JP5002522B2 - 電子機器用冷却装置及びこれを備えた電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、パーソナルコンピュータなどの電子機器の冷却装置に係り、特に、ポンプを用いて冷媒液を冷却系内で循環させる方式の冷却装置の構成に関する。

近年、電子機器においては、パーソナルコンピュータのＣＰＵなどに代表されるように高性能な半導体集積回路が搭載されている。この半導体集積回路は、電子機器の高性能化の要求もあって、急速に高速化や高集積化が進み、発熱量も従来よりも増大している。半導体集積回路の発熱量が増大し温度が所定値を超えて上昇すると、該半導体集積回路は、性能維持が困難になったり、回路が破壊されたりする。このため、半導体集積回路の温度上昇を抑えるためには冷却が必要である。

最近、ファンによりヒートシンクに強制通風する従来の空冷式の冷却方式に替わり、冷却性能が良く、低騒音の冷却技術として、ポンプにより冷媒液を冷却系内で循環させ、該冷却系内のフィン部から、半導体集積回路等の発熱部で発生した熱を該冷媒液に放熱させる液冷式の冷却技術の開発が行われている。

図６に、パーソナルコンピュータのＣＰＵの冷却用として既に製品化されている冷却装置の構成例を示す。図６において、電子機器としてのパーソナルコンピュータ１'内に配される冷却装置１０'は、フィン部（図示なし）を備えた発熱部冷却ユニット１１'が発熱部であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０'に接して配され、該発熱部冷却ユニット１１'にポンプ１２'の吐出し口から冷媒液（水）が供給され、該発熱部冷却ユニット１１'内で該冷媒液がフィン部に流動され、該フィン部でＣＰＵ２０'から伝導された熱を該冷媒液側に放熱してＣＰＵ２０'の温度上昇を抑え、該発熱部冷却ユニット１１'から流出された冷媒液は、タンク１３'に一時的に蓄えられた後、ラジエータ（冷媒冷却部）１４'で冷却され、該冷却された冷媒液がポンプ１２'の吸込み口に供給される構成である。ポンプ１２'の吐出し口と発熱部冷却ユニット１１'の流入口との間、発熱部冷却ユニット１１'の流出口とタンク１３'の流入口との間、タンク１３'の流出口とラジエータ（冷媒冷却部）１４'の流入口との間、ラジエータ（冷媒冷却部）１４'の流出口とポンプ１２'の吸込み口との間は、それぞれ、配管部材によって接続されている。

また、本発明に関連した従来技術であって、特許文献に記載された技術としては、例えば、特開２００７−１４２０６８号公報（特許文献１）や特開２００６−１００６９２号公報（特許文献２）に記載されたものがある。特開２００７−１４２０６８号公報には、冷却装置の受熱部として、少ない冷媒液流量で冷却性能を向上させかつ簡素な構造で小型化への対応も容易にするために、ケーシング内においてポンプとフィン部とを一体状に構成し、ケーシング内に吸込んだ冷媒液を、フィン部を通した後、ポンプの羽根車部を経てケーシング外に流出させるとした構成が記載され、特開２００６−１００６９２号公報には、受熱部の上にポンプ、リザーブタンク、ラジエータを順に積み重ねた配置の冷却装置において、小型で冷媒液の減少を少なくするために、リザーブタンクにバイパス流路を設けて配管の引き回しを簡素化するとした構成が記載されている。

特開２００７−１４２０６８号公報 特開２００６−１００６９２号公報

図６に示す冷却装置１０'においては、ラジエータ（冷媒冷却部）１４'の流出口とポンプ１２'の吸込み口との間が配管部材で接続された構成であるため、例えば、ポンプ１２'とラジエータ１４'が発熱部冷却ユニット１１'の両側に分かれて配される構成では、ポンプ１２'とラジエータ１４'との間の距離が長くなる。このため、上記配管部材も該長い距離を引き回されることになり、該配管部材を設置するためのスペースも必要な上、該引き回し構造によって、装置の組込み作業を行うときや装置を使用するときなどに、配管部材やポンプ１２'の吸込み口やラジエータ１４'の冷媒液流出口などが外力を受けたり他の部分と接触したりして損傷を受け易く、配管の信頼性が低下するおそれもある。また、冷却装置１０'のより一層の小型化や低コスト化を図る上での妨げにもなると。

また、特開２００７−１４２０６８号公報記載の技術では、ケーシング内においてポンプとフィン部とが一体状に構成されているため、構造が複雑である上、特にポンプの構造や寸法がフィン部によって拘束されるため、汎用のポンプを利用することが困難であり、コストが増大するおそれがある。また、ケーシング内にポンプとフィン部とが一体状に結合された構体を発熱部に取付けることになるため、ポンプの振動が発熱部や回路基板に伝わり易く、発熱部や回路基板を傷めたり、電子機器の振動や騒音を増大させたりするおそれもある。ポンプとフィン部のいずれか一方を交換することも不可能である。また、特開２００６−１００６９２号公報記載の技術は、受熱部の上に、ポンプ、リザーブタンク、ラジエータの３要素を順に積み重ねて１つのブロックにした構成の冷却装置に適用される技術であり、該技術は、例えば、該３要素が、ポンプ、ラジエータ、リザーブタンクの順に積み重ねられている冷却装置や、１つのブロックにされていない冷却装置などへの有効な適用は難しいと考えられる。

本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、ポンプを用いて冷媒液を冷却系内で循環流動させ電子機器の発熱部を冷却する方式の電子機器用冷却装置において、配管の簡素化と信頼性の向上、装置の小型化及び低コスト化を図れるようにすることである。
本発明の目的は、上記課題点を解決し、実用的で高冷却性能の電子機器用冷却装置を提供することにある。

上記課題点を解決するために、本発明では、ポンプを用いて冷媒液を冷却系内で循環流動させ、電子機器の発熱部を冷却する電子機器用冷却装置として、ポンプに接続され上記発熱部から熱を受け取りフィン部を介し冷媒液側に放熱して該発熱部を冷却する発熱部冷却ユニットを、その内部に、上記ポンプの吐出し口から吐出された冷媒液を取込み上記フィン部を通して当該発熱部冷却ユニットの外部に導く第１の流路と、上記冷媒冷却部で冷却された冷媒液を取込み上記ポンプの吸込み口側に導く第２の流路とを形成するケース部材と、該ケース部材の平面部分と該平面部分に対向した上記フィン部の端面との間に固定され、該平面部分と該端面に対し押圧力を作用させて密着状態となって上記第１、第２の流路の一部を形成する押圧部材と、を備えた構成とする。また、上記発熱部冷却ユニットを、ケース部材とフィン部と伝熱部材と押圧部材とを備えて構成され、該ケース部材は、その部材外面側に、上記第１の流路の入口部である第１の入口部と出口部である第１の出口部及び上記第２の流路の入口部である第２の入口部と出口部である第２の出口部のそれぞれが形成され、また、部材内面側には、上記第１の入口部に連通し該内面に沿って伸びた第１の凹部と、上記第２の入口部と上記第２の出口部とに連通した第２の凹部とが形成された構成を有し、上記フィン部は、熱伝導材で構成された複数のフィンを有し、該フィンの対向面間の隙間に上記第１の流路を形成し該隙間を流れる冷媒液に対し放熱する構成を有し、上記伝熱部材は、熱伝導材で構成され、電子機器の発熱部からの熱を上記フィン部側に伝導する構成を有し、上記押圧部材は、フレキシブル材で構成され上記ケース部材と上記フィン部との間に配され上記ケース部材の上記第１の凹部に対応する位置に貫通孔が設けられ該貫通孔により該第１の凹部を上記フィン部側に連通させ該部に一部の上記第１の流路を形成するとともに、上記第２の凹部の開口部を覆って該第２の凹部とともに一部の上記第２の流路を形成する構成を有するものとする。

本発明によれば、電子機器用冷却装置において、配管を簡素化して信頼性を向上させることができるともに、装置の小型化及び低コスト化も図れる。

以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図１〜図５は、本発明の実施例としての電子機器用冷却装置の説明図で、図１は、本発明の実施例の電子機器用冷却装置の全体構成を示すブロック図、図２は、図１の電子機器用冷却装置における発熱部冷却ユニットの内部構成及びポンプとの接続状態を示す図、図３は、図１の電子機器用冷却装置における発熱部冷却ユニットの断面構成図、図４は、図１の電子機器用冷却装置における発熱部冷却ユニットに用いるケース部材の内面側構成を示す斜視図、図５は、図１の電子機器用冷却装置における発熱部冷却ユニットに用いるケース部材の内面側構成を示す平面図である。

図１は、本発明の実施例としての電子機器用冷却装置の全体構成を示すブロックであって、該電子機器用冷却装置が電子機器内に装着されているときの状態を示す。
図１において、１は、パーソナルコンピュータなどの電子機器、１０は、本発明の実施例としての電子機器用冷却装置（以下、冷却装置という）、２０は、電子機器１内の発熱部のうち、冷却装置１０によって冷却される発熱部（例えばＣＰＵなどの半導体集積回路）、３０は、発熱部２０が設けられた回路基板、４０は電源、５０はハードディスクドライブ装置（ＨＤＤ）、１１は、冷却装置１０内において発熱部２０からの熱を冷媒液に放熱し該発熱部２０を冷却する発熱部冷却ユニット、１２は、冷却装置１０内のポンプ、１３は、冷却装置１０内において冷媒液を一時的に蓄えるタンク、１４は、冷却装置１０内において冷媒液を冷却する冷媒冷却部としてのラジエータ、１５１〜１５４は配管部材、１６は、ポンプ１２とタンク１３を覆うカバーである。ポンプ１２、発熱部冷却ユニット１１、タンク１３及びラジエータ１４は、冷媒液を循環させて発熱部２０を冷却する冷却系を構成している。ポンプ１２は、冷媒液の吐出しと吸込みとを行い、冷媒液を冷却系内で循環流動させる。発熱部冷却ユニット１１は、ポンプ１２に接続され、発熱部２０から受け取った熱を、その内部に備えたフィン部（図示なし）を介して冷媒液側に放熱し該発熱部２０を冷却する。該発熱部冷却ユニット１１は、その内部の伝熱部材（図示なし）を介して発熱部２０から熱を受け取り、該熱をフィン部に伝え、該フィン部で流動する冷媒液に放熱する。ラジエータ１４は、上記発熱部冷却ユニット１１側から流出された冷媒液すなわちタンク１３から流出された冷媒液が有する熱を放熱して該冷媒液を冷却する。該ラジエータ１４は、放熱部が例えばコアチューブやフィンを備えて構成されているとする。本実施例においては、発熱部冷却ユニット１１は発熱部２０の上に重ねて配され、該発熱部冷却ユニット１１の上方にポンプ１２とタンク１３が配されている。また、ポンプ１２とタンク１３を覆うカバー１６は、該発熱部冷却ユニット１１に固定されている。配管部材１５１は、ポンプ１２の吐出し口と発熱部冷却ユニット１１との間及び該発熱部冷却ユニット１１とポンプ１２の吸込み口との間を接続し、配管部材１５２は、発熱部冷却ユニット１１とタンク１３との間を接続し、配管部材１５３は、タンク１３とラジエータ１４との間を接続し、配管部材１５４は、ラジエータ１４と発熱部冷却ユニット１１との間を接続する。本実施例では、冷媒液としては例えば水を用いるとする。

発熱部冷却ユニット１１は、その内部に、上記ポンプ１２の吐出し口から吐出された冷媒液を取込み、フィン部の領域を流動させた後、当該発熱部冷却ユニット１１の外部すなわちタンク１３側に導く第１の流路（図示なし）と、該外部に導かれラジエータ１４を通って冷却された冷媒液を取込みポンプ１２の吸込み口側に導く第２の流路（図示なし）とを別個の位置に互いに独立して備えた構成である。

上記構成において、ポンプ１２の吐出し口から吐出された冷媒液は、発熱部冷却ユニット１１の第１の流路に流入し、該第１の流路内のフィン部において発熱部２０の熱を受け取り温度上昇する。温度上昇した冷媒液は、発熱部冷却ユニット１１から流出し、タンク１３を経てラジエータ（冷媒冷却部）１４に流入する。ラジエータ１４に流入した冷媒液は、ここでその熱の一部を外部に放熱されて冷却され、温度が低下する。冷却された冷媒液は、発熱部冷却ユニット１１の第２の流路に流入し、該第２の流路を通って発熱部冷却ユニット１１から流出し、ポンプ１２の吸込み口からポンプ１２内に流入する。ポンプ１２内に流入した冷媒液は吐出し口から吐出され、発熱部冷却ユニット１１の第１の流路に流入する。このようにして、冷媒液は、冷却系内を循環流動する。

図２は、図１の冷却装置（電子機器用冷却装置）１０における発熱部冷却ユニット１１の内部構成及び該発熱部冷却ユニット１１とポンプ１２との接続状態を示す図である。
以下、説明中で用いる図１の各構成要素には、図１の場合と同じ符号を付して用いるとする。

図２において、１２ａはポンプ１２の本体部（ポンプ本体）、１２ｂ_１は、ポンプ１２が冷媒を吐出す吐出し口、１２ｂ_２は、ポンプ１２が冷媒を吸込む吸込み口、１１１は、発熱部冷却ユニット１１を構成するケース部材、１１２は、同じく発熱部冷却ユニット１１を構成する押圧部材、１１３は、同じく発熱部冷却ユニット１１を構成するフィン部、１１４は、同じく発熱部冷却ユニット１１を構成する伝熱部材、１１３_１、１１３_２、１１３_３、…１１３_ｎは、フィン部１１３を構成する複数の平板状のフィンである。

ケース部材１１１は、耐熱性が良く、熱膨張率が伝熱部材１１４のそれとほぼ同じで、機械強度も高いプラスチック材で構成され、その外面側（部材外面側）に、冷媒液が流入する入口部と冷媒液が流出する出口部とを有し、その内面側（部材内面側）には、上記第１の流路の一部を形成する凹部（第１の凹部）と、上記第２の流路を形成する凹部（第２の凹部）とを有する。該入口部と該出口部はそれぞれ、突起状部分の内部に貫通孔を有した構成である。ケース部材１１１内において、１１１１は、部材外面側に形成された上記第１の流路の入口部である第１の入口部、１１１２は、同じく該第１の流路の出口部である第１の出口部、１１１３は、同じく上記第２の流路の入口部である第２の入口部、１１１４は、同じく該第２の流路の出口部である第２の出口部、１１１１ｂは、部材内面側に形成され上記第１の入口部１１１１に連通し該内面に沿って伸びた第１の凹部、１１１１ａは、同じく部材内面側に形成され第１の入口部１１１１と第１の凹部１１１１ｂとの間を連通する連通部、１１１３ａは、同じく部材内面側に形成され上記第２の入口部１１１３と上記第２の出口部１１１４とに連通した第２の凹部、１１１５は、上記第１の凹部１１１１ｂ、上記連通部１１１１ａ及び上記第２の凹部１１１３ａが形成された平面部分、１１１６は、平面部分１１１５を囲み、当該ケース部材１１１の内面側の外周縁部分との間に設けられた凹部、１１１２ａは、平面部分１１１５内に凹状に形成され凹部１１１６と第１の出口部１１１２とを連通する連通部である。上記第１の入口部１１１１は、配管部材１５１ａ_１によりポンプ１２の上記吐出し口１２ｂ_１に接続され、上記第１の出口部１１１２は、配管部材１５２（図１）によりタンク１３（図１）に接続され、上記第２の入口部１１１３は、配管部材１５４によりラジエータ１４（図１）に接続され、上記第２の出口部１１１４は、配管部材１５１ａ_２によりポンプ１２の上記吸込み口１２ｂ_２に接続されている。凹部１１１６も、上記第１の流路の一部を構成し、フィン部１１３の隙間から±Ｘ軸方向に流出した冷媒液を流動させ、上記連通部１１１２ａを経て上記第１の出口部１１１２に導く。

押圧部材１１２は、反発弾性率や圧縮変形時の永久歪率が少なく、常用温度範囲が−４０℃〜２００℃のフレキシブル材、例えば耐熱性のシリコンゴムなどで構成される。該押圧部材１１２は、上記ケース部材１１１と上記フィン部１１３との間に配される。該押圧部材１１２内において、１１２ａは、ケース部材１１１の上記第１の流路の一部を形成する第１の凹部１１１１ｂに対応する位置に設けられた貫通孔、１１２ｂは、該貫通孔１１２ａの周囲の平面部である。貫通孔１１２ａは、上記第１の凹部１１１１ｂを上記フィン部１１３側に連通させて上記第１の流路を形成するとともに、上記第２の凹部１１１３ａの開口部を覆い該第２の凹部１１１３ａとともに上記第２の流路を形成する。本実施例では、該貫通孔１１２ａの形状及び寸法は、ケース部材１１１の上記第１の凹部１１１１ｂの開口の形状及び寸法とほぼ同じになるようにしてある。これによって、第１の流路の側壁が凹凸を抑えた滑らかな状態になるため、第１の凹部１１１１ｂから該貫通孔１１２ａを通ってフィン部１１３側へ流れる冷媒液の流れを滑らかにすることができる。ケース部材１１１の該第１の凹部１１１１ｂと押圧部材１１２の貫通孔１１２ａの内部において、冷媒液は、該第１の凹部１１１１ｂや該貫通孔１１２ａの長手方向（±Ｙ軸方向）に沿って拡散されながらフィン部１１３側に流れる。

フィン部１１３は、例えば銅やアルミニウムなどの熱伝導率の高い材料（熱伝導材）で構成された複数の平板状のフィン１１３_１、１１３_２、１１３_３、…１１３_ｎを有して成り、該複数のフィン１１３_１、１１３_２、１１３_３、…１１３_ｎの対向面間の隙間には上記第１の流路の一部が形成され、該隙間を流れる冷媒液に対し放熱するように構成されている。複数のフィン１１３_１、１１３_２、１１３_３、…１１３_ｎは、平面をＸ軸方向に沿わせ、Ｙ軸方向に配列されている。上記ケース部材１１１は、上記平面部分１１１５における上記第１の凹部１１１１ｂ及び上記第２の凹部１１１３ａが、該フィン部１１３のＺ軸方向の正投影領域内に形成される。

伝熱部材１１４は、例えば銅やアルミニウムなど熱伝導率の高い材料（熱伝導材）で構成され、発熱部２０からの熱を上記フィン部１１３側に効率的に伝導するようになっている。

ケース部材１１１と伝熱部材１１４は、それぞれの外周縁部分が互いに密着状態で結合される。ケース部材１１１と伝熱部材１１４は熱膨張率が互いにほぼ同じであるため、温度が変化した場合にも、両部材の外周縁部分における相互間のずれや変形が抑えられ、結合面の密着性は保たれる。この結果、発熱部冷却ユニット１１の特に第１の流路からの冷媒液の漏出が防止され、信頼性が確保される。押圧部材１１２は、上記ケース部材１１１と上記フィン部１１３との間の上記結合による押圧力で押され圧縮された状態で該ケース部材１１１の平面部分１１１５と該フィン部１１３のＺ軸方向端面との間に固定される。押圧部材１１２自身も、該押された状態で反力を発生し、該反力としての押圧力を、フィン部１１３のＺ軸方向端面とケース部材１１１の平面部分１１１５とに対して作用させ、該両者に対し密着状態となる。かかる密着状態の押圧部材１１２は、第１の入口部１１１１と第１の出口部１１１２との間に形成される第１の流路の密閉性、及び、第２の入口部１１１３と第２の出口部１１１４との間に形成される第２の流路の密閉性を高め必要な密閉度を確保する。電子機器１に対しては発熱部冷却ユニット１１は、伝熱部材１１４の外周縁部分で取付けられる。

上記図２の構成において、第１の流路は、発熱部冷却ユニット１１内において、ケース部材１１１上の第１の入口部１１１１と第１の出口部１１１２との間に形成される流路すなわち、ケース部材１１１の連通部１１１１ａと押圧部材１１２の平面部１１２ｂで形成される空間、ケース部材１１１の第１の凹部１１１１ｂの空間、押圧部材１１２の貫通孔１１２ａ、フィン部１１３の複数のフィン１１３_１、１１３_２、１１３_３、…１１３_ｎの対向面間の隙間、ケース部材１１１の凹部１１１６と伝熱部材１１４のＺ軸方向平面で形成される空間及びケース部材１１１の連通部１１１２ａと押圧部材１１２の平面部１１２ｂで形成される空間が形成する連続した流路である。また、第２の流路は、発熱部冷却ユニット１１内において、ケース部材１１１上の第２の入口部１１１３と第２の出口部１１１４との間に形成される流路すなわち、ケース部材１１１の第２の凹部１１１３ａと押圧部材１１２の平面部１１２ｂで形成される空間である。このように、該第１の流路と該第２の流路は、発熱部冷却ユニット１１内において、別個の位置に互いに独立して形成される。

上記図２の構成において、ポンプの吐出し口１２ｂ_１から流出された冷媒液は、配管部材１５１ａ_１を通って発熱部冷却ユニット１１に流入する。発熱部冷却ユニット１１内においては、冷媒液は、ケース部材１１１の第１の入口部１１１１から流入し、連通部１１１１ａを通って第１の凹部１１１１ｂに流入する。該第１の凹部１１１１ｂの開口部から−Ｚ軸方向に流出した冷媒液は、さらに、押圧部材１１２の貫通孔１１２ａを通り、フィン部１１３の複数のフィン１１３_１、１１３_２、１１３_３、…１１３_ｎの対向面間の隙間に流入する。フィン部１１３内で、冷媒液は、フィンの対向面間の隙間を±Ｘ軸方向に流動する。該流動の間に、冷媒液は、発熱部２０（図１）からフィン部１１３に伝えられた熱を各フィンから受け取って温度上昇する。温度上昇した冷媒液は、フィン部１１３の＋Ｘ軸方向端面部及び−Ｘ軸方向端面部の両方から凹部１１１６内に流入し、該凹部１１１６内を流動して連通部１１１２ａを通り、第１の出口部１１１２に至る。第１の出口部１１１２から流出した冷媒液は、タンク１３を経てラジエータ（冷媒冷却部）１４（図１）に流入する。ラジエータ１４に流入した冷媒液は、ここでその熱の一部を外部に放熱されて冷却され、温度が低下する。冷却された冷媒液は、発熱部冷却ユニット１１のケース部材１１１の第２の入口部１１１３に流入し、その後、第２の流路であるケース部材１１１の第２の凹部１１１３ａに流入し、該第２の凹部１１１３ａを通ってケース部材１１１の第２の出口部１１１４に到達する。該第２の出口部１１１４から流出した冷媒液は、配管部材１５１ａ_２を経てポンプ１２の吸込み口１２ｂ_２に流入する。このように、冷却系内で冷媒液が循環流動することにより、発熱部の温度上昇が抑えられる。なお、押圧部材１１２の平面に接して第１の流路及び第２の流路が形成され該流路内を冷媒液が流れるが、該流れによって、押圧部材１１２の、第１の凹部１１１１ｂや連通部１１１１ａ、１１１２ａなどに対応した部分がＺ軸方向側に浮き上がることもない。
以下、説明中で用いる図２の各構成要素には、図２の場合と同じ符号を付して用いる。

図３は、図１の冷却装置（電子機器用冷却装置）１０における発熱部冷却ユニット１１の断面構成図である。
図３において、１１１１ｈは、ケース部材１１１の第１の入口部１１１１における貫通孔、１１１２ｈは、ケース部材１１１の第１の出口部１１１２における貫通孔、１１１３ｈは、ケース部材１１１の第２の入口部１１１３における貫通孔、１１１４ｈは、ケース部材１１１の第２の出口部１１１４における貫通孔である。貫通孔１１１１ｈは、配管部材１５１ａ_１と連通部１１１１ａとの間を連通し、貫通孔１１１２ｈは、連通部１１１２ａと配管部材１５２（図１）との間を連通し、貫通孔１１１３ｈは、配管部材１５４（図１）と第２の凹部１１１３ａとの間を連通し、貫通孔１１１４ｈは、第２の凹部１１１３ａと配管部材１５１ａ_２との間を連通する。貫通孔１１１３ｈと貫通孔１１１４ｈとの間は、第２の凹部１１１３ａによって連通される。また、図中、ｗ_１は、第１の流路における冷媒液の流れを示し、ｗ_２は、第２の流路における冷媒液の流れを示す。
以下、説明中で用いる図３の構成要素には、図３の場合と同じ符号を付して用いる。

図４は、図１の冷却装置（電子機器用冷却装置）１０における発熱部冷却ユニット１１に用いるケース部材１１１の内面側（−Ｚ軸方向の面側）の構成を示す斜視図である。
図４において、１１１７は、ケース部材１１１の内面側の外周縁部分、１１１９ａ〜１１１９ｄは、伝熱部材１１４と結合するビスなどの結合部材を通すための貫通孔、１１１５ａは、平面部分１１１５の−Ｙ軸方向の端部に設けられた突起部、１１１５ｂは、平面部分１１１５のＹ軸方向の端部に設けられた突起部である。他の符号は、図２、図３の場合と同様の部分を示す。突起部１１１５ａ、１１１５ｂは、平面部分１１１５において押圧部材１１２の−Ｙ軸方向の端部とＹ軸方向の端部とに接し、該押圧部材１１２の位置決めを行う。凹部１１１６の底面からの平面部分１１１５の高さは、凹部１１１６の底面からの外周縁部分１１１７の高さよりも低くされている。

図５は、図１の冷却装置（電子機器用冷却装置）１０における発熱部冷却ユニット１１に用いるケース部材１１１の内面側（−Ｚ軸方向の面側）の平面図である。図中、ｗ_１は、第１の流路における冷媒液の流れを示し、ｗ_２は、第２の流路における冷媒液の流れを示す。ケース部材１１１の第１の凹部１１１１ｂ、第２の凹部１１１３ａ、貫通孔１１１１ｈ、１１１２ｈ，１１１３ｈ，１１１４ｈ及び連通部１１１１ａ、１１１２ａは、押圧部材１１２の平面領域内かつフィン部１１３のＺ軸方向の正投影領域内に形成される。ケース部材１１１の第１の凹部１１１１ｂのＹ軸方向の長さは、フィン部１１３の複数の平板状のフィン１１３_１、１１３_２、１１３_３、…１１３_ｎ（図２）がＹ軸方向に配列された幅（＝フィン部１１３のＹ軸方向の幅）とほぼ同じにされている。かかる構成とすることで、第１の流路において、第１の凹部１１１１ｂから流出した冷媒液のほぼ全部をフィン１１３_１、１１３_２、１１３_３、…１１３_ｎの対向面間の隙間に流入させることが可能となる。なお、図５の構成においては、平面部分１１１５の形状が矩形とされているが、例えば、矩形の４隅が削除された形状であってもよい。該４隅が削除された形状の場合は、凹部１１１６内における冷媒液の流れが矩形の場合に比べて滑らかになる。また、図５の構成では、第１の出口部１１１２とその貫通孔１１１２ｈが、平面部分１１１５の領域内であってかつフィン部１１３の正投影領域内に設けられているが、該第１の出口部１１１２及び貫通孔１１１２ｈは、例えば、凹部１１１６内に設けられる構成としてもよい。

上記本発明の実施例の冷却装置（電子機器用冷却装置）１０によれば、発熱部冷却ユニット１１の寸法を増大させることなく、配管の簡素化と信頼性の向上、及び、装置の小型化及び低コスト化などを図ることができる。すなわち、冷却装置１０においては、ポンプ１２の吐出し口１２ｂ_１と吸込み口１２ｂ_２がそれぞれ、短いチューブなどの配管部材１５１ａ_１、１５１ａ_２により発熱部冷却ユニット１１のケース部材１１１に接続されるため、ポンプ１２と発熱部冷却ユニット１１との間をコンパクトな結合状態にすることができ、該冷却装置１０を電子機器１に組込むときなどに、配管部材やポンプ１２の吸込み口やラジエータ１４の冷媒液流出口などが外力を受けたり他の部分と接触したりすることが回避され、配管系の信頼性が向上し、電子機器１の回路基板３０の損傷も防止される。また、冷却装置１０の小型化や低コスト化も図り易い。ポンプ１２を固定するための手段も不要にすることができるなど部品数を減らすこともでき、この点からの小型化や低コスト化も可能である。さらに、ポンプ１２の駆動時の振動を配管部材１５１ａ_１、１５１ａ_２によって減衰させることができ、冷却装置１０やこれを備えた電子機器１における騒音低減化も可能となる。

なお、上記実施例においては、フィン部１１３は、複数の平板状のフィンを備えて成る構成としたが、本発明はこれに限定されない。また、上記実施例では、タンク１３をポンプ１２とともにカバー１６内に配し、かつ、冷却系内でポンプ１２の下流でラジエータ１４の上流の位置に設ける構成としたが、本発明はこれに限定されない、上記実施例では、ポンプ１２の吐出し口１２ｂ_１と吸込み口１２ｂ_２を、発熱部冷却ユニット１１のケース部材１１１に接続する構成であるが、例えば、タンク１３を発熱部冷却ユニット１１の上流側に配し、該タンク１３の冷媒液流出口を該発熱部冷却ユニット１１の第１の流路に接続し、該タンク１３の冷媒液流入口を、該発熱部冷却ユニット１１の第２の流路に接続する構成としてもよい。この場合は、タンク１３から出た冷媒液がフィン部１１３を通り発熱部２０を冷却することになる。また、フィン部１１３や伝熱部材１１４の材質も、銅やアルミニウムなどに限定されず、発熱部冷却ユニット１１を構成するに足りる熱伝導率を有したものであればよい。また、タンク１３はラジエータ１４と一体化された構成であってもよい。また、上記実施例においては、第１の凹部１１１１ｂは、−Ｚ軸方向に直角な平面での断面形状が略長方形とされているが、本発明はこれに限定されず、電子機器１の発熱部２０からの熱が多く伝わるフィン部１１３内位置に効率良く冷媒液を供給できる形状であればよい。例えば、フィン部１１３内のＹ軸方向の端部に発熱部２０からの熱が多く伝わる場合には、第１の凹部１１１１ｂの−Ｚ軸方向に直角な平面での断面形状を、Ｙ軸方向に広がった楔状にして上記端部のフィンの隙間へ冷媒液が多く流れ込むようにすると、発熱部２０の冷却を効率良く行うことができる。

また、上記実施例においては、ポンプ１２の吐出し口１２ｂ_１を、配管部材１５１ａ_１を介して発熱部冷却ユニット１１のケース部材１１１の第１の入口部１１１１に接続し、ポンプ１２の吸込み口１２ｂ_２を、配管部材１５１ａ_２を介してケース部材１１１の第２の出口部１１１４に接続する構成としているが、この他、例えば、ポンプ１２の吐出し口１２ｂ_１を、配管部材を介して第２の入口部１１１３に接続し、吸込み口１２ｂ_２を、配管部材を介して第１の出口部１１１２に接続する構成としてもよい。かかる構成とした場合には、ポンプ１２の吐出し口１２ｂ_１から流出した冷媒液は、ケース部材１１１の第２の入口部１１１３から第２の凹部１１１３ａに流入し、該第２の凹部１１１３ａ内を流動し、ケース部材１１１の第２の出口部１１１４から発熱部冷却ユニット１１の外部に流出する。該外部に流出した冷媒液は、例えば、タンク１３を経てラジエータ１４に流入する。ラジエータ１４から流出した冷媒液は、ケース部材１１１の第１の入口部１１１１から発熱部冷却ユニット１１内に流入する。該第１の入口部１１１１から流入した冷媒は、連通部１１１１ａを通って第１の凹部１１１１ｂに流入し、該第１の凹部１１１１ｂ内で拡散され、該第１の凹部１１１１ｂの開口部から−Ｚ軸方向に流出する。開口部から流出した冷媒液は、さらに、押圧部材１１２の貫通孔１１２ａを通り、フィン部１１３の複数のフィン１１３_１、１１３_２、１１３_３、…１１３_ｎの対向面間の隙間に流入する。フィン部１１３内で、冷媒液は、フィンの対向面間の隙間を±Ｘ軸方向に流動する。該流動の間に、冷媒液は、発熱部２０（図１）からフィン部１１３に伝えられた熱を各フィンから受け取って温度上昇する。温度上昇した冷媒液は、フィン部１１３の＋Ｘ軸方向端面部及び−Ｘ軸方向端面部の両方から凹部１１１６内に流入し、該凹部１１１６内を流動して連通部１１１２ａを通り、第１の出口部１１１２に至る。第１の出口部１１１２から流出した冷媒液は、配管部材を介してポンプ１２の吸込み口１２ｂ_２に流入する。かかる接続構成とした場合には、上記のように、フィン部１１３を通過した直後の冷媒液がポンプ１２に吸込まれるため、フィン部１１３において塵埃等を除去された冷媒液をポンプ１２に吸込ませることができ、冷却系内を循環する冷媒液の清浄度を向上させることが可能となる。

本発明の実施例としての電子機器用冷却装置の全体構成を示すブロック図である。 図１の電子機器用冷却装置における発熱部冷却ユニットの内部構成及び該発熱部冷却ユニットとポンプとの接続状態を示す図である。 図１の電子機器用冷却装置における発熱部冷却ユニットの断面構成図である。 図１の電子機器用冷却装置における発熱部冷却ユニットに用いるケース部材の内面側構成を示す斜視図である。 図１の電子機器用冷却装置における発熱部冷却ユニットに用いるケース部材の内面側構成を示す平面図である。 本発明の従来例を示す図である。

符号の説明

１…電子機器、
１０…電子機器用冷却装置、
２０…発熱部、
３０…回路基板、
４０…電源、
５０…ハードディスクドライブ装置、
１１…発熱部冷却ユニット、
１１１…ケース部材、
１１１１…第１の入口部、
１１１２…第１の出口部、
１１１３…第２の入口部、
１１１４…第２の出口部、
１１１１ｂ…第１の凹部、
１１１１ａ、１１１２ａ…連通部、
１１１３ａ…第２の凹部、
１１１５…平面部分、
１１１６…凹部、
１１１７…外周縁部分、
１１１５ａ、１１１５ｂ…突起部、
１１２…押圧部材、
１１２ａ、１１１１ｈ、１１１２ｈ、１１１３ｈ、１１１４ｈ、１１１９ａ〜１１１９ｄ…貫通孔、
１１２ｂ…平面部、
１１３…フィン部、
１１３_１、１１３_２、１１３_３、…１１３_ｎ…フィン、
１１４…伝熱部材、
１２…ポンプ、
１２ａ…ポンプ本体、
１２ｂ_１…吐出し口、
１２ｂ_２…吸込み口、
１３…タンク、
１４…ラジエータ、
１５１〜１５４、１５１ａ_１、１５１ａ_２…配管部材、
１６…カバー、
ｗ_１、ｗ_２…冷媒液の流れ。

Claims (7)

1. ポンプを用いて冷媒液を冷却系内で循環流動させ、電子機器の発熱部を冷却する電子機器用冷却装置であって、
   上記ポンプに接続され、上記発熱部から受け取った熱を、フィン部を介して冷媒液側に放熱し、該発熱部を冷却する発熱部冷却ユニットと、
   上記発熱部冷却ユニット側から流出された冷媒液を冷却する冷媒冷却部と、
   を備え、
   上記発熱部冷却ユニットが、内部に、
   上記ポンプの吐出し口から吐出された冷媒液を取込み上記フィン部を通して当該発熱部冷却ユニットの外部に導く第１の流路と、上記冷媒冷却部で冷却された冷媒液を取込み上記ポンプの吸込み口側に導く第２の流路とを形成するケース部材と、
   上記ケース部材の平面部分と、該平面部分に対向した上記フィン部の端面との間に固定され、該平面部分と該端面に対し押圧力を作用させ密着状態で上記第１、第２の流路の一部を形成する押圧部材と、
   を備えた構成である
   ことを特徴とする電子機器用冷却装置。
2. ポンプを用いて冷媒液を冷却系内で循環流動させ、電子機器の発熱部を冷却する電子機器用冷却装置であって、
   上記ポンプに接続され、上記発熱部から受け取った熱をフィン部を介して冷媒液側に放熱し、該発熱部を冷却する発熱部冷却ユニットと、
   上記発熱部冷却ユニット側から流出された冷媒液を冷却する冷媒冷却部と、
   を備えて成り、
   上記発熱部冷却ユニットが、
   内部に、上記ポンプの吐出し口から吐出された冷媒液を取込み上記フィン部を通して当該冷却ユニットの外部に導く第１の流路と、該外部に導かれ上記冷媒冷却部を通った冷媒液を取込み上記ポンプの吸込み口側に導く第２の流路とを別個に備えた構成であり、かつ、
   部材外面側に、上記第１の流路の入口部である第１の入口部と出口部である第１の出口部及び上記第２の流路の入口部である第２の入口部と出口部である第２の出口部のそれぞれが形成され、また、部材内面側に、上記第１の入口部に連通し該内面に沿って伸び上記第１の流路の一部を形成する第１の凹部と、上記第２の入口部と上記第２の出口部とに連通し上記第２の流路を形成する第２の凹部とが形成されたケース部材と、
   熱伝導材で構成された複数のフィンを有し、該複数のフィンの対向面間の隙間に上記第１の流路の一部を形成し、該隙間を流れる冷媒液に対し放熱するフィン部と、
   熱伝導材で構成され、上記電子機器の発熱部からの熱を上記フィン部側に伝導する伝熱部材と、
   フレキシブル材で構成され、上記ケース部材と上記フィン部との間に配され、上記ケース部材の上記第１の凹部に対応する位置に貫通孔が設けられ、該貫通孔により該第１の凹部を上記フィン部側に連通させて上記第１の流路の一部を形成するとともに、上記第２の凹部の開口部を覆い該第２の凹部とともに上記第２の流路を形成する押圧部材と、
   を備えた構成である
   ことを特徴とする電子機器用冷却装置。
3. 上記ケース部材は、上記部材内面側において、上記第１の凹部及び上記第２の凹部が、上記フィン部の正投影領域内に形成された構成である請求項２に記載の電子機器用冷却装置。
4. 上記ケース部材は、上記部材内面側において、上記第１の凹部、該第１の凹部を上記第１の入口部に連通させる連通部、上記第２の凹部のそれぞれが、１つの平面部分内に配され、該平面部分と外周縁部分との間に、該平面部分を囲んで凹部が形成され、該凹部が、上記第１の流路の一部を構成し、上記フィン部の上記隙間から流出された冷媒液を上記第１の出口部に導く構成である請求項２または請求項３に記載の電子機器用冷却装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の電子機器用冷却装置を備え、電子機器の回路基板上の電子回路の冷却を行う構成としたことを特徴とする電子機器。
6. 上記電子機器はパーソナルコンピュータ、上記冷媒液は水である請求項１から４のいずれかに記載の電子機器用冷却装置。
7. ポンプを用いて冷媒液を冷却系内で循環流動させ、電子機器の発熱部を冷却する電子機器用冷却装置であって、
   上記ポンプに接続され、上記発熱部から受け取った熱を、フィン部を介して冷媒液側に放熱し、該発熱部を冷却する発熱部冷却ユニットと、
   上記発熱部冷却ユニット側に流入される冷媒液を冷却する冷媒冷却部と、
   を備え、
   上記発熱部冷却ユニットが、内部に、
   上記冷媒冷却部を通った冷媒液を取込み上記フィン部を通して当該発熱部冷却ユニットの外部の上記ポンプの吸込み口側に導く第１の流路と、上記ポンプの吐出し口から吐出された冷媒液を取込み当該発熱部冷却ユニットの外部に導く第２の流路とを形成するケース部材と、
   上記ケース部材の平面部分と、該平面部分に対向した上記フィン部の端面との間に固定され、該平面部分と該端面に対し押圧力を作用させ密着状態で上記第１、第２の流路の一部を形成する押圧部材と、
   を備えた構成である
   ことを特徴とする電子機器用冷却装置。

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