JP5531400B2 - 冷却ユニット、冷却システム及び電子機器 - Google Patents
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Description
本発明は、冷却ユニット、冷却システム及び電子機器に関する。
電子機器に搭載された電子部品を、液状の冷媒を用いて冷却するユニットがある。このようなユニットには、冷媒を放熱するラジエータを備えたものがある。
ラジエータは、内部を冷媒が通過するチューブと、チューブの両端に接続されたタンクとを備えたものがある。しかしながら、このようなラジエータを備えたユニットを小型の電子機器に採用する場合、ラジエータのタンクの大きさによっては、ユニットの採用が困難な場合がある。
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、薄型化された冷却ユニット、冷却システム及び電子機器を提供することを目的とする。
本明細書に開示のラジエータは、内部に冷媒が流れ、外側にフィンが接続された扁平状のチューブと、側面に前記チューブの一端が連通され、該連通部分より前記チューブに前記冷媒を導入する導入管と、側面に前記チューブの他端が連通され、該連通部分より前記チューブから前記冷媒を排出する排出管と、を備え、前記チューブは、前記導入管の連通部に接続され、所定方向に延びた第１延在部と、前記第１延在部と連続した湾曲部と、前記湾曲部と連続して前記第１延在部と向かい合うように延在し前記排出管の連通部に接続された第２延在部と、を含み、前記導入管及び排出管は、互いに並列し、前記第１又は第２延在部の仮想延長面に沿った方向に並んでいる。導入管及び排出管が、互いに並列し、第１又は第２延在部の仮想延長面に沿った方向に並んでいるので、第１又は第２延在部の仮想延長面に直交する方向でのラジエータの厚みが抑制される。
また、本明細書に開示の冷却ユニットは、上記のラジエータと、内部を冷媒が流通し、電子部品の熱を前記冷媒に伝達する冷却ジャケットと、前記冷却ジャケットと前記ラジエータとの間で前記冷媒を循環させるポンプと、を備え、前記ポンプは、前記冷却ジャケット内の前記冷媒を吸引する吸引管と、吸引した前記冷媒を前記冷却ジャケットへ吐出すると共に前記吸引管と並列した吐出管とを備え、前記導入管及び排出管と、前記吸引管及び吐出管とは、一定の方向に沿うように延びており、略同一直線状にある。これにより、導入管及び排出管と、吸引管及び吐出管とが略同一直線状にない場合と比較し、冷却ユニットの振動が抑制される。
また、本明細書に開示の冷却ユニットは、上記のラジエータと、内部を前記冷媒が流通し、電子部品の熱を前記冷媒に伝達する冷却ジャケットと、前記冷却ジャケットと前記ラジエータとの間で前記冷媒を循環させるポンプと、を備えている。
また、本明細書に開示の冷却ユニットは、上記のラジエータと、内部を前記冷媒が流通し、電子部品の熱を前記冷媒に伝達する冷却ジャケットと、前記冷却ジャケットと前記ラジエータとの間で前記冷媒を循環させるポンプと、前記囲い板により囲われた空間に向けて送風する冷却ファンと、を備えている。冷却ファンが囲い板により囲われた空間に向けて送風するので、ラジエータの放熱効率が向上する。
以下、実施形態について図面を参照して説明する。
電子機器の一例としてノートパソコンを説明する。図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、ノートパソコン１の説明図である。ノートパソコン１は、開閉可能に連結された表示部２、本体部３を有している。表示部２は、液晶ディスプレイ４が設けられている。本体部３には、キーボード５が設けられている。本体部３には、各種電子部品が内蔵されている。図１（Ｃ）は、底面側から見たノートパソコン１の斜視図であり、本体部３の底面カバーを外した状態を示している。図１（Ｃ）に例示するように、本体部３には冷却ユニット８が内蔵されている。冷却ユニット８は、ノートパソコン１内の電子部品を冷却する。図２は、冷却ユニット８の斜視図である。冷却ユニット８は、プリント基板上に実装され、冷却ジャケット１０、ポンプ２０、ラジエータ３０、冷却ファン４０を含む。
冷却ジャケット（以下、ジャケットと称する）１０は、内部を冷媒が流通する。ジャケット１０は、ケース１１ａ、蓋１１ｂを有している。ケース１１ａ、蓋１１ｂは、筺体に相当する。ケース１１ａ、蓋１１ｂは、例えば、銅、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属製である。ジャケット１０は、扁平状である。ジャケット１０は、プリント基板５０に実装されたＣＰＵ７０ｂ等の電子部品に当接している。これにより、電子部品の熱がジャケット１０内を流れる冷媒に伝達される。
ポンプ２０は、ジャケット１０とラジエータ３０との間で冷媒を循環させる。ポンプ２０は電動式である。また、ポンプ２０とジャケット１０とは、ゴムチューブ６０を介して連通している。ゴムチューブ６０は、冷媒の漏れを防止するためのものである。ゴムチューブ６０、金属製のベルトによって締結されている。ポンプ２０は、扁平状である。
ラジエータ３０は、ジャケット１０で受熱した冷媒を放熱する。ラジエータ３０は、例えばアルミニウム等の金属製である。ラジエータ３０は、単一のチューブ３４、囲い板３６、排出管３２ａ、導入管３２ｂを有している。チューブ３４は、内部に冷媒が通過する扁平状であって略Ｕ字状である。排出管３２ａは、側面にチューブ３４の他端が連通され、該連通部よりチューブ３４から冷媒を排出する。導入管３２ｂは、側面にチューブ３４の一端が連通され、該連通部よりチューブ３４に冷媒を導入する。また、囲い板３６はチューブ３４を囲う。排出管３２ａ、導入管３２ｂは、それぞれジャケット１０に連通している。排出管３２ａ、導入管３２ｂと、ジャケット１０とは、ゴムチューブ６０を介して連通されている。
冷却ファン４０は、開口４１を有し、内部にファン４２を収納している。ファン４２が回転することにより、開口４１を介して冷却ファン４０内に空気が取り込まれ、送風口４６から排出される。送風口４６は、ラジエータ３０と対向している。送風口４６から排出された空気は、ラジエータ３０に送風される。これにより、ラジエータ３０での冷媒の放熱が促進される。
プリント基板５０は、硬質のプリント配線板であり、所定のパターニングが施されている。プリント基板５０には、複数の電子部品が実装されている。これら電子部品は電力が供給されることによって発熱する。ＣＰＵ（Central Processing Unit）７０ｂは、プリント基板５０に実装された電子部品のうちの一つである。ＣＰＵ７０ｂは蓋１１ｂに接触している。これにより、ジャケット１０内を流通する冷媒は、ＣＰＵ７０ｂから熱を受け、ＣＰＵ７０ｂが冷却される。ジャケット１０、ラジエータ３０、冷却ファン４０は、プリント基板５０上に固定される。
冷媒は、例えば、水又は不凍液である。不凍液とは、水の凍結を防止する不凍液剤(例えばプロピレングリコールなど)を水に加えたものである。
図３は、ジャケット１０の内部構造の説明図である。図３においては、ケース１１ａから蓋１１ｂを取り外した状態を示している。
ジャケット１０内には、流路１２ａ、１２ｂが設けられている。詳細には、ケース１１ａに、流路１２ａ、１２ｂが設けられている。流路１２ａ、１２ｂは、互いに分け隔てられている。即ち、流路１２ａ、１２ｂは合流しない。また、流路１２ａ内には、気泡を捕捉するための突出部１５ａ、１６ａが設けられている。流路１２ｂ内には、ＣＰＵ７０ｂの放熱を促進するためのフィン１５ｂが設けられている。
排出管３２ａから排出された冷媒は、流路１２ａに流れる。流路１２ａを流れる冷媒は、ポンプ２０に吸い込まれ、流路１２ｂへ排出される。流路１２ｂを流れる冷媒は、導入管３２ｂへと流れる。導入管３２ｂに導入された冷媒は、チューブ３４内を流れ、再び排出管３２ａから流路１２ａへと排出される。
次に、ラジエータ３０について詳細に説明する。図４（Ａ）は、ラジエータ３０の側面図であり、図４（Ｂ）は、ラジエータ３０の斜視図である。図４（Ａ）に例示するように、チューブ３４は、延在部３４ａ、３４ｂ、湾曲部３４ｃを有している。延在部３４ｂは、導入管３２ｂの連通部に接続され、所定方向に延びている。湾曲部３４ｃは、延在部３４ｂと連続している。延在部３４ａは、湾曲部３４ｃと連続して延在部３４ｂと向かい合うように延在し排出管３２ａの連通部に接続されている。チューブ３４は、側面から見て略Ｕ字状に形成されている。延在部３４ａ、３４ｂは、平行である。
囲い板３６は、側面から見てＵ字状であり、チューブ３４を囲う。図４（Ａ）に例示するように、延在部３４ａと延在部３４ｂとの間と、チューブ３４と囲い板３６との間とには、フィン３８が設けられている。これにより、ラジエータ３０の放熱効率が向上する。尚、図２、図３、図４（Ｂ）には、フィン３８については省略してある。
また、冷却ファン４０は、囲い板３６により囲まれた空間に向けて送風する。これにより、囲い板３６内を空気が通過し、ラジエータ３０の放熱効率が向上する。
また、チューブ３４は単一であるため、チューブ３４と、排出管３２ａ、導入管３２ｂとの連結箇所は、複数のチューブを備えたラジエータと比較し少ない。このため、連結箇所の削減によりラジエータ３０の信頼性が向上している。また、部品点数も削減しており、製造コストも抑制される。
図４（Ａ）（Ｂ）に例示するように、排出管３２ａ、導入管３２ｂは、互いに並列し、延在部３４ｂの仮想延長面に沿った方向に並んでいる。これにより、延在部３４ａ又は延在部３４ｂの仮想延長面に直交する方向でのラジエータ３０の厚みが抑制される。これにより、ラジエータ３０は薄型化が達成されている。従って、ラジエータ３０は、ノートパソコン１のような薄型の電子機器への搭載が容易である。
図５は、ポンプ２０とジャケット１０との接続部分周辺の模式図である。ポンプ２０は、吸引管２２ａ、吐出管２２ｂを有している。吸引管２２ａは、ジャケット１０の流路１２ａと連通しており、吐出管２２ｂはジャケット１０の流路１２ｂと連通している。流路１２ａ内の冷媒は吸引管２２ａによりポンプ２０内に吸引される。吸引された冷媒は吐出管２２ｂから流路１２ｂ内へと吐出される。図５に例示するように、吸引管２２ａ、吐出管２２ｂは、ゴムチューブ６０よりジャケット１０と連結されている。吸引管２２ａ、吐出管２２ｂは、並列している。
ここで、冷却ユニット８の振動について説明する。ポンプ２０は、吸引管２２ａから冷媒を吸引し、吐出管２２ｂから冷媒を吐出する。即ち、吸引管２２ａには、ジャケット１０側からポンプ２０側へと力が作用し、吐出管２２ｂには、ポンプ２０側からジャケット１０側へと力が作用する。これによりポンプ２０は振動し、その振動がジャケット１０に伝達する。ジャケット１０が振動することにより冷却ユニット８全体が振動する。また、ジャケット１０内の冷媒は導入管３２ｂによりチューブ３４内へと導入され、チューブ３４内の冷媒は排出管３２ａからジャケット１０へ排出される。このような冷媒の移動によっても、ジャケット１０は振動する。このように、吸引管２２ａ、吐出管２２ｂ、排出管３２ａ、導入管３２ｂは、ジャケット１０の振動の発生源となる。
しかしながら、図３、図５に例示するように、排出管３２ａ、導入管３２ｂと、吸引管２２ａ、吐出管２２ｂとは、略同一直線状に位置している。また、排出管３２ａ、導入管３２ｂ、吸引管２２ａ、吐出管２２ｂは、同一方向に沿うように延びている。このため、ジャケット１０の振動の発生源が、略同一直線状に位置していることになる。これにより、吸引管２２ａ、吐出管２２ｂと、排出管３２ａ、導入管３２ｂとが略同一直線状にない場合よりも、吸引管２２ａ、吐出管２２ｂと、排出管３２ａ、導入管３２ｂとが略同一直線状にある場合の方が、ジャケット１０の振動が抑制される。これにより、振動音も抑制される。
以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
（付記１）
内部に冷媒が流れ、外側にフィンが設けられた扁平状のチューブと、
側面に前記チューブの一端が連通され、該連通部より前記チューブに前記冷媒を導入する導入管と、
側面に前記チューブの他端が連通され、該連通部より前記チューブから前記冷媒を排出する排出管と、を備え、
前記チューブは、前記導入管の連通部に接続され、所定方向に延びた第１延在部と、前記第１延在部と連続した湾曲部と、前記湾曲部と連続して前記第１延在部と向かい合うように延在し前記排出管の連通部に接続された第２延在部と、を含み、
前記導入管及び排出管は、互いに並列し、前記第１又は第２延在部の仮想延長面に沿った方向に並んでいる、ラジエータ。
（付記２）
前記フィンは、前記第１延在部と前記第２延在部との間に設けられている、付記１のラジエータ。
（付記３）
前記チューブを囲う囲い板を備え、
前記フィンは、前記第１延在部と前記第２延在部との間と、前記チューブと前記囲い板との間とに設けられている、付記１のラジエータ。
（付記４）
付記１乃至３のラジエータと、
内部を前記冷媒が流通し、電子部品の熱を前記冷媒に伝達する冷却ジャケットと、
前記冷却ジャケットと前記ラジエータとの間で前記冷媒を循環させるポンプと、を備え
前記ポンプは、前記冷却ジャケット内の前記冷媒を吸引する吸引管と、吸引した前記冷媒を前記冷却ジャケットへ吐出すると共に前記吸引管と並列した吐出管とを備え、
前記導入管及び排出管と、前記吸引管及び吐出管とは、一定の方向に沿うように延びており、略同一直線状にある、冷却ユニット。
（付記５）
付記１乃至３のラジエータと、
内部を前記冷媒が流通し、電子部品の熱を前記冷媒に伝達する冷却ジャケットと、
前記冷却ジャケットと前記ラジエータとの間で前記冷媒を循環させるポンプと、を備えた冷却ユニット。
（付記６）
付記２又は３のラジエータと、
内部を前記冷媒が流通し、電子部品の熱を前記冷媒に伝達する冷却ジャケットと、
前記冷却ジャケットと前記ラジエータとの間で前記冷媒を循環させるポンプと、
前記囲い板により囲われた空間に向けて送風する冷却ファンと、を備えた冷却ユニット。
（付記７）
付記４乃至６の何れかの冷却ユニットと、
前記電子部品とを備えた、冷却システム。
（付記８）
付記７の冷却システムを備えた電子機器。
（付記９）
冷媒を放熱するラジエータと、
内部を冷媒が流通し、電子部品の熱を前記冷媒に伝達する冷却ジャケットと、
前記冷却ジャケットと前記ラジエータとの間で前記冷媒を循環させるポンプと、を備え、
前記ラジエータは、前記冷却ジャケットから前記冷媒を導入する導入管と、前記冷却ジャケットへ前記冷媒を排出する排出管とを有し、
前記ポンプは、前記冷却ジャケットから前記冷媒を吸引する吸引管と、前記冷却ジャケットへ前記冷媒を吐出する吐出管とを有し、
前記導入管及び排出管と、前記吸引管及び吐出管とは、一定の方向に沿うように延びており、略同一直線状にある、冷却ユニット。
内部に冷媒が流れ、外側にフィンが設けられた扁平状のチューブと、
側面に前記チューブの一端が連通され、該連通部より前記チューブに前記冷媒を導入する導入管と、
側面に前記チューブの他端が連通され、該連通部より前記チューブから前記冷媒を排出する排出管と、を備え、
前記チューブは、前記導入管の連通部に接続され、所定方向に延びた第１延在部と、前記第１延在部と連続した湾曲部と、前記湾曲部と連続して前記第１延在部と向かい合うように延在し前記排出管の連通部に接続された第２延在部と、を含み、
前記導入管及び排出管は、互いに並列し、前記第１又は第２延在部の仮想延長面に沿った方向に並んでいる、ラジエータ。
（付記２）
前記フィンは、前記第１延在部と前記第２延在部との間に設けられている、付記１のラジエータ。
（付記３）
前記チューブを囲う囲い板を備え、
前記フィンは、前記第１延在部と前記第２延在部との間と、前記チューブと前記囲い板との間とに設けられている、付記１のラジエータ。
（付記４）
付記１乃至３のラジエータと、
内部を前記冷媒が流通し、電子部品の熱を前記冷媒に伝達する冷却ジャケットと、
前記冷却ジャケットと前記ラジエータとの間で前記冷媒を循環させるポンプと、を備え
前記ポンプは、前記冷却ジャケット内の前記冷媒を吸引する吸引管と、吸引した前記冷媒を前記冷却ジャケットへ吐出すると共に前記吸引管と並列した吐出管とを備え、
前記導入管及び排出管と、前記吸引管及び吐出管とは、一定の方向に沿うように延びており、略同一直線状にある、冷却ユニット。
（付記５）
付記１乃至３のラジエータと、
内部を前記冷媒が流通し、電子部品の熱を前記冷媒に伝達する冷却ジャケットと、
前記冷却ジャケットと前記ラジエータとの間で前記冷媒を循環させるポンプと、を備えた冷却ユニット。
（付記６）
付記２又は３のラジエータと、
内部を前記冷媒が流通し、電子部品の熱を前記冷媒に伝達する冷却ジャケットと、
前記冷却ジャケットと前記ラジエータとの間で前記冷媒を循環させるポンプと、
前記囲い板により囲われた空間に向けて送風する冷却ファンと、を備えた冷却ユニット。
（付記７）
付記４乃至６の何れかの冷却ユニットと、
前記電子部品とを備えた、冷却システム。
（付記８）
付記７の冷却システムを備えた電子機器。
（付記９）
冷媒を放熱するラジエータと、
内部を冷媒が流通し、電子部品の熱を前記冷媒に伝達する冷却ジャケットと、
前記冷却ジャケットと前記ラジエータとの間で前記冷媒を循環させるポンプと、を備え、
前記ラジエータは、前記冷却ジャケットから前記冷媒を導入する導入管と、前記冷却ジャケットへ前記冷媒を排出する排出管とを有し、
前記ポンプは、前記冷却ジャケットから前記冷媒を吸引する吸引管と、前記冷却ジャケットへ前記冷媒を吐出する吐出管とを有し、
前記導入管及び排出管と、前記吸引管及び吐出管とは、一定の方向に沿うように延びており、略同一直線状にある、冷却ユニット。
１ ノートパソコン
８ 冷却ユニット
１０ 冷却ジャケット
２０ ポンプ
２２ａ 吸引管
２２ｂ 吐出管
３０ ラジエータ
３２ａ 排出管
３２ｂ 導入管
３４ チューブ
３４ａ、３４ｂ 延在部
３４ｃ 湾曲部
３６ 囲い板
８ 冷却ユニット
１０ 冷却ジャケット
２０ ポンプ
２２ａ 吸引管
２２ｂ 吐出管
３０ ラジエータ
３２ａ 排出管
３２ｂ 導入管
３４ チューブ
３４ａ、３４ｂ 延在部
３４ｃ 湾曲部
３６ 囲い板
Claims (6)
- 内部に冷媒が流れる扁平状のチューブ、側面に前記チューブの一端が連通され該連通部より前記チューブに前記冷媒を導入する導入管、側面に前記チューブの他端が連通され該連通部より前記チューブから前記冷媒を排出する排出管、を含むラジエータと、
内部を前記冷媒が流通し、電子部品の熱を前記冷媒に伝達する冷却ジャケットと、
前記冷却ジャケットと前記ラジエータとの間で前記冷媒を循環させるポンプと、を備え、
前記チューブは、前記導入管の連通部に接続され、所定方向に延びた第１延在部と、前記第１延在部と連続した湾曲部と、前記湾曲部と連続して前記第１延在部と向かい合うように延在し前記排出管の連通部に接続された第２延在部と、を含み、
前記導入管及び排出管は、互いに並列し、前記第１又は第２延在部の仮想延長面に沿った方向に並び、
前記ポンプは、前記冷却ジャケット内の前記冷媒を吸引する吸引管と、吸引した前記冷媒を前記冷却ジャケットへ吐出すると共に前記吸引管と並列した吐出管とを含み、
前記導入管と前記吐出管は、略同一直線上に位置して同一方向に延び、
前記排出管と前記吸引管は、略同一直線上に位置して同一方向に延びている、冷却ユニット。 - 前記第１延在部と前記第２延在部との間にフィンが設けられている、請求項１の冷却ユニット。
- 前記チューブを囲う囲い板を備え、
前記フィンは、前記第１延在部と前記第２延在部との間と、前記チューブと前記囲い板との間とに設けられている、請求項２の冷却ユニット。 - 前記囲い板により囲われた空間に向けて送風する冷却ファンと、を備えた請求項３の冷却ユニット。
- 請求項１乃至４の何れかの冷却ユニットと、
前記電子部品とを備えた、冷却システム。 - 請求項５の冷却システムを備えた電子機器。
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