JP4871376B2 - 電子部品冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロコンピュータ等の電子部品を強制的に冷却する電子部品冷却装置に関するものである。

米国特許第５５１９５７４号等に示されるように従来の電子部品冷却装置は、ベースプレートの表面に複数枚の放熱フィンを備えたヒートシンクと、複数枚の放熱フィン及びベースプレートの表面を強制的に空冷する電動ファンとが組み合わされて構成されるものが大半であった。

米国特許第５５１９５７４号

しかしながら電子部品の発熱量が増大すると、ヒートシンクを単に空冷するだけでは電子部品を必要十分な程度まで冷却することができない問題が発生する。

本発明の目的は、発熱量の大きな電子部品を、いわゆる水冷によって必要十分な程度まで冷却できる電子部品冷却装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、小形の水冷タイプの電子部品冷却装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、小形でしかも冷却性の高い電子部品冷却装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、電動ファンをラジエータに取り付けることが容易な電子部品冷却装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、ファンガードの取り付けが容易な電子部品冷却装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、ファンガードを簡単且つ確実に取り付けることができる電子部品冷却装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、ヒートシンクの寸法を大きくすることなく冷却性能を高めることができる電子部品冷却装置及びヒートシンクを提供することにある。

本発明の他の目的は、電動ポンプの温度上昇を抑制することができる電子部品冷却装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、リザーブタンクを別に必要としない電子部品冷却装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、循環する冷媒中にエアーが混入し難いラジエータを備えた電子部品冷却装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、大気温の変化があっても破損することがないラジエータを備えた電子部品冷却装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、配管用のチューブの接続が単純かつ強固で、しかもチューブの曲げ作業が容易な電子部品冷却装置を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、メンテナンスが容易な電子部品冷却装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、確実にガスケットを装着することができる電子部品冷却装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、電子部品冷却装置に用いるのに適した電動ポンプを提供することにある。

本発明の他の目的は、動作状況を判別することができる電動ポンプを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、ゴミや気泡の影響を受けることなく、ポンプ動作を支障なく行うことができる電動ポンプを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、ゴミや気泡の影響を受けることなく、しかも消費電力が少なくて済む電動ポンプを提供することにある。

本発明は、冷媒によって冷却されてＣＰＵ等の電子部品を冷却するヒートシンクと、冷媒を冷却するラジエータと、ラジエータを冷却する電動ファンと、冷媒を循環させる電動ポンプとを主たる構成要件として備えたいわゆる水冷式の電子部品冷却装置を対象とする。ヒートシンクは、冷却されるべき電子部品が装着される電子部品装着面と、冷媒入口及び冷媒出口と、電子部品装着面を強制的に冷却するための冷媒としての液体が流れる冷媒流路とを備えている。ラジエータは、冷媒入口及び冷媒出口と冷媒が流れる液体流路を備え、空冷によって液体流路が冷却されて冷媒を冷却する。電動ファンは、ラジエータの放熱部に対して装着され、複数枚のブレードを備えたインペラの回転により空冷用空気を発生してラジエータの放熱部を冷却する。典型的には、電動ファンはラジエータの放熱部側から空気を吸い込んで放熱部を冷却する。

そして電動ポンプはラジエータの冷媒出口から流出した冷媒をヒートシンクの冷媒入口に供給し、ヒートシンクの冷媒出口から流出した冷媒をラジエータの冷媒入口に供給する移動エネルギーを冷媒に与える。

本発明においては、ラジエータの放熱部のインペラと対向するインペラ対向領域とは異なる放熱部のインペラ非対向領域と対向する位置に、電動ポンプを配置する。冷媒を冷却するためのラジエータの機能を最大限発揮させるためには、電動ファンの回転により発生する冷却用空気の流れを阻害する物をラジエータの放熱部の前に置くことは、当業者の常識から判断すれば、避けなければならないことである。しかしながら本発明においては、この常識をあえて破って、ラジエータの放熱部の前方領域のうち、インペラと対向しないインペラ非対向領域に電動ポンプを配置することとした。その結果、電動ポンプを放熱部の前に配置しない場合と比べて若干冷却性能は落ちることが予想される。しかしながらラジエータの平面形状の中に電動ポンプを配置することができるようになるので、冷却性能を大きく低下させることなく、電子部品冷却装置の平面形状における全体寸法を小さいものとすることができる。必要な冷却性能を確保するためには、放熱部のインペラ非対向領域の大きさを適宜の大きさとすればよい。

電動ファンは、インペラを回転する電動機と、ハウジングとを有している。ハウジングは風洞部とダクト形成壁部とを備えている。風洞部は、ラジエータの放熱部のインペラ対向領域と対向する吸い込み口を一端に有し且つ他端に吐き出し口を有する。ダクト形成壁部は、風洞部と連続して設けられて放熱部のインペラ非対向領域から出た空気を吸い込み口に導くように構成されている。このようなダクト形成壁部を設ければ、インペラと直接対向しないインペラ非対向領域からも冷却用空気を引き出すことができるので、ラジエータの放熱部をほぼ全体的に冷却することができる。またこの場合には、ハウジングのダクト形成壁部に、電動ポンプの発熱部を露出させる開口部を形成する。そして、この開口部から電動ポンプの発熱部を露出させた状態で電動ポンプを配置すればよい。このようにすると、電動ポンプから発生する熱がハウジングの外に放熱されて、ラジエータの放熱性能が影響を受けるのを阻止することができる。

インペラ非対向領域であれば、どこにでも電動ポンプを配置してもよい。しかし特に、ラジエータの放熱部の１つの角部に隣接して電動ポンプを配置するのが好ましい。なぜならば、電動ポンプの存在が冷却用空気の流れの障害物になる可能性が最も低くなるため、ラジエータの冷却性能に与える影響、あるいはファンの騒音（風切音）に与える影響を最小のものとすることができるからである。

また電動ファンのラジエータに対する取り付けを容易なものとするためには、次のようにするのが好ましい。例えば、ハウジングに複数の係合片を一体に設ける。そしてラジエータには複数の係合片と係合してハウジングをラジエータに対して取り付ける複数の被係合部を設ける。このようにすると螺子等を用いることなく、簡単に電動ファンをラジエータに装着することができる。

なお電動ファンのハウジングに設けた開口部から露出する電動ポンプの外装ケースには、電動ポンプが動作していることを表示する動作状態表示手段を設けてもよい。動作状態表示手段としては、発光ダイオード等の発光表示手段を設けるのが好ましい。電動ファンはインペラの回転状態を見ることにより電動ファンが正常であるか異常であるかを直ちに判断することができる。これに対して電動ポンプは動作部を外部から見ることができない。そのため動作状態表示手段を設けると、電動ポンプの動作を電動ファンの外側から確認することができるので、点検時及び修理時の確認作業が容易になる。

また開口部から露出する電動ポンプの外装ケースには、内部に配置された駆動用電動機の発熱部から発生する熱を外部に放出するための複数の放熱用貫通孔を形成するのが好ましい。このような複数の放熱用貫通孔を設けると、電動ポンプから発生する熱の大部分を電動ファンのハウジングの外に放熱することが可能になる。その結果、電動ポンプからラジエータに加えられる熱の影響を小さくすることができる。また電動ポンプの温度を下げることができるので、電動ポンプを通る冷媒に電動ポンプから加えられる熱の影響も小さくすることができる。

電動ファンの風洞部の吐き出し口には、ファンガードを取り外し自在の取り付け構造を介して装着することができるようにするのが好ましい。ファンガードは必ずしも必要なものではない。しかしながら、ファンガードが取り外し自在であれば、顧客の要求に応じてファンガードを装着できるので、汎用性が高くなる。

ファンガードの構造は任意である。風洞部への取り付けを容易にするためには、吐き出し口と対向するガード部と、ガード部の外周部に周方向に間隔を開けて設けられたスナップインタイプの複数のフックとを備えた構造にするのが好ましい。この場合には、電動ファンの風洞部の外周部には複数のフックがスナップイン結合される複数の被係合部を一体に設ける。複数のフックと複数の被係合部とにより取り付け構造が構成される。ここでスナップイン結合とは、フックを撓ませて被係合部を乗り越えさせた後に、フックの撓みが無くなるかまたは小さくなってフックが被係合部と係合状態になる結合関係が得られる結合構造を意味する。

スナップイン結合を確実なものとするために、ファンガードのガード部に電動機のケーシングと当接する当接部を設けるのが好ましい。当接部の形状寸法は、複数のフックを複数の被係合部に係合した状態において、当接部がケーシングと当接しており、ガード部が吐き出し口側に近づくように撓んだ状態になるように定める。このようにすると、ガード部の撓みによって、フックを被係合部に強く押し付けることができて、スナップイン結合を確実なものとすることができる。

また風洞部の外周部には、複数の被係合部よりもハウジング側に設けられて複数のフックの先端部と当接する複数のストッパ部を一体に設けるのが好ましい。このようなストッパ部を設けると、フックを押し込み過ぎてガードが必要以上に撓み、ガードが破損するのを防止できる。

使用するヒートシンクの構造は、任意である。好ましいヒートシンクは、ベースプレートと、トッププレートと、ベースプレートとトッププレートとを連結する周壁部とを備えている。ベースプレートは、電子部品装着面及び電子部品装着面と厚み方向に対向して冷媒と直接接触する放熱面を備えている。トッププレートは、ベースプレートの放熱面との間に所定の間隙を介して対向する対向面を備えている。そして周壁部は、ベースプレートとトッププレートとの間にチャンバを形成するようにベースプレートとトッププレートとを連結する。好ましいヒートシンクでは、チャンバを仕切る仕切り壁部を備えている。仕切り壁部は、周壁部の対向する一対の周壁構成部分の一方と結合または密着して他方に向かって延び且つベースプレートとトッププレートの両方にそれぞれ結合または密着している。仕切り壁部の存在によって、チャンバ内には、仕切り壁部の両側に第１及び第２の分割チャンバが形成され、仕切り壁部と一対の周壁構成部分の他方との間に第１及び第２の分割チャンバを連通する連通路が形成される。そしてヒートシンクの冷媒入口は、第１の分割チャンバの連通路とは反対側に位置する第１のチャンバ部分領域と連通するように設ける。またヒートシンクの冷媒出口は、第２の分割チャンバの連通路とは反対側に位置する第２のチャンバ部分領域と連通するように設ける。こうすることでヒートシンクの冷媒入口と冷媒出口とが近づいた位置に配置されることになり、ヒートシンクへの配管の接続が容易になる上、配管の存在がヒートシンクを固定する際の障害になることが少なくなる。第１及び第２の分割チャンバ内には、冷媒の流通を阻止しないように、少なくともベースプレートに対して熱伝達可能に設けられた複数の放熱フィンをそれぞれ配置する。冷媒入口から第１の分割チャンバ内に入った冷媒は、第１の分割チャンバ内の複数の放熱フィンと接触した後に、連通路を通って第２の分割チャンバ内に入り、第２の分割チャンバ内の複数の放熱フィンと接触した後に冷媒出口から排出される。このような構造にすれば、ヒートシンクの形状寸法を大きくすることなく、冷却性能が向上する。その理由は、冷媒入口及び冷媒出口の直径寸法に対する第１の分割チャンバ及び第２の分割チャンバの幅寸法の比が、あまり大きくならないので、各チャンバ内にある複数の放熱フィン間の隙間内を流れる冷媒の流速及び流量に大きな差が生じることがなくなって、各放熱フィンから冷媒への熱伝達が滞りなく行われるからである。

複数の放熱フィンは、仕切り壁部と並んで延びる複数枚のプレート状放熱フィンから構成することができる。この場合には、隣接する２枚のプレート状放熱フィンの間に、冷媒が流れる間隙が形成されている。プレート状放熱フィンの厚みと、間隙の幅寸法は、必要な冷却性能を得ることができるように定めればよい。なおベースプレート、仕切り壁部及び複数枚のプレート状放熱フィンは一体に成形することができる。またトッププレートと周壁部とを一体に形成する。その上で、仕切り壁部及び複数枚のプレート状放熱フィンの先端をトッププレートに結合または密着させる。このような構成を採用すると、少ない部品点数で、放熱面積をできるだけ大きなものとすることができるヒートシンクを得ることができる。またプレート状放熱フィンの先端をトッププレートに結合・密着させると、冷媒が放熱フィンの先端面とトッププレートとの間に流れ込むことがなくなり、冷媒の流通は放熱フィン間の隙間のみに限定される。その結果、放熱フィンから冷媒への熱伝達量が減少するのを有効に防止して、冷却性能を高めることができる。

なおヒートシンクの冷媒入口及び冷媒出口を、トッププレートに形成すると、ヒートシンクへの配管の接続が容易になる上、配管の存在がヒートシンクを固定する際の障害になることが少ない。ここでトッププレートに形成された冷媒入口及び冷媒出口には、チューブ接続用筒体が半田付けまたは蝋付けにより接続される場合がある。このような場合には、チューブ接続用筒体の基部側の外周部に、冷媒入口または冷媒出口からトッププレートの表面側に漏れ出た溶融金属を受け入れる環状の空間を備えた鍔部を一体に設けるのが好ましい。このような鍔部をチューブ接続用筒体に設けると、トッププレートの裏面とチューブ接続用筒体の基部の外周面との間に付けた半田付けまたは蝋付け用の溶融金属が、トッププレートの表面側に外側から見える形で漏れ出るのを防止できる。したがってチューブ接続用筒体をトッププレートに対して半田付けまたは蝋付けにより取り付けても、ヒートシンクの外観が損なわれることがない。

複数枚のプレート状放熱フィンは、第１のチャンバ部分領域及び第２のチャンバ部分領域と、連通路を間に挟む第３のチャンバ部分領域及び第４のチャンバ部分領域を除いた位置に配置する。チャンバ内における放熱フィンの占有体積を必要以上に増加させると、冷媒の流速が少なくなって、かえって冷却性能が低下することになる。第１乃至第４のチャンバ部分領域を設けると、チャンバ内に放熱フィンを設けた場合でも、極端に冷媒の流速が低下するのを抑制することができる。またチャンバの四隅を囲む周壁部の内壁面の部分は、角部を形成しない湾曲面によって構成するのが好ましい。このようにすると、チャンバ内の角部における流路抵抗を小さくすることができて、流速の低下を抑制できる。

使用する電動ポンプの構造は任意である。一般的な回転式電動ポンプは、放射状に延びる複数枚のブレードを備えて軸線を中心にして回転するインペラと、内部にインペラ収納チャンバを備えたハウジングとを備えている。ハウジングは、液体入口及び液体出口を備えている。またインペラ収納チャンバは、インペラが冷媒中に浸漬された状態になり且つインペラが回転すると冷媒を液体入口から吸い込んで液体出口から吐出するように構成されている。液体入口は、インペラ収納チャンバを囲む複数の壁部のうち、複数枚のブレードと対向する壁部に、前述の軸線の延長線上に位置するように形成されている。また液体出口が複数の壁部のうち軸線と直交する方向に位置する壁部に形成されている。このような構造を有する電動ポンプでは、液体入口が形成された壁部に、液体入口の周囲を完全に囲むようにインペラ側に向かって開口する環状の溝部と、この環状の溝部の外側に環状の溝部とは連続しないように形成されて、軸線を中心にして放射状に延び且つインペラ側に向かって開口する複数本の細長い溝部とを形成するのが好ましい。環状の溝部及び複数本の細長い溝部の形状寸法は、液体入口からインペラ収納チャンバ内に入ったゴミや気泡が、複数枚のブレードと環状の溝部の角部及び細長い溝部の角部との間で砕かれ、細長い溝部内に沿って遠心力で径方向外側に移動し、液体出口から排出されるように定められている。このようにすれば、インペラ収納チャンバ内にゴミや気泡が残留してポンプの性能が低下するのを有効に防止することができる。なお環状の溝部を省略してもよい。また細長い溝部を囲む壁面のうち径方向外側に位置する壁面部分に、複数枚のブレードと対向する壁部に向かって徐々に近づくように傾斜するテーパを付してもよい。このようにすると遠心力で径方向外側に移動した泡・ゴミ等が、細長い溝部の縁に引っ掛からずに、スムーズに細長い溝部から排出される。またテーパを設けない場合と比べ、インペラを回転したときの損失が少なくなり、消費電力を減らすことができる。

複数本の細長い溝部は、周方向に等しい間隔を開けて形成するのが好ましい。このようにするとこれらの細長い溝部の存在が、インペラの回転むらを生じさせる原因となることがない。

インペラの回転駆動方法は、任意である。例えば、インペラに軸線を中心にして並ぶように複数の永久磁石磁極を配置する。そして、隔壁を介して複数の永久磁石磁極と対向する位置に、電動ポンプの駆動用電動機によって回転させられる複数の駆動用永久磁石磁極を配置する。永久磁石磁極と駆動用永久磁石磁極とは、インペラの軸線の軸線方向で対向してもよく、軸線方向と直交する径方向で対向してもよい。このようにすると複数の駆動用永久磁石磁極と複数の永久磁石磁極との間に発生する磁気吸引力を利用してインペラを回転させることができる。この構造では、電動ポンプの駆動用電動機の防水を簡単に実現できる。

使用するラジエータは、上側タンクと下側タンクとの間に放熱部が配置された構造を有しているものが一般的である。この場合、電動ファンからラジエータに向かう方向をラジエータの厚み方向としたときに、放熱部の厚み方向の寸法よりも上側タンク及び下側タンクの厚み方向の寸法を大きくするのが好ましい。このような構成を採用すると、上側タンク及び下側タンクを、蒸発した分の冷媒を補充するために予備用の冷媒を貯留しておくためのリザーバタンクとして機能させることができる。この場合において、上側タンクの容量を、下側タンクの容量よりも大きくするのが好ましい。どの程度容量を大きくするかと言えば、冷媒の膨張時に圧縮されるエアースペースが上側タンク内に形成される程度に上側タンクの容量を下側タンクの容量よりも大きくする。このようなエアースペースが確保できれば、外気温が上がって冷媒が膨張したときにも、ラジエータの内部圧力が上昇し過ぎて、ラジエータが破損するといった事故の発生を防ぐことができる。

なおラジエータの冷媒入口から上側タンクまたは下側タンク内に延びる入口側延長管部と、ラジエータの冷媒出口から上側タンクまたは下側タンク内に延びる出口側延長管部をさらに設けるのが好ましい。この場合には、入口側延長管部及び出口側延長管部は、ラジエータの姿勢の如何に拘わらず、常にその終端開口部が冷媒の内部に位置するように配置する。このようにすれば、上側タンクまたは下側タンクのいずれにエアーがある場合でも、入口側延長管部及び出口側延長管部内にエアーが入り込むのを有効に防止できる。その結果、電動ポンプ内にエアーが供給されて、電動ポンプの性能の低下、及び冷却性能が低下する事態が発生する割合を大幅に減らすことができる。

また上側タンク及び下側タンクの外壁部には、それぞれ被取付部（例えばコンピュータの筐体のフレーム等）に取り付けられる際に使用される取付用金具を一体に設けてもよい。このような取付金具を設ければ、もっとも重量が重くなるラジエータを被取付部に取り付ける作業が非常に簡単になる。取付用金具の構造は任意である。例えば、取付用金具を、被取付部に取り付けた状態でヒンジ機構を構成する第１の取付金具と、被取付部に螺子またはボルト等の固定手段を用いて固定される第２の取付金具とから構成することができる。この場合、上側タンクに設けられる第１の取付金具及び下側タンクに設けられる第１の取付金具は、上下方向に整列するように配置する。第２の取付金具も、第１の取付金具と同様に、上下方向に整列するように配置してもよいが、その配置位置は任意である。このような第１及び第２の取付金具を用いると、本発明の電子部品冷却装置を採用した機器のメンテナンスの際に、ラジエータを被取付部から完全に取り外さなくても、第１の取付金具により構成するヒンジ機構を中心にしてラジエータを回動させれば、ラジエータの前方に位置する各種の部品の点検や交換を行うことが可能になる。したがって大きなラジエータの存在が、メンテナンスの邪魔になることがなくなる。

そこで例えば、第１の取付金具は、厚み方向に間隔を空けて配置された２本のピン状取付金具から構成することができる。この場合、被取付部は、２本のピン状取付金具は一方のピン状取付金具を中心にして他方のピン状取付金具が所定の角度範囲内を回動するように２本のピン状取付金具を保持する構造にすればよい。また第２の取付金具は螺子またはボルトが通る孔が形成された構造を有しているものにしてもよい。このようにするとラジエータの装着及び回動作業を簡単に行うことができるようになる。

ラジエータを含むシステム（冷媒が循環する経路）の内部には、大気圧より低い圧力状態で冷媒を封入するのが好ましい。このようにすると外気温が上がって冷媒の圧力が上昇しても、冷媒の圧力がシステムを破損しない程度の圧力までしか上昇しないようにすることができる。

また一般的には、ラジエータの冷媒入口及び冷媒出口、ヒートシンクの冷媒入口及び冷媒出口、ポンプの液体入口及び液体出口にはそれぞれ外部に向かって延びるチューブ接続用筒体を設ける。この場合、対応する２つのチューブ接続用筒体の外周部に可撓性を有するチューブの両端部がそれぞれ嵌合されることになる。そこでこれらのチューブ接続用筒体の外周部には、先端部から基部側に向かうに従って直径寸法が大きくなるテーパ面と、このテーパ面との間にチューブの内壁に食い込むエッジを形成するようにテーパ面の頂部からチューブ接続用筒体に向かって延びるエッジ形成面とを備えた１以上のエッジ形成用突出部を設けるのが好ましい。このようなエッジ形成用突出部を１以上設けると、チューブをチューブ接続用筒体に嵌合させる過程で、エッジ形成用突出部のエッジをチューブの内壁部に食い込ませることができてチューブの抜け止めを強固に図ることができる。したがって従来必要とされていた抜け止め用のホースバンドは不要になる。またチューブ接続用筒体に設けられたエッジ形成用突出部のエッジが、チューブの内壁部に食い込んでいるので、両者に隙間はなく、接続部における液漏れ、あるいは液の蒸発を、大幅に減らすことができる。なおチューブは、耐熱性、耐薬品性、耐候性に優れ、柔軟性及び伸縮性があまりない材料で形成されたものが好ましい。現時点で好ましいチューブとしては、プラスチック製のチューブが好ましく、特にフッ素樹脂により形成されたチューブが好ましい。なおフッ素樹脂で形成されたものであっても、より透水性の低いフッ素樹脂で形成されたチューブを用いれば、冷媒がチューブの外壁部を透過して冷媒が減少してしまうのを抑制できる。なおチューブの主要部分の外周部には、チューブの長手方向に延びる螺旋状の溝または蛇腹状の溝を形成しておく。このような溝を形成しておけば、柔軟性や伸縮性がないチューブであっても、ヒートシンク取付時の曲げ作業が容易になる。

ラジエータの電動ファンと対向しない側に位置する面の外周縁部分と被取付部との間にスポンジやゴムなどの弾性材料からなるガスケットを介してラジエータを被取付部に対して固定して、密閉性を高める場合がある。しかしながらガスケットを適当な位置に貼り付けると、変形したガスケットが放熱部の放熱面と接触して、放熱部への空気流入面積が減少し、冷却性能が落ちることがある。またガスケットの変形の態様によっては、被取付部との密着性が悪くなり、密閉性が悪くなる場合がある。そこでこのような問題を解決するために、ラジエータには、ガスケットを放熱部から離した状態で支持し且つ弾性材料を被取付部に向かって押し付けた際にガスケットが被取付部に安定した状態で密着するように弾性材料の変形を規制するガスケット支持部材を取り付けるのが好ましい。このようなガスケット支持部材を用いてガスケットを支持すれば、ガスケットを冷却性能に影響を与える位置に取り付けることがなくなる。またガスケットを常に予定した形で変形させることができるので、密閉性の低下を防止できる。なおガスケット支持部材は、ラジエータに対して着脱可能に取り付けるのが好ましい。これは使用態様によっては、ガスケットを用いる必要がない場合があるためである。

本発明の電子部品冷却装置の実施の形態の一例の斜視図である。 図１の実施の形態の流路構成を示すブロックである。 図１の実施の形態の正面図である。 図１の実施の形態の背面図である。 図１の実施の形態の右側面図である。 図１の実施の形態の左側面図である。 図１の実施の形態の平面図である。 図１の実施の形態の底面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は電動ファンの正面図及び背面図である。 電子部品冷却装置の取付状態を示す図である。 ラジエータの正面図である。 （Ａ）はラジエータの右側面図であり、（Ｂ）は図１２（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 フィンガードの側面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、フィンガードの取付状態を説明するために用いる図である。 電動ポンプを背面側から見た斜視図である。 電動ポンプを正面側から見た斜視図である。 電動ポンプの側面図である。 電動ポンプの背面図である。 図１８のＢ−Ｂ線概略断面図である。 図１７のＡ−Ａ線の位置で断面にした状態を示す図である。 図２０のＣ−Ｃ線概略断面図である。 電動ポンプの他の例の縦断面図である。 電動ポンプの液体入口が形成された壁部の構造を示す図である。 図２３の要部の拡大断面図である。 ヒートシンクの斜視図である。 ヒートシンクの平面図である。 ヒートシンクの正面図である。 図２７のＡ−Ａ線断面図である。 図２７のＢ−Ｂ線断面図である。 図２９のＣ−Ｃ線断面図である。 チューブ接続用筒体にチューブを接続した状態の拡大断面図である。 （Ａ）乃至（Ｆ）は、ガスケットを取り付けた電子部品冷却装置の左側面図、正面図、底面図、平面図、右側面図及び背面図を示している。 （Ａ）乃至（Ｃ）は、ガスケットホルダの正面図、右側面図及ガスケットホルダの説明に用いる断面図である。

以下図面を参照して、本発明の電子部品冷却装置の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本発明の電子部品冷却装置１の実施の形態の一例の斜視図を示しており、図２はこの実施の形態の流路構成を示すブロックである。図３乃至図８は、この実施の形態の正面図、背面図、右側面図、左側面図、平面図及び底面図である。また図９（Ａ）は電動ファン５の正面図であり、図９（Ｂ）は電動ファン５の背面図である。図１１及び図１２は、ラジエータの正面図及び右側面図等である。

図１乃至図８に示すように、この電子部品冷却装置１は、いわゆる内部に冷媒流路を備えた水冷のヒートシンク３と、電動ファン５によって冷却されるラジエータ７と、ヒートシンク３とラジエータ７との間で冷媒を循環させるために冷媒に移動エネルギーを与える電動ポンプ１３とを備えている。後に詳しく説明するように、ヒートシンク３は、ＣＰＵ等の冷却されるべき電子部品４が装着される電子部品装着面３１ａと、冷媒入口３５ａ（チューブ接続用筒体３５が接続される部分）及び冷媒出口３６ａ（チューブ接続用筒体３６が接続される部分）と、電子部品装着面を強制的に冷却するための冷媒としての液体が流れる冷媒流路とを備えている。またラジエータ７は、冷媒入口８０及び冷媒出口８１を有して冷媒が流れる液体流路を備え、空冷によって液体流路が冷却されて冷媒を冷却する構造を有している。電動ファン５は、ラジエータ７の放熱部に対して装着されて、複数枚のブレード５０を備えたインペラ５１を有する。インペラ５１が回転することにより、ラジエータ７側から冷却用空気を誘引してラジエータ７を冷却する。また配管用のチューブ等から構成される第１の冷媒通路９はヒートシンク３の冷媒出口３６ａとラジエータ７の冷媒入口８０とをつなぐ。そして途中に電動ポンプ１３を有する第２の冷媒通路１１は、ラジエータ７の冷媒出口８１とヒートシンク３の冷媒入口３５ａとをつなぐように構成されている。

電動ポンプ１３は、ラジエータ７の冷媒出口８１から流出した冷媒をヒートシンク３の冷媒入口３５ａに供給し、ヒートシンク３の冷媒出口３６ａから流出した冷媒をラジエータ７の冷媒入口８０に供給する移動エネルギーを冷媒に与える。

図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、この電動ファン５は、インペラ５１を回転駆動する電動機５２と、ハウジング５３とを有している。ハウジング５３は、風洞部５４とダクト形成壁部５５とを備えている。本実施の形態においては、図１１に示すように、インペラ５１と対向するラジエータ７の放熱部７１のインペラ対向領域７２とは異なる放熱部７１のインペラ非対向領域７３と対向する位置に、電動ポンプ１３が配置されている。具体的には、図３に示す平面図で見て、ラジエータ７における放熱部７１の１つの角部である右上角部に隣接して電動ポンプ１３が配置されている。

図３乃至図８及び図１０乃至図１２に示されるように、ラジエータ７の上側タンク７４及び下側タンク７５の外壁部には、それぞれ被取付部（例えばコンピュータの筐体のフレーム等）に取り付けられる際に使用される取付用金具を構成する一対のピン状取付金具７８ａ及び７８ｂならびに７９ａ及び７９ｂからなる第１の取付金具と、螺子またはボルトが通る孔７８ｄ，７９ｄを備えた第２の取付金具７８ｃと７９ｃとが一体に設けられている。第１の取付金具を構成する一対のピン状取付金具７８ａ及び７８ｂと一対のピン状取付金具７９ａ及び７９ｂとは上下方向に整列している。また第２の取付金具７８ｃ及び７９ｃも上下方向に整列している。

図１０に示すように、一対のピン状取付金具７８ａ及び７８ｂならびに７９ａ及び７９ｂからなる第１の取付金具は、被取付部側のプラスチック製の一対の支持部１０１（下側に位置する支持部は図示されていない）と組み合わされてヒンジ機構を構成する。支持部１０１には、２本の溝１０２及び１０３が形成されている。溝１０２には、ピン状取付金具７８ｂが嵌合され、溝１０３にはピン状取付金具７８ａが嵌合されている。ピン状取付金具７８ｂ及び７９ｂを中心にして、ピン状取付金具７８ａ及び７９ａを溝１０３内でスライドさせることにより、ラジエータ７はスイングする。その結果、ラジエータ７を取り付けた後でも、電動ファン５及び電動ポンプ１３の点検、及び被取付筐体内のメンテナンスを容易に行うことができる。第２の取付金具７８ｃ及び７９ｃは、被取付部側の支持部１０４に螺子１０５を用いて固定される。

図１１に示すようにラジエータ７の上側タンク７４の側壁部には、電動ポンプ１３を螺子を用いて取り付けるための螺子孔７７が形成されている。また上側タンク７４の側壁部には、冷媒注入口１０６が設けられている。冷媒は、この冷媒注入口１０６から上側タンク７４内に注入され、注入後は溶着により冷媒注入口１０６は閉じられる。冷媒循環システム中における冷媒の圧力は、大気圧よりも低くなるように設定されている。冷媒の圧力は、温度上昇によって冷媒が膨張してその圧力が上昇した場合でも、その圧力が大気圧より極端に大きくならない程度に定められている。そのため外気温が上がって冷媒の圧力が上昇しても、冷媒の圧力が冷媒循環システムを破損することはない。

図５及び図６並びに図１２（Ａ）に示すように、電動ファン５からラジエータ７に向かう方向をラジエータ７の厚み方向としたときに、放熱部７１の厚み方向の寸法よりも上側タンク７４及び下側タンク７５の厚み方向の寸法を大きくしている。このような構成を採用すると、上側タンク７４及び下側タンク７５を、蒸発した分の冷媒を補充するために予備用の冷媒を貯留しておくためのリザーバタンクとして機能させることができる。本実施の形態では、上側タンク７４の容量を、下側タンク７５の容量よりも大きくしている。具体的には、冷媒の膨張時に圧縮されるエアースペースが上側タンク７４内に形成される程度に上側タンク７４の容量を下側タンク７５の容量よりも大きくしている。このようなエアースペースが確保できれば、外気温が上がって冷媒が膨張したときにも、ラジエータの内部圧力が上昇し過ぎて、ラジエータが破損するといった事故の発生を防ぐことができる。

図１２（Ｂ）に示すように、ラジエータ７の冷媒入口８０にはチューブ接続用筒体１０７が取り付けられており、また冷媒出口８１にはチューブ接続用筒体１０８が取り付けられている。チューブ接続用筒体１０７は、下側タンク７５内に延びる入口側延長管部１０７ａと、ラジエータ７の冷媒出口から下側タンク７５内に延びる出口側延長管部１０８ａをさらに備えている。入口側延長管部１０７ａ及び出口側延長管部１０８ａは、ラジエータ７の姿勢の如何に拘わらず、常にその終端開口部が冷媒の内部に位置するように配置する。このようにすれば、下側タンク７５内にエアーが存在して、下側タンク７５内に液面ＬＳが形成された場合であっても、入口側延長管部１０７ａ及び出口側延長管部１０８ａ内にエアーが入り込むのを有効に防止できる。その結果、電動ポンプ１３内にエアーが供給されて、電動ポンプ１３の性能が低下するのを抑制できる。本実施例においては、入口側延長管部１０７ａ及び出口側延長管部１０８ａの終端開口部をそれぞれ下側タンク７５のほぼ中央部の位置で終端させている。なおチューブ接続用筒体１０７及び１０８は、上側タンク７４及び下側タンク７５のいずれに設けてもよいのは勿論である。

電動ポンプ１３は、ラジエータ７の放熱部７１とは接触しないように配置される。このような位置関係で電動ポンプ１３を配置すると、電動ポンプ１３の存在が冷却用空気の流れの障害物になる可能性が最も低くなる。

冷媒を冷却するためのラジエータ７の機能を最大限発揮させるためには、電動ファン５によってラジエータ７側から引かれる冷却用空気の流れを阻害する物をラジエータ７の放熱部７１の前に置くことは、当業者の常識から判断すれば、避けなければならないことである。しかしながらこの例では、ラジエータ７の放熱部７１の前方領域のうち、インペラと対向しないインペラ非対向領域７３に電動ポンプ１３を配置することとした。電動ポンプを放熱部７１の前に配置しない場合と比べて若干冷却性能は落ちることが予想されるが、ラジエータ７の平面形状の中に電動ポンプ１３を配置することができるようになるので、電子部品冷却装置の平面形状における全体寸法を小さなものとすることができる。なお必要な冷却性能を確保するためには、放熱部７１のインペラ非対向領域７３（図１１）の大きさを適宜の大きさとすればよいことは当業者に明らかであろう。

図１及び図９に示すように、電動ファン５のハウジング５３は、風洞部５４とダクト形成壁部５５とを備えている。風洞部５４は、ラジエータ７の放熱部７１のインペラ対向領域７２と対向する吸い込み口５４Ａを一端（背面側）に有し且つ他端（正面側）に吐き出し口５４Ｂを有する。ダクト形成壁部５５は、風洞部５４と連続して設けられて放熱部７１のインペラ非対向領域７３から引き出された冷却用空気を吸い込み口５４Ａに導くように構成されている。

ハウジング５３は、ダクト形成壁部５５の上下方向位置に、ラジエータ７の上側タンク７４と下側タンク７５の正面部分をカバーするカバー部５７及び５８を備えている。またダクト形成壁部５５の左右の側壁部５９及び６０には、電動ファン５のラジエータ７に対する取り付けを容易なものとするために用いる、４つの係合片６１が一体に設けられている。そしてラジエータ７には４つの係合片６１と係合してハウジング５３をラジエータ７に対して取り付ける４箇所の被係合部７６（図１１参照）が設けられている。このようにすると螺子等を用いることなく、簡単に電動ファン５をラジエータ７に装着することができる。ハウジング５３に、ダクト形成壁部５５を設ければ、インペラ５１と直接対向しない放熱部７１のインペラ非対向領域７３からも冷却用空気を引き出すことができるので、ラジエータ７の放熱部７１をほぼ全体的に冷却することができる。

またこの実施の形態では、図３及び図９に示すように、ハウジング５３のダクト形成壁部５５に、電動ポンプ１３のモータを含む発熱部を露出させる開口部６２が形成されている。この開口部６２から電動ポンプ１３のモータを含む発熱部を露出させた状態で電動ポンプ１３を配置すれば、電動ポンプ１３から発生する熱が電動ファン５のハウジング５３の外側に放熱されて、ラジエータ７の放熱性能が影響を受けるのを阻止できる。

図３に詳細に示すように、電動ファン５の風洞部５４の吐き出し口５４Ｂには、ファンガード１５が装着されている。ファンガード１５は、取り外し自在の取り付け構造を介して風洞部５４に装着されている。このファンガード１５のガード部は、４本の円形リング１５Ａ乃至１５Ｄと、中央円形リング１５Ｅと、６本の連結骨部１５Ｆ乃至１５Ｋと、３本の脚部１５Ｌ乃至１５Ｎとを備えている。４本の円形リング１５Ａ乃至１５Ｄは、中央円形リング１５Ｅと同心的に配置されており、６本の連結骨部１５Ｆ乃至１５Ｋは、中央円形リング１５Ｅから円形リング１５Ａ乃至１５Ｄ側に斜め放射状に延びている。６本の連結骨部１５Ｆ乃至１５Ｋのうち、３本の連結骨部１５Ｋ，１５Ｇ及び１５Ｉは、電動ファン５の電動機５２のケーシング５２Ａと風洞部５４とを連結する３本のウエブ６４Ａ乃至６４Ｃに沿うように配置されている。３本のウエブのうち１本のウエブ６４Ａには、給電線６５が収納されている。

３本の脚部１５Ｌ乃至１５Ｎは、最も外側に位置する円形リング１５Ａに、周方向に等しい間隔をあけて一体に設けられている。風洞部５４にファンガード１５を容易に取り付けるために、吐き出し口５４Ｂと対向するガード部の外周部（円形リング１５Ａ）に対して周方向に等しい間隔を開けて設けられた３本の脚部１５Ｌ乃至１５Ｎの先端にそれぞれスナップインタイプのフック１５Ｐ乃至１５Ｒ（図１、図６乃至図８、図１３及び図１４参照）を設けている。また電動ファン５の風洞部５４の外周部には、３つのフック１５Ｐ乃至１５Ｒがスナップイン結合される３箇所の被係合部６５Ａ乃至６５Ｃ（図１、図６及び図７参照）を一体に設ける。被係合部６５Ａ乃至６５Ｃは、フック１５Ｐ乃至１５Ｒの両端部とスナップイン結合して、フックの抜け止めと固定とを可能にしている。また図６及び図１４に示すように、風洞部５４の外周部には、被係合部６５Ａ乃至６５Ｃよりもハウジング側に設けられてフック１５Ｐ乃至１５Ｒの先端部と当接するストッパ部６６が一体に設けられている。このようなストッパ部６６を設けると、フックを押し込み過ぎてガードが必要以上に撓み、ガードが破損するのを防止できる。

図１４（Ｂ）に示すように、スナップイン結合を確実なものとするために、ファンガード１５のガード部に電動機５２のケーシング５２Ａと当接する当接部１５Ｓを設けている。当接部１５Ｓの形状寸法は、フック１５Ｐ乃至１５Ｒを被係合部６５Ａ乃至６５Ｃに係合した状態において、当接部１５Ｓがケーシング５２Ａと当接しており、ガード部が吐き出し口５４Ｂ側に近づくように撓んだ状態になるように定める。このようにすると、ガード部の撓みによって、フックを被係合部に強く押し付けることができて、スナップイン結合を確実なものとすることができる。

なお図１，図３及び図１５に示すように、電動ファン５のハウジング５３に設けた開口部６２から露出する電動ポンプ１３の外装ケース（ハウジング１３１）には、電動ポンプ１３が動作していることを表示する動作状態表示手段（１３２）を設けてもよい。動作状態表示手段としては、発光ダイオード等の発光表示手段１３２を設けるのが好ましい。動作状態表示手段として発光表示手段１３２を設けると、電動ファン５のように動作状態を外部から見ることができない電動ポンプ１３の動作を電動ファン５の外側から確認することができるので、点検時及び修理時の確認作業が容易になる。なお正常に動作しているときに発光表示手段１３２を発光させてもよいし、異常が発生しているときに発光表示手段１３２を発光させてもよい。また開口部６２から露出する電動ポンプ１３のハウジング１３１には、内部に配置された駆動用電動機の発熱部から発生する熱を外部に放出するための複数の放熱用貫通孔１３３（図１，図５，図１５，図１６参照）を形成してある。このような複数の放熱用貫通孔１３３を設けると、電動ポンプ１３から発生する熱の大部分を電動ファン５のハウジング５３の外に放熱することが可能になる。その結果、電動ポンプ１３からラジエータ７に加えられる熱の影響を小さくすることができる。

図１５及び図１６は、電動ポンプ１３を背面側から見た斜視図及び正面側から見た斜視図である。また図１７及び図１８は、電動ポンプ１３の側面図及び背面図を示している。図１９図は図１８のＢ−Ｂ線概略断面図を示している。なお図１９では、後述するインペラ収納チャンバ１３７を囲む壁部の内壁形状を簡略して描いてある。図２０は図１７のＡ−Ａ線の位置で断面にした状態を示している。図２１は、図２０のＣ−Ｃ線概略断面図を示している。図１９に概略的に示すように、電動ポンプ１３のハウジング１３１の内部には、駆動用電動機１３４が配置されている。この駆動用電動機１３４は、励磁巻線１３４Ａを備えたステータ１３４Ｂの中心部にロータ１３４Ｃが配置された小形の電動機である。駆動用電動機１３４の出力軸１３４Ｄには、外周部に複数の駆動用永久磁石磁極を備えた永久磁石円板１３５が取り付られている。永久磁石円板１３５は、駆動用電動機１３４によって駆動されて回転する。ハウジング１３１の内部は、隔壁１３１Ａによって、電動機収納空間１３６とインペラ収納チャンバ１３７とに仕切られている。電動機収納空間１３６を囲むハウジング１３１の周壁部には、前述の放熱用貫通孔１３３が複数個形成されている。これら放熱用貫通孔１３３を通して、駆動用電動機１３４の励磁巻線１３４Ａが発生する熱が放熱される。

インペラ収納チャンバ１３７内には、ポンプ用のインペラ１３８が回転可能に収納されている。隔壁１３１Ａには、インペラ収納チャンバ１３７側に突出すように、インペラ１３８を回転可能に支持する軸１３９が設けられている。インペラ１３８は、隔壁１３１Ａ側に向かって開口するカップ状部材１４０を備えている。カップ状部材１４０の周壁部の内周面には駆動用電動機１３４によって回転させられる永久磁石円板１３５と隔壁１３１Ａを介して対向する複数の永久磁石磁極１４１が固定されている。またカップ状部材１４０の円板状壁部の外面側には、軸１３９の軸線を中心にして放射状に並ぶ複数枚のブレード１４３が一体に設けられている。このような構成にすると、永久磁石円板１３５の複数の駆動用永久磁石磁極とインペラ１３８側の複数の永久磁石磁極１４１との間に発生する磁気吸引力を利用してインペラ１３８は回転する。この構造では、電動ポンプの駆動用電動機１３４の防水を簡単に実現できる。

ハウジング１３１は、液体入口１４２及び液体出口１４４（図１９及び図２１）を備えている。液体入口１４２及び液体出口１４４（図２１）に対して、冷媒を循環させるためのチューブが接続されるチューブ接続用筒体１４５及び１４６がそれぞれ一体に設けられている。これらのチューブ接続用筒体１４５及び１４６の外周部には、チューブの抜け止めを図る環状の複数の突起が一体に形成されている。インペラ収納チャンバ１３７は、インペラ１３８が冷媒中に浸漬された状態になり且つインペラ１３８が回転すると冷媒を液体入口１４２から吸い込んで液体出口１４４から吐出するように構成されている。液体入口１４２は、インペラ収納チャンバ１３７を囲む壁部１３１Ｂ及び１３１Ｃのうち、複数枚のブレード１４３と対向する壁部１３１Ｂに形成されている。液体入口１４２は、軸１３９の軸線の延長線上に位置するように壁部１３１Ｂに形成されている。また図２１に示すように、液体出口１４４は、軸１３９の軸線と直交する方向に位置する壁部（周壁部）１３１Ｃに形成されている。

この実施の形態の電動ポンプ１３では、図２０及び図２１に示すように、液体入口１４２が形成された壁部１３１Ｂに、環状の溝部１４７と３本の細長い溝部１４８とが形成されている。環状の溝部１４７は、液体入口１４２の周囲を完全に囲むようにインペラ１３８側に向かって開口する構造を有している。また３本の細長い溝部１４８は、環状の溝部１４７の外側に環状の溝部１４７とは連続しないように形成されて、軸１３９の軸線を中心にして放射状に延び且つインペラ１３８側に向かって開口している。環状の溝部１４７及び３本の細長い溝部１４８の形状寸法は、液体入口１４２からインペラ収納チャンバ１３７内に入ったゴミや気泡が、ブレード１４３と環状の溝部１４７の角部及び細長い溝部１４８の角部との間で砕かれて、細長い溝部内に沿って遠心力で径方向外側に移動し、液体出口１４４から排出されるように定められている。このような溝部１４７及び１４８を設けると、インペラ収納チャンバ１３７内にゴミや気泡が残留してポンプの性能が低下するのを有効に防止することができる。なお細長い溝部１４８は、この例のように、周方向に等しい間隔を開けて形成するのが好ましい。このようにするとこれらの細長い溝部１４８の存在が、インペラ１３８の回転むらを生じさせる原因となることがない。

図２２は、電動ポンプ１３´の他の例の縦断面図を示している。図１９乃至図２１に示した電動ポンプの構造と同様の部分には、図１９乃至図２１に付した符号にダッシュを付して説明を省略する。図２２に示した電動ポンプ１３´は、駆動用電動機１３４´のロータ１３４Ｃ´がステータ１３４Ｂ´の外側を回転するアウターロータタイプの永久磁石電動機である点、永久磁石円板１３５´がロータ１３４Ｃ´のカップの上に装着されている点、カップ状部材１４０´の内側に永久磁石板１３５´と駆動用電動機１３４´の回転軸１３４Ｄ´の軸線方向に対向する永久磁石磁極１４１´が配置されている点、液体入口１４２´が形成された壁部１３１Ｂ´に環状の溝部１４７が形成されていない点等で、前述の電動ポンプ１３と相違する。図２３及び図２４に示すように、壁部１３１Ｂ´には、液体入口１４２´を中心にして３本の細長い溝部１４８´が液体入口１４２´と連続しないように形成されている。そして細長い溝部１４８を囲む壁面のうち径方向外側に位置する壁面部分１４９´に、壁部１３１Ｂ´に向かって徐々に近づくように傾斜するテーパが付されている。このようにテーパを形成すると、遠心力で径方向外側に移動した泡・ゴミ等が、細長い溝部の縁に引っ掛からずに、スムーズに細長い溝部から排出される。また壁面部分１４９´にテーパを設けない場合と比べ、インペラ１３８´を回転したときの損失が少なくなり、消費電力を減らすことができる。なお図１９乃至図２１に示した電動ポンプ１３の細長い溝部１４８にも同様のテーパを形成してもよいのは勿論である。

図２５には、ヒートシンク３の斜視図を示しており、図２６及び図２７は、ヒートシンク３の平面図及び正面図を示している。更に図２８は、図２７のＡ−Ａ線断面図を示しており、図２９は図２７のＢ−Ｂ線断面図を示しており、図３０は図２９のＣ−Ｃ線断面図を示している。ヒートシンク３は、内部に冷媒流路を備えており、ベースプレート３１と、トッププレート３２及び周壁部３３を備えたトッププレートケース３４とから構成されている。ベースプレート３１は、電子部品装着面３１ａ及び電子部品装着面３１ａと厚み方向に対向して冷媒と直接接触する放熱面３１ｂを備えており、銅やアルミニウム等の熱伝導性に優れた金属により一体に形成されている。トッププレートケース３４は、ベースプレート３１と同様に銅やアルミニウム等の熱伝導性に優れた金属によって形成されていてもよいが、合成樹脂材料により成形されていてもよい。トッププレートケース３４には、冷媒入口３５ａに取り付けられたチューブ接続用筒体３５と冷媒出口３６ａに取り付けられたチューブ接続用筒体３６とが設けられている。

トッププレート３２は、ベースプレート３１の放熱面３１ｂとの間に所定の間隙を介して対向する対向面３２ａを備えている。そして周壁部３３は、ベースプレート３１とトッププレート３２との間にチャンバ４３（図３０）を形成するようにベースプレート３１とトッププレート３２とを連結する。このヒートシンク３では、チャンバ４３を仕切る仕切り壁部３７（図２８乃至図３０）を備えている。仕切り壁部３７は、周壁部３３の対向する一対の周壁構成部分３３ａ及び３３ｂの一方（３３ａ）と結合または密着して他方（３３ｂ）に向かって延びている。結合を得るためには、例えば接着または溶着技術を用いればよい。また密着のためには、押し付け技術またはきつく嵌め合わせる技術を用いればよい。仕切り壁部３７の存在によって、チャンバ４３内には、仕切り壁部３７の両側に第１及び第２の分割チャンバ３８及び３９が形成され、仕切り壁部３７と一対の周壁構成部分の他方（３３ｂ）との間に第１及び第２の分割チャンバ３８及び３９を連通する連通路４０が形成されている。そしてヒートシンク３の冷媒入口３５ａは、第１の分割チャンバ３８の連通路４０とは反対側に位置する第１のチャンバ部分領域３８ａと連通するように設けられている。またヒートシンク３の冷媒出口３６ａは、第２の分割チャンバ３９の連通路４０とは反対側に位置する第２のチャンバ部分領域３９ａと連通するように設ける。こうすることでヒートシンク３の冷媒入口３５ａと冷媒出口３６ａとが近づいた位置に配置されることになり、ヒートシンク３への配管の接続が容易になる上、配管の存在がヒートシンク３を固定する際の障害になることが少ない。第１及び第２の分割チャンバ３８及び３９内には、冷媒の流通を阻止しないように、少なくともベースプレート３１に対して熱伝達可能に設けられた複数のプレート状放熱フィン４１がそれぞれ配置されている。冷媒入口３５ａから第１の分割チャンバ３８内に入った冷媒は、第１の分割チャンバ３８内の複数のプレート状放熱フィン４１と接触した後に、第１の分割チャンバ３８の第２のチャンバ部分領域３８ｂ、連通路４０を通って第２の分割チャンバ３９の第３のチャンバ部分領域３９ｂ内に入り、第２の分割チャンバ３９内の複数のプレート状放熱フィン４１と接触した後に第４のチャンバ部分領域３９ａに入って冷媒出口３６ａから排出される。このような構造にすれば、ヒートシンクの形状寸法を大きくすることなく、冷却性能が向上する。その理由は、冷媒入口３５ａ及び冷媒出口３６ａの直径寸法に対する第１の分割チャンバ３８及び第２の分割チャンバ３９の幅寸法の比が、あまり大きくならないので、各分割チャンバ３８及び３９内にある複数のプレート状放熱フィン４１間の間隙内を流れる冷媒の流速及び流量に大きな差が生じることがなくなって、各プレート状放熱フィン４１から冷媒への熱伝達が滞りなく行われるからである。その結果、ヒートシンク３の形状寸法を大きくすることなく、冷却性能を高めることができる。

この例では、本発明で用いる複数の放熱フィンを、仕切り壁部３７と並んで延びる複数枚のプレート状放熱フィン４１から構成している。この場合には、隣接する２枚のプレート状放熱フィン４１の間に、冷媒が流れる間隙が形成されている。プレート状放熱フィン４１の厚みと、間隙の幅寸法は、必要な冷却性能を得ることができるように定めればよい。なおベースプレート３１、仕切り壁部３７及び複数枚のプレート状放熱フィン４１は一体に成形することができる。その上で、仕切り壁部３７及び複数枚のプレート状放熱フィン４１の先端をトッププレート３２に結合または密着させる。結合を得るためには、例えば接着または溶着技術を用いればよい。また密着のためには、押し付け技術またはきつく嵌め合わせる技術を用いればよい。このような構成を採用すると、プレート状放熱フィン４１の上端とトッププレート３２との間に冷媒が流れなくなり、冷媒の流通は放熱フィン間の隙間のみに限定される。その結果、放熱フィンから冷媒への熱伝達量が減少するのを有効に防止して、冷却性能を高めることができる。

なおヒートシンク３の冷媒入口３５ａ及び冷媒出口３６ａを、本例ではトッププレート３２に形成している。このようにすると、ヒートシンク３への配管の接続が容易になる上、配管の存在がヒートシンク３を固定する際の障害になることが少ない。

この例では、複数枚のプレート状放熱フィン４１は、第１のチャンバ部分領域３８ａ及び第２のチャンバ部分領域３８ｂと、連通路４０を間に挟む第３のチャンバ部分領域３９ｂ及び第４のチャンバ部分領域３９ａを除いた位置に配置する。チャンバ４３内における放熱フィンの占有体積を必要以上に増加させると、冷媒の流速が少なくなって、かえって冷却性能が低下することになる。

またチャンバ４３の四隅を囲む周壁部３３の内壁面の部分４２は、角部を形成しない湾曲面によって構成されている。このようにすると、チャンバ４３内の角部における流路抵抗を小さくすることができて、不必要な流速の低下を抑制できる。

チューブ接続用筒体３５および３６は、トッププレート３２に形成された冷媒入口３５ａ及び冷媒出口３６ａに、半田付けまたは蝋付けにより接続されている。以下図２８に示された、チューブ接続用筒体３６を例にして説明する。チューブ接続用筒体３６のトッププレート３２より出た基部側の外周部には、冷媒出口３６ａからトッププレート３２の表面側に漏れ出た半田または蝋付けの溶融金属を受け入れる環状の空間３６Ａを備えた鍔部３６Ｂが一体に設けられている。この鍔部３６Ｂは筒状本体３６Ｃの外周部に一体に固定されて径方向に延びる環状の板状部３６Ｄと、板状部３６Ｄの端部から筒状本体３６Ｃに沿って延びる円筒部３６Ｅとから構成される。

このような鍔部３６Ｂをチューブ接続用筒体３６に設けると、トッププレート３２の裏面とチューブ接続用筒体３６の筒状本体３６Ｃの基部の外周面との間に付けた半田付けまたは蝋付け用の溶融金属が、トッププレート３２の表面側に外側から見える形で漏れ出るのを防止できる。トッププレート３２とベースプレート３１とは、ベースプレート３１の外周部に形成した段部３１Ａに充填された半田または蝋付け材料により相互に結合される。なおヒートシンクの外面に、メッキや、塗装やショットブラスト等の処理を施せばヒートシンクの外観をより美しいものとすることができる。

図３１は、ヒートシンク３、ラジエータ７および電動ポンプ１３で用いられているチューブ接続用筒体（代表例としてヒートシンク３の１本のチューブ接続用筒体３６を示す）の端部にチューブ９０を嵌合した状態の拡大断面図を示している。チューブ接続用筒体３６の端部の外周部には、先端部から基部側に向かうに従って直径寸法が大きくなるテーパ面３６Ｆと、このテーパ面３６Ｆとの間にチューブの内壁に食い込むエッジを形成するようにテーパ面３６Ｆの頂部からチューブ接続用筒体３６の筒状本体３６Ｃに向かって延びるエッジ形成面３６Ｇとを備えた３つのエッジ形成用突出部３６Ｈが一体に設けられている。このようなエッジ形成用突出部３６Ｈを１以上設けると、チューブ９０をチューブ接続用筒体３６に嵌合させる過程で、エッジ形成用突出部３６Ｈのエッジをチューブ９０の内壁部に食い込ませることができてチューブ９０の抜け止めを強固に図ることができる。またチューブ接続用筒体に設けられたエッジ形成用突出部のエッジが、チューブの内壁部に食い込んでいるので、両者に隙間はなく、接続部における液漏れ、あるいは液の蒸発を、大幅に減らすことができる。

なおチューブは、耐熱性、耐薬品性、耐候性に優れ、柔軟性及び伸縮性があまりない材料で形成されたものが好ましい。現時点で好ましいチューブ９０としては、プラスチック製のチューブが好ましく、本実施の形態ではフッ素樹脂により形成されたチューブを用いている。このフッ素樹脂としては、透水性が低いフッ素樹脂を用いるのが好ましい。このようにすると冷媒がチューブ９０の外壁部を透過して冷媒が減少してしまうのを抑制できる。なおチューブ９０の主要部分の外周部には、チューブ９０の長手方向に延びる螺旋状の溝９１または蛇腹状の溝９１が形成されている。このような溝９１を形成しておけば、柔軟性や伸縮性がないチューブ９０であっても、ヒートシンク取付時の曲げ作業が容易になる。

図３２（Ａ）乃至（Ｆ）は、ラジエータ７の電動ファン５と対向しない側に位置する面の外周縁部分にスポンジやゴムなどの弾性材料からなるガスケット１４を取り付けた電子部品冷却装置の左側面図、正面図、底面図、平面図、右側面図及び背面図を示している。ガスケット１４は、４本の直線状のガスケット部材１４ａ乃至１４ｄによって構成されている。ラジエータ７の両側面には、ガスケット部材１４ａ及び１４ｂをそれぞれ支持するガスケットホルダ１６がそれぞれ取り付けられている。図３３（Ａ）及び（Ｂ）はガスケットホルダ１６の正面図及び右側面図を示しており、図３３（Ｃ）はガスケットホルダを用いない場合とガスケットホルダ１６を用いる場合のガスケット部材１４ａの変形態様を示す断面図である。ガスケットホルダ１６はガスケット１４の一部を構成するガスケット部材１４ａ及び１４ｂを放熱部７１から離した状態で支持し且つガスケット部材１４ａ及び１４ｂを被取付部に向かって押し付けた際にガスケット部材が被取付部に安定した状態で密着するようにガスケット部材の変形を規制する。ガスケットホルダ１６は、ガスケット部材１４ａまたは１４ｂを支持する支持面１６１を備えた本体１６２と、本体１６２に設けられた２つの取付用フック１６３とを一体に備えている。取付用フック１６３は、ラジエータ７の放熱部７１の側方に係止される。また本体１６２にはその両端に延長部分１６４を備えている。延長部分１６４は、上側タンク７４及び下側タンク７５の外面に装着されたガスケット部材１４ｃ及び１４ｄの端部に沿って延びて、ガスケット部材１４ｃ及び１４ｄの変形を規制する。

本実施の形態では、２つのガスケットホルダ１６によりガスケット支持部材が構成されている。図３３（Ｃ）に示すように、ガスケット支持部材を用いると、ガスケット１４を冷却性能に影響を与える位置に取り付けることがなく、ガスケット１４を常に安定した形で変形させることができるので、密閉性の低下を防止できる。なおガスケットホルダ１６は、ラジエータ７に対して着脱可能に取り付けられているので、ガスケットを用いる必要がない場合にはガスケットホルダ１６を装着する必要性はない。

本発明によれば、発熱量の大きな電子部品を、いわゆる水冷（液冷）によって必要十分な程度まで冷却できるだけでなく、ラジエータの平面形状寸法の中に電動ポンプを配置することができるようになるので、冷却性能を大きく低下させることなく、電子部品冷却装置の全体寸法を小さなものとすることができる利点が得られる。

１ 電子部品冷却装置
３ ヒートシンク
５ 電動ファン
７ ラジエータ
１３ 電動ポンプ
３１ ベースプレート
３２ トッププレート
３５ チューブ接続用筒体
３５ａ 冷媒入口
３６ チューブ接続用筒体
３６ａ 冷媒出口
３１ａ 電子部品装着面
３１ｂ 放熱面

Claims (12)

1. 冷却されるべき電子部品が装着される電子部品装着面と、冷媒入口及び冷媒出口と、前記電子部品装着面を強制的に冷却するための冷媒としての液体が流れる冷媒流路とを備えたヒートシンクと、
   冷媒入口及び冷媒出口を有して前記冷媒が流れる液体流路を備え、空冷によって前記液体流路が冷却されて前記冷媒を冷却するラジエータと、
   前記ラジエータの放熱部に対して装着されて冷却用空気を前記ラジエータに供給する電動ファンと、
   前記ヒートシンクの前記冷媒出口と前記ラジエータの前記冷媒入口とをつなぐ第１の冷媒通路と、
   前記ラジエータの前記冷媒出口と前記ヒートシンクの前記冷媒入口とをつなぐ第２の冷媒通路と、
   前記第１の冷媒通路または前記第２の冷媒通路に配置されて前記冷媒に移動エネルギーを与える電動ポンプとを備え、
   前記ヒートシンクは、
   前記電子部品装着面及び前記電子部品装着面と厚み方向に対向して前記冷媒と直接接触する放熱面を備えたベースプレートと、
   前記ベースプレートの前記放熱面との間に所定の間隙を介して対向する対向面を備えたトッププレートと、
   前記ベースプレートと前記トッププレートとの間にチャンバを形成するように前記ベースプレートと前記トッププレートとを連結する周壁部と、前記周壁部の対向する一対の周壁構成部分の一方と結合または密着して他方に向かって延び且つ前記ベースプレートと前記トッププレートの両方にそれぞれ結合または密着した仕切り壁部とを備え、
   前記チャンバ内には、前記仕切り壁部の両側に第１及び第２の分割チャンバが形成され、前記仕切り壁部と前記一対の周壁構成部分の他方との間に前記第１及び第２の分割チャンバを連通する連通路が形成されており、
   前記ヒートシンクの前記冷媒入口は、前記第１の分割チャンバの前記連通路とは反対側に位置する第１のチャンバ部分領域と連通しており、前記ヒートシンクの前記冷媒出口は前記第２の分割チャンバの前記連通路とは反対側に位置する第２のチャンバ部分領域と連通しており、
   前記第１及び第２の分割チャンバ内には、前記冷媒の流通を阻止しないように、少なくとも前記ベースプレートに対して熱伝達可能に設けられた複数の放熱フィンがそれぞれ配置されており、
   前記電動ポンプは、
   放射状に延びる複数枚のブレードを備えて軸線を中心にして回転するインペラと、
   液体入口及び液体出口を備えて、前記インペラが前記冷媒中に浸漬された状態になり且つ前記インペラが回転すると前記冷媒を前記液体入口から吸い込んで前記液体出口から吐出するように構成されたインペラ収納チャンバを内部に備えたハウジングとを備えており、
   前記液体入口が、前記インペラ収納チャンバを囲む複数の壁部のうち、前記複数枚のブレードと対向する壁部に前記軸線の延長線上に位置するように形成されており、
   前記液体出口が前記複数の壁部のうち前記軸線と直交する方向に位置する壁部に形成されており、
   前記液体入口が形成された前記壁部には、前記液体入口の周囲を完全に囲むように前記インペラ側に向かって開口する環状の溝部と、前記環状の溝部の外側に前記環状の溝部とは連続しないように形成されて、前記軸線を中心にして放射状に延び且つ前記インペラ側に向かって開口する複数本の溝部とが形成されており、
   前記環状の溝部及び前記複数本の溝部の形状寸法は、前記液体入口から前記インペラ収納チャンバ内に入ったゴミや気泡が、前記複数枚のブレードと前記環状の溝の角部及び前記溝部の角部との間で砕かれて、前記溝部に沿って遠心力で径方向外側に移動し、前記液体出口から排出されるように定められていることを特徴とする電子部品冷却装置。
2. 冷却されるべき電子部品が装着される電子部品装着面と、冷媒入口及び冷媒出口と、前記電子部品装着面を強制的に冷却するための冷媒としての液体が流れる冷媒流路とを備えたヒートシンクと、
   冷媒入口及び冷媒出口を有して前記冷媒が流れる液体流路を備え、空冷によって前記液体流路が冷却されて前記冷媒を冷却するラジエータと、
   前記ラジエータの放熱部に対して装着されて冷却用空気を前記ラジエータに供給する電動ファンと、
   前記ヒートシンクの前記冷媒出口と前記ラジエータの前記冷媒入口とをつなぐ第１の冷媒通路と、
   前記ラジエータの前記冷媒出口と前記ヒートシンクの前記冷媒入口とをつなぐ第２の冷媒通路と、
   前記第１の冷媒通路または前記第２の冷媒通路に配置されて前記冷媒に移動エネルギーを与える電動ポンプとを備え、
   前記ヒートシンクは、
   前記電子部品装着面及び前記電子部品装着面と厚み方向に対向して前記冷媒と直接接触する放熱面を備えたベースプレートと、
   前記ベースプレートの前記放熱面との間に所定の間隙を介して対向する対向面を備えたトッププレートと、
   前記ベースプレートと前記トッププレートとの間にチャンバを形成するように前記ベースプレートと前記トッププレートとを連結する周壁部と、前記周壁部の対向する一対の周壁構成部分の一方と結合または密着して他方に向かって延び且つ前記ベースプレートと前記トッププレートの両方にそれぞれ結合または密着した仕切り壁部とを備え、
   前記チャンバ内には、前記仕切り壁部の両側に第１及び第２の分割チャンバが形成され、前記仕切り壁部と前記一対の周壁構成部分の他方との間に前記第１及び第２の分割チャンバを連通する連通路が形成されており、
   前記ヒートシンクの前記冷媒入口は、前記第１の分割チャンバの前記連通路とは反対側に位置する第１のチャンバ部分領域と連通しており、前記ヒートシンクの前記冷媒出口は前記第２の分割チャンバの前記連通路とは反対側に位置する第２のチャンバ部分領域と連通しており、
   前記第１及び第２の分割チャンバ内には、前記冷媒の流通を阻止しないように、少なくとも前記ベースプレートに対して熱伝達可能に設けられた複数の放熱フィンがそれぞれ配置されており、
   前記電動ポンプは、
   放射状に延びる複数枚のブレードを備えて軸線を中心にして回転するインペラと、
   液体入口及び液体出口を備えて、前記インペラが前記冷媒中に浸漬された状態になり且つ前記インペラが回転すると前記冷媒を前記液体入口から吸い込んで前記液体出口から吐出するように構成されたインペラ収納チャンバを内部に備えたハウジングとを備えており、
   前記液体入口が、前記インペラ収納チャンバを囲む複数の壁部のうち、前記複数枚のブレードと対向する壁部に前記軸線の延長線上に位置するように形成されており、
   前記液体出口が前記複数の壁部のうち前記軸線と直交する方向に位置する壁部に形成されており、
   前記液体入口が形成された前記壁部には、前記液体入口とは連続しないように形成されて、前記軸線を中心にして放射状に延び且つ前記インペラ側に向かってのみ開口する複数本の溝部が形成されており、
   前記複数本の溝部の形状寸法は、前記液体入口から前記インペラ収納チャンバ内に入ったゴミや気泡が、前記複数枚のブレードと前記溝部の縁部の角部との間で砕かれて、前記溝部に沿って遠心力で径方向外側に移動し、前記液体出口から排出されるように定められていることを特徴とする電子部品冷却装置。
3. 前記複数の放熱フィンは、前記仕切り壁部と並んで延びる複数枚のプレート状放熱フィンからなり、隣接する２枚のプレート状放熱フィンの間には、前記冷媒が流れる間隙が形成されている請求項１または２に記載の電子部品冷却装置。
4. 前記ベースプレート、前記仕切り壁部及び前記複数枚のプレート状放熱フィンは一体に成形されており、
   前記トッププレートと前記周壁部とが一体に形成されており、前記仕切り壁部及び前記複数枚のプレート状放熱フィンの先端が前記トッププレートに結合または密着している請求項３に記載の電子部品冷却装置。
5. 前記ヒートシンクの前記冷媒入口及び前記冷媒出口は、前記トッププレートに形成されている請求項１または２に記載の電子部品冷却装置。
6. 前記複数枚のプレート状放熱フィンは、前記第１のチャンバ部分領域及び前記第２のチャンバ部分領域と、前記連通路を間に挟む第３のチャンバ部分領域及び第４のチャンバ部分領域を除いた位置に配置されている請求項３または４に記載の電子部品冷却装置。
7. 前記チャンバの四隅を囲む前記周壁部の内壁面の部分は、角部を形成しない湾曲面によって構成されている請求項１または２に記載の電子部品冷却装置。
8. 前記トッププレートに形成された前記冷媒入口及び前記冷媒出口には、チューブ接続用筒体が半田付けまたは蝋付けにより接続されており、
   前記チューブ接続用筒体の基部側の外周部には、前記冷媒入口または前記冷媒出口から前記トッププレートの表面側に漏れ出た溶融金属を受け入れる環状の空間を備えた鍔部が一体に設けられている請求項５に記載の電子部品冷却装置。
9. 前記ラジエータは、上側タンクと下側タンクとの間に前記放熱部が配置された構造を有しており、
   前記電動ファンから前記ラジエータに向かう方向を前記ラジエータの厚み方向としたときに、前記放熱部の前記厚み方向の寸法よりも前記上側タンク及び下側タンクの前記厚み方向の寸法を大きくしたことを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品冷却装置。
10. 前記上側タンク及び前記下側タンクの外壁部には、それぞれ被取付部に取り付けられる際に使用される取付用金具が一体に設けられている請求項９に記載の電子部品冷却装置。
11. 前記冷媒が大気圧より低い圧力状態でラジエータを含むシステム中に封入されている請求項１または２に記載の電子部品冷却装置。
12. 前記ラジエータの前記冷媒入口及び冷媒出口、前記ヒートシンクの前記冷媒入口及び冷媒出口、前記電動ポンプの液体入口及び液体出口にはそれぞれ外部に向かって延びるチューブ接続用筒体が設けられ、
    対応する２つの前記チューブ接続用筒体の外周部に可撓性を有するチューブの両端部がそれぞれ嵌合され、
    前記チューブ接続用筒体の外周部には先端部から基部側に向かうに従って直径寸法が大きくなるテーパ面と、前記テーパ面との間に前記チューブの内壁に食い込むエッジを形成するように前記テーパ面の頂部から前記チューブ接続用筒体に向かって延びるエッジ形成面とを備えた１以上のエッジ形成用突出部を備えている請求項１または２に記載の電子部品冷却装置。

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