JP2004134742A

JP2004134742A - Cooling device for electronic apparatus

Info

Publication number: JP2004134742A
Application number: JP2003185004A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Yamamoto; 山本　満; Kazuyuki Mikubo; 三窪　和幸; Sakae Hojo; 北城　栄; Yasuhiro Sasaki; 佐々木　康弘; Atsushi Ochi; 越智　篤
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2002-08-16
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2004-04-30
Anticipated expiration: 2023-06-27
Also published as: JP3781018B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling device for an electronic apparatuse in which an assembling property and mounting to the electronic apparatuse are facilitated with excellent heat conduction efficiency and a heat dissipation property, and the entire configuration of which can be made thin. <P>SOLUTION: A liquid cooling section 9 and an air cooling section 12 are integrally formed, and a heat absorption surface (metal cover) 19 of the liquid cooling section 9 is brought into contact or joined with heating parts such as a CPU 6 and a heater 7 which exerts maximum consumed power in a casing 2 and produces local heat in a small area. On the liquid cooling section 9, there is provided a liquid cooling pump 14 serving as a magnetic pump for circulating a refrigerant in a flow passage 10, and heat dissipated on the heating parts such as the CPU 6 and the heater 7 is subjected to heat diffusion over the whole of the liquid cooling section 9 by heat conduction by circulating the refrigerant by the liquid cooling pump 14. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器の冷却装置に関し、特にノート型パソコン等に搭載されるＣＰＵ等の発熱部品を冷却するのに適した電子機器の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のパソコン等の電子機器においては演算処理量の増大とその高速化に伴って消費電力の大きいＣＰＵ等の発熱体が搭載されており、当該発熱体が発生する熱量は増加の一途であるが、これら電子機器では使用されている様々な電子部品は、耐熱信頼性や動作特性の温度依存性からその使用温度範囲が通常限定されているため、これら電子機器においては内部で発生する熱を効率よく外部に排出する技術の確立が急務となっている。
【０００３】
一般にパソコン等の電子機器においては、ＣＰＵ等に吸熱部品として金属性ヒートシンクやいわゆるヒートパイプ等を取り付けて熱伝導による電子機器全体への熱の拡散や、電磁式の冷却用のファンを筐体に取り付けて電子機器内部から外部へ熱の放出を行っていた。
【０００４】
しかしながら、例えばノート型パソコンのような電子部品が高密度実装された電子機器においては、電子機器内部での放熱空間が少ないため、従来の冷却ファン単独、あるいは冷却ファンとヒートパイプとを組み合わせた冷却方式では３０Ｗ程度までの消費電力のＣＰＵにおいては対応可能冷却効果があったが、これ以上の消費電力のＣＰＵでは内部の熱を充分に放出することが困難になっていた。また、放熱が可能な場合でも送風能力の大きい冷却ファンの設置が必須となり、このような電磁式の冷却ファンの場合、その回転羽根の風きり音等の騒音のために静音性が大きく損なわれていた。さらに、サーバ用のパソコンにおいても、普及率の増大に伴って小型化や静音化の要請が強くなっており、そのために熱の放出についてもノート型パソコンと同様な問題が生じていた。
【０００５】
これらの問題を解決する方法として、特開２００２−９４２７６号公報および特開２００２−９４２７７号公報により開示されている電子機器の冷却装置がある。
【０００６】
図１９は、従来の電子機器の冷却装置の構成を示す横断面図である。
これらの冷却装置は、図１９に示すように、吸熱部１０１と、熱を伝える放熱パイプ１０２および空冷ファン１０３を中心とした強制空冷部１０４とから構成されている。吸熱部１０１の一面にはＣＰＵ等の高い消費電力のデバイスと接触する吸熱部分を有し、吸熱部１０１の内部には、液流路１０５が設けられ、液流路１０５は、放熱パイプ１０２を経て強制空冷部１０４に接続されている。強制空冷部１０４は、放熱部であり、液体循環用ポンプ１０６と、空冷ファン１０３と、液体循環用ポンプ１０６および空冷ファン１０３を収納するハウジング部１０７とからなり、ガスケットを介して一体に組み立てられている。
【０００７】
電子機器のＣＰＵで発生した熱は、接触している冷却装置の吸熱部１０１に伝達され、吸熱部１０１の内部の液流路１０５の液体を温度上昇させる。液流路１０５内の液体は、液体循環用ポンプ１０６の圧力により運ばれて循環し、強制空冷部１０４に達する。強制空冷部１０４においては、空冷ファン１０３により液流路１０５で温度上昇した液体が冷却され温度低下し、温度低下した液体は、循環して吸熱部１０１に帰還する。一方、強制空冷部１０４で温められた空気は空冷ファン１０３により筐体の外に排熱される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の冷却装置は、吸熱部１０１と、放熱部とこれらを結ぶ放熱パイプ１０２とから構成され、さらにこれらに加えてポンプカバーや吸熱器カバー等が付加されているため、組み立てや電子機器本体への取り付けが複雑になると共に、ファンによる強制空冷が液体循環用ポンプ１０６のある強制空冷部１０４の周辺に限定されているために冷却効率が充分でないという問題点があった。
【０００９】
さらに、従来の冷却装置は、強制空冷を液体循環用ポンプ１０６で行っているためにポンプ部の形状がポンプ単体の場合に比べて特に大きくなり複雑化し、全体の構成が厚くなってしまうという問題点があった。
【００１０】
また、従来の冷却装置は、樹脂製のガスケットを多く用いた組み立て構成となっているために長期間の使用により内部の冷却用液体が僅かずつ外部に蒸散して失われ冷却性能が劣化するという問題点があった。
【００１１】
本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、組み立て性や電子機器への取り付けが容易であり、また熱伝導効率や放熱性能に優れ、かつ全体の構成の薄型化することができる電子機器の冷却装置を提供する点にある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本願発明は、電子機器内の発熱部品を冷却する電子機器の冷却装置であって、前記発熱部品からの熱を冷媒によって拡散させる液冷手段と、該液冷手段によって拡散された熱を大気中に放熱する空冷フィン群が形成されている空冷手段とを具備し、前記液冷手段上に前記空冷手段が積層されていることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記液冷手段は、前記発熱部品に接触あるいは接合させて熱を吸収する吸熱面と、該吸熱面に沿って形成された前記冷媒が流れる流通路と、該流通路内の前記冷媒を循環させる液冷用ポンプとを具備することを特徴とする。
さらに本願発明は、前記流通路は、溝部が形成された基体と前記吸熱面との接合により形成されていることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記空冷フィン群と前記基体とが一体成型されていることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記空冷フィン群の複数個のフィンの内の少なくとも一つ以上のフィンの内部に前記流通路が形成されていることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記空冷手段は、前記空冷フィン群に空気を流すための空冷ファンを具備することを特徴とする。
さらに本願発明は、前記空冷手段は、前記空冷フィン群の全体を覆う第１の風洞手段を具備し、該第１の風洞手段より前記空冷ファンによって生じる空気の流れを規制させることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記液冷手段には、前記空冷手段に空気を供給するための空気孔が形成されていることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記空冷フィン群は、複数のグループに分割されており、前記液冷手段には、前記空冷フィン群に空気を供給する空気穴が前記空冷フィン群の複数のグループ毎に形成されていることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記空冷手段は、前記空冷フィン群の複数のグループをそれぞれ覆う第２の風洞手段を具備し、該第２の風洞手段により前記空冷フィン群の複数のグループ間で熱干渉を生じないように空気の流れを規制させることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記空冷手段は、前記第２の風洞手段毎に空冷ファンを具備することを特徴とする。
さらに本願発明は、前記空冷手段は、前記空冷フィン群の全体を覆う第１の風洞手段と、前記空冷フィン群を複数のグループ毎にそれぞれ覆う第２の風洞手段とを具備し、前記空冷手段には、前記第１の風洞手段によって形成される共通空気流路と、前記第２の風洞手段によって前記空冷フィン群を複数のグループ毎に形成される個別空気流路とが形成されていることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記空冷手段は、前記共通空気流路に配置された空冷ファンを具備し、該空冷ファンにより前記個別空気流路のそれぞれに空気の流れを生じさせることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記個別空気流路から前記共通空気流路に至る開口の断面積は、前記個別空気流路の空気流量を一定になるように前記空冷ファンから遠ざかるにつれて大きくなるように形成されていることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記空冷手段は、圧電材への電圧制御により送風用平板を上下に振動させて空気を送る構造の圧電ファンを具備することを特徴とする。
さらに本願発明は、前記送風用平板は、前記圧電材から遠ざかるに従って幅が広くなる形状であることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記送風用平板は、支持部に近い側と遠い側とで弾性率の異なる材質の平板からなり、遠い側の平板材質は、近い側の平板材質よりも弾性率が小さいことを特徴とする。
さらに本願発明は、前記送風用平板は、支持部に近い側と遠い側とで異なる厚さの平板からなり、遠い側の平板厚さが近い側の平板厚さよりも薄いことを特徴とする。
さらに本願発明は、前記空冷手段は、複数個配列されている前記圧電ファンを具備し、隣接して配置されている前記圧電ファンの前記送風用平板の振動を１／２周期又は１／４周期分位相をずらして駆動させることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記流通路は、循環方式で閉じている閉ループであり、当該閉ループの一部に前記流通路の断面積よりも小さい断面積を有するマイクロチャネル構造が形成されていることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記マイクロチャネル構造は、前記流通路は、幅１ｍｍ以下の小さい溝が複数個配列された基体と前記吸熱面との接合により形成されていることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記液冷手段は、平板型圧電素子を駆動源とする圧電ポンプを具備し、該圧電ポンプにより前記冷媒を循環させることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記圧電ポンプは、前記冷媒の流れる方向を規制する板羽根構造の逆止弁を有する積層プレート構造であることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記圧電ポンプは、前記液冷手段内に組み込まれ、前記圧電ポンプと前記液冷手段とが金属素材を用いて一体連結されていることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記圧電ポンプは、前記冷媒を吸入および排出する複数のポンプ部と、該複数のポンプ部をそれぞれ駆動する複数の圧電ポンプ駆動部とを具備することを特徴とする。
さらに本願発明は、前記複数の圧電ポンプ駆動部は、前記複数のポンプ部の前記冷媒の吸入および排出を異なるタイミングで制御させることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記圧電ポンプ駆動部は、前記ポンプ部の排出時間より吸引時間を２倍以上長くさせることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記液冷手段は、円環状圧電アクチュエータを駆動源とする圧電ポンプを具備し、該圧電ポンプにより前記冷媒を循環させることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記液冷手段は、発熱体による前記冷媒の蒸発により前記冷媒を循環させる蒸発方式ポンプを具備することを特徴とする。
さらに本願発明は、前記蒸発方式ポンプは、複数の前記発熱体を具備し、前記複数の発熱体の発熱タイミングを制御することによって前記冷媒が流れる方向を決定させることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記冷媒を循環させる液冷用ポンプと前記空冷フィン群に空気を供給する空冷ファンと、前記液冷用ポンプおよび前記空冷ファンを駆動する電気制御回路とを具備し、該電気制御回路への外部からの入力が直流であることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記液冷用ポンプ又は前記空冷ファンを駆動する前記電気制御回路部は、前記発熱部品の温度情報を取り込み、前記発熱部品の温度が上限を超えない範囲で最大温度を維持させるように前記液冷用ポンプ又は前記空冷ファンを駆動させることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記液冷手段の上面に冷媒を貯液する貯液漕が設けられていることを特徴とする。
さらに本願発明は、前記貯液漕の内部は、全てが冷媒で満たされることなく、空気が存在していることを特徴とする。
さらに本願発明は、本発明の冷却装置を電子機器に搭載したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る電子機器の冷却装置の実施の形態の構成を示す図であり、（Ａ）は、電子機器に組み込まれた状態を示す断面図であり、（Ｂ）は、裏面側から見た斜視図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）に示すＡ−Ｂ線の断面図である。
【００１５】
本実施の形態の電子機器の冷却装置１が搭載されるノートＰＣは、は、図１（Ａ）を参照すると、外形で厚み３〜４センチメートルほどの筐体２の中に、ＣＤ−ＲＯＭ３と、ＰＣカード４と、ＨＤＤ５と、さらに局所的な発熱を伴うＣＰＵ６および例えばチップセット等の発熱体７とがマザーボード８に実装され、狭い空間に多くの電子部品が搭載されている。なお、図１（Ａ）において、１１は、キーボードであり、ＬＣＤ等の表示部は、省略されている。
【００１６】
本実施の形態の電子機器の冷却装置１は、図１を参照すると、液冷部９と、空冷部１２とが一体成形され、筐体２の中でも最も消費電力が大きく、しかも小面積で局所的に発熱を伴うＣＰＵ６や発熱体７等の発熱部品に対し、液冷部９の吸熱面（金属蓋）１９が接触あるいは接合されている。なお、図１（Ｂ）は、液冷部９の内部の流通路１０を説明するために、実際には接合されて閉じている冷却装置１の下側の蓋となる吸熱面（金属蓋）１９を取り外した状態を示している。
【００１７】
液冷部９には、水や不凍液等の冷媒が流れる流通路１０が吸熱面（金属蓋）１９に沿って形成されており、流通路１０は、図１（Ｃ）を参照すると、溝部が形成された基体２４の下面に吸熱面（金属蓋）１９を接合させることによって形成されている。基体２４と吸熱面（金属蓋）１９とには、例えば銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）材等の良導性の金属材料が用いられ、ＣＰＵ６や発熱体７等で発生した熱は、吸熱面（金属蓋）１９を介して液冷部９に形成された流通路１０内の冷媒および基体２４に伝えられる。なお、吸熱面（金属蓋）１９は、液冷部９の基体に対して拡散接合（ろう付け）、圧接、Ｏリングを用いた接合方法等のいずれかの方法により接合される。
【００１８】
また、液冷部９には、流通路１０の中の冷媒を循環させる電磁ポンプである液冷用ポンプ１４が設けられており、液冷用ポンプ１４によって冷媒を循環させることにより、ＣＰＵ６や発熱体７等の発熱部品で発生した熱を熱伝達により液冷部９全体に熱拡散させる。
【００１９】
さらに、液冷部９には、吸熱面（金属蓋）１９側から空冷部１２に貫通する複数個の空気孔１５ａ〜１５ｅが流通路１０を回避する位置に形成されており、筐体２に設けられている空気流入口１７からの冷却空気２３が複数個の空気孔１５ａ〜１５ｅを通過して空冷部１２に至るように構成されている。
【００２０】
空冷部１２には、図１を参照すると、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の良導性の金属材料からなる空冷フィン群１３ｅ〜１３ｅと、空冷フィン群１３ａ〜１３ｅの熱を周辺の空気に排出する空冷ファン１６と、空冷部１２から冷却空気２３が周辺部に飛散して冷却効率を妨げないように空冷フィン群１３ａ〜１３ｅの上面を覆う空冷ファンカバー（風洞１）２０と、空冷フィン群１３ａ〜１３ｅの相互間で熱干渉が起きないように、空冷フィン群１３ａ〜１３ｅ毎に冷却空気２３の流路を形成するフィンカバー（風洞２）２２ａ〜２２ｅとが設けられている。なお、空冷部１２の空冷フィン群１３ａ〜１３ｅと液冷部９の基体２４とは、銅やアルミニウム等の同一金属により一体成型され、液冷部９からの熱が効率的に空冷部１２に伝えられる。
【００２１】
ＣＰＵ６や発熱体７等の発熱部品から発生した熱は、液冷用ポンプによって流通路１０内を循環する冷媒に熱伝導で伝わった後、閉じた中で循環する冷媒の熱伝達により液冷部９全体に熱拡散され、空冷部１２の空冷フィン群１３ａ〜１３ｅに熱伝導により伝えられ、空冷フィン群１３ａ〜１３ｅに伝えられた熱は、空冷ファン１６によって形成される冷却空気２３の流れによって筐体２外に熱放出される。すなわち冷却空気２３は、筐体２に設けられている空気流入口１７から筐体２内に流入し、液冷部９に設けられた空気孔１５ａ〜１５ｅを通過して空冷フィン群１３ａ〜１３ｅの内部にそれぞれ分散されて至り、空冷フィン群１３ａ〜１３ｅのそれぞれに至った冷却空気２３は、その他の空冷フィン群１３ａ〜１３ｅに熱干渉することなく空冷ファン１６を通り、筐体２の空気流出口１８を通って筐体２外に熱放出される。
【００２２】
本実施の形態において、電子機器筐体内に自由空間の存在するデスクトップパソコン等では、空冷部１２として空冷フィン群１３ａ〜１３ｅのみを有する自然空冷条件でも消費電力２５Ｗ級のＣＰＵ６の冷却が可能であるが、本実施の形態の筺体２のような狭い空間に２５Ｗを超える電子部品が搭載される電子機器においては、空冷フィン群１３ａ〜１３ｅに伝えられた熱が筺体２内に籠もってしまい、筺体２内の温度上昇が起きてしまうので、筺体２外に熱を排出するための空冷ファン１６が必要になってくる。
【００２３】
次に、冷却装置１の空冷部１２の具体的な構成について図２乃至図４を参照して詳細に説明する。
図２乃至図４は、図１に示す冷却装置の具体的な構成を示す横断面図である。
【００２４】
空冷部１２の空冷ファン１６として、図２に示すように、公知のＤＣファン２１を使用することができる。ＤＣファン２１を液冷部９と空冷ファンカバー（風洞１）２０との間隙に配置可能である場合には、図２（Ａ）に示すように、液冷部９と空冷ファンカバー（風洞１）２０との間隙にＤＣファン２１を配置させ、ＤＣファン２１を液冷部９と空冷ファンカバー（風洞１）２０との間隙に配置できない場合には、図２（Ｂ）に示すように、空冷ファンカバー（風洞１）２０の上部にＤＣファン２１を配置させると良い。
【００２５】
また、空冷部１２の空冷ファン１６として、図３に示すように、空冷部１２のフィンカバー（風洞２）２２ａ〜２２ｅの冷却空気出口付近に内蔵空冷ファン３０ａ〜３０ｅをそれぞれ設けても良い。内蔵空冷ファン３０ａ〜３０ｅによって冷却空気２３の流れを形成する場合には、フィンカバー（風洞２）２２ａ〜２２ｅがファンカバーとしての役割をするため、空冷ファンカバー（風洞１）２０を設けなくても良い。
【００２６】
空冷部１２の空冷フィン群１３ａ〜１３ｅは、液冷部９から貫通で形成された複数個の空気孔１５ａ〜１５ｅから流入する冷却空気２３を効率よく取り込むために複数のグループに分割されている。すなわち、それぞれの空冷フィン群１３ａ〜１３ｅには、それぞれ空気孔１５ａ〜１５ｅからの冷却空気２３が供給されることになる。さらに、空冷フィン群１３ａ〜１３ｅの分割だけでは、ＣＰＵ６や発熱体７からの発熱によって空冷フィン群１３ａ〜１３ｅの相互間で熱干渉が生じてしまうため、空冷フィン群１３ａ〜１３ｅのそれぞれを通過した冷却空気２３がその他の空冷フィン群１３ａ〜１３ｅに供給されないように冷却空気２３の流れを規制するフィンカバー（風洞２）２２ａ〜２２ｅが空冷フィン群１３ａ〜１３ｅのそれぞれに対応して設けられている。
【００２７】
また、空冷フィン群１３ａ〜１３ｅとフィンカバー（風洞２）２２ａ〜２２ｅによって規制された冷却空気２３の流れに対し、さらに効率よく熱を筐体２外に排出するために、共通空気流路を流れる冷却空気２３が発散しないよう全体を覆う空冷ファンカバー（風洞１）２０を備えている。すなわち、空冷ファンカバー（風洞１）２０によって空冷フィン群１３ａ〜１３ｅを流れる空気の共通空気流路が形成され、フィンカバー（風洞２）２２ａ〜２２ｅによって空冷フィン群１３ａ〜１３ｅのそれぞれを流れる空気の個別空気流路が形成されている。
【００２８】
さらに、図４に示すように、空冷フィン群１３ａ〜１３ｅ間のそれぞれフィン間隙間４０ａ〜４０ｅの断面積（個別空気流路から共通空気流路に至る開口の断面積）をＤＣファン２１から遠ざかるにつれて大きくなるように形成し、液冷部９から貫通する複数個の空気孔１５ａ〜１５ｅからそれぞれ流入して空冷フィン群１３ａ〜１３ｅおよびフィンカバー（風洞２）２２ａ〜２２ｅの間を流れる冷却空気２３の流量が各空冷フィン群１３ａ〜１３ｅにおいて均等になるように、すなわち、開口面積をコントロールすることにより圧力制御して空冷フィン群１３ａ〜１３ｅ内部の冷却空気２３の流速を一定に保っている。
【００２９】
次に、冷却装置１の液冷部９の具体的な構成について図５および図６を参照して詳細に説明する。
図５は、図１に示す冷却装置の具体的な構成を示す横断面図であり、図６は、図５に示すＣ−Ｄ断面を上方から見た液冷部の平面図である。
【００３０】
液冷部９の液冷用ポンプ１４として、図５および図６に示すように、空冷部１２の空冷フィン群１３ａ〜１３ｅと一体成形される流通路１０内に内蔵された液体駆動ポンプ５０を使用することができる。流通路１０内に内蔵された液体駆動ポンプ５０を使用することにより、流通路１０内の冷媒と液体駆動ポンプ５０とを配管等で接続する部分を無くして、閉じた中で冷媒を循環することができる。
【００３１】
流通路１０は、図６に示すように、循環方式により閉じたループ状流通路６０となっており、ループ状流通路６０は、液冷部９に形成された複数個の空気孔１５ａ〜１５ｅを避けるように閉ループ状に形成され、冷却装置１全体への熱拡散機能を有する。また、ＣＰＵ６等で発生した熱を素早く移動させるために、ＣＰＵ６等に対応するループ状流通路６０の部分では、ＣＰＵ６等よりも横方向（図６中上下方向）に長く形成されている。
【００３２】
搭載される多くの電子部品の中でも発熱量の大きいＣＰＵ６に対応する部分には、図６に示すように、マイクロチャネル６１が形成されている。マイクロチャネル６１は、ＣＰＵ６に接する吸熱面（金属蓋）１９の近傍に形成され、基体２４に形成された幅１ｍｍ以下の小さい複数個の溝部であり、マイクロチャネル６１においてループ状流通路６０の断面積よりも断面積を小さく分割することで流速を高めて熱交換効率が改善する効果がある。しかしながら、マイクロチャネル６１では、流路の抵抗が増大するため、ＣＰＵ６付近のみに限定して設けるべきである。
【００３３】
ループ状流通路６０内の冷媒として、例えば体積当たりの熱容量の大きい水等の液体を用いることによって、気体等に比べて飛躍的に放熱性能を上げることができる。また、ループ状流通路６０の横方向の長さをＣＰＵ６のサイズ以上とすることで、ループ状流通路６０内を循環する冷媒とＣＰＵ６との接触面積を大きくすることができ、熱伝達が効率的に行われる。ただし、接触表面積を必要以上に大きくしてしまうと圧力損失が増大するため、場合によっては液体駆動ポンプ５０の能力を超えて冷媒は循環しなくなるので、放熱性能は低下する。従って、本冷却装置１では、放熱性能、圧力損失、液体駆動ポンプ５０の能力を考慮した最適値が適用される。
【００３４】
次に、空冷フィン群１３ａ〜１３ｅに空冷フィン群内流路７０を設けた例について図７および図８を参照して詳細に説明する。
図７は、図１に示す空冷フィン群に形成された空冷フィン群内流路の構成を示す横断面図であり、図８は、図７に示すＥ−Ｆ断面図である。
【００３５】
図７に示すように、空冷フィン群１３ａ〜１３ｅの複数個のフィンの内、少なくとも一つ以上のフィンの内部に冷媒が流れる空冷フィン群内流路７０を形成する。空冷フィン群内流路７０を、図７に示すように、空冷フィン群１３ａと空冷フィン群１３ｅとの内部に形成することにより、封入された水等の冷媒が液冷部９のみならず空冷部１２の空冷フィン群１３ａや空冷フィン群１３ｅにも循環することになり、熱拡散効果をより高めることができる。空冷フィン群内流路７０は、図８（Ａ）に示すように、空冷フィン群１３ａの内の一部に設けても、図８（Ｂ）に示すように、空冷フィン群１３ａの全てに設けても良く、また、空冷フィン群内流路７０によって空冷効率が高まるため、図８（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、空冷フィン群１３ａの数を少なく形成するようにしても良い。さらに、空冷フィン群内流路７０は、図８（Ａ）のＡ−Ａ’断面に示すように、板状の空冷フィン群１３ａの中に形成しても良く、また、図８（Ｂ）および（Ｃ）のＡ−Ａ’断面に示すように、パイプ状の空冷フィン群内流路７０自体が空冷フィン群１３ａとして機能するよう形成しても良い。さらに、パイプ状の空冷フィン群内流路７０自体を空冷フィン群１３ａとして用いる場合には、図８（Ｄ）のＡ−Ａ’断面に示すように、空冷フィン群内流路７０の間隙に金属網（ラジエーター構造）を設けて空冷効率を向上させると好適である。
【００３６】
次に、空冷ファン１６として使用することができる圧電ファンの構成について図９乃至図１３を参照して詳細に説明する。
図９は、本発明の電子機器の冷却装置の空冷ファンとして使用する圧電ファンの構成を示す斜視図であり、図１０は、図９に示す圧電ファンの送風プレートの第１および第２の変形例を示す上面図であり、図１１は、図９に示す圧電ファンの送風プレートの第３および第４の変形例をそれぞれ示す上面図および側面図であり、図１２は、本発明の電子機器の冷却装置の空冷ファンとして複数個の圧電ファンを使用した例を示す側面図であり、図１３は、本発明の電子機器の冷却装置の空冷ファンとして使用する圧電ファンの変形例の構成を示す斜視図および側面図である。
【００３７】
本実施の形態の電子機器の冷却装置１の空冷ファン１６として圧電ファン２００を使用することができる。圧電ファン２００は、図９を参照すると、圧電素子２０１の先端に送風プレート２０２を接合して、圧電素子２０１を支持体２０３に固定した圧電ファンであり、圧電素子２０１に通電駆動することにより、送風プレート２０２が上下に振動して、結果として空気を送ることができる。
【００３８】
図１０（Ａ）は、送風プレート２０２として、プレート形状が先端ほど大きくなる台形プレートを使用した第１の変形例を示し、図１０（Ｂ）は、送風プレート２０２として、プレート形状が先端ほど大きくなるお椀型プレートを使用した第２の変形例を示す。送風プレート２０２の第１もしくは第２の変形例を圧電ファン２００に使用した場合には、いずれの場合も、送風プレート２０２のテーパー形状となった側面や、お椀形状となった側面より空気を取り込みやすくなるため、より多くの空気を送ることができ、圧電ファン２００の送風量を図９に示した変形前の送風プレートを用いる場合より大きくすることが可能になる。
【００３９】
また、送風プレート２０２の材質、厚さを複数種類組み合わせた構造とすることもでき、図１１（Ａ）は、送風プレート２０２として、弾性力の異なる送風プレート２０２ａと２０２ｂとを使用し、圧電素子２０１に接合されている送風プレート２０２ａの弾性率よりも開放端である送風プレート２０２ｂの弾性率を小さくした第３の変形例を示す。また、図１１（Ｂ）は、送風プレート２０２よりも薄い薄型送風プレート２０４を送風プレート２０２の開放端に接合した第４の変形例を示し、第４の変形例では、薄型送風プレート２０４は送風プレート２０２よりも薄いため、撓りやすくなっている。送風プレート２０２の第３もしくは第４の変形例を圧電ファン２００に使用した場合には、いずれの場合も、圧電ファン２００の送風量を図９に示した変形前の送風プレートを用いる場合より大きくすることが可能となる。
【００４０】
空冷ファン１６として圧電ファン２００を複数個用いた空冷ファン構造にすることにより、空気流量の安定化を図ることができ、例えば、図１２に示すように、両側に壁２０５を有する空気流路の流れ方向に対して複数個の圧電ファン２００ａ〜２００ｃを同じ間隔で配置した構造をとる空冷ファン構造である。各圧電ファンの駆動位相を１／２ずつ、ずらすことにより、単体の圧電ファンの場合よりも安定した空気流量を実現することができる。
【００４１】
図１３（Ａ）は、圧電素子２０１に対して、送風プレート２０２を接合して、さらに薄い薄型送風プレート２０４を側面に接合した構造の圧電ファンである。図１３（Ｂ）は、前記の圧電ファンを、空気流路に複数個配置した構造の空冷ファン構造である。この例では５個の圧電ファン２００ａから２００ｅを配置しており、これら５個の圧電ファン２００ａ〜２００ｅの位相を１／４ずつ、ずらして駆動させている。この構造により、空気流量を安定化させることが可能となる。
【００４２】
次に、液冷用ポンプ１４として使用することができる圧電ポンプの構成について図１４乃至図１６を参照して詳細に説明する。
図１４は、本発明の電子機器の冷却装置の液冷用ポンプとして使用する積層型圧電ポンプの構成を示す断面図であり、（Ａ）は、側方断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示すＺ−Ｚ’面上方断面図である。図１５は、図１４に示す積層型圧電ポンプの構成を示す構成図であり、図１６は、本発明の電子機器の冷却装置の液冷用ポンプとして使用する円環状圧電ポンプの構成を示す構成図である。
【００４３】
低騒音、薄型かつ高い冷却機能を有する熱流体循環を促す冷却装置を実現するために、冷媒の循環を促すポンプの役割は極めて重要である。さらに、携帯性を必要とする小型電子機器では、携帯性が必要であり、電気エネルギー供給源として、ＡＣ−ＤＣアダプター等の商用電源のみならず電池が用いられる。電池はその電気エネルギー蓄積容量に制限があるため、冷却装置の消費電力は極小にしなければならない。さらにポンプ駆動源の発熱は、冷却液の温度上昇を誘起し、冷却装置の熱交換効率を悪化させる。それ故、電気エネルギーから機械エネルギーへの変換効率の高いポンプ駆動源を使用する必要がある。一般的に、電気エネルギーから機械エネルギーへの変換効率の高い素子として圧電セラミックスを用いた圧電アクチュエータが知られている。分極処理された圧電セラミックスは、金属板等に貼り付けて動作させることにより屈曲振動を励起させることが可能であり、このような積層プレート構造の圧電アクチュエータは、変位量は大きくないが、一般に電磁式のアクチュエータに比べて、薄型化が可能であり、発生力も大きくとれ、高周波駆動も容易であるという特徴がある。
【００４４】
しかし、圧電アクチュエータの屈曲動作を利用した圧電ポンプは、容積変化により流れと圧力を発生させるため、流れを一方向に誘導するために逆止弁が必要になる。そのため、その質量に起因した流速の遅延、および圧力損失の発生を防止する必要がある。また、圧電ポンプ部と流路との結合部が樹脂等の弾性体で構成されているとやはり圧力損失の発生が起こり得る。さらに長期に使用した後では前記結合部に使用されている弾性体は劣化が起こり個々を基点とした冷却媒体のもれや揮発等の発生が起こり得る。また、冷却液が密閉された冷媒循環型の冷却装置では、逆止弁が間欠動作になり、一定流量を得にくい。また、循環密閉型冷却装置においては、流路内の冷却液中に発生する気泡による圧損の対策が必要となる。また、加熱源の熱量は時間変動が生じるが、この熱量変動により冷却装置を循環する冷却液の液温変動による粘性等の物性変化や、冷却装置を構成する部材の熱膨張係数の変化のため、圧力変動による流量変動が生じやすい。また、逆止弁がポンプの下側の位置に配置されているとこの寸法によりポンプの薄型化が困難になる。従って本発明の電子機器の冷却装置１に圧電ポンプを使用する場合には、このような問題点を解決する必要がある。
【００４５】
本発明に適用される積層型圧電ポンプとしては、図１４に示すような、２個の圧力室を有する積層プレート構造の一体型屈曲型圧電ポンプを使用することができる。この一体型屈曲型圧電ポンプは、圧電板１１３、１１４のそれぞれ伸縮運動に基づいて、圧力室１２２、１２３に液体の導入および圧力室１２２、１２３からの液体の排出を行うことにより、流入口１６２から液体を取り入れ、排出口１６３から液体を排出する仕組みである。圧力室１２２、１２３には、液体の流れる方向を規制する流入逆止弁１３２、１３３と、排出逆止弁１５４、１５５とがそれぞれ設けられている。なお、図１４（Ａ）では、流入流路１６４と排出流路１６５とが左右に一つずつ存在しているが、これら流路は、図１４（Ｂ）に示すように、それぞれポンプ圧力室から離れた場所で合流される構造になっている。また、図１４（Ａ）中に示す矢印は、冷媒等の液体の流れる方向を示している。さらにまた、一体型屈曲型圧電ポンプは、図５に示す液体駆動ポンプ５０のように、液冷部９内に組み込まれ、一体型屈曲型圧電ポンプと液冷部９との結合をアルミニウム、ステンレス、銅等の金属素材を用いて一体連結されているため、ポンプ筐体構造における圧力損失をできるだけ低く抑えることができる。
【００４６】
流入口１６２から流入した液体は、予備室１６６に入って減速され、次に流入孔１４２、１４３を通じて流入逆止弁１３２、１３３に達する。このとき、流入逆止弁１３２、１３３は圧力室１２２、１２３の方向に持ち上がり、液体は、圧力室１２２、１２３に達する。圧力室１２２、１２３においては、圧電板１１３、１１４の伸縮運動により振動板１１５と圧電板１１３、１１４の複合的な屈曲振動が励振され、この屈曲振動により圧力室１２２、１２３内の液体が加圧、減圧が繰り返され、同時に流入逆止弁１３２、１３３の開閉がなされ流入孔１４２、１４３を塞ぐため逆流することはなく、また同時に排出逆止弁１５４、１５５が流入逆止弁とは逆相で開閉が繰り返され、液体は、排出孔１４４、１４５を通じて排出口１６３から排出される。なお、流入逆止弁１３２、１３３および排出逆止弁１５４、１５５は、例えば板羽根構造等により薄型化されたものであり、液体の運動を阻害することなく高速に動作する。
【００４７】
次に一体型屈曲型圧電ポンプの具体的な作製方法について図１５を参照して詳細に説明する。
圧電板１１３、１１４は、ジルコン酸・チタン酸鉛系セラミックス材料を用いた。圧電セラミックス材料を、長さ１５ｍｍ、幅１５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの形状に加工し、両主面に銀電極を焼成法により形成した。なお、電極は導電性のある、金、ニッケル、クロム、銅、銀・パラジウム合金、白金等を用いても良く、電極形成法も、スパッタ法、メッキ法、蒸着法、化学気相法等用いても特性に影響を及ぼさない電極を形成した。また、この圧電板１１３、１１４を振動板１１５にエポキシ系接着剤を用いて接合した。当該接合にはアクリル系もしくはポリイミド系接着剤を使用しても良い。また、本実施例では、圧電板１１３、１１４を機械加工により作製したが、振動板１１５としてジルコニアセラミックスやシリコンを用いれば、これに圧電セラミックスを、印刷焼成法やスパッタ法、ゾルゲル法、化学気相法により一体形成することが可能である。
【００４８】
図１５を参照すると、長さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍのアルミニウムからなる振動板１１５と、長さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのアルミニウムからなる圧力室板１２１と、長さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのアルミニウムからなる上部逆止弁板１３１と、長さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍとアルミニウムからなる中央部逆止弁板１４１と、長さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのアルミニウムからなる下部逆止弁板１５１と、長さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ０．４ｍｍのアルミニウムからなる流入排出板１６１と、長さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのアルミニウムからなる弾性板１７１と、長さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ１ｍｍのアルミニウムからなる剛性板１８１とを拡散接合法により積層一体化し、総厚さ２．５５ｍｍの薄型ポンプ形状とした。
【００４９】
振動板１１５の圧力室１２２、１２３のそれぞれに対応する位置には、圧電板１１３、１１４を接合し、圧電板１１３、１１４には、それぞれ電源１１１、１１２を接続した。また、圧力室板１２１には、幅１５ｍｍ、長さ１５ｍｍの圧力室１２２、１２３を形成し、上部逆止弁板１３１には、流入逆止弁１３２、１３３と排出孔１４４、１４５とを形成し、中央部逆止弁板１４１には、流入孔１４２、１４３と排出孔１４４、１４５とを形成し、下部逆止弁板１５１には、排出逆止弁１５４、１５５と流入孔１４２、１４３とを形成し、流入排出板１６１には、流入口１６２および流入流路１６４と排出口１６３および排出流路１６５と予備室１６６とを形成し、剛性板１８１には、弾性板中抜き１８２を形成した。流入孔１４２、１４３および排出孔１４４、１４５は、直径５ｍｍに形成し、流入逆止弁１３２、１３３および排出逆止弁１５４、１５５は、長さ１０ｍｍ、幅６ｍｍとし、その先端を各流入孔１４２、１４３および各排出孔１４４、１４５を塞ぐ位置に配置した。なお、圧電板１１３、１１４は、圧電セラミックスと電極を交互に積層した構造にすれば低電圧駆動が可能である。さらに、振動板１１５をはさみ、上下部に圧電板１１３、１１４を１枚ずつ配置したバイモルフ構造にすれば、流入圧、排出圧が向上できる。
【００５０】
また、図１５に示すように２個の圧力室１２２、１２３をポンプ部として形成し、２個のポンプ部の内、一方のポンプ部が液体排出時に、一方のポンプ部が液体流入を行い、また逆に液体流入されたポンプ部が今度は液体排出を行い、液体搬出した他方のポンプ部が液体流入を行うというように２個のポンプ部の振動位相を反転させ交互に連動させて駆動させることで液体の流量を一定に保つことができる。なお、図１５では圧力室を２個とし、２個のポンプ部が存在するように表記したが、複数個のポンプ部を形成し、それぞれの振動位相を隣り合うポンプ部同士で互い違いに反転させることにおいても同様の効果は得られる。
【００５１】
例として、流入動作時には、圧電板１１３、１１４にＤＣ５０Ｖ、ＡＣ振幅５０Ｖ、１０ｋＨｚ、半周期の電界を印加して、また排出時はＤＣ５０Ｖ、流入時とは逆相のＡＣ５０Ｖ、５ｋＨｚの電界を印加して圧電ポンプを駆動させた。なお、圧電板１１３ならびに圧力室１２２と、圧電板１１４ならびに圧力室１２３で構成されるそれぞれ２つのポンプは各逆相すなわち交互に動作させるよう制御を行うことで流量を安定化させることが可能である。さらに、電源１１１、１１２の駆動電圧を調整して、１個のポンプ部の排出時間より吸引時間を２倍以上長くする。これにより排出時に生じるポンプ室内の液の乱流が吸入時に沈静化するため、排出効率を向上できる。また、下部逆止弁板１５１、流入排出板１６１、弾性板１７１、剛性板１８１を金属材料で作製し、これを冷媒循環部と共有すれば、従来例に示される接合部を必要とせず、従って同部位による圧損を防止できる。また、結合部に樹脂を使用しないため、長時間使用後に発生する樹脂のひび割れによる冷却液体のもれや蒸発を防止することができる。
【００５２】
液冷用ポンプ１４として、図１６に示すような複数の圧電板を円環状に配列した円還状の圧電アクチュエータを用いた圧電ポンプを使用しても良い。円還状の圧電アクチュエータを配置した圧電ポンプは、円環状圧電アクチュエータを構成する個々の圧電板を駆動する位相を円環方向に順次変化させることで、屈曲振動の進行波を発生させ、これにより逆止弁を用いることなく流路中の液体を一方向に回転させる。図１６において、（Ａ）は、積層構成を示す断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示すＧ−Ｈ断面図であり、（Ｃ）は、下面図である。
【００５３】
図１６（Ａ）を参照すると、上部保護板１９１と下部保護板１９３との２枚の保護板により流路１９２を密閉している。下部保護板１９３の下面には、図１６（Ｂ）に示すように、円環状に圧電板を配列した圧電アクチュエータ１９４が配置され、図１６（Ｃ）に示す流路１９２の円環部に添うように接続される。圧電アクチュエータ１９４は、例えば分極の極性を交互に反転させておき個々の圧電板に位相をずらして電界を印加すると、上下方向の伸縮運動が進行波のように励振されて、流路１９２内の滞留する液体が、円環状の流路に沿って円運動を起こし、図１６（Ｃ）左側の流路から液体の流入と排出が同時に起こり、一方向の流れを生じる。この円環状圧電アクチュエータ１９４の運動により逆止弁を設けることなく冷媒液の流れを作り出すことができる。また、流れが一定方向に流れることから、流路１９２内で発生する気泡も同時に循環させることも可能である。
【００５４】
次に、液冷用ポンプ１４として使用することができる液体の蒸発沸騰を利用した蒸発方式ポンプの構成について図１７および図１８を参照して詳細に説明する。
図１７は、本発明の電子機器の冷却装置の液冷用ポンプとして使用する蒸発方式ポンプの構成を示す上面図であり、図１８は、本発明の電子機器の冷却装置の液冷用ポンプとして使用する蒸発方式ポンプの構成を示す横断面である。
【００５５】
液冷用ポンプ１４として使用する蒸発方式ポンプは、図１７を参照すると、液体流れの本流３０１から分岐した流路である支流３０２を形成して、支流３０２に発熱体３０３を設けた構造のポンプである。発熱体３０３に通電することにより発熱体が温度上昇して発熱体に接している液体の沸点温度を超えると、液体が沸騰して蒸気３０５が発生し、液体に流れを作り出す。なお、支流３０２の発熱体３０３の手前には、液体の逆流を防止するための逆止弁３０４が設けられており、液体は一方向に流れるように制御されている。通常、液体が沸騰して気体になると大きく体積が膨張するため、閉じた流路内にある液体に対して部分的に加熱して沸騰させると、気化による膨張により液体が押し出され、これを連続的に行い、かつ流路の一部に逆止弁構造を設けることにより、液体のポンプの機能を実現できる。
【００５６】
図１８には、複数個の発熱体３０３を設けた構造の蒸発方式ポンプの構成が示されており、本流３０１内の液体に接する形で発熱体３０３が５個並んで配置されている。図１８（Ａ）は、ある時間における蒸発の様子であり、３つの発熱体の上から蒸気３０５が発生している。図１８（Ｂ）は、図１８（Ａ）の状態から１００ミリ秒経過した時の蒸発の様子を示している。この時、発熱体の蒸発のタイミングが所望の流れの方向へシフトしていくようにすると、流体の流れを形成することができる。つまり、図１８（Ｂ）に示す状態の蒸発している蒸気３０５は、図１８（Ａ）に示す状態よりも左側にずれており、これを連続させることにより液体を図１８に矢印で示す右から左に送ることが可能になる。
【００５７】
なお、以上説明してきた実施の形態では、空冷ファン１６としてＤＣファン２１、圧電ファン２００等を使用する例を、液冷用ポンプ１４として電磁ポンプ、圧電ポンプ、蒸発方式ポンプ等を使用する例に挙げたが、各方式の組み合わせは任意である。
【００５８】
本発明の冷却装置１は、任意の電子機器に搭載して、その効果を発揮することが可能である。例えば、ノート型のパソコン等は、比較的消費電力が大きく、筐体は小型薄型という特徴を有しているため、本発明の冷却装置の効果は非常に大きい。例えば厚さ５ｍｍで全体の寸法が１００ｍｍ＊２００ｍｍ程度の本発明の冷却装置１を用いることにより、４０Ｗ程度のＣＰＵの冷却を実現可能である。従って、本発明の冷却装置１を搭載したノート型パソコンは、従来の冷却装置を搭載したノート型パソコンよりも、小型化、薄型化、低騒音化が可能であり、消費者にとって大きな魅力を持つノート型パソコンを実現できる。また、その他の電子機器としても、ディスクトップパソコン、コンピュータサーバ、ネットワーク機器から、プラズマディスプレイ、プロジェクタ、ホームサーバ等にも搭載が可能であり、ノート型パソコンの場合と同様に小型・低騒音で高い冷却効果が得られる。
【００５９】
本発明の冷却装置１の冷却性能として、外形２００＊１００ｍｍ、厚み１ｍｍの液冷部９の流通路１０内に少なくとも２０ｍｌ程度の冷却水を封入して流量毎分１０〜２０ｍｌで循環することにより、空冷部１２がない場合でも消費電力２５Ｗ級のＣＰＵを動作させた時の最大温度を９０℃以下に抑えられることを実験により確認した。従って、従来の消費電力２５Ｗ級のＣＰＵを冷却できるヒートパイプ技術や強制空冷技術に比べ、冷却部の体積を約１／５に小型かつ薄型にできる。
【００６０】
また、本発明の冷却装置１の液冷部９と空冷部１２を組み合わせた構成で、外形２００＊１００ｍｍ、厚み５ｍｍの場合において、液冷部９の流通路１０内に少なくとも２０ｍｌ程度の冷却水を封入して流量毎分１０〜２０ｍｌで循環し、さらに、フィン群や、風洞１、風洞２を有する空冷部１２に備えた空冷ファンから風速毎秒０．８ｍ程の強制対流を発生させることにより、消費電力４０Ｗ級のＣＰＵ動作時の最大温度を９０℃以下に抑えられることを実験により確認した。従って、消費電力４０Ｗ級のＣＰＵを冷却できる従来の強制空冷技術に比べ、冷却部の体積を約１／１０に小型かつ薄型化できる。
【００６１】
また、本冷却装置１からの騒音について、冷却装置１の空冷部１２に備えた内蔵空冷ファン３０および液冷部９に備えた液体駆動ポンプ５０のそれぞれの駆動源として、前記実施例で述べた圧電技術を採用することにより、本冷却装置１の動作時の騒音を３０ｄＢ以下に抑えることができた。消費電力４０Ｗ級のＣＰＵを冷却させる従来の強制空冷技術においては、例えばノートパソコンの場合には少なくとも２個のＤＣファン２１が利用されており、騒音も４０ｄＢ程度に達しており、これに比べると大きな改善を実現した。従って、本冷却装置の搭載されたノートパソコンであれば、図書館や病院等騒音発生が問題となる公共の場所でも利用が可能となる。
【００６２】
冷却装置１の液冷部９と空冷部１２の製造方法においては、例えば銅、アルミニウム、ステンレス等の金属材料を用い、液冷部９と空冷部１２の一体化加工には公知のダイキャスト技術、金型技術、エッチング技術等既存のヒートシンクの場合と同様な製造技術を適用することが可能である。
【００６３】
次に、冷却装置１の液冷部９の流通路１０上に貯液漕４００を設置した構成について図２０および図２１を参照して詳細に説明する。
図２０は、本発明の電子機器の冷却装置の流路上に貯液槽を設置した構成を示す横断面図であり、図２１は、本発明の電子機器の冷却装置の流路上に貯液槽を設置した構成を示す平面図である。
【００６４】
本発明の冷却装置１の液冷部９では、冷媒が完全循環路である流通路１０を循環するように構成されているため、発熱源である発熱部品がかなりの高温となる場合には、冷媒の熱膨張に起因する液循環路の内圧上昇による装置破壊の可能性がある。これを避けるために、図２０および図２１に示すように、冷却装置１の液冷部９の上面部に冷媒を貯液する貯液槽４００を設け、液流路１０から分岐孔４０１で結合するようにした。
【００６５】
貯液槽４００に貯液される冷媒量は、貯液槽４００の容積の全てを満たすことなく、貯液槽４００内部に空気が存在するように、液冷部９の流通路１０を循環する冷媒の量が調整されている。好ましくは、貯液槽４００に貯液される冷媒量を貯液槽４００の容積の半分程度とし、残り半分程度は空気で満たすようにすると良い。こうすることにより、冷媒が熱により膨張した場合、貯液槽４００内部の空気がダンパー機能を果たし、完全循環路である流通路１０の内圧上昇を防ぐ働きをする。
【００６６】
なお、貯液槽４００の容積は、完全循環路である流通路１０の全体積ならびに温度上昇度、冷媒の膨張率等により最適設計するこが可能であることは言うまでもない。また、貯液槽４００を液冷部９に対して脱着可能とすると、冷媒の補充を行うことができるという効果も奏する。
【００６７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、液冷部９と空冷部１２とが積層された構成であり、各構成部品に対して平板形状もしくは平板形状に近い形状を採用することができ、各部品を積層化一体化することにより組み立てることができ、全体が平坦化形状とすることができるため、また熱伝導効率や放熱性能に優れ、かつ全体の構成の薄型化することができ、組み立て性や電子機器への取り付けが容易であるという効果を奏する。
【００６８】
さらに、本実施の形態によれば、液体駆動ポンプ５０を液冷部９に一体化させる構成をとることで、設計の自由度がさらに向上し、全体の厚みを１０ｍｍ以下、もしくは５ｍｍ以下と薄型化させることができ、電子機器、特にノート型パソコン等への搭載の自由度向上が図れるという効果を奏する。
【００６９】
さらに、本実施の形態によれば、空冷部１２において、複数の個別空気流路を形成して各個別空気流路に温められていない空気を取り入れるための空気孔を設けると共に、個別空気流路が通過した空気を流すための共通空気流路を形成することにより、限られたスペースの中で発熱部品から吸熱した熱を効果的に電子機器の外へ排出することが可能になるという効果を奏する。
【００７０】
さらに、本実施の形態によれば、冷媒が流れる流通路１０を有する液冷部９においては、空冷用フィンの内部にまで空冷フィン群内流路７０を設けたり、流通路１０の一部に流速を部分的に向上させるためのマイクロチャネル６１を設けたりすることにより、冷却媒体から効率よく熱交換することが可能となり冷却性能の向上を図ることができるという効果を奏する。
【００７１】
さらに、本実施の形態によれば、液冷用ポンプ１４による液体循環式冷却機構と空冷ファン１６による強制空冷とを組み合わせることで、空冷ファン１６の送風量を抑制することが可能であり、空冷ファン１６部分からの騒音の発生を緩和させることができるという効果を奏する。
【００７２】
なお、本実施の形態の液冷用ポンプ１４もしくは液体駆動ポンプ５０として、電磁型ポンプ、圧電バイモルフ式ポンプ、バブル型ポンプ、あるいは空冷用ファンと兼用したポンプを用いることができ、これらのポンプを用いることで、単位時間当たりの液体循環量を増大させたり、冷却装置全体の厚みや体積を低減させたりすることができる。
【００７３】
さらに、本実施の形態の液冷用ポンプ１４もしくは液体駆動ポンプ５０や空冷ファン１６を駆動する電気制御回路に対する外部からの入力は、直流であることが望ましく、電気制御回路部において、ＣＰＵ６、発熱体７等の発熱部品の温度情報を取り込み、発熱部品の温度が上限を超えない範囲で最大温度を維持するように液冷用ポンプ１４もしくは液体駆動ポンプ５０や空冷ファン１６を駆動させると、冷却装置１の消費電力を節約することができる。
【００７４】
さらに、冷却装置１の制御回路として、液冷用ポンプ１４もしくは液体駆動ポンプ５０を駆動する電気駆動回路と、空冷ファン１６を駆動する電気駆動回路とがあるが、これら電気駆動回路の入力電圧を一定電圧以下とした構成や、両者を一体化させた構成を採用することが有効であり、この場合には、制御回路の簡略化や効率化、高精度化が可能になり、冷却装置全体の高性能化を図ることができる。
【００７５】
なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。
【００７６】
【発明の効果】
本発明の電子機器の冷却装置は、液冷部と空冷部とが積層された構成であり、各構成部品に対して平板形状もしくは平板形状に近い形状を採用することができ、各部品を積層化一体化することにより組み立てることができ、全体が平坦化形状とすることができるため、また熱伝導効率や放熱性能に優れ、かつ全体の構成を薄型化することができ、組み立て性や電子機器への取り付けが容易であるという効果を奏する。
【００７７】
さらに、本発明によれば、液体駆動ポンプを液冷部に一体化させる構成をとることで、設計の自由度がさらに向上し、全体の厚みを１０ｍｍ以下、もしくは５ｍｍ以下と薄型化させることができ、電子機器、特にノート型パソコン等への搭載の自由度向上が図れるという効果を奏する。
【００７８】
さらに、本発明によれば、空冷部において、複数の個別空気流路を形成して各個別空気流路に温められていない空気を取り入れるための空気孔を設けると共に、個別空気流路が通過した空気を流すための共通空気流路を形成することにより、限られたスペースの中で発熱部品から吸熱した熱を効果的に電子機器の外へ排出することが可能になるという効果を奏する。
【００７９】
さらに、本発明によれば、冷媒が流れる流通路を有する液冷部においては、空冷用フィンの内部にまで空冷フィン群内流路を設けたり、流通路の一部に流速を部分的に向上させるためのマイクロチャネルを設けたりすることにより、冷却媒体から効率よく熱交換することが可能となり冷却性能の向上を図ることができるという効果を奏する。
【００８０】
さらに、本発明によれば、液冷用ポンプによる液体循環式冷却機構と空冷ファンによる強制空冷とを組み合わせることで、空冷ファンの送風量を抑制することが可能であり、空冷ファン１６部分からの騒音の発生を緩和させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子機器の冷却装置の実施の形態の構成を示す図であり、（Ａ）は、電子機器に組み込まれた状態を示す断面図であり、（Ｂ）は、裏面側から見た斜視図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）に示すＡ−Ｂ線の断面図である。
【図２】図１に示す冷却装置の具体的な構成を示す横断面図である。
【図３】図１に示す冷却装置の具体的な構成を示す横断面図である。
【図４】図１に示す冷却装置の具体的な構成を示す横断面図である。
【図５】図１に示す冷却装置の具体的な構成を示す横断面図である。
【図６】図５に示すＣ−Ｄ断面を上方から見た液冷部の平面図である。
【図７】図１に示す空冷フィン群に形成された空冷フィン群内流路の構成を示す横断面図である。
【図８】図７に示すＥ−Ｆ断面図である。
【図９】本発明の電子機器の冷却装置の空冷ファンとして使用する圧電ファンの構成を示す斜視図である。
【図１０】図９に示す圧電ファンの送風プレートの第１および第２の変形例を示す上面図である。
【図１１】図９に示す圧電ファンの送風プレートの第３および第４の変形例をそれぞれ示す上面図および側面図である。
【図１２】本発明の電子機器の冷却装置の空冷ファンとして複数個の圧電ファンを使用した例を示す側面図である。
【図１３】本発明の電子機器の冷却装置の空冷ファンとして使用する圧電ファンの変形例の構成を示す斜視図および側面図である。
【図１４】本発明の電子機器の冷却装置の液冷用ポンプとして使用する積層型圧電ポンプの構成を示す断面図であり、（Ａ）は、側方断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示すＺ−Ｚ’面上方断面図である。
【図１５】図１４に示す積層型圧電ポンプの構成を示す構成図である。
【図１６】本発明の電子機器の冷却装置の液冷用ポンプとして使用する円環状圧電ポンプの構成を示す構成図である。
【図１７】本発明の電子機器の冷却装置の液冷用ポンプとして使用する蒸発方式ポンプの構成を示す上面図である。
【図１８】本発明の電子機器の冷却装置の液冷用ポンプとして使用する蒸発方式ポンプの構成を示す横断面である。
【図１９】従来の電子機器の冷却装置の構成を示す横断面図である。
【図２０】本発明の電子機器の冷却装置の流路上に貯液槽を設置した構成を示す横断面図である。
【図２１】本発明の電子機器の冷却装置の流路上に貯液槽を設置した構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１　冷却装置
２　筐体
３　ＣＤ−ＲＯＭ
４　ＰＣカード
５　ＨＤＤ
６　ＣＰＵ
７　発熱体
８　マザーボード
９　液冷部
１０　流通路
１１　キーボード
１２　空冷部
１３ａ〜１３ｅ　空冷フィン群
１４　液冷用ポンプ
１５ａ〜１５ｅ　空気孔
１６　空冷ファン
１７　空気流入口
１８　空気流出口
１９　吸熱面（金属蓋）
２０　空冷ファンカバー（風洞１）
２１　ＤＣファン
２２ａ〜２２ｅ　フィンカバー（風洞２）
２３　冷却空気
２４　基体
３０ａ〜３０ｅ　内蔵空冷ファン
４０ａ〜４０ｅ　フィン間隙間
５０　液体駆動ポンプ
６０　ループ状流通路
６１　マイクロチャネル
７０　空冷フィン群内流路
１０１　吸熱部
１０２　放熱パイプ
１０３　空冷ファン
１０４　強制空冷部
１０５　液流路
１０６　液体循環用ポンプ
１０７　ハウジング部
１１１、１１２　電源
１１３、１１４　圧電板
１１５　振動板
１２１　圧力室板
１２２、１２３　圧力室
１３１　上部逆止弁板
１３２、１３３　流入逆止弁
１４１　中央部逆止弁板
１４２、１４３　流入孔
１４４、１４５　排出孔
１５１　下部逆止弁板
１５４、１５５　排出逆止弁
１６１　流入排出板
１６２　流入口
１６３　排出口
１６４　流入流路
１６５　排出流路
１６６　予備室
１７１　弾性板
１８１　剛性板
１８２　弾性板中抜き
１９１　上部保護板
１９２　流路
１９３　下部保護板
１９４　圧電アクチュエータ
２００、２００ａ〜２００ｅ　圧電ファン
２０１　圧電素子
２０２、２０２ａ、２０２ｂ　送風プレート
２０３　支持体
２０４　薄型送風プレート
２０５　壁
３０１　本流
３０２　支流
３０３　発熱体
３０４　逆止弁
３０５　蒸気
４００　貯液槽
４０１　分岐孔[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling device for an electronic device, and more particularly to a cooling device for an electronic device suitable for cooling a heat-generating component such as a CPU mounted on a notebook computer or the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, electronic devices such as personal computers are equipped with a heating element such as a CPU that consumes a large amount of power in accordance with an increase in the amount of processing and the speed thereof, and the amount of heat generated by the heating element is steadily increasing. However, various electronic components used in these electronic devices usually have a limited operating temperature range due to heat resistance reliability and temperature dependence of operating characteristics. There is an urgent need to establish a technology to discharge well to the outside.
[0003]
Generally, in electronic devices such as personal computers, a metallic heat sink or a so-called heat pipe is attached to a CPU or the like as a heat absorbing component to diffuse heat to the entire electronic device by heat conduction, or to provide an electromagnetic cooling fan in a housing. When mounted, heat was released from inside the electronic device to the outside.
[0004]
However, in electronic devices such as notebook personal computers, on which electronic components are mounted at a high density, there is little heat radiation space inside the electronic device. Therefore, a conventional cooling fan alone or a cooling fan combining a cooling fan and a heat pipe is used. In the system, a cooling effect capable of coping with power consumption of up to about 30 W was obtained, but it was difficult for a CPU consuming more power to sufficiently release internal heat. In addition, even if heat can be dissipated, it is necessary to install a cooling fan with a large blowing capacity, and in the case of such an electromagnetic type cooling fan, noise such as wind noise from the rotating blades greatly impairs quietness. I was Further, with respect to server personal computers, demands for miniaturization and noise reduction have increased with an increase in the spread of the personal computers, and as a result, the same problem as that of the notebook personal computers has occurred in terms of heat release.
[0005]
As a method for solving these problems, there is a cooling device for electronic equipment disclosed in JP-A-2002-94276 and JP-A-2002-94277.
[0006]
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a configuration of a cooling device for a conventional electronic device.
As shown in FIG. 19, these cooling devices are composed of a heat absorbing section 101, a radiating pipe 102 for transmitting heat, and a forced air cooling section 104 centered on an air cooling fan 103. One surface of the heat absorbing portion 101 has a heat absorbing portion that contacts a device with high power consumption such as a CPU, and a liquid flow path 105 is provided inside the heat absorbing portion 101. After that, it is connected to the forced air cooling unit 104. The forced air cooling unit 104 is a heat radiating unit, and includes a liquid circulation pump 106, an air cooling fan 103, and a housing unit 107 that houses the liquid circulation pump 106 and the air cooling fan 103, and is integrally assembled via a gasket. ing.
[0007]
The heat generated by the CPU of the electronic device is transmitted to the heat absorbing unit 101 of the cooling device in contact with the electronic device, and raises the temperature of the liquid in the liquid flow path 105 inside the heat absorbing unit 101. The liquid in the liquid flow path 105 is carried and circulated by the pressure of the liquid circulation pump 106, and reaches the forced air cooling unit 104. In the forced air cooling unit 104, the liquid whose temperature has risen in the liquid flow path 105 is cooled by the air cooling fan 103, and the temperature of the liquid is lowered. On the other hand, the air heated by the forced air cooling unit 104 is exhausted to the outside of the housing by the air cooling fan 103.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional cooling device includes a heat absorbing portion 101, a heat radiating portion, and a heat radiating pipe 102 connecting the heat radiating portion, and further includes a pump cover, a heat absorber cover, and the like. There is a problem that the attachment to the main body becomes complicated and the cooling efficiency is not sufficient because the forced air cooling by the fan is limited to the vicinity of the forced air cooling section 104 where the liquid circulation pump 106 is provided.
[0009]
Further, in the conventional cooling device, since the forced air cooling is performed by the liquid circulation pump 106, the shape of the pump section is particularly large and complicated as compared with the case of a single pump, and the overall configuration becomes thick. There was a point.
[0010]
In addition, since the conventional cooling device has an assembled configuration using many resin gaskets, the internal cooling liquid evaporates little by little to the outside over a long period of use and is lost, resulting in deterioration in cooling performance. There was a problem.
[0011]
The present invention has been made in view of such a problem, and aims at being easy to assemble and easy to attach to an electronic device, excellent in heat conduction efficiency and heat dissipation performance, and having an overall configuration. Another object of the present invention is to provide a cooling device for an electronic device that can be made thinner.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has the following configurations in order to solve the above problems.
The present invention is a cooling device for an electronic device that cools a heat-generating component in the electronic device, the liquid-cooling device diffusing the heat from the heat-generating component by a refrigerant, and the heat diffused by the liquid cooling device in the air. And an air cooling means in which a group of air cooling fins for radiating heat is formed, wherein the air cooling means is laminated on the liquid cooling means.
Further, in the invention of the present application, the liquid cooling means may include a heat absorbing surface that contacts or joins the heat generating component to absorb heat, a flow passage formed along the heat absorbing surface, through which the refrigerant flows, And a liquid cooling pump for circulating the refrigerant.
Further, the invention of the present application is characterized in that the flow passage is formed by joining the heat absorbing surface with the base having the groove formed therein.
Further, the present invention is characterized in that the air-cooled fin group and the base are integrally formed.
Further, the present invention is characterized in that the flow passage is formed inside at least one or more of the plurality of fins of the air-cooled fin group.
Further, the present invention is characterized in that the air cooling means includes an air cooling fan for flowing air through the air cooling fin group.
Further, the present invention is characterized in that the air cooling means includes a first wind tunnel means covering the whole of the air cooling fin group, and the first wind tunnel means restricts a flow of air generated by the air cooling fan. .
Further, the invention of the present application is characterized in that the liquid cooling means has an air hole for supplying air to the air cooling means.
Further, in the present invention, the air-cooling fin group is divided into a plurality of groups, and the liquid cooling means has air holes for supplying air to the air-cooling fin group for each of the plurality of air-cooling fin groups. It is characterized by having been done.
Further, in the present invention, the air cooling means includes a second wind tunnel means covering each of the plurality of groups of the air cooling fin groups, and the second wind tunnel means causes thermal interference between the plurality of groups of the air cooling fin groups. It is characterized in that the air flow is regulated so as not to occur.
Further, the present invention is characterized in that the air cooling means includes an air cooling fan for each of the second wind tunnel means.
Further, according to the present invention, the air cooling means includes a first wind tunnel means covering the whole of the air cooling fin group, and a second wind tunnel means covering the air cooling fin group for each of a plurality of groups. A common air flow path formed by the first wind tunnel means and an individual air flow path formed by the second wind tunnel means to form the air-cooling fin group for each of a plurality of groups. It is characterized by.
Further, the invention is characterized in that the air cooling means includes an air cooling fan arranged in the common air flow path, and the air cooling fan causes air to flow in each of the individual air flow paths.
Further, according to the present invention, the sectional area of the opening from the individual air flow path to the common air flow path is formed so as to increase as the distance from the air cooling fan increases so that the air flow rate of the individual air flow path becomes constant. It is characterized by having.
Further, the invention of the present application is characterized in that the air cooling means includes a piezoelectric fan having a structure for sending air by vibrating a blowing flat plate up and down by voltage control to a piezoelectric material.
Further, the invention of the present application is characterized in that the blower flat plate has a shape that becomes wider as it goes away from the piezoelectric material.
Further, according to the present invention, the flat plate for blowing is made of a flat plate having a material having a different elastic modulus between a side closer to the support portion and a side farther from the support portion, and the flat plate material on the far side has a smaller elastic modulus than the flat plate material on the closer side. It is characterized by.
Further, the invention of the present application is characterized in that the flat plate for blowing is formed of flat plates having different thicknesses on the side closer to the support portion and on the far side, and the flat plate thickness on the far side is smaller than the flat plate thickness on the near side.
Further, in the present invention, the air cooling means includes a plurality of the piezoelectric fans arranged, and the vibration of the blower flat plate of the adjacently arranged piezoelectric fans is １／ cycle or １／ cycle. It is characterized in that it is driven with a phase shift.
Further, the present invention is characterized in that the flow passage is a closed loop closed by a circulation method, and a microchannel structure having a cross-sectional area smaller than a cross-sectional area of the flow passage is formed in a part of the closed loop. And
Further, in the present invention, the microchannel structure is characterized in that the flow passage is formed by joining a base on which a plurality of small grooves having a width of 1 mm or less are arranged and the heat absorbing surface.
Further, the invention of the present application is characterized in that the liquid cooling means includes a piezoelectric pump using a flat piezoelectric element as a driving source, and the coolant is circulated by the piezoelectric pump.
Further, the invention of the present application is characterized in that the piezoelectric pump has a laminated plate structure having a check valve having a plate blade structure for regulating a flowing direction of the refrigerant.
Further, the present invention is characterized in that the piezoelectric pump is incorporated in the liquid cooling means, and the piezoelectric pump and the liquid cooling means are integrally connected using a metal material.
Further, the invention of the present application is characterized in that the piezoelectric pump includes a plurality of pump units for sucking and discharging the refrigerant, and a plurality of piezoelectric pump driving units for respectively driving the plurality of pump units.
Further, the invention of the present application is characterized in that the plurality of piezoelectric pump driving units control the suction and discharge of the refrigerant by the plurality of pump units at different timings.
Further, the invention of the present application is characterized in that the piezoelectric pump driving section makes the suction time longer than the discharge time of the pump section by twice or more.
Further, the invention is characterized in that the liquid cooling means includes a piezoelectric pump driven by an annular piezoelectric actuator as a drive source, and the coolant is circulated by the piezoelectric pump.
Further, the invention of the present application is characterized in that the liquid cooling means includes an evaporative pump for circulating the refrigerant by evaporating the refrigerant by a heating element.
Further, the invention of the present application is characterized in that the evaporative pump includes a plurality of the heating elements, and controls a heat generation timing of the plurality of heating elements to determine a direction in which the refrigerant flows.
Further, the present invention includes a liquid cooling pump for circulating the refrigerant, an air cooling fan for supplying air to the air cooling fin group, and an electric control circuit for driving the liquid cooling pump and the air cooling fan. An external input to the control circuit is DC.
Further, in the present invention, the electric control circuit unit that drives the liquid cooling pump or the air cooling fan captures temperature information of the heat-generating component, and maintains a maximum temperature within a range where the temperature of the heat-generating component does not exceed an upper limit. Thus, the liquid cooling pump or the air cooling fan is driven.
Further, the present invention is characterized in that a liquid storage tank for storing a refrigerant is provided on an upper surface of the liquid cooling means.
Further, the invention of the present application is characterized in that the inside of the liquid storage tank is not completely filled with the refrigerant but air is present.
Further, the present invention is characterized in that the cooling device of the present invention is mounted on an electronic device.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0014]
1A and 1B are diagrams illustrating a configuration of an electronic device cooling device according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a cross-sectional view illustrating a state in which the device is incorporated in an electronic device, and FIG. It is the perspective view seen from the side, and (C) is sectional drawing of the AB line shown in (B).
[0015]
Referring to FIG. 1A, a notebook PC in which a cooling device 1 of an electronic device according to the present embodiment is mounted has a CD-ROM 3 in a casing 2 having an outer shape of about 3 to 4 cm thick. In addition, a PC card 4, an HDD 5, a CPU 6 with local heat generation, and a heating element 7 such as a chip set are mounted on a motherboard 8, and many electronic components are mounted in a narrow space. In FIG. 1A, reference numeral 11 denotes a keyboard, and a display unit such as an LCD is omitted.
[0016]
Referring to FIG. 1, a cooling device 1 for an electronic device according to the present embodiment has a liquid cooling unit 9 and an air cooling unit 12 that are integrally formed, has the largest power consumption in the housing 2, and has a small area and a local area. The heat-absorbing surface (metal cover) 19 of the liquid cooling unit 9 is in contact with or joined to heat-generating components such as the CPU 6 and the heat-generating element 7 that generate heat. Note that FIG. 1B is a heat absorbing surface (metallic lid) which is actually a joined lid and serves as a lower lid of the cooling device 1 to explain the flow passage 10 inside the liquid cooling unit 9. 19 shows a state in which 19 has been removed.
[0017]
In the liquid cooling section 9, a flow passage 10 through which a coolant such as water or antifreeze flows is formed along a heat absorbing surface (metal cover) 19. The flow passage 10 has a groove as shown in FIG. The heat absorbing surface (metal cover) 19 is joined to the lower surface of the formed base 24. The base 24 and the heat absorbing surface (metal cover) 19 are made of a highly conductive metal material such as a copper (Cu) or aluminum (Al) material. The heat is transmitted to the refrigerant and the base 24 in the flow passage 10 formed in the liquid cooling section 9 via the surface (metal cover) 19. The heat absorbing surface (metal cover) 19 is joined to the base of the liquid cooling section 9 by any method such as diffusion bonding (brazing), pressure welding, and a bonding method using an O-ring.
[0018]
The liquid cooling unit 9 is provided with a liquid cooling pump 14 which is an electromagnetic pump for circulating the refrigerant in the flow passage 10. The heat generated by the heat-generating components such as the body 7 is thermally diffused throughout the liquid cooling section 9 by heat transfer.
[0019]
Further, in the liquid cooling unit 9, a plurality of air holes 15 a to 15 e penetrating from the heat absorbing surface (metal cover) 19 side to the air cooling unit 12 are formed at positions avoiding the flow passage 10. The cooling air 23 from the provided air inlet 17 passes through the plurality of air holes 15 a to 15 e and reaches the air cooling unit 12.
[0020]
Referring to FIG. 1, the air cooling unit 12 includes air cooling fin groups 13 e to 13 e made of a highly conductive metal material such as copper (Cu) and aluminum (Al), and heat of the air cooling fin groups 13 a to 13 e to the surroundings. An air-cooling fan 16 that discharges air, an air-cooling fan cover (wind tunnel 1) 20 that covers the upper surfaces of the air-cooling fin groups 13a to 13e so that the cooling air 23 scatters from the air-cooling unit 12 to the periphery and does not hinder cooling efficiency. A fin cover (wind tunnel 2) 22a to 22e that forms a flow path of the cooling air 23 is provided for each of the air cooling fin groups 13a to 13e so that thermal interference does not occur between the air cooling fin groups 13a to 13e. . The air-cooling fin groups 13a to 13e of the air-cooling unit 12 and the base 24 of the liquid-cooling unit 9 are integrally formed of the same metal such as copper and aluminum, and heat from the liquid-cooling unit 9 is efficiently transferred to the air-cooling unit 12. Reportedly.
[0021]
The heat generated from the heat-generating components such as the CPU 6 and the heat-generating element 7 is transmitted by a liquid-cooling pump to the refrigerant circulating in the flow passage 10 by heat conduction, and then is transferred to the liquid-cooling unit by heat transfer of the refrigerant circulating in a closed state. 9, the heat is transmitted to the air-cooling fin groups 13a to 13e of the air-cooling unit 12 by heat conduction, and the heat transmitted to the air-cooling fin groups 13a to 13e is generated by the flow of the cooling air 23 formed by the air-cooling fan 16. Heat is released outside the housing 2. That is, the cooling air 23 flows into the housing 2 from the air inlet 17 provided in the housing 2, passes through the air holes 15 a to 15 e provided in the liquid cooling section 9, and the air cooling fin groups 13 a to 13 e. The cooling air 23 distributed to the inside of each of the air-cooling fin groups 13a to 13e passes through the air-cooling fan 16 without thermally interfering with the other air-cooling fin groups 13a to 13e. The heat is released from the housing 2 through the outlet 18.
[0022]
In the present embodiment, a desktop personal computer or the like having a free space in an electronic device housing can cool the CPU 6 with a power consumption of 25 W class even under the natural air cooling condition having only the air cooling fin groups 13 a to 13 e as the air cooling unit 12. However, in an electronic device in which an electronic component exceeding 25 W is mounted in a narrow space such as the housing 2 of the present embodiment, heat transmitted to the air-cooling fin groups 13a to 13e is trapped in the housing 2, and Since the temperature inside the housing 2 rises, an air cooling fan 16 for discharging heat to the outside of the housing 2 is required.
[0023]
Next, a specific configuration of the air cooling unit 12 of the cooling device 1 will be described in detail with reference to FIGS.
2 to 4 are cross-sectional views showing a specific configuration of the cooling device shown in FIG.
[0024]
As the air cooling fan 16 of the air cooling unit 12, a known DC fan 21 can be used as shown in FIG. When the DC fan 21 can be arranged in the gap between the liquid cooling section 9 and the air cooling fan cover (wind tunnel 1) 20, as shown in FIG. If the DC fan 21 cannot be arranged in the gap between the liquid cooling section 9 and the air-cooling fan cover (wind tunnel 1) 20 as shown in FIG. It is preferable to dispose the DC fan 21 above the air-cooling fan cover (wind tunnel 1) 20.
[0025]
As shown in FIG. 3, built-in air cooling fans 30 a to 30 e may be provided near the cooling air outlets of the fin covers (wind tunnels 2) 22 a to 22 e of the air cooling unit 12, respectively, as shown in FIG. 3. When the flow of the cooling air 23 is formed by the built-in air-cooling fans 30a to 30e, the fin covers (wind tunnel 2) 22a to 22e function as fan covers, so that the air-cooling fan cover (wind tunnel 1) 20 is not provided. Is also good.
[0026]
The air cooling fin groups 13a to 13e of the air cooling unit 12 are divided into a plurality of groups in order to efficiently take in the cooling air 23 flowing from the plurality of air holes 15a to 15e formed through the liquid cooling unit 9. . That is, the cooling air 23 is supplied from the air holes 15a to 15e to the air cooling fin groups 13a to 13e, respectively. Further, if only the air-cooling fin groups 13a to 13e are divided, heat interference from the air-cooling fin groups 13a to 13e occurs due to heat generated from the CPU 6 and the heating element 7, so that the heat passes through each of the air-cooling fin groups 13a to 13e. Fin covers (wind tunnels) 22a to 22e that regulate the flow of the cooling air 23 so that the cooled cooling air 23 is not supplied to the other air cooling fin groups 13a to 13e are provided corresponding to the air cooling fin groups 13a to 13e, respectively. ing.
[0027]
Further, in order to more efficiently discharge heat to the outside of the housing 2 with respect to the flow of the cooling air 23 regulated by the air-cooling fin groups 13a to 13e and the fin covers (wind tunnels) 22a to 22e, a common air flow path is provided. An air-cooling fan cover (wind tunnel 1) 20 is provided to cover the whole so that the flowing cooling air 23 does not diverge. That is, the air cooling fan cover (wind tunnel 1) 20 forms a common air flow path of the air flowing through the air cooling fin groups 13a to 13e, and the fin covers (wind tunnel 2) 22a to 22e form the air flowing through the air cooling fin groups 13a to 13e. Are formed.
[0028]
Further, as shown in FIG. 4, the cross-sectional areas (cross-sectional areas of the openings from the individual air flow paths to the common air flow paths) of the inter-fin gaps 40 a to 40 e between the air-cooling fin groups 13 a to 13 e are kept away from the DC fan 21. Cooling air flowing from the plurality of air holes 15a to 15e penetrating from the liquid cooling section 9 and flowing between the air cooling fin groups 13a to 13e and the fin cover (wind tunnel 2) 22a to 22e. The flow rate of the cooling air 23 inside the air-cooling fin groups 13a to 13e is kept constant so that the flow rate of the cooling air 23 is equalized in each of the air-cooling fin groups 13a to 13e, that is, by controlling the opening area to control the pressure. .
[0029]
Next, a specific configuration of the liquid cooling unit 9 of the cooling device 1 will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a specific configuration of the cooling device shown in FIG. 1, and FIG. 6 is a plan view of the liquid cooling section as viewed from above a CD section shown in FIG.
[0030]
As the liquid cooling pump 14 of the liquid cooling unit 9, as shown in FIGS. 5 and 6, a liquid drive pump 50 built in the flow passage 10 integrally formed with the air cooling fin groups 13 a to 13 e of the air cooling unit 12. Can be used. By using the liquid drive pump 50 built in the flow passage 10, there is no need to connect the refrigerant in the flow passage 10 and the liquid drive pump 50 with piping or the like, and the refrigerant is circulated in a closed state. Can be.
[0031]
As shown in FIG. 6, the flow passage 10 is a closed loop-shaped flow passage 60 formed by a circulation method. The loop-shaped flow passage 60 includes a plurality of air holes 15 a to 15 e formed in the liquid cooling unit 9. And has a function of diffusing heat to the entire cooling device 1. Further, in order to quickly move the heat generated by the CPU 6 and the like, the portion of the loop-shaped flow passage 60 corresponding to the CPU 6 and the like is formed longer than the CPU 6 and the like in the horizontal direction (vertical direction in FIG. 6).
[0032]
As shown in FIG. 6, a microchannel 61 is formed in a portion corresponding to the CPU 6 which generates a large amount of heat, among many mounted electronic components. The micro channel 61 is formed in the vicinity of the heat absorbing surface (metal cover) 19 in contact with the CPU 6 and is a plurality of small grooves having a width of 1 mm or less formed in the base 24. Dividing the cross-sectional area smaller than the area has the effect of increasing the flow velocity and improving the heat exchange efficiency. However, the microchannel 61 should be provided only in the vicinity of the CPU 6 since the resistance of the flow channel increases.
[0033]
By using a liquid such as water having a large heat capacity per volume as the refrigerant in the loop-shaped flow passage 60, the heat radiation performance can be significantly improved as compared with a gas or the like. Further, by setting the length of the loop-shaped flow passage 60 in the lateral direction to be equal to or larger than the size of the CPU 6, the contact area between the CPU 6 and the refrigerant circulating in the loop-shaped flow passage 60 can be increased, and the heat transfer can be efficiently performed. It is done on a regular basis. However, if the contact surface area is increased more than necessary, the pressure loss will increase, and in some cases, the refrigerant will not circulate beyond the capacity of the liquid drive pump 50, and the heat radiation performance will decrease. Therefore, in the present cooling device 1, an optimum value in consideration of the heat radiation performance, the pressure loss, and the capacity of the liquid drive pump 50 is applied.
[0034]
Next, an example in which the air-cooling fin group inside channels 70 are provided in the air-cooling fin groups 13a to 13e will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the air-cooling fin group internal flow path formed in the air-cooling fin group shown in FIG. 1, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line EF shown in FIG.
[0035]
As shown in FIG. 7, among the plurality of fins of the air-cooling fin groups 13a to 13e, an air-cooling fin group flow path 70 in which a refrigerant flows inside at least one or more fins is formed. As shown in FIG. 7, by forming the air-cooled fin group flow path 70 inside the air-cooled fin group 13a and the air-cooled fin group 13e, the sealed refrigerant such as water can be air-cooled as well as the liquid-cooled part 9. The heat is also circulated through the air-cooled fin group 13a and the air-cooled fin group 13e of the portion 12, so that the heat diffusion effect can be further enhanced. The air-cooled fin group flow path 70 may be provided in a part of the air-cooled fin group 13a as shown in FIG. 8A, or may be provided in all of the air-cooled fin groups 13a as shown in FIG. The air-cooling fin group 13a may be provided, and the air-cooling fin group 13a increases the air-cooling efficiency. Therefore, as shown in FIGS. 8C and 8D, the number of the air-cooling fin groups 13a may be reduced. . Further, the flow path 70 in the air-cooled fin group may be formed in the plate-shaped air-cooled fin group 13a, as shown in the cross section AA 'in FIG. As shown in the AA ′ cross section of (C), the pipe-shaped air-cooling fin group internal flow path 70 itself may be formed so as to function as the air-cooling fin group 13a. Further, when the pipe-shaped air-cooled fin group internal flow path 70 itself is used as the air-cooled fin group 13a, as shown in the AA ′ cross section of FIG. It is preferable to provide a metal net (radiator structure) to improve the air cooling efficiency.
[0036]
Next, the configuration of a piezoelectric fan that can be used as the air cooling fan 16 will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of a piezoelectric fan used as an air cooling fan of a cooling device for an electronic device of the present invention. FIG. 10 is a first and a second modification of the blower plate of the piezoelectric fan shown in FIG. FIG. 11 is a top view showing an example, FIG. 11 is a top view and a side view showing third and fourth modifications of the blower plate of the piezoelectric fan shown in FIG. 9, and FIG. 12 is an electronic apparatus of the present invention. FIG. 13 is a side view showing an example in which a plurality of piezoelectric fans are used as an air cooling fan of the cooling device of FIG. 13, and FIG. 13 shows a configuration of a modified example of the piezoelectric fan used as an air cooling fan of the cooling device of the electronic device of the present invention. It is a perspective view and a side view.
[0037]
The piezoelectric fan 200 can be used as the air cooling fan 16 of the cooling device 1 of the electronic device according to the present embodiment. Referring to FIG. 9, the piezoelectric fan 200 is a piezoelectric fan in which a blower plate 202 is joined to a tip of a piezoelectric element 201 and the piezoelectric element 201 is fixed to a support 203. The air blow plate 202 vibrates up and down, so that air can be sent as a result.
[0038]
FIG. 10A shows a first modified example in which a trapezoidal plate whose plate shape is larger at the front end is used as the blower plate 202, and FIG. A second modified example using a bowl-shaped plate is shown. When the first or second modification of the blower plate 202 is used for the piezoelectric fan 200, in any case, air is taken in from the tapered side surface or the bowl-shaped side surface of the blower plate 202. As a result, more air can be sent, and the amount of air blown by the piezoelectric fan 200 can be made larger than in the case of using the undeformed blower plate shown in FIG.
[0039]
In addition, a structure in which a plurality of kinds of materials and thicknesses of the blower plate 202 are combined can be used. FIG. 11A shows a structure in which blower plates 202a and 202b having different elastic forces are used as the blower plate 202, and a piezoelectric element is used. A third modified example in which the elastic modulus of the blower plate 202b, which is an open end, is smaller than the elastic modulus of the blower plate 202a joined to 201 is shown. FIG. 11B shows a fourth modified example in which a thin blower plate 204 thinner than the blower plate 202 is joined to the open end of the blower plate 202. Since it is thinner than the plate 202, it is easily bent. In the case where the third or fourth modification of the blower plate 202 is used for the piezoelectric fan 200, the blower volume of the piezoelectric fan 200 is larger in each case than in the case where the blower plate before deformation shown in FIG. 9 is used. It is possible to do.
[0040]
By using an air-cooling fan structure using a plurality of piezoelectric fans 200 as the air-cooling fan 16, the air flow rate can be stabilized. For example, as shown in FIG. This is an air cooling fan structure having a structure in which a plurality of piezoelectric fans 200a to 200c are arranged at equal intervals in the flow direction. By shifting the driving phase of each piezoelectric fan by ずつ, it is possible to realize a more stable air flow rate than in the case of a single piezoelectric fan.
[0041]
FIG. 13A shows a piezoelectric fan having a structure in which a blower plate 202 is bonded to a piezoelectric element 201 and a thinner and thinner blower plate 204 is bonded to a side surface. FIG. 13B shows an air-cooling fan structure having a structure in which a plurality of the above-described piezoelectric fans are arranged in an air flow path. In this example, five piezoelectric fans 200a to 200e are arranged, and the five piezoelectric fans 200a to 200e are driven by shifting the phase by 1/4. With this structure, the air flow rate can be stabilized.
[0042]
Next, the configuration of a piezoelectric pump that can be used as the liquid cooling pump 14 will be described in detail with reference to FIGS.
14A and 14B are cross-sectional views illustrating a configuration of a laminated piezoelectric pump used as a liquid cooling pump of a cooling device of an electronic device according to the present invention. FIG. 14A is a side cross-sectional view, and FIG. It is a sectional view above the ZZ 'plane shown in (A). FIG. 15 is a configuration diagram showing a configuration of the laminated piezoelectric pump shown in FIG. 14, and FIG. 16 is a configuration diagram showing a configuration of an annular piezoelectric pump used as a liquid cooling pump of a cooling device of an electronic device of the present invention. FIG.
[0043]
In order to realize a cooling device that promotes thermal fluid circulation with low noise, thinness, and high cooling function, the role of a pump that promotes circulation of a refrigerant is extremely important. Furthermore, small electronic devices that require portability require portability, and use not only a commercial power source such as an AC-DC adapter but also a battery as an electric energy supply source. Since the battery has a limited electric energy storage capacity, the power consumption of the cooling device must be minimized. Further, the heat generated by the pump drive source induces a rise in the temperature of the cooling liquid, thereby deteriorating the heat exchange efficiency of the cooling device. Therefore, it is necessary to use a pump drive source with high conversion efficiency from electrical energy to mechanical energy. Generally, a piezoelectric actuator using piezoelectric ceramics is known as an element having a high conversion efficiency from electric energy to mechanical energy. Polarized piezoelectric ceramics can be excited by bending vibration by sticking them to a metal plate or the like to operate them. Compared with the actuator of the type, it is characterized in that it can be made thinner, can generate a large force, and can be easily driven at a high frequency.
[0044]
However, a piezoelectric pump that uses the bending operation of a piezoelectric actuator generates a flow and a pressure due to a change in volume, and therefore requires a check valve to guide the flow in one direction. Therefore, it is necessary to prevent the flow velocity from being delayed due to the mass and the occurrence of pressure loss. Further, if the connecting portion between the piezoelectric pump section and the flow path is formed of an elastic body such as a resin, pressure loss may occur. Further, after long-term use, the elastic body used in the connection portion is deteriorated, and the leakage or volatilization of the cooling medium may occur on an individual basis. Further, in the refrigerant circulation type cooling device in which the cooling liquid is sealed, the check valve operates intermittently, and it is difficult to obtain a constant flow rate. Further, in the closed circulation type cooling device, it is necessary to take measures against pressure loss due to bubbles generated in the cooling liquid in the flow path. In addition, although the amount of heat of the heating source fluctuates over time, the change in the amount of heat causes a change in physical properties such as viscosity due to a change in the temperature of the cooling liquid circulating in the cooling device, and a change in a coefficient of thermal expansion of a member constituting the cooling device. In addition, flow rate fluctuations due to pressure fluctuations are likely to occur. Also, if the check valve is arranged at a position below the pump, it becomes difficult to make the pump thinner due to this size. Therefore, when a piezoelectric pump is used for the cooling device 1 of the electronic device of the present invention, it is necessary to solve such a problem.
[0045]
As the laminated piezoelectric pump applied to the present invention, an integrated bending piezoelectric pump having a laminated plate structure having two pressure chambers as shown in FIG. 14 can be used. The integral bending type piezoelectric pump introduces a liquid into the pressure chambers 122 and 123 and discharges a liquid from the pressure chambers 122 and 123 based on the expansion and contraction movements of the piezoelectric plates 113 and 114, respectively. This is a mechanism for taking in the liquid from the outlet and discharging the liquid from the outlet 163. The pressure chambers 122 and 123 are provided with inflow check valves 132 and 133 and discharge check valves 154 and 155, respectively, for restricting the flow direction of the liquid. In FIG. 14A, there is one inlet channel 164 and one outlet channel 165 on the left and right, but these channels are respectively provided with pump pressure chambers as shown in FIG. 14B. It is structured to be joined at a location away from the. Arrows shown in FIG. 14A indicate directions in which a liquid such as a refrigerant flows. Furthermore, the integral bending piezoelectric pump is incorporated in the liquid cooling section 9 like a liquid drive pump 50 shown in FIG. 5, and the coupling between the integral bending piezoelectric pump and the liquid cooling section 9 is made of aluminum or stainless steel. , And a metal material such as copper, the pressure loss in the pump housing structure can be suppressed as low as possible.
[0046]
The liquid that has flowed in from the inflow port 162 enters the preliminary chamber 166 and is decelerated, and then reaches the inflow check valves 132 and 133 through the inflow holes 142 and 143. At this time, the inflow check valves 132 and 133 are lifted in the direction of the pressure chambers 122 and 123, and the liquid reaches the pressure chambers 122 and 123. In the pressure chambers 122 and 123, the composite bending vibration of the vibration plate 115 and the piezoelectric plates 113 and 114 is excited by the expansion and contraction movement of the piezoelectric plates 113 and 114, and the liquid in the pressure chambers 122 and 123 is applied by the bending vibration. The pressure and pressure reduction are repeated, and at the same time, the inflow check valves 132 and 133 are opened and closed to close the inflow holes 142 and 143, so that there is no backflow. At the same time, the discharge check valves 154 and 155 are opposite to the inflow check valves. The opening and closing are repeated in the phase, and the liquid is discharged from the outlet 163 through the outlets 144 and 145. The inflow check valves 132 and 133 and the discharge check valves 154 and 155 are thinned, for example, by a plate blade structure or the like, and operate at high speed without obstructing the movement of the liquid.
[0047]
Next, a specific manufacturing method of the integral bending type piezoelectric pump will be described in detail with reference to FIG.
For the piezoelectric plates 113 and 114, a zirconic acid / lead titanate ceramic material was used. The piezoelectric ceramic material was processed into a shape having a length of 15 mm, a width of 15 mm, and a thickness of 0.1 mm, and silver electrodes were formed on both main surfaces by a firing method. The electrode may be made of conductive gold, nickel, chromium, copper, silver / palladium alloy, platinum, or the like, and the electrode may be formed by sputtering, plating, vapor deposition, chemical vapor deposition, or the like. An electrode was formed which did not affect the characteristics. The piezoelectric plates 113 and 114 were joined to the vibration plate 115 using an epoxy-based adhesive. An acrylic or polyimide adhesive may be used for the bonding. In the present embodiment, the piezoelectric plates 113 and 114 are manufactured by machining. However, if zirconia ceramics or silicon is used for the diaphragm 115, the piezoelectric ceramics may be printed thereon by a printing firing method, a sputtering method, a sol-gel method, a chemical It can be integrally formed by a phase method.
[0048]
Referring to FIG. 15, a diaphragm 115 made of aluminum having a length of 50 mm, a width of 50 mm, and a thickness of 0.05 mm, a pressure chamber plate 121 made of aluminum having a length of 50 mm, a width of 50 mm, and a thickness of 0.2 mm, An upper check valve plate 131 made of aluminum having a length of 50 mm, a width of 50 mm and a thickness of 0.5 mm; a central check valve plate 141 made of aluminum having a length of 50 mm, a width of 50 mm and a thickness of 0.2 mm; A lower check valve plate 151 made of aluminum having a thickness of 50 mm, a width of 50 mm and a thickness of 0.1 mm, an inflow / outflow plate 161 made of an aluminum having a length of 50 mm, a width of 50 mm and a thickness of 0.4 mm, and a length of 50 mm and a width of 50 mm An elastic plate 171 made of aluminum having a thickness of 0.1 mm, and a rigid plate 181 made of aluminum having a length of 50 mm, a width of 50 mm, and a thickness of 1 mm. By diffusion bonding integrally laminated, and a thin pump shape of total thickness 2.55 mm.
[0049]
Piezoelectric plates 113 and 114 were joined to positions corresponding to the pressure chambers 122 and 123 of the vibration plate 115, and power supplies 111 and 112 were connected to the piezoelectric plates 113 and 114, respectively. In addition, pressure chambers 122 and 123 having a width of 15 mm and a length of 15 mm are formed in the pressure chamber plate 121, and inflow check valves 132 and 133 and discharge holes 144 and 145 are formed in the upper check valve plate 131. The central check valve plate 141 has inlet holes 142 and 143 and discharge holes 144 and 145, and the lower check valve plate 151 has discharge check valves 154 and 155 and inlet holes 142 and 143. The inflow / discharge plate 161 has an inflow port 162, an inflow channel 164, a discharge port 163, a discharge channel 165, and a preliminary chamber 166, and the rigid plate 181 has an elastic plate hollow 182. Formed. The inflow holes 142, 143 and the outflow holes 144, 145 are formed to have a diameter of 5 mm, the inflow check valves 132, 133 and the outflow check valves 154, 155 are 10 mm in length and 6 mm in width. 142 and 143 and the respective discharge holes 144 and 145 are arranged at positions to close them. The piezoelectric plates 113 and 114 can be driven at a low voltage if they have a structure in which piezoelectric ceramics and electrodes are alternately stacked. Further, if a bimorph structure in which the vibration plate 115 is interposed and the piezoelectric plates 113 and 114 are arranged one by one on the upper and lower portions, the inflow pressure and the discharge pressure can be improved.
[0050]
In addition, as shown in FIG. 15, two pressure chambers 122 and 123 are formed as pump parts, and one of the two pump parts performs liquid inflow when one pump discharges liquid, Conversely, the pumping sections into which the liquid has flowed in perform liquid discharge, and the other pump section from which the liquid has been discharged carries out liquid inflow. Thus, the flow rate of the liquid can be kept constant. In FIG. 15, two pressure chambers are provided and two pump units are shown. However, a plurality of pump units are formed, and the vibration phases of the pump units are alternately inverted between adjacent pump units. The same effect can be obtained in this case.
[0051]
For example, during the inflow operation, an electric field of DC 50 V, AC amplitude 50 V, 10 kHz, and a half cycle is applied to the piezoelectric plates 113 and 114, and at the time of discharge, DC 50 V and an AC 50 V, 5 kHz electric field having a phase opposite to that of the inflow are applied. Then, the piezoelectric pump was driven. The two pumps each composed of the piezoelectric plate 113 and the pressure chamber 122 and the piezoelectric plate 114 and the pressure chamber 123 can stabilize the flow rate by performing control so as to operate in opposite phases, that is, alternately. is there. Further, the drive voltage of the power supplies 111 and 112 is adjusted to make the suction time longer than the discharge time of one pump unit by two times or more. Thereby, the turbulent flow of the liquid in the pump chamber generated at the time of discharge calms down at the time of suction, so that the discharge efficiency can be improved. Also, if the lower check valve plate 151, the inflow / outflow plate 161, the elastic plate 171, and the rigid plate 181 are made of a metal material and are shared with the refrigerant circulation unit, the joint shown in the conventional example is not required, Therefore, it is possible to prevent pressure loss due to the same portion. Further, since no resin is used for the joint portion, it is possible to prevent leakage and evaporation of the cooling liquid due to cracking of the resin generated after long-time use.
[0052]
As the liquid cooling pump 14, a piezoelectric pump using a circular piezoelectric actuator in which a plurality of piezoelectric plates are arranged in an annular shape as shown in FIG. 16 may be used. A piezoelectric pump with a circular piezoelectric actuator generates a traveling wave of bending vibration by sequentially changing the phase for driving the individual piezoelectric plates constituting the annular piezoelectric actuator in the annular direction. The liquid in the flow path is rotated in one direction without using a check valve. In FIG. 16, (A) is a cross-sectional view showing a laminated structure, (B) is a GH cross-sectional view shown in (A), and (C) is a bottom view.
[0053]
Referring to FIG. 16A, the flow path 192 is sealed by two protective plates, an upper protective plate 191 and a lower protective plate 193. As shown in FIG. 16B, on the lower surface of the lower protection plate 193, a piezoelectric actuator 194 in which piezoelectric plates are arranged in an annular shape is arranged, and the piezoelectric actuator 194 follows the annular portion of the flow path 192 shown in FIG. Connected. The piezoelectric actuator 194, for example, when an electric field is applied to each of the piezoelectric plates with the phases shifted by alternately reversing the polarity of the polarization, the vertical expansion and contraction is excited like a traveling wave, and the The staying liquid causes a circular motion along the annular flow path, and the inflow and discharge of the liquid from the flow path on the left side of FIG. 16C occur at the same time, resulting in a unidirectional flow. By the movement of the annular piezoelectric actuator 194, the flow of the refrigerant liquid can be created without providing a check valve. Further, since the flow flows in a certain direction, it is possible to simultaneously circulate bubbles generated in the flow path 192.
[0054]
Next, the structure of an evaporative pump using evaporative boiling of a liquid that can be used as the liquid cooling pump 14 will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 17 is a top view showing a configuration of an evaporative pump used as a liquid cooling pump of a cooling device of an electronic device according to the present invention. FIG. It is a cross section which shows the structure of the evaporation type pump used.
[0055]
Referring to FIG. 17, the evaporative pump used as the liquid cooling pump 14 has a structure in which a branch 302 which is a flow path branched from a main stream 301 of a liquid flow is formed, and a heating element 303 is provided in the branch 302. It is. When the temperature of the heating element rises due to energization of the heating element 303 and exceeds the boiling point temperature of the liquid in contact with the heating element, the liquid boils to generate vapor 305 and create a flow in the liquid. A non-return valve 304 for preventing the liquid from flowing backward is provided in front of the heating element 303 of the branch 302, and the liquid is controlled to flow in one direction. Normally, when a liquid boils and turns into a gas, the volume expands greatly, so if the liquid in a closed channel is partially heated and boiled, the liquid will be extruded by expansion due to vaporization, and this will be continuous. The function of the liquid pump can be realized by performing the check valve structure in a part of the flow path.
[0056]
FIG. 18 shows the configuration of an evaporative pump having a structure in which a plurality of heating elements 303 are provided. Five heating elements 303 are arranged side by side in contact with the liquid in the main stream 301. FIG. 18A shows a state of evaporation at a certain time, in which steam 305 is generated from above three heating elements. FIG. 18B shows a state of evaporation when 100 milliseconds have elapsed from the state of FIG. 18A. At this time, the flow of the fluid can be formed by shifting the evaporation timing of the heating element in a desired flow direction. That is, the evaporating vapor 305 in the state shown in FIG. 18B is shifted to the left from the state shown in FIG. 18A, and by continuing this, the liquid is displaced to the right as shown by the arrow in FIG. To the left.
[0057]
In the embodiment described above, an example in which the DC fan 21, the piezoelectric fan 200, and the like are used as the air cooling fan 16, and an example in which an electromagnetic pump, a piezoelectric pump, an evaporation pump, or the like is used as the liquid cooling pump 14. As mentioned above, the combination of each method is arbitrary.
[0058]
The cooling device 1 of the present invention can be mounted on any electronic device to exhibit its effects. For example, a notebook-sized personal computer or the like has relatively large power consumption and a small and thin housing, so that the effect of the cooling device of the present invention is very large. For example, by using the cooling device 1 of the present invention having a thickness of 5 mm and an overall size of about 100 mm * 200 mm, cooling of a CPU of about 40 W can be realized. Therefore, a notebook computer equipped with the cooling device 1 of the present invention can be made smaller, thinner, and quieter than a notebook computer equipped with a conventional cooling device, and has great appeal to consumers. A notebook PC can be realized. In addition, other electronic devices can be mounted on desktop personal computers, computer servers, network devices, plasma displays, projectors, home servers, and the like. A cooling effect is obtained.
[0059]
As cooling performance of the cooling device 1 of the present invention, at least about 20 ml of cooling water is enclosed in the flow passage 10 of the liquid cooling section 9 having an outer shape of 200 * 100 mm and a thickness of 1 mm and circulating at a flow rate of 10 to 20 ml per minute. It was confirmed by an experiment that even when the air cooling unit 12 was not provided, the maximum temperature when the CPU of 25 W power consumption was operated could be suppressed to 90 ° C. or less. Therefore, the volume of the cooling unit can be reduced to about 1/5 and smaller and thinner than the conventional heat pipe technology or forced air cooling technology capable of cooling a CPU of 25 W class.
[0060]
Further, when the cooling device 1 of the present invention has a configuration in which the liquid cooling unit 9 and the air cooling unit 12 are combined and has an outer shape of 200 * 100 mm and a thickness of 5 mm, at least about 20 ml of cooling water is provided in the flow passage 10 of the liquid cooling unit 9. And circulates at a flow rate of 10 to 20 ml / min, and further generates forced convection at a wind speed of about 0.8 m / sec from a fin group, an air cooling fan provided in an air cooling unit 12 having a wind tunnel 1 and a wind tunnel 2. It was confirmed by experiments that the maximum temperature during operation of a CPU with a power consumption of 40 W class could be suppressed to 90 ° C. or less. Therefore, the volume of the cooling unit can be reduced to about 1/10 and reduced in size and thickness as compared with the conventional forced air cooling technology capable of cooling a CPU of a power consumption of 40 W class.
[0061]
The noise from the cooling device 1 has been described in the above embodiment as the driving source of each of the built-in air cooling fan 30 provided in the air cooling unit 12 of the cooling device 1 and the liquid drive pump 50 provided in the liquid cooling unit 9. By employing the piezoelectric technology, the noise during the operation of the present cooling device 1 could be suppressed to 30 dB or less. In the conventional forced air cooling technology for cooling a CPU having a power consumption of 40 W class, for example, in the case of a notebook personal computer, at least two DC fans 21 are used, and the noise reaches about 40 dB. A great improvement has been achieved. Therefore, a notebook computer equipped with the cooling device can be used in public places such as libraries and hospitals where noise generation is a problem.
[0062]
In the manufacturing method of the liquid cooling unit 9 and the air cooling unit 12 of the cooling device 1, for example, a metal material such as copper, aluminum, and stainless steel is used. It is possible to apply the same manufacturing technology as that of the existing heat sink, such as a mold technology and an etching technology.
[0063]
Next, a configuration in which the liquid storage tank 400 is installed on the flow passage 10 of the liquid cooling unit 9 of the cooling device 1 will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 20 is a cross-sectional view illustrating a configuration in which a liquid storage tank is provided on a flow path of a cooling device of an electronic device according to the present invention. FIG. It is a top view which shows the structure which installed.
[0064]
In the liquid cooling section 9 of the cooling device 1 of the present invention, since the refrigerant is configured to circulate through the flow passage 10 that is a complete circulation path, when the heat generating component that is the heat source becomes extremely hot, There is a possibility of destruction of the apparatus due to an increase in the internal pressure of the liquid circulation path due to the thermal expansion of the refrigerant. In order to avoid this, as shown in FIGS. 20 and 21, a liquid storage tank 400 for storing a refrigerant is provided on the upper surface of the liquid cooling unit 9 of the cooling device 1, and is connected to the liquid flow path 10 by a branch hole 401. I did it.
[0065]
The amount of the refrigerant stored in the liquid storage tank 400 circulates through the flow passage 10 of the liquid cooling unit 9 so that air exists inside the liquid storage tank 400 without filling the entire capacity of the liquid storage tank 400. The amount of refrigerant has been adjusted. Preferably, the amount of the refrigerant stored in the liquid storage tank 400 is set to about half of the volume of the liquid storage tank 400, and the remaining half is filled with air. By doing so, when the refrigerant expands due to heat, the air inside the liquid storage tank 400 performs a damper function, and functions to prevent an increase in the internal pressure of the flow passage 10 that is a complete circulation path.
[0066]
Needless to say, the capacity of the liquid storage tank 400 can be optimally designed based on the total volume of the flow passage 10 which is a complete circulation path, the temperature rise, the expansion rate of the refrigerant, and the like. Further, when the liquid storage tank 400 is detachable from the liquid cooling section 9, an effect that the refrigerant can be replenished can be obtained.
[0067]
As described above, according to the present embodiment, the liquid cooling unit 9 and the air cooling unit 12 are stacked, and a flat shape or a shape close to a flat shape may be adopted for each component. The components can be assembled by stacking and integrating the components, and the whole can be formed into a flattened shape, so that the heat conduction efficiency and heat dissipation performance are excellent, and the overall configuration can be made thin. This has the effect of being easy to assemble and easy to attach to electronic equipment.
[0068]
Further, according to the present embodiment, by adopting a configuration in which the liquid drive pump 50 is integrated with the liquid cooling section 9, the degree of freedom in design is further improved, and the overall thickness is reduced to 10 mm or less, or 5 mm or less. Therefore, there is an effect that the degree of freedom of mounting on an electronic device, particularly a notebook computer or the like can be improved.
[0069]
Further, according to the present embodiment, in the air cooling unit 12, a plurality of individual air passages are formed, and the individual air passages are provided with air holes for taking in unheated air. By forming a common air flow path for flowing the air that has passed through, it is possible to effectively discharge the heat absorbed from the heat-generating components to the outside of the electronic device in a limited space. Play.
[0070]
Further, according to the present embodiment, in the liquid cooling section 9 having the flow passage 10 through which the refrigerant flows, the air cooling fin group flow passage 70 is provided even inside the air cooling fin, or a part of the flow passage 10 is provided. By providing the microchannel 61 for partially improving the flow velocity, heat can be efficiently exchanged from the cooling medium, and the cooling performance can be improved.
[0071]
Further, according to the present embodiment, by combining the liquid circulation type cooling mechanism with the liquid cooling pump 14 and the forced air cooling with the air cooling fan 16, it is possible to suppress the amount of air blown by the air cooling fan 16, This produces an effect that the generation of noise from the fan 16 can be reduced.
[0072]
In addition, as the liquid cooling pump 14 or the liquid drive pump 50 of the present embodiment, an electromagnetic pump, a piezoelectric bimorph pump, a bubble pump, or a pump also serving as an air cooling fan can be used. By using this, the amount of liquid circulation per unit time can be increased, and the thickness and volume of the entire cooling device can be reduced.
[0073]
Further, it is desirable that the input from the outside to the electric control circuit for driving the liquid cooling pump 14 or the liquid drive pump 50 and the air cooling fan 16 of the present embodiment is a direct current. When the temperature information of the heat-generating components such as the body 7 is fetched and the liquid-cooling pump 14 or the liquid drive pump 50 or the air-cooling fan 16 is driven so that the temperature of the heat-generating components does not exceed the upper limit, the cooling is performed. The power consumption of the device 1 can be saved.
[0074]
Further, as a control circuit of the cooling device 1, there are an electric drive circuit for driving the liquid cooling pump 14 or the liquid drive pump 50 and an electric drive circuit for driving the air cooling fan 16. It is effective to adopt a configuration in which the voltage is equal to or lower than a certain voltage or a configuration in which both are integrated. In this case, it is possible to simplify the control circuit, increase the efficiency, and increase the accuracy, and to reduce the entire cooling device. High performance can be achieved.
[0075]
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and it is clear that each embodiment can be appropriately modified within the scope of the technical idea of the present invention. Further, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the above-described embodiment, and can be set to numbers, positions, shapes, and the like suitable for carrying out the present invention. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals.
[0076]
【The invention's effect】
The cooling device for an electronic device of the present invention has a configuration in which a liquid cooling unit and an air cooling unit are stacked, and can adopt a flat plate shape or a shape close to a flat plate shape for each component, and stack each component. It is possible to assemble by integrating and integrating, and the whole can be made into a flattened shape, and it is also excellent in heat conduction efficiency and heat dissipation performance, and it is possible to make the overall configuration thinner, assemblability and electronic equipment This has the effect of being easily attached to the vehicle.
[0077]
Furthermore, according to the present invention, by adopting a configuration in which the liquid drive pump is integrated with the liquid cooling section, the degree of freedom in design is further improved, and the overall thickness can be reduced to 10 mm or less, or 5 mm or less. As a result, it is possible to improve the degree of freedom in mounting on electronic devices, especially notebook computers.
[0078]
Further, according to the present invention, in the air cooling section, a plurality of individual air flow paths are formed, and each individual air flow path is provided with an air hole for taking in unheated air, and the individual air flow path has passed. By forming the common air flow path for flowing air, it is possible to effectively discharge heat absorbed from the heat-generating component to the outside of the electronic device in a limited space.
[0079]
Further, according to the present invention, in the liquid cooling section having the flow passage through which the refrigerant flows, the air cooling fin group flow path is provided even inside the air cooling fin, or the flow velocity is partially improved in a part of the flow path. By providing a microchannel for causing the cooling medium to efficiently exchange heat with the cooling medium, the cooling performance can be improved.
[0080]
Further, according to the present invention, by combining the liquid circulation type cooling mechanism with the liquid cooling pump and the forced air cooling with the air cooling fan, it is possible to suppress the air blowing amount of the air cooling fan, and the air flow from the air cooling fan 16 can be reduced. This has the effect of reducing the generation of noise.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a configuration of an embodiment of a cooling device for an electronic device according to the present invention, in which FIG. 1A is a cross-sectional view showing a state where the cooling device is incorporated in the electronic device, and FIG. It is the perspective view seen from the side, and (C) is sectional drawing of the AB line shown in (B).
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a specific configuration of the cooling device shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a specific configuration of the cooling device shown in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a specific configuration of the cooling device shown in FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a specific configuration of the cooling device shown in FIG.
FIG. 6 is a plan view of the liquid cooling section when the CD section shown in FIG. 5 is viewed from above.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of an air-cooling fin group internal flow path formed in the air-cooling fin group shown in FIG.
FIG. 8 is a sectional view taken along the line EF shown in FIG. 7;
FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of a piezoelectric fan used as an air-cooling fan of a cooling device for an electronic device of the present invention.
FIG. 10 is a top view showing first and second modifications of the blower plate of the piezoelectric fan shown in FIG. 9;
11 is a top view and a side view showing third and fourth modified examples of the blower plate of the piezoelectric fan shown in FIG. 9, respectively.
FIG. 12 is a side view showing an example in which a plurality of piezoelectric fans are used as an air cooling fan of the cooling device for an electronic device of the present invention.
FIG. 13 is a perspective view and a side view showing a configuration of a modified example of a piezoelectric fan used as an air cooling fan of a cooling device for an electronic device of the present invention.
14A and 14B are cross-sectional views illustrating a configuration of a laminated piezoelectric pump used as a liquid cooling pump of a cooling device of an electronic device according to the present invention, where FIG. It is a sectional view above the ZZ 'plane shown in (A).
FIG. 15 is a configuration diagram illustrating a configuration of the laminated piezoelectric pump illustrated in FIG. 14;
FIG. 16 is a configuration diagram showing a configuration of an annular piezoelectric pump used as a liquid cooling pump of a cooling device of an electronic device of the present invention.
FIG. 17 is a top view showing a configuration of an evaporative pump used as a liquid cooling pump of a cooling device for an electronic device of the present invention.
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a configuration of an evaporative pump used as a liquid cooling pump of a cooling device for an electronic device of the present invention.
FIG. 19 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a cooling device for a conventional electronic device.
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a configuration in which a liquid storage tank is provided on a flow path of a cooling device for an electronic device of the present invention.
FIG. 21 is a plan view showing a configuration in which a liquid storage tank is provided on a flow path of a cooling device for an electronic device of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Cooling device
2 Case
3 CD-ROM
4 PC card
5 HDD
6 CPU
7 Heating element
8 Motherboard
9 Liquid cooling section
10 Flow passage
11 Keyboard
12 Air cooling unit
13a-13e Air-cooled fin group
14 Liquid cooling pump
15a ~ 15e Air vent
16 air cooling fan
17 Air inlet
18 Air outlet
19 Heat absorbing surface (metal lid)
20 air cooling fan cover (wind tunnel 1)
21 DC fan
22a-22e Fin cover (wind tunnel 2)
23 Cooling air
24 Substrate
30a-30e Built-in air cooling fan
40a-40e Clearance between fins
50 liquid drive pump
60 loop flow passage
61 Micro Channel
70 Air-cooled fin group flow path
101 Heat absorption part
102 Heat dissipation pipe
103 Air cooling fan
104 Forced air cooling
105 liquid flow path
106 Pump for liquid circulation
107 Housing part
111, 112 power supply
113, 114 Piezoelectric plate
115 diaphragm
121 pressure chamber plate
122, 123 Pressure chamber
131 Upper check valve plate
132,133 Inflow check valve
141 central check valve plate
142, 143 Inlet
144, 145 discharge hole
151 Lower check valve plate
154, 155 discharge check valve
161 Inflow discharge plate
162 Inlet
163 outlet
164 Inflow channel
165 discharge channel
166 spare room
171 elastic plate
181 Rigid plate
182 Elastic plate blanking
191 Upper protection plate
192 channel
193 Lower protection plate
194 Piezoelectric actuator
200, 200a to 200e Piezoelectric fan
201 Piezoelectric element
202, 202a, 202b Ventilation plate
203 support
204 Thin ventilation plate
205 wall
301 main stream
302 tributary
303 heating element
304 check valve
305 steam
400 storage tank
401 branch hole

Claims

An electronic device cooling device for cooling a heat-generating component in the electronic device,
Liquid cooling means for diffusing heat from the heat-generating component by a refrigerant,
Air cooling means in which an air cooling fin group for radiating heat diffused by the liquid cooling means to the atmosphere is provided,
The cooling device for an electronic device, wherein the air cooling means is stacked on the liquid cooling means.

The liquid cooling means is a heat absorbing surface that absorbs heat by contacting or joining the heat generating component,
A flow passage through which the refrigerant is formed along the heat absorbing surface;
2. The cooling device for an electronic device according to claim 1, further comprising a liquid cooling pump that circulates the refrigerant in the flow passage.

3. The cooling device for an electronic device according to claim 2, wherein the flow passage is formed by joining the heat-absorbing surface with the base having the groove formed therein.

4. The cooling device for an electronic device according to claim 3, wherein the air cooling fin group and the base are integrally formed.

The cooling device for an electronic device according to claim 2, wherein the flow passage is formed inside at least one or more of the plurality of fins of the air-cooling fin group. .

6. The cooling device for an electronic device according to claim 1, wherein the air cooling means includes an air cooling fan for flowing air through the group of air cooling fins.

7. The air cooling device according to claim 6, wherein the air cooling device includes a first wind tunnel device that covers the entire air cooling fin group, and the first wind tunnel device controls a flow of air generated by the air cooling fan. Electronic equipment cooling device.

8. The cooling device for an electronic device according to claim 1, wherein the liquid cooling unit has an air hole for supplying air to the air cooling unit.

The air-cooled fin group is divided into a plurality of groups,
9. The electronic device according to claim 1, wherein the liquid cooling unit has an air hole for supplying air to the air cooling fin group for each of the plurality of air cooling fin groups. Equipment cooling equipment.

The air cooling means includes a second wind tunnel means each covering a plurality of groups of the air cooling fin group,
10. The cooling device for an electronic device according to claim 9, wherein the flow of air is regulated by the second wind tunnel means so as not to cause thermal interference between the plurality of air cooling fin groups.

11. The cooling device for an electronic device according to claim 10, wherein the air cooling unit includes an air cooling fan for each of the second wind tunnel units.

The air cooling means, a first wind tunnel means covering the entire air cooling fin group,
A second wind tunnel means for covering the air-cooled fin group for each of a plurality of groups,
A common air passage formed by the first wind tunnel means;
12. The cooling device according to claim 1, wherein the air flow fin group and an individual air flow path formed for each of the plurality of groups are formed by the second wind tunnel means. apparatus.

The air cooling means includes an air cooling fan arranged in the common air flow path,
13. The cooling device for an electronic device according to claim 12, wherein an air flow is generated in each of the individual air passages by the air cooling fan.

The cross-sectional area of the opening from the individual air flow path to the common air flow path is formed so as to increase as the distance from the air cooling fan increases so that the air flow rate of the individual air flow path becomes constant. 14. The cooling device for an electronic device according to claim 13, wherein:

The electronic device according to any one of claims 1 to 14, wherein the air cooling unit includes a piezoelectric fan configured to send air by vibrating a blowing flat plate up and down by voltage control to a piezoelectric material. Cooling system.

16. The cooling device for an electronic device according to claim 15, wherein the blower flat plate has a shape whose width becomes wider as it goes away from the piezoelectric material.

The flat plate for air blowing is formed of a flat plate of a material having a different elastic modulus on a side closer to the support portion and on a far side, and the flat plate material on the far side has a smaller elastic modulus than the flat plate material on the near side. Item 17. The cooling device for an electronic device according to Item 15 or 16.

18. The flat plate according to claim 15, wherein the flat plate for blowing is formed of flat plates having different thicknesses on the side closer to the support portion and on the far side, and the flat plate thickness on the far side is smaller than the flat plate thickness on the closer side. A cooling device for an electronic device according to any one of the above.

The air cooling means includes a plurality of the piezoelectric fans arranged,
19. The apparatus according to claim 15, wherein the vibration of the blower flat plates of the adjacently arranged piezoelectric fans is driven with a phase shifted by 周期 or 周期 cycle. Electronic equipment cooling device.

The flow passage is a closed loop that is closed in a circulating manner;
3. The cooling device for an electronic device according to claim 2, wherein a microchannel structure having a cross-sectional area smaller than a cross-sectional area of the flow passage is formed in a part of the closed loop.

21. The cooling device according to claim 20, wherein in the microchannel structure, the flow passage is formed by joining a base on which a plurality of small grooves having a width of 1 mm or less are arranged and the heat absorbing surface. apparatus.

The liquid cooling means includes a piezoelectric pump using a flat piezoelectric element as a driving source,
21. The cooling device for an electronic device according to claim 1, wherein the refrigerant is circulated by the piezoelectric pump.

23. The cooling device for an electronic device according to claim 22, wherein the piezoelectric pump has a laminated plate structure having a check valve having a plate blade structure that regulates a direction in which the refrigerant flows.

The piezoelectric pump is incorporated in the liquid cooling means,
24. The cooling device for an electronic device according to claim 22, wherein the piezoelectric pump and the liquid cooling unit are integrally connected using a metal material.

The piezoelectric pump, a plurality of pump units for sucking and discharging the refrigerant,
25. The cooling device for an electronic device according to claim 22, further comprising a plurality of piezoelectric pump driving units that respectively drive the plurality of pump units.

26. The cooling device for an electronic device according to claim 25, wherein the plurality of piezoelectric pump driving units control the suction and discharge of the refrigerant by the plurality of pump units at different timings.

27. The cooling device for an electronic device according to claim 25, wherein the piezoelectric pump driving unit makes the suction time longer than or equal to twice the discharge time of the pump unit.

The liquid cooling means includes a piezoelectric pump using an annular piezoelectric actuator as a driving source,
21. The cooling device for an electronic device according to claim 1, wherein the refrigerant is circulated by the piezoelectric pump.

21. The cooling device for an electronic device according to claim 1, wherein the liquid cooling unit includes an evaporative pump that circulates the refrigerant by evaporating the refrigerant by a heating element.

The evaporative pump includes a plurality of the heating elements,
30. The cooling device for an electronic device according to claim 29, wherein a direction in which the refrigerant flows is determined by controlling heat generation timings of the plurality of heat generating elements.

A liquid cooling pump that circulates the refrigerant and an air cooling fan that supplies air to the air cooling fin group,
An electric control circuit for driving the liquid cooling pump and the air cooling fan,
31. The cooling device for an electronic device according to claim 1, wherein an external input to the electric control circuit is a direct current.

The electric control circuit unit that drives the liquid cooling pump or the air cooling fan captures temperature information of the heat-generating component, and controls the liquid cooling so that the temperature of the heat-generating component does not exceed an upper limit. 32. The cooling device for an electronic device according to claim 31, wherein the device drives the air pump or the air cooling fan.

33. The cooling device for an electronic device according to claim 1, wherein a liquid storage tank for storing a refrigerant is provided on an upper surface of the liquid cooling unit.

34. The cooling device for an electronic device according to claim 33, wherein the inside of the liquid storage tank is filled with air without being entirely filled with the refrigerant.

An electronic device comprising the electronic device cooling device according to any one of claims 1 to 34.