(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒と、
前記冷媒を液相状態から気相状態に相変化させて吸熱を行う沸騰部と、
前記冷媒を気相状態から液相状態に相変化させて放熱を行う凝縮部と、
前記沸騰部と前記凝縮部とを接続する配管と、
を備え、
前記沸騰部を構成する沸騰部容器は、
上面部と、前記上面部の上に配置された所定方向に延伸した配置部材と、を備え、
前記凝縮部を冷却する冷却風が前記上面部の一部と前記配置部材の表面とによって形成された第１の面に沿って流動することによって、前記冷却風を流動させる流路を構成し、
前記配置部材は、上方に傾斜する面を備える、
冷却装置。
【請求項２】
前記配管は、前記沸騰部から前記凝縮部へ前記冷媒を輸送する蒸気管と、前記凝縮部から前記沸騰部へ前記冷媒を輸送する液体管を含み、
前記上面部は、前記蒸気管との接続部側を上方として傾斜している面を含む、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記沸騰部は、前記沸騰部容器の内部に配置された複数のフィンを備え、
前記フィンの上端と前記上面部との距離は、前記複数のフィンの配置間隔よりも大きい、請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記凝縮部は、
前記冷媒が流動する管状体と、
前記管状体の周囲に配置された複数の放熱体と、
を備える、請求項１乃至３のいずれか１項記載の冷却装置。
【請求項５】
動作に伴って発熱する第１の発熱部材と、冷却装置と、ファンとを備え、
前記冷却装置は、
冷媒と、
前記冷媒を液相状態から気相状態に相変化させて吸熱を行う沸騰部と、
前記冷媒を気相状態から液相状態に相変化させて放熱を行う凝縮部と、
前記沸騰部と前記凝縮部とを接続する配管と、
を備え、前記沸騰部を構成する沸騰部容器は上面部と、前記上面部の上に配置された所定方向に延伸した配置部材と、を備え、前記凝縮部を冷却する冷却風が前記上面部の一部と前記配置部材の表面とによって形成された第１の面に沿って流動することによって、前記冷却風を流動させる流路を構成し、前記配置部材は、上方に傾斜する面を備え、
前記ファンは、前記凝縮部に対向して配置され、前記冷却風を出力する、
電子機器。
【請求項６】
動作に伴って発熱する第２の発熱部材をさらに備え、
前記第２の発熱部材は、前記流路内に配置される、
請求項５記載の電子機器。
【請求項７】
前記凝縮部は、
前記冷媒が流動する管状体と、
前記管状体の周囲に配置された複数の放熱体と、
を備える、請求項５または６記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器内において発熱部材を冷却する冷却装置およびそれを用いた電子機器に関し、特に、１Ｕサーバ等の低背の電子機器内おいて、冷媒の相変化を利用して発熱部材を冷却する冷却装置およびそれを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置や電子機器などの高性能化、高機能化等に伴い、それらの発熱量も増加している。例えば、ＣＰＵを搭載したコンピュータ等の電子機器は、情報量や処理速度の増大に伴って、ＣＰＵ等の半導体素子の発熱量が増大している。半導体素子から発せられる熱により、半導体素子自身が破損する可能性があるため、半導体素子を用いるコンピュータ等の電子機器は、半導体等の発熱体を冷却する冷却装置を備えている。
【０００３】
しかし、大型の電子機器においては、冷却装置の実装スペースが十分に取れるが、パーソナルコンピュータや１Ｕサーバなどの小型電子機器においては、実装スペースが十分に取れないため、冷却装置の小型化、特に高さを低く抑えることが必須となる。なお、１Ｕサーバは、ラック高さが、米国電子工業界（Electronic Industries Alliance）で定めたラック高さの最小単位である１Ｕ（１．７５インチ）に形成されたサーバである。
【０００４】
特許文献１には、冷却装置を搭載した薄型の電子機器として、冷媒循環式の冷却装置を搭載した電子機器（１Ｕサーバ）が開示されている。特許文献１の冷却装置は、ＣＰＵを冷却する蒸発器と凝縮器とを配管によって接続し、ＣＰＵの熱により冷媒を気化させると共にファンで凝縮器を冷却することにより冷媒を凝縮させ、ＣＰＵから発生した熱の移送および放熱を行う。この電子機器は、冷却装置の凝縮器を主凝縮器と副凝縮器に分割し、副凝縮器を蒸発器の上に設置することにより、冷却装置を薄型の電子機器（１Ｕサーバ）に搭載する。
【０００５】
特許文献２には、冷却装置を搭載した薄型の電子機器として、ＣＰＵを冷媒循環式の冷却装置を用いて冷却すると共に、その他の発熱部材をファンを用いて冷却する電子機器（１Ｕサーバ）が開示されている。特許文献２の冷却装置は、ラジエタ（凝縮器）とジャケット（蒸発器）の間を結ぶ高温側配管と低温側配管とを熱的接合部を介して接触させることによってラジエタの性能を向上させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６-１２８７５号公報
【特許文献２】特開２００７-１０２１１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、特許文献１の冷却装置は、蒸発器の上に配置した副凝縮器を冷却することができないため、冷却装置の冷却効率が低下する。また、特許文献２の冷却装置は、ＣＰＵを冷却するために冷却装置を配置することにより、その他の発熱部材を冷却するための電子機器のファンから出力された冷却風の流れが妨げられる。従って、ＣＰＵ以外のその他の発熱部材の冷却効率が低下し、結果的に、電子機器全体の冷却効率が低下する。このように、特許文献１および特許文献２に開示された冷却装置は、薄型の電子機器に実装すると、電子機器全体の冷却効率が低下してしまうという課題がある。
【０００８】
本発明の目的は、上述した課題である、相変化を用いた冷却装置においては、薄型の電子機器に実装すると電子機器全体の冷却効率が低下してしまうという課題を解決する、冷却装置およびそれを用いた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明に係る冷却装置は、冷媒と、冷媒を液相状態から気相状態に相変化させて吸熱を行う沸騰部と、冷媒を気相状態から液相状態に相変化させて放熱を行う凝縮部と、沸騰部と凝縮部とを接続する蒸気管および液体管と、を備える。ここで、沸騰部を構成する沸騰部容器は、凝縮部を冷却する冷却風を流動させる流路を構成する。
【００１０】
上記目的を達成するために本発明に係る電子機器は、動作に伴って発熱する第１の発熱部材と、冷却装置と、ファンとを備える。ここで、冷却装置は、冷媒と、冷媒を液相状態から気相状態に相変化させて吸熱を行う沸騰部と、冷媒を気相状態から液相状態に相変化させて放熱を行う凝縮部と、沸騰部と凝縮部とを接続する配管と、を備えると共に、沸騰部を構成する沸騰部容器は凝縮部を冷却する冷却風を流動させる流路を構成する。また、ファンは、凝縮部に対向して配置され、冷却風を出力する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る冷却装置およびそれを用いた電子機器は、薄型の電子機器に実装した場合であっても、電子機器全体の冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電子機器１０の内部構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る沸騰部５０の（ａ）上面図、（ｂ）（ａ）のＸ−Ｘ線断面図、（ｃ）（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る沸騰部５０の概略斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る電子機器１０において、ファン４０から出力される冷却風の流れを示す概略図である。
【図５】本発明の第１の実施形態において、その他の形状の切欠部を形成した（ａ）沸騰部５０Ｂ、（ｂ）沸騰部５０Ｃ、（ｃ）沸騰部５０Ｄ、（ｄ）沸騰部５０Ｅの斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施形態において、その他の位置に蒸気管および液体管を配置した（ａ）沸騰部５０Ｆ、（ｂ）沸騰部５０Ｇ、（ｃ）沸騰部５０Ｈ、（ｄ）沸騰部５０Ｉの断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るサーバ１００の内部構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るチャンバー３１０の（ａ）上面図、（ｂ）（ａ）のＸ−Ｘ線断面図、（ｃ）（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るチャンバー３１０の概略斜視図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るサーバ１００において、ファン５００から出力される冷却風の流れを示す（ａ）断面図、（ｂ）上面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態において、その他の形状の切欠部を形成した（ａ）チャンバー３１０Ｂ、（ｂ）チャンバー３１０Ｃ、（ｃ）チャンバー３１０Ｄの斜視図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係るチャンバー３７０の（ａ）上面図、（ｂ）（ａ）のＸ−Ｘ線断面図、（ｃ）（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係るチャンバー３７０の概略斜視図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係るサーバ１００Ｂにおいて、ファン５００から出力される冷却風の流れを示す上面図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係るチャンバー３９０の（ａ）上面図、（ｂ）（ａ）のＸ−Ｘ線断面図、（ｃ）（ａ）のＹ−Ｙ線断面図、（ｄ）（ａ）のＺ１−Ｚ１線断面図、（ｅ）（ａ）のＺ２−Ｚ２線断面図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態に係るチャンバー３９０の概略斜視図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態に係るサーバ１００Ｃにおいて、ファン５００から出力される冷却風の流れを示す（ａ）断面図、（ｂ）上面図である。
【図１８】本発明の第４の実施形態において、その他の配置部材を配置した（ａ）チャンバー３９０Ｂ、（ｂ）チャンバー３９０Ｃ、（ｃ）チャンバー３９０Ｄの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
第１の実施形態について説明する。本実施形態に係る電子機器の内部構成図を図１に示す。図１において、本実施形態に係る電子機器１０は、内部に冷却装置２０、発熱部材３０、ファン４０、および、図示しないその他の電子部品や配線等が配置されている。
【００１４】
冷却装置２０は、発熱部材３０と熱的に接続され、発熱部材３０を冷却する。発熱部材３０は、基板の上に複数の回路が配置されている電子部品等であり、動作に伴って熱を発生する。ファン４０は、冷却装置２０の後述する凝縮部６０に向かって冷却風を出力する。
【００１５】
冷却装置２０についてさらに説明する。図１において冷却装置２０は、沸騰部５０、凝縮部６０、蒸気管７０、液体管８０および冷媒９０を備える。
【００１６】
沸騰部５０は、発熱部材３０の上に配置され、発熱部材３０の熱を内部に溜まっている液相状態の冷媒９０へ吸熱させることにより、発熱部材３０を冷却する。また、本実施形態において、沸騰部５０を構成する沸騰部容器は、冷却風を流動させる流路を構成している。
【００１７】
凝縮部６０は、気相状態の冷媒９０を冷却する。凝縮部６０は、例えば、図示しない複数の管状体およびこの管状体の長手方向に沿って配置された放熱体を備える。凝縮部６０は、気相状態の冷媒９０が管状体内を通過することにより、気相状態の冷媒９０の熱を放熱体を介して外気へ放熱させる。なお、本実施形態において、凝縮部６０は放熱体として金属製の平板状のフィンを用いる。
【００１８】
蒸気管７０は、沸騰部５０と凝縮部６０とを接続する。沸騰部５０内で気相状態となった冷媒９０は、蒸気管７０を通過して凝縮部６０まで輸送される。
【００１９】
液体管８０は、凝縮部６０と沸騰部５０とを接続する。凝縮部６０内で液相状態となった冷媒９０は、液体管８０を通過して沸騰部５０まで輸送される。
【００２０】
冷媒９０は、低沸点を有する媒体である。冷媒９０は、沸騰部５０内において発熱部材３０の熱を吸熱し、液相状態から気相状態へと相変化する。気相状態の冷媒９０は、蒸気管７０を介して凝縮部６０へ輸送される。さらに、冷媒９０は、凝縮部６０内において熱が外気へ放熱されることによって凝縮し、気相状態から液相状態へと相変化する。液相状態の冷媒９０は液体管８０を介して再び沸騰部５０へ輸送される。
【００２１】
上記のように構成された冷却装置２０は、液体ポンプなどを使用することなく冷媒９０が冷却装置２０内を循環し続け、発熱部材３０で発生した熱を外気へ放熱し、発熱部材３０を冷却する。さらに、上記のように構成された冷却装置２０は、沸騰部５０の沸騰部容器が冷却風を流動させる流路を構成していることから、ファン４０から放出された冷却風は、この流路を通過して冷却装置２０の後ろ側まで流動する。従って、本実施形態に係る冷却装置２０を薄型の電子機器に実装した場合、電子機器全体の冷却効率を向上させることができる。
【００２２】
本実施形態に係る冷却装置２０の沸騰部５０についてさらに説明する。沸騰部５０の上面図を図２（ａ）に、図２（ａ）の沸騰部５０をＸ−Ｘ線で切断した断面図を図２（ｂ）に、図２（ａ）の沸騰部５０をＹ−Ｙ線で切断した断面図を図２（ｃ）に示す。また、沸騰部５０の概略斜視図を図３に示す。図３において、蒸気管７０が接続される位置を一点鎖線で示す。
【００２３】
本実施形態に係る沸騰部５０を構成する沸騰部容器は、図２および図３に示すように、底面５１、上面５２、前面５３、後面５４および２つの側面５５ａ、５５ｂから成る。底面５１の上にはフィン５６が配置され、底面５１は発熱部材３０の上に配置される。また、沸騰部５０内の下部に液相状態の冷媒９０が溜まっている。この構造により、発熱部材３０とフィン５６とが底面５１を介して熱的に接続され、フィン５６に伝わった熱によって液相状態の冷媒９０が加熱されて気相状態に相変化する。
【００２４】
また、本実施形態に係る沸騰部５０は、図２および図３に示すように、上面５２上および側面５５ｂ上の線分を含む面で切断することにより形成される切欠部５７を備える。すなわち、沸騰部５０の上面５２は、前面５３側から所定方向に伸びる三角柱状の切欠部５７を備える。沸騰部５０の上面５２は、切欠部５７と接しない、底面５１と平行な上面５２ａと、切欠部５７と接する、側面５５ｂ側に下方傾斜する上面５２ｂと、から構成される。ここで、上面５２ａおよび上面５２ｂが請求項の上面部を構成し、上面５２ｂが請求項の第１の面に相当する。この第１の面は、上面５２に前面５３側から所定方向に延伸した三角柱状の切欠部５７を形成することによって形成され、切欠部５７が上述の流路を構成する。
【００２５】
上記のように構成された沸騰部５０を備える冷却装置２０において、ファン４０から出力された冷却風の流れについて説明する。図４に、沸騰部５０において、ファン４０から出力された冷却風の流れを矢印で示す。図１に示した電子機器１０において、ファン４０から出力された冷却風は、冷却装置２０の凝縮部６０を冷却した後、沸騰部５０へ達する。そして、図４に示すように、沸騰部５０の前面５３によって遮られた冷却風は、上面５２ｂの切欠部５７を通過し、沸騰部５０の後側に流動する。
【００２６】
以上のように、本実施形態に係る電子機器１０は、冷却装置２０の沸騰部５０の上面５２に切欠部５７を形成することによって流路が構成される。この構成により、ファン４０から出力された冷却風を切欠部５７によって構成された流路を通過させて所定方向に流動させることができる。従って、冷却装置２０の凝縮部６０を冷却する冷却風を用いて冷却装置２０の所定方向に配置されている他の発熱部材等を副次的に冷却することができ、薄型の電子機器に実装した場合でも、電子機器全体の冷却効率を向上させることができる。
【００２７】
なお、本実施形態では、上面５２上および側面５５ｂ上の線分を含む面で切断することにより、沸騰部５０の上面部に三角柱状の切欠部５７を形成したが、これに限定されない。切欠部５７は、上面５２において前面５３側から所定方向に形成されれば良い。その他の形状の切欠部を形成した沸騰部の例を図５（ａ）〜（ｄ）に示す。
【００２８】
図５（ａ）に示した沸騰部５０Ｂは、沸騰部５０Ｂの前面と上面とのみに接する切欠部を備える。図５（ｂ）に示した沸騰部５０Ｃは、三角柱状の二つの切欠部を備える。また、図５（ｃ）に示した沸騰部５０Ｄは、沸騰部５０Ｄを上面およびそれぞれ二つの側面上の線分を含む２つの曲面で切断することにより、円柱の一部を形成する二つの切欠部を形成した。さらに、図５（ｄ）に示した沸騰部５０Ｅは、直方体状の二つの切欠部を形成した。
【００２９】
図５（ａ）〜（ｄ）に示した沸騰部５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅは、いずれも前面側から所定方向に伸びる切欠部を備えることから、沸騰部５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅに達したファン４０から出力された冷却風を、沸騰部５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅの切欠部を通過させて所定方向に送ることができる。
【００３０】
ここで、本実施形態では沸騰部５０の前面５３の上方に蒸気管７０を、後面５４の下方に液体管８０を接続したが、これに限定されない。蒸気管７０および液体管８０は、電子機器１０内の各部品の配置等に応じて適宜、沸騰部５０の所望の面に接続させることができる。沸騰部５０の様々な位置に蒸気管７０および液体管８０を配置した例を、図６（ａ）〜（ｄ）に示す。
【００３１】
図６（ａ）に示した沸騰部５０Ｆは、沸騰部５０Ｆの上面の前方に蒸気管７０Ｆが、後面の下方に液体管８０Ｆが接続されている。図６（ｂ）に示した沸騰部５０Ｇは、蒸気管７０Ｇと液体管８０Ｇとが同じ方向を向くように接続されている。図６（ｃ）に示した沸騰部５０Ｈは、同じく蒸気管７０Ｈと液体管８０Ｈとが同じ方向を向くように接続したものである。この沸騰部５０Ｈは、内部のフィンの端部のうち蒸気管７０Ｈおよび液体管８０Ｈが接続されない側に、大きな空間が形成されている。さらに、図６（ｄ）に示した沸騰部５０Ｉは、蒸気管７０Ｉと液体管８０Ｉとが同じ方向を向くように接続したものであるが、この沸騰部５０Ｉは、内部のフィンの端部のうち蒸気管７０Ｉと液体管８０Ｉが接続されている側に、大きな空間が形成されている。
【００３２】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る電子機器であるサーバの内部構成図を図７に示す。本実施形態に係るサーバ１００は１Ｕサーバであり、図７において、発熱部材２００、冷却装置３００、電子部品４００、冷却用ファン５００および図示しないその他の電子部品や配線等が内部に配置されている。
【００３３】
発熱部材２００は、基板の上に複数の回路等が配置されている電子部品である。本実施形態において、発熱部材２００は基板の上に半導体等で形成されたＣＰＵ２１０が配置されている。ＣＰＵ２１０は、動作に伴って熱を発生する。
【００３４】
冷却装置３００は、図７に示すように、沸騰部を構成するチャンバー３１０およびフィン３６０、蒸気管３２０、液体管３３０、凝縮部３４０および冷媒３５０を備え、ＣＰＵ２１０を冷却する。
【００３５】
チャンバー３１０は、ＣＰＵ２１０の上に配置され、内部に冷媒３５０および間隔ｄで配置された複数のフィン３６０を備える。ＣＰＵ２１０の熱を、複数のフィン３６０を介して液相状態の冷媒３５０へ伝熱させることにより、ＣＰＵ２１０を冷却する。また、本実施形態において、チャンバー３１０は、上面部に切欠部を形成することによって、冷却を流動させる流路を構成している。チャンバー３１０については後述する。
【００３６】
蒸気管３２０は、チャンバー３１０と凝縮部３４０とを接続する。チャンバー３１０内で気相状態となった冷媒３５０は、蒸気管３２０を通過して凝縮部３４０まで輸送される。
【００３７】
液体管３３０は、凝縮部３４０とチャンバー３１０とを接続する。凝縮部３４０内で液相状態となった冷媒３５０は、液体管３３０を通過して再びチャンバー３１０まで輸送される。
【００３８】
凝縮部３４０は、気相状態の冷媒３５０を冷却する。本実施形態において、凝縮部３４０は、図示しない複数の管状体およびこの管状体の長手方向に沿って積層された放熱体を備える。凝縮部３４０は、気相状態の冷媒３５０が管状体内を通過することにより、気相状態の冷媒３５０の熱を、放熱体を介して外気へ放熱させる。本実施形態において、凝縮部３４０は、放熱体として金属製の平板状のフィンを用いる。
【００３９】
冷媒３５０は、低沸点を有する媒体である。冷媒３５０は、チャンバー３１０内においてＣＰＵ２１０の熱を吸熱して液相状態から気相状態へと相変化する。気相状態の冷媒３５０は、蒸気管３２０を介して凝縮部３４０へ輸送される。さらに、冷媒３５０は、凝縮部３４０内において熱が外気へ輸送されることによって凝縮し、気相状態から液相状態へと相変化する。液相状態の冷媒３５０は重力によって液体管３３０内を降下し、再びチャンバー３１０内へ輸送される。
【００４０】
以上のように構成された冷却装置３００は、液体ポンプなどを使用することなく冷媒３５０が冷却装置３００内を循環し続け、ＣＰＵ２１０で発生した熱を外気へ放熱し、ＣＰＵ２１０を冷却する。
【００４１】
図７の説明に戻る。電子部品４００は、冷却装置３００の冷却用ファン５００と反対側の下方に配置され、動作に伴って発熱する。以下、冷却装置３００に対して冷却用ファン５００が配置されている側を「前側」、冷却装置３００に対して電子部品４００が配置されている側を「後側」と記載する。
【００４２】
冷却用ファン５００は、冷却装置３００の凝縮部３４０に対向配置され、凝縮部３４０に向かって冷却風を出力することにより、主に凝縮部３４０を空冷する。また、本実施形態において、冷却用ファン５００から放出された冷却風は、冷却装置３００のチャンバー３１０に形成された切欠部によって構成された流路を通過して、冷却装置３００の後側に配置された電子部品４００を冷却する。
【００４３】
冷却装置３００のチャンバー３１０について、図７〜図９を用いてさらに説明する。図８（ａ）は冷却装置３００のチャンバー３１０の上面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のチャンバー３１０をＸ−Ｘ線で切断した断面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のチャンバー３１０をＹ−Ｙ線で切断した断面図である。また、図９は、チャンバー３１０の概略斜視図である。
【００４４】
チャンバー３１０は、図８および図９に示すように、底面３１１、上面３１２、前面３１３、後面３１４および２つの側面３１５ａ、３１５ｂからなる沸騰部容器である。前面３１３の上方には、蒸気管３２０が接続される排出口３１７が形成されている。一方、後面３１４の下方には、液体管３３０が接続される流入口３１８が形成されている。
【００４５】
また、底面３１１の上にはチャンバー３１０の側面３１５ａ、３１５ｂと平行に間隔ｄで複数のフィン３６０が配置され、底面３１１はＣＰＵ２１０の上面に配置されている。さらに、チャンバー３１０内の下部に液相状態の冷媒３５０が溜まっている。この構成により、ＣＰＵ２１０とフィン３６０とが底面３１１を介して熱的に接続され、フィン３６０に伝わった熱によって液相状態の冷媒３５０が加熱されて気相状態に相変化する。
【００４６】
なお、液体管３３０の接続方向がフィン３６０の長手方向と平行になるように液体管３３０を接続すると共に、液体管３３０の中心軸がフィン３６０と対向しないようにフィン３６０を配置することが望ましい。また、図８（ｂ）に示すように、フィン３６０の最上部から上面３１２までの距離Ｌは、フィン３６０間距離ｄよりも大きいことが望ましい。具体的には、フィン３６０の最上部から上面３１２までの距離Ｌは、フィン３６０間距離ｄの１．１〜５倍程度に設定することが望ましい。冷媒３５０は、フィン３６０間において気相に相変化することによって圧力が上昇するが、フィン３６０の最上部から上面３１２までの距離Ｌが、フィン３６０間距離ｄよりも大きく構成されていることから、体積が大きい上面３１２側へと移動する。
【００４７】
また、本実施形態に係るチャンバー３１０は、図８および図９に示すように、チャンバー３１０の上面３１２上の線分と、それぞれ２つの側面３１５ａ、３１５ｂ上の線分と、を含む面で切断することにより、三角錐状の２つの切欠部３１６ａおよび切欠部３１６ｂが形成されている。上面３１２は、排出口３１７から後面３１４端部まで下方傾斜した上面３１２ａと、排出口３１７から２つの側面３１５ａ、３１５ｂ端部側へそれぞれ下方傾斜した上面３１２ｂ、３１２ｃと、から成る。
【００４８】
ここで、上面３７２が請求項の上面部に相当し、上面３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃがそれぞれ請求項の第１の面に相当する。また、上面３１２ａの上方空間および切欠部３１６ａ、３１６ｂが、上述の流路を構成する。さらに、図９に示すように、本実施形態において、上面部を構成している上面３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃはそれぞれ、排出口３１７に向かって上方傾斜している。
【００４９】
次に、冷却用ファン５００から出力される冷却風について説明する。冷却用ファン５００から出力される冷却風の流れを、図１０（ａ）断面図、（ｂ）上面図に矢印で示す。
【００５０】
図１０（ａ）に示すように、冷却用ファン５００から出力された冷却風は、冷却装置３００の凝縮部３４０を冷却した後、チャンバー３１０へ達する。そして、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、冷却風はチャンバー３１０の前面３１３の上方に形成された切欠部３１６ａ、３１６ｂおよび上面３１２ａに沿って流動する。
【００５１】
この時、チャンバー３１０の上面３１２ａが後面３１４側、すなわち、電子部品４００側に向かって下方傾斜していることから、流体に関するコアンダ効果により、冷却風の向きは上面３１２ａに沿って下方に曲げられる。同様に、チャンバー３１０の上面３１２ｂ、３１２ｃが排出口３１７から２つの側面３１５ａ、３１５ｂ側へそれぞれ下方傾斜していることから、コアンダ効果により、冷却風の向きは上面３１２ｂ、３１２ｃに沿って斜め下方に曲げられる。従って、冷却風は、チャンバー３１０の後側の下方に配置されている電子部品４００まで達する。ここで、コアンダ効果とは、粘性の有る流体の流れの近傍に物体を置いたとき、その物体に沿って流体の流れの向きが変わる性質である。
【００５２】
以上のように、本実施形態に係るサーバ１００は、冷却装置３００のチャンバー３１０の上面３１２ａを下方傾斜させると共に、切欠部３１６ａ、３１６ｂを形成することにより、冷却用ファン５００から出力された冷却風は、上面３１２ａおよび切欠部３１６ａ、３１６ｂにより構成される面に沿ってチャンバー３１０の後側に導かれる。冷却用ファン５００から出力された凝縮部３４０を冷却するための冷却風を、冷却装置３００の後ろ側に配置された電子部品４００の冷却に応用することができ、従って、冷却装置３００を薄型の電子機器に実装した場合でも、電子機器全体の冷却効率を向上させることができる。
【００５３】
さらに、本実施形態に係るサーバ１００は、チャンバー３１０の上面３１２ａを後面３１４側（電子部品４００側）に向かって下方傾斜させると共に、上面３１２ｂ、３１２ｃを２つの側面３１５ａ、３１５ｂ側へそれぞれ下方傾斜させた。この場合、冷却用ファン５００から出力された冷却風の向きは、コアンダ効果により、チャンバー３１０の上面３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃに沿って曲げられる。従って、冷却装置３００の後側に配置されている電子部品４００の高さがチャンバー３１０の高さよりも低い場合等でも、この電子部品４００を効率よく冷却することができる。
【００５４】
ここで、チャンバー３１０の上面３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃを下方傾斜させる、すなわち、排出口３１７に向かって上方傾斜させる場合、気相状態の冷媒３５０を効率よく排出口３１７に集めることができる。具体的には、チャンバー３１０内で気相状態になった冷媒３５０は、圧力が上昇してフィン３６０間よりも空間が広い空間へと移動し、上面３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃまで達する。そして、上面３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃが排出口３１７に向かって上方傾斜していることから、気相状態の冷媒３５０は上面３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃに沿って上昇し、効率よく排出口３１７に集められる。排出口３１７に流れ込んだ気相状態の冷媒３５０は、圧力差により蒸気管３２０を通過し、凝縮部３４０まで流れ込む。従って、チャンバー３１０の上面３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃを排出口３１７に向かって上方傾斜させることにより、冷媒３５０の循環をさらにスムーズに行うことができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、上面３１２を後方に向かって下方傾斜させたが、これに限定されない。上面３１２は、電子部品４００が配置されている方向に向かって傾斜させればよく、電子部品４００の高さがチャンバー３１０の高さよりも高い場合やサーバ１００の天板に配置されている場合には、上面３１２を電子部品４００側に向かって上方傾斜させることもできる。この場合、気相となった冷媒３５０を排出口３１７に集めるために、チャンバー３１０の内部には別途、排出口３１７に向かって上方傾斜する導板を配置することが望ましい。
【００５６】
また、本実施形態において、前面３１３の上方に排出口３１７を、後面３１４の下方に流入口３１９を形成したが、これに限定されない。排出口３１７および流入口３１９は、サーバ１００内のレイアウトに応じて、チャンバー３１０の最適な面に形成することができる。
【００５７】
さらに、本実施形態では、チャンバー３１０の上面部を三角錐状の二つの切欠部３１６ａ、３１６ｂによって形成したが、これに限定されない。その他の形状の上面部を備えるチャンバーの一例を図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。
【００５８】
図１１（ａ）のチャンバー３１０Ｂの上面部は、円錐状の二つの切欠部から構成される。また、図１１（ｂ）のチャンバー３１０Ｃの上面部は、側面３１５ａ、３１５ｂの途中まで形成された三角錐状の二つの切欠部と、後面３１４まで達する三角錐状の切欠部と、により構成される。さらに、図１１（ｃ）のチャンバー３１０Ｄの上面部は、前面３１３の一部を底面３１１と平行な面で切断することにより形成した二つの切欠部から構成される。これらのチャンバー３１０Ｂ、３１０Ｃ、３１０Ｄは、図９のチャンバー３１０と同様に、冷却用ファン５００から出力された冷却風を、切欠部の面に沿って流動させてチャンバー３１０の後側に送ることができる。
【００５９】
さらに、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のチャンバー３１０Ｂ、３１０Ｃ、３１０Ｄは、いずれも上面３１２が排出口３１７に向かって上方傾斜している。従って、気相状態の冷媒３５０を効率よく排出口３１７に流入させることができる。
【００６０】
（第３の実施形態）
第３の実施形態について説明する。本実施形態に係るサーバ１００Ｂは、図７に示した第２の実施形態に係るサーバ１００とほぼ同様の構成を有する。すなわち、サーバ１００Ｂの内部に、発熱部材２００、冷却装置３００Ｂ、電子部品４００、冷却用ファン５００および図示しないその他の電子部品や配線等が配置されている。また、本実施形態に係る冷却装置３００Ｂは、沸騰部を構成するチャンバー３７０およびフィン３６０、蒸気管３２０、液体管３３０、凝縮部３４０および冷媒３５０を備える。本実施形態に係るサーバ１００Ｂと、第２の実施形態に係るサーバ１００との違いは、サーバ１００Ｂがチャンバー３１０の代わりにチャンバー３７０を備えている点である。
【００６１】
発熱部材２００、電子部品４００、冷却用ファン５００、蒸気管３２０、液体管３３０、凝縮部３４０、冷媒３５０およびフィン３６０は、第２の実施形態で説明したそれらと同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
【００６２】
チャンバー３７０について説明する。本実施形態に係るチャンバー３７０の上面図を図１２（ａ）に、図１２（ａ）のチャンバー３７０をＸ−Ｘ線で切断した断面図を図１２（ｂ）に、図１２（ａ）のチャンバー３７０をＹ−Ｙ線で切断した断面図を図１２（ｃ）に、示す。また、チャンバー３７０の概略斜視図を図１３に示す。
【００６３】
チャンバー３７０は、図１２および図１３に示すように、底面３７１、上面３７２、前面３７３、後面３７４および２つの側面３７５ａ、３７５ｂからなる沸騰部容器である。側面３７５ａの下方には、液体管３３０が接続される流入口３７８が形成されている。前面３７３の前方には、図１２（ａ）に示すように、蒸気管３２０が接続される排出口３７７を備える張出部３８０が配置されている。張出部３８０は、フィン３６０が配置されていない空間である。張出部３８０を形成することにより、フィン３６０間において気相となった冷媒３５０は、フィン３６０間距離よりも体積が大きい張出部３８０側へ移動し、排出口３７７へ容易に導かれる。なお、図１３ではこの張出部３８０を省略している。
【００６４】
また、底面３７１の上にはフィン３６０が配置され、底面３７１はＣＰＵ２１０の上面に配置されている。さらに、チャンバー３７０内の下部には図示しない液相状態の冷媒３５０が溜まっている。この構成により、ＣＰＵ２１０とフィン３６０とが底面３７１を介して熱的に接続され、フィン３６０に伝わった熱によって液相状態の冷媒３５０が加熱されて気相状態に相変化する。
【００６５】
さらに、本実施形態に係るチャンバー３７０は、図１２および図１３に示すように、上面３７２の対角線と前面３７３上および側面３７５ｂ上の線分とを含む面で切断することにより、三角錐状の切欠部３７６が形成されている。図１３に示すように、チャンバー３７０の上面３７２は、底面３７１と平行な上面３７２ａと、上面３７２の対角線から前面３７３および側面３７５ｂ側に下方傾斜した上面３７２ｂと、から成る。
【００６６】
ここで、上面３７２が請求項の上面部を構成し、上面３７２ｂが請求項の第１の面に相当する。この第１の面は、上面３７２に前面３７３上および側面３７５ｂ上の線分を含む面で切断することによって形成された三角錐状の切欠部３７６の斜面であり、この切欠部３７６により冷却風を流動させる流路が構成される。
【００６７】
次に、冷却用ファン５００から出力される冷却風について説明する。冷却用ファン５００から出力される冷却風の流れを図１４中の矢印で示す。図１４に示すように、冷却用ファン５００から出力された冷却風は、チャンバー３７０へ到達した後、チャンバー３７０の前面３７３側から切欠部３７６に流れ込み、コアンダ効果により、上面３７２ｂに沿って側面３７５ｂ側下方に導かれる。
【００６８】
ここで、本実施形態において、上面３７２ａを底面３７１と平行に配置したことから、切欠部３７６に流れ込んだ冷却風は上面３７２ａに当たって側面３７５ｂ側下方に導かれる。従って、冷却風を所望の方向に集中的に導くことができ、電子部品４００を効果的に冷却することができる。
【００６９】
以上のように、本実施形態に係るサーバ１００Ｂは、冷却装置３００Ｂのチャンバー３７０の上面部を切欠部３７６によって形成することにより、冷却用ファン５００から出力された冷却風は切欠部３７６を通過し、上面３７２ｂに沿ってチャンバー３１０の側面３７５ｂ側に導かれる。さらに、本実施形態では、上面３７２ａを底面３７１と平行に配置したことから、冷却風は上面３７２ａに当たって側面３７５ｂ側下方に導かれる。従って、ターゲットとなる電子部品４００に向かって上面３７２ｂを傾斜させることにより、電子部品４００を効果的に冷却することができる。
【００７０】
なお、チャンバー３７０の上面３７２ｂの一部は排出口３７７に向かって上方傾斜していることから、チャンバー３７０内で気相となった冷媒３５０は効率よく排出口３７７に集まる。従って、冷媒３５０の循環をスムーズに行うことができる。
【００７１】
ここで、切欠部３７６の形状は、副次的に冷却する電子部品４００の配置位置および形状等に応じて適宜設計することができる。また、排出口３７７および流入口３７８は、サーバ１００Ｂ内のレイアウトに応じてチャンバー３７０の最適な位置に形成することができる。
【００７２】
（第４の実施形態）
第４の実施形態について説明する。本実施形態に係るサーバ１００Ｃは、第２の実施形態に係るサーバ１００において、冷却装置３００Ｃはチャンバー３１０の代わりにチャンバー３９０を備える。発熱部材２００、電子部品４００、冷却用ファン５００、蒸気管３２０、液体管３３０、凝縮部３４０、冷媒３５０およびフィン３６０は、第２の実施形態で説明したそれらと同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
【００７３】
チャンバー３９０について説明する。本実施形態に係るチャンバー３９０の上面図を図１５（ａ）に、図１５（ａ）のチャンバー３９０をＸ−Ｘ線で切断した断面図を図１５（ｂ）に、図１５（ａ）のチャンバー３９０をＹ−Ｙ線で切断した断面図を図１５（ｃ）に、図１５（ａ）のチャンバー３９０をＺ１−Ｚ１線で切断した断面図を図１５（ｄ）に、図１５（ａ）のチャンバー３９０をＺ２−Ｚ２線で切断した断面図を図１５（ｅ）に示す。また、チャンバー３９０の概略斜視図を図１６に示す。
【００７４】
チャンバー３９０は、図１５および図１６に示すように、底面３９１、上面３９２、前面３９３、後面３９４および２つの側面３９５ａ、３９５ｂからなる沸騰部容器である。前面３９３の前方には、蒸気管３２０が接続される排出口３９７を備える張出部３８０Ｂが配置されている。なお、図１６ではこの張出部３８０Ｂを省略している。後面３９４の下方には、液体管３３０が接続される流入口３９８が形成されている。
【００７５】
また、底面３９１の上にはフィン３６０が配置され、底面３９１はＣＰＵ２１０の上面に配置されている。さらに、チャンバー３９０内の下部には図示しない液相状態の冷媒３５０が溜まっている。この構成により、ＣＰＵ２１０とフィン３６０とが底面３９１を介して熱的に接続され、フィン３６０に伝わった熱によって液相状態の冷媒３５０が加熱されて気相状態に相変化する。
【００７６】
さらに、本実施形態に係るチャンバー３９０は、図１５および図１６に示すように、上面３９２は、前面３９３側から後面３９４側へ下方傾斜している。従って、図１５（ｄ）、（ｅ）に示すように、本実施形態に係るチャンバー３９０は、後方に行くに従ってフィン３６０上端と上面３９２との距離が小さくなる。
【００７７】
さらに、本実施形態に係るチャンバー３９０は、図１５および図１６に示すように、下方傾斜している上面３９２の上に、四角錐状の配置部材３９９が配置されている。図１５（ｄ）、（ｅ）において、チャンバー３９０の後方に行くに従って上面３９２上で配置部材３９９が占める割合が大きくなる。後面３９４側へ下方傾斜している上面３９２の上に四角錐状の配置部材３９９を配置することにより、チャンバー３９０の上方に、冷却風を流動させる流路を構成する領域３９６が形成される。なお、上面３９２が請求項の上面部に相当し、領域３９６と接する上面３９２および配置部材３９９の側面が、請求項の第１の面に相当する。
【００７８】
次に、冷却用ファン５００から出力される冷却風について説明する。冷却用ファン５００から出力される冷却風の流れを図１７（ａ）断面図、（ｂ）上面図に矢印で示す。図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、冷却用ファン５００から出力され、チャンバー３９０まで到達した冷却風は、配置部材３９９の左右側面に沿って分岐し、流動する。
【００７９】
ここで、上面３９２が前面３９３側から後面３９４側へ下方傾斜していると共に四角錐状の配置部材３９９の２つの側面がチャンバー３９０の中心から左右端部方向に伸びていることから、冷却風は、コアンダ効果により、チャンバー３９０の右後方側下方および左後方側下方に曲げられる。従って、コアンダ効果により、チャンバー３９０の右側後方と左側後方とに流れた冷却風は、チャンバー３９０の右側後方と左側後方に配置されている電子部品４００Ｂ、４００Ｃを効率よく冷却することができる。
【００８０】
さらに、本実施形態において、配置部材３９９の上側の面は、前側から後側へ向かって上方傾斜している。この場合、配置部材３９９の上側の面に流れ込んだ冷却風は、サーバ１００Ｃの天板に当たって戻り、配置部材３９９の側面側下方に流れる。従って、図１７（ｂ）に示すように、冷却風は電子部品４００Ｂ、４００Ｃ方向に導かれ、電子部品４００Ｂ、４００Ｃを集中的に冷却することができる。
【００８１】
一方、本実施形態では、上面３９２を前面３９３側から後面３９４側へ下方傾斜させ、すなわち、排出口３９７に向かって上方傾斜させた。この場合、チャンバー３９０内で気相となった冷媒３５０は、上方へ移動して上面３９２の内面まで到達した後、上面３９２の内面に沿って効率よく排出口３９７に集められる。排出口３９７に流れ込んだ気相状態の冷媒３５０は、圧力差によって蒸気管３２０を通過し、凝縮部３４０まで流れ込む。従って、本実施形態に係る冷却装置３００Ｃは、冷媒３５０の循環をスムーズに行うことができる。
【００８２】
以上のように、本実施形態に係るチャンバー３９０は、前面３９３側から後面３９４側へ下方傾斜している上面３９２の上に、四角錐状の配置部材３９９を配置することにより、冷却用ファン５００から出力された冷却風を配置部材３９９の側面に沿って流動させることができる。すなわち、上面３９２および配置部材３９９の側面を所望の方向に傾斜させることにより、コアンダ効果を利用して、冷却風を所望の方向に誘導することができる。従って、冷却用ファン５００から出力された凝縮部３４０を冷却するための冷却風を用いて、所定位置に配置された電子部品４００Ｂ、４００Ｃを効率よく冷却することができる。
【００８３】
さらに、チャンバー３９０の上面３９２を排出口３９７に向かって上方傾斜させることにより、気相状態の冷媒３５０は効率よく排出口３９７に導くことができ、冷媒３５０の循環をスムーズに行うことができる。
【００８４】
従って、本実施形態に係るサーバ１００Ｃは、冷却装置３００Ｃを内部に実装することにより、サーバ１００Ｃ全体の冷却効率を向上させることができる。
【００８５】
なお、本実施形態では、前面３９３側から後面３９４側へ下方傾斜している上面３９２の上に四角錐状の配置部材３９９を配置することによって領域３９６を形成したが、これに限定されない。上面３９２の上に配置する配置部材は、サーバ１００Ｃに配置される電子部品４００Ｂ、４００Ｃの配置位置や高さ等によって適宜、設計することができる。その他の配置部材を配置したチャンバーの一例を図１８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。
【００８６】
図１８（ａ）のチャンバー３９０Ｂは、上面の対角線を境とする一方の領域上に、四角錐状の配置部材を配置したものである。図１８（ｂ）のチャンバー３９０Ｃは、上面の中心部に、台形状の湾曲面を備える配置部材を配置したものである。さらに、図１８（ｃ）のチャンバー３９０Ｄは、上面の中心部に、断面が台形である四角錐状の配置部材を配置したものである。
【００８７】
図１８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示したチャンバー３９０Ｂ、３９０Ｃ、３９０Ｄは、上面３９２の上に配置部材３９９を配置することにより、冷却風を通過させるための空間が形成される。また、配置部材３９９の上面を上方傾斜させることにより、冷却用ファン５００から出力された冷却風を所望方向に効率よく導くことができる。さらに、チャンバー３９０Ｂ、３９０Ｃ、３９０Ｄの上面３９２がいずれも排出口３９７に向かって上方傾斜していることから、チャンバー３９０Ｂ、３９０Ｃ、３９０Ｄ内において気相となった冷媒３５０を、上面３９２の内面に沿って効率よく排出口３９７に集めることができる。従って、冷媒３５０の循環をスムーズに行うことができる。
【００８８】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
【符号の説明】
【００８９】
１０    電子機器
２０    冷却装置
３０    発熱部材
４０    ファン
５０    沸騰部
５１    底面
５２    上面
５３    前面
５４    後面
５５ａ、５５ｂ    側面
５６    フィン
５７    切欠部
６０    凝縮部
７０    蒸気管
８０    液体管
９０    冷媒
１００、１００Ｂ、１００Ｃ    サーバ
２００    発熱部材
２１０    ＣＰＵ
３００、３００Ｂ、３００Ｃ    冷却装置
３１０、３７０、３９０    チャンバー
３１１、３７１、３９１    底面
３１２、３７２、３９２    上面
３１３、３７３、３９３    前面
３１４、３７４、３９４    後面
３１５ａ、３１５ｂ、３７５ａ、３７５ｂ、３９５ａ、３９５ｂ    側面
３１６ａ、３１６ｂ、３７６    切欠部
３１７、３７７、３９７    排出口
３１８、３７８、３９８    流入口
３２０    蒸気管
３３０    液体管
３４０    凝縮部
３５０    冷媒
３６０    フィン
３８０、３８０Ｂ    張出部
３９６    領域
３９９    配置部材
４００    電子部品
５００    冷却用ファン
【図１】
0005961948.tif 000002
【図２】
0005961948.tif 000003
【図３】
0005961948.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005961948.tif 000006
【図６】
0005961948.tif 000007
【図７】
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【図８】
0005961948.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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