JP2019125734A

JP2019125734A - 冷却装置

Info

Publication number: JP2019125734A
Application number: JP2018006369A
Authority: JP
Inventors: 佐々木　真; Makoto Sasaki; 真佐々木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2018-01-18
Filing date: 2018-01-18
Publication date: 2019-07-25

Abstract

【課題】信頼性を確保しつつ、冷却対象物に対する冷却性を向上させることができる冷却装置を提供する。【解決手段】冷却装置１０は、第一熱交換器１２と、第二熱交換器１４と、環状ベルト２０と、駆動機構２２と、複数の第一伝熱部材４０と、複数の第二伝熱部材４６とを備える。第一熱交換器１２は、冷却対象物８０と熱的に接続され、第二熱交換器１４は、周囲環境８４と熱的に接続されている。環状ベルト２０は、環状に形成され、第一熱交換器１２と第二熱交換器１４との間を循環運動する。駆動機構２２は、環状ベルト２０を循環運動させる。複数の第一伝熱部材４０は、第一熱交換器１２に設けられ、第一熱交換器１２と環状ベルト２０とを熱的に接続する。複数の第二伝熱部材４６は、第二熱交換器１４に設けられ、第二熱交換器１４と環状ベルト２０とを熱的に接続する。【選択図】図２

Description

本願の開示する技術は、冷却対象物を冷却するための冷却装置に関する。

冷却対象物を冷却するための冷却装置としては、例えば、放熱フィンによる空冷方式のもの（例えば、特許文献１、２参照）と、マイクロチャネルによる水冷方式のもの（例えば、特許文献３、４参照）が知られている。

放熱フィンによる空冷方式では、冷却対象物に熱的に接続された放熱フィンに冷却風が供給されることで放熱され、冷却対象物が冷却される。一方、マイクロチャネルによる水冷方式では、冷却対象物又は冷却対象物に熱的に接続された放熱部材にマイクロチャネルが形成され、このマイクロチャネルに冷媒が循環することで放熱され、冷却対象物が冷却される。

なお、特許文献５には、ベルト状の蓄熱体を熱供給部から熱需要部へ移動させることで、熱供給部から熱需要部に熱を輸送する蓄熱装置が開示されている。この蓄熱装置では、蓄熱体と熱供給部との間で空気を通じて熱交換する。

特開平２−２６０４４８号公報国際公開第２００２／０７６１６３号パンフレット特開２００６−１９７３０号公報特開２０１５−２２９１号公報特開平８−２９０８１号公報特開平５−３４０６８１号公報福岡俊道，野村昌孝，山田章博，"異材界面における接触熱抵抗の評価"，日本機械学会論文集Ａ編，Vol.76, No.763 (2010), pp.344-350.

放熱フィンによる空冷方式では、放熱フィンの周囲に構造物が密集している場合に、放熱フィンに供給される冷却風の流量を確保できず、冷却性が不足する虞がある。一方、マイクロチャネルによる水冷方式では、冷媒の液漏れが発生し、信頼性に劣る虞がある。

また、特許文献５に記載の蓄熱装置のように、蓄熱体と熱供給部との間で空気を通じて熱交換する場合には、熱供給部から蓄熱体への熱の移動が少ない。

本願の開示する技術は、一つの側面として、環状部材を経路に沿って循環させる方式の冷却装置において、冷却性を向上することを目的とする。

本願の開示する技術の冷却装置は、冷却対象物と熱的に接続される受熱器と、環状に形成された環状部材と、前記環状部材と熱的に接続される放熱器と、前記環状部材を循環させる駆動機構と、前記受熱器及び前記環状部材と接触する第一伝熱部材とを備える。

本願の開示する技術によれば、環状部材を経路に沿って循環させる方式の冷却装置において、冷却性を向上させることができる。

第一実施形態に係る冷却装置が適用された電子機器の縦断面図である。図１の冷却装置及びその周辺部を拡大した縦断面図である。図２の冷却装置における第一熱交換器及びその周辺部を拡大した斜視図である。図３の第一熱交換器の縦断面図であって、第一熱交換器の内側に環状ベルトが挿入されていない状態を示す図である。図３の第一熱交換器の縦断面図であって、第一熱交換器の内側に環状ベルトが挿入された状態を示す図である。第二実施形態に係る冷却装置が適用された電子機器の平面図である。図６のＦ７−Ｆ７線断面図である。第三実施形態に係る冷却装置が適用された電子機器の縦断面図である。

［第一実施形態］
はじめに、本願の開示する技術の第一実施形態を説明する。

図１は、第一実施形態に係る冷却装置１０が適用された電子機器７０の縦断面図である。図中の矢印ＵＰは、電子機器７０の垂直方向上側を示している。電子機器７０は、例えば、サーバ等である。この電子機器７０は、筐体７２と、シャーシ７４と、基板７６と、冷却装置１０とを備える。

筐体７２は、箱形に形成されており、シャーシ７４は、筐体７２に収容されている。基板７６は、シャーシ７４の内側に配置されており、シャーシ７４は、基板７６の上方で基板７６と対向する天壁７８を有している。基板７６の上には、冷却対象物８０と、その他の複数の部品８２が配置されている。冷却対象物８０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、プロセッサ、メモリ、電源ユニットなどの発熱体である。

図２は、図１の冷却装置１０及びその周辺部を拡大した縦断面図であり、図３は、図２の冷却装置１０における第一熱交換器１２及びその周辺部を拡大した斜視図である。冷却装置１０は、冷却対象物８０を冷却するためのものである。この冷却装置１０は、第一熱交換器１２と、第二熱交換器１４と、放熱部材１６と、ガイド部材１８と、環状ベルト２０と、駆動機構２２とを備える。

第一熱交換器１２は、「受熱器」の一例であり、第二熱交換器１４は、「放熱器」の一例である。第一熱交換器１２及び第二熱交換器１４は、例えば、銅やアルミニウムなどの伝熱性の高い金属で形成されている。この第一熱交換器１２及び第二熱交換器１４は、一例として、偏平箱形に形成されている。第一熱交換器１２は、一例として、冷却対象物８０の上に横置きの状態で設置されており、冷却対象物８０と熱的に接続されている。

第二熱交換器１４は、シャーシ７４の天壁７８の上に横置きの状態で配置されている。この第二熱交換器１４の上には、放熱部材１６が配置されている。放熱部材１６は、複数の放熱フィン２４を有する。放熱部材１６は、第二熱交換器１４と熱的に接続されており、第二熱交換器１４は、この第二熱交換器１４の周囲環境８４と放熱部材１６を介して熱的に接続されている。電子機器７０には、ファン８６が設けられており、ファン８６が作動すると、ファン８６から放熱フィン２４に冷却風が供給され、放熱フィン２４を含む放熱部材１６の全体が冷却される。

第一熱交換器１２は、水平方向に貫通する管状部５３を有し、管状部５３の内側には、凹部５４が形成されている。第二熱交換器１４は、水平方向に貫通する管状部５５を有し、管状部５５の内側には、凹部５６が形成されている。凹部５４、５６は、「第一凹部」の一例である。第一熱交換器１２には、この第一熱交換器１２の凹部５４と連通する入口及び出口が形成されており、第二熱交換器１４には、この第二熱交換器１４の凹部５６と連通する入口及び出口が形成されている。

ガイド部材１８は、後述する環状ベルト２０の循環経路を規定するためのものであり、第一熱交換器１２及び第二熱交換器１４の間に設けられている。このガイド部材１８は、より具体的には、第一ガイド部材２６と、第二ガイド部材２８とを含む。この第一ガイド部材２６及び第二ガイド部材２８は、いずれも管状に形成されている。

第一ガイド部材２６は、第一熱交換器１２の出口と第二熱交換器１４の入口とを接続しており、第二ガイド部材２８は、第二熱交換器１４の出口と第一熱交換器１２の入口とを接続している。第一熱交換器１２、第二熱交換器１４、第一ガイド部材２６、及び、第二ガイド部材２８は、環状に連なっている。第一熱交換器１２、第二熱交換器１４、及び、ガイド部材１８と、後述する環状ベルト２０との間には、熱伝導性を有する半固体状の潤滑剤３０が充填されている。

環状ベルト２０は、「環状部材」の一例であり、第一熱交換器１２から第二熱交換器１４に熱を輸送する機能を有する。この環状ベルト２０には、例えば、銅やアルミニウムなどの熱伝導性の良好な金属製の薄いベルトが適用可能である。また、環状ベルト２０には、基材となる樹脂材の表面に金属被膜を有するベルトや、熱伝導性に優れた炭素繊維製のベルトが適用可能である。

この環状ベルト２０は、環状のベルト状に形成されている。環状ベルト２０の一部は、第一熱交換器１２の管状部５５内及び第二熱交換器１４の管状部５６内に配置されている。この環状ベルト２０の一部は、第一熱交換器１２の凹部５４及び第二熱交換器１４の凹部５６にそれぞれ囲われている。環状ベルト２０は、この環状ベルト２０の幅方向が基板７６の水平方向と平行になるように配置されている。天壁７８には、一対のスリット３２が形成されており、環状ベルト２０は、一対のスリット３２に挿入されている。

この環状ベルト２０は、後述する駆動機構２２の作動に伴い、第一熱交換器１２と第二熱交換器１４との間を循環運動する。環状ベルト２０の一部は、環状ベルト２０の循環運動に伴い、第一熱交換器１２の凹部５４及び第二熱交換器１４の凹部５６を通過する。

環状ベルト２０は、第一熱交換器１２に囲われる第１部分２１Ａと、第二熱交換器１４に囲われる第２部分２１Ｂとを有している。ガイド部材１８（第一ガイド部材２６及び第二ガイド部材２８）は、環状ベルト２０の周方向において、環状ベルト２０の第１部分２１Ａと第２部分２１Ｂとの間を囲う凹部１９を有する。本実施形態において、凹部１９は、環状ベルト２０の周方向において、環状ベルト２０の第１部分２１Ａと第２部分２１Ｂとの間を囲っているが、環状ベルト２０の第１部分２１Ａと第２部分２１Ｂとの間の少なくとも一部を囲っていても良い。凹部１９は、「第二凹部」の一例である。

基板７６の上に配置された複数の部品８２のうち部品８２Ａ、８２Ｂは、冷却対象物８０に隣り合って配置されている。環状ベルト２０は、部品８２Ａ、８２Ｂを避けるように、部品８２Ａと冷却対象物８０との間、及び、部品８２Ｂと冷却対象物８０との間にそれぞれ屈曲部２０Ａ、２０Ｂを有している。屈曲部２０Ａ、２０Ｂは、いずれも基板７６と平行な状態から垂直な状態になるように屈曲している。

駆動機構２２は、環状ベルト２０を循環運動させるためのものである。この駆動機構２２は、一例として、第二ガイド部材２８の長さ方向の中央部に設けられている。駆動機構２２は、一対のローラ３４と、モータ３６と、ケース３８とを有している。

一対のローラ３４は、互いの径方向に対向して配置されている。一対のローラ３４の間には、環状ベルト２０が挿入されており、環状ベルト２０は、一対のローラ３４に挟まれている。モータ３６の回転軸は、一方のローラ３４に固定されている。ケース３８は、第二ガイド部材２８の一部を構成している。ケース３８の内側と、第二ガイド部材２８におけるケース３８を挟んだ両側の部分の内側とは、互いに連通している。

図４は、図３の第一熱交換器１２の縦断面図であって、第一熱交換器１２の内側に環状ベルト２０が挿入されていない状態を示す図である。図５は、図３の第一熱交換器１２の縦断面図であって、第一熱交換器１２の内側に環状ベルト２０が挿入された状態を示す図である。第一熱交換器１２の凹部５４には、第一熱交換器１２から環状ベルト２０に熱を伝達するための複数の第一伝熱部材４０が設けられている。

複数の第一伝熱部材４０は、それぞれ弾性を有するひれ状に形成されている。この複数の第一伝熱部材４０は、それぞれ凹部５４の内壁面から延びており、複数の第一伝熱部材４０の先端部は、環状ベルト２０に接触している。複数の第一伝熱部材４０は、先端部が環状ベルト２０に接触することにより、環状ベルト２０と熱的に接続される。複数の第一伝熱部材４０は、環状ベルト２０の長さ方向に配列されている。

複数の第一伝熱部材４０は、環状ベルト２０の表側に配置され、環状ベルト２０の長さ方向に配列された複数の表側伝熱部材４２と、環状ベルト２０の裏側に配置され、環状ベルト２０の長さ方向に配列された複数の裏側伝熱部材４４とを含む。環状ベルト２０は、対向する２面２３Ａ、２３Ｂを有し、複数の表側伝熱部材４２と複数の裏側伝熱部材４４とは、２面２３Ａ、２３Ｂを挟んだ両側に交互に配列されている。この場合に、表側伝熱部材４２は、「第一伝熱部材」の一例であり、裏側伝熱部材４４は、「他の第一伝熱部材」の一例である。

第一熱交換器１２の内側に複数の第一伝熱部材４０が設けられているのと同様に、第二熱交換器１４の内側には、第二熱交換器１４から環状ベルト２０に熱を伝達するための複数の第二伝熱部材４６が設けられている。

複数の第二伝熱部材４６は、それぞれ弾性を有するひれ状に形成されている。この複数の第二伝熱部材４６は、それぞれ凹部５６の内壁面から延びており、複数の第二伝熱部材４６の先端部は、環状ベルト２０に接触している。複数の第二伝熱部材４６は、先端部が環状ベルト２０に接触することにより、環状ベルト２０と熱的に接続される。また、複数の第二伝熱部材４６は、上述の第一伝熱部材４０と同様に、複数の表側伝熱部材４２と、複数の裏側伝熱部材４４とを含む。

第一伝熱部材４０及び第二伝熱部材４６には、例えば、銅やアルミニウムなどの良好な熱伝導性を有する金属製の伝熱部材が適用可能である。また、第一伝熱部材４０及び第二伝熱部材４６には、弾性を有する樹脂基材の表面に金属被膜を有する伝熱部材や、熱伝導性に優れた炭素繊維製の伝熱部材が適用可能である。

上述の環状ベルト２０、複数の第一伝熱部材４０、及び、複数の第二伝熱部材４６の熱伝導率は、次のように設定されている。すなわち、環状ベルト２０は、複数の第一伝熱部材４０よりも熱伝導率が高く設定されており、複数の第二伝熱部材４６は、環状ベルト２０よりも熱伝導率が高く設定されている。

次に、第一実施形態に係る冷却装置１０の動作について説明する。

第一実施形態に係る冷却装置１０では、モータ３６が作動し、ローラ３４が回転すると、第一熱交換器１２と第二熱交換器１４との間を環状ベルト２０が循環運動する。このように環状ベルト２０が循環運動するときに、第一熱交換器１２では、複数の第一伝熱部材４０が環状ベルト２０に摺接し、第二熱交換器１４では、複数の第二伝熱部材４６が環状ベルト２０に摺接する。複数の第一伝熱部材４０及び複数の第二伝熱部材４６は、環状ベルト２０に摺接すると環状ベルト２０の循環方向に応じて弾性変形する。

そして、第一熱交換器１２では、発熱した冷却対象物８０の熱が複数の第一伝熱部材４０を通じて環状ベルト２０に伝わり、環状ベルト２０における複数の第一伝熱部材４０と接触した部位が局所的に加熱される。この環状ベルト２０の加熱された部位は、環状ベルト２０の循環運動に伴い、第二熱交換器１４に移動する。

また、第二熱交換器１４では、環状ベルト２０の局所的に加熱された部位の熱が複数の第二伝熱部材４６を通じて放熱部材１６に伝わり、環状ベルト２０における複数の第二伝熱部材４６と接触した部位が放熱される。この環状ベルト２０の放熱された部位は、環状ベルト２０の循環運動に伴い、第一熱交換器１２に移動する。

そして、環状ベルト２０の循環運動が継続することにより、第一熱交換器１２において環状ベルト２０が冷却対象物８０によって加熱される動作と、第二熱交換器１４において環状ベルト２０から放熱部材１６に放熱される動作が繰り返される。これにより、冷却対象物８０の熱が放熱部材１６に輸送され、冷却対象物８０が冷却される。

次に、第一実施形態の作用及び効果について説明する。

以上詳述したように、第一実施形態に係る冷却装置１０では、環状ベルト２０が循環運動する。そして、第一熱交換器１２において環状ベルト２０が冷却対象物８０によって加熱される動作と、第二熱交換器１４において環状ベルト２０から放熱部材１６に放熱される動作が繰り返される。これにより、冷却対象物８０の熱が放熱部材１６に輸送され、冷却対象物８０が冷却される。

ここで、第一実施形態に係る冷却装置１０では、放熱部材１６が設けられた第二熱交換器１４が冷却対象物８０と離れた場所に設置されており、放熱部材１６には、ファン８６から冷却風が供給される。したがって、例えば、冷却対象物８０の周囲に複数の部品等の構造物が密集している場合でも、冷却対象物８０と離れた場所にある放熱部材１６には冷却風を十分に供給できるので、放熱部材１６に供給される冷却風の流量を確保できる。これにより、例えば、周囲に構造物が密集する冷却対象物８０に放熱部材１６を直接設置する場合に比して、冷却対象物８０に対する冷却性を向上させることができる。

しかも、第一実施形態に係る冷却装置１０では、冷却対象物８０の熱を放熱部材１６に輸送するために、第一熱交換器１２と第二熱交換器１４との間を循環する環状ベルト２０が使用されている。したがって、冷却対象物８０の熱を放熱部材１６に輸送するために冷媒を使用しないので、冷媒の液漏れを回避できる。これにより、冷却装置１０の信頼性を確保できる。

以上のように、第一実施形態に係る冷却装置１０によれば、信頼性を確保しつつ、冷却対象物８０に対する冷却性を向上させることができる。

また、第一実施形態に係る冷却装置１０によれば、ベルト状に形成された環状ベルト２０が使用されている。したがって、環状ベルト２０が幅広な分、熱の輸送量を増加させることができるので、冷却対象物８０に対する冷却性をより向上させることができる。

また、第一実施形態に係る冷却装置１０によれば、環状ベルト２０は、第一伝熱部材４０よりも熱伝導率が高く設定されており、第二伝熱部材４６は、環状ベルト２０よりも熱伝導率が高く設定されている。ここで、熱は熱伝導率の低い部材から高い部材に伝わりやすいという性質を有する（非特許文献１参照）。したがって、上述のように、第一伝熱部材４０、環状ベルト２０、及び、第二伝熱部材４６の順に熱伝導率が高くなるように設定されることにより、冷却対象物８０の熱を放熱部材１６に効率良く輸送することができる。これにより、冷却対象物８０に対する冷却性をより向上させることができる。

また、第一実施形態に係る冷却装置１０によれば、第一熱交換器１２及び第二熱交換器１４の凹部５４、５６には、複数の第一伝熱部材４０及び複数の第二伝熱部材４６がそれぞれ設けられている。第一伝熱部材４０及び第二伝熱部材４６は、それぞれ弾性を有するひれ状に形成されており、第一伝熱部材４０及び第二伝熱部材４６の先端部は、それぞれ環状ベルト２０に接触している。したがって、この第一伝熱部材４０及び第二伝熱部材４６を通じて、第一熱交換器１２及び第二熱交換器１４と環状ベルト２０との間で熱交換することができる。これにより、例えば、空気を通じて、第一熱交換器１２及び第二熱交換器１４と環状ベルト２０との間で熱交換する場合に比して、熱交換効率を向上させることができるので、冷却性を向上させることができる。

また、第一熱交換器１２及び第二熱交換器１４の内側では、複数の第一伝熱部材４０及び複数の第二伝熱部材４６が環状ベルト２０の長さ方向にそれぞれ配列されている。したがって、環状ベルト２０における第一熱交換器１２及び第二熱交換器１４との熱交換領域を拡大することができる。これにより、熱交換効率をより向上させることができる。

また、環状ベルト２０は、対向する２面２３Ａ、２３Ｂを有し、複数の表側伝熱部材４２と複数の裏側伝熱部材４４とは、２面２３Ａ、２３Ｂを挟んだ両側に交互に配列されている。したがって、環状ベルト２０の熱を第一熱交換器１２及び第二熱交換器１４の上壁及び下壁にそれぞれ伝えることができる。これにより、例えば、複数の第一伝熱部材４０及び複数の第二伝熱部材４６が環状ベルト２０の片側にのみ配置された場合に比して、第一熱交換器１２及び第二熱交換器１４と環状ベルト２０との間の熱交換効率を向上させることができる。

また、第一実施形態に係る冷却装置１０によれば、第一熱交換器１２及び第二熱交換器１４の間には、環状ベルト２０の循環経路を規定するガイド部材１８が設けられている。したがって、このガイド部材１８によって環状ベルト２０の循環経路を規定することができるので、環状ベルト２０を巻き掛けるためのローラを不要にできる。

また、第一熱交換器１２及び第二熱交換器１４は、それぞれ中空状に形成され、ガイド部材１８を構成する第一ガイド部材２６及び第二ガイド部材２８は、それぞれ管状に形成されている。そして、環状ベルト２０は、第一熱交換器１２、第二熱交換器１４、第一ガイド部材２６、及び、第二ガイド部材２８の内側に収容されている。したがって、環状ベルト２０を保護することができるので、環状ベルト２０が他の構造物等と干渉すること防止することができる。

また、第一実施形態に係る冷却装置１０によれば、第一熱交換器１２、第二熱交換器１４、及び、ガイド部材１８と、環状ベルト２０との間には、熱伝導性を有する半固体状の潤滑剤３０が充填されている。したがって、この潤滑剤３０により環状ベルト２０の循環運動を円滑化できると共に、この潤滑剤３０を通じても第一熱交換器１２から第二熱交換器１４に熱を伝えることができる。これにより、冷却対象物８０に対する冷却性をより向上させることができる。

次に、第一実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、第一熱交換器１２と第二熱交換器１４との間を循環運動する環状部材の一例として、ベルト状に形成された環状ベルト２０が用いられている。しかしながら、例えば、断面円形状又は断面正方形状のワイヤなど、ベルト状以外の形状に形成された環状部材が用いられても良い。

また、上記実施形態において、複数の第一伝熱部材４０及び複数の第二伝熱部材４６は、ひれ状に形成されているが、ひれ状以外の形状に形成されても良い。また、複数の第一伝熱部材４０及び複数の第二伝熱部材４６は、例えば、全体としてブラシ状に形成されても良い。さらに、第一伝熱部材４０及び第二伝熱部材４６は、複数でなくても良く、一つでも良い。また、第一伝熱部材４０及び第二伝熱部材４６は、金属製のバネで形成されても良い。

また、上記実施形態において、環状ベルト２０は、第一伝熱部材４０よりも熱伝導率が高く設定され、第二伝熱部材４６は、環状ベルト２０よりも熱伝導率が高く設定されているが、例えば、熱伝導率が一定に設定されるなど、熱伝導率の設定はそれ以外でも良い。

また、上記実施形態では、ガイド部材１８の内側に潤滑剤３０が充填されているが、潤滑剤３０は省かれても良い。また、第一熱交換器１２及び第二熱交換器１４の間には、ガイド部材１８が設けられているが、ガイド部材１８は省かれても良い。

また、上記実施形態において、環状ベルト２０の一部は、第一熱交換器１２及び第二熱交換器１４の内側に挿入されているが、環状ベルト２０は、第一熱交換器１２及び第二熱交換器１４の外側に設けられても良い。また、環状ベルト２０が第一熱交換器１２及び第二熱交換器１４の外側に設けられる場合、第一伝熱部材４０及び第二伝熱部材４６も、第一熱交換器１２及び第二熱交換器１４の外側に設けられても良い。

また、上記実施形態において、複数の第一伝熱部材４０及び複数の第二伝熱部材４６は、環状ベルト２０の表側に配置された複数の表側伝熱部材４２と、環状ベルト２０の裏側に配置された複数の裏側伝熱部材４４とをそれぞれ含む。しかしながら、複数の第一伝熱部材４０及び複数の第二伝熱部材４６は、環状ベルト２０の片側にのみ配置されても良い。

また、上記実施形態では、複数の第一伝熱部材４０及び複数の第二伝熱部材４６が用いられているが、複数の第二伝熱部材４６は省かれても良い。

また、上記実施形態において、第二熱交換器１４には、放熱部材１６が設けられるが、この放熱部材１６は省かれても良い。また、放熱部材１６は、放熱フィン２４を有する構造とされるが、放熱フィン２４以外を有する構造とされても良い。

また、上記実施形態において、冷却装置１０は、電子機器７０に適用されているが、電子機器７０以外の機器や装置等に適用されても良い。また、電子機器７０は、一例として、サーバであるが、サーバ以外でも良い。また、本願の開示の技術は、電子機器のみならず、他の分野（自動車のパワーユニットの部品の冷却等）に適用可能である。

なお、上記複数の変形例のうち組み合わせ可能な変形例は、適宜組み合わされても良い。

［第二実施形態］
次に、本願の開示する技術の第二実施形態を説明する。

図６は、第二実施形態に係る冷却装置５０が適用された電子機器９０の平面図であり、図７は、図６のＦ７−Ｆ７線断面図である。電子機器９０は、上述の第一実施形態における電子機器７０（図１参照）に対し、基板７６の上に放熱部材１６が配置されている点が変更されている。電子機器９０には、ファン８６が設けられており、ファン８６が作動すると、ファン８６から放熱フィン２４に冷却風が供給され、放熱フィン２４を含む放熱部材１６の全体が冷却される。

また、第二実施形態に係る冷却装置５０は、上述の第一実施形態に係る冷却装置１０（図１、図２参照）に対し、次のように構造が変更されている。

すなわち、第二実施形態に係る冷却装置５０では、ガイド部材１８（図１参照）が省かれており、第一熱交換器１２と第二熱交換器１４との間では環状ベルト２０が露出されている。また、偏平箱形に形成された第一熱交換器１２及び第二熱交換器１４は、基板７６の上に設けられている。第一熱交換器１２は、冷却対象物８０の側方に縦置きの状態で設置されており、冷却対象物８０と熱的に接続されている。第二熱交換器１４は、放熱部材１６の側方に縦置きの状態で設置されており、放熱部材１６と熱的に接続されている。

環状ベルト２０は、この環状ベルト２０の幅方向が基板７６の垂直方向と平行になるように配置されている。基板７６には、複数のローラ５２が設置されており、環状ベルト２０は、複数のローラ５２に巻き掛けられている。基板７６の上には、部品９２が配置されており、環状ベルト２０は、部品９２を避けるように屈曲されている。環状ベルト２０は、放熱部材１６の上端部（放熱フィン２４の先端部）よりも低い位置に設けられている（図７参照）。

この環状ベルト２０は、駆動機構２２の作動に伴い、第一熱交換器１２と第二熱交換器１４との間を循環運動する。環状ベルト２０の一部は、第一熱交換器１２及び第二熱交換器１４の内側に挿入されている。この環状ベルト２０の一部は、環状ベルト２０の循環運動に伴い、第一熱交換器１２の凹部５４及び第二熱交換器１４の凹部５６を通過する。

なお、第一実施形態と同様に、駆動機構２２は、一対のローラ３４と、モータ３６と、ケース３８とを有している。また、第一熱交換器１２及び第二熱交換器１４の凹部５４及び凹部５６には、複数の第一伝熱部材４０及び複数の第二伝熱部材４６がそれぞれ設けられている。さらに、環状ベルト２０は、複数の第一伝熱部材４０よりも熱伝導率が高く設定されており、複数の第二伝熱部材４６は、環状ベルト２０よりも熱伝導率が高く設定されている。

次に、第二実施形態に係る冷却装置５０の動作について説明する。

第二実施形態に係る冷却装置５０では、モータ３６が作動し、ローラ３４が回転すると、第一熱交換器１２と第二熱交換器１４との間を環状ベルト２０が循環運動する。このように環状ベルト２０が循環運動するときに、第一熱交換器１２では、複数の第一伝熱部材４０が環状ベルト２０に摺接し、第二熱交換器１４では、複数の第二伝熱部材４６が環状ベルト２０に摺接する。

次に、第二実施形態の作用及び効果について説明する。

以上詳述したように、第二実施形態に係る冷却装置５０では、環状ベルト２０が循環運動する。そして、第一熱交換器１２において環状ベルト２０が冷却対象物８０によって加熱される動作と、第二熱交換器１４において環状ベルト２０から放熱部材１６に放熱される動作が繰り返される。これにより、冷却対象物８０の熱が放熱部材１６に輸送され、冷却対象物８０が冷却される。

ここで、第二実施形態に係る冷却装置５０では、放熱部材１６が設けられた第二熱交換器１４が冷却対象物８０と離れた場所に設置されており、放熱部材１６には、ファン８６から冷却風が供給される。したがって、例えば、冷却対象物８０の周囲に複数の部品等の構造物が密集している場合でも、冷却対象物８０と離れた場所にある放熱部材１６には冷却風を十分に供給できるので、放熱部材１６に供給される冷却風の流量を確保できる。これにより、例えば、周囲に構造物が密集する冷却対象物８０に放熱部材１６を直接設置する場合に比して、冷却対象物８０に対する冷却性を向上させることができる。

しかも、第二実施形態に係る冷却装置５０では、冷却対象物８０の熱を放熱部材１６に輸送するために、第一熱交換器１２と第二熱交換器１４との間を循環する環状ベルト２０が使用されている。したがって、冷却対象物８０の熱を放熱部材１６に輸送するために冷媒を使用しないので、冷媒の液漏れを回避できる。これにより、冷却装置５０の信頼性を確保できる。

以上のように、第二実施形態に係る冷却装置５０によれば、信頼性を確保しつつ、冷却対象物８０に対する冷却性を向上させることができる。

また、第二実施形態に係る冷却装置５０によれば、環状ベルト２０は、この環状ベルト２０の幅方向が基板７６の垂直方向と平行になるように配置されている。したがって、例えば、環状ベルト２０の幅方向が基板７６の水平方向と平行である場合に比して、基板７６を平面視した場合の環状ベルト２０の専有面積を小さく抑えることができる。これにより、基板７６の実装面積を確保することができる。

また、第二実施形態に係る冷却装置５０によれば、環状ベルト２０は、放熱部材１６の上端部（放熱フィン２４の先端部）よりも低い位置に設けられている（図７参照）。したがって、例えば、環状ベルト２０が放熱部材１６の上端部よりも上側に張り出す場合に比して、電子機器９０の高さを抑えることができる。

なお、第二実施形態に係る冷却装置５０において、上述の第一実施形態と同様の構成については、第一実施形態と同様の作用及び効果を有する。

また、上述の第一実施形態におけるガイド部材１８及び潤滑剤３０（図１参照）は、第二実施形態に係る冷却装置５０に適用されても良い。

また、上述の第一実施形態における複数の変形例のうち第二実施形態に係る冷却装置５０に適用可能な変形例は、第二実施形態に係る冷却装置５０に適用されても良い。

［第三実施形態］
次に、本願の開示する技術の第三実施形態を説明する。

図８は、第三実施形態に係る冷却装置６０が適用された電子機器１００の縦断面図である。第三実施形態に係る冷却装置６０は、上述の第二実施形態に係る冷却装置５０（図６参照）に対し、次のように構造が変更されている。

すなわち、第一熱交換器１２は、冷却対象物８０の上に横置きの状態で設置されており、冷却対象物８０と熱的に接続されている。第二熱交換器１４は、横置きの状態で基板７６の上に脚部６４を介して配置されている。放熱部材１６は、第二熱交換器１４の上に配置されており、第二熱交換器１４と熱的に接続されている。電子機器１００には、ファン８６が設けられており、ファン８６が作動すると、ファン８６から放熱フィン２４に冷却風が供給され、放熱フィン２４を含む放熱部材１６の全体が冷却される。

環状ベルト２０は、この環状ベルト２０の幅方向が基板７６の水平方向と平行になるように配置されている。基板７６には、複数のローラ６２が設置されており、環状ベルト２０は、複数のローラ６２に巻き掛けられている。基板７６の上には、複数の部品１０２が配置されており、環状ベルト２０は、部品１０２を避けるように屈曲されている。

基板７６には、一対のスリット１０４が形成されており、環状ベルト２０は、一対のスリット１０４に挿入されている。環状ベルト２０の一部２０Ｃは、基板７６の裏側に配置されており、環状ベルト２０の残余部２０Ｄは、基板７６の表側に配置されている。環状ベルト２０の全体は、放熱部材１６の上端部（放熱フィン２４の先端部）よりも低い位置に設けられている。

なお、駆動機構２２は、ローラ３４と、モータ３６とを有している。ローラ３４には、環状ベルト２０が巻き掛けられている。また、第一熱交換器１２及び第二熱交換器１４の内側には、複数の第一伝熱部材４０及び複数の第二伝熱部材４６がそれぞれ設けられている。さらに、環状ベルト２０は、複数の第一伝熱部材４０よりも熱伝導率が高く設定されており、複数の第二伝熱部材４６は、環状ベルト２０よりも熱伝導率が高く設定されている。

次に、第三実施形態に係る冷却装置６０の動作について説明する。

第三実施形態に係る冷却装置６０では、モータ３６が作動し、ローラ３４が回転すると、第一熱交換器１２と第二熱交換器１４との間を環状ベルト２０が循環運動する。このように環状ベルト２０が循環運動するときに、第一熱交換器１２では、複数の第一伝熱部材４０が環状ベルト２０に摺接し、第二熱交換器１４では、複数の第二伝熱部材４６が環状ベルト２０に摺接する。

次に、第三実施形態の作用及び効果について説明する。

以上詳述したように、第三実施形態に係る冷却装置６０では、環状ベルト２０が循環運動する。そして、第一熱交換器１２において環状ベルト２０が冷却対象物８０によって加熱される動作と、第二熱交換器１４において環状ベルト２０から放熱部材１６に放熱される動作が繰り返される。これにより、冷却対象物８０の熱が放熱部材１６に輸送され、冷却対象物８０が冷却される。

ここで、第三実施形態に係る冷却装置６０では、放熱部材１６が設けられた第二熱交換器１４が冷却対象物８０と離れた場所に設置されており、放熱部材１６には、ファン８６から冷却風が供給される。したがって、例えば、冷却対象物８０の周囲に複数の部品等の構造物が密集している場合でも、冷却対象物８０と離れた場所にある放熱部材１６には冷却風を十分に供給できるので、放熱部材１６に供給される冷却風の流量を確保できる。これにより、例えば、周囲に構造物が密集する冷却対象物８０に放熱部材１６を直接設置する場合に比して、冷却対象物８０に対する冷却性を向上させることができる。

しかも、第三実施形態に係る冷却装置６０では、冷却対象物８０の熱を放熱部材１６に輸送するために、第一熱交換器１２と第二熱交換器１４との間を循環する環状ベルト２０が使用されている。したがって、冷却対象物８０の熱を放熱部材１６に輸送するために冷媒を使用しないので、冷媒の液漏れを回避できる。これにより、冷却装置６０の信頼性を確保できる。

以上のように、第三実施形態に係る冷却装置６０によれば、信頼性を確保しつつ、冷却対象物８０に対する冷却性を向上させることができる。

また、第三実施形態に係る冷却装置６０によれば、環状ベルト２０は、放熱部材１６の上端部（放熱フィン２４の先端部）よりも低い位置に設けられている。したがって、例えば、環状ベルト２０が放熱部材１６の上端部よりも上側に張り出す場合に比して、電子機器１００の高さを抑えることができる。

なお、第三実施形態に係る冷却装置６０において、上述の第一実施形態と同様の構成については、第一実施形態と同様の作用及び効果を有する。

また、上述の第一実施形態におけるガイド部材１８及び潤滑剤３０（図１参照）は、第三実施形態に係る冷却装置６０に適用されても良い。

また、上述の第一実施形態における複数の変形例のうち第三実施形態に係る冷却装置６０に適用可能な変形例は、第三実施形態に係る冷却装置６０に適用されても良い。

以上、本願の開示する技術の第一乃至第三実施形態について説明したが、本願の開示する技術は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

なお、上述の本願の開示する技術の一実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１）
冷却対象物と熱的に接続される受熱器と、
環状に形成された環状部材と、
前記環状部材と熱的に接続される放熱器と、
前記環状部材を循環させる駆動機構と、
前記受熱器及び前記環状部材と接触する第一伝熱部材と
を備える冷却装置。
（付記２）
前記環状部材は、ベルト状に形成された環状ベルトである、
付記１に記載の冷却装置。
（付記３）
前記受熱器及び前記放熱器は第一凹部を有し、
前記環状部材の一部は、前記受熱器及び前記放熱器の前記第一凹部に囲われ、
前記第一伝熱部材は、前記受熱器の前記第一凹部に設けられる、
付記１又は付記２に記載の冷却装置。
（付記４）
前記受熱器及び前記放熱器は管状部を有し、
前記環状部材の一部は前記管状部内に配置された、
付記１又は付記２に記載の冷却装置。
（付記５）
前記受熱器及び前記環状部材と接触する１以上の他の第一伝熱部材を更に備える、
付記１〜付記４のいずれか一項に記載の冷却装置。
（付記６）
前記環状部材は、対向する２面を有し、
前記第一伝熱部材及び前記１以上の他の第一伝熱部材は、前記２面を挟んだ両側に交互に配列される、
付記５に記載の冷却装置。
（付記７）
前記環状部材は、前記受熱器に囲われる第１部分と、前記放熱器に囲われる第２部分とを有し、
前記環状部材の周方向において、前記環状部材の前記第１部分と前記第２部分との間の少なくとも一部を囲う第二凹部を有するガイド部材をさらに備える、
付記３〜付記６のいずれか一項に記載の冷却装置。
（付記８）
前記環状部材は、前記受熱器に囲われる第１部分と、前記放熱器に囲われる第２部分とを有し、
前記環状部材の周方向において、前記環状部材の前記第１部分と前記第２部分との間を囲い、前記受熱器と前記放熱器とを接続する管状のガイド部材をさらに備える、
付記３〜付記６のいずれか一項に記載の冷却装置。
（付記９）
前記受熱器、前記放熱器、及び、前記ガイド部材と前記環状部材との間には、半固体状の潤滑剤が充填されている、
付記７又は付記８に記載の冷却装置。
（付記１０）
前記放熱器及び前記環状部材と接触する、前記環状部材よりも熱伝導率が高い第二伝熱部材を更に備え、
前記環状部材は、前記第一伝熱部材よりも熱伝導率が高い、
付記１〜付記９のいずれか一項に記載の冷却装置。
（付記１１）
前記放熱器及び前記環状部材と接触する１以上の他の第二伝熱部材を更に備える、
付記１０に記載の冷却装置。
（付記１２）
前記環状部材は、前記冷却対象物に隣り合う部品と前記冷却対象物との間に屈曲部を有する、
付記１〜付記１１のいずれか一項に記載の冷却装置。
（付記１３）
前記環状部材は、ベルト状に形成された環状ベルトであり、
前記環状ベルトの幅方向は、前記冷却対象物が配置された基板の水平方向と平行である、
付記１〜付記１１のいずれか一項に記載の冷却装置。
（付記１４）
前記環状部材は、ベルト状に形成された環状ベルトであり、
前記環状ベルトの幅方向は、前記冷却対象物が配置された基板の垂直方向と平行である、
付記１〜付記１１のいずれか一項に記載の冷却装置。
（付記１５）
前記環状部材が巻き掛けられた複数のローラをさらに備える、
付記１〜付記１４のいずれか一項に記載の冷却装置。
（付記１６）
前記第二熱交換器の上には、放熱部材が設けられ、
前記環状部材は、前記放熱部材の上端部よりも低い位置に設けられている、
付記１〜付記１５のいずれか一項に記載の冷却装置。
（付記１７）
冷却対象物と熱的に接続される受熱器と、
環状に形成された環状部材と、
前記環状部材と熱的に接続される放熱器と、
前記環状部材を循環させる駆動機構と、
前記放熱器及び前記環状部材と接触する伝熱部材と
を備える冷却装置。
（付記１８）
電子部品と、
前記電子部品と熱的に接続される受熱器、
環状に形成された環状部材、
前記環状部材と熱的に接続される放熱器、
前記環状部材を循環させる駆動機構、及び、
前記受熱器及び前記環状部材と接触する第一伝熱部材を有する冷却装置と、
を備える電子機器。

１０、５０、６０冷却装置
１２第一熱交換器
１４第二熱交換器
１６放熱部材
１８ガイド部材
２０環状ベルト
２２駆動機構
２４放熱フィン
２６第二ガイド部材
２８第一ガイド部材
３０グリス
４０第一伝熱部材
４２表側伝熱部材
４４裏側伝熱部材
４６第二伝熱部材
７０、９０、１００電子機器
８０冷却対象物
８４周囲環境
８６ファン

Claims

冷却対象物と熱的に接続される受熱器と、
環状に形成された環状部材と、
前記環状部材と熱的に接続される放熱器と、
前記環状部材を循環させる駆動機構と、
前記受熱器及び前記環状部材と接触する第一伝熱部材と
を備える冷却装置。
前記受熱器及び前記放熱器は第一凹部を有し、
前記環状部材の一部は、前記受熱器及び前記放熱器の前記第一凹部に囲われ、
前記第一伝熱部材は、前記受熱器の前記第一凹部に設けられる、
請求項１に記載の冷却装置。
前記受熱器及び前記放熱器は管状部を有し、
前記環状部材の一部は前記管状部内に配置された、
請求項１に記載の冷却装置。
前記受熱器及び前記環状部材と接触する１以上の他の第一伝熱部材を更に備える、
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の冷却装置。
前記環状部材は、対向する２面を有し、
前記第一伝熱部材及び前記１以上の他の第一伝熱部材は、前記２面を挟んだ両側に交互に配列される、
請求項４に記載の冷却装置。
前記環状部材は、前記受熱器に囲われる第１部分と、前記放熱器に囲われる第２部分とを有し、
前記環状部材の周方向において、前記環状部材の前記第１部分と前記第２部分との間の少なくとも一部を囲う第二凹部を有するガイド部材をさらに備える、
請求項２〜請求項５のいずれか一項に記載の冷却装置。
前記環状部材は、前記受熱器に囲われる第１部分と、前記放熱器に囲われる第２部分とを有し、
前記環状部材の周方向において、前記環状部材の前記第１部分と前記第２部分との間を囲い、前記受熱器と前記放熱器とを接続する管状のガイド部材をさらに備える、
請求項２〜請求項５のいずれか一項に記載の冷却装置。
前記受熱器、前記放熱器、及び、前記ガイド部材と前記環状部材との間には、半固体状の潤滑剤が充填されている、
請求項６又は請求項７に記載の冷却装置。
前記放熱器及び前記環状部材と接触する、前記環状部材よりも熱伝導率が高い第二伝熱部材を更に備え、
前記環状部材は、前記第一伝熱部材よりも熱伝導率が高い、
請求項１〜８に記載の冷却装置。
前記放熱器及び前記環状部材と接触する１以上の他の第二伝熱部材を更に備える、
請求項９に記載の冷却装置。
冷却対象物と熱的に接続される受熱器と、
環状に形成された環状部材と、
前記環状部材と熱的に接続される放熱器と、
前記環状部材を循環させる駆動機構と、
前記放熱器及び前記環状部材と接触する伝熱部材と
を備える冷却装置。
電子部品と、
前記電子部品と熱的に接続される受熱器と、
環状に形成された環状部材と、
前記環状部材と熱的に接続される放熱器と、
前記環状部材を循環させる駆動機構と、
前記受熱器及び前記環状部材と接触する第一伝熱部材と、
を備える電子機器。