(57)【要約】【課題】ポンプ側面の熱抵抗が小さく、全体の冷却効率を向上させることができ、発熱電子部品の温度を低く保てる冷却装置を提供することを目的とする。【解決手段】遠心ポンプが、発熱部品に接触させるための接触面が形成された第１ケーシングと、第１ケーシングと嵌合して内部に冷媒を流すための空間を形成する第２ケーシングと、第１及び第２ケーシング間に配設され、第１ケーシングとの間で伝熱室を形成するとともに第２ケーシングとの間では羽根車を収容するポンプ室を形成する隔壁部材と、伝熱室に連通する冷媒の流入口と、ポンプ室に連通する冷媒の流出口とを備えており、伝熱室が隔壁部材の中央部の貫通穴でポンプ室に連通されている構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を循環するための閉循環路に放熱器と遠心ポンプが設けられ、前記遠心ポンプが発熱部品に接触されて内部の冷媒の熱交換作用で前記発熱部品から熱を奪い、前記放熱器から放熱を行う冷却装置であって、前記遠心ポンプは、前記発熱部品に接触させるための接触面が形成された第１ケーシングと、該第１ケーシングと嵌合して内部に冷媒を流すための空間を形成する第２ケーシングと、前記第１及び第２ケーシング間に配設され、前記第１ケーシングとの間で伝熱室を形成するとともに前記第２ケーシングとの間では羽根車を収容するポンプ室を形成する隔壁部材と、前記伝熱室に連通する冷媒の流入口と、前記ポンプ室に連通する冷媒の流出口とを備え、前記伝熱室が前記隔壁部材の中央部の貫通穴で前記ポンプ室に連通されたことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記伝熱室の前記第１ケーシングと前記隔壁部材の間に、前記冷媒の流路を形成する案内部材が設けられことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記案内部材が、流入する冷媒を前記貫通穴の周囲で旋回させるためのＣ状の円筒部と、冷媒を前記第１ケーシングの外周側から内周側の前記貫通穴へ案内する直線状の案内板とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記接触面の背面上の伝熱室には、前記第１ケーシングから前記隔壁部材に向けて複数の放熱用の突起が設けられたことを特徴とする請求項３に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記伝熱室の前記第１ケーシングと前記隔壁部材の距離は、前記伝熱室の中央部が短くなるように前記隔壁部材が傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項６】
冷媒を循環するための閉循環路に放熱器と遠心ポンプが設けられ、前記遠心ポンプが発熱部品に接触されて内部の冷媒の熱交換作用で前記発熱部品から熱を奪い、前記放熱器から放熱を行う冷却装置であって、前記遠心ポンプは、前記発熱部品に接触させるための接触面が形成された第１ケーシングと、該第１ケーシングと嵌合して内部に冷媒を流すための空間を形成する第２ケーシングと、前記第１及び第２ケーシング間に配設され、前記第１ケーシングとの間で伝熱室を形成するとともに前記第２ケーシングとの間では羽根車を収容するポンプ室を形成する隔壁部材と、前記伝熱室に連通する冷媒の流入口と、前記ポンプ室に連通する冷媒の流出口とを備え、前記隔壁部材には前記伝熱室と前記ポンプ室を連通する貫通穴が形成され、前記伝熱室には前記流入口から前記伝熱室の中央部へ冷媒を導く一対の案内板が設けられたことを特徴とする冷却装置。
【請求項７】
前記隔壁部材の前記貫通穴は、前記一対の案内板の外側に配置されたことを特徴とする請求項６に記載の冷却装置。
【請求項８】
前記案内板は、前記伝熱室の流入口から前記伝熱室の中央を越えた位置まで延ばされたことを特徴とする請求項６に記載の冷却装置。
【請求項９】
前記伝熱室には、前記案内板を通過した冷媒を前記伝熱室で２方向に分流する分流壁が設けられたことを特徴とする請求項７に記載の冷却装置。
【請求項１０】
前記隔壁部材の前記貫通穴は、前記一対の案内板の外側に２箇所配置されたことを特徴とする請求項６に記載の冷却装置。
【請求項１１】
前記接触面の背面上の伝熱室には、前記第１ケーシングから前記隔壁部材に向けて複数の放熱用の突起が設けられたことを特徴とする請求項５に記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パーソナルコンピュータ等に使われるマイクロプロセッシングユニット（以下、ＭＰＵ）等の発熱する半導体、またはその他の発熱部を有する電子部品を冷媒の循環により冷却する冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器においては電子部品が高集積化され、動作クロックも高周波数化しており、これに伴って電子部品からの発熱量が増大している。このため各電子部品の接点温度が動作温度範囲を越えてしまい、電子部品が誤動作することが少なからず発生している。従って各電子部品を動作温度範囲内に保つことは、各電子部品を正常動作させる重要な課題となってきている。
【０００３】
しかし、従来のようにヒートシンクで空冷するだけではこのような発熱電子部品に対しては能力不足で、例えば図１８に示すような、より能力の高い、高効率の冷却装置が提案されている（特許文献１参照）。図１８は従来の冷却装置の冷媒モジュールの断面図である。
【特許文献１】特開２００４−１３４４２３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、（特許文献１）の冷却装置では、羽根車の中心部を発熱部品に向かって冷媒を貫流させる構成となっており、羽根車の軸受け部構造が複雑となり信頼性が低下するという課題、羽根車の軸受け部の剛性が不足し騒音の原因となったり、信頼性が低下したりするという課題、羽根車の中心部の小さい穴を通さなければならないことによりこれが抵抗となり冷媒流量確保が困難となり、冷却性能向上の妨げとなるなどの課題があった。
【０００５】
この課題を解決するものとして、発熱した電子部品を冷媒の循環により高効率に冷却する吸熱部とポンプ部を一体化した、例えば図１４に示すコンパクトな冷却装置が考えられる。
【０００６】
図１４は従来の冷却装置の遠心ポンプの断面図、図１５は従来の冷却装置の遠心ポンプ内の冷媒の流れ方向説明図、図１６、図１７は冷却装置を備えた電子機器の構成図である。
【０００７】
まず、図１６に基づいて冷却装置を備えた電子機器の構成について説明する。図１６において、１は冷却装置を搭載した電子機器としてのノート型パソコンの筐体、２はノート型パソコンのキーボード、３は冷却装置を構成するため発熱体に接触して熱交換する遠心ポンプ、４はＭＰＵ等の発熱電子部品である。５は発熱電子部品４を実装した基板、６はノート型パソコンのディスプレイの背面（裏側）に設けられ発熱電子部品４から受熱した冷媒の熱を外部に放熱する放熱器、７は遠心ポンプ３と放熱器６を接続して冷媒を循環するための閉じた循環路である。図１７は冷却装置を備えたデスクトップ型パソコンを示したものであり、冷却装置の構成はノート型パソコンの場合と同じなので説明は省略する。
【０００８】
次に、図１４、図１５に基づいて従来の遠心ポンプ３の内部構成について説明する。図１４、図１５において、２１１は遠心ポンプ３の開放型の羽根車、２１１ａは羽根車２１１のオープン型の羽根、２１２は羽根車２１１の内周側面に設けられたマグネットロータ、２１３はマグネットロータ２１２の内周側に設けられたステータ、２１４はステータ２１３に巻かれたコイル、２１５はコイル２１４に電流を流す電気回路が実装された回路基板、２１６は羽根車２１１を収容すると同時に羽根車２１１が流体に与えた運動エネルギーを圧力回復して吐出口へと導くための上部ケーシング、２１６ａは上部ケーシング２１６に形成された吐出路、２１６ｂはやはり上部ケーシング２１６に形成された吸込路、２１７はオープン型の羽根２１１ａで与えられた運動エネルギーを圧力回復して吐出路２１６ａへと導くためのポンプ室、２１８は上部ケーシング２１６と嵌合し発熱電子部品４と接触させる受熱ケーシングである下部ケーシングであり、２１８ａは円錐面状肉厚部、２１８ｂは上部ケーシング２１６とのあたり面となる鍔部、２１８ｃは溝部、２１８ｄは発熱電子部品４との接触面、２１８ｅは発熱電子部品４から受け取った熱を冷媒に伝える放熱フィンである。
【０００９】
さらに、２１９は羽根車２１１の回転軸であり上部ケーシング２１６に固定されたシャフトであり、２２０は上部ケーシング２１６と嵌合してポンプ室２１７を形成するための図１５にも示すリング状封止部材、２２０ａは下部ケーシング２１８の円錐面状肉厚部２１８ａの側面と嵌合する円筒部、２２０ｂは上部ケーシング２１６と下部ケーシング２１８の間に設けることにより、溝部２１８ｃを覆って水路を形成する水路封止部である。図１５に示すように、２２０ｃはリング状封止部材２２０の上寄りに形成されたポンプ室２１７と吐出路２１６ａを連絡する吐出連通口、２２０ｄはリング状封止部材２２０の下寄りに形成されたポンプ室２１７と吸込路２１６ｂを連絡する吸込連通口である。２２１は上部ケーシング２１６と下部ケーシング２１８の間をシールするためのＯリング等のシール部材である。
【００１０】
ここでこの冷却装置の遠心ポンプ３の作用について説明する。冷媒は吸込路２１６ｂから導かれ、吸込連通口２２０ｄを通り、水路封止部２２０ｂに案内されポンプ室２１７の中央方向へ流入する。その後、羽根２１１ａの回転運動によりポンプ室２１７の外周部へと導かれ、吐出連通口２２０ｃを通り吐出路２１６ａから流出される。一方、発熱電子部品４の熱は接触面２１８ｄから放熱フィン２１８ｅや円錐面状肉厚部２１８ａへと伝わっており、冷媒が遠心ポンプ３の内部を流れる際、冷媒は放熱フィン２１８ｅや円錐面状肉厚部２１８ａの表面から熱を奪うことができる。図１５は遠心ポンプ３内の冷媒の流れ方向を示したものであり、冷媒は矢印Ｘ方向から流入され、太線に沿って流れ、矢印Ｙ方向へと流出される。
【００１１】
このように図１４、図１５に示す冷却装置は、冷媒の流れる方向が、下部ケーシング２１８の溝部２１８ｃから円錐面状肉厚部２１８ａの円錐面上を流れるような構成を有しているため、羽根車２１１の中心部に冷媒を流す必要がなくなり、（特許文献１）の冷却装置よりさらに高信頼性、高冷却性能な冷却装置とすることができるものである。
【００１２】
しかしながら、円錐面状肉厚部２１８ａの表面は、羽根２１１ａとの間隔を小さく保たなければ漏れ流れが生じ、これによってポンプ能力が低下するため、放熱フィンを設ける等の表面積増大手段を採用することが難しく、従来の冷却装置の遠心ポンプ３では、この一体化によって冷却装置の小型化が可能になり、下部ケーシング２１８の中央部においては良好な伝熱性能を発揮するものの、中央部から離れた外周側では伝熱効率が低く、ポンプ全体として高効率な熱伝達を実現しているとはいえない。
【００１３】
そこで上記の課題を解決するために本発明は、ポンプ側面の熱抵抗が小さく、全体の冷却効率を向上させることができ、発熱電子部品の温度を低く保てる冷却装置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】
【００１４】
本発明の冷却装置は上記目的を達成するために、冷媒を循環するための閉循環路に放熱器と遠心ポンプが設けられ、遠心ポンプが発熱部品に接触されて内部の冷媒の熱交換作用で発熱部品から熱を奪い、放熱器から放熱を行う冷却装置であって、遠心ポンプは、発熱部品に接触させるための接触面が形成された第１ケーシングと、該第１ケーシングと嵌合して内部に冷媒を流すための空間を形成する第２ケーシングと、第１及び第２ケーシング間に配設され、第１ケーシングとの間で伝熱室を形成するとともに第２ケーシングとの間では羽根車を収容するポンプ室を形成する隔壁部材と、伝熱室に連通する冷媒の流入口と、ポンプ室に連通する冷媒の流出口とを備え、伝熱室が隔壁部材の中央部の貫通穴でポンプ室に連通されたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の冷却装置によれば、第１ケーシングの中央部のみならず、第１ケーシングの外周側でも熱抵抗が小さくできるため、全体としても冷却効率が高まり、発熱電子部品の温度を低く保つことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の第１の発明は、冷媒を循環するための閉循環路に放熱器と遠心ポンプが設けられ、遠心ポンプが発熱部品に接触されて内部の冷媒の熱交換作用で発熱部品から熱を奪い、放熱器から放熱を行う冷却装置であって、遠心ポンプは、発熱部品に接触させるための接触面が形成された第１ケーシングと、該第１ケーシングと嵌合して内部に冷媒を流すための空間を形成する第２ケーシングと、第１及び第２ケーシング間に配設され、第１ケーシングとの間で伝熱室を形成するとともに第２ケーシングとの間では羽根車を収容するポンプ室を形成する隔壁部材と、伝熱室に連通する冷媒の流入口と、ポンプ室に連通する冷媒の流出口とを備え、伝熱室が隔壁部材の中央部の貫通穴でポンプ室に連通された冷却装置であって、第１ケーシングの外周部において、発熱電子部品から短い伝熱経路にて、冷媒が第１ケーシングと接触できるという作用を有しており、第１ケーシングの中央部のみならず、第１ケーシングの外周側でも熱抵抗が小さくできるため、全体としての冷却効率が高まり、発熱電子部品の温度を低く保つことが可能となる。
【００１７】
本発明の第２の発明は、第１の発明に従属する発明であって、伝熱室の第１ケーシングと隔壁部材の間に、冷媒の流路を形成する案内部材が設けられた冷却装置であって、遠心ポンプに流入した冷媒が直ちに貫通穴へと流れるのでなく、伝熱室を介してポンプ室に流入させる作用を有しており、冷媒が第１ケーシングと淀みなく広い面積で接触できるため、伝熱効率が向上し、全体としての冷却効率がさらに高まり、発熱電子部品の温度を低く保つことが可能となる。
【００１８】
本発明の第３の発明は、第２の発明に従属する発明であって、案内部材が、流入する冷媒を貫通穴の周囲で旋回させるためのＣ状の円筒部と、冷媒を第１ケーシングの外周側から内周側の貫通穴へ案内する直線状の案内板とを備えた冷却装置であって、遠心ポンプに流入し第１ケーシング面内をＣ状に旋回した冷媒がその間隙から円滑に貫通穴へと流れるようになるという作用を有しており、冷媒が何回も第１ケーシングの面上を旋回運動してしまい冷却効率が低下することを防止し、発熱電子部品の温度を低く保つことが可能となる。
【００１９】
本発明の第４の発明は、第３の発明に従属する発明であって、接触面の背面上の伝熱室には、第１ケーシングから隔壁部材に向けて複数の放熱用の突起が設けられた冷却装置であって、伝熱室における冷媒と第１ケーシングとの接触面積を増大させるという作用を有しており、伝熱効率が向上し、全体としての冷却効率がさらに高まり、発熱電子部品の温度を低く保つことが可能となる。
【００２０】
本発明の第５の発明は、第１の発明に従属する発明であって、伝熱室の第１ケーシングと隔壁部材の距離は、伝熱室の中央部が短くなるように隔壁部材が傾斜している冷却装置であって、最も高温となる第１ケーシングの中央部の冷媒流速を高めることができるため、冷媒の流路抵抗をほとんど増加させることなく、伝熱効率が向上し、全体としての冷却効率がさらに高まり、発熱電子部品の温度を低く保つことが可能となる。
【００２１】
本発明の第６の発明は、冷媒を循環するための閉循環路に放熱器と遠心ポンプが設けられ、遠心ポンプが発熱部品に接触されて内部の冷媒の熱交換作用で発熱部品から熱を奪い、放熱器から放熱を行う冷却装置であって、遠心ポンプは、発熱部品に接触させるための接触面が形成された第１ケーシングと、該第１ケーシングと嵌合して内部に冷媒を流すための空間を形成する第２ケーシングと、第１及び第２ケーシング間に配設され、第１ケーシングとの間で伝熱室を形成するとともに第２ケーシングとの間では羽根車を収容するポンプ室を形成する隔壁部材と、伝熱室に連通する冷媒の流入口と、ポンプ室に連通する冷媒の流出口とを備え、隔壁部材には伝熱室とポンプ室を連通する貫通穴が形成され、伝熱室には流入口から伝熱室の中央部へ冷媒を導く一対の案内板が設けられた冷却装置であって、一対の案内板に挟まれた流路によって第１ケーシングの中央部に冷媒が高速で接触することができ、第１ケーシング外周の伝熱室においては、発熱電子部品から短い伝熱経路にて冷媒が第１ケーシングと接触できるから、第１ケーシングの中央部と外周の双方で熱抵抗を小さくでき、発熱電子部品の温度を低く保つことが可能となる。
【００２２】
本発明の第７の発明は、第６の発明に従属する発明であって、隔壁部材の貫通穴は、一対の案内板の外側に配置された冷却装置であって、流入してきた冷媒が羽根車にそのまま短絡的に吸引されることがなく、第１ケーシングの中央部分に冷媒が高速で接触できるため、伝熱効率が向上し、発熱電子部品の温度を低く保つことが可能となる。
【００２３】
本発明の第８の発明は、第６の発明に従属する発明であって、案内板は、伝熱室の流入口から伝熱室の中央を越えた位置まで延ばされた冷却装置であって、冷媒が高速で第１ケーシングの中央部に接触できる長さを長くすることができるので、伝熱効率が向上し、発熱電子部品の温度を低く保つことが可能となる。
【００２４】
本発明の第９の発明は、第７の発明に従属する発明であって、伝熱室には、案内板を通過した冷媒を伝熱室で２方向に分流する分流壁が設けられた冷却装置であって、冷媒が伝熱室内で偏った流れにならないため均等に接触でき、冷媒が第１ケーシングの外周を効率的に冷却し、発熱電子部品の温度を低く保つことが可能となる。
【００２５】
本発明の第１０の発明は、第６の発明に従属する発明であって、隔壁部材の貫通穴は、一対の案内板の外側に２箇所配置された冷却装置であって、第１ケーシングの中央部を通過した冷媒が第１ケーシングの外周を等量づつ２方向に流れるため、冷媒が第１ケーシングの外周を効率的に冷却し、発熱電子部品の温度を低く保つことが可能となる。
【００２６】
本発明の第１１の発明は、第５の発明に従属する発明であって、接触面の背面上の伝熱室には、第１ケーシングから隔壁部材に向けて複数の放熱用の突起が設けられた冷却装置であって、伝熱室における冷媒と第１ケーシングとの接触面積を増大させるという作用を有しており、伝熱効率が向上し、全体としての冷却効率がさらに高まり、発熱電子部品の温度を低く保つことが可能となる。
【００２７】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における冷却装置の遠心ポンプについて説明する。図１は本発明の実施の形態１における冷却装置の遠心ポンプの断面図、図２は本発明の実施の形態１における冷却装置の遠心ポンプの分解断面図、図３〜図５は本発明の実施の形態１における下部ケーシングの斜視図、図６は本発明の実施の形態１におけるリング状封止部材の単品斜視図、図７は本発明の実施の形態１における遠心ポンプ内の冷媒の流れ方向説明図である。なお、実施の形態１の冷却装置が電子機器で使用されるときの全体構成は従来の技術と同様であるから、実施の形態１においても図１６、図１７を参照する。詳細な説明は従来の技術の説明に譲る。
【００２８】
次に、図１〜図７に基づいて遠心ポンプ３の内部構成について説明する。図１〜図７において、１１は遠心ポンプ３の開放型の羽根車、１１ａはオープン型の羽根、１１ｂは羽根車１１の中心部近傍に設けられた小孔、１２は羽根車１１の内周側面に設けられたマグネットロータである。羽根車１１はマグネットロータ１２と別体構成でもよいが、マグネットロータ１２となる部分に着磁させた一体型の羽根車１１とするのが好適である。
【００２９】
この羽根車１１が冷媒内で回転すると、羽根１１ａ外周側の冷媒の圧力は羽根１１ａの内周側（図１のＫ）より高くなり、また羽根車１１の入口の圧力は小孔１１ｂによって連通した羽根車１１裏側の圧力と略同一であるから、冷媒は羽根車１１の裏面を通り、小孔１１ｂを抜けて入口へ少量還流する。これにより小孔１１ｂがない場合と比較して羽根車１１へスラスト力が軽減され羽根車１１の回転がスムーズになる。なお、実施の形態１の遠心ポンプ３は小型で一般の遠心ポンプの数十分の一若しくは数百分の一以下の大きさであり、一例としてその諸元を示すと、厚さ３ｍｍ〜５０ｍｍ、半径方向代表寸法１０ｍｍ〜１００ｍｍ、回転数は１０００ｒｐｍ〜８０００ｒｐｍ、ヘッド０．５ｍ〜１０ｍ程度のポンプである。
【００３０】
次に、１３はマグネットロータ１２の内周側に設けられたステータ、１４はステータ１３に磁界を発生させるステータ１３に巻かれたコイル、１５はコイル１４に電流を流す電気回路が実装された回路基板である。ステータ１３は渦電流損失を少なくするため珪素鋼板を複数枚積層して構成されることが望ましい。コイル１４としては絶縁皮膜のついた銅線が適しており、コイル１４の線径と巻数は使用される電源電圧、線積率を鑑み最適化される。回路基板１５上には、マグネットロータ１２の回転位置を検出するホール素子、電流方向切り替え用のトランジスタやダイオードが実装されている。
【００３１】
１６は羽根車１１を収容すると同時に羽根車１１が流体に与えた運動エネルギーを圧力回復して吐出口へと導くための上部ケーシング（本発明の第２ケーシング）、１６ａは上部ケーシング１６に形成された吐出路、１６ｂは上部ケーシング１６に形成された吸込路、１６ｃはステータ１３などの磁気回路が組み込まれる空間であるくぼみ部、１６ｄは後述するリング状封止部材と勘合する面となる勘合面である。上部ケーシング１６は形状が複雑であることとある程度の耐熱性が要求されることから、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）等の樹脂成形での製作が好適である。上部ケーシング１６を金属で製作することは、ステータ１３等の磁気回路が発生する磁束変動により渦電流損失を発生させるので好ましくない。
【００３２】
そして、１７はオープン型の羽根１１ａで与えられた運動エネルギーを圧力回復して吐出路１６ａへと導くためのポンプ室である。また、１８は熱伝導性グリース等（図示せず）を介し発熱電子部品４と接触させる下部ケーシング（本発明の第１ケーシング）であり、高熱伝導率で放熱性のよい銅、アルミニウム等の金属材料で、鋳造、鍛造、機械加工やこれらの組み合わせの加工方法により構成される。下部ケーシング１８は上部ケーシング１６と嵌合され、内部にポンプ室１７等の冷媒を流すための空間を形成する。
【００３３】
ところで、この下部ケーシング１８は、発熱電子部品４から受け取った熱を冷媒と高効率で熱交換するために、図３〜図５に示すような構造に構成とされる。以下この下部ケーシング１８について説明する。図３〜図５において、１８ｆはベース部、１８ａ*はベース部１８ｆ上に形成されたリング状肉厚部、１８ｇは羽根車１１とほぼ同心でベース部１８ｆ上に形成され、後述の貫通穴２０ｆの周囲で冷媒を旋回させるＣ状の円筒面部（本発明の円筒部）、１８ｈは円筒面部１８ｇに設けられた切り欠き部、１８ｉはベース部１８ｆに垂直に立ち下部ケーシング１８の外周側から内周側の円筒面部１８ｇへと延びる直線状の案内板部（本発明の案内部材、図３参照）、１８ｂは上部ケーシング１６とのあたり面となる鍔部、１８ｃは冷媒の取り入れ口となる切り欠き、１８ｄは発熱電子部品４との接触面、１８ｅは発熱電子部品４から受け取った熱を冷媒に伝える様々な形状の放熱フィン、１８ｊは羽根車１１のスラスト力を受け止めるスラスト受け部である。案内板部１８ｉと円筒面部１８ｇとの接続箇所には、後述するリング状封止部材２０の貫通穴２０ｆと係合する段差が形成され、その段差の先はリング状封止部材２０の隔壁２０ｅの勾配をもつプレートとなって、リング状肉厚部１８ａ*まで延びている。なお、実施の形態１では下部ケーシング１８と冷媒との接触面積をより大きくするため、円筒面部１８ｇや案内板部１８ｉを下部ケーシング１８と一体に形成したが、製造上の都合により、後述するリング状封止部材の裏面に形成したり、別部品で構成したりすることも可能である。
【００３４】
ところで実施の形態１の遠心ポンプ３は、放熱フィン１８ｅの形状として図３に示すようなピン状のフィンを設けているが、これに代えて、図４のような同心円に配置した円弧状のプレート若しくはリブとするのでもよい。さらに、図５のように放射状に延びるプレート若しくはリブとするのでもよい。
【００３５】
図３に示すピン状の放熱フィン１８ｅの場合、放熱面積を最も増加させることができ、熱伝達が最も高効率で行えるが、図４のような円弧状のプレート若しくはリブの放熱フィン１８ｅを設ける場合には、放熱面積を増加させることができる上に、これが冷媒の流路抵抗となることを抑えることができる。また、図５のように放射状に延びるプレート若しくはリブの放熱フィン１８ｅを設ける場合、下部ケーシング１８の剛性が高まり、遠心ポンプ３を強い力で発熱電子部品４に押圧しても、下部ケーシング１８の変形を抑えることができ、発熱電子部品４と接触面１８ｄの間に歪みで隙間ができることを防ぐことができる。さらに強い力で発熱電子部品４に押圧できれば、発熱電子部品４と接触面１８ｄの間に塗布されている熱伝導性グリース（図示せず）を薄く伸ばすことができ、これによって熱伝導性グリースでの熱抵抗を小さくすることができ、製品の振動・衝撃落下時の部品外れを予防することができる。
【００３６】
もちろん、放熱フィン１８ｅの形状として、その他の形状のフィンが採用されても、あるいは多種の形状の放熱フィン１８ｅを混在させたものでもよい。さらに円筒面部１８ｇの外側と内側で同形状のフィン形状とする必要はなく、例えば円筒面部１８ｇの外側はピン状の放熱フィン１８ｅとし、円筒面部１８ｇの内側はリブ状の放熱フィン１８ｅとするなど多様な組み合わせが可能である。
【００３７】
さて、実施の形態１の遠心ポンプ３の構成についてさらに図１に基づいて説明すると、１９は上部ケーシング１６に設けられ、羽根車１１を回転自在に軸支するためのシャフトであり、耐食性の高いステンレス等の材質で製作され、上部ケーシング１６にインサート成型で一体に固定される。２０は上部ケーシング１６と嵌合してポンプ室１７を形成するためのリング状封止部材（本発明の隔壁部材）であり、２１は上部ケーシング１６と下部ケーシング１８の間から冷媒が漏れないようにシールするＯリング等のシール部材、２２はリング状封止部材２０（後述）と下部ケーシング１８との間で形成され、下部ケーシング１８の円筒面部１８ｇとリング状肉厚部１８ａ*とによって旋回路とされて、リング状封止部材２０の貫通穴２０ｆ（後述）に連通される周回伝熱室である。
【００３８】
このリング状封止部材２０は、上部ケーシング１６と同様に形状が複雑であり、耐熱性も要求されることから、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）等の樹脂成形での製作が好適であり、図６に示すような構成とされる。図６において、２０ａは下部ケーシング１８のリング状肉厚部１８ａ*の側面と嵌合する円筒部、２０ｅは羽根１１ａとわずかな間隔で配置された隔壁、２０ｆは隔壁２０ｅの中央部に設けられた貫通穴、２０ｃはリング状封止部材２０の上側に形成されたポンプ室１７と吐出路１６ａを連絡する吐出連通口、２０ｄはリング状封止部材２０の下側に形成された周回伝熱室２２と吸込路１６ｂを連絡する吸込連通口である。
【００３９】
なお、実施の形態１では製造を容易にする目的で、ポンプ室１７を形成する隔壁２０ｅをリング状封止部材２０と一体化したが、隔壁２０ｅの剛性確保等の目的により、隔壁２０ｅをリング状封止部材２０と別部品にしても構わない。また本実施の形態では、隔壁２０ｅが円錐面状となっているが、必ずしも円錐面状である必要はなく、平坦でもよい。もちろん隔壁２０ｅが平坦形状の場合、それにあわせて羽根１１ａの先端形状も平坦である必要がある。但し、隔壁２０ｅを円錐面状とすると、もっとも高温となる下部ケーシング１８の中央部に相当する周回伝熱室２２の高さが低くなり、局所的にこの部分の冷媒の流速が高めることができる。冷媒流速が高いと温度境界層が薄くなり、熱伝達係数が高まる。周回伝熱室２２全体の高さを低めると流路抵抗が増大し、冷却装置に流れる冷媒流量が減少するため、かえって熱抵抗が大きくなることがあるが、このように隔壁２０ｅを円錐面状とすると、全体の流路抵抗をほとんど増やさずに伝熱効率を高めることができる。
【００４０】
次に図２を参照しながら、以上説明した遠心ポンプ３の組み立て手順を説明する。まず、ステータ１３にコイル１４を巻き線し、さらに電子部品を実装した回路基板１５をさきほどのステータ１３に取り付けておく。このステータ１３を含む組み立て体を上部ケーシング１６のくぼみ部１６ｃの中に挿入した後、充填材（図示せず）を流し込み、その後恒温槽等を用いて充填剤を硬化させる。充填剤を使用する理由は回路基板１５に実装された電子部品の放熱のためと、万が一漏れた冷媒が回路基板１５に触れないようにするためである。充填剤としてはエポキシ系のポッティング剤が好ましい。その後、上部ケーシング１６と一体成形されたシャフト１９に羽根車１１を挿入する。次いで、円筒部２０ａの外周面と勘合面１６ｄが勘合するように、リング状封止部材２０を上部ケーシング１６に挿入するが、このとき、吸込連通口２０ｄと吸込路１６ｂが、吐出連通口２０ｃと吐出路１６ａが、共に連通する方向にセットする。最後にシール部材２１をリング状肉厚部１８ａ*の外周面にセットし、上部ケーシング１６に下部ケーシング１８を嵌合し、ねじ等（図示せず）を用いて固定する。上部ケーシング１６に下部ケーシング１８を嵌合する際は、リング状肉厚部１８ａ*の外周面と円筒部２０ａの内周面を勘合させるとともに、吸込連通口２０ｄと溝部１８ｃが連通する方向にセットする。
【００４１】
次に実施の形態１における冷却装置の遠心ポンプ３の作用について説明する。まず、回路基板１５を動作させ、ステータ１３に交番磁界を発生させると、この磁界によりマグネットロータ１２と一体化された羽根車１１が回転し、冷媒に運動量を与え中央部が負圧となる。これにより、冷媒は吸込路１６ｂから流入して吸込連通口２０ｄを通り、ベース部１８ｆと隔壁２０ｅの間で円筒面部１８ｇの外周側の周回伝熱室２２に流入する。その後冷媒はベース部１８ｆの上を旋回し、案内板部１８ｉにガイドされ、切り欠き部１８ｈより円筒面部１８ｇの内部へ導かれ、貫通穴２０ｆを通過する。その後冷媒は、羽根１１ａの回転運動によりポンプ室１７の外周部へと導かれ、吐出連通口２０ｃを通り吐出路１６ａから流出される。図７は上に説明した、遠心ポンプ３内の冷媒の流れ方向を示したものであり、冷媒は矢印Ｐ方向から流入され、太線に沿って流れ、矢印Ｑ方向へと流出される。
【００４２】
このように周回伝熱室２２を旋回路とするために略Ｃ状の円筒面部１８ｇを設けたことにより、遠心ポンプ３に流入した冷媒が直接貫通穴２０ｆへと流れることが抑えられ、冷媒が下部ケーシング１８のより広い面積と接触することに寄与している。さらに、案内板部１８ｉを設けたことにより、遠心ポンプ３に流入した冷媒がベース面１８ｆの上を何回も回転運動することなく、ベース面１８ｆの上を約１周弱旋回運動した後、円滑に貫通穴２０ｆへと流れるようになっている。
【００４３】
一方、下部ケーシング１８は接触面１８ｄから発熱電子部品４で発生した熱を受け取っている。従来の冷却装置では下部ケーシング１８の形状自体が円錐状の中実壁で厚肉であったため不可能であったが、実施の形態１の下部ケーシング１８では、下部ケーシング１８の外周側でも、ベース部１８ｆの形状が平坦にできるため、熱を下部ケーシング１８の内部を短い伝熱経路で広範に伝えることができ、熱は放熱フィン１８ｅ、ベース部１８ｆ、円筒面部１８ｇの表面へと達する。熱の伝達経路が短いということは、その間の熱抵抗が小さいことを意味し、放熱フィン１８ｅ、ベース部１８ｆ、円筒面部１８ｇの表面温度を発熱電子部品４の表面温度に近づけることができる。
【００４４】
そして冷媒が周回伝熱室２２のベース部１８ｆの上に流入、旋回、流出する間、冷媒は、受熱して高温になった放熱フィン１８ｅ、ベース部１８ｆ、円筒面部１８ｇの表面に高速で接触するので温度境界層は薄く、冷媒は効率よく下部ケーシング１８の熱を受け取ることができる。従来の冷却装置では円錐面状肉厚部１８ａの表面のごく近傍に羽根１１ａが存在するため（図１４参照）、ここにフィンを形成し表面積を拡大することはできず、せいぜい凹状のディンプルを形成する程度であったが、このように本実施の形態１においては、図１４に示すように下部ケーシング１８の外周側をポンプ室１７とし、羽根１１ａの回転面とほぼ一致した曲面にする必要がないので、下部ケーシング１８の外周側にも大きな放熱フィン１８ｅを設けることができ、その結果冷媒との接触面積を格段に増やすことができる。しかも、遠心ポンプ３がきわめて軽量になる。
【００４５】
このように、従来の冷却装置の遠心ポンプでは、図１４に示すように下部ケーシング２１８の円錐面状肉厚部２１８ａの表面は、熱を冷媒に伝える機能とポンプ室２１７の壁を構成する機能という二つの機能を持っていたが、本実施の形態１では、羽根車１１と下部ケーシング１８の間に隔壁２０ｅを設けることにより、熱を冷媒に伝える機能は下部ケーシング１８のベース部１８ｆや放熱フィン１８ｅの表面に、また、ポンプ室１７を構成する機能はリング状封止部材２０の隔壁２０ｅに分担させることができ、その結果、ポンプ性能に影響を与えることなく、高効率の熱伝達性能を誇る冷却装置を実現することができる。
【００４６】
以上説明したように本発明の実施の形態１によれば、発熱電子部品４からの熱を受熱する吸熱部とポンプを一体化したことにより、小型でパーソナルコンピュータ等の筐体内部での配置自由度が高い冷却装置とすることができ、あわせて以上説明した構成により下部ケーシング１８の外周部において、中央部と同様に、発熱電子部品４から短い伝熱経路で冷媒が下部ケーシング１８と接触することができ、中央部のみならず、その外周側でも熱抵抗を小さくすることができるため、全体としての冷却効率が高まり、発熱電子部品４の温度を低く保つことが可能となる。
【００４７】
なお、この冷媒としては、エチレングリコール水溶液やプロピレングリコール水溶液等の不凍液が適当であり、さらに下部ケーシング材料として銅等を使用するため、防食添加剤を添加するのが望ましい。
【００４８】
図１６、図１７に示す放熱器６は、熱伝導率が高く放熱性のよい材料、例えば銅、アルミニウム等の薄板材で構成され、内部に冷媒の通路とリザーブタンクが形成されているが、必要に応じて別部材として設けてもよい。また、放熱器６に強制的に空気を当てて冷却効果を増やすためのファンを設けてもよい。循環路７は、配管レイアウトの自由度を確保するため、フレキシブルでガス透過性の少ないゴム、例えばブチルゴムなどのゴムチューブで構成されている。
【００４９】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における冷却装置の遠心ポンプについて説明する。図８は本発明の実施の形態２における冷却装置の遠心ポンプの断面図、図９は本発明の実施の形態２における冷却装置の遠心ポンプの分解断面図、図１０、図１１は本発明の実施の形態２における下部ケーシングの斜視図、図１２は本発明の実施の形態２におけるリング状封止部材の単品斜視図、図１３は本発明の実施の形態２における遠心ポンプ内の冷媒の流れ方向説明図である。なお、実施の形態２の冷却装置が電子機器で使用されるときの全体構成も従来の技術と同様であるから、実施の形態２においても図１６、図１７を参照する。詳細な説明は従来の技術の説明に譲る。
【００５０】
次に、図８〜図１３に基づいて遠心ポンプ３の内部構成について説明する。図８〜図１３において、１１１は遠心ポンプ３の開放型の羽根車、１１１ａはオープン型の羽根、１１１ｂは羽根車１１１の中心部近傍に設けられた小孔、１１２は羽根車１１１の内周側方に設けられたマグネットロータである。羽根車１１１はマグネットロータ１１２と別体構成でもよいが、マグネットロータ１１２となる部分に着磁させた一体型の羽根車１１１とするのが好適である。
【００５１】
この羽根車１１１が冷媒内で回転すると、羽根１１１ａ外周側の冷媒の圧力は羽根１１１ａの内周側（図８のＬ）より高くなり、また羽根車１１１の入口の圧力は小孔１１１ｂによって連通した羽根車１１１裏側の圧力と略同一であるから、冷媒は羽根車１１１の裏面を通り、小孔１１１ｂを抜けて入口へ少量還流する。これにより小孔１１１ｂがない場合と比較して羽根車１１１へスラスト力が軽減され羽根車１１１の回転がスムーズになる。なお、実施の形態２の遠心ポンプ３は小型で一般の遠心ポンプの数十分の一若しくは数百分の一以下の大きさであり、一例としてその諸元を示すと、厚さ３ｍｍ〜５０ｍｍ、半径方向代表寸法１０ｍｍ〜１００ｍｍ、回転数は１０００ｒｐｍ〜８０００ｒｐｍ、ヘッド０．５ｍ〜１０ｍ程度のポンプである。
【００５２】
次に、１１３はマグネットロータ１１２の内周側に設けられたステータ、１１４はステータ１１３に磁界を発生させるステータ１１３に巻かれたコイル、１１５はコイル１１４に電流を流す電気回路が実装された回路基板である。ステータ１１３は渦電流損失を少なくするため珪素鋼板を複数枚積層して構成されることが望ましい。コイル１１４としては絶縁皮膜のついた銅線が適しており、コイル１１４の線径と巻数は使用される電源電圧、線積率を鑑み最適化される。回路基板１１５上には、マグネットロータ１１２の回転位置を検出するホール素子、電流方向切り替え用のトランジスタやダイオードが実装されている。
【００５３】
１１６は羽根車１１１を収容すると同時に羽根車１１１が流体に与えた運動エネルギーを圧力回復して吐出口へと導くための上部ケーシング、１１６ａは上部ケーシング１１６に形成された吐出路、１１６ｂは上部ケーシング１１６に形成された吸込路、１１６ｃはステータ１１３などの磁気回路が組み込まれる空間であるくぼみ部、１１６ｄは後述するリング状封止部材と勘合する面となる勘合面である。上部ケーシング１１６は形状が複雑であることとある程度の耐熱性が要求されることから、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）等の樹脂成形での製作が好適である。上部ケーシング１１６を金属で製作することは、ステータ１１３等の磁気回路が発生する磁束変動により渦電流損失を発生させるので好ましくない。
【００５４】
そして、１１７はオープン型の羽根１１１ａで与えられた運動エネルギーを圧力回復して吐出路１１６ａへと導くためのポンプ室である。また、１１８は熱伝導性グリース等（図示せず）を介し発熱電子部品４と接触させる下部ケーシングであり、高熱伝導率で放熱性のよい銅、アルミニウム等の金属材料で、鋳造、鍛造、機械加工やこれらの組み合わせの加工方法により構成される。下部ケーシング１１８は上部ケーシング１１６と嵌合され、内部にポンプ室１１７等の冷媒を流すための空間を形成する。
【００５５】
ところで、この下部ケーシング１１８は、発熱電子部品４から受け取った熱を冷媒と高効率で熱交換するために、図１０，図１１に示すような構造に構成とされる。以下この下部ケーシング１１８について説明する。１１８ｂは上部ケーシング１１６とのあたり面となる鍔部、１１８ｃは冷媒の取り入れ口となる溝部、１１８ｄは発熱電子部品４との接触面、１１８ｅは発熱電子部品４から受け取った熱を冷媒に伝える放熱フィンであり、従来の冷却装置と同様である。放熱フィン１１８ｅには冷媒との接触面積を増大し熱伝達を促進する働きがある。１１８ｆはベース部、１１８ａ*はベース部１１８ｆ上に形成されたリング状肉厚部、１１８ｋはベース部１１８ｆに略垂直に立つように形成され、下部ケーシング１１８上に流入してきた冷媒がベース部１１８ｆ上の吸込伝熱室（後述）の中心部を通り抜けるようにガイドするガイド部（本発明の案内板）である。
【００５６】
なお、実施の形態２では、下部ケーシング１１８と冷媒との接触面積をより大きくするため、ガイド部１１８ｋを下部ケーシング１１８と一体に形成したが、製造上の都合により、後述するリング状封止部材１２０の裏面に形成したり、別部品で構成したりすることも可能である。また、実施の形態２においては、ガイド部１１８ｋから流入した流れを周回伝熱室１２２（後述）内で２方向に分離するための分流壁１１８ｌが、流入する流れと向かい合うようにリング状肉厚部１１８ａ*に設けられている。
【００５７】
ところで実施の形態２の遠心ポンプ３は、放熱フィン１１８ｅの形状として図１０に示すようなピン状のフィンを設けているが、これに代えて、図１１のようにピン状のフィンとプレート若しくはリブとの組み合わせにするのでも、あるいはプレート若しくはリブだけで放熱フィン１１８ｅを構成するのもよい。
【００５８】
これらの図１０に示すピン状の放熱フィン１１８ｅの場合、放熱面積を最も増加させることができ、熱伝達が最も高効率で行えるが、図１１のようなプレート若しくはリブの放熱フィン１１８ｅと組み合わす場合には、放熱面積を増加させることができる上に、これが冷媒の流路抵抗となることを抑えることができる。さらに、下部ケーシング１１８の剛性が高まり、遠心ポンプ３を強い力で発熱電子部品４に押圧しても、下部ケーシング１１８の変形を抑えることができ、発熱電子部品４と接触面１１８ｄの間に隙間ができることを防ぐことができる。そして強い力で発熱電子部品４に押圧できれば、発熱電子部品４と接触面１１８ｄの間に塗布されている熱伝導性グリース（図示せず）を薄く伸ばすことができ、これによって熱伝導性グリースでの熱抵抗を小さくすることができ、製品の振動・衝撃落下時の部品外れを予防することができる。
【００５９】
もちろん、放熱フィン１１８ｅの形状として、ピン状のフィンやプレート若しくはリブ以外の形状のフィンが採用されてよい。さらに、以上の説明はガイド部１１８ｋで挟まれた放熱フィン１１８ｅに関するものであるが、ガイド部１１８ｋの外側でも同様で、ピン状の放熱フィン１１８ｅやプレート若しくはリブ状の放熱フィン１１８ｅであっても、あるいはその他の形状の放熱フィン１１８ｅや、これらを混在させた放熱フィン１１８ｅでもよい。
【００６０】
さて、実施の形態２の遠心ポンプ３の構成についてさらに図８に基づいて説明すると、１１９は上部ケーシング１１６に設けられ、羽根車１１１を回転自在に軸支するためのシャフトであり、耐食性の高いステンレス等の材質で製作され、上部ケーシング１１６にインサート成型で一体に固定される。１２０は上部ケーシング１１６と嵌合してポンプ室１１７を形成するためのリング状封止部材であり、１２１は上部ケーシング１１６と下部ケーシング１１８の間から冷媒が漏れないようにシールするＯリング等のシール部材、１２２はリング状封止部材１２０と下部ケーシング１１８との間で形成され、下部ケーシング１１８のガイド部１１８ｋとリング状肉厚部１１８ａ*とによって拡大反転路とされて、リング状封止部材１２０の２つの貫通穴１２０ｆ（後述）に連通される周回伝熱室、１２３は一対のガイド部１１８ｋによって挟まれ下部ケーシング１１８と天板部１２０ｇ（後述）とで構成された伝熱導入路である。
【００６１】
このリング状封止部材１２０は、上部ケーシング１１６と同様に形状が複雑であり、耐熱性も要求されることから、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）等の樹脂成形での製作が好適であり、図１２に示すような構成とされる。図１２において、１２０ａは下部ケーシング１１８のリング状肉厚部１１８ａ*の側面と嵌合する円筒部、１２０ｅは羽根１１１ａとわずかな間隔で配置された隔壁、１２０ｇはガイド部１１８ｋの上部を塞ぎ冷媒を周回伝熱室１２２へ導く伝熱導入路１２３を形成する天板部、１２０ｆは天板部１２０ｇの両側に形成された半月状の２つの貫通穴、１２０ｈは羽根車１１１のスラスト力を受け止めるスラスト受け部、１２０ｃはリング状封止部材１２０の上側に形成されたポンプ室１１７と吐出路１１６ａを連絡する吐出連通口、１２０ｄはリング状封止部材１２０の下側に形成された周回伝熱室１２２と吸込路１１６ｂを連絡する吸込連通口である。なお、上記した伝熱導入路１２３と周回伝熱室１２２が全体として本発明の吸込伝熱室を構成するものであり、一対のガイド部１１８ｋが本発明の仕切り部材を構成する。
【００６２】
なお、実施の形態２では製造を容易にする目的で、ポンプ室１１７を形成する隔壁１２０ｅをリング状封止部材１２０と一体化したが、隔壁１２０ｅの剛性確保等の目的により、隔壁１２０ｅをリング状封止部材１２０と別部品にしても構わない。また本実施の形態では、隔壁１２０ｅが円錐面状となっているが、必ずしも円錐面状である必要はなく、平坦でもよい。もちろん隔壁１２０ｅが平坦形状の場合、それにあわせて羽根１１１ａの先端形状も平坦である必要がある。但し、隔壁１２０ｅを円錐面状とすると、もっとも高温となる下部ケーシング１１８の中央部に相当する周回伝熱室１２２の高さが低くなり、局所的にこの部分の冷媒の流速が高めることができる。冷媒流速が高いと温度境界層が薄くなり、熱伝達係数が高まる。周回伝熱室１２２全体の高さを低めると流路抵抗が増大し、冷却装置に流れる冷媒流量が減少するため、かえって熱抵抗が大きくなることがあるが、このように隔壁１２０ｅを円錐面状とすると、全体の流路抵抗をほとんど増やさずに伝熱効率を高めることができる。
【００６３】
次に図９を参照しながら、以上説明した遠心ポンプ３の組み立て手順を説明する。まず、ステータ１１３にコイル１１４を巻き線し、さらに電子部品を実装した回路基板１１５をさきほどのステータ１１３に取り付けておく。このステータ１１３を含む組み立て体を上部ケーシング１１６のくぼみ部１１６ｃの中に挿入した後、充填材（図示せず）を流し込み、その後恒温槽等を用いて充填剤を硬化させる。充填剤を使用する理由は回路基板１１５に実装された電子部品の放熱のためと、万が一漏れた冷媒が回路基板１１５に触れないようにするためである。充填剤としてはエポキシ系のポッティング剤が好ましい。その後、上部ケーシング１１６と一体成形されたシャフト１１９に羽根車１１１を挿入する。次いで、円筒部１２０ａの外周面と勘合面１１６ｄが勘合するように、リング状封止部材１２０を上部ケーシング１１６に挿入するが、このとき、吸込連通口１２０ｄと吸込路１１６ｂが、吐出連通口１２０ｃと吐出路１１６ａが、共に連通する方向にセットする。最後にシール部材１２１をリング状肉厚部１１８ａ*の外周面にセットし、上部ケーシング１１６に下部ケーシング１１８を嵌合し、ねじ等（図示せず）を用いて固定する。上部ケーシング１１６に下部ケーシング１１８を嵌合する際は、リング状肉厚部１１８ａ*の外周面と円筒部１２０ａの内周面を勘合させるとともに、吸込連通口１２０ｄと溝部１１８ｃが連通する方向にセットする。
【００６４】
次に実施の形態２における冷却装置の遠心ポンプ３の作用について説明する。まず、回路基板１１５を動作させ、ステータ１１３に交番磁界を発生させると、この磁界によりマグネットロータ１１２と一体化された羽根車１１１が回転し、冷媒に運動量を与え中央部が負圧となる。これにより、冷媒は吸込路１１６ｂから流入して吸込連通口１２０ｄを通り、下部ケーシング１１８と天板部１２０ｇで構成された伝熱導入路１２３に流入する。流入した冷媒は発熱電子部品４の真上に位置する高温のベース部１１８ｆの熱を効率的に奪う。
【００６５】
その後冷媒はベース部１１８ｆの端部に達し、左右に２方向に分流される。分流された冷媒はそれぞれガイド部１１８ｋとリング状肉厚部１１８ａ*の間の周回伝熱室１２２を周回し、羽根車１１１の中央が負圧であるため再びベース部１１８ｆの中心部に吸引され、２つの貫通穴１２０ｆから流入する。この際も、発熱電子部品４から短距離でベース部１１８ｆを伝導してきた熱を冷媒が奪い取る。
【００６６】
なお、実施の形態２ではベース部１１８ｆの端部に達した冷媒が分流壁で２方向に分流される形式を取ったが、片方の一方向に冷媒が流れるようにしてもよい。ただし、２方向に分流するようにした方が、流路の抵抗を小さくすることができ、且つ、下部ケーシング１１８の外周部を均等に冷却することができる。最終的に冷媒は、羽根１１１ａの回転運動により運動量を与えられてポンプ室１１７の外周部へと導かれ、吐出連通口１２０ｃを通り吐出路１１６ａから流出される。図１３は上に説明した、遠心ポンプ３内の冷媒の流れ方向を示したものであり、冷媒は矢印Ｒ方向から流入され、太線に沿って流れ、矢印Ｓ方向へと流出される。
【００６７】
このように、従来の冷却装置では冷媒が羽根車１１１へそのまま短絡して吸引されたため不可能であったが、本実施の形態２では、ガイド部１１８ｋと天板部１２０ｇを設けて伝熱導入路１２３を形成したことにより、遠心ポンプ３に流入した冷媒が他に漏れることなく下部ケーシング１１８の中央部を直線的に端から端まで流れることができるため、最も高温である下部ケーシング１１８の中央部の広い表面積と冷媒が高速で接触できる。また、従来のような下部ケーシング１８の中央部の吸込連通口２０ｄと反対側の冷媒の淀みがなく、冷却効率が低下することがない。
【００６８】
さらに、従来の冷却装置では下部ケーシング１８の形状自体が円錐状で厚肉であったため不可能であったが、本実施の形態２の下部ケーシング１１８では、伝熱導入路１２３の周囲に周回伝熱室１２２を設けるので、ベース部１１８ｆの形状が平坦にでき、熱を下部ケーシング１１８の内部を短い経路で広範に伝えることができ、熱は放熱フィン１１８ｅ、ベース部１１８ｆの表面へと達する。熱の伝達経路が短いということは、その間の熱抵抗が小さいことを意味し、放熱フィン１１８ｅ、ベース部１１８ｆの表面温度を発熱電子部品４の表面温度に近づけることができる。
【００６９】
冷媒が上述したように下部ケーシング１１８の中央部に流入し、下部ケーシング１１８の周回伝熱室１２２を周回して、流出される間、冷媒は、熱が伝達し高温になった放熱フィン１１８ｅ、ベース部１１８ｆの表面に高速で接触するので温度境界層は薄いものとなり、冷媒は効率よく下部ケーシング１１８の熱を受け取ることができる。従来の冷却装置では円錐面状肉厚部１８ａの表面のごく近傍に羽根１１ａが存在するため（図１４参照）、ここにフィンを形成し表面積を拡大することはできず、せいぜい凹状のディンプルを形成する程度であったが、本発明の実施の形態２では、図１５に示すように下部ケーシング１８の外周側をポンプ室１７とし、羽根１１ａに対応する面を形成する必要がないので、下部ケーシング１１８の外周側の周回伝熱室１２２にも大きな放熱フィン１１８ｅを設けることができ、その結果冷媒との接触面積を格段に増やすことができる。
【００７０】
このように、従来の冷却装置の遠心ポンプでは、図１５に示すように下部ケーシング２１８の円錐面状肉厚部２１８ａの表面は、熱を冷媒に伝える機能とポンプ室２１７の壁を構成する機能という二つの機能を持っていたが、本実施の形態では、羽根車１１１と下部ケーシング１１８の間に隔壁１２０ｅを設けることにより、熱を冷媒に伝える機能は下部ケーシング１１８のベース部１１８ｆや放熱フィン１１８ｅの表面に分担させ、また、ポンプ室１１７の壁を構成する機能はリング状封止部材１２０の隔壁１２０ｅに分担させることができ、その結果、ポンプ性能に影響を与えることなく、高効率の熱伝達性能を誇る冷却装置を実現することができる。
【００７１】
以上のように本実施の形態２によれば、発熱電子部品４からの熱を受熱する吸熱部とポンプを一体化したことにより、小型でパーソナルコンピュータ等の筐体内部での配置自由度が高い冷却装置とすることができ、あわせて以上説明した構成により下部ケーシングの中央部全体に冷媒が高速で接触でき、しかも下部ケーシングの外周の周回伝熱室においては、発熱電子部品から短い伝熱経路にて冷媒が下部ケーシングと接触できるという作用を有しており、下部ケーシングの中央と外周の双方において、それぞれ熱抵抗を小さくできるため、発熱電子部品の温度を低く保つことが可能となる。
【００７２】
なお、この冷媒としては、エチレングリコール水溶液やプロピレングリコール水溶液等の不凍液が適当であり、さらに下部ケーシング材料として銅等を使用するため、防食添加剤を添加するのが望ましい。
【００７３】
図１６、図１７に示す放熱器６は、熱伝導率が高く放熱性のよい材料、例えば銅、アルミニウム等の薄板材で構成され、内部に冷媒の通路とリザーブタンクが形成されているが、必要に応じて別部材として設けてもよい。また、放熱器６に強制的に空気を当てて冷却効果を増やすためのファンを設けてもよい。循環路７は、配管レイアウトの自由度を確保するため、フレキシブルでガス透過性の少ないゴム、例えばブチルゴムなどのゴムチューブで構成されている。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、発熱電子部品を冷媒の循環により冷却する電子部品の冷却装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態１における冷却装置の遠心ポンプの断面図
【図２】本発明の実施の形態１における冷却装置の遠心ポンプの分解断面図
【図３】本発明の実施の形態１における下部ケーシングの斜視図
【図４】本発明の実施の形態１における下部ケーシングの斜視図
【図５】本発明の実施の形態１における下部ケーシングの斜視図
【図６】本発明の実施の形態１におけるリング状封止部材の単品斜視図
【図７】本発明の実施の形態１における遠心ポンプ内の冷媒の流れ方向説明図
【図８】本発明の実施の形態２における冷却装置の遠心ポンプの断面図
【図９】本発明の実施の形態２における冷却装置の遠心ポンプの分解断面図
【図１０】本発明の実施の形態２における下部ケーシングの斜視図
【図１１】本発明の実施の形態２における下部ケーシングの斜視図
【図１２】本発明の実施の形態２におけるリング状封止部材の単品斜視図
【図１３】本発明の実施の形態２における遠心ポンプ内の冷媒の流れ方向説明図
【図１４】従来の冷却装置の遠心ポンプの断面図
【図１５】従来の冷却装置の遠心ポンプ内の冷媒の流れ方向説明図
【図１６】冷却装置を備えた電子機器の構成図
【図１７】冷却装置を備えた電子機器の構成図
【図１８】従来の冷却装置の冷媒モジュールの断面図
【符号の説明】
【００７６】
１    筐体
２    キーボード
３    遠心ポンプ
４    発熱電子部品
５    基板
６    放熱器
７    循環路
１１    羽根車
１１ａ    羽根
１１ｂ    小孔
１２    マグネットロータ
１３    ステータ
１４    コイル
１５    回路基板
１６    上部ケーシング
１６ａ    吐出路
１６ｂ    吸込路
１６ｃ    くぼみ部
１６ｄ    勘合面
１７    ポンプ室
１８    下部ケーシング
１８ａ*    リング状肉厚部
１８ｂ    鍔部
１８ｃ    切り欠き
１８ｄ    接触面
１８ｅ    放熱フィン
１８ｆ    ベース部
１８ｇ    円筒面部
１８ｈ    切り欠き部
１８ｉ    案内板部
１８ｊ    スラスト受け部
１９    シャフト
２０    リング状封止部材
２０ａ    円筒部
２０ｃ    吐出連通口
２０ｄ    吸込連通口
２０ｅ    隔壁
２０ｆ    貫通穴
２１    シール部材
２２    周回伝熱室
１１１    羽根車
１１１ａ    羽根
１１１ｂ    小孔
１１２    マグネットロータ
１１３    ステータ
１１４    コイル
１１５    回路基板
１１６    上部ケーシング
１１６ａ    吐出路
１１６ｂ    吸込路
１１６ｃ    くぼみ部
１１６ｄ    勘合面
１１７    ポンプ室
１１８    下部ケーシング
１１８ａ*    リング状肉厚部
１１８ｂ    鍔部
１１８ｃ    溝部
１１８ｄ    接触面
１１８ｅ    放熱フィン
１１８ｆ    ベース部
１１８ｋ    ガイド部
１１８ｌ    分流壁
１１９    シャフト
１２０    リング状封止部材
１２０ａ    円筒部
１２０ｃ    吐出連通口
１２０ｄ    吸込連通口
１２０ｅ    隔壁
１２０ｆ    貫通穴
１２０ｇ    天板部
１２０ｈ    スラスト受け部
１２１    シール部材
１２２    周回伝熱室
１２３    伝熱導入路
２１１    羽根車
２１１ａ    羽根
２１２    マグネットロータ
２１３    ステータ
２１４    コイル
２１５    回路基板
２１６    上部ケーシング
２１６ａ    吐出路
２１６ｂ    吸込路
２１７    ポンプ室
２１８    下部ケーシング
２１８ａ    円錐面状肉厚部
２１８ｂ    鍔部
２１８ｃ    溝部
２１８ｄ    接触面
２１８ｅ    放熱フィン
２１８ｆ    ベース部
２１９    シャフト
２２０    リング状封止部材
２２０ａ    円筒部
２２０ｂ    水路封止部
２２０ｃ    吐出連通口
２２０ｄ    吸込連通口
２２１    シール部材
【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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【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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