JP2006207881A - 冷却装置及びそれを備えた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、液体冷媒の循環を利用した冷却などに用いられる冷却装置であり、冷却性能の向上と小型化に対応した冷却装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、受熱部２１ａを一方の面に設け、受熱部２１ａを介して熱交換した液体冷媒を接続配管側に送り出す受熱一体ポンプ２１と、接続配管１７ａを経由して送られた液体冷媒と熱交換をして放熱する複数個の放熱フィン２２ａを有する放熱器２２と、同じく液体冷媒と熱交換をして放熱する複数個の放熱フィン２３ａを有する放熱器２３と、放熱器２２と放熱器２３の方向に送風するファン１２と、ファン１２の送風方向を規制するファンケーシングを構成するベース部２５、ファンカバー２４、及びリザーブタンク１１とを備え、リザーブタンク１１内の液体冷媒がファン１２の送風路を形成する部材と熱接続したことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子機器の筐体の内部に配設された中央処理装置（以下、ＣＰＵと称する）、チップセット、表示コントローラ、又はＨＤＤなどの色々な発熱体の強制冷却を目的としたヒートパイプを用いた冷却方式やポンプを用いた液体冷媒の循環を強制的に行う液冷却方式などに用いられる冷却装置及びそれを備えた電子機器に関するものである。

最近のコンピュータにおけるデータ処理の高速化の動きはきわめて急速であり、ＣＰＵのクロック周波数は以前と比較して格段に大きなものになってきている。その結果、ＣＰＵの発熱量が増大し、従来のように放熱部であるヒートシンクや放熱フィンを発熱体に接触させて放熱する方法だけでなく、そのヒートシンクをファンで直接冷却する方法、又は、受熱部からヒートパイプを用いて放熱部に熱接続したヒートシンクモジュールにおいてその放熱部をファンにより送風冷却する方法、あるいは、熱伝導性の高い液体冷媒をポンプにより強制的に液循環させ受熱部から放熱部へ熱輸送を行ないそれぞれにおいて熱交換をさせる液冷却方法などが必要不可欠になっており、今後さらにその冷却能力の向上と小型軽量化が必要とされている。さらに、ＣＰＵ以外でもコンピュータの表示装置の高性能化やメモリアクセス性能の向上のためのクロック周波数アップに伴いチップセット、表示コントローラ、ＨＤＤなどの色々な関連部品についても、冷却の必要性が高まっている。

そこで、電子機器に実装された発熱体から発生する熱の放熱を行う冷却装置としては、例えば（特許文献１）に開示されているような、発熱体と熱接続された受熱器内に熱伝導性の高い液体冷媒をポンプにより強制的に液循環させ、受熱部から放熱部へ熱輸送し、放熱する冷却装置が知られている。

図８は、この冷却装置を組み込んだ電子機器の全体構成図で、電子機器の第一筐体１０１の上面にはキーボード１０３が、さらにその下には複数の半導体素子を搭載した配線基板１０２、ディスク装置１０６などが収容され、第二筐体１０７には表示装置１０８が収容されている。配線基板１０２に搭載された半導体素子のうち、発熱量の特に大きい半導体素子１０４は、受熱器１０５、放熱器１０９、フレキシブルチューブ１１１などで構成される冷却装置により冷却される。受熱器１０５と放熱器１０９のそれぞれの内部には液流路が形成され、液体冷媒が封入されている。さらに、放熱器１０９の内部には液駆動装置が組み込まれており、受熱器１０５と放熱器１０９との間で液体冷媒が駆動される。つまり、半導体素子１０４で発生する熱は、受熱器１０５を介して液体冷媒と熱交換されその熱がフレキシブルチューブ１１１を通過して放熱器１０９に熱輸送され、さらに放熱部においては、放熱器１０９と金属製の第二筐体１０７とが直接ねじ１１０で熱的かつ物理的に取り付けられているので、その第二筐体１０７の高い熱伝導率により、熱が広く筐体壁に拡散され高い放熱性能が得られるので、効率的に半導体素子１０４を冷却することが可能となっている。
特開平７−１４２８８６号公報（第６頁、図１）

しかしながら、通常このような冷却装置の放熱部を構成する放熱器の近傍には、液体冷媒を貯留したリザーブタンクを設けているが、その目的が液体冷媒中の水分蒸発による液量減少を補うために液体冷媒を予め貯留するということのみであれば、液体冷媒の循環経路内であればどこに配置されても構わないが、それ自体の熱容量が非常に大きく蓄熱性も有するので、熱輸送には適さないため、通常は、発熱体に熱接続された受熱器と放熱器との間に配置されることはなく、熱輸送が一旦完了し、再度受熱器に戻される経路、つまり放熱器から受熱器に液体冷媒が輸送される経路の一部に配置されるのが望ましい。つまり、受熱器に戻されるときの液体冷媒自体の温度はなるべく低いのが好ましいので、リザーブタンク内に貯留される液体冷媒の温度上昇を抑制するため、電子機器内でも比較的雰囲気温度が上昇しない場所、又は、ＣＰＵなどの発熱体の実装された電子回路の実装基板などからなるべく遠ざけることが好ましく、例えば、前述のようにキーボードの搭載される電子機器の第一筐体の内部に配置することを避け、表示装置が収容される第二筐体の内部に配置することが必要となってくる。又、その場合でも、電子機器内でのスペースや排気方向などとの関係で、比較的大きな占有容積を必要とする放熱器が十分な大きさを確保できずに、熱輸送された液体冷媒と放熱器との間で十分な熱交換が行われずに液体冷媒が循環する場合には、同様にリザーブタンク内の液体冷媒が温度上昇することとなり、冷却性能が低下する原因となっている。

さらに、受熱器と放熱器との間、及びリザーブタンクとポンプとの間のフレキシブルチューブなどの接続配管も必然的に長くなり、その分、液体冷媒中の水分蒸発量が増大するので、その液量減少を補うために液体冷媒を予め貯留するリザーブタンクの容量も大きく設定しなければならなくなり、冷却性能の向上と冷却装置の小型化がうまく両立できないという新たな課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、冷却性能の向上と冷却装置の小型化を図ることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係わる冷却装置は、液体冷媒を循環し、液体冷媒との熱交換で基板に実装した発熱体から熱を奪い、奪った熱を放熱する冷却装置であって、発熱体と熱接続させた受熱部と、受熱部を介して熱交換した液体冷媒を接続配管側に送り出すポンプと、接続配管を経由して送られた液体冷媒と熱交換をして放熱する複数個の放熱フィンを有する放熱器と、放熱器の方向に送風するファンと、ファンの送風方向を規制するファンケーシングと、液体冷媒を貯留するリザーブタンクとを備え、リザーブタンク内の液体冷媒がファンの送風路を形成する部材と熱接続したことを主要な特徴としている。

本発明の冷却装置によれば、発熱体と熱接続させた受熱部と、受熱部を介して熱交換した液体冷媒を接続配管側に送り出すポンプと、接続配管を経由して送られた液体冷媒と熱交換をして放熱する複数個の放熱フィンを有する放熱器と、放熱器の方向に送風するファンと、ファンの送風方向を規制するファンケーシングと、液体冷媒を貯留するリザーブタンクとを備え、リザーブタンク内の液体冷媒がファンの送風路を形成する部材と熱接続しているので、ファンの上部又は下部から吸入した冷却装置の外部の空気が直接ファンの送風路を形成する部材と接触しそこでの熱交換により放熱が行なわれるので、最終的にファンの送風により外部へ放熱することが可能となる。その結果、リザーブタンク内の液体媒体の温度上昇を抑制する作用がある。

従って、放熱部を構成する放熱器、ファン装置、又はリザーブタンクなどを発熱体の近傍や雰囲気温度の比較的高い場所に設置した場合、あるいは十分な放熱性を確保できない放熱器を用いた場合でも冷却性能を損なうことが少ないのに加え、受熱部と放熱器との間、及びリザーブタンクと受熱部との間の接続配管も短くできるので、液体冷媒の蒸発量が少なくなりその分リザーブタンクの容量も小さく設定することができるので、冷却装置全体の小型化にも対応が容易となる。

本発明の請求項１記載の発明は、液体冷媒を循環し、液体冷媒との熱交換で基板に実装した発熱体から熱を奪い、奪った熱を放熱する冷却装置であって、発熱体と熱接続させた受熱部と、受熱部を介して熱交換した液体冷媒を接続配管側に送り出すポンプと、接続配管を経由して送られた液体冷媒と熱交換をして放熱する複数個の放熱フィンを有する放熱器と、放熱器の方向に送風するファンと、ファンの送風方向を規制するファンケーシングと、液体冷媒を貯留するリザーブタンクとを備え、リザーブタンク内の液体冷媒がファンの送風路を形成する部材と熱接続しているので、ファンの上部又は下部から吸入した冷却装置の外部の空気が直接ファンの送風路を形成する部材、例えば、ファンを収容するファンケーシングや複数個の放熱フィンを有する放熱器などと接触しそこでの熱交換により放熱が行なわれるので、最終的にファンの送風により外部へ放熱することが可能となり、従来の冷却装置に比較してリザーブタンク内の液体媒体の温度上昇を抑制する作用がある。従って、放熱部を構成する放熱器、送風するファン、及びリザーブタンクなどを発熱体の近傍や雰囲気温度の比較的高い場所に設置した場合、あるいは十分な放熱性の確保できない放熱器を用いた場合でも冷却性能を損なうことが少ない。

又、そのことにより、受熱部と放熱器との間、及びリザーブタンクと受熱部との間の接続配管も短く設定することも容易となり、その分接続配管からの液体冷媒中の水分蒸発が軽減され、予めその水分蒸発による減少分を貯留するためのリザーブタンクの容量も小さく設定することもできることから、冷却装置全体の小型化への対応も容易となる。

ここで、ファンの送風路を形成する部材としては、ファンケーシングと放熱器のみに限られず、例えばファンケーシングと放熱器の間や放熱器の排気側などにファンの送風路を形成するダクトを別に設けてそれと熱接続してもよい。

本発明の請求項２記載の発明は、液体冷媒を循環し、液体冷媒との熱交換で基板に実装した発熱体から熱を奪い、奪った熱を放熱する冷却装置であって、発熱体と熱接続させた受熱部を一方の面に設けこの受熱部を介して熱交換した液体冷媒を接続配管側に送り出す受熱一体ポンプと、接続配管を経由して送られた液体冷媒と熱交換をして放熱する複数個の放熱フィンを有する放熱器と、放熱器の方向に送風するファンと、ファンの送風方向を規制するファンケーシングと、液体冷媒を貯留するリザーブタンクとを備え、リザーブタンク内の液体冷媒がファンの送風路を形成する部材と熱接続しているので、前述した請求項１記載の発明の効果に加え、受熱部とポンプが一体であることにより、構成部品の部品点数が少なくできるので冷却装置全体の小型化への対応がより容易となり、電子機器の狭スペースへの搭載も可能となる。

本発明の請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明に従属する発明で、リザーブタンク内の液体冷媒とファンの送風路を形成する部材との熱接続部に熱伝導性の良好な金属部材を用いているのでリザーブタンク内の液体冷媒から、ファンの送風路を形成するファンケーシング、放熱器、又は別に設けた場合のダクトなどとの熱伝導性がより高まり、熱交換を促進して、放熱性を向上できる。

本発明の請求項４記載の発明は、請求項１から３いずれか１項に記載の発明に従属する発明で、リザーブタンクがファンの送風路を形成する部材の一部を構成しているので、リザーブタンク内の液体媒体とファンの送風路を形成するファンケーシング、放熱器、又は別に設けたダクトなどとの熱接続はさらに容易となり、冷却性能をより向上できるだけでなく、構成部品の部品点数も少なくできるので、製作も容易となるばかりでなく冷却装置全体の小型化への対応もより容易となる。

本発明の請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明に従属する発明で、リザーブタンク内に液体冷媒の迂回流路を形成する仕切り板を設けているので、リザーブタンク内での液体冷媒の滞留を防止し、熱交換を促進し蓄熱効果を低減できるので、その分放熱性を向上できる。

本発明の請求項６記載の発明は、請求項４記載の発明に従属する発明で、リザーブタンク内に受熱フィンを設け、受熱フィンがファンの送風路を形成する部材と熱接続しているので、リザーブタンク内の所定の位置に配置された受熱フィンによりタンク内の液体冷媒との接触面積を大きくすることができ、リザーブタンク内の液体冷媒とそれに熱接続されたファンの送風路であるファンケーシング、放熱器、又は別に設けた場合のダクトなどとの熱伝導性がより高まり、熱交換を促進して、放熱性を向上できる。

本発明の請求項７記載の発明は、請求項４記載の発明に従属する発明で、リザーブタンクのファンの送風路を形成する部材の一部又は全部に同時に接する空気と液体冷媒の流れ方向が反対の方向としたので、リザーブタンク内でも比較的温度の高い液体媒体がより送風量の大きな空気へ熱交換されるので、効率的に放熱できる。

本発明の請求項８記載の発明は、請求項１から７いずれか１項に記載の冷却装置を用いた電子機器であり、電子機器内での冷却性能を向上することにより、電子機器に搭載されたＣＰＵなどの処理能力を向上し、動作状態の安定性を確保できる。又、電子機器の小型、薄型、軽量化への対応にも寄与する。

本発明の実施例は、電子機器としてノート型のコンピュータ装置に搭載する液体冷媒を用いた液冷却方式の冷却装置に関するもので、以下、図面を用いて説明する。

（実施例１）
図１は、本発明の実施例１の冷却装置を組み込んだ電子機器の全体構成図で、この図には、上面にキーボード２を搭載した電子機器の第一筐体１と、第一筐体１内に収められ電子部品などを配置した電子回路の基板４に実装されたＣＰＵなどの発熱量の特に大きい発熱体３と、ＣＰＵによる処理結果を表示する表示装置６を有する電子機器の第二筐体５と、発熱体３に密着し発熱体３の熱を受熱し、液体冷媒との間で熱交換し発熱体３を冷却する受熱器７と、液体冷媒を冷却装置内に循環させるためのポンプ８が示されている。受熱器７としては、アルミニウムや銅などの金属や合金などの熱伝導性の良い金属材料が使用されており、この図に示すように受熱器７とポンプ８は別体となって接続配管１７ｃで接続されている。

又、ポンプ８は、図示はしないがウエスコ型渦流ポンプであり、外周面に多数の溝状羽根が形成され内周にはローターマグネットが設けられたリング状羽根車と、ローターマグネットの内周側にモーターステータとが設けられて、モーターステータへの通電により駆動される。吸込口と吐出口を有するポンプケーシングにこのリング状羽根車が収容される。このポンプケーシングには、モーターステータとローターマグネットの間に円筒部が配設され、この円筒部にリング状羽根車が回転自在に組み込まれている。又、このポンプ８は小型でフラット薄型の形状であるため、冷却装置をより小型、薄型にすることができる。

表示装置６の裏面には、液体冷媒により熱輸送された熱を空気中に放熱するためにコの字形状に配設された３個の放熱器９と、ファンケーシングの側面及び底部を構成するファンケース１０の三側面には放熱器９のそれぞれにファンケース１０の内部の中央からややリザーブタンク１１に近い方に収容された薄型のファン１２によって空気を送風するための矩形の排気口が設けられ、残りの一側面にはファンケース１０内部の空気の流れをスムーズに行うための風路壁（図示せず）が設けられている。

ここで、放熱器９は表示装置６の裏面の比較的狭い空間で液体冷媒からの熱を取り除くことが必要であるため、表面積をより広く取れるようにコの字形状の金属製のパイプ１３に、アルミニウムや銅などの材料で製作された複数個の放熱フィン１４により構成された形態としている。パイプ１３と放熱器９を構成する放熱フィン１４との接続は、パイプ１３から放熱フィン１４への熱伝導性を良好に保つことが必要であるため、溶接あるいは嵌着などにより強固に結合させている。

一方、ファンケース１０の上部には、ファンケーシングの上部を構成するファンカバー１５が取り付けられており、ファン１２の回転軸方向に略円形状の吸気口１６が形成されているので、コの字形状に配置された放熱器９により囲まれその略中央に位置するように設置されているファン１２の遠心力によって吸気口１６から吸気した空気を回転軸と直交する方向へ排気するようにしている。又、ファン１２を回転させるためのモーター駆動部はファンケース１０の底部（図示せず）に搭載されている。

さらに、リザーブタンク１１は液体冷媒中の水分がその流路を構成するフレキシブルチューブなどの接続配管１７ａ〜１７ｄを透過し蒸発することによる液量減少を補うために予め所定量の液体冷媒を貯留するためにファンケース１０に隣接して設けられているが、液体冷媒のガス化やそれによる気泡の混入が生じてもその気泡をトラップしポンプ８側への流入を防止する目的で、気液分離部（図示せず）も内蔵しており、フレキシブルチューブなどの接続配管１７ａ〜１７ｄによりこれらが接続されている。

ここで、ファンカバー１５はファンケース１０の側壁と共にファン１２の送風路を形成する部材であり、リザーブタンク１１の上壁部材をも兼ねているので、リザーブタンク１１内の液体冷媒がファンカバー１５と熱接続されている。つまり、吸気口１６から吸入した冷却装置外部の空気が直接ファン１２の送風路を形成する部材であるファンカバー１５と接触しそこでの熱交換によりリザーブタンク１１内の液体冷媒の放熱が行なわれるので、最終的にファン１２の送風により外部へ放熱することが可能となる。その結果、リザーブタンク１１内の液体媒体の温度上昇を抑制することができる。

ここで、ファンケース１０やファンカバー１５については、熱接続性向上や広い面積を有する第二筐体５への熱拡散性向上などの理由で、熱伝導性の良好な金属を用いることが望ましいが、例えば、リザーブタンク１１内にエアロックを起こすことのない気液分離部を内蔵する場合などにはその構造がより複雑となるので、成型性が良好でかつ低コスト化に対応可能な樹脂材料により製作してもよい。

（実施例２）
図２は、本発明の実施例２の冷却装置を組み込んだ電子機器の全体構成図で、ウエスコ型渦流ポンプのポンプケーシングの底面をフラットにして受熱機能をもたせ内部に液流路を設けることでポンプと受熱器の両方の機能を兼ねた構成の一体型の受熱一体ポンプ１８を用いており、これをＣＰＵなどの発熱体３に直接載置している。この場合、受熱一体ポンプ１８のケーシングをアルミニウムや銅など金属や合金などの熱伝導性の良い金属材料で作り、しかもその底面を、ＣＰＵなどの発熱体の大きさに応じて適宜フラットな面を形成することによりその上面への載置が容易に可能となるものである。これにより十分な熱伝達を行うことができる。他の放熱器９、ファン１２、リザーブタンク１１などの放熱部の構成や作用効果は、実施例１の場合と同様であるが、受熱器とポンプが一体の受熱一体ポンプ１８を用いているので、構成部品の部品点数を少なくでき冷却装置全体の小型化への対応がより容易となることから、電子機器内の狭スペースへの搭載も可能となる。

（実施例３）
図３〜図５において、図３は実施例３における冷却装置の斜視図で、図４は本発明の実施例３における冷却装置のファンカバーを外した状態での斜視図で、図５は本発明の実施例３における冷却装置のファンカバーを外した状態での平面図である。

図３で示したように、本発明の実施例３における冷却装置２０は、受熱部２１ａを一方の面に設けた受熱一体ポンプ２１、放熱器２２、放熱器２３、リザーブタンク１１、ファン１２を主要な構成要素とした液体冷媒を用いた液冷却方式の冷却装置である。受熱一体ポンプ２１は、発熱体（図示せず）と熱接続させる受熱部２１ａをその底面側に破線部で示すように設けてあり、高温状態の発熱体は受熱部２１ａを介して受熱一体ポンプ２１の内部に形成された液流路を流れる液体冷媒と熱交換を行なう。

さらに受熱一体ポンプ２１は内蔵したポンプ（図示せず）の作用により熱交換の行なわれた液体冷媒をフレキシブルチューブなどの接続配管１７ａの方向に強制的に送り出す動作をしている。

次に、受熱一体ポンプ２１から送り出された液体冷媒は、接続配管１７ａを通って放熱器２２に結合された金属製のパイプ１３ａを通って、複数個の放熱フィン２２ａを有する放熱器２２の中を通過した後、放熱器２２と放熱器２３のそれぞれに結合する金属製のパイプ１３ｂを通過し、さらに複数個の放熱フィン２３ａを有する放熱器２３の中を金属製のパイプ１３ｃで折り返して往復し、金属製のパイプ１３ｄを通過し、再度放熱器２２の中を通って金属製のパイプ１３ｅからフレキシブルチューブなどの接続配管１７ｂを通過してリザーブタンク１１へと送りこまれる。

つまり、熱交換を行ない高温となった液体冷媒がそれぞれの放熱器に結合された金属製のパイプ１３ａ→パイプ１３ｂ→パイプ１３ｃ→パイプ１３d→パイプ１３ｅの順序に熱輸送することで液体冷媒が放熱器２２や放熱器２３との間で順次熱交換しながら繰り返し放熱する。

そして、放熱器２２や放熱器２３との熱交換の終了した液体冷媒が、すでに貯留されているリザーブタンク１１内の液体冷媒と混ざりあいながら、その送りこまれる量と同量の液体冷媒がフレキシブルチューブなどの接続配管１７ｃを通過して受熱一体ポンプ２１に戻る。

つまり、冷却装置２０内の液体冷媒は、以上のようにこの冷却装置２０の主要な構成要素である受熱一体ポンプ２１→放熱器２２→放熱器２３→放熱器２２→リザーブタンク１１→受熱一体ポンプ２１の経路を絶えず循環し、受熱一体ポンプ２１の受熱部２１ａでの受熱作用と放熱器２２や放熱器２３での放熱作用を繰り返し、受熱部２１ａに熱接続された発熱体を強制的に放熱することで冷却している。

次に、図４の本発明の実施例３における冷却装置のファンカバー２４を外した状態での斜視図で示すように、ファン１２はベース部２５上部の所定の位置に配置され、その外周方向にはリザーブタンク１１が連設され、さらにファンカバー２４はリザーブタンク１１の上面と支持柱２６に載置されている。ファンカバー２４の吸気口２４ａから吸気された空気は、ファンケーシングを構成するベース部２５、リザーブタンク１１、及びファンカバー２４によりその送風方向を規制されるので、最終的には放熱器２２の通風方向である吸気面２２ｂから排気面２２ｃの方向、又は放熱器２３の通風方向である吸気面２３ｂから排気面２３ｃの方向に送りこまれ外部へ排気される。

又、図５の本発明の実施例３における冷却装置のファンカバー２４を外した状態での平面図で示すように、ファン１２は、放熱器２２や放熱器２３の方向へ十分な空気を送風できるように放熱フィン２２ａを有する放熱器２２の通風方向と放熱フィン２３ａを有する放熱器２３の通風方向がほぼ直交する位置に配置されており、ファン１２が実線矢印Ｘの方向に軸回転しているので、ファンカバー２４の吸気口２４ａ（図４参照）から吸気された空気の一部は、直線の破線矢印で示したようにファン１２から放熱器２２と放熱器２３のそれぞれの方向へ直接的に送風するようにしている。

一方、ファン１２の上部に取り付けられたファンカバー２４の吸気口２４ａから吸気された空気の別の一部は、まずはファン１２の遠心方向へ送風され、ベース部２５、リザーブタンク１１、そしてファンカバー２４により構成されるファンケーシングによって送風方向が規制されるので、ベース部２５の内壁、リザーブタンク１１のファン１２の外周方向に位置する外壁１１ａ、そしてファンカバー２４の内壁にぶつかりながら曲線の破線矢印で示したように送り出され、最終的には放熱器２２の吸気面２２ｂや放熱器２３の吸気面２３ｂの方向に送風される。

ここで、リザーブタンク１１の外壁１１ａは、ファン１２の送風路を構成しており、かつ内部の液体冷媒と熱接続されているので、ファンカバー２４の吸気口２４ａから吸入した外部の空気の一部が直接ファン２４の送風路を形成する部材であるリザーブタンク１１の外壁と接触し、そこでの熱交換により放熱が行なわれる。その結果、リザーブタンク１１の破線で示した内壁１１ｂ内の液体媒体の温度上昇を抑制することとなる。つまり、放熱部を構成する放熱器２２、放熱器２３、ファン１２、及びリザーブタンク１１などを発熱体の近傍や雰囲気温度の比較的高い場所に設置した場合、或いは冷却装置の用いられる電子機器内のスペースの関係で十分な放熱性の確保できない放熱器を用いた場合でも十分な冷却性能を得ることが可能となる。

又、受熱一体ポンプ２１と放熱器２２との間の接続配管１７ａ、及びリザーブタンク１１と受熱一体ポンプ２１との間の接続配管１７ｃが短くなるので、その分リザーブタンク１１の容量も小さく設定することもでき、冷却装置全体の小型、薄型、軽量化にも対応が容易となる。

さらに、リザーブタンク１１は、その全体を熱伝導性に良好な金属を用いて構成することが望ましいが、エアロックを起こすことのない気液分離部を内蔵する場合などにはその構造がより複雑となるので、風路形成部分のみに熱伝導性の良好な金属部材を組み込んだインサート一体成型により成型性が良好でかつ低コスト化に対応可能な樹脂成型部品と組み合わせて製作したり、あるいは熱伝導性の点では多少劣るものの製作上の容易性や軽量化のため、その全てを樹脂材料により製作したりしても構わない。

（実施例４）
図６は本発明の実施例４における冷却装置の平面図で、リザーブタンク１１の風路を形成する側の内壁１１ｂに複数個の受熱フィン１１ｃが形成されている。ここで、受熱フィン１１ｃは、熱伝導性の良好な金属部材、例えばアルミニウムや銅などの金属材料で製作することが好ましく、この受熱フィン１１ｃがリザーブタンク１１内の液体冷媒との接触面積をより大きくできるので、液体冷媒からファン１２の送風路を形成するリザーブタンク１１の外壁１１ａへの熱伝導性を向上できるので、さらに放熱性が高まる。

さらに、リザーブタンク１１とファン１２の風路を形成する放熱器２２との間も熱伝導性の良好な金属材料で製作された接続部材２７で熱接続することにより、液体冷媒から放熱器２２への熱伝導性も向上でき、それらの相乗効果が得られ、よりリザーブタンク１１からの放熱性を向上できる。

リザーブタンク１１の内部の液体冷媒とファン１２の送風路を形成するリザーブタンク１１の外壁１１ａとの熱伝導性を向上する他の構造としては、図７（ａ）の内部に仕切り板を設けたリザーブタンクの平面図で示すように、リザーブタンク１１の風路を形成する側の内壁に１乃至複数個のＴ字型の受熱フィン１１ｃを設けると共に、リザーブタンク１１の吸込口１１ｄに近い側の内壁１１ｂの一部から反対側の端部近傍まで張り出すように仕切り板１１ｅを設けて迂回流路を形成し、リザーブタンク１１内を実線矢印で示すように液体冷媒を迂回させて吐出口１１ｆから流出させることで、リザーブタンク１１の内部での液体冷媒の滞留を防止し、蓄熱効果が低減でき、しかも、液体冷媒と接触した受熱フィン１１ｃの表面積を大きくできリザーブタンク１１の外壁１１ａとの熱交換をより促進させることができるので、さらに放熱性を向上できる。この場合において、リザーブタンク１１のファン１２の風路を形成する側の外壁１１ａと接触する空気の流れる方向（破線矢印Ａ）とその内壁１１ｂと接触する液体冷媒の流れる方向（破線矢印Ｂ）が本図に示すように反対の方向であると、リザーブタンク１１内でも比較的温度の高い液体媒体がより大きな送風量の空気と熱交換されるだけでなく、空気の流れに対する液体冷媒の相対速度をより大きくできるため、効率的に放熱できる。なお、迂回流路を形成せずに、単に空気の流れる方向と液体冷媒の流れる方向を反対にする場合は、リザーブタンク１１の一方の端部に吸込口１１ｄを、他方の端部に吐出口１１ｆを設けてもよい。

又、図７（ｂ）の内部に１乃至複数個の受熱板を設けたリザーブタンクの一部を切り欠いた平面図で示すように、リザーブタンク１１の吸込口１１ｄに近い側の内壁１１ｂの一部から反対側の端部近傍まで張り出すように仕切り板１１ｅを設けて迂回流路を形成し、リザーブタンク１１の風路を形成する側の内壁１１ｂと仕切り板１１ｅを連結体１１ｇで連結した中間部分にリザーブタンク１１の風路を形成するリザーブタンクの外壁１１ａとほぼ同程度に湾曲した１乃至複数個の受熱板１１ｈを並設し、液体冷媒を受熱板１１ｈと接触させて流しリザーブタンク１１内を実線矢印で示すように迂回させ吐出口１１ｆへ流すことで、リザーブタンク１１の内部での液体冷媒の滞留を防止し、蓄熱効果を低減でき、しかも、液体冷媒と受熱板１１ｈとの接触表面積が非常に大きいので、液体冷媒とファン１２の送風路を形成するリザーブタンク１１の外壁１１ａとの熱交換をより効率的に行なうことができる。この場合においても、リザーブタンク１１のファン１２の風路を形成する側の外壁１１ａと接触する空気の流れる方向（破線矢印Ａ）とその内壁１１ｂと接触する液体冷媒の流れる方向（破線矢印Ｂ）が本図に示すように反対の方向であることが効率的に放熱できる点で好ましい。

又、以上において受熱フィン１１ｃ、或いは受熱板１１ｈと連結体１１ｇなどは、熱伝導性の良好な金属材料で製作するのが好ましく、複雑な形状に対応の容易なダイカストによる一体成型で製作してもよい。

なお、以上の説明において、本発明の主要な要素である受熱部、ポンプ、若しくはそれらを一体化した場合の受熱一体ポンプ、放熱器、ファン、ファンケーシング、及びリザーブタンクのそれぞれの配置、個数、又はリザーブタンク内の液体冷媒とファン送風路を形成する部材との熱接続の方法については、その冷却装置に組み込まれる電子機器内の配置スペースやファンの吸排気方向に応じて適宜設定すればよく、本実施例のような構成に限定する必要はない。

例えば、リザーブタンクがファンの送風路としてファンケーシングを形成する部材の一部を構成する場合においては、本実施例のように、ファンの外周方向のみではなく、ファン駆動部が置かれるベース部に替えてファン下部側でもよいし、ファンカバーに替えてファン上部側でもよい。同様に、リザーブタンクが、ファンの送風路として放熱器やダクトなどの一部を構成する場合においても、組み込まれる電子機器内でスペースや放熱性を考慮して、適宜配置や熱接続方法を設定すればよい。

又、従来のリザーブタンクの目的が液体冷媒中の水分蒸発による減少を補うために液体冷媒を予め貯留するということに加え、本発明のリザーブタンク貯留した液体冷媒の蓄熱性を低減し高い放熱性を得ることなので、発熱体に熱接続された受熱器と放熱器との間にも配置可能となりその分冷却装置の設計の自由度が高まることにもなる。

そして、液体冷媒のガス化やそれによる気泡の混入が生じてもその気泡をトラップしポンプへの流入を防止するために、ポンプ又は受熱部一体ポンプに気液分離部を内蔵してもよい。

さらに、本実施例では、ファンの種別として吸気方向と送風方向が直交する遠心ファンを用いたが、さらに風量を増大させるために吸気方向と送風方向が同一方向である軸流ファンを用いてもよいが、その際は、送風される空気との関係で、リザーブタンク内の液体冷媒を放熱器又は別に設けたダクトなどと熱接続するのが好ましい。

本発明は、液体冷媒を循環させながら発熱体を冷却する冷却装置及びそれを備えた電子機器に適用できる。

本発明の実施例１の冷却装置を組み込んだ電子機器の全体構成図 本発明の実施例２の冷却装置を組み込んだ電子機器の全体構成図 本発明の実施例３における冷却装置の斜視図 本発明の実施例３における冷却装置のファンカバーを外した状態での斜視図 本発明の実施例３における冷却装置のファンカバーを外した状態での平面図 本発明の実施例４における冷却装置のファンカバーを外した状態での平面図 （ａ）は内部に仕切り板を設けたリザーブタンクの平面図、（ｂ）は内部に１乃至複数個の受熱板を設けたリザーブタンクの一部を切り欠いた平面図 従来の冷却装置を組み込んだ電子機器の全体構成図

符号の説明

１ 第一筐体
２ キーボード
３ 発熱体
４ 電子回路の基板
５ 第二筐体
６ 表示装置
７ 受熱器
８ ポンプ
９ 放熱器
１０ ファンケース
１１ リザーブタンク
１１ａ リザーブタンクの外壁
１１ｂ リザーブタンクの内壁
１１ｃ 受熱フィン
１１ｄ 吸込口
１１ｅ 仕切り板
１１ｆ 吐出口
１１ｇ 連結体
１１ｈ 受熱板
１２ ファン
１３ パイプ
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ パイプ
１４ 放熱フィン
１５ ファンカバー
１６ 吸気口
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ 接続配管
１８ 受熱一体ポンプ
１８ａ 受熱部
２０ 冷却装置
２１ 受熱一体ポンプ
２２ 放熱器
２２ａ 放熱フィン
２２ｂ 吸気面
２２ｃ 排気面
２３ 放熱器
２３ａ 放熱フィン
２３ｂ 吸気面
２３ｃ 排気面
２４ ファンカバー
２４ａ 吸気口
２５ ベース部
２６ 支持柱
２７ 接続部材
Ｘ ファン１２の回転方向
Ａ 空気の流れる方向
Ｂ 液体冷媒の流れる方向

Claims (8)

1. 液体冷媒を循環し、前記液体冷媒との熱交換で基板に実装した発熱体から熱を奪い、奪った熱を放熱する冷却装置であって、前記発熱体と熱接続させた受熱部と、前記受熱部を介して熱交換した液体冷媒を接続配管側に送り出すポンプと、前記接続配管を経由して送られた液体冷媒と熱交換をして放熱する複数個の放熱フィンを有する放熱器と、前記放熱器の方向に送風するファンと、前記ファンの送風方向を規制するファンケーシングと、前記液体冷媒を貯留するリザーブタンクとを備え、前記リザーブタンク内の前記液体冷媒が前記ファンの送風路を形成する部材と熱接続したことを特徴とする冷却装置。
2. 液体冷媒を循環し、前記液体冷媒との熱交換で基板に実装した発熱体から熱を奪い、奪った熱を放熱する冷却装置であって、前記発熱体と熱接続させた受熱部を一方の面に設けこの受熱部を介して熱交換した液体冷媒を接続配管側に送り出す受熱一体ポンプと、前記接続配管を経由して送られた液体冷媒と熱交換をして放熱する複数個の放熱フィンを有する放熱器と、前記放熱器の方向に送風するファンと、前記ファンの送風方向を規制するファンケーシングと、前記液体冷媒を貯留するリザーブタンクとを備え、前記リザーブタンク内の前記液体冷媒が前記ファンの送風路を形成する部材と熱接続したことを特徴とする冷却装置。
3. 前記リザーブタンク内の液体冷媒と前記ファンの送風路を形成する部材との熱接続部に熱伝導性の良好な金属部材を用いたことを特徴とする請求項１又は２記載の冷却装置。
4. 前記リザーブタンクが前記ファンの送風路を形成する部材の一部を構成したことを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の冷却装置。
5. 前記リザーブタンク内に液体冷媒の迂回流路を形成する仕切り板を設けたことを特徴とする請求項４記載の冷却装置。
6. 前記リザーブタンク内に受熱フィンを設け、前記受熱フィンが前記ファンの送風路を形成する部材と熱接続したことを特徴とする請求項４記載の冷却装置。
7. 前記リザーブタンクの前記ファンの送風路を形成する部材の一部又は全部に同時に接する空気と液体冷媒の流れ方向が反対の方向としたことを特徴とする請求項４記載の冷却装置。
8. 請求項１から７いずれか１項に記載の冷却装置を用いたことを特徴とする電子機器。

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