JP2002188876A - 液冷システムおよびこれを用いたパーソナルコンピュータ - Google Patents
液冷システムおよびこれを用いたパーソナルコンピュータInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】小型・薄型化した電子機器に用いられる半導体
素子等の高発熱体を低消費電力で冷却することができる
冷却システム或いは当該構造を備えたパーソナルコンピ
ュータを提供する。 【解決手段】往復動式ポンプ、受熱ジャケット、放熱パ
イプ、これらの部品を接続する接続パイプを閉ループに
配置して冷却液を充填し、ポンプの部材の往復動による
容積変化をΔＶｐ、容積変化ΔＶｐの時に生じる圧力を
Ｐ、圧力Ｐを与えたときに生じるポンプを除く液冷シス
テムの容積変化をΔＶｓと定義した場合に、ΔＶｓをΔ
Ｖｐ以上にする。
素子等の高発熱体を低消費電力で冷却することができる
冷却システム或いは当該構造を備えたパーソナルコンピ
ュータを提供する。 【解決手段】往復動式ポンプ、受熱ジャケット、放熱パ
イプ、これらの部品を接続する接続パイプを閉ループに
配置して冷却液を充填し、ポンプの部材の往復動による
容積変化をΔＶｐ、容積変化ΔＶｐの時に生じる圧力を
Ｐ、圧力Ｐを与えたときに生じるポンプを除く液冷シス
テムの容積変化をΔＶｓと定義した場合に、ΔＶｓをΔ
Ｖｐ以上にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発熱体を冷却する
液冷システムに係わり、特に超小型・薄型構造に好適な
液冷システムに関する。
液冷システムに係わり、特に超小型・薄型構造に好適な
液冷システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータ等の電子装置に用いられる
半導体装置は、動作時に発熱する。特に近年の高集積半
導体は発熱量が増大している。半導体はある温度を超え
ると半導体としての機能が失われるため、発熱量の大き
い半導体装置はこれを冷却する必要がある。
半導体装置は、動作時に発熱する。特に近年の高集積半
導体は発熱量が増大している。半導体はある温度を超え
ると半導体としての機能が失われるため、発熱量の大き
い半導体装置はこれを冷却する必要がある。
【０００３】電子装置の半導体装置を冷却する方法とし
ては、熱伝導によるもの、空冷によるもの、ヒートパイ
プを用いるもの、液冷によるものが知られている。
ては、熱伝導によるもの、空冷によるもの、ヒートパイ
プを用いるもの、液冷によるものが知られている。
【０００４】熱伝導による冷却は、半導体装置から電子
機器外部に至る放熱経路に熱伝導率の大きい材料を用い
ることにより達成される。この方法は半導体装置の発熱
量が比較的小さく、またノート型パーソナルコンピュー
タのようにコンパクトな電子機器に適している。
機器外部に至る放熱経路に熱伝導率の大きい材料を用い
ることにより達成される。この方法は半導体装置の発熱
量が比較的小さく、またノート型パーソナルコンピュー
タのようにコンパクトな電子機器に適している。
【０００５】空冷による冷却は、送風装置を電子機器内
部に設け、半導体装置を強制対流冷却することにより達
成される。この方法はある程度の発熱量がある半導体装
置の冷却に広く用いられており、送風装置を小型・薄型
化することにより、パーソナルコンピュータにも適用さ
れている。
部に設け、半導体装置を強制対流冷却することにより達
成される。この方法はある程度の発熱量がある半導体装
置の冷却に広く用いられており、送風装置を小型・薄型
化することにより、パーソナルコンピュータにも適用さ
れている。
【０００６】ヒートパイプを用いた冷却は、パイプ内に
封入した冷媒により熱を電子装置外部に運ぶもので、特
開平１―８４６９９号公報、特開平２―２４４７４８号
公報に記載されている。この方法は、送風装置のように
電力を消費する部品を用いないため効率がよく、熱伝導
による冷却をさらに高効率化したものである。しかしこ
の方法は輸送できる熱に限界があった。
封入した冷媒により熱を電子装置外部に運ぶもので、特
開平１―８４６９９号公報、特開平２―２４４７４８号
公報に記載されている。この方法は、送風装置のように
電力を消費する部品を用いないため効率がよく、熱伝導
による冷却をさらに高効率化したものである。しかしこ
の方法は輸送できる熱に限界があった。
【０００７】液冷による冷却は発熱量の大きい半導体装
置の冷却に適しており、具体的な方法が特開平５―３３
５４５４号公報、特開平６―９７３３８号公報、特開平
６―１２５１８８号公報、特開平１０―２１３３７０号
公報に記載されている。しかし従来の液冷システムは大
型コンピュータにその用途が限られていた。これは、液
冷システムがポンプや配管系、放熱フィンなど多くの冷
却専用の部品を必要とするので装置が大型になること、
液体を冷却に用いることに対する信頼性確保が他の方法
に比べて難しいことによる。また、液冷を必要とするほ
ど発熱の大きい半導体装置は大型コンピュータ以外では
用いられていなかったこともその理由の一つである。
置の冷却に適しており、具体的な方法が特開平５―３３
５４５４号公報、特開平６―９７３３８号公報、特開平
６―１２５１８８号公報、特開平１０―２１３３７０号
公報に記載されている。しかし従来の液冷システムは大
型コンピュータにその用途が限られていた。これは、液
冷システムがポンプや配管系、放熱フィンなど多くの冷
却専用の部品を必要とするので装置が大型になること、
液体を冷却に用いることに対する信頼性確保が他の方法
に比べて難しいことによる。また、液冷を必要とするほ
ど発熱の大きい半導体装置は大型コンピュータ以外では
用いられていなかったこともその理由の一つである。
【０００８】ノートパソコンを含む小型の電子機器に液
冷を適用する技術は特開平６―２６６４７４号公報に記
載されている。この公知例では、半導体装置に取り付け
たヘッダとこれと離れたところに位置する放熱パイプを
フレキシブルチューブで連結し、熱をその中を流れる液
体を介して輸送して冷却するものである。
冷を適用する技術は特開平６―２６６４７４号公報に記
載されている。この公知例では、半導体装置に取り付け
たヘッダとこれと離れたところに位置する放熱パイプを
フレキシブルチューブで連結し、熱をその中を流れる液
体を介して輸送して冷却するものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年はパーソ
ナルコンピュータ、サーバ、ワークステーションなどの
電子機器に用いられる半導体装置の発熱量が飛躍的に大
きくなっており、近年の電子機器、特にノート型パーソ
ナルコンピュータのように一層の小型・薄型化が求めら
れる電子機器に適用するには、前記公知例を適応しただ
けでは充分でない。
ナルコンピュータ、サーバ、ワークステーションなどの
電子機器に用いられる半導体装置の発熱量が飛躍的に大
きくなっており、近年の電子機器、特にノート型パーソ
ナルコンピュータのように一層の小型・薄型化が求めら
れる電子機器に適用するには、前記公知例を適応しただ
けでは充分でない。
【００１０】よって、本発明は、小型・薄型化した電子
機器に用いられる半導体素子等の高発熱体を低消費電力
で冷却することができる冷却システム或いは当該構造を
備えたパーソナルコンピュータを提供することにある。
機器に用いられる半導体素子等の高発熱体を低消費電力
で冷却することができる冷却システム或いは当該構造を
備えたパーソナルコンピュータを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記課題は、超小型・薄
型の効率の良い液冷システム或いは小型・薄型パソコン
特有の冷却システムを備えたパーソナルコンピュータを
構成することにより達成される。
型の効率の良い液冷システム或いは小型・薄型パソコン
特有の冷却システムを備えたパーソナルコンピュータを
構成することにより達成される。
【００１２】液冷システムには液体の循環を促すポンプ
が必須であるが、通常用いられる回転式のポンプでは、
超小型・薄型化と低消費電力化の面で実現が困難であ
る。このため、部材の往復動により液体を加圧するポン
プを用いることが有効である。しかし、往復動式ポンプ
を用いる場合でも、効率的に冷却できる低消費電力のシ
ステムを構成するためには以下の条件を満たす必要があ
る。
が必須であるが、通常用いられる回転式のポンプでは、
超小型・薄型化と低消費電力化の面で実現が困難であ
る。このため、部材の往復動により液体を加圧するポン
プを用いることが有効である。しかし、往復動式ポンプ
を用いる場合でも、効率的に冷却できる低消費電力のシ
ステムを構成するためには以下の条件を満たす必要があ
る。
【００１３】具体的には、冷却液を脈流として供給する
ポンプと、前記冷却液が供給され発熱体から熱を受ける
受熱ジャケットと、前記受熱ジャケットを経た冷却液が
供給され熱を放熱する放熱パイプと、前記放熱パイプを
経た冷却液が前記ポンプに循環する経路と、を有し、前
記冷却液が閉塞された流路を循環する液冷システムであ
って、前記ポンプが脈流を吐出する際の内部の容積変化
をΔVp、前記容積変化に伴って生じる圧力をＰとし、前
記圧力Ｐによる前記ポンプ部を除く冷却液流路の容積変
化をΔVsとしたときに、ΔVsはΔVp以上になることを特
徴とする。
ポンプと、前記冷却液が供給され発熱体から熱を受ける
受熱ジャケットと、前記受熱ジャケットを経た冷却液が
供給され熱を放熱する放熱パイプと、前記放熱パイプを
経た冷却液が前記ポンプに循環する経路と、を有し、前
記冷却液が閉塞された流路を循環する液冷システムであ
って、前記ポンプが脈流を吐出する際の内部の容積変化
をΔVp、前記容積変化に伴って生じる圧力をＰとし、前
記圧力Ｐによる前記ポンプ部を除く冷却液流路の容積変
化をΔVsとしたときに、ΔVsはΔVp以上になることを特
徴とする。
【００１４】なお、たとえば、前記ポンプは、ポンプ内
の部材の往復運動により前記脈流を吐出し、前記ポンプ
の部材の往復動がダイアフラムのたわみによりもたらさ
れるものであることができる。このダイアフラム自体あ
るいはダイアフラムの駆動源はピエゾ素子であること
が、小型・低消費電力・低騒音等の観点からより好まし
い。これにより、小型・薄型のコンピュータであって
も、冷却液運搬流量を確保でき、効率的な冷却を図るこ
とができる。
の部材の往復運動により前記脈流を吐出し、前記ポンプ
の部材の往復動がダイアフラムのたわみによりもたらさ
れるものであることができる。このダイアフラム自体あ
るいはダイアフラムの駆動源はピエゾ素子であること
が、小型・低消費電力・低騒音等の観点からより好まし
い。これにより、小型・薄型のコンピュータであって
も、冷却液運搬流量を確保でき、効率的な冷却を図るこ
とができる。
【００１５】また、前記冷却液を運ぶ流路である接続パ
イプの少なくとも一部分にゴムパイプあるいは樹脂パイ
プを用い、前記樹脂またはゴムパイプの表面を、金属膜
で覆う或いは金属膜で覆われた樹脂シートで覆うように
すると、ゴム或いは樹脂通して冷却液が拡散して大気へ
の放出を抑制できると共に効率的に熱を伝導させること
ができる。
イプの少なくとも一部分にゴムパイプあるいは樹脂パイ
プを用い、前記樹脂またはゴムパイプの表面を、金属膜
で覆う或いは金属膜で覆われた樹脂シートで覆うように
すると、ゴム或いは樹脂通して冷却液が拡散して大気へ
の放出を抑制できると共に効率的に熱を伝導させること
ができる。
【００１６】前記においては、前記圧力Ｐによる自身が
保有する冷却液の容積変化がΔＶｐ以上であるアキュム
レータを有することが圧力の管理の観点等から好まし
い。
保有する冷却液の容積変化がΔＶｐ以上であるアキュム
レータを有することが圧力の管理の観点等から好まし
い。
【００１７】なお、アキュムレータは内部に冷却液を保
有して保有量を変動できる構造になっている。例えば、
自身の変形によって保有量を変更するものであることが
できる。或いは、内部に気体を併せて保有する構造であ
ってもよい。
有して保有量を変動できる構造になっている。例えば、
自身の変形によって保有量を変更するものであることが
できる。或いは、内部に気体を併せて保有する構造であ
ってもよい。
【００１８】前記アキュムレータは、例えばゴムまたは
樹脂を構成材料とし、圧力変化により可動するようにす
る。または、金属ベローズ構造を用いることができる。
または、ピストン機構を用いることもできる。
樹脂を構成材料とし、圧力変化により可動するようにす
る。または、金属ベローズ構造を用いることができる。
または、ピストン機構を用いることもできる。
【００１９】なお、液冷システムにおいては、前記冷却
液は大気圧より高い圧力に加圧されていることがこのま
しい。
液は大気圧より高い圧力に加圧されていることがこのま
しい。
【００２０】また、前記アキュムレータは前記循環する
冷却液が供給される供給口と前記冷却水を排出する排出
口とを備え、内部に前記冷却液と気体とを保持する。前
記アキュムレータは、前記冷却液の経路において、受熱
ジャケット或いは/及び放熱パイプに対して直列に配置
されていることが好ましい。
冷却液が供給される供給口と前記冷却水を排出する排出
口とを備え、内部に前記冷却液と気体とを保持する。前
記アキュムレータは、前記冷却液の経路において、受熱
ジャケット或いは/及び放熱パイプに対して直列に配置
されていることが好ましい。
【００２１】なお、前記冷液システムを備えたパーソナ
ルコンピュータとしては、例えば、半導体素子と、信号
入力部と、表示装置と、を備え、冷却液を脈流として供
給するポンプと、前記冷却液が供給され前記半導体素子
で生じる熱を受ける受熱ジャケットと、前記受熱ジャケ
ットを経た冷却液が供給され熱を放熱する放熱パイプ
と、前記放熱パイプを経た冷却液が前記ポンプに循環す
る経路と、を有し、前記冷却液が閉塞された流路を循環
する液冷システムと、を備えたパーソナルコンピュータ
であって、前記ポンプが脈流を吐出する際の内部の容積
変化をΔVp、前記容積変化に伴って生じる圧力をＰと
し、前記圧力Ｐによる前記ポンプ部を除く冷却液流路の
容積変化をΔVsとしたときに、ΔVsはΔVp以上になるよ
うにすることができる。
ルコンピュータとしては、例えば、半導体素子と、信号
入力部と、表示装置と、を備え、冷却液を脈流として供
給するポンプと、前記冷却液が供給され前記半導体素子
で生じる熱を受ける受熱ジャケットと、前記受熱ジャケ
ットを経た冷却液が供給され熱を放熱する放熱パイプ
と、前記放熱パイプを経た冷却液が前記ポンプに循環す
る経路と、を有し、前記冷却液が閉塞された流路を循環
する液冷システムと、を備えたパーソナルコンピュータ
であって、前記ポンプが脈流を吐出する際の内部の容積
変化をΔVp、前記容積変化に伴って生じる圧力をＰと
し、前記圧力Ｐによる前記ポンプ部を除く冷却液流路の
容積変化をΔVsとしたときに、ΔVsはΔVp以上になるよ
うにすることができる。
【００２２】なお、ノート型パーソナルコンピュータに
おいては、半導体素子と、信号入力部とを備える本体
と、前記第一の部材と可動部機構を介して連絡する表示
部を備えた表示装置と、冷却液を脈流として吐出するポ
ンプと、前記本体に配置され、前記冷却液が供給され前
記半導体素子で生じる熱を受ける受熱ジャケットと、前
記表示装置の前記表示部の背面に前記受熱ジャケットを
経た冷却液が供給され熱を放熱する放熱パイプと、前記
放熱パイプを経た冷却液が前記ポンプに循環する経路
と、を有し、前記冷却液が閉塞された流路を循環する液
冷システムと、を備えたパーソナルコンピュータであっ
て、前記表示装置は、前記冷却液の流路に、前記流路を
流れる冷却液が供給される供給口と前記供給された冷却
液を排出する排出口とを備え、内部に前記冷却液と気体
とを保持するアキュムレータを備え、前記ポンプからの
脈流の吐出に対応して、前記アキュムレータ内に保持さ
れる冷却液量を変化させるようにする。
おいては、半導体素子と、信号入力部とを備える本体
と、前記第一の部材と可動部機構を介して連絡する表示
部を備えた表示装置と、冷却液を脈流として吐出するポ
ンプと、前記本体に配置され、前記冷却液が供給され前
記半導体素子で生じる熱を受ける受熱ジャケットと、前
記表示装置の前記表示部の背面に前記受熱ジャケットを
経た冷却液が供給され熱を放熱する放熱パイプと、前記
放熱パイプを経た冷却液が前記ポンプに循環する経路
と、を有し、前記冷却液が閉塞された流路を循環する液
冷システムと、を備えたパーソナルコンピュータであっ
て、前記表示装置は、前記冷却液の流路に、前記流路を
流れる冷却液が供給される供給口と前記供給された冷却
液を排出する排出口とを備え、内部に前記冷却液と気体
とを保持するアキュムレータを備え、前記ポンプからの
脈流の吐出に対応して、前記アキュムレータ内に保持さ
れる冷却液量を変化させるようにする。
【００２３】さらに、他の具体的形態としては、半導体
素子と、信号入力部と、表示装置と、ピエゾ素子を有す
るダイヤフラムの往復運動を用いて冷却液を脈流として
吐出ポンプと、前記冷却液が供給され前記半導体素子で
生じる熱を受ける受熱ジャケットと、前記受熱ジャケッ
トを経た冷却液が供給され熱を放熱する放熱パイプと、
前記放熱パイプを経た冷却液が供給され供給口と前記供
給された冷却液を排出する排出口とを備え、内部に前記
冷却液と気体とを保持するアキュムレータと、前記アキ
ュムレータを経た冷却液が前記ポンプに循環する経路
と、を有し、前記冷却液が閉塞された流路を循環する液
冷システムと、を備えたパーソナルコンピュータであっ
て、前記ポンプからの脈流の吐出に対応して、前記アキ
ュムレータ内に保持される冷却液量を変化させるように
する。
素子と、信号入力部と、表示装置と、ピエゾ素子を有す
るダイヤフラムの往復運動を用いて冷却液を脈流として
吐出ポンプと、前記冷却液が供給され前記半導体素子で
生じる熱を受ける受熱ジャケットと、前記受熱ジャケッ
トを経た冷却液が供給され熱を放熱する放熱パイプと、
前記放熱パイプを経た冷却液が供給され供給口と前記供
給された冷却液を排出する排出口とを備え、内部に前記
冷却液と気体とを保持するアキュムレータと、前記アキ
ュムレータを経た冷却液が前記ポンプに循環する経路
と、を有し、前記冷却液が閉塞された流路を循環する液
冷システムと、を備えたパーソナルコンピュータであっ
て、前記ポンプからの脈流の吐出に対応して、前記アキ
ュムレータ内に保持される冷却液量を変化させるように
する。
【００２４】次に図１３を用いて説明する。本発明によ
る冷却システムの流路を図１３に示す。流路はポンプ１
と接続パイプ３から構成され、内部には冷却液が充填さ
れている。接続パイプ３はポンプの出口と入口の両方に
接続され閉ループとなっている。ポンプ１は往復動を行
うダイヤフラム８と逆止弁９ａ、９ｂ、及びケースから
構成されている。いま、ダイヤフラムが実線の位置に来
たときを考える。ポンプ内の冷却液が加圧されるので、
逆止弁９ｂが開かれる。これを連続することによりポン
プから脈流が吐出されて冷却液経路を循環させる。この
とき、冷却液が矢印の方向に移動するためには、接続パ
イプ３の一部あるいは全部が圧力により膨張し、ポンプ
内にあった冷却液が流入することが必要である。
る冷却システムの流路を図１３に示す。流路はポンプ１
と接続パイプ３から構成され、内部には冷却液が充填さ
れている。接続パイプ３はポンプの出口と入口の両方に
接続され閉ループとなっている。ポンプ１は往復動を行
うダイヤフラム８と逆止弁９ａ、９ｂ、及びケースから
構成されている。いま、ダイヤフラムが実線の位置に来
たときを考える。ポンプ内の冷却液が加圧されるので、
逆止弁９ｂが開かれる。これを連続することによりポン
プから脈流が吐出されて冷却液経路を循環させる。この
とき、冷却液が矢印の方向に移動するためには、接続パ
イプ３の一部あるいは全部が圧力により膨張し、ポンプ
内にあった冷却液が流入することが必要である。
【００２５】図１４にポンプの流量Ｑと圧力Ｐの関係を
示す。Ｐmaxはポンプの出口を塞ぎ冷却液を流さないと
きに発生する最大圧力、Ｑmaxはポンプの出口を開放
し、圧力損失をなくした場合の最大流量を示す。この線
図で流量Ｑと圧力Ｐの関係が決まり、例えば圧力損失が
Ｐ０の配管を接続した場合の流量はＱ０となる。
示す。Ｐmaxはポンプの出口を塞ぎ冷却液を流さないと
きに発生する最大圧力、Ｑmaxはポンプの出口を開放
し、圧力損失をなくした場合の最大流量を示す。この線
図で流量Ｑと圧力Ｐの関係が決まり、例えば圧力損失が
Ｐ０の配管を接続した場合の流量はＱ０となる。
【００２６】本発明の冷却システムでは往復動によるポ
ンプを採用して脈流により冷却液流路を循環させている
ので、脈流の供給（往復動）による容積変化ΔＶpは流
量Ｑ／振動数ｆで求められ、容積変化ΔＶpと圧力Ｐの
関係を図１５のように描くことができる。また、配管に
かかる圧力Ｐと配管の容積変化ΔＶｓは比例するので、
例えば直線のようになる。このとき、直線とポンプ
の特性線図の交点で圧力Ｐ１と容積変化ΔＶ１が決ま
る。開ループであれば、容積変化は配管の圧力損失Ｐ０
で決まり、容積変化ΔＶ０が得られるが、のように容
積変化が小さい硬い配管を用いると容積変化はΔＶ０よ
り小さいΔＶ１しか得られない。従って流量が低下し、
冷却性能も低下する。これに対し、のように圧力に対
する容積変化が大きい場合、すなわち軟らかい配管を用
いた場合は、直線とポンプの特性線図の交点における
容積変化はΔＶ０より大きくなるので、本来の容積変化
はΔＶ０が得られ、十分な特性を発揮することができ
る。すなわち、ポンプの部材の往復動による容積変化を
ΔＶｐ、容積変化ΔＶｐの時に生じる圧力をＰ、圧力Ｐ
を与えたときに生じるポンプを除く液冷システムの容積
変化をΔＶｓと定義した場合に、ΔＶｓがΔＶｐ以上に
して、冷却システムの特性を高効率で引き出すことが可
能となり、低消費電力のシステムを構成することができ
る。
ンプを採用して脈流により冷却液流路を循環させている
ので、脈流の供給（往復動）による容積変化ΔＶpは流
量Ｑ／振動数ｆで求められ、容積変化ΔＶpと圧力Ｐの
関係を図１５のように描くことができる。また、配管に
かかる圧力Ｐと配管の容積変化ΔＶｓは比例するので、
例えば直線のようになる。このとき、直線とポンプ
の特性線図の交点で圧力Ｐ１と容積変化ΔＶ１が決ま
る。開ループであれば、容積変化は配管の圧力損失Ｐ０
で決まり、容積変化ΔＶ０が得られるが、のように容
積変化が小さい硬い配管を用いると容積変化はΔＶ０よ
り小さいΔＶ１しか得られない。従って流量が低下し、
冷却性能も低下する。これに対し、のように圧力に対
する容積変化が大きい場合、すなわち軟らかい配管を用
いた場合は、直線とポンプの特性線図の交点における
容積変化はΔＶ０より大きくなるので、本来の容積変化
はΔＶ０が得られ、十分な特性を発揮することができ
る。すなわち、ポンプの部材の往復動による容積変化を
ΔＶｐ、容積変化ΔＶｐの時に生じる圧力をＰ、圧力Ｐ
を与えたときに生じるポンプを除く液冷システムの容積
変化をΔＶｓと定義した場合に、ΔＶｓがΔＶｐ以上に
して、冷却システムの特性を高効率で引き出すことが可
能となり、低消費電力のシステムを構成することができ
る。
【００２７】また、部材の往復動により液体を加圧する
ポンプ２台と、発熱体を冷却するための熱交換器機能を
有する受熱ジャケットと、外界との熱交換を行う放熱パ
イプと、前記の部品を接続する接続パイプからなり、２
台のポンプ、受熱ジャケット、放熱パイプが接続パイプ
により閉ループに配置されており、ポンプ、受熱ジャケ
ット、放熱パイプ、接続パイプの中に冷却液が充填され
ている液冷システムにおいて、２台のポンプの部材の往
復動の位相を１８０度ずらすことによっても同様の効果
が得られ、冷却システムの特性を高効率で引き出すこと
が可能となり、低消費電力のシステムを構成することが
できる。
ポンプ２台と、発熱体を冷却するための熱交換器機能を
有する受熱ジャケットと、外界との熱交換を行う放熱パ
イプと、前記の部品を接続する接続パイプからなり、２
台のポンプ、受熱ジャケット、放熱パイプが接続パイプ
により閉ループに配置されており、ポンプ、受熱ジャケ
ット、放熱パイプ、接続パイプの中に冷却液が充填され
ている液冷システムにおいて、２台のポンプの部材の往
復動の位相を１８０度ずらすことによっても同様の効果
が得られ、冷却システムの特性を高効率で引き出すこと
が可能となり、低消費電力のシステムを構成することが
できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を以下
説明する。図１に本発明の冷却システムを用いたノート
型パーソナルコンピュータを示す。本体筐体６に実装さ
れた半導体素子５には、内部に冷却液の流路を設けた受
熱ジャケット２が接続されている。本体筐体６にはポン
プ１も設けられている。表示装置筐体７の表示パネル背
面には放熱パイプ４が設けられている。ポンプ１、受熱
ジャケット２、放熱パイプ４は接続パイプ３で図のよう
に閉ループ状に接続されており、これらの内部には冷却
液が充填されている。
説明する。図１に本発明の冷却システムを用いたノート
型パーソナルコンピュータを示す。本体筐体６に実装さ
れた半導体素子５には、内部に冷却液の流路を設けた受
熱ジャケット２が接続されている。本体筐体６にはポン
プ１も設けられている。表示装置筐体７の表示パネル背
面には放熱パイプ４が設けられている。ポンプ１、受熱
ジャケット２、放熱パイプ４は接続パイプ３で図のよう
に閉ループ状に接続されており、これらの内部には冷却
液が充填されている。
【００２９】図１に示したノート型パーソナルコンピュ
ータの冷却システムの第１実施例を模式的に示したのが
図２である。ポンプ１、プリント基板１１に実装された
半導体素子５に接続された受熱ジャケット２、放熱パイ
プ４は接続パイプ３で接続されている。ポンプ１は往復
動を行うダイヤフラム８と逆止弁９ａ、９ｂ、及びケー
スから構成されている。接続パイプ３の一部分は軟らか
い材質を用いており、膨張部１０となっている。ダイヤ
フラム８が図の位置に来ると、冷却液が加圧されるの
で、逆止弁９ｂが開く。すると、冷却液の圧力により膨
張部１０が１０ａのように膨張するので、冷却液は矢印
の方向に移動する。次にダイヤフラム８が破線の位置に
来ると、圧力が低下するので、逆止弁９ａが開き接続パ
イプ内の冷却液がポンプ内に流れ込み、膨張部１０は破
線の位置に戻る。この動作を繰り返すことにより冷却液
は流路を循環する。受熱ジャケット２において暖められ
た冷却液は放熱パイプ４で冷却され、ポンプ１を経由し
て再び受熱ジャケットに流れ込む。これを繰り返すこと
により、発熱量の大きい半導体素子であっても効率よく
冷却することができる。（特に３０Ｗを越える発熱をす
る半導体素子を有するパーソナルコンピュータに使用す
ると効果的である。） 本実施例では、ポンプの部材の往復動による容積変化を
ΔＶｐ、容積変化ΔＶｐの時に生じる圧力をＰ、圧力Ｐ
を与えたときに生じる膨張部１０の容積変化をΔＶｓと
定義した場合に、ΔＶｓはΔＶｐ以上となっている。こ
のため、「課題を解決するための手段」の項で述べたよ
うに、冷却システムの特性を高効率に引き出すことが可
能となり、低消費電力のシステムを構成することができ
る。
ータの冷却システムの第１実施例を模式的に示したのが
図２である。ポンプ１、プリント基板１１に実装された
半導体素子５に接続された受熱ジャケット２、放熱パイ
プ４は接続パイプ３で接続されている。ポンプ１は往復
動を行うダイヤフラム８と逆止弁９ａ、９ｂ、及びケー
スから構成されている。接続パイプ３の一部分は軟らか
い材質を用いており、膨張部１０となっている。ダイヤ
フラム８が図の位置に来ると、冷却液が加圧されるの
で、逆止弁９ｂが開く。すると、冷却液の圧力により膨
張部１０が１０ａのように膨張するので、冷却液は矢印
の方向に移動する。次にダイヤフラム８が破線の位置に
来ると、圧力が低下するので、逆止弁９ａが開き接続パ
イプ内の冷却液がポンプ内に流れ込み、膨張部１０は破
線の位置に戻る。この動作を繰り返すことにより冷却液
は流路を循環する。受熱ジャケット２において暖められ
た冷却液は放熱パイプ４で冷却され、ポンプ１を経由し
て再び受熱ジャケットに流れ込む。これを繰り返すこと
により、発熱量の大きい半導体素子であっても効率よく
冷却することができる。（特に３０Ｗを越える発熱をす
る半導体素子を有するパーソナルコンピュータに使用す
ると効果的である。） 本実施例では、ポンプの部材の往復動による容積変化を
ΔＶｐ、容積変化ΔＶｐの時に生じる圧力をＰ、圧力Ｐ
を与えたときに生じる膨張部１０の容積変化をΔＶｓと
定義した場合に、ΔＶｓはΔＶｐ以上となっている。こ
のため、「課題を解決するための手段」の項で述べたよ
うに、冷却システムの特性を高効率に引き出すことが可
能となり、低消費電力のシステムを構成することができ
る。
【００３０】前記値の測定には、例えば以下のようにす
ることができる。ポンプ１に冷却液を回収する接続パイ
プ３をポンプの直前で切る。ポンプ１下流側であって、
ポンプ１の直下に圧力計を設置する。冷却液供給源から
冷却液をポンプ１へ供給してポンプ１を駆動させる。そ
して流量と圧力Ｐ0を計測する。次に前記ポンプ１の脈
動（内部部材の往復）の周波数から１回当りの流量であ
る前記容積変化量(ΔＶｐ)を求める。
ることができる。ポンプ１に冷却液を回収する接続パイ
プ３をポンプの直前で切る。ポンプ１下流側であって、
ポンプ１の直下に圧力計を設置する。冷却液供給源から
冷却液をポンプ１へ供給してポンプ１を駆動させる。そ
して流量と圧力Ｐ0を計測する。次に前記ポンプ１の脈
動（内部部材の往復）の周波数から１回当りの流量であ
る前記容積変化量(ΔＶｐ)を求める。
【００３１】次に、前記切った接続パイプのうちポンプ
１と反対側端を封止し、冷却液の流路ができるだけ水平
になるようパーソナルコンピュータ等を配置する。そし
て、前記切った接続パイプのポンプ側に水柱を連絡し、
水柱の高さ変化・高さによって、ポンプ以外の冷却水流
路の体積変化ΔVs及び圧力P1を計測する。ΔV-P図にお
いてVs及びP1をプロットし、原点から直線を引く。前記
直線と前記P0及びΔVpのプロット点を比較した場合にΔ
Vpにおける両者の圧力を比較するとP0のほうが大きい値
になっている。
１と反対側端を封止し、冷却液の流路ができるだけ水平
になるようパーソナルコンピュータ等を配置する。そし
て、前記切った接続パイプのポンプ側に水柱を連絡し、
水柱の高さ変化・高さによって、ポンプ以外の冷却水流
路の体積変化ΔVs及び圧力P1を計測する。ΔV-P図にお
いてVs及びP1をプロットし、原点から直線を引く。前記
直線と前記P0及びΔVpのプロット点を比較した場合にΔ
Vpにおける両者の圧力を比較するとP0のほうが大きい値
になっている。
【００３２】なお、本実施例では接続パイプ３の一部分
が軟らかく、ΔＶｓがΔＶｐ以上になる役割を果たして
いるが、接続パイプ全体が軟らかく、ΔＶｓがΔＶｐ以
上になる役割を果たしていてもよい。また、接続パイプ
３の材質としては、低剛性のゴムまたは樹脂があげられ
る。
が軟らかく、ΔＶｓがΔＶｐ以上になる役割を果たして
いるが、接続パイプ全体が軟らかく、ΔＶｓがΔＶｐ以
上になる役割を果たしていてもよい。また、接続パイプ
３の材質としては、低剛性のゴムまたは樹脂があげられ
る。
【００３３】図３に本発明の第２実施例による冷却シス
テムを模式的に示す。システムの構成は第1実施例とほ
ぼ同じであるが、第１実施例の膨張部１０の代わりに内
部を冷却液で満たしたアキュムレータ１２を取り付け
た。この図においても、ダイヤフラム８の実線と破線は
アキュムレータ１２の実線と破線に対応している。ダイ
ヤフラム８によりポンプ１の内部が加圧されると、逆止
弁９ｂが開き、圧力がアキュムレータ１２に伝わり、実
線のように膨張する。この膨張により冷却液が矢印の方
向に流れることができる。本実施例では、圧力Ｐを与え
たときに生じるアキュムレータ１２の容積変化がΔＶｓ
であり、ΔＶｓはΔＶｐ以上となっている。このため、
冷却システムの特性を高効率引き出すことが可能とな
り、低消費電力のシステムを構成することができる。
テムを模式的に示す。システムの構成は第1実施例とほ
ぼ同じであるが、第１実施例の膨張部１０の代わりに内
部を冷却液で満たしたアキュムレータ１２を取り付け
た。この図においても、ダイヤフラム８の実線と破線は
アキュムレータ１２の実線と破線に対応している。ダイ
ヤフラム８によりポンプ１の内部が加圧されると、逆止
弁９ｂが開き、圧力がアキュムレータ１２に伝わり、実
線のように膨張する。この膨張により冷却液が矢印の方
向に流れることができる。本実施例では、圧力Ｐを与え
たときに生じるアキュムレータ１２の容積変化がΔＶｓ
であり、ΔＶｓはΔＶｐ以上となっている。このため、
冷却システムの特性を高効率引き出すことが可能とな
り、低消費電力のシステムを構成することができる。
【００３４】なお、本実施例ではアキュムレータ１２を
接続パイプ３に分岐して取り付けたが、図４に示すよう
にアキュムレータ１３を接続パイプ３に直列に接続し、
閉ループに組み込んでも、ΔＶｓがΔＶｐ以上であれ
ば、同じ効果が得られる。
接続パイプ３に分岐して取り付けたが、図４に示すよう
にアキュムレータ１３を接続パイプ３に直列に接続し、
閉ループに組み込んでも、ΔＶｓがΔＶｐ以上であれ
ば、同じ効果が得られる。
【００３５】また、アキュムレータ１２、１３構造が可
変で大小する場合は、アキュムレータ１２、１３の材質
としては、低剛性のゴムまたは樹脂があげられる。一
方、代わりに、アキュムレータの内部に気体部（空気
他）と冷却液の滞留部とを備えた構造にすることも考え
られる。アキュムレータ１２、１３に冷却液を供給する
供給口及びアキュムレータ１２、１３に滞留した冷却液
を排出する排出口（図示せず）を備えるようにすること
ができる。
変で大小する場合は、アキュムレータ１２、１３の材質
としては、低剛性のゴムまたは樹脂があげられる。一
方、代わりに、アキュムレータの内部に気体部（空気
他）と冷却液の滞留部とを備えた構造にすることも考え
られる。アキュムレータ１２、１３に冷却液を供給する
供給口及びアキュムレータ１２、１３に滞留した冷却液
を排出する排出口（図示せず）を備えるようにすること
ができる。
【００３６】なお、本実施例は、アキュムレータをポン
プ１と受熱ジャケット２との間の経路に設置したが、よ
り好ましくは受熱ジャケット２とポンプ１との間の経路
であって、図１における表示装置筐体７に設置すること
が効率的な小型化等の観点では好ましい。更に好ましく
は前記放熱パイプ４を設置した領域の下流側に設置する
ほうが腐食等の観点からは好ましい。
プ１と受熱ジャケット２との間の経路に設置したが、よ
り好ましくは受熱ジャケット２とポンプ１との間の経路
であって、図１における表示装置筐体７に設置すること
が効率的な小型化等の観点では好ましい。更に好ましく
は前記放熱パイプ４を設置した領域の下流側に設置する
ほうが腐食等の観点からは好ましい。
【００３７】図５に本発明の第３実施例による冷却シス
テムを模式的に示す。システムの構成は第２実施例の図
３とほぼ同じであるが、アキュムレータとして金属ベロ
ーズ１４を取り付けた。この図においても、ダイヤフラ
ム８の実線と破線は金属ベローズ１４の実線と破線に対
応している。ダイヤフラム８によりポンプ１の内部が加
圧されると、逆止弁９ｂが開き、圧力が金属ベローズ１
４に伝わり、実線のように膨張する。この膨張により冷
却液が矢印の方向に流れることができる。本実施例で
は、圧力Ｐを与えたときに生じる金属ベローズ１４の容
積変化がΔＶｓであり、ΔＶｓはΔＶｐ以上となってい
る。このため、冷却システムの特性を高効率に引き出す
ことが可能となり、低消費電力のシステムを構成するこ
とができる。
テムを模式的に示す。システムの構成は第２実施例の図
３とほぼ同じであるが、アキュムレータとして金属ベロ
ーズ１４を取り付けた。この図においても、ダイヤフラ
ム８の実線と破線は金属ベローズ１４の実線と破線に対
応している。ダイヤフラム８によりポンプ１の内部が加
圧されると、逆止弁９ｂが開き、圧力が金属ベローズ１
４に伝わり、実線のように膨張する。この膨張により冷
却液が矢印の方向に流れることができる。本実施例で
は、圧力Ｐを与えたときに生じる金属ベローズ１４の容
積変化がΔＶｓであり、ΔＶｓはΔＶｐ以上となってい
る。このため、冷却システムの特性を高効率に引き出す
ことが可能となり、低消費電力のシステムを構成するこ
とができる。
【００３８】なお、本実施例では金属ベローズ１４を接
続パイプ３に分岐して取り付けたが、図６に示すように
金属ベローズ１５を接続パイプ３に直列に接続し、閉ル
ープに組み込んでも、ΔＶｓがΔＶｐ以上であれば、同
じ効果が得られる。また、金属ベローズ１４の材質とし
てはステンレス鋼、ばね用リン青銅があげられる。
続パイプ３に分岐して取り付けたが、図６に示すように
金属ベローズ１５を接続パイプ３に直列に接続し、閉ル
ープに組み込んでも、ΔＶｓがΔＶｐ以上であれば、同
じ効果が得られる。また、金属ベローズ１４の材質とし
てはステンレス鋼、ばね用リン青銅があげられる。
【００３９】図７に本発明の第４実施例による冷却シス
テムを模式的に示す。システムの構成は第２、第３実施
例とほぼ同じであるが、アキュムレータとしてピストン
機構１６を用いた。ピストン機構１６は注射器のような
構造になっており、ピストンの一端はばねにより押され
ている。ダイヤフラム８によりポンプ１の内部が加圧さ
れると、逆止弁９ｂが開き、圧力がピストン機構１６に
伝わり、ピストンが図７の上方に移動する。この移動に
より冷却液が矢印の方向に流れることができる。本実施
例では、圧力Ｐを与えたときに生じるピストン機構１６
の容積変化がΔＶｓであり、ばねの強さを調節すること
によりΔＶｓはΔＶｐ以上となっている。このため、冷
却システムの特性を高効率引き出すことが可能となり、
低消費電力のシステムを構成することができる。ピスト
ン機構１６の材質としては、金属、樹脂、ガラスがあげ
られるが、市販の注射器をそのまま用いても良い。ピス
トン機構１６で用いるばねとしては、図７に示したコイ
ルばねのほか、板ばね、空気ばねなどがあげられる。
テムを模式的に示す。システムの構成は第２、第３実施
例とほぼ同じであるが、アキュムレータとしてピストン
機構１６を用いた。ピストン機構１６は注射器のような
構造になっており、ピストンの一端はばねにより押され
ている。ダイヤフラム８によりポンプ１の内部が加圧さ
れると、逆止弁９ｂが開き、圧力がピストン機構１６に
伝わり、ピストンが図７の上方に移動する。この移動に
より冷却液が矢印の方向に流れることができる。本実施
例では、圧力Ｐを与えたときに生じるピストン機構１６
の容積変化がΔＶｓであり、ばねの強さを調節すること
によりΔＶｓはΔＶｐ以上となっている。このため、冷
却システムの特性を高効率引き出すことが可能となり、
低消費電力のシステムを構成することができる。ピスト
ン機構１６の材質としては、金属、樹脂、ガラスがあげ
られるが、市販の注射器をそのまま用いても良い。ピス
トン機構１６で用いるばねとしては、図７に示したコイ
ルばねのほか、板ばね、空気ばねなどがあげられる。
【００４０】図８に本発明の第５実施例による冷却シス
テムを模式的に示す。システムの構成は第２実施例と同
じであるが、本実施例では冷却液を加圧して充填した。
この図においても、ダイヤフラム８の実線と破線はアキ
ュムレータ１７の実線と破線に対応している。またアキ
ュムレータ１７の元の形状（内圧と外圧の差がない場合
の形状）を一点鎖線で示した。冷却液を加圧して充填し
ているため、ポンプ１のダイヤフラム８が破線の位置に
来たときでも、アキュムレータ１７の形状は元の形状よ
り大きい。冷却液が加圧されて充填されていても、圧力
Ｐを与えたときに生じるアキュムレータ１７の容積変化
ＶｓがΔＶｐ以上であれば、第１実施例と全く同じ効果
が得られ、冷却システムの特性を高効率に引き出すこと
が可能となり、低消費電力のシステムを構成することが
できる。
テムを模式的に示す。システムの構成は第２実施例と同
じであるが、本実施例では冷却液を加圧して充填した。
この図においても、ダイヤフラム８の実線と破線はアキ
ュムレータ１７の実線と破線に対応している。またアキ
ュムレータ１７の元の形状（内圧と外圧の差がない場合
の形状）を一点鎖線で示した。冷却液を加圧して充填し
ているため、ポンプ１のダイヤフラム８が破線の位置に
来たときでも、アキュムレータ１７の形状は元の形状よ
り大きい。冷却液が加圧されて充填されていても、圧力
Ｐを与えたときに生じるアキュムレータ１７の容積変化
ＶｓがΔＶｐ以上であれば、第１実施例と全く同じ効果
が得られ、冷却システムの特性を高効率に引き出すこと
が可能となり、低消費電力のシステムを構成することが
できる。
【００４１】本実施例特有の効果として、冷却液の長期
間にわたる減少により発生するシステム内の気泡を防止
することができることがあげられる。接続パイプ３やア
キュムレータ１７の材質としてゴムあるいは樹脂を用い
ると、わずかではあるが冷却液の分子がゴムあるいは樹
脂の中を拡散し、雰囲気中に抜け出す。もしシステム内
の圧力が大気圧より低いと、空気がゴムあるいは樹脂の
中を拡散して流路の中に入り込み、気泡が生じる場合が
ある。気泡は逆止弁の働きを妨害したり、伝熱の妨げに
なる場合があるので、これを防ぐことは本システムにと
って重要である。
間にわたる減少により発生するシステム内の気泡を防止
することができることがあげられる。接続パイプ３やア
キュムレータ１７の材質としてゴムあるいは樹脂を用い
ると、わずかではあるが冷却液の分子がゴムあるいは樹
脂の中を拡散し、雰囲気中に抜け出す。もしシステム内
の圧力が大気圧より低いと、空気がゴムあるいは樹脂の
中を拡散して流路の中に入り込み、気泡が生じる場合が
ある。気泡は逆止弁の働きを妨害したり、伝熱の妨げに
なる場合があるので、これを防ぐことは本システムにと
って重要である。
【００４２】なお、第１、第３、第４実施例において
も、冷却液を加圧して充填することにより本実施例とま
ったく同様の効果が得られることは言うまでもない。
も、冷却液を加圧して充填することにより本実施例とま
ったく同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４３】図９に本発明の第６実施例による冷却シス
テムを模式的に示す。システムの構成は第1実施例と同
じであるが、本実施例では接続パイプ３に軟質のゴムあ
るいは樹脂を用いた。そして、接続パイプ３の表面を図
１０示すように金属膜１８で覆った。本実施例特有の効
果として、接続パイプ３が軟質であるので、ポンプ、受
熱ジャケット、放熱パイプなどのほかの部品が自由に配
置できることがあげられる。また、放熱経路の一部を繰
り返し折り曲げる事も可能になる。しかし、ゴムあるい
は樹脂を用いると第５実施例で説明したように冷却液の
分子がゴムあるいは樹脂の中を拡散し、雰囲気中に抜け
出す場合がある。本実施例では、接続パイプ３の表面が
金属膜１８で覆われているので、冷却液の減少を防ぐこ
とができる。また、図１１に示すように、接続パイプを
金属膜１９ｂと樹脂膜１９ａからなる樹脂シート１９で
覆っても同様の効果がある。このとき樹脂シート１９と
接続パイプ３の間にすきまがあってもかまわないが、樹
脂シート１９の両端は接続パイプ３に密着していなけれ
ばならない。
テムを模式的に示す。システムの構成は第1実施例と同
じであるが、本実施例では接続パイプ３に軟質のゴムあ
るいは樹脂を用いた。そして、接続パイプ３の表面を図
１０示すように金属膜１８で覆った。本実施例特有の効
果として、接続パイプ３が軟質であるので、ポンプ、受
熱ジャケット、放熱パイプなどのほかの部品が自由に配
置できることがあげられる。また、放熱経路の一部を繰
り返し折り曲げる事も可能になる。しかし、ゴムあるい
は樹脂を用いると第５実施例で説明したように冷却液の
分子がゴムあるいは樹脂の中を拡散し、雰囲気中に抜け
出す場合がある。本実施例では、接続パイプ３の表面が
金属膜１８で覆われているので、冷却液の減少を防ぐこ
とができる。また、図１１に示すように、接続パイプを
金属膜１９ｂと樹脂膜１９ａからなる樹脂シート１９で
覆っても同様の効果がある。このとき樹脂シート１９と
接続パイプ３の間にすきまがあってもかまわないが、樹
脂シート１９の両端は接続パイプ３に密着していなけれ
ばならない。
【００４４】図１２に本発明の第７実施例による冷却シ
ステムを模式的に示す。本実施例ではポンプを２台直列
に配置し、閉ループ流路を形成した。ダイヤフラム８と
８'の実線と破線はそれぞれ対応している。ポンプ１の
ダイヤフラム８が実線の位置にあり冷却液を加圧してい
るとき、ポンプ１'のダイヤフラム８'は実線の位置にあ
ので、ポンプ１から吐き出された冷却液がポンプ１'に
流入する。このように２台のポンプのダイヤフラムの往
復動の位相が１８０度ずれているため、冷却液は矢印の
方向に滑らかに移動することができるので、他の実施例
と全く同じ効果が得られ、冷却システムの特性を高効率
で引き出すことが可能となり、低消費電力のシステムを
構成することができる。
ステムを模式的に示す。本実施例ではポンプを２台直列
に配置し、閉ループ流路を形成した。ダイヤフラム８と
８'の実線と破線はそれぞれ対応している。ポンプ１の
ダイヤフラム８が実線の位置にあり冷却液を加圧してい
るとき、ポンプ１'のダイヤフラム８'は実線の位置にあ
ので、ポンプ１から吐き出された冷却液がポンプ１'に
流入する。このように２台のポンプのダイヤフラムの往
復動の位相が１８０度ずれているため、冷却液は矢印の
方向に滑らかに移動することができるので、他の実施例
と全く同じ効果が得られ、冷却システムの特性を高効率
で引き出すことが可能となり、低消費電力のシステムを
構成することができる。
【００４５】なお、本実施例では他の実施例のように流
路が膨張する部分を設ける必要はないが、他の実施例と
併用することは何ら差し支えない。
路が膨張する部分を設ける必要はないが、他の実施例と
併用することは何ら差し支えない。
【００４６】また、本実施例ではポンプを２台用いてい
るので、加圧力が大きくなり、流量が増加するので、他
の実施例の冷却システムより冷却効率が向上するという
特有の効果がある。
るので、加圧力が大きくなり、流量が増加するので、他
の実施例の冷却システムより冷却効率が向上するという
特有の効果がある。
【００４７】以上述べたように、本実施例によれば、冷
却システムの特性を高効率で引き出すことが可能となる
ので、超小型・薄型かつ低消費電力の冷却システムを提
供することができ、さらに本システムをパーソナルコン
ピュータに適用することにより、高発熱の半導体素子を
搭載することが可能となる。
却システムの特性を高効率で引き出すことが可能となる
ので、超小型・薄型かつ低消費電力の冷却システムを提
供することができ、さらに本システムをパーソナルコン
ピュータに適用することにより、高発熱の半導体素子を
搭載することが可能となる。
【００４８】
【発明の効果】本発明により、小型・薄型化した電子機
器に用いられる半導体素子等の高発熱体を低消費電力で
冷却することができる冷却システム或いは当該構造を備
えたパーソナルコンピュータを提供することができる。
器に用いられる半導体素子等の高発熱体を低消費電力で
冷却することができる冷却システム或いは当該構造を備
えたパーソナルコンピュータを提供することができる。
【図１】本発明の一実施例による冷却システムを用いた
ノート型パーソナルコンピュータ。
ノート型パーソナルコンピュータ。
【図２】本発明の一実施例による冷却システム。
【図３】本発明の一実施例による冷却システム。
【図４】本発明の一実施例による別の冷却システム。
【図５】本発明の一実施例による冷却システム。
【図６】本発明の一実施例による別の冷却システム。
【図７】本発明の一実施例による冷却システム。
【図８】本発明の一実施例による冷却システム。
【図９】本発明の一実施例による冷却システム。
【図１０】本発明の一実施例で用いる接続パイプ。
【図１１】本発明の一実施例で用いる接続パイプ。
【図１２】本発明の一実施例による冷却システム。
【図１３】本発明の基本原理を説明するための冷却シス
テムの原理図。
テムの原理図。
【図１４】本発明の一実施形態の冷却システムで用いる
ポンプの流量と圧力の関係を示すグラフ。
ポンプの流量と圧力の関係を示すグラフ。
【図１５】本発明の一実施形態の冷却システムで用いる
ポンプの容積変化と圧力の関係を示すグラフ。
ポンプの容積変化と圧力の関係を示すグラフ。
１、１' ポンプ ２ 受熱ジャケット ３ 接続パイプ ４ 放熱パイプ ５ 半導体素子 ６ 本体筐体 ７ 表示装置筐体 ８、８' ダイヤフラム ９ａ、９ｂ、９ａ'、９ｂ' 逆止弁 １０ 膨張部 １１ プリント基板 １２ アキュムレータ（分岐型） １３ アキュムレータ（直列型） １４ 金属ベローズ１（分岐型） １５ 金属ベローズ１（直列型） １６ ピストン機構 １７ アキュムレータ（加圧型） １８ 金属膜 １９ 金属膜で覆われた樹脂シート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉冨 雄二 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 南谷 林太郎 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 大橋 繁男 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 芦分 範之 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 近藤 義広 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 中川 毅 神奈川県海老名市下今泉810番地 株式会 社日立製作所インターネットプラットフォ ーム事業部内 Ｆターム(参考） 3L044 AA04 BA06 CA14 DB02 FA02 KA01 KA04 5E322 AA07 AA11 DA01 DA02 FA01
Claims (10)
- 【請求項１】冷却液を脈流として供給するポンプと、前
記冷却液が供給され発熱体から熱を受ける受熱ジャケッ
トと、前記受熱ジャケットを経た冷却液が供給され熱を
放熱する放熱パイプと、前記放熱パイプを経た冷却液が
前記ポンプに循環する経路と、を有し、前記冷却液が閉
塞された流路を循環する液冷システムであって、前記ポ
ンプが脈流を吐出する際の内部の容積変化をΔVp、前記
容積変化に伴って生じる圧力をＰとし、前記圧力Ｐによ
る前記ポンプ部を除く冷却液流路の容積変化をΔVsとし
たときに、ΔVsはΔVp以上になることを特徴とする液冷
システム。 - 【請求項２】請求項１に記載の液冷システムにおいて、
前記圧力Ｐによる自身が保有する冷却液の容積変化がΔ
Ｖｐ以上であるアキュムレータを有することを特徴とす
る液冷システム。 - 【請求項３】請求項１に記載の液冷システムにおいて、
前記冷却液は大気圧より高い圧力に加圧されていること
を特徴とする液冷システム。 - 【請求項４】請求項２に記載の液冷システムにおいて、
前記アキュムレータは前記循環する冷却液が供給される
供給口と前記冷却水を排出する排出口とを備え、内部に
前記冷却液と気体とを保持することを特徴とする液冷シ
ステム。 - 【請求項５】半導体素子と、信号入力部と、表示装置
と、を備え、冷却液を脈流として供給するポンプと、前
記冷却液が供給され前記半導体素子で生じる熱を受ける
受熱ジャケットと、前記受熱ジャケットを経た冷却液が
供給され熱を放熱する放熱パイプと、前記放熱パイプを
経た冷却液が前記ポンプに循環する経路と、を有し、前
記冷却液が閉塞された流路を循環する液冷システムと、
を備えたパーソナルコンピュータであって、前記ポンプ
が脈流を吐出する際の内部の容積変化をΔVp、前記容積
変化に伴って生じる圧力をＰとし、前記圧力Ｐによる前
記ポンプ部を除く冷却液流路の容積変化をΔVsとしたと
きに、ΔVsはΔVp以上になることを特徴とするパーソナ
ルコンピュータ。 - 【請求項６】請求項５に記載のパーソナルコンピュータ
において、前記圧力Ｐによる自身が保有する冷却液の容
積変化がΔＶｐ以上であるアキュムレータを有すること
を特徴とするパーソナルコンピュータ。 - 【請求項７】請求項５に記載のパーソナルコンピュータ
において、前記冷却液は大気圧より高い圧力に加圧され
ていることを特徴とするパーソナルコンピュータ。 - 【請求項８】半導体素子と、信号入力部とを備える本体
と、前記第一の部材と可動部機構を介して連絡する表示
部を備えた表示装置と、冷却液を脈流として吐出するポ
ンプと、前記本体に配置され、前記冷却液が供給され前
記半導体素子で生じる熱を受ける受熱ジャケットと、前
記表示装置の前記表示部の背面に前記受熱ジャケットを
経た冷却液が供給され熱を放熱する放熱パイプと、前記
放熱パイプを経た冷却液が前記ポンプに循環する経路
と、を有し、前記冷却液が閉塞された流路を循環する液
冷システムと、を備えたパーソナルコンピュータであっ
て、前記表示装置は、前記冷却液の流路に、前記流路を
流れる冷却液が供給される供給口と前記供給された冷却
液を排出する排出口とを備え、内部に前記冷却液と気体
とを保持するアキュムレータを備え、前記ポンプからの
脈流の吐出に対応して、前記アキュムレータ内に保持さ
れる冷却液量を変化させることを特徴とするパーソナル
コンピュータ。 - 【請求項９】請求項８に記載のパーソナルコンピュータ
において、前記前記ポンプが脈流を吐出する際の内部の
容積変化をΔVp、前記容積変化に伴って生じる圧力をＰ
とし、前記圧力Ｐによる前記アキュムレータ内に保持さ
れる冷却液の体積変化をΔVsとしたときに、ΔVsはΔVp
以上になることを特徴とするパーソナルコンピュータ。 - 【請求項１０】半導体素子と、信号入力部と、表示装置
と、ピエゾ素子を有するダイヤフラムの往復運動を用い
て冷却液を脈流として吐出ポンプと、前記冷却液が供給
され前記半導体素子で生じる熱を受ける受熱ジャケット
と、前記受熱ジャケットを経た冷却液が供給され熱を放
熱する放熱パイプと、前記放熱パイプを経た冷却液が供
給され供給口と前記供給された冷却液を排出する排出口
とを備え、内部に前記冷却液と気体とを保持するアキュ
ムレータと、前記アキュムレータを経た冷却液が前記ポ
ンプに循環する経路と、を有し、前記冷却液が閉塞され
た流路を循環する液冷システムと、を備えたパーソナル
コンピュータであって、前記ポンプからの脈流の吐出に
対応して、前記アキュムレータ内に保持される冷却液量
を変化させることを特徴とするパーソナルコンピュー
タ。
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