(57)【要約】【課題】冷媒の流路中に発生した気泡の捕捉が容易な冷却ジャケット、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課題とする。【解決手段】少なくとも一部に冷却対象の電子部品７０ａ、７０ｂが接触され、流路１２ａ、１２ｂ内に冷媒を流通させることにより電子部品７０ａ、７０ｂの冷却を行う冷却ジャケットであって、流路１２ａは、他の領域より流路断面積が広い幅広部１２ａ２を有し、幅広部１２ａ２の下流側に突出部１５ａが設けられている。また。突出部１５ａは、流路１２ａの上面内壁に設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部に冷却対象の部品が接触され、流路部材内に冷媒を流通させることにより該部品の冷却を行う冷却ジャケットであって、
前記流路部材は、他の領域より流路断面積が広い領域を有し、
前記流路断面積が広い領域の下流側に突出部が設けられている、冷却ジャケット。
【請求項２】
前記突出部は、前記流路部材の上面内壁に設けられている、請求項１の冷却ジャケット。
【請求項３】
前記流路部材の前記流路断面積が広い領域は、他の領域に比べ上面内壁の高さが高い、請求項１又は２の冷却ジャケット。
【請求項４】
前記突出部は、前記部品と対応した位置に設けられている、請求項１又は３の何れかの冷却ジャケット。
【請求項５】
前記流路断面積が広い領域の上流側に第２突出部が設けられている、請求項１から請求項４の何れかの冷却ジャケット。
【請求項６】
前記第２突出部は、前記流路部材の上面内壁に設けられている、請求項５の冷却ジャケット。
【請求項７】
前記第２突出部は、前記部品と対応した位置に設けられている、請求項６の冷却ジャケット。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかの冷却ジャケットと、
前記冷却ジャケットで受熱した前記冷媒を放熱するラジエータと、
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。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかの冷却ジャケットと、
前記冷却ジャケットで受熱した前記冷媒を放熱するラジエータと、
ラジエータに装着する冷却ファンと、
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。
【請求項１０】
請求項８又は９の冷却ユニットと、
前記部品と、を備えた冷却システム。
【請求項１１】
請求項１０の冷却システムを備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却ジャケット、冷却ユニット、冷却システム及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
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技術が知られている。このような冷媒の流路中に、気泡が発生する場合がある。このような気泡を所定の位置で捕捉する技術がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２８９０４９号公報
【特許文献２】特開２００３−１２０５４８号公報
【特許文献３】実開平３−００６８３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら冷媒の流速が速い場合には、気泡を所定の位置で捕捉できない恐れがある。
【０００５】
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、冷媒の流路中に発生した気泡の捕捉が容易な冷却ジャケット、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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書に開示の冷却ジャケットは、少なくとも一部に冷却対象の部品が接触され、流路部材内に冷媒を流通させることにより該冷却部品の冷却を行う冷却ジャケットであって、前記流路部材は、他の領域より流路断面積が広い領域を有し、前記流路断面積が広い領域の下流側に突出部が設けられている。流路断面積が広い領域で、冷媒の流速は低下する。これにより、突出部手前で冷媒の流速が低下し、流路中の気泡が突出部により捕捉される。
【０００７】
また、本明細書に開示の冷却ユニットは、上記の冷却ジャケットと、前記冷却ジャケットで受熱した前記冷媒を放熱するラジエータと、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。
【０００８】
また、本明細書に開示の冷却システムは、上記の冷却ユニットと、前記部品と、を備えている。
【０００９】
また、本明細書に開示の電子機器は、上記の冷却システムを備えている。
【発明の効果】
【００１０】
冷媒の流路中に発生した気泡の捕捉が容易な冷却ジャケット、冷却ユニット、冷却システム及び電子機器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、実施形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
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。
【００１３】
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、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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、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、導入管３２ｂは、チューブ３４の端部のそれぞれと連通している。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。なお、囲い板３６とチューブ３４との間には不図示の複数のフィンが設けられている。また、互いに向かい合うチューブ３４の間にも、不図示の複数のフィンが設けられている。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。ケース１１ａ、蓋１１ｂは、流路１２ａ、１２ｂを画定する流路部材に相当する。流路１２ａ、１２ｂは、仕切壁１８によって互いに分け隔てられている。即ち、流路１２ａ、１２ｂは合流しない。
【００２１】
流路１２ａは、冷媒が流路１２ａ内に導入される導入口１２ａｉ、冷媒が流路１２ａから排出される排出口１２ａｏを有している。同様に、流路１２ｂは、冷媒が流路１２ｂ内に導入される導入口１２ｂｉ、冷媒が流路１２ｂから排出される排出口１２ｂｏを有している。図４は、ポンプ２０周辺の模式図である。
【００２２】
ラジエータ３０から排出された冷媒は、導入口１２ａｉを介して流路１２ａへと導入される。排出口１２ａｏから排出された冷媒は、ポンプ２０内に吸引される。吸引された冷媒は、導入口１２ｂｉを介して流路１２ｂ内に吐出され、排出口１２ｂｏを介してラジエータ３０へと排出される。尚、導入口１２ａｉは、排出管３２ａと連通し、排出口１２ｂｏは、導入管３２ｂと連通している。
【００２３】
流路１２ａには、突出部１５ａ、１６ａが設けられている。突出部１５ａ、１６ａについては詳しくは後述する。流路１２ａ内の冷媒は、仕切壁１８ａ周りに沿って流れる。
【００２４】
流路１２ｂには、フィン群１５ｂが設けられている。フィン群１５ｂは、流路１２ｂの湾曲した部位に沿うように延びている。流路１２ｂ内の冷媒は、仕切壁１８ｂ周りに沿って流れる。ケース１１ａは、フィン群１５ｂに対応する位置で、ＣＰＵ７０ｂと接触している。フィン群１５ｂは、冷媒との接触面積を確保するためのものである。これにより、ＣＰＵ７０ｂから伝わった熱は、フィン群１５ｂを介して効率よく冷媒へと伝えられる。
【００２５】
次に、突出部１５ａ、１６ａについて説明する。
流路１２ａの下流側には突出部１５ａが設けられており、上流側には突出部１６ａが設けられている。突出部１５ａ、１６ａは、略同一形状である。突出部１５ａ、１６ａは、冷媒の流通を許容するが、気泡を補足できるように形成されている。突出部１５ａ、１６ａは、流路１２ａを画定するケース１１ａの内面から、蓋１１ｂの内面に向けて突出している。ケース１１ａの内面は、第１内面に相当し、蓋１１ｂの内面は、第１内面と対向する第２内面に相当する。尚、ノートパソコン１の通常の使用態様においては、ケース１１ａが上方側であり、蓋１１ｂが下方側に位置する。即ち、ケース１１ａが上方側であり、蓋１１ｂが下方側に位置する。突出部１５ａ、１６ａは、流路１２ａの上面側の内壁に設けられていることになる。尚、通常の使用態様とは、本体部３の底面を水平面に設置した状態である。突出部１５ａ、１６ａの形状については、詳しくは後述する。
【００２６】
流路１２ａは、導入口１２ａｉから排出口１２ａｏにかけて順に、導入口周辺部１２ａ１、幅広部１２ａ２、湾曲部１２ａ３、直線状部１２ａ４、排出口周辺部１２ａ５を含む。幅広部１２ａ２には突出部１５ａ、１６ａが設けられている。突出部１５ａは、幅広部１２ａ２の下流側、突出部１６ａは、幅広部１２ａ２の上流側に設けられている。幅広部１２ａ２は、直線状であって、他の領域よりも幅が広い。また、幅広部１２ａ２は、他の領域よりも上面内壁の高さが高い。
【００２７】
図５（Ａ）は、図３のＡ−Ａ断面図である。図５（Ｂ）は、ノートパソコン１の通常の使用態様時での図５（Ａ）に対応する図である。図５（Ａ）（Ｂ）に例示するように、突出部１５ａ、１６ａに対応する位置で、ケース１１ａは電子部品７０ａに当接している。電子部品７０ａは、プリント基板５０に実装されている。導入口１２ａｉから流路１２ａ内に導入された冷媒は、突出部１６ａへ向けて流れる。突出部１６ａを通過した冷媒は、幅広部１２ａ２を流れ、突出部１５ａを通過して、湾曲部１２ａ３へと流れる。導入口１２ａｉから流路１２ａ内に気泡が侵入した場合には、突出部１６ａ又は突出部１５ａによって気泡が捕捉される。これにより、気泡がポンプ２０へと流れることが防止される。これにより、ポンプ２０が気泡を吸い込むことに起因する騒音の発生を抑制できる。
【００２８】
図３、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、導入口周辺部１２ａ１の流路断面積よりも、幅広部１２ａ２の流路断面積が大きい。換言すれば、流路１２ａは、導入口１２ａｉから突出部１５ａまでの間で流路断面積が拡大している。これにより、幅広部１２ａ２での冷媒の流速は、導入口周辺部１２ａ１での冷媒の流速よりも遅い。従って、導入口周辺部１２ａ１での流速の速い冷媒により気泡が突出部１６ａを通過した場合であっても、幅広部１２ａ２では冷媒の流速が低下しているので、気泡が突出部１５ａを通過することが防止される。
【００２９】
また、幅広部１２ａ２で冷媒の流速が低下するので、突出部１５ａに小さな気泡が捕捉されてから複数の小さな気泡が集まって大きな気泡になるまでの時間を稼ぐことができる。この結果、小さな気泡は大きな気泡へなり、大きくなった気泡は突出部１５ａを通過することがより困難となる。
【００３０】
また、突出片１５ａ１は、冷媒の流通方向に沿って延びている。これにより、複数の突出片１５ａ１の手前を流れる冷媒の流速を遅くすることができる。これによっても、気泡が突出部１５ａを通過することが防止される。
【００３１】
また、図３に例示するように、突出部１５ａは、湾曲部１２ａ３の手前の幅広部１２ａ２に設けられている。一般的に流路内を流れる流体は、湾曲した流路の付近では流体がよどむ部分が発生する。このような位置に突出部１５ａを設けることにより、気泡が突出部１５ａを通過することが防止される。
【００３２】
また、突出部１５ａにより捕捉された気泡は、突出部１６ａによって上流側へ逆流することが防止される。これにより、気泡は、突出部１５ａ、１６ａ間で捕捉される。例えば、ノートパソコン１が持ち運ばれている際には冷媒が逆流する恐れがあるが、そのような場合であっても、気泡を捕捉しておくことができる。
【００３３】
次に、突出部１５ａの形状について説明する。図６（Ａ）は、図３のＢ−Ｂ断面図である。図６（Ｂ）は、ノートパソコン１の通常の使用態様時での図６（Ａ）に対応する図である。図７は、図６（Ｂ）の突出部１５ａの拡大断面図である。
【００３４】
図７に例示するように、突出部１５ａは、複数の突出片１５ａ１を有している。突出片１５ａ１は、ケース１１ａの内面から、蓋１１ｂの内面に向けて突出している。複数の突出片１５ａ１は、冷媒の流通方向に直交する方向に沿うように並べられている。隣接する突出片１５ａ１の間隔は、下方側の間隔ＬＣよりも上方側の間隔ＵＣの方が狭い。各突出片１５ａ１は、冷媒の流通方向に沿うように延びた薄板状に形成されている。
【００３５】
また、気泡は浮力によってケース１１ａの内面側、即ち上方側で浮上する。このため、上方側の間隔ＵＣが狭いことにより、気泡が突出部１５ａを通過することを防止できる。また、下方側の間隔ＬＣが広いことにより、冷媒の流通を確保できる。
【００３６】
また、図５（Ａ）（Ｂ）、図６（Ａ）（Ｂ）に例示するように、突出部１５ａと対応する位置で、ケース１１ａに、電子部品７０ａが当接している。これにより、電子部品７０ａの熱は、突出部１５ａを介して冷媒へと伝えられる。また、突出部１５ａは、複数の突出片１５ａ１を有しているため、冷媒との接触面積も充分に確保されている。このように、突出部１５ａは気泡を捕捉すると共に、電子部品７０ａの冷却効率が向上させる機能を有している。尚、突出部１６ａも、突出部１５ａと同様の機能を有している。ジャケット１０、ポンプ２０、ラジエータ３０、電子部品７０ａは、冷却システムに相当する。電子部品７０ａは、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integration）である。
【００３７】
尚、突出部１５ａの形状は以下のように解釈してもよい。突出部１５ａには、冷媒の流通方向に沿った溝が複数形成されており、突出部１５ａの溝の幅は、蓋１１ｂの内面側よりもケース１１ａの内面側の方が狭い。
【００３８】
また、図５（Ａ）（Ｂ）、図６（Ａ）（Ｂ）、図７に例示するように、突出片１５ａ１の先端は蓋１１ｂの内面に接触している。これにより、１の長期的な使用により冷媒の水位が低下した場合であっても、突出片１５ａ１と冷媒との接触を確保することができる。これにより、電子部品７０ａの冷却効率の低下が防止されている。
【００３９】
また、ＣＰＵ７０ｂは、電子部品７０ａよりも発熱量が大きい。突出部１５ａ、１６ａは、ＣＰＵ７０ｂよりも発熱量の小さい電子部品７０ａを冷却する機能を有している。突出部１５ａ、１６ａ周辺には気泡が集まるため、突出部１５ａ、１６ａが発熱量の大きいＣＰＵ７０ｂを冷却しようとすると充分にＣＰＵ７０ｂを冷却することができない恐れがあるからである。
【００４０】
図８（Ａ）は、図３のＣ−Ｃ断面図である。図８（Ｂ）は、ノートパソコン１の通常の使用態様時での図８（Ａ）に対応する図である。図８（Ａ）（Ｂ）に例示するように、直線状部１２ａ４よりも、排出口周辺部１２ａ５の方が流路高さが低い。換言すれば、突出部１５ａと排出口１２ａｏとの間で、ケース１１ａの内面は蓋１１ｂの内面に接近している。直線状部１２ａ４周辺に気泡がある場合は、浮力によって気泡は直線状部１２ａ４の内面に周辺に集まる。また、浮力の作用により、気泡は直線状部１２ａ４から排出口周辺部１２ａ５へと流れにくい。これにより、ポンプ２０へ気泡が吸い込まれることが防止される。
【００４１】
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。
【００４２】
突出部１６ａは設けられていなくてもよい。突出部１５ａ、１６ａは、同一形状でなくてもよい。突出部１５ａ、１６ａは、上記実施例で示した形状に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、ノートパソコンの説明図である。
【図２】図２は、冷却ユニットの斜視図である。
【図３】図３は、ジャケットの内部構造の説明図である。
【図４】図４は、ポンプ周辺の模式図である。
【図５】図５（Ａ）は、図３のＡ−Ａ断面図であり、図５（Ｂ）は、ノートパソコンの通常の使用態様時での図５（Ａ）に対応する図である。
【図６】図６（Ａ）は、図３のＢ−Ｂ断面図であり、図６（Ｂ）は、ノートパソコンの通常の使用態様時での図６（Ａ）に対応する図である。
【図７】図７は、図６（Ｂ）の突出部の拡大断面図である。
【図８】図８（Ａ）は、図３のＣ−Ｃ断面図であり、図８（Ｂ）は、ノートパソコンの通常の使用態様時での図８（Ａ）に対応する図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  ノートパソコン
８  冷却ユニット
１０  冷却ジャケット
１１ａ  ケース
１１ｂ  蓋
１２ａ、１２ｂ  流路
１２ａｉ、１２ｂｉ  導入口
１２ａｏ、１２ｂｏ  排出口
１２ａ１  導入口周辺部
１２ａ２、１２ａ４  直線状部
１２ａ３  湾曲部
１２ａ５  排出口周辺部
１５ａ、１６ａ  突出部
１５ａ１  突出片
２０  ポンプ
３０  ラジエータ
４０  冷却ファン
５０  プリント基板
７０  電子部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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