(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却する冷却対象部品の数が増減した場合でも、これらを容易に冷却することができる構造体を提供する。【解決手段】冷却そうち１Aは、冷却対象部品３と熱交換する吸熱部４と、吸熱部４を介して循環してきた冷媒を冷却する冷却部５と、複数の吸熱部４と１つの冷却部５とを脱着自在に配管により接続する接続部６と、を備える。このような構成により、複数の吸熱部４は接続部６により１つの冷却部５と脱着自在に接続できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却対象部品と熱交換する吸熱部と、
前記吸熱部を介して循環してきた冷媒を冷却する冷却部と、
複数の前記吸熱部と１つの前記冷却部とを脱着自在に配管により接続する接続部と、を備えることを特徴とする電子機器の冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子機器の冷却装置であって、
前記吸熱部は、前記冷却対象部品に密着して取り付けられる吸熱器と、
前記吸熱器を挿通して設けられると共に、一方の端部領域が吸熱側流入ポートをなして前記冷媒が流入し、他方の端部領域が吸熱側吐出ポートをなして前記冷媒が流出する吸熱側配管と、
前記吸熱側流入ポート及び前記吸熱側吐出ポートに、それぞれ設けられた吸熱側バルブと、を備えることを特徴とする電子機器の冷却装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電子機器の冷却装置であって、
前記冷却部は、前記冷媒を循環させるポンプと、
前記冷媒と熱交換する複数の熱交換器と、
前記熱交換器で熱交換した前記冷媒を貯留するタンクと、を備えることを特徴とする電子機器の冷却装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子機器の冷却装置であって、
前記接続部は、冷媒が流入する複数の冷却側流入ポートを備えるマニーホールドと、
前記タンク内と連通して設けられて冷媒が流出する複数の冷却側吐出ポートと、
前記冷却側流入ポートと前記吸熱側吐出ポートとを接続すると共に、前記冷却側吐出ポートと前記吸熱側流入ポートとを接続する接続管とを備えることを特徴とする電子機器の冷却装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の電子機器の冷却装置であって、
前記熱交換器が、前記タンクと熱接触して設けられるフィン支持板と、
前記フィン支持板に立設された複数のフィンと、を備えることを特徴とする電子機器の冷却装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電子機器の冷却装置であって、
前記フィンが、扇状に配置されていることを特徴とする電子機器の冷却装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の電子機器の冷却装置であって、
前記フィン支持板の上面が、水平面に対して傾斜して設けられていることを特徴とする電子機器の冷却装置。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれか１項に記載の電子機器の冷却装置であって、
前記フィンの面に複数の溝が設けられていることを特徴とする電子機器の冷却装置。
【請求項９】
前記冷却対象部品が搭載されたカードと、
前記冷却対象部品と熱交換する吸熱部と、
前記吸熱部を介して循環してきた冷媒を冷却する冷却部と、
複数の前記吸熱部と１つの前記冷却部とを脱着自在に配管により接続する接続部とを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
前記カードが複数設けられて、前記接続部によって前記カードに搭載された１以上の前記吸熱部が前記冷却部と接続されていることを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の電子機器であって、
前記吸熱部における吸熱側配管が、少なくとも１つの電子部品を迂回して配置されていることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品の冷却装置及びそれを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報処理装置等における電子機器においては、種々の技術開発により処理速度の高速化等が図られている。しかし、処理速度の高速化等が達成される一方で、この電子機器において消費される電力も増大している。消費電力の一部は熱となるため、消費電力の増大は大きな発熱をもたらす。そこで、発熱する電子部品を冷却装置で冷却することが行われている。
【０００３】
電子機器に冷却装置を設ける提案として、以下の特許文献１〜３がある。特許文献１は、薄型ケースと制御基板とを有するディスクドライブをユニットボックス内に複数並べられたディスクアレイ装置を開示している。この薄型ケース内には、記録ディスクと、記録・再生ヘッドと、これらを駆動する駆動機構とが収納されている。また、薄型ケース及びユニットボックスは、それぞれ熱伝導性を有する材料で形成されている。ユニットボックスには、冷却媒体が封入された吸熱部が設けられている。これによりディスクドライバから発生する熱が吸熱部により吸熱されることにより、駆動機構等が冷却される。
【０００４】
また、特許文献２は、発熱部品と熱交換するコールドプレートと、冷媒を貯蓄するタンクと、この冷媒を定量吐出するポンプと、冷媒の流路が形成された放熱プレートと、タンクとポンプとを接続すると共に放熱プレートとコールドプレートとを接続する配管とを備える冷媒供給システムを提案している。そして、発熱部品はコールドプレートで冷媒と熱交換する。この冷媒は、放熱プレートと熱交換して放熱する。これにより、発熱部品が冷却できるようになる。
【０００５】
さらに、特許文献３は、空気側熱交換器と、発熱源であるチップに取り付けられた熱伝達板と、液体を空気側熱交換器と熱伝達板との間で循環させるポンプを備えた熱伝達構造体を提案している。チップの熱は熱電熱板を介して液体に伝わり、この液体は空気側熱交換器を介して大気に放熱する。これにより、チップが冷却できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−０７３０９９号公報
【特許文献２】特開平０５−２６４１３９号公報
【特許文献３】特開平１０−２１３３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１〜３にかかる構成は、冷却対象である電子部品の数が増減した場合には、これらを容易に冷却することができない問題があった。
【０００８】
即ち、例えば通信装置等においては、冷却対象である電子部品を搭載したカードが複数装着されている。このカードは、メンテナンス時に交換されたり、通信装置の用途拡大に伴い増設されたりする。しかし、上記特許文献１〜３にかかる構成は、予め設定（予定）された電子部品の冷却を目的としているため、用途拡大等に伴いカードが増えても、このようなカードを冷却することができない問題があった。
【０００９】
そこで、本発明の主目的は、電子部品の数が増減した場合でも、これらを容易に冷却することができる電子機器の冷却装置及びそれを用いた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】
【００１０】
上記課題を解決するため、電子機器の冷却装置は、冷却対象部品と熱交換する吸熱部と、吸熱部を介して循環してきた冷媒を冷却する冷却部と、複数の吸熱部と１つの冷却部とを脱着自在に配管により接続する接続部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、電子機器は、冷却対象部品が搭載されたカードと、冷却対象部品と熱交換する吸熱部と、吸熱部を介して循環してきた冷媒を冷却する冷却部と、複数の吸熱部と１つの冷却部とを脱着自在に配管により接続する接続部とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電子部品の数が増減した場合でも、これらを容易に冷却することができるようになる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の第１の実施形態を図を参照して説明する。図１は、第１の実施形態にかかる冷却装置１Ａの構成を示す図である。以下、大きな発熱を伴う電子部品であって、冷却を必要とする電子部品を冷却対象部品３と記載する。冷却装置１Ａは、冷却対象部品３と熱交換する吸熱部４と、この吸熱部４を介して循環してきた冷媒を冷却する冷却部５と、複数の吸熱部４と１つの冷却部５とを脱着自在に配管によって接続する接続部６と、を備える。
【００１４】
このような構成により、複数の吸熱部４は、接続部６により１つの冷却部５と脱着自在に接続できる。従って、冷却対象部品３の数が増減することにより吸熱部４の数が増減しても、増加した吸熱部４は接続部６により冷却部５に接続でき、また減少した吸熱部４と冷却部５とを接続している接続部６を取り外すことができる。よって、１つの冷却部５により各吸熱部４に冷媒を循環させることが可能になる。即ち、冷却対象部品３の数が増減した場合でも、これらを容易に冷却することができるようになる。
【００１５】
次に、本発明の第２の実施形態を図を参照して説明する。図２は、第２の実施形態にかかる電子機器２の要部を示す斜視図である。この電子機器２は、冷却対象部品１６が搭載された複数のカード１０と、冷却対象部品１６を冷却する冷却装置１Ｂとを備えている。複数のカード１０は構造体１００のシェルフ１１０の内部に並列に収納されている。各カード１０はシェルフ１１０の前面１１０Ａから引き出し可能となっている。
【００１６】
図３は、カード１０の斜視図である。カード１０は、複数の端子が設けられた端子部１２と、コンデンサ、抵抗、演算処理を行う演算器等が搭載される搭載部１４とを備える。なお、図３には、後述する吸熱部２２が併せて示されている。
【００１７】
図４は、図２における冷却装置１Ｂの冷却回路図である。同図において、接続管４５に平行に記載されている一点矢線は、冷媒の流れを示している。冷媒としては、市水を例示するが、本実施形態は市水に限定されない。冷却装置１Ｂは、吸熱部２２と、冷却部２４と、吸熱部２２と冷却部２４とを接続する接続部２５とを備える。なお、図４においては、１つの冷却部２４に２つの吸熱部２２を接続した場合を例示している。
【００１８】
吸熱部２２は、図３に示したように、冷却対象部品１６に密着して設けられる吸熱器２６、冷媒の循環路をなす吸熱側配管２８、この吸熱側配管２８に接続された吸熱側バルブ３０を備える。
【００１９】
吸熱器２６は、銅やアルミニューム等の熱伝導度の高い材料により形成された板状の部材である。なお、吸熱器２６の平面寸法は、冷却対象部品１６と略同じ寸法に形成されていることが好ましいが、異なる寸法でも良い。
【００２０】
吸熱側配管２８は、銅やアルミニューム等の熱伝導度の高い材料により形成された管である。吸熱側配管２８の中央部分は、吸熱器２６内を蛇行して配管されて、吸熱側配管２８を流れる冷媒と吸熱器２６との熱交換面積が大きくなるように設定されている。吸熱側配管２８は、カード１０の後側（端子部１２の反対側）から引き出されている（図３を参照）。そして、吸熱側配管２８の一方の端部は、吸熱側吐出ポート３２ａをなし、他方の端部は吸熱側流入ポート３２ｂをなしている。吸熱側吐出ポート３２ａ及び吸熱側流入ポート３２ｂには、それぞれ吸熱側バルブ３０が設けられている。
【００２１】
図５（ａ）は冷却部２４の斜視図、図５（ｂ）は冷却部２４の正面図、図５（ｃ）は冷却部２４の側面図である。各図は接続部２５の一部を含んでいる。冷却部２４は、タンク４０と、このタンク４０の上面に設けられたポンプ４４と、タンク４０内に設けられた熱交換器５０とを備える。なお、図５において、熱交換器５０は想像線で示されている。
【００２２】
ポンプ４４は、例えばインバータ制御により冷媒の吐出量が、調整可能に設けられている。これにより、熱負荷が大きくなった場合には、吐出量を大きくし、また熱負荷が小さくなった場合には吐出量を小さくできる。なお、熱負荷は、吸熱部２２の数に依存する。従って、吸熱部２２の数、即ち冷却対象部品１６の数に応じて吐出量が調整できる。
【００２３】
熱交換器５０は、一次タンク４６と複数のフィン４２と、フィン４２を支持するフィン支持板５２とを備えている。一次タンク４６は、概略円筒状に形成され、上方の開口にポンプ４４の吐出ポート４８が挿入されている。一次タンク４６の側筒面の一部は開口されて、この開口された領域に複数のフィン４２の一方の端部領域が挿入されている。そして、複数のフィン４２は、一次タンク４６側を節とした扇状（放射状）に並べられて、隣接するフィン４２の間に形成される領域が、冷媒の流路を形成している。
【００２４】
なお、各フィン４２はフィン支持板５２に固着され、このフィン支持板５２はタンク４０の底面に密着して取り付けられている。フィン支持板５２の上面５２ａは、一次タンク４６から離れるに従って下るように傾斜している（図５（ｃ）を参照）。
【００２５】
従って、ポンプ４４からの冷媒は、一次タンク４６に流入し、その後、各フィン４２の間の流路を流れてタンク４０に貯留される。冷媒は流路を流動する際に、フィン４２と熱交換する。熱交換された熱は、フィン支持板５２からタンク４０の筐体に伝わり、この筐体から大気に放熱される。
【００２６】
図６は、１枚のフィン４２の斜視図及び一部拡大側面図である。図６に示すフィン４２の表裏面には複数の溝５４が形成されている。図６において、ポンプ４４から一次タンク４６に流入した冷媒Ｋの流れが、太い点線で例示されている。冷媒Ｋは溝５４を流れながらフィン支持板５２側に落ちるので、冷媒Ｋとフィン４２との熱交換時間は長くなる。従って、効率的に冷媒Ｋを冷却することができる。
【００２７】
接続部２５は、図４及び図５に示すように、ポンプ４４の上部位置に設けられたマニーホールド３６と、タンク４０の筐体に取り付けられた複数の冷却側吐出ポート５６と、冷却部２４と吸熱部２２とを接続する複数の接続管４５とを備える。
【００２８】
マニーホールド３６は、吸熱部２２からの冷媒が流入する複数の冷却側流入ポート３４と、各冷却側流入ポート３４に設けられた冷却側バルブ３７と、冷却側流入ポート３４から流入した冷媒をポンプ４４に供給する１つのポンプ側吐出ポート３８と、冷却側流入ポート３４とポンプ側吐出ポート３８とを接続するマニーホールド本体部３９とを備える。各冷却側流入ポート３４は、ポンプ側吐出ポート３８と連通している。そして、ポンプ側吐出ポート３８は、ポンプ４４の流入ポートに接続されている。
【００２９】
冷却側吐出ポート５６は、タンク４０の筐体の下端辺に沿って所定の間隔に複数並べて設けられている。また、各冷却側吐出ポート５６には、それぞれ冷却側バルブ５８が設けられている。各冷却側吐出ポート５６は、タンク４０内と連通して、各冷却側バルブ５８を開くことにより、タンク４０に貯留された冷媒が流出するようになっている。
【００３０】
接続管４５は、ゴムやプラスチック等のからなる可撓性を備える管である。無論、銅管やアルミニューム管であっても良い。接続管４５と、冷却側吐出ポート５６、吸熱側流入ポート３２ｂ（図３参照）、吸熱側吐出ポート３２ａ（図３参照）及び冷却側流入ポート３４等の各ポートとの接続は、ワンタッチで挿脱できるようにカプラ構造とすることが可能であり、また各ポートと螺合するフレアナット構造とすることが可能である。
【００３１】
このような構成で図２に示す電子機器２の冷却対象部品１６を冷却する場合には、以下のようにして行う。電子機器２には、冷却対象部品１６が搭載されたカード１０が用いられる。図３に示すように冷却対象部品１６には吸熱器２６が密着して（熱接触して）設けられている。このようなカード１０を電子機器２に装着する。この状態では、吸熱器２６と冷却部２４とは配管されていない。そこで、図２及び図４に示すように吸熱部２２と冷却部２４を接続管４５で接続する。その後、図４に示すように吸熱側バルブ３０、冷却側バルブ３７及び冷却側バルブ５８を開く。これにより、冷却路が導通する。
【００３２】
この状態でポンプ４４を回転させると、タンク４０内の冷媒は、冷却側吐出ポート５６、吸熱側流入ポート３２ｂ、吸熱器２６、吸熱側吐出ポート３２ａ、冷却側流入ポート３４、ポンプ４４、熱交換器５０、タンク４０へと循環する。
【００３３】
冷媒は、吸熱器２６や熱交換器５０を通過する際に、これらと熱交換する。即ち、冷媒は、吸熱器２６を通過する際に、この吸熱器２６と熱交換する。吸熱器２６の温度は、冷却対象部品１６により上昇しているので、冷媒が吸熱器２６と熱交換することにより、冷却対象部品１６は冷却される。一方、冷媒の温度は上昇する。
【００３４】
温度上昇した冷媒は、熱交換器５０を通過する際に、フィン４２と熱交換する。フィン４２に伝導した熱は、主にフィン支持板５２を介してタンク４０の筐体に伝わり、この筐体から大気に放熱される。即ち、冷媒はフィン４２の間の通路を通過する際に、このフィン４２と熱交換することにより冷却されて、タンク４０に貯留される。従って、タンク４０には、冷却された冷媒が貯留することになる。このように冷媒が循環することで、冷却対象部品１６の熱が大気に放熱されるので、冷却対象部品１６が冷却される。
【００３５】
なお、カード１０を交換等する場合は、吸熱側バルブ３０、冷却側バルブ３７及び冷却側バルブ５８を閉じて、接続管４５を外す。その後、カード１０を交換等する。吸熱側バルブ３０及び冷却側バルブ５８を閉じることにより、接続管４５を外しても冷媒の零れが抑制できる。
【００３６】
以上説明したように、カード１０が増減した場合でも、カード１０に設けた吸熱器２６と冷却部２４とを接続するだけで、冷却対象部品１６の冷却が可能になる。
【００３７】
また、吸熱部２２の厚みは、少なくとも吸熱側配管２８の外径まで薄くすることができるので、複数のカード１０が狭い間隔で並べて装着される電子装置であっても、隣接するカード１０と吸熱部２２との干渉は起きにくい。従って、吸熱部２２を装備するカード１０であっても、既存の電子機器にそのまま装着できるようになる。
【００３８】
次に、第３の実施形態を図７、図８を参照して説明する。図７は、複数の冷却対象部品１６を搭載した１つのカード１０Ｂを例示している。そして、各冷却対象部品１６には、それぞれ吸熱器２６が設けられている。
【００３９】
このように、複数の冷却対象部品１６が１つのカード１０Ｂに設けられている場合であっても、１つの冷却部２４により冷媒を供給することができる。即ち、１つのカード１０Ｂに複数の吸熱器２６を設けることが可能になる。
【００４０】
なお、複数の吸熱器２６は、図７に示したように直列に配管接続される場合の他に、並列に配管接続される場合であっても良い。さらに、１つのカードに複数の吸熱部２２を独立して設けてもよい。即ち、吸熱側配管や吸熱側吐出ポート、吸熱側流入ポートも独立して設けても良い。
【００４１】
図８は、カード１０Ｃの搭載されている電子部品に高低差がある場合に、吸熱側配管２８が背の高い電子部品６０を迂回するように配置した場合を示している。先に、述べたように電子機器には複数のカードが狭い間隔で並べて設けられることがある。このような場合に、背の高い部品の上に吸熱側配管２８が配管されると、隣接するカードと接触したりすることが起きやすい。しかし、このような背の高い部品を迂回するように吸熱側配管２８を配管することで、このような干渉が起き難くなる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる冷却装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態にかかる冷却装置を備えた電子機器の要部を示す斜視図である。
【図３】第２の実施形態にかかるカードの斜視図である。
【図４】第２の実施形態にかかる冷却装置の冷却回路図である。
【図５】第２の実施形態にかかる冷却部の構成を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図６】第２の実施形態にかかるフィンの斜視図である。
【図７】本発明の第３の実施形態にかかる複数の冷却対象部品を搭載するカードの斜視図である。
【図８】第３の実施形態にかかる高低差のある電子部品を搭載する他のカードの斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１Ａ，１Ｂ  冷却装置
２  電子機器
３，１６  冷却対象部品
４，２２  吸熱部
５，２４  冷却部
６，２５  接続部
１０，１０Ｂ，１０Ｃ  カード
２６  吸熱器
２８  吸熱側配管
３０  吸熱側バルブ
３２ａ  吸熱側吐出ポート
３２ｂ  吸熱側流入ポート
３４  冷却側流入ポート
３８  ポンプ側吐出ポート
４０  タンク
４２  フィン
４４  ポンプ
４５  接続管
４６  一次タンク
４８  吐出ポート
５０  熱交換器
５２  フィン支持板
５４  溝
５６  冷却側吐出ポート
５８  冷却側バルブ
【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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