有して電子部品装着面を強制的に冷却するための冷媒として液体が流れる冷媒流路とを備えている。またラジエータは、冷媒入口及び冷媒出口を有して冷媒が流れる液体流路を備え、空冷によって液体流路が冷却されて冷媒を冷却する構造を有している。電動ファンは、ラジエータの放熱部に対して装着されて冷却用空気をラジエータに供給する。また配管等から構成される第１の冷媒通路はヒートシンクの冷媒出口とラジエータの冷媒入口とをつなぎ、第２の冷媒通路はラジエータの冷媒出口とヒートシンクの冷媒入口とをつなぐように構成されている。そして電動ポンプは、第１の冷媒通路または第２の冷媒通路に配置されて冷媒に移動エネルギーを与える。

このような構成を採用すると、電子部品の発熱量が増大した場合でも、ヒートシンクを冷媒で積極的に冷却することができるので、空冷のみでヒートシンクを冷却していた場合と比べて、大幅に冷却性能を高めることができる。

電動ファンは、ラジエータの放熱部の前面と対向する吸い込み面を一端に有し且つ他端に吐き出し面を有する風洞と、複数枚のブレードを有して風洞内に少なくとも一部が配置されたインペラと、吸い込み面から空気を吸い込んで吐き出し面から空気を吐き出すようにインペラを回転させるモータと、風洞と一体に設けられた複数の係合片とを具備しているものである。この場合、ラジエータには複数の係合片と係合する複数の被係合部を設ける。理論的には、ラジエータの放熱部に空気を吹き付けてラジエータを冷却することも可能である。しかしながらラジエータの放熱部の形状は複雑でありしかも吹き付けられる空気に対する抵抗が大きい。そのため、冷却効率を上げるためには、電動ファンの回転数を上げなければならず、騒音が大きくなる問題がある。これに対して電動ファンによりラジエータの放熱部から空気を吸い込む構成を採用すると、ラジエータの放熱部の構成が複雑であっても、電動ファンの回転数を必要以上に上げることなく、加熱された空気を放熱部から引き出すことができる。また騒音も小さくすることができる。また電動ファンをラジエータに取り付ける場合に、係合片と被係合部との係合によって両者を結合させる構成を採用すると、電動ファンのラジエータへの装着が簡単になって組み立て作業効率を高めることができる。

また複数枚のブレードの放熱部の前面と対向する端縁を、インペラの回転中心から径方向外側に向かうに従って放熱部の前面から離れるように傾斜させると、騒音を低減させることができる。またモータのハウジングと風洞の吐き出し面側の端部とを連結する複数本のウエブが、吐き出し面の外側に位置するようにすると、または吐き出し側の端面をモータのハウジングの最上面よりも下げると、ウエブを風洞の吐き出し面側の端部よりも内側に位置させた場合と比べて送風性能を高め、負荷騒音を低減させることができる。

ヒートシンクは、電子部品装着面及び電子部品装着面と厚み方向に対向して冷媒と直接接触する放熱面を備えたベースプレートと、ベースプレートとの間に所定の間隔をあけて対向するトッププレートと、ベースプレートとトッププレートとを連結する周壁部とを備えている。このヒートシンクには放熱面の一辺側から該一辺と対向する他辺側に冷媒が流れるように冷媒入口と冷媒出口とを設けるのが好ましい。そしてベースプレートの横断面形状を、放熱面の一辺と他辺との間に冷媒の流れに対する抵抗を増加させる抵抗増大部を形成するように定められるのが好ましい。このような構成にすると、冷媒入口からヒートシンク内に入った冷媒は抵抗増大部で流速を速められ、その後冷媒出口から排出される。その結果、抵抗増大部での熱交換効率を向上させて、結果としてヒートシンクの熱交換効率を高めることができる。

なおヒートシンクのベースプレートの放熱面上には、複数枚の放熱フィンを一体に設けて熱交換効率を高めるようにしてもよい。その場合には、複数枚の放熱フィンは、それぞれ冷媒入口が位置する一辺側から冷媒出口が位置する他辺側に向かう第１の方向に延び、しかも該第１の方向と直交し且つ放熱面に沿う第２の方向に所定の間隔をあけて配置するのが好ましい。このように放熱フィンを配置すると、隣接する二枚の放熱フィン間の連続して形成される流路を通る冷媒によって効率の良い熱交換を実現することができる。この場合において、冷媒入口及び冷媒出口は、一辺及び他辺のそれぞれ近傍においてトッププレートを厚み方向に貫通するようにそれぞれ形成するのが好ましい。このようにすると、冷媒入口から入った冷媒は放熱面に当たってトッププレートとベースプレートとの間のスペース内に極端な偏りを生じさせることなく広がり、また冷媒出口にもその周囲から偏りなく全体的に冷媒が流れ込む。その結果、ヒートシンクは全体的に冷却されることになる。この場合において、複数枚の放熱フィンの第１の方向の両端部の位置を、冷媒入口から入って冷媒出口から出る冷媒が隣接する２枚の放熱フィンの間に形成される各流路を流れる冷媒の流速に極端に大きなバラツキが発生しないように定めるのが好ましい。

本発明の電子部品冷却装置では、種々の電動ポンプを利用することができる。発明者は、この電子部品冷却装置に用いるのに適した小形の電動ポンプを発明した。この小形の電動ポンプは、円筒状の周壁部及び該周壁部によって囲まれる内部空間の一端を塞ぐようにこの周壁部と一体に設けられた閉塞壁部を有する回転体と；周壁部の内周面上に設けられた永久磁石からなる複数の回転側磁極と；閉塞壁部の中心部に一端が固定されて周壁部の中心を延びるシャフトとを備えたロータと、シャフトを回転自在に支持するベアリングと；ベアリングが嵌合されて保持される筒状のベアリングホルダと；シャフトの他端と２つのベアリングのうち閉塞壁部とは反対側に位置するベアリングとの間に配置されてシャフトの抜け止めを図る抜け止め機構と；ベアリングホルダの外周上に取り付けられて回転体の内部に配置されるステータコア及びこのステータコアに巻き付けられた複数の励磁コイルを有するステータと；複数の励磁コイルに励磁電流を供給する励磁電流供給回路と；回転体の閉塞壁部とは対向しないベアリングホルダの一方の開口端部を液密に塞ぐシール部材を含んで、ステータ及び励磁電流供給回路を防水する防水構造と；回転体の少なくとも閉塞壁部上に配置されるブレード取付部及びブレード取付部に設けられた複数枚のブレードからなるインペラと；液体入口及び液体出口を備え、ロータ、インペラ及びベアリングが冷媒中に浸漬された状態になり、且つインペラが回転すると液体を液体入口から吸い込んで液体出口から吐出すことができるように構成されて、ロータ、インペラ、ステータ等の各エレメントを収納するハウジングとから構成されている。

この電動ポンプの構造では、ベアリングホルダの外周上にステータコアが位置し、その外側でロータが回転する。そのため電動ポンプの軸線方向の寸法を小さくできるだけでなく、ロータのイナーシャを最大限利用してポンプの性能を高めることができる。またこの構造では、ベアリングホルダの内部にも液体が入り込むことになるため、ベアリングホルダを通してもステータからの熱を内部を流れる液体に放出させることができる。またベアリングホルダ内に入りこむ液体は、ベアリングに対して潤滑剤として機能するため、ベアリングに潤滑剤を補充する必要がなく、電動ポンプの寿命を大幅に延ばすことができる。特に、このような構成を採用すると、ベアリングに対する潤滑剤の補給が必要なくなるため、ベアリングとしてボールベアリングを用いることが可能になる。

なおベアリングの数は１つでもよいが、シャフトを安定した状態で支持するために２つのベアリングを用いるのが好ましい。この場合、ベアリングホルダの内周面と２つのベアリングのそれぞれの外周面との間には、シャフトに沿って延びる少なくとも１本の液体流通路を形成するのが好ましい。この液体流通路は、ベアリングホルダ内の２つのベアリング間に形成される空間内はもとより、ベアリングホルダ内部全体を流通する液体で完全に満たすことを許容する。なおこの液体流通路を形成するにあたっては、ベアリングホルダの内周面及びベアリングの外周面の少なくとも一方にシャフトに沿って延びる少なくとも１本の溝を形成すればよい。なおベアリングの外周面よりは、ベアリングホルダの内周面のベアリングの前述の面と対向する部分に、シャフトに沿って延びる少なくとも１本の溝を形成するほうが、既製のベアリングを利用できる。複数本の溝を形成する場合には、周方向に等間隔をあけて形成するのが好ましい。このようにすると複数の溝の存在が、ベアリングホルダの中心とベアリングの中心とをずらす原因になるのを防止できる。またベアリングホルダの内周面に、シャフトに沿って延び且つ２つのベアリングの外周面とそれぞれ対向する１本以上の細長い溝を形成し、この１本以上の細長い溝で液体流通路を構成してもよい。このようにすると各ベアリングに対応して形成する溝の形成が容易になる。

また回転体の閉塞壁部には、厚み方向に閉塞壁部を貫通して冷媒を流通させる１以上の貫通孔を形成してもよい。このような貫通孔を形成すると、回転体の内部と外部との間における液体の流通がスムーズに行えるようになる。なおインペラのブレード取付部が、回転体の閉塞壁部とほぼ全面的に対向する部分を有している場合には、この部分にも閉塞壁部に設けた１以上の貫通孔に整合する１以上の貫通孔を形成しておく必要がある。

インペラのブレード取付部には、回転体の周壁部に沿って延びる筒状の延長取付部を設けることができる。また複数枚のブレードをそれぞれブレード取付部上から筒状の延長取付部上に連続して延びる形状にしてもよい。このようにすると回転体の外面を最大限利用して長いブレードを形成することができ、電動ポンプの性能を高めることができる。

また、インペラが回転するスペース内にシャフト固定用のブラケットがないため、液体の流入を妨げるものがなく、ポンプ性能を向上できる。

本発明の電子部品冷却装置で使用されるラジエータは、できるだけ小形に構成できるものであればどのような構造のものであってもよい。発明者は、このようなラジエータとして好適な構造のものを開発した。このラジエータは、並んで設けられた複数本の液体管路と、これら液体管路の外面にそれぞれ取り付けられた放熱フィンと、複数本の液体管路の両側にそれぞれ配置され、複数本の液体管路の両端部がそれぞれ連通状態で接続された２本の液体タンクと、２本の液体タンクの一方及び他方の液体タンクにそれぞれ設けられた液体入口及び液体出口とを具備する。そして、２本の液体タンク内のチャンバーは、それぞれ複数本の液体管路が並ぶ方向にｍ枚以上（ｍは１以上の整数）の仕切壁により仕切られて構成されたｍ＋１以上の小形チャンバーを有しており、２本の液体タンク内の小形チャンバーと複数本の液体管路とは、液体入口と液体出口との間に１本以上の液体管路を流路構成管路として蛇行状態に形成された液体流路を構成するようにそれぞれ接続されている。このラジエータでは、液体流路が１本以上の液体管路を流路構成管路として蛇行状態に形成されることになるため、流路の長さを長くすることができて、熱交換効率を高めることができる。

また、２本の液体タンクの一方の液体タンクに液体入口及び液体出口を設けることもできる。このラジエータでは、一方の液体タンクは、複数本の液体管路が並ぶ方向にｎ枚以上（ｎは２以上の整数）の仕切壁により仕切られて構成されたｎ＋１以上の小形チャンバーを有し、他方の液体タンク内は、複数本の液体管路が並ぶ方向にｎ−１枚以上の仕切壁により仕切られて構成されたｎ以上の小形チャンバーを有することになる。このようなラジエータでは、一方の液体タンクに液体入口及び液体出口の両方が設けられているため、液体入口及び液体出口にそれぞれ接続される第１及び第２の冷媒通路の配置スペースを小さくできる。

２本の液体タンクは、他方の液体タンクの第１の小形チャンバーが、一方の液体タンクの第１の小形チャンバーよりも上側に位置して、液体によって満たされない空間を内部に形成できる形状寸法を有しているように構成できる。このようにすると、液体中に含まれる可能性のある気泡は前述の空間内に溜まることになり、液体中に気泡が混入して冷却効率が低下するのを有効に防止できる。

本発明によれば、電子部品の発熱量が増大した場合でも、ヒートシンクを冷媒で積極的に冷却することができるので、空冷のみでヒートシンクを冷却していた場合と比べて、大幅に冷却性能を高めることができる。

以下図面を参照して、本発明の電子部品冷却装置の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本発明の電子部品冷却装置１の実施の形態の一例の構成を示す平面図である。この電子部品冷却装置１は、いわゆる内部に冷媒流路を備えた水冷のヒートシンク３と、電動ファン５によって冷却されるラジエータ７と、ヒートシンク３とラジエータ７との間で冷媒を循環させるための冷媒に移動エネルギーを与える電動ポンプ１３とを備えている。

ヒートシンク３は、ＣＰＵ等の冷却されるべき電子部品が装着される電子部品装着面と、冷媒入口（筒体３５）及び冷媒出口（筒体３６）を有して電子部品装着面を強制的に冷却するための冷媒として液体が流れる冷媒流路とを備えている。またラジエータ７は、冷媒入口８０及び冷媒出口８１を有して冷媒が流れる液体流路を備え、空冷によって液体流路が冷却されて冷媒を冷却する構造を有している。電動ファン５は、ラジエータ７の放熱部に対して装着されて冷却用空気をラジエータ７に供給する。また配管等から構成される第１の冷媒通路９はヒートシンク３の冷媒出口３６とラジエータ７の冷媒入口８０とをつなぎ、第２の冷媒通路１１はラジエータ７の冷媒出口８１とヒートシンク３の冷媒入口３５とをつなぐように構成されている。

図２に示すように、ヒートシンク３は、電子部品装着面３１ａ及び電子部品装着面３１ａと厚み方向に対向して冷媒と直接接触する放熱面３１ｂを備えた銅やアルミニウム等の熱伝導性に優れた金属製のベースプレート３１と、ベースプレート３１との間に所定の間隔をあけて対向するトッププレート３２及びベースプレート３１とトッププレート３２とを連結する周壁部３３を備えたトッププレートケース３４とから構成されて、内部に冷媒流路を形成する。トッププレートケース３４は、ベースプレート３１と同様に銅やアルミニウム等の熱伝導性に優れた金属によって形成されていてもよいが、合成樹脂材料により一体に成形されていてもよい。トッププレートケース３４には、冷媒入口を構成する筒体３５と冷媒出口を構成する筒体３６とが一体に設けられており、ベースプレート３１の放熱面３１ｂの一辺３７ａ側から該一辺と対向する他辺３７ｂ側に冷媒が流れるように冷媒入口（筒体３５）と冷媒出口（筒体３６）とを設けるのが好ましい。ベースプレート３１の横断面形状は、放熱面３１ｂの一辺３７ａと他辺３７ｂとの間に冷媒の流れに対する抵抗を増加させる抵抗増大部３１ｃを形成するように定められている。

抵抗増大部３１ｃは、放熱面３１ｂが一辺３７ａ側の平面３７ｃから厚みが徐々に増加して放熱面３１ｂに傾斜面３７ｄを形成する部分と、この傾斜面３７ｄに続いて形成されて抵抗増大部３１ｃの厚みが一定になる平面３７ｅを形成する部分と、この平面３７ｅに続いて形成されて抵抗増大部３１ｃの厚みが徐々に小さくなって他辺３７ｇに向かって延びる傾斜面３７ｆを形成する部分とから構成される。このような構成にすると、冷媒入口（筒体３５）からヒートシンク３内に入った冷媒は抵抗増大部３１ｃで流速を速められ、その後冷媒出口（筒体３６）から排出される。その結果、抵抗増大部３１ｃでの熱交換効率を向上させて、結果としてヒートシンク３の熱交換効率を高めることができる。

この例では、ヒートシンク３のベースプレート３１の放熱面３１ｂ上には、複数枚の放熱フィン３８を一体に設けて熱交換効率を高めるようにしている。複数枚の放熱フィン３８は、それぞれ平板形状を呈しており、トッププレート３２の内面と接している。複数枚の放熱フィン３８は、それぞれ冷媒入口（３５）が位置する一辺３７ａ側から冷媒出口（３６）が位置する他辺（３７ｂ）側に向かう第１の方向（図面で見た左右方向）に延び、しかも第１の方向と直交し且つ放熱面３１ｂに沿う第２の方向（図面で見た上下方向）に所定の間隔をあけて配置されている。このように放熱フィン３８を配置すると、隣接する二枚の放熱フィン３８，３８間の連続して形成される流路３９を通る冷媒によって効率の良い熱交換を実現することができる。この場合において、冷媒入口（３５）及び冷媒出口（３６）は、一辺３７ａ及び他辺３７ｂのそれぞれ中央部に対応する位置でトッププレート３２を厚み方向に貫通するようにそれぞれ形成されている。このようにすると、冷媒入口（３５）から入った冷媒は放熱面３１ｂに当たってトッププレート３２とベースプレート３１との間のスペース内に極端な偏りを生じさせることなく広がり、また冷媒出口（３６）にもその周囲から偏りなく全体的に冷媒が流れ込む。その結果、ヒートシンク３は全体的に冷却されることになる。この例では、複数枚の放熱フィン３８の第１の方向の両端部の位置を、冷媒入口（３５）から入って冷媒出口（３６）から出る冷媒が隣接する２枚の放熱フィン３８，３８の間に形成される各流路３９を流れる冷媒の流速に極端に大きなバラツキが発生しないように、各放熱フィン３８の両端部の位置を定めている。なお筒体３６には、第１の冷媒通路９を構成する金属パイプ等からなるパイプ９ａの一端が接続されており、筒体３５には第２の冷媒通路１１の一部を構成する金属パイプ等からなるパイプ１１ａの一端が接続されている。パイプ１１ａの他端は、電動ポンプ１３の液体出口を構成する筒体１４８に接続されている。そして電動ポンプ１３の液体入口を構成する筒体１４７は、ラジエータ７の液体出口を構成する筒体８１に、第２の冷媒通路１１の一部を構成する金属パイプ等からなるパイプ１１ｂを介して接続されている。

電動ポンプ１３は、第２の冷媒通路１１内に配置されて冷媒に移動エネルギーを与える。図３（Ａ）及び（Ｂ）は、電動ポンプ１３の平面図及び正面図を示している。また図４は図３（Ｂ）のＩＶ−ＩＶ線断面図であり、図５は図３（Ｂ）のＶ−Ｖ線拡大断面図である。電動ポンプ１３は、ハウジング１３１を備えている。ハウジング１３１は、合成樹脂製のハウジング本体１３２と合成樹脂製の蓋部材１３３とから構成される。図５に示されるように、ハウジング本体１３２は、両端が開口する円筒状の外側筒状部１３５と、この外側筒状部１３５の内部に外側筒状部１３５と一体に設けられた仕切壁部１３６と、外側筒状部１３５の一端（下端）を閉じるように外側筒状部１３５の一端に嵌合された底壁部１３７とから構成される。仕切壁部１３６は、外側筒状部１３５の内壁に一体に設けられて径方向内側に突出する第１の環状部１３８と、この第１の環状部１３８の内側端部と一体に設けられて第１の環状部１３８が延びる方向と直交する方向（軸線方向）に延びる第１の内側筒状部１３９と、この第１の内側筒状部１３９の内側に位置して軸線方向に延びる第２の内側筒状部１４０と、蓋部材１３３側に位置する第１及び第２の内側筒状部１３９及び１４０の一方の端部を連結する第２の環状部１４１とから構成される。なおこの例では第２の内側筒状部１４０の主要部分がベアリングホルダ１４２を構成している。そして、第２の内側筒状部１４０の他方の端部には、液密（シール）構造を介してキャップ（シール部材）１４３が嵌合されて固定されており、この他方の端部はキャップ１４３によって閉塞されている。この例では、仕切壁部１３６とキャップ１４３とにより空間Ｓに液体が浸入しないようにする防水構造が構成されている。外側筒状部１３５の一部と、仕切壁部１３６と、底壁部１３７と、キャップ１４３とによって囲まれる空間Ｓ内には、後に説明するステータ１４４と回路基板１４５とが収納されている。

図３に示すように、蓋部材１３３は、ハウジング本体１３２の外側筒状部１３５（図５）の開口端部に対して溶着される開口端部を有する中空の蓋部材本体１４６と、この蓋部材本体１４６の中心部から軸線方向に延びて液体入口を構成する筒体１４７と、蓋部材本体１４６の横から接線方向に延びて液体出口を構成する筒体１４８とを備えている。

図５に戻って、ステータ１４４は、ベアリングホルダ１４２の外周上に取り付けられていたステータコア１４９と、このステータコア１４９に嵌合された合成樹脂製のスロットインシュレータ１５０と、スロットインシュレータ１５０を介してステータコア１４９の突極部に巻き付けられた複数の励磁コイル１５１とを有している。励磁コイル１５１の引出し線は、スロットインシュレータ１５０に固定された複数の導電ピン１５２にそれぞれ接続されている。そして複数の導電ピン１５２は、複数の励磁コイル１５１に励磁電流を供給する励磁電流供給回路が構成されている回路基板１４５に設けられた接続用スルーホールに嵌合されている。

ベアリングホルダ１４２の内部にはシャフト１５３を回転自在に支持する２つのベアリング（この例ではボールベアリング）１５４及び１５５が嵌合されて保持されている。２つのベアリング１５４及び１５５は、ベアリングホルダ１４２の両側の開口部から、それぞれベアリングホルダ内に挿入されている。

シャフト１５３のキャップ１４３側に位置する端部には、抜け止め用の金具１５６とコイルバネ１５７とが嵌合されている。コイルバネ１５７は、ベアリング１５５の内輪と抜け止め用の金具１５６との間に圧縮された状態で配置されている。この例では、コイルバネ１５７と抜け止め用の金具１５６とにより抜け止め機構が構成されている。このような構成を採用すると、インペラが回転するスペース内に液体の流入を妨げるものがないのでポンプ性能を上げることができる。

またシャフト１５３の蓋部材１３３側に位置する端部には、回転体１５８が固定されている。回転体１５８は、導磁性材料によって形成されており、円筒状の周壁部１５９と、この周壁部１５９によって囲まれる内部空間の一端を塞ぐようにこの周壁部１５９と一体に設けられた閉塞壁部１６０とを有している。シャフト１５３の端部は、閉塞壁部１６０の中央に形成された貫通孔にきつく嵌合されている。回転体１５８の周壁部１５９の内周面上には、永久磁石からなる複数の回転側磁極１６１が固定されている。そして回転体１５８の閉塞壁部１６０の上には、インペラ１６２が固定されている。インペラ１６２は、閉塞壁部１６０に固定されたブレード取付部１６３とこのブレード取付部１６３の表面に一体に設けられた複数枚のブレード１６４とを備えて構成されている。この例では、回転体１５８の周壁部１５９の端部に縮径部１５９ａが形成されている。そしてインペラ１６２のブレード取付部１６３の外周部には、縮径部１５９ａの外周上に嵌る環状の延長部１６５が一体に設けられている。この電動ポンプでは、回転体１５８から延長部１６５までの部品によってロータ１６６が構成されている。そしてこの電動ポンプでは、ロータ１６６、インペラ１６２及びベアリング１５４及び１５５が冷媒中に浸漬された状態になり、インペラ１６２が回転すると液体を液体入口（１４７）から吸い込んで液体出口（１４８）から吐出す。

この電動ポンプ１３の構造では、ベアリングホルダ１４２の外周上にステータコア１４９が位置し、その外側でロータ１６６が回転する。そのため電動ポンプ１３の軸線方向の寸法を小さくできるだけでなく、ロータ１６６のイナーシャを最大限利用してポンプの性能を高めることができる。またこの構造では、ベアリングホルダ１４２の内部にも液体が入り込むことになるため、ベアリングホルダ１４２を通してもステータ１４４からの熱をポンプの内部を流れる液体に放出させることができる。またベアリングホルダ１４２内に入りこむ液体は、ベアリング１５４及び１５５に対して潤滑剤として機能するため、ベアリング１５４及び１５５に潤滑剤を補充する必要がなく、電動ポンプ１３の寿命を大幅に延ばすことができる。

この電動ポンプ１３では、ベアリングホルダ１４２の内周面と２つのベアリング１５４及び１５５のそれぞれの外周面との間には、シャフト１５３に沿って延びる少なくとも１本の液体流通路１６７が形成されている。なお図５には１本の液体流通路１６７のみを図示してある。この液体流通路１６７は、ベアリングホルダ１４２内の２つのベアリング１５４及び１５５間に形成される空間内はもとより、ベアリングホルダ１４２内部全体を流通する液体で完全に満たすことを許容する。なおこの液体流通路１６７を形成するにあたっては、ベアリングホルダ１４２の内周面及びベアリング１５４及び１５５の外周面の少なくとも一方にシャフト１５３に沿って延びる少なくとも１本の溝を形成すればよい。

また回転体１５８の閉塞壁部１６０には、厚み方向に閉塞壁部１６０を貫通して冷媒を流通させる１以上（具体的には４つ）の貫通孔１６８が形成されている。またインペラ１６２のブレード取付部１６３にも、閉塞壁部１６０に設けた４つの貫通孔１６８に整合する４つの貫通孔１６９が形成されている。このような貫通孔１６８及び１６９を形成すると、回転体１５８の内部と外部との間における液体の流通がスムーズに行えるようになる。

図６（Ａ）は、本発明で用いる電動ポンプ１０１３の他の例を示す断面図である。この電動ポンプ１０１３は、図３乃至図５に示した先の例の電動ポンプ１３と比べて、軸線方向の寸法が短くなる構成を有している。この電動ポンプ１０１３の構成のうち図３乃至図５に示した電動ポンプ１３の構成と同様の部分には、図３乃至図５に付した符号の数に１０００の数を加えた数の符号を付して説明を省略する。この電動ポンプ１０１３では、特に、ベアリングホルダ１１４２の内周面のベアリング１１５４及び１１５５の外周面と対向する部分に、シャフト１１５３に沿って連続して延びる３本の溝１１６７を形成し、これら３本の溝１１６７により液体流通路を構成している。３本の溝１１６７は、図６（Ｂ）に示すようにシャフト１１５３の周方向に等間隔をあけて形成されている。このようにすると３本の溝１１６７の存在が、ベアリングホルダ１１４２の中心とベアリング１１５４及び１１５５の中心とをずらす原因になるのを防止できる。またこれらの溝１１６７は、シャフト１１５３に沿って延び且つ２つのベアリング１１５４及び１１５５の外周面とそれぞれ対向する細長い形状を有している。なおこの例では、ハウジング本体１１３２には底壁部を設けていない。そしてキャップ１１４３の外周部には環状の凹部１１７２を形成し、この凹部内にＯリング１１７３を嵌めて、シール部を構成している。またベアリングホルダ１１４２の端部に当接するエンドカバー１１７４を設けている。その他の点は、図３乃至図５に示した電動ポンプの構成と実質的に同じである。

図７は、本発明で用いる電動ポンプ２０１３の他の例を示す断面図である。この電動ポンプ２０１３は、図６（Ａ）に示した電動ポンプと同様に、図３乃至図５に示した先の例の電動ポンプ１３と比べて軸線方向の寸法が短くなる構成を有している。この電動ポンプ２０１３の構成のうち図３乃至図５に示した電動ポンプ１３の構成と同様の部分には、図３乃至図５に付した符号の数に２０００の数を加えた数の符号を付して説明を省略する。この電動ポンプ２０１３では、インペラ２１６２のブレード取付部２１６３には、回転体２１５８の周壁部２１５９に沿って延びる筒状の延長取付部２１６３ａを設けている。そして複数枚のブレード２１６４をそれぞれブレード取付部２１６３上から筒状の延長取付部２１６３ａ上に連続して延びる形状にしてもよい。このようにすると回転体２１５８の外面を最大限利用して長いブレードを形成することができ、電動ポンプの性能を高めることができる。

図８（Ａ）乃至（Ｄ）は、図１の実施の形態で用いるラジエータ７の平面図、正面図、左側面図及び底面図である。このラジエータ７は、上下方向に平行に並ぶように設けられた１０本の液体管路７１と、これら液体管路７１の外面にそれぞれ取り付けられた蛇腹状の放熱フィン７２とを備えている。そして１０本の液体管路７１の両側には、それぞれ１０本の液体管路７１の両端部がそれぞれ連通状態で接続された２本の液体タンク７３及び７４が配置されている。また１０本の液体管路７１の並設方向の両側には、電動ファン取付用ブラケット７５及び７６が配置されている。電動ファン取付用ブラケット７５及び７６は、金属板にプレス加工と折り曲げ加工とを施して形成されており、それぞれ取付用ネジが挿入される貫通孔が形成された複数のネジ挿入用突出片７７を備えている。また電動ファン取付用ブラケット７５及び７６には電動ファン５を固定する際に電動ファン５に設けられた係合片５６，５７（図１２）を係合させるための被係合部を構成する複数の孔部７８及び７９をそれぞれ備えている。なおこのラジエータ７では、図８（Ｂ）に示した１０本の液体管路７１と放熱フィン７２によって放熱部８８が構成されている。

また液体タンク７３には液体入口を構成する筒体８０が設けられ、液体タンク７４には液体出口を構成する筒体８１が設けられている。このラジエータ７では、図９に示すように、２本のタンク７３及び７４内のチャンバーを、それぞれ１０本の液体管路７１が並ぶ方向に２枚の仕切壁８４により仕切って形成した３つの小形チャンバー８２ａ〜８２ｃ及び８３ａ〜８３ｃにより構成している。この例では、小形チャンバー８２ａには上から数えて２本の液体管路７１の一端が連通可能に接続され、小形チャンバー８３ａには上から数えて４本の液体管路７１の他端が連通可能に接続されて、小形チャンバー８２ｂには上から数えて３本目から６本目までの４本の液体管路７１の一端が連通可能に接続され、小形チャンバー８３ｂには上から数えて５本目から８本目までの４本の液体管路７１の他端が連通可能に接続され、小形チャンバー８２ｃには上から数えて７本目から１０本目までの４本の液体管路７１の一端が連通可能に接続され、小形チャンバー８３ｃには上から数えて９本目及び１０本目の２本の液体管路７１の他端が連通可能に接続されている。言い換えれば、２本のタンク７３及び７４内の３つの小形チャンバー８２ａ〜８２ｃ及び８３ａ〜８３ｃと１０本の液体管路７１とは、液体入口（８０）と液体出口（８１）との間に２本の液体管路７１を流路構成管路として蛇行状態に形成された液体流路を構成するようにそれぞれ接続されている。このようにすると比較的早い時間で且つ所定の量の液体を冷却することができる。なお２本のタンク内の複数の小形チャンバーと複数本の液体管路とを、液体入口と液体出口との間に１本の液体管路を流路構成管路として蛇行状態に形成された液体流路を構成するようにそれぞれ接続してもよい。

このラジエータ７で採用している液体流路の構成手法を一般化して表現すると次のようになる。すなわち、２本の液体タンク７３，７４内のチャンバーは、それぞれ複数本の液体管路７１が並ぶ方向にｍ枚以上（ｍは１以上の整数：本例では２枚）の仕切壁８４により仕切られて構成されたｍ＋１以上（本例では３つ）の小形チャンバー８２ａ〜８２ｃ，８３ａ〜８３ｃを有しており、２本の液体タンク内の小形チャンバー８２ａ〜８２ｃ，８３ａ〜８３ｃと複数本の液体管路７１とは、液体入口８０と液体出口８１との間に１本以上（本例では２本）の液体管路を流路構成管路として蛇行状態に形成させる。

この例では、２本のタンク７３及び７４を、それぞれ小形チャンバー８２ａ及び８３ａが上側に位置し小形チャンバー８２ｃ及び８３ｃが下側に位置するように配置して使用する。そこでこの例では、タンク７４の小形チャンバー８３ａを、タンク７３の小形チャンバー８２ａよりも上側に位置して液体によって満たされない空間８５を内部に形成できる形状寸法にしている。このようにすると液体中に含まれる可能性のある気泡は空間８５内に溜まることになり、液体中に気泡が混入して冷却効率が低下するのを有効に防止できる。なおタンク７４の小形チャンバー８３ａの上方には、冷媒を補充するための冷媒補充キャップ８６が装着されている。

なお図１０に示すように、２本のタンク７３′及び７４′内を仕切壁部により仕切らない公知の構造を採用してもよいのは勿論である。

図１１は、更に他のラジエータの構造を示している。このラジエータの構成のうち図９に示したラジエータ７の構成と同様の部分には、図９に付した符号の数に１００の数を加えた数の符号を付して説明を省略する。このラジエータ１０７では、一方の液体タンク１７３内のチャンバーを８本の液体管路１７１が並ぶ方向に２枚の仕切壁１８４により仕切って形成した３つの小形チャンバー１８２ａ〜１８２ｃにより構成し、他方の液体タンク１７４内のチャンバーを、８本の液体管路１７１が並ぶ方向に１枚の仕切壁１８４により仕切って形成した２つの小形チャンバー１８３ａ及び１８３ｂにより構成している。この例では、小形チャンバー１８２ａには上から数えて２本の液体管路１７１の一端が連通可能に接続され、小形チャンバー１８３ａには上から数えて４本の液体管路１７１の他端が連通可能に接続されて、小形チャンバー１８２ｂには上から数えて３本目から６本目までの４本の液体管路１７１の一端が連通可能に接続され、小形チャンバー１８３ｂには上から数えて５本目から８本目までの４本の液体管路１７１の他端が連通可能に接続され、小形チャンバー１８２ｃには上から数えて７本目から８本目までの２本の液体管路１７１の一端が連通可能に接続されている。そして、一方の液体タンク１７３の小形チャンバー１８２ａ，１８２ｃに液体入口（筒体１８０）及び液体出口（筒体１８１）がそれぞれ設けられている。

このラジエータ１０７の小形チャンバーの構成を一般化して表現すると次のようになる。すなわち一方の液体タンク１７３は、複数本の液体管路１７１が並ぶ方向にｎ枚以上（ｎは２以上の整数：本例では２枚）の仕切壁１８４により仕切られて構成されたｎ＋１以上（本例では３つ）の小形チャンバー１８２ａ〜１８２ｃを有しており、他方の液体タンク１７４内は、複数本の液体管路が並ぶ方向にｎ−１枚以上（本例では１枚）の仕切壁１８４により仕切られて構成されたｎ以上（本例では２つ）の小形チャンバー１８３ａ，１８３ｂを有しており、２本の液体タンク１７３，１７４内の小形チャンバー１８２ａ〜１８２ｃ，１８３ａ，１８３ｂと複数本の液体管路１７１とは、液体入口１８０と液体出口１８１との間に１本以上（本例では２本）の液体管路を流路構成管路として蛇行状態に形成させる。

図１２（Ａ）乃至（Ｄ）は、ラジエータ７の空冷に用いられる電動ファン５の正面図、左側面図及び平面図並びに一部切り欠き平面図である。この電動ファン５は、風洞５１と、インペラ５２と、モータ５３とを有している。風洞５１は、図８に示したラジエータ７の放熱部８８の前面と対向する吸い込み面５４を一端に有し且つ他端に吐き出し面５５を有している。そして風洞５１の外周の吸い込み面５４側の縁部には６個の係合片５６及び５７が一体に設けられている。３つの係合片５６は、ラジエータ７の電動ファン取付用ブラケット７６に設けた被係合部を構成する３つの孔部７９に先端部が挿入されて係止される形状を有している。また３つの係合片５７は、ラジエータ７の電動ファン取付用ブラケット７５に設けた被係合部を構成する３つの孔部７８に先端部が挿入されて係止されるフック形状を有している。電動ファン５をラジエータ７に装着する場合には、先に係合片５６を孔部７９に挿入し、後から係合片５７を変形させながら孔部７８に挿入する。

インペラ５２は、モータ５３によって回転駆動されるカップ状部材５８と、このカップ状部材５８の周壁部に一体に設けられた７枚のブレード５９とから構成される。７枚のブレード５９は、ラジエータ７の放熱部８８の前面と対向する端縁６０を、インペラ５２の回転中心から径方向外側に向かうに従って放熱部８８の前面から離れるように傾斜させている。このようにすると、騒音を低減させることができる。またこの電動ファン５では、モータ５３のハウジング６２と風洞５１の吐き出し面５５側の端部とを連結する３本のウエブ６１を、吐き出し面５５の外側に位置するようにしている。言い換えると、吐き出し面５５の端部はモータ５３のハウジング６２の最上面よりも下がっている。このようにすると、ウエブ６１を吐き出し面５５よりも内側に位置させた場合と比べて送風性能を高め、負荷騒音を低減させることができる。

モータ５３は、吸い込み面５４から空気を吸い込んで吐き出し面５５から空気を吐き出すようにインペラ５２を回転させる方向に回転する。この例のように、電動ファン５によりラジエータ７の放熱部８８から空気を吸い込む構成を採用すると、ラジエータ７の放熱部８８の構成が複雑であっても、電動ファン５の回転数を必要以上に上げることなく、加熱された空気を放熱部８８から引き出すことができる。また騒音も小さくすることができる。

本発明の電子部品冷却装置の実施の形態の一例の構成を示す平面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、図１の電子部品冷却装置に用いるヒートシンクの平面図及び側面図であり、（Ｃ）は図２（Ａ）のIIＣ−IIＣ線断面図であり、（Ｄ）はベースプレートの平面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、図１の電子部品冷却装置に用いる電動ポンプの平面図及び正面図である。 図３（Ｂ）のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図３（Ｂ）のＶ−Ｖ線拡大断面図である。 （Ａ）は本発明で用いる電動ポンプの他の例を示す断面図であり、（Ｂ）は図６（Ａ）に示す電動ポンプのシャフト近傍の断面図ある。 本発明で用いる電動ポンプの更に他の例を示す断面図である。 （Ａ）乃至（Ｄ）は、図１の電子部品冷却装置に用いるラジエータの平面図、正面図、左側面図及び底面図である。 図１の電子部品冷却装置に用いるラジエータの液体流路の構成を示す図である。 ラジエータの液体流路の他の構成を示す図である。 ラジエータの液体流路の更に他の構成を示す図である。 （Ａ）乃至（Ｄ）は、図１の電子部品冷却装置に用いるラジエータの空冷に用いられる電動ファンの正面図、左側面図及び平面図並びに一部切り欠き平面図である。

符号の説明

１ 電子部品冷却装置
３ ヒートシンク
５ 電動ファン
７ ラジエータ
１３ 電動ポンプ
３１ ベースプレート
３２ トッププレート
３５ 筒体（冷媒入口）
３６ 筒体（冷媒出口）
３１ａ 電子部品装着面
３１ｂ 放熱面
３１ｃ 抵抗増大部
１３１ ハウジング
１４２ ベアリングホルダ
１４７ 筒体（液体入口）
１４８ 筒体（液体出口）
１４９ ステータコア
１５４，１５５ ベアリング
１５８ 回転体
１６２ インペラ
１６６ ロータ
７１ 液体管路
７２ 放熱フィン
８０ 筒体（液体入口）
８１ 筒体（液体出口）
８２ａ〜８２ｃ，８３ａ〜８３ｃ 小形チャンバー
８８ 放熱部
５１ 風洞
５２ インペラ
５３ モータ
５６，５７ 係合片
７８，７９ 孔部（被係合部）

Claims (2)

1. 電子部品冷却装置で使用されるラジエータであって、
   並んで設けられた複数本の液体管路と、
   前記液体管路の外面にそれぞれ取り付けられた放熱フィンと、
   前記複数本の液体管路の両側にそれぞれ配置され、前記複数本の液体管路の両端部がそれぞれ連通状態で接続された２本の液体タンクと、
   前記２本の液体タンクの一方の液体タンクに設けられた液体入口と、他方の液体タンクに設けられた液体出口とを具備し、
   前記２本の液体タンク内のチャンバーは、それぞれ前記複数本の液体管路が並ぶ方向にｍ枚以上（ｍは１以上の整数）の仕切壁により仕切られて構成されたｍ＋１以上の小形チャンバーを有しており、
   前記２本の液体タンク内の小形チャンバーと前記複数本の液体管路とは、前記液体入口と前記液体出口との間に１本以上の前記液体管路を流路構成管路として蛇行状態に形成された液体流路を構成するようにそれぞれ接続されており、
   前記２本の液体タンクは、
   前記他方の液体タンクの第１の小形チャンバーが、前記一方の液体タンクの第１の小形チャンバーよりも上側に位置して、前記液体によって満たされない空間を内部に形成できる形状寸法を有していることを特徴とするラジエータ。
2. 電子部品冷却装置で使用されるラジエータであって、
   並んで設けられた複数本の液体管路と、
   前記液体管路の外面にそれぞれ取り付けられた放熱フィンと、
   前記複数本の液体管路の両側にそれぞれ配置され、前記複数本の液体管路の両端部がそれぞれ連通状態で接続された２本の液体タンクと、
   前記２本の液体タンクの一方の液体タンクに設けられた液体入口及び液体出口とを具備し、
   前記一方の液体タンクは、前記複数本の液体管路が並ぶ方向にｎ枚以上（ｎは２以上の整数）の仕切壁により仕切られて構成されたｎ＋１以上の小形チャンバーを有しており、
   前記他方の液体タンク内は、前記複数本の液体管路が並ぶ方向にｎ−１枚以上の仕切壁により仕切られて構成されたｎ以上の小形チャンバーを有しており、
   前記２本の液体タンク内の小形チャンバーと前記複数本の液体管路とは、前記液体入口と前記液体出口との間に１本以上の前記液体管路を流路構成管路として蛇行状態に形成された液体流路を構成するようにそれぞれ接続されており、
   前記２本の液体タンクは、
   前記他方の液体タンクの第１の小形チャンバーが、前記一方の液体タンクの第１の小形チャンバーよりも上側に位置して、前記液体によって満たされない空間を内部に形成できる形状寸法を有していることを特徴とするラジエータ。

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