JP4132680B2 - 電子機器の冷却装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は電子機器の冷却装置に関し、例えばノート型パソコン等の薄型の電子機器のＣＰＵ等を冷却するのに適した電子機器の冷却装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
電子機器には発熱部品が搭載されているため、その発熱部品からの熱が他の電子部品に悪影響を与えないように、従来から発熱部品の熱を電子機器の外部に放熱することが行われている。従来の電子機器では、例えば、発熱部品の上面に放熱フィンを設け、放熱フィンを介して自然放冷を行っていた。
しかしながら、発熱部品の上面に放熱フィンを設け、放熱フィンを介して自然放冷を行う形式の冷却装置は、発熱部品の上面に放熱フィンが設けられるため、高さが高くなり、ノート型パソコンのような薄型の電子機器の冷却装置としては適したものではなかった。
【０００３】
そのため、近年のノート型パソコン等の薄型電子機器では、発熱部品からの熱を筐体やキーボードにヒートパイプを用いて伝熱させ、外部に放熱させることが行われている。この種の冷却装置にあっては、外部に放熱させる際、放熱効果を高めるため小型ファンによる強制空冷などが行われている。
【０００４】
しかしながら、ヒートパイプを用いた前記冷却装置にあっては、薄型化の要求を満足するものの、ヒートパイプを用いているために放熱効果に限界があり、高性能化するＣＰＵ等の発熱量の大きい電子部品が搭載された電子機器の冷却装置としては適したものではなかった。
そして、かかる問題を解決した、放熱効果を高めた電子機器の冷却装置として、放熱体の内部に冷却液を循環させて強制冷却する冷却装置が特開平７−１４２８８６号公報に提案されている。
【０００５】
この従来の電子機器の冷却装置について、図７に基づいて説明する。 図７に示すように、電子機器のケース本体である金属製の筐体ａ内に、収容される配線基板ｂの表面に半導体素子等の発熱体ｃが設けられている。この発熱体ｃの冷却装置は、発熱体ｃの上面に設けられる受熱ヘッダｄと、ケースの蓋である金属製の筐体ｇに固着される放熱ヘッダｅと、受熱ヘッダｄの内部と放熱ヘッダｅの内部とを連通する２本のフレキシブルチューブｆとにより構成されている。
【０００６】
また、前記受熱ヘッダｄの内部には、液が折り返して流れる液流路が形成され、液流路の両端はそれぞれ２本のフレキシブルチューブｆを介して放熱ヘッダｅ内に接続されている。前記放熱ヘッダｅの内部には、液が折り返して流れる液流路と、液流路内の冷却液を循環駆動するピストンと、リンク機構を介してピストンを駆動するモータが設けられている。
【０００７】
このようにして構成された電子機器の冷却装置にあっては、発熱体ｃから発生した熱は受熱ヘッダｄに熱伝導され、受熱ヘッダｄが受けた熱は内部を流れる冷却液に伝達される。そして、冷却液に伝達された熱の大部分は、放熱ヘッダｅ内の液流路の内壁を通して放熱ヘッダｅに伝達されるが、残された一部分の熱は冷却さないまま冷却液の温度を高めることになる。放熱ヘッダｅに伝達された熱は主として金属製の筐体ｇを経由して大気に発散されるが、大気放出されない熱があると放熱ヘッダｅの温度が高くなる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−１４２８８６号公報
【０００９】
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記電子機器の冷却装置には、次に述べるような技術的課題が残されていた。
（１）ＣＰＵの高速化・高機能化とそれに伴うモジュール化やマルチメディア関連の新ユニットの搭載によって消費電力が急激に増加し、電子機器に含まれる発熱体の発熱量が大きくなり、冷却液に伝達された熱を放熱ヘッダで十分に放熱することができないという技術的課題があった。また、冷却液の循環をピストンで行っているため、冷却液の循環が不連続になり、効率よく放熱することができなかった。
（２）また、受熱ヘッダと放熱ヘッダとの間をフレキシブルチューブで接続しているために、フレキシブルチューブの破損によって冷却液が漏れ、電子機器自体を破損する虞があった。しかも、前記冷却装置は受熱ヘッダと放熱ヘッダのそれぞれを所定の位置に取り付けた後、フレキシブルチューブを回路基板上に配置しなければならず、取付け工数がかかるという技術的課題があった。
（３）更に、冷却装置を構成する各構成部位が筐体内に分散配置されているため、ノート型パソコン等の省スペース化を図ることができず、ノート型パソコン等の小型化、薄型化を阻害していた。
【００１０】
以上のように、ノート型パソコン等の小型化、薄型化された電子機器に要求される、小型、薄型であること、効率よく、十分な放熱効果を有すること、電子機器に用いても安全であることを満足する電子機器の冷却装置は、未だ提供されていない。
【００１１】
本発明は、かかる技術的課題を解決するためになされたものであり、従来よりも小型、薄型で、且つ、効率よく、十分な冷却効果を得ることができ、破損の虞のない電子機器の冷却装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本発明の電子機器の冷却装置は、請求項１に示すように、電子機器に搭載された発熱体を、冷却液を循環させて強制的に冷却する電子機器の冷却装置であって、基体と、前記基体に偏平形状に形成され、その一面に前記発熱体に接触する受熱面を有し、内部に液流路が設けられた吸熱器と、前記基体に偏平形状に形成されたハウジング内にインペラが回転可能に設けられた、前記冷却液を循環させるポンプ部と、該ポンプ部と前記吸熱器の液流路とに接続された、前記冷却液が流れる金属パイプと、により構成された液冷機構と、該金属パイプの外面に設けられた放熱フィンと、該放熱フィンおよび前記ハウジングを冷却するファンと、により構成された強制空冷機構とを備え、該液冷機構のポンプ部と強制空冷機構のファンとを、上下の位置関係をもって前記基体に形成することにより、該液冷機構と強制空冷機構とを一体化構造としたことを特徴としている。
【００１３】
この構成により、吸熱器は偏平形状であるため受熱面が大きく、電子機器の発熱は、大きな受熱面を経由して液流路内の冷却液に伝達され、電子機器が許容温度範囲に保持される。
一方、熱交換により温度上昇した冷却液は、強制空冷機構により強制冷却されるので、電子機器を長時間使用しても、冷却装置は大きな冷却効果を持続する。冷却効果が大きいほど冷却装置の小型化が可能になる。
【００１４】
また、ポンプ部と前記吸熱器の液流路との接続を金属パイプで行なっているため、破損によって冷却液が漏れ、電子機器自体を破損する虞がない。しかも、金属パイプでポンプ部と吸熱器とを接続し、全体として一体化、定型化しているため、従来のように、フレキシブルチューブを回路基板上に配置する必要もなく、容易に取付けを行うことができる。
またポンプは連続的に動作可能であり、冷却液を連続的に効率よく、冷却することができる。
【００１５】
更に、液冷機構のポンプ部と強制空冷機構のファンとが、上下の位置関係をもって前記基体に形成されているため、液冷機構と強制空冷機構とを一体化構造とすることができ、全体として一体化、定型化でき、容易に電子機器に取り付けることができる。しかも、液冷機構のポンプ部と強制空冷機構のファンとが、上下の位置関係をもって配置されているため、ポンプ部自体の冷却を行うことができる。
【００１６】
ここで、前記液冷機構を構成するインペラの回転軸の軸線と前記強制空冷機構を構成するファンの回転軸の軸線が同一直線状に位置するように、インペラ及びファンが配置されていることが望ましい。
このように、インペラの回転軸の軸線と前記強制空冷機構を構成するファンの回転軸の軸線が同一直線状に位置するように、インペラ及びファンが配置されているため、ホンプ部に隣接して強制空冷機構を設けることができ、冷却効率を向上させることができる。
【００１７】
また前記ファンおよびインペラが一体となって回転することが望ましく、具体的には、前記ファンに、モータ基板の磁界の変動を受けて回転するファン回転用磁石とインペラ駆動用磁石を設け、前記インペラに、該インペラ駆動用磁石の磁力を受ける受動用磁石を設けることにより、前記ファンおよびインペラとを一体的に回転させるように構成する。
また、前記ファンに、モータ基板の磁界の変動を受けて回転するファン回転用磁石を設け、前記インペラに、該ファン回転用磁石の磁力を受ける受動用磁石を設けることにより、前記ファンおよびインペラを一体的に回転させるように構成してもよい。
【００１８】
このように構成することにより、ファンの駆動機構およびインペラの駆動機構の構造が簡単になり、強制空冷機構およびポンプ部の小型化することができる。
特に、前記ファンに、モータ基板の磁界の変動を受けて回転するファン回転用磁石を設け、前記インペラに、該ファン回転用磁石の磁力を受ける受動用磁石を設けた場合には、ファンの駆動機構およびインペラの駆動機構の構造が前記した場合より、更に簡単にすることができる。
【００１９】
また、前記モータ基板は、表面にコイルを形成した板状の絶縁基板であり、前記ファンは、中央部に回転軸を有する薄板材の外周部に複数の羽根を屈曲加工した薄板形状であり、前記モータ基板、ファンおよび前記偏平形状のポンプ部が積層状態に配列されることが望ましい。
この構成により、ポンプ部と強制空冷機構とがコンパクトに集約される利点がある。
【００２０】
また、前記ポンプ部と吸熱器の液流路とを接続する金属パイプは、前記ポンプ部と吸熱器との間で少なくとも１回屈曲して折返され、前記折返された金属パイプ間に、放熱フィンが設けられていることが望ましい。
このように、前記折返された金属パイプ間に放熱フィンが設けられているため、前記放熱フィンをしっかりと金属パイプ間に固定できると共に、金属パイプとの接触面積を大きくすることができ、金属パイプの冷却効率を向上させることができる。
特に、前記ポンプ部から吸熱器に冷却液を供給する供給側金属パイプ間、及び前記吸熱器からポンプ部に冷却液を戻す戻り金属パイプ間に、前記放熱フィンを設けた場合には、より冷却効率を向上させることができ好ましい。
【００２１】
更に、前記放熱フィン及び前記放熱フィンが設けられた金属パイプ部分は、ポンプ部を構成するハウジングが設けられた取付け板に、接して取り付けられることが望ましい。
このように放熱フィン及び前記放熱フィンが設けられた金属パイプ部分が取付け板に接して取りつけられているため、熱が取付け板に伝達され、該取付け板によっても冷却をなすことができる。
【００２２】
また、前記取付け板の放熱フィンが位置する少なくとも一部に、空気が通過可能な孔が形成されている場合には、放熱フィンを空気が通過し、該放熱フィンを直接強制冷却するため、冷却効率を向上させることができる。
更に、前記取付け板に形成された孔に沿って、取付け板の下面に放熱フィン及び前記放熱フィンが設けられた金属パイプ部分が接して取り付けられると共に、前記取付け板の上面側にファンが設けられ、かつ取付け板の下面側にポンプ部が設けられている場合には、より冷却効率を向上させることができ、望ましい。
なお、前記吸熱器は、高熱伝導性材料であるアルミニウムから構成され、金属パイプは銅によって構成されるのが、伝熱性の観点及び腐食防止等の観点から好ましい。
【００２３】
【発明を実施するための最良の形態】
本発明の実施の形態の具体例を図面を参照して説明する。なお、図１乃至図６は本発明に係る電子機器の冷却装置であり、図１は底面図、図２は図１のＺ−Ｚ断面図、図３はファンおよびポンプの駆動機構を説明する断面図、図４は電子機器の冷却装置の要部を説明する分解斜視図、図５は金属パイプとその関連部品を下から見た斜視図、図６はファンおよびポンプの駆動機構の第２実施例を示す断面図である。
【００２４】
本発明にかかる電子機器の冷却装置は、図２に示すように、電子機器内の発熱体Ａの発生熱を吸収する液冷機構Ｂを、強制空冷機構Ｃによって強制的に冷却するものである。そして、前記液冷機構Ｂ及び強制空冷機構Ｃは、組立後にあっては図２に示すように一体化するように構成されている。
【００２５】
前記液冷機構Ｂは、図１、図２に示すように、電子機器の発熱体Ａの上面と接触する吸熱器１と、吸熱器１と後述する金属パイプ２０、２１を介して接続されるポンプ部３とにより構成されている。
また前記吸熱器１は、図２、図４に示すように、アルミニウム等の高熱伝導性材料より偏平形状に形成され、その一方の面が、電子機器の発熱体Ａ上面に載置される受熱面１ａとなり、受熱面１ａの反対面には、複数回折り返して屈曲する液流路４が刻設され、液流路４はガスケット５を介して基体Ｄにより密閉される。なお、図４において基体Ｄは省略して図示されている。基体Ｄは耐熱性に優れた合成樹脂材等によって構成されている。
【００２６】
また、前記液流路４の両端は、受熱面１ａの端部から斜めに突出する連結腕６を貫通する供給用孔７と戻り用孔８に連通している。前記液流路４、金属パイプ２０、２１、ポンプ部３内を流れる冷却液は、比熱の大きな液体であることが好ましく、例えば水を挙げることができる。
また、前記ポンプ部３には、図２に示すように、耐熱性に優れた合成樹脂材等より偏平形状に形成されたハウジング９の内部に、ハウジング９の下面に開口するポンプ室１０が設けられ、前記ハウジング９の下面には、開口周縁部に当接するガスケット１１と開口を閉鎖する蓋１２が取り付けられている。
【００２７】
そして前記蓋１２およびガスケット１１を貫通するねじ１３（図１参照）がハウジング９の下面に設けられたねじ孔（図示しない）に螺合することによって、ハウジング９の下面に蓋１２、ガスケット１１が取付られ、ポンプ室１０が密閉される。なお、蓋１２、ガスケット１１は、耐熱性に優れた合成樹脂材等により構成されている。
【００２８】
また、前記蓋１２の内面のほぼ中央に突出するボスにシャフト１４が植設されると共に、ハウジング９の内面であってシャフト１４に相対する位置に突起１５が設けられている（図２参照）。
そして、このポンプ室１０の内部には、シャフト１４に回動可能に支承され、上面が突起１５に点接触するインペラ１６が設けられている。前記インペラ１６は、図１に示すように、円形の薄板の表面に法線方向に延びる複数の（この実施形態では４枚の）羽根１６ａが設けられている。
【００２９】
また、ポンプ室１０には、図１に示すようにポンプ室１０からの冷却液が吐出する吐出孔１７と、ポンプ室１０に冷却液が流入する吸入孔１９が設けられている。なお、ポンプ室１０の内壁面には、凹部１８が吸入孔１９近傍からインペラ１６の中心部分まで形成され、吸入孔１９からの冷却液がインペラ１６の中心部分に到達可能に構成されている。
【００３０】
従って、インペラ１６が回転すると、ポンプ室１０内の冷却液が吐出孔１７から後述する供給側金属パイプ２０に流出すると共に、戻り側金属パイプ２１より吸入孔１９を経由して冷却液がインペラの中心部分まで流入する、いわゆる遠心ポンプが構成される。
この遠心ポンプは、構造が簡単であるのみならず、インペラ１６を薄型に形成することができるために、ハウジング９を薄型、小型の偏平形状に構成できる特徴がある。
【００３１】
次に、図５に基づいて前記供給側金属パイプ２０および戻り側金属パイプ２１について説明すると、供給側金属パイプ２０および戻り側金属パイプ２１は、高熱伝導性材料である、例えば、銅パイプをハウジング９の外面を約半円周して折り返す形状に形成したものであり、取付け板２３に接して取り付けられる。
また前記供給側金属パイプ２０の一端２０ａは吐出孔１７に嵌着され、他端２０ｂは吸熱器１の供給用孔７に嵌着される。一方、戻り側金属パイプ２１の一端２１ａは吸入孔１９に嵌着され、他端２１ｂは吸熱器１の戻り用孔８に嵌着される。更に、前記供給側金属パイプ２０および戻り側金属パイプ２１のそれぞれのパイプの間には、高熱伝導性材である銅の薄板帯状片を波形状に屈曲した放熱フィン３７が固着されていて、パイプ２０、２１内を流通する冷却水の水温を放熱する。
【００３２】
前記取付け板２３は、ハウジング９の上面より外方に突出する支持脚２２に延設される。なお、取付け板２３とハウジング９とは一体に成形され、一体物として構成されている。即ち、ハウジング９、支持脚２２、取付け板２３は、耐熱性に優れた合成樹脂材等によって一体に形成されている。
【００３３】
この取付け板２３は、基体Ｄ（図２参照）にポンプ部３を取り付ける機能と、後述するファン２５を収納する機能があり、輪郭が四角形状の板形状であり、中央部には筐体内の空気をファン２５へ導くための円弧状の孔２４が設けられる。
【００３４】
また、前記円弧状の孔２４に沿って、凹部２３ａが形成され、この凹部２３ａ上に供給側金属パイプ２０および戻り側金属パイプ２１が取り付けられる。
なお、前記凹部２３ａの表面に金属パイプ２０、２１及び放熱フィン３７の一部が接するようにこれらが取りつけられる。このように、供給側金属パイプ２０および戻り側金属パイプ２１が直接取付け板２３に取りつけられるため、熱を取付け板２３側に伝えることができ、取付け板２３も冷却手段として機能する。
【００３５】
また、取付け板２３の上面には、図４に示すようにファン２５の回転を案内する高さの低い環状突起２６が設けられる。このファン２５は、輪郭が円形の薄板材より加工形成され、中央に回転軸２７が設けられ、外周部には、外周部に複数のスリットを設け、スリットの間に形成される舌片に捩じれ角を設けた排気用羽根２８が形成される。またファン２５の上面には、ファン２５に回転力を伝達するためのファン回転用磁石２９が固着される。このファン回転用磁石２９は、環状に形成され、回転軸２７と排気用羽根２８の間に配置されている。
【００３６】
また、図２に示すように、基体Ｄの内面に突設された筒状の軸受部３０の内面には、前記ファン２５の回転軸２７を支承する２個のベアリング３１を装着し、ベアリング３１の装着位置は止め輪３２で固定されている。なお、前記回転軸２７とインペラの回転軸１４の軸線が同一直線上に位置するように、ファン２５及びインペラ１６が配置される。
【００３７】
また、基体Ｄの軸受部３０の外周面に、図４に示すように、ファン２５の回転駆動源であるモータ基板３３が配置され、モータ基板３３の孔３４を貫通するねじが、基体Ｄの内面に設けられたねじ孔に螺合して、モータ基板３３が基体Ｄの内面に固着される。
前記モータ基板３３は、板状の絶縁基板の下面に２個のコイル３５が固着され、コイル３５にリード線３６が接続されている。このリード線３６に交流が供給されてコイル３５の磁界が変化すると、ファン回転用磁石２９によりファン２５が回転し、孔２４から筐体内の空気が取り入れられ（図２参照）、その空気は排気用羽根２８によって、電子機器の筐体４０の排気口に接した空気排出口２３ｂから、前記筐体４０の外部へ排出される、いわゆる排気が行われる。
【００３８】
前記したように筐体内の空気が取付け板２３の円弧状孔２４を通過して、筐体外部に排出されることにより、前記ポンプ部３、供給側金属パイプ２０および戻り側金属パイプ２１、供給側金属パイプ２０および戻り側金属パイプ２１に設けられた放熱フィン３７を空冷する。
このように、ファン２５による排気により、放熱フィン３７を介して供給側金属パイプ２０および戻り側金属パイプ２１を空冷すると共に、ポンプ部３のハウジング９を空冷する強制空冷機構Ｃが構成される。
【００３９】
図３はインペラ１６の回転駆動機構を示す断面図であり、インペラ１６の受動用磁石３９が、ファン２５の上面に設けられているファン回転用磁石２９の磁力を直接に受けるようにしたものである。
この構成では、モータ基板３３のコイル３５の磁界の変動を受けてファン２５が回転すると、ファン２５上のファン回転用磁石２９も回転する。そして、前記ファン回転用磁石２９の磁力を直接受けたインペラ１６の受動用磁石３９は、ファン回転用磁石２９の運動に従って回転する。この受動用磁石３９はインペラ１６に固定されているため、受動用磁石３９が回転することによって、インペラ１６は回転する。このように、ファン２５の回転にしたがって、インペラ１６も突起１５を軸心として回転し、ポンプ部１３が動作する。
【００４０】
なお、ポンプ部３のインペラ１６を回転する回転駆動機構を図６に示すように、ファン２５の下面にインペラ駆動用磁石３８を固着し、インペラ１６の上面に、インペラ駆動用磁石３８の磁力を受ける受動用磁石３９を埋設したものであってもよい。
この構成により、モータ基板３３のコイル３５の磁界の変動を受けてファン２５が回転すると、ファン２５のインペラ駆動用磁石３８の磁力を受ける受動用磁石３９を有するインペラ１６が、前記した場合と同様、ファン２５と一体となって回転する。
【００４１】
以上のように、ファン２５にインペラ駆動用磁石３８を設け、インペラ１６に受動用磁石３９を設けるだけの簡単な構造で、インペラ１６の回転駆動機構を構成することができる。
【００４２】
また、図３に示したインペラ１６を回転する回転駆動機構は、インペラ駆動用磁石３８を省略したため、ファン回転用磁石２９を磁石の使用が２個で済み、図６に示したインペラ１６を回転する回転駆動機構より、構造が更に簡単になる。
また、図３及び図６に示したインペラ１６を回転させる回転駆動機構のいずれの場合にも、板状の絶縁基板から成るモータ基板３３、薄板材より加工形成されたファン２５、扁平形状のポンプ部３が上下の位置関係をもって積層状態に配列されるため、液冷機Ｂのポンプ部３と強制空冷機構Ｃとがコンパクトに集約され、小型，薄型にすることができる。
【００４３】
更に、液冷機構のポンプ部と強制空冷機構のファンとが、上下の位置関係をもって前記基体に形成されているため、液冷機構と強制空冷機構とを一体化構造とすることができ、全体として一体化、定型化でき、容易に電子機器に取り付けることができる。しかも、液冷機構のポンプ部と強制空冷機構のファンとが、上下の位置関係をもって配置されているため、ポンプ部自体の冷却を行うことができる。
【００４４】
また、ポンプ部３の外側を取り巻く放熱フィン３７、金属パイプ２０、２１の少なくとも一部が孔２４を臨んで設けられているため、筐体内の空気の排出（空気の流れ）を直接に受けることができ、空冷効果が高まる利点がある。
【００４５】
次に、以上のように構成された電子機器の冷却装置の動作、作用について説明する。図２に示すように、電子機器の内部には半導体素子などの発熱体Ａがあり、発熱体Ａの上面には液冷機構Ｂの吸熱器１を広い面積で接触させる。このとき、発熱体Ａから発生する熱は吸熱器１に伝達される。
またモータ基板３３のコイル３５に交流が通電されると、ファン２５が回転し、ポンプ部３のインペラ１６がファン２５と一体となって回転する。前記インペラ１６の回転により、ポンプ部３から送給される冷却液が、供給側金属パイプ２０を通過して吸熱器１内の液流路４（図４参照）を通過し、受熱して温度上昇しつつある吸熱器１を冷却すると共に、冷却液は吸収した熱量だけ温度が上昇し、戻り側金属パイプ２１を経由してポンプ部３に連続的に戻される。
【００４６】
従来の冷却装置では、冷却液が吸収した熱は、ポンプ部３、金属パイプ２０、２１および吸熱器１の表面から大気に自然放熱していたが、一部の熱は冷却液に蓄積され、冷却液の温度を上昇させていたので、液冷効果が次第に低下する問題があったが、本発明では次に述べるように強制空冷機構Ｃによって冷却液の温度上昇を阻止している。
即ち、強制空冷機構Ｃは、前記したように金属パイプ２０、２１に固着した放熱フィン３７とファン２５によって構成され、前記ファン２５によって、電子機器筐体内部の空気が孔２４を通過して、筐体外部に排出される。
【００４７】
このとき、該空気はポンプ部３の外面と、金属パイプ２０、２１および放熱フィン３７を空冷しながら、排出される。前記放熱フィン３７は、薄い帯状の板を屈曲加工したものであり、極めて大きな伝熱面積を有するため冷却効果が大きく、放熱フィン３７を固着している金属パイプ２０、２１はほぼ大気温度の保持され、内部を通過する冷却液を強制的に冷却する。ポンプ部３は、ファン２５による筐体内の空気の強制排気によって、その外面が強制冷却され、ポンプ室１０（図２参照）内の冷却液の熱を奪うが、冷却効果は放熱フィン３７ほど大きくはない。
【００４８】
以上のような強制空冷機構Ｃにより、電子機器の発熱体Ａからの発熱が長時間続いても、冷却液が常に強制空冷されて冷却効果を保持するので、電子機器の冷却装置の冷却効率は極めて高く、しかも、長時間にわたって冷却効率は低下しない。また、ポンプは連続的に駆動されるため、冷却液を連続的に流通させることができるため、効率的な放熱効果を得ることができる。
【００４９】
なお、上記実施形態にあっては、電子機器筐体４０内の空気を排気することにより、放熱フィン等を冷却するように構成したが、ファン２５により電子機器筐体４０外部の空気を取り入れ、放熱フィン等を冷却するように構成しても良い。また、ハウジング９、取付け板２３等を耐熱性に優れた合成樹脂材によって構成した場合には、冷却装置の軽量化を図ることができ、電子機器の軽量化に寄与することができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明は以上述べたように構成されているので、従来よりも、小型、薄型で、且つ、効率よく、十分な冷却効果を得ることができ、破損の虞のない電子機器の冷却装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明にかかる実施形態を示した電子機器の冷却装置の底面図である。
【図２】 図２は、図１のＺ−Ｚ断面図である。
【図３】 図３は、図２のファンおよびポンプの駆動機構部分を示した断面図である。
【図４】 図４は、図１に示した実施形態の要部を示した分解斜視図である。
【図５】 図５は、図１に示した実施形態の要部（金属パイプとその関連部品）を示した分解斜視図である。
【図６】 図６は、ファンおよびポンプの駆動機構の第２実施例を示す断面図である。
【図７】 図７は、電子機器の冷却装置の従来例を示す斜視図である。
【符号の説明】
Ａ 発熱体
Ｂ 液冷機構
Ｃ 強制空冷機構
Ｄ 基板
１ 吸熱器
１ａ 受熱面
３ ポンプ部
４ 液流路
９ ハウジング
１６ インペラ
２０，２１ 金属パイプ
２５ ファン
２９ ファン回転用磁石
３３ モータ基板
３７ 放熱フィン
３８ インペラ駆動用磁石
【技術分野】
本発明は電子機器の冷却装置に関し、例えばノート型パソコン等の薄型の電子機器のＣＰＵ等を冷却するのに適した電子機器の冷却装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
電子機器には発熱部品が搭載されているため、その発熱部品からの熱が他の電子部品に悪影響を与えないように、従来から発熱部品の熱を電子機器の外部に放熱することが行われている。従来の電子機器では、例えば、発熱部品の上面に放熱フィンを設け、放熱フィンを介して自然放冷を行っていた。
しかしながら、発熱部品の上面に放熱フィンを設け、放熱フィンを介して自然放冷を行う形式の冷却装置は、発熱部品の上面に放熱フィンが設けられるため、高さが高くなり、ノート型パソコンのような薄型の電子機器の冷却装置としては適したものではなかった。
【０００３】
そのため、近年のノート型パソコン等の薄型電子機器では、発熱部品からの熱を筐体やキーボードにヒートパイプを用いて伝熱させ、外部に放熱させることが行われている。この種の冷却装置にあっては、外部に放熱させる際、放熱効果を高めるため小型ファンによる強制空冷などが行われている。
【０００４】
しかしながら、ヒートパイプを用いた前記冷却装置にあっては、薄型化の要求を満足するものの、ヒートパイプを用いているために放熱効果に限界があり、高性能化するＣＰＵ等の発熱量の大きい電子部品が搭載された電子機器の冷却装置としては適したものではなかった。
そして、かかる問題を解決した、放熱効果を高めた電子機器の冷却装置として、放熱体の内部に冷却液を循環させて強制冷却する冷却装置が特開平７−１４２８８６号公報に提案されている。
【０００５】
この従来の電子機器の冷却装置について、図７に基づいて説明する。 図７に示すように、電子機器のケース本体である金属製の筐体ａ内に、収容される配線基板ｂの表面に半導体素子等の発熱体ｃが設けられている。この発熱体ｃの冷却装置は、発熱体ｃの上面に設けられる受熱ヘッダｄと、ケースの蓋である金属製の筐体ｇに固着される放熱ヘッダｅと、受熱ヘッダｄの内部と放熱ヘッダｅの内部とを連通する２本のフレキシブルチューブｆとにより構成されている。
【０００６】
また、前記受熱ヘッダｄの内部には、液が折り返して流れる液流路が形成され、液流路の両端はそれぞれ２本のフレキシブルチューブｆを介して放熱ヘッダｅ内に接続されている。前記放熱ヘッダｅの内部には、液が折り返して流れる液流路と、液流路内の冷却液を循環駆動するピストンと、リンク機構を介してピストンを駆動するモータが設けられている。
【０００７】
このようにして構成された電子機器の冷却装置にあっては、発熱体ｃから発生した熱は受熱ヘッダｄに熱伝導され、受熱ヘッダｄが受けた熱は内部を流れる冷却液に伝達される。そして、冷却液に伝達された熱の大部分は、放熱ヘッダｅ内の液流路の内壁を通して放熱ヘッダｅに伝達されるが、残された一部分の熱は冷却さないまま冷却液の温度を高めることになる。放熱ヘッダｅに伝達された熱は主として金属製の筐体ｇを経由して大気に発散されるが、大気放出されない熱があると放熱ヘッダｅの温度が高くなる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−１４２８８６号公報
【０００９】
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記電子機器の冷却装置には、次に述べるような技術的課題が残されていた。
（１）ＣＰＵの高速化・高機能化とそれに伴うモジュール化やマルチメディア関連の新ユニットの搭載によって消費電力が急激に増加し、電子機器に含まれる発熱体の発熱量が大きくなり、冷却液に伝達された熱を放熱ヘッダで十分に放熱することができないという技術的課題があった。また、冷却液の循環をピストンで行っているため、冷却液の循環が不連続になり、効率よく放熱することができなかった。
（２）また、受熱ヘッダと放熱ヘッダとの間をフレキシブルチューブで接続しているために、フレキシブルチューブの破損によって冷却液が漏れ、電子機器自体を破損する虞があった。しかも、前記冷却装置は受熱ヘッダと放熱ヘッダのそれぞれを所定の位置に取り付けた後、フレキシブルチューブを回路基板上に配置しなければならず、取付け工数がかかるという技術的課題があった。
（３）更に、冷却装置を構成する各構成部位が筐体内に分散配置されているため、ノート型パソコン等の省スペース化を図ることができず、ノート型パソコン等の小型化、薄型化を阻害していた。
【００１０】
以上のように、ノート型パソコン等の小型化、薄型化された電子機器に要求される、小型、薄型であること、効率よく、十分な放熱効果を有すること、電子機器に用いても安全であることを満足する電子機器の冷却装置は、未だ提供されていない。
【００１１】
本発明は、かかる技術的課題を解決するためになされたものであり、従来よりも小型、薄型で、且つ、効率よく、十分な冷却効果を得ることができ、破損の虞のない電子機器の冷却装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本発明の電子機器の冷却装置は、請求項１に示すように、電子機器に搭載された発熱体を、冷却液を循環させて強制的に冷却する電子機器の冷却装置であって、基体と、前記基体に偏平形状に形成され、その一面に前記発熱体に接触する受熱面を有し、内部に液流路が設けられた吸熱器と、前記基体に偏平形状に形成されたハウジング内にインペラが回転可能に設けられた、前記冷却液を循環させるポンプ部と、該ポンプ部と前記吸熱器の液流路とに接続された、前記冷却液が流れる金属パイプと、により構成された液冷機構と、該金属パイプの外面に設けられた放熱フィンと、該放熱フィンおよび前記ハウジングを冷却するファンと、により構成された強制空冷機構とを備え、該液冷機構のポンプ部と強制空冷機構のファンとを、上下の位置関係をもって前記基体に形成することにより、該液冷機構と強制空冷機構とを一体化構造としたことを特徴としている。
【００１３】
この構成により、吸熱器は偏平形状であるため受熱面が大きく、電子機器の発熱は、大きな受熱面を経由して液流路内の冷却液に伝達され、電子機器が許容温度範囲に保持される。
一方、熱交換により温度上昇した冷却液は、強制空冷機構により強制冷却されるので、電子機器を長時間使用しても、冷却装置は大きな冷却効果を持続する。冷却効果が大きいほど冷却装置の小型化が可能になる。
【００１４】
また、ポンプ部と前記吸熱器の液流路との接続を金属パイプで行なっているため、破損によって冷却液が漏れ、電子機器自体を破損する虞がない。しかも、金属パイプでポンプ部と吸熱器とを接続し、全体として一体化、定型化しているため、従来のように、フレキシブルチューブを回路基板上に配置する必要もなく、容易に取付けを行うことができる。
またポンプは連続的に動作可能であり、冷却液を連続的に効率よく、冷却することができる。
【００１５】
更に、液冷機構のポンプ部と強制空冷機構のファンとが、上下の位置関係をもって前記基体に形成されているため、液冷機構と強制空冷機構とを一体化構造とすることができ、全体として一体化、定型化でき、容易に電子機器に取り付けることができる。しかも、液冷機構のポンプ部と強制空冷機構のファンとが、上下の位置関係をもって配置されているため、ポンプ部自体の冷却を行うことができる。
【００１６】
ここで、前記液冷機構を構成するインペラの回転軸の軸線と前記強制空冷機構を構成するファンの回転軸の軸線が同一直線状に位置するように、インペラ及びファンが配置されていることが望ましい。
このように、インペラの回転軸の軸線と前記強制空冷機構を構成するファンの回転軸の軸線が同一直線状に位置するように、インペラ及びファンが配置されているため、ホンプ部に隣接して強制空冷機構を設けることができ、冷却効率を向上させることができる。
【００１７】
また前記ファンおよびインペラが一体となって回転することが望ましく、具体的には、前記ファンに、モータ基板の磁界の変動を受けて回転するファン回転用磁石とインペラ駆動用磁石を設け、前記インペラに、該インペラ駆動用磁石の磁力を受ける受動用磁石を設けることにより、前記ファンおよびインペラとを一体的に回転させるように構成する。
また、前記ファンに、モータ基板の磁界の変動を受けて回転するファン回転用磁石を設け、前記インペラに、該ファン回転用磁石の磁力を受ける受動用磁石を設けることにより、前記ファンおよびインペラを一体的に回転させるように構成してもよい。
【００１８】
このように構成することにより、ファンの駆動機構およびインペラの駆動機構の構造が簡単になり、強制空冷機構およびポンプ部の小型化することができる。
特に、前記ファンに、モータ基板の磁界の変動を受けて回転するファン回転用磁石を設け、前記インペラに、該ファン回転用磁石の磁力を受ける受動用磁石を設けた場合には、ファンの駆動機構およびインペラの駆動機構の構造が前記した場合より、更に簡単にすることができる。
【００１９】
また、前記モータ基板は、表面にコイルを形成した板状の絶縁基板であり、前記ファンは、中央部に回転軸を有する薄板材の外周部に複数の羽根を屈曲加工した薄板形状であり、前記モータ基板、ファンおよび前記偏平形状のポンプ部が積層状態に配列されることが望ましい。
この構成により、ポンプ部と強制空冷機構とがコンパクトに集約される利点がある。
【００２０】
また、前記ポンプ部と吸熱器の液流路とを接続する金属パイプは、前記ポンプ部と吸熱器との間で少なくとも１回屈曲して折返され、前記折返された金属パイプ間に、放熱フィンが設けられていることが望ましい。
このように、前記折返された金属パイプ間に放熱フィンが設けられているため、前記放熱フィンをしっかりと金属パイプ間に固定できると共に、金属パイプとの接触面積を大きくすることができ、金属パイプの冷却効率を向上させることができる。
特に、前記ポンプ部から吸熱器に冷却液を供給する供給側金属パイプ間、及び前記吸熱器からポンプ部に冷却液を戻す戻り金属パイプ間に、前記放熱フィンを設けた場合には、より冷却効率を向上させることができ好ましい。
【００２１】
更に、前記放熱フィン及び前記放熱フィンが設けられた金属パイプ部分は、ポンプ部を構成するハウジングが設けられた取付け板に、接して取り付けられることが望ましい。
このように放熱フィン及び前記放熱フィンが設けられた金属パイプ部分が取付け板に接して取りつけられているため、熱が取付け板に伝達され、該取付け板によっても冷却をなすことができる。
【００２２】
また、前記取付け板の放熱フィンが位置する少なくとも一部に、空気が通過可能な孔が形成されている場合には、放熱フィンを空気が通過し、該放熱フィンを直接強制冷却するため、冷却効率を向上させることができる。
更に、前記取付け板に形成された孔に沿って、取付け板の下面に放熱フィン及び前記放熱フィンが設けられた金属パイプ部分が接して取り付けられると共に、前記取付け板の上面側にファンが設けられ、かつ取付け板の下面側にポンプ部が設けられている場合には、より冷却効率を向上させることができ、望ましい。
なお、前記吸熱器は、高熱伝導性材料であるアルミニウムから構成され、金属パイプは銅によって構成されるのが、伝熱性の観点及び腐食防止等の観点から好ましい。
【００２３】
【発明を実施するための最良の形態】
本発明の実施の形態の具体例を図面を参照して説明する。なお、図１乃至図６は本発明に係る電子機器の冷却装置であり、図１は底面図、図２は図１のＺ−Ｚ断面図、図３はファンおよびポンプの駆動機構を説明する断面図、図４は電子機器の冷却装置の要部を説明する分解斜視図、図５は金属パイプとその関連部品を下から見た斜視図、図６はファンおよびポンプの駆動機構の第２実施例を示す断面図である。
【００２４】
本発明にかかる電子機器の冷却装置は、図２に示すように、電子機器内の発熱体Ａの発生熱を吸収する液冷機構Ｂを、強制空冷機構Ｃによって強制的に冷却するものである。そして、前記液冷機構Ｂ及び強制空冷機構Ｃは、組立後にあっては図２に示すように一体化するように構成されている。
【００２５】
前記液冷機構Ｂは、図１、図２に示すように、電子機器の発熱体Ａの上面と接触する吸熱器１と、吸熱器１と後述する金属パイプ２０、２１を介して接続されるポンプ部３とにより構成されている。
また前記吸熱器１は、図２、図４に示すように、アルミニウム等の高熱伝導性材料より偏平形状に形成され、その一方の面が、電子機器の発熱体Ａ上面に載置される受熱面１ａとなり、受熱面１ａの反対面には、複数回折り返して屈曲する液流路４が刻設され、液流路４はガスケット５を介して基体Ｄにより密閉される。なお、図４において基体Ｄは省略して図示されている。基体Ｄは耐熱性に優れた合成樹脂材等によって構成されている。
【００２６】
また、前記液流路４の両端は、受熱面１ａの端部から斜めに突出する連結腕６を貫通する供給用孔７と戻り用孔８に連通している。前記液流路４、金属パイプ２０、２１、ポンプ部３内を流れる冷却液は、比熱の大きな液体であることが好ましく、例えば水を挙げることができる。
また、前記ポンプ部３には、図２に示すように、耐熱性に優れた合成樹脂材等より偏平形状に形成されたハウジング９の内部に、ハウジング９の下面に開口するポンプ室１０が設けられ、前記ハウジング９の下面には、開口周縁部に当接するガスケット１１と開口を閉鎖する蓋１２が取り付けられている。
【００２７】
そして前記蓋１２およびガスケット１１を貫通するねじ１３（図１参照）がハウジング９の下面に設けられたねじ孔（図示しない）に螺合することによって、ハウジング９の下面に蓋１２、ガスケット１１が取付られ、ポンプ室１０が密閉される。なお、蓋１２、ガスケット１１は、耐熱性に優れた合成樹脂材等により構成されている。
【００２８】
また、前記蓋１２の内面のほぼ中央に突出するボスにシャフト１４が植設されると共に、ハウジング９の内面であってシャフト１４に相対する位置に突起１５が設けられている（図２参照）。
そして、このポンプ室１０の内部には、シャフト１４に回動可能に支承され、上面が突起１５に点接触するインペラ１６が設けられている。前記インペラ１６は、図１に示すように、円形の薄板の表面に法線方向に延びる複数の（この実施形態では４枚の）羽根１６ａが設けられている。
【００２９】
また、ポンプ室１０には、図１に示すようにポンプ室１０からの冷却液が吐出する吐出孔１７と、ポンプ室１０に冷却液が流入する吸入孔１９が設けられている。なお、ポンプ室１０の内壁面には、凹部１８が吸入孔１９近傍からインペラ１６の中心部分まで形成され、吸入孔１９からの冷却液がインペラ１６の中心部分に到達可能に構成されている。
【００３０】
従って、インペラ１６が回転すると、ポンプ室１０内の冷却液が吐出孔１７から後述する供給側金属パイプ２０に流出すると共に、戻り側金属パイプ２１より吸入孔１９を経由して冷却液がインペラの中心部分まで流入する、いわゆる遠心ポンプが構成される。
この遠心ポンプは、構造が簡単であるのみならず、インペラ１６を薄型に形成することができるために、ハウジング９を薄型、小型の偏平形状に構成できる特徴がある。
【００３１】
次に、図５に基づいて前記供給側金属パイプ２０および戻り側金属パイプ２１について説明すると、供給側金属パイプ２０および戻り側金属パイプ２１は、高熱伝導性材料である、例えば、銅パイプをハウジング９の外面を約半円周して折り返す形状に形成したものであり、取付け板２３に接して取り付けられる。
また前記供給側金属パイプ２０の一端２０ａは吐出孔１７に嵌着され、他端２０ｂは吸熱器１の供給用孔７に嵌着される。一方、戻り側金属パイプ２１の一端２１ａは吸入孔１９に嵌着され、他端２１ｂは吸熱器１の戻り用孔８に嵌着される。更に、前記供給側金属パイプ２０および戻り側金属パイプ２１のそれぞれのパイプの間には、高熱伝導性材である銅の薄板帯状片を波形状に屈曲した放熱フィン３７が固着されていて、パイプ２０、２１内を流通する冷却水の水温を放熱する。
【００３２】
前記取付け板２３は、ハウジング９の上面より外方に突出する支持脚２２に延設される。なお、取付け板２３とハウジング９とは一体に成形され、一体物として構成されている。即ち、ハウジング９、支持脚２２、取付け板２３は、耐熱性に優れた合成樹脂材等によって一体に形成されている。
【００３３】
この取付け板２３は、基体Ｄ（図２参照）にポンプ部３を取り付ける機能と、後述するファン２５を収納する機能があり、輪郭が四角形状の板形状であり、中央部には筐体内の空気をファン２５へ導くための円弧状の孔２４が設けられる。
【００３４】
また、前記円弧状の孔２４に沿って、凹部２３ａが形成され、この凹部２３ａ上に供給側金属パイプ２０および戻り側金属パイプ２１が取り付けられる。
なお、前記凹部２３ａの表面に金属パイプ２０、２１及び放熱フィン３７の一部が接するようにこれらが取りつけられる。このように、供給側金属パイプ２０および戻り側金属パイプ２１が直接取付け板２３に取りつけられるため、熱を取付け板２３側に伝えることができ、取付け板２３も冷却手段として機能する。
【００３５】
また、取付け板２３の上面には、図４に示すようにファン２５の回転を案内する高さの低い環状突起２６が設けられる。このファン２５は、輪郭が円形の薄板材より加工形成され、中央に回転軸２７が設けられ、外周部には、外周部に複数のスリットを設け、スリットの間に形成される舌片に捩じれ角を設けた排気用羽根２８が形成される。またファン２５の上面には、ファン２５に回転力を伝達するためのファン回転用磁石２９が固着される。このファン回転用磁石２９は、環状に形成され、回転軸２７と排気用羽根２８の間に配置されている。
【００３６】
また、図２に示すように、基体Ｄの内面に突設された筒状の軸受部３０の内面には、前記ファン２５の回転軸２７を支承する２個のベアリング３１を装着し、ベアリング３１の装着位置は止め輪３２で固定されている。なお、前記回転軸２７とインペラの回転軸１４の軸線が同一直線上に位置するように、ファン２５及びインペラ１６が配置される。
【００３７】
また、基体Ｄの軸受部３０の外周面に、図４に示すように、ファン２５の回転駆動源であるモータ基板３３が配置され、モータ基板３３の孔３４を貫通するねじが、基体Ｄの内面に設けられたねじ孔に螺合して、モータ基板３３が基体Ｄの内面に固着される。
前記モータ基板３３は、板状の絶縁基板の下面に２個のコイル３５が固着され、コイル３５にリード線３６が接続されている。このリード線３６に交流が供給されてコイル３５の磁界が変化すると、ファン回転用磁石２９によりファン２５が回転し、孔２４から筐体内の空気が取り入れられ（図２参照）、その空気は排気用羽根２８によって、電子機器の筐体４０の排気口に接した空気排出口２３ｂから、前記筐体４０の外部へ排出される、いわゆる排気が行われる。
【００３８】
前記したように筐体内の空気が取付け板２３の円弧状孔２４を通過して、筐体外部に排出されることにより、前記ポンプ部３、供給側金属パイプ２０および戻り側金属パイプ２１、供給側金属パイプ２０および戻り側金属パイプ２１に設けられた放熱フィン３７を空冷する。
このように、ファン２５による排気により、放熱フィン３７を介して供給側金属パイプ２０および戻り側金属パイプ２１を空冷すると共に、ポンプ部３のハウジング９を空冷する強制空冷機構Ｃが構成される。
【００３９】
図３はインペラ１６の回転駆動機構を示す断面図であり、インペラ１６の受動用磁石３９が、ファン２５の上面に設けられているファン回転用磁石２９の磁力を直接に受けるようにしたものである。
この構成では、モータ基板３３のコイル３５の磁界の変動を受けてファン２５が回転すると、ファン２５上のファン回転用磁石２９も回転する。そして、前記ファン回転用磁石２９の磁力を直接受けたインペラ１６の受動用磁石３９は、ファン回転用磁石２９の運動に従って回転する。この受動用磁石３９はインペラ１６に固定されているため、受動用磁石３９が回転することによって、インペラ１６は回転する。このように、ファン２５の回転にしたがって、インペラ１６も突起１５を軸心として回転し、ポンプ部１３が動作する。
【００４０】
なお、ポンプ部３のインペラ１６を回転する回転駆動機構を図６に示すように、ファン２５の下面にインペラ駆動用磁石３８を固着し、インペラ１６の上面に、インペラ駆動用磁石３８の磁力を受ける受動用磁石３９を埋設したものであってもよい。
この構成により、モータ基板３３のコイル３５の磁界の変動を受けてファン２５が回転すると、ファン２５のインペラ駆動用磁石３８の磁力を受ける受動用磁石３９を有するインペラ１６が、前記した場合と同様、ファン２５と一体となって回転する。
【００４１】
以上のように、ファン２５にインペラ駆動用磁石３８を設け、インペラ１６に受動用磁石３９を設けるだけの簡単な構造で、インペラ１６の回転駆動機構を構成することができる。
【００４２】
また、図３に示したインペラ１６を回転する回転駆動機構は、インペラ駆動用磁石３８を省略したため、ファン回転用磁石２９を磁石の使用が２個で済み、図６に示したインペラ１６を回転する回転駆動機構より、構造が更に簡単になる。
また、図３及び図６に示したインペラ１６を回転させる回転駆動機構のいずれの場合にも、板状の絶縁基板から成るモータ基板３３、薄板材より加工形成されたファン２５、扁平形状のポンプ部３が上下の位置関係をもって積層状態に配列されるため、液冷機Ｂのポンプ部３と強制空冷機構Ｃとがコンパクトに集約され、小型，薄型にすることができる。
【００４３】
更に、液冷機構のポンプ部と強制空冷機構のファンとが、上下の位置関係をもって前記基体に形成されているため、液冷機構と強制空冷機構とを一体化構造とすることができ、全体として一体化、定型化でき、容易に電子機器に取り付けることができる。しかも、液冷機構のポンプ部と強制空冷機構のファンとが、上下の位置関係をもって配置されているため、ポンプ部自体の冷却を行うことができる。
【００４４】
また、ポンプ部３の外側を取り巻く放熱フィン３７、金属パイプ２０、２１の少なくとも一部が孔２４を臨んで設けられているため、筐体内の空気の排出（空気の流れ）を直接に受けることができ、空冷効果が高まる利点がある。
【００４５】
次に、以上のように構成された電子機器の冷却装置の動作、作用について説明する。図２に示すように、電子機器の内部には半導体素子などの発熱体Ａがあり、発熱体Ａの上面には液冷機構Ｂの吸熱器１を広い面積で接触させる。このとき、発熱体Ａから発生する熱は吸熱器１に伝達される。
またモータ基板３３のコイル３５に交流が通電されると、ファン２５が回転し、ポンプ部３のインペラ１６がファン２５と一体となって回転する。前記インペラ１６の回転により、ポンプ部３から送給される冷却液が、供給側金属パイプ２０を通過して吸熱器１内の液流路４（図４参照）を通過し、受熱して温度上昇しつつある吸熱器１を冷却すると共に、冷却液は吸収した熱量だけ温度が上昇し、戻り側金属パイプ２１を経由してポンプ部３に連続的に戻される。
【００４６】
従来の冷却装置では、冷却液が吸収した熱は、ポンプ部３、金属パイプ２０、２１および吸熱器１の表面から大気に自然放熱していたが、一部の熱は冷却液に蓄積され、冷却液の温度を上昇させていたので、液冷効果が次第に低下する問題があったが、本発明では次に述べるように強制空冷機構Ｃによって冷却液の温度上昇を阻止している。
即ち、強制空冷機構Ｃは、前記したように金属パイプ２０、２１に固着した放熱フィン３７とファン２５によって構成され、前記ファン２５によって、電子機器筐体内部の空気が孔２４を通過して、筐体外部に排出される。
【００４７】
このとき、該空気はポンプ部３の外面と、金属パイプ２０、２１および放熱フィン３７を空冷しながら、排出される。前記放熱フィン３７は、薄い帯状の板を屈曲加工したものであり、極めて大きな伝熱面積を有するため冷却効果が大きく、放熱フィン３７を固着している金属パイプ２０、２１はほぼ大気温度の保持され、内部を通過する冷却液を強制的に冷却する。ポンプ部３は、ファン２５による筐体内の空気の強制排気によって、その外面が強制冷却され、ポンプ室１０（図２参照）内の冷却液の熱を奪うが、冷却効果は放熱フィン３７ほど大きくはない。
【００４８】
以上のような強制空冷機構Ｃにより、電子機器の発熱体Ａからの発熱が長時間続いても、冷却液が常に強制空冷されて冷却効果を保持するので、電子機器の冷却装置の冷却効率は極めて高く、しかも、長時間にわたって冷却効率は低下しない。また、ポンプは連続的に駆動されるため、冷却液を連続的に流通させることができるため、効率的な放熱効果を得ることができる。
【００４９】
なお、上記実施形態にあっては、電子機器筐体４０内の空気を排気することにより、放熱フィン等を冷却するように構成したが、ファン２５により電子機器筐体４０外部の空気を取り入れ、放熱フィン等を冷却するように構成しても良い。また、ハウジング９、取付け板２３等を耐熱性に優れた合成樹脂材によって構成した場合には、冷却装置の軽量化を図ることができ、電子機器の軽量化に寄与することができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明は以上述べたように構成されているので、従来よりも、小型、薄型で、且つ、効率よく、十分な冷却効果を得ることができ、破損の虞のない電子機器の冷却装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明にかかる実施形態を示した電子機器の冷却装置の底面図である。
【図２】 図２は、図１のＺ−Ｚ断面図である。
【図３】 図３は、図２のファンおよびポンプの駆動機構部分を示した断面図である。
【図４】 図４は、図１に示した実施形態の要部を示した分解斜視図である。
【図５】 図５は、図１に示した実施形態の要部（金属パイプとその関連部品）を示した分解斜視図である。
【図６】 図６は、ファンおよびポンプの駆動機構の第２実施例を示す断面図である。
【図７】 図７は、電子機器の冷却装置の従来例を示す斜視図である。
【符号の説明】
Ａ 発熱体
Ｂ 液冷機構
Ｃ 強制空冷機構
Ｄ 基板
１ 吸熱器
１ａ 受熱面
３ ポンプ部
４ 液流路
９ ハウジング
１６ インペラ
２０，２１ 金属パイプ
２５ ファン
２９ ファン回転用磁石
３３ モータ基板
３７ 放熱フィン
３８ インペラ駆動用磁石
Claims (12)
- 電子機器に搭載された発熱体を、冷却液を循環させて強制的に冷却する電子機器の冷却装置であって、
基体と、
前記基体に偏平形状に形成され、その一面に前記発熱体に接触する受熱面を有し、内部に液流路が設けられた吸熱器と、前記基体に偏平形状に形成されたハウジング内にインペラが回転可能に設けられた、前記冷却液を循環させるポンプ部と、該ポンプ部と前記吸熱器の液流路とに接続された、前記冷却液が流れる金属パイプと、により構成された液冷機構と、
該金属パイプの外面に設けられた放熱フィンと、該放熱フィンおよび前記ハウジングを冷却するファンと、により構成された強制空冷機構とを備え、
該液冷機構のポンプ部と強制空冷機構のファンとを、上下の位置関係をもって前記基体に形成することにより、該液冷機構と強制空冷機構とを一体化構造としたことを特徴とする電子機器の冷却装置。 - 前記液冷機構を構成するインペラの回転軸の軸線と前記強制空冷機構を構成するファンの回転軸の軸線が同一直線状に位置するように、インペラ及びファンが配置されていることを特徴とする請求項１に記載された電子機器の冷却装置。
- 前記ファンおよびインペラが一体となって回転することを特徴とする請求項１または請求項２に記載された電子機器の冷却装置。
- 前記ファンに、モータ基板の磁界の変動を受けて回転するファン回転用磁石とインペラ駆動用磁石を設け、前記インペラに、該インペラ駆動用磁石の磁力を受ける受動用磁石を設けることにより、前記ファンおよびインペラが一体となって回転することを特徴とする請求項３に記載された電子機器の冷却装置。
- 前記ファンに、モータ基板の磁界の変動を受けて回転するファン回転用磁石を設け、前記インペラに、該ファン回転用磁石の磁力を受ける受動用磁石を設けることにより、前記ファンおよびインペラが一体となって回転することを特徴とする請求項３に記載された電子機器の冷却装置。
- 前記モータ基板は、表面にコイルを形成した板状の絶縁基板であり、前記ファンは、中央部に回転軸を有する薄板材の外周部に複数の羽根を屈曲加工した薄板形状であり、前記モータ基板、ファンおよび前記偏平形状のポンプ部が積層状態に配列されることを特徴とする請求項４または請求項５に記載された電子機器の冷却装置。
- 前記ポンプ部と吸熱器の液流路とを接続する金属パイプは、前記ポンプ部と吸熱器との間で少なくとも１回屈曲して折返され、前記折返された金属パイプ間に、放熱フィンが設けられていることを特徴とする請求項１に記載された電子機器の冷却装置。
- 前記ポンプ部から吸熱器に冷却液を供給する供給側金属パイプ間、及び前記吸熱器からポンプ部に冷却液を戻す戻り金属パイプ間に、前記放熱フィンが設けられていることを特徴とする請求項７に記載された電子機器の冷却装置。
- 前記放熱フィン及び前記放熱フィンが設けられた金属パイプ部分は、ポンプ部を構成するハウジングが設けられた取付け板に、接して取り付けられることを特徴とする請求項７に記載された電子機器の冷却装置。
- 前記取付け板の放熱フィンが位置する少なくとも一部に、空気が通過可能な孔が形成されていることを特徴とする請求項９に記載された電子機器の冷却装置。
- 前記取付け板に形成された孔に沿って、取付け板の下面に放熱フィン及び前記放熱フィンが設けられた金属パイプ部分が接して取り付けられると共に、
前記取付け板の上面側にファンが設けられ、かつ取付け板の下面側にポンプ部が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載された電子機器の冷却装置。 - 前記吸熱器は高熱伝導性材料であるアルミニウムによって構成され、金属パイプは銅によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載された電子機器の冷却装置。
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