(57)【要約】【課題】ケース内で発生する熱を効率よく冷媒に伝熱させ、冷却機能の向上を図る。【解決手段】複数の発熱部品（高発熱部品６、低発熱部品）を収納したケース（４）と、流路部（冷媒管路１６）と、第１吸熱部（１０）と、第２吸熱部（１２）と、放熱部（１４）とを備える。流路部は、内部に冷媒（１８）が流動する。第１吸熱部は、複数の発熱部品のうち一つ以上の発熱部品に接触し、接触する発熱部品から発生する熱を流路部に流れる冷媒に吸熱させる。第２吸熱部は、流路部に対し第１吸熱部よりも下流側に形成され、複数の発熱部品からケース内の空気に放出された熱を、流路部に流れる冷媒に吸熱させる。放熱部は、ケースの外部で流路部に連通され、流路部に流れる冷媒の熱を放出させる。そして、ケースは、流路部と第１吸熱部と第２吸熱部を収納する。【選択図】  図１
2015092527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発熱部品を収納したケースと、
内部に冷媒が流動する流路部と、
前記複数の発熱部品のうち一つ以上の発熱部品に接触し、接触する該発熱部品から発生する熱を前記流路部に流れる冷媒に吸熱させる第１吸熱部と、
前記流路部に対し前記第１吸熱部よりも下流側に形成され、前記複数の発熱部品からケース内の空気に放出された熱を、前記流路部に流れる冷媒に吸熱させる第２吸熱部と、
前記ケースの外部で前記流路部に連通され、前記流路部に流れる冷媒の熱を放出させる放熱部と、
を備え、
前記ケースは、前記流路部と前記第１吸熱部と前記第２吸熱部を収納することを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記第２吸熱部は、前記第１吸熱部に接触していない発熱部品からケース内の空気に放出された熱を、前記流路部に流れる冷媒に吸熱させることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記第１吸熱部に接触する前記発熱部品から発生する熱量は、前記第１吸熱部に接触していない発熱部品から発生する熱量よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
さらに、前記ケース内に設置され、前記ケース内の空気を流動させるファンを備え、
前記ファンは、前記発熱部品から放熱された空気を前記第２吸熱部側に流動させ、
前記第２吸熱部は、前記ファンの駆動により前記第２吸熱部側に流動した空気の熱を吸熱することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項５】
前記ケースは、前記流路部の一部を外部に挿通可能に形成した密閉容器で形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項６】
前記第２吸熱部は、前記流路部の一部に屈曲部が形成され、該屈曲部の周囲に吸熱用のフィンを備え、内部に流れる冷媒に前記ケース内の熱を伝熱させることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項７】
前記第２吸熱部は、前記第１吸熱部が設置されない前記発熱部品のうち、発熱密度が設定値以上となる前記発熱部品の設置位置に近接して配置されることを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項８】
さらに、前記流路部内に冷媒を流動させる流動手段と、
前記発熱部品または前記冷媒の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出温度に基づいて、前記流動手段に対する制御情報を生成し、前記流路部内の冷媒の流量を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の技術は、ケース内に収納された発熱部品に対し、循環させた冷媒に吸熱させる冷却機能を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報処理を行う電子機器は、たとえば半導体で構成されたＬＳＩ（Large Scale Integration）や、ＩＣ（Integrated Circuit）などの電子部品が多数利用されている。これらの電子部品は、情報処理を行うことで発熱し高温状態となるが、限界の温度以上になると熱暴走などが生じ、正確に情報処理が行えなくなるほか、破損するおそれがある。電子機器は、発熱する電子部品に対して冷却機構を設置することで、電子部品の熱暴走の発生を回避させている。
【０００３】
電子機器に搭載される冷却機構には、たとえば冷却対象となる電子部品に対し、液体冷媒などを供給して熱交換させる、所謂液冷式のものや、電子機器内部で冷却風を循環させて発熱部品が発した熱を外部に放出させる空冷式のものがある。また冷却機構は、たとえば電子部品に接触させた熱交換器に対して吸熱回路を接続して、ケース内の熱を空冷により放出するものが知られている。
【０００４】
このような冷却機能に関し、冷媒が流動する冷却体に吸熱フィンやヒートパイプが接続され、この吸熱フィンやヒートパイプで回収した熱を冷却体内で冷媒と熱交換させることで機器内の熱を回収するものが知られている。（例えば、特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−６０５１５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９９１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、電子機器は、内部の多数の電子部品のうちの特定の電子部品に冷却機構を接触させて液冷処理を行い、その他の電子部品はケース内に放熱させ、その空気をケース外部に放出させるものがある。電子機器は、液冷を行う電子部品として、たとえば高温になるものが選択されるが、電子部品の機能や構造により、接触による吸熱手段が設置できないものがある。このような電子部品は、空冷処理を利用し、放熱によって冷却が行われるが、発熱温度が高いため、電子機器の駆動時間の経過に伴い、ケース内全体の空気の温度を上昇させてしまう。
【０００７】
電子機器は、ケース外に放熱する放熱手段が限られており、ケース内の空気の温度が上昇すると、他の低発熱部品の放熱効率が下がり、または放熱できなくなるおそれがある。従来の電子機器１００は、たとえば図１４に示すように、ケース１０２内に複数の電子部品が実装された基板１１０を備えている。この基板１１０には、たとえば高発熱部品１０４や低発熱部品１０６、１０８が実装されている。高発熱部品１０４は、たとえば上面側の外装部分にヒートシンク１１２を備えた冷却部品が設置され、この冷却部品の近傍に配置され、または冷却部品と一体化した放熱ファン１１４が設置されている。この冷却部品は、高発熱部品１０４から生じる熱をケース１０２内の空気に放熱させている。低発熱部品１０６は、たとえば外装部分にヒートシンクを備えた冷却部品１１６が設置され、駆動により生じた熱をケース１０２内の空気に放熱している。低発熱部品１０８は、たとえば熱を外装部分からケース内１０２内の空気に放熱している。
【０００８】
ケース１０２は、たとえば外装側の一部にケース１０２内の空気を外部に排出するための空冷放熱部品１２０が設置されている。またケース１０２には、空冷放熱部品１２０側に空気を流動させるファン１２４、１２６や、ケース１０２外に空冷放熱部品１２０から空気を導くファン１２８などを備えるものがある。このような電子機器１００では、発熱部品１０４、１０６、１０８から放熱された高温の空気がケース１０２内に滞留すると、ケース１０２内の空気の温度が上昇し、空冷機能が低下するおそれがある。
【０００９】
また、冷却機構は、たとえばケース内の熱を回収する吸熱フィンやヒートパイプが特定の電子部品を冷却させる冷却体に設置され、この冷却体が伝熱した熱を冷媒と熱交換させるものがある。しかし、冷却機構は、接触する特定の電子部品が高温になるのに従って冷媒が高温になると、吸熱フィンやヒートパイプで回収した熱が低温の場合、冷媒に吸熱させることができなくなるおそれがある。さらに、ケース内の熱を回収する吸熱手段は、たとえば吸熱フィンやヒートパイプ、冷却体などの部品を介して熱を冷媒に伝熱させるため、伝熱ロスが大きくなり、熱の回収効率が低くなるという課題がある。
【００１０】
そこで、本開示の技術の目的は、ケース内で発生する熱を効率よく冷媒に伝熱させ、冷却機能の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本開示の技術の一側面は、複数の発熱部品を収納したケースと、流路部と、第１吸熱部と、第２吸熱部と、放熱部とを備える。流路部は、内部に冷媒が流動する。第１吸熱部は、前記複数の発熱部品のうち一つ以上の発熱部品に接触し、接触する該発熱部品から発生する熱を前記流路部に流れる冷媒に吸熱させる。第２吸熱部は、前記流路部に対し前記第１吸熱部よりも下流側に形成され、前記複数の発熱部品からケース内の空気に放出された熱を、前記流路部に流れる冷媒に吸熱させる。放熱部は、前記ケースの外部で前記流路部に連通され、前記流路部に流れる冷媒の熱を放出させる。そして、前記ケースは、前記流路部と前記第１吸熱部と前記第２吸熱部を収納する。
【発明の効果】
【００１２】
本開示の技術によれば、次のいずれかの効果が得られる。
【００１３】
(1)   ケース内の空気からの熱回収機能が確保され、電子機器の冷却機能を向上させることができる。
【００１４】
(2)  吸熱機能を確保してケース内温度を上昇させないので、電子部品が多数配置される電子機器の動作の安定性を確保し、信頼性を高めることができる。
【００１５】
(3)  回収されたケース内の空気の熱が流路部に対して直接伝熱され、伝熱過程での放熱ロスを無くし、冷却機能の効率性が高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施の形態に係る電子機器の構成例を示す図である。
【図２】電子機器の構成例を示す図である。
【図３】ケース内における空気の循環状態および放熱状態の一例を示す図である。
【図４】冷媒の温度変化の一例を示す図である。
【図５】高発熱部品が複数ある場合の冷却状態の一例を示す図である。
【図６】第２の実施の形態に係る電子機器の構成例を示す図である。
【図７】ケース内空気の流動方向を設定した状態例を示す図である。
【図８】第３の実施の形態に係る電子機器の冷却制御ブロックを示す図である。
【図９】電子機器のコンピュータ構成例を示す図である。
【図１０】冷却制御の一例を示すフローチャートである。
【図１１】第４の実施の形態に係る電子機器の構成例を示す図である。
【図１２】電子機器の冷却制御ブロックを示す図である。
【図１３】冷却制御の一例を示すフローチャートである。
【図１４】従来の電子機器の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本開示の技術の他の目他、特徴および利点は、上記した内容に限られず、添付図面および各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。
【００１８】
〔第１の実施の形態〕
【００１９】
図１は、第１の実施の形態に係る電子機器の構成例を示している。
【００２０】
電子機器２は、たとえばケース４内に高発熱部品６及び図示しない低発熱部品を含む複数の発熱部品を備える。電子機器２は、たとえば高発熱部品６に設置され、またはその近傍に配置される第１吸熱部１０と、この第１吸熱部１０に対して吸熱管路１６で連結された第２吸熱部１２を含んで形成される。また電子機器２は、ケース４の外部に放熱部１４を備えている。放熱部１４と、ケース４内の第１吸熱部１０と第２吸熱部１２とは、冷媒管路１６で連結されている。冷媒管路１６で連結された第１吸熱部１０、第２吸熱部１２、放熱部１４は、冷媒管路１６を通じて内部に冷媒１８を循環させることで、電子機器２の冷却機構８を形成する。電子機器２は、たとえばＰＣ（Personal Computer）やサーバ装置、携帯電話網やインターネットなどの通信ネットワークを形成する通信基地局、またはその他コンピュータを備える情報処理機器が含まれる。
【００２１】
ケース４は、たとえば電子機器２を形成する電子部品および冷却機構８の一部を内部に収納し、内部に異物の侵入や空気の流入または排出を遮断する、所謂閉鎖型または密閉型容器で形成されている。ケース４は、たとえば一部に冷媒管路１６を挿通させる挿通孔などが形成されている。なお、閉鎖型または密閉型容器を内部に収納する電子機器２は、船舶で使われる魚群探知機や、屋外に設置される無線基地局で使われる通信装置などが上げられるが、開放型容器を収納する電子機器２であっても良い。
【００２２】
高発熱部品６は、電子機器２を駆動させる複数の電子部品の一例であり、たとえば演算処理などの実行により発熱量が大きい電子部品が含まれる。高発熱部品６は、たとえば単位面積あたりの発熱量である発熱密度が最も高いものが設定されるほか、発熱密度が所定の設定値以上となる１または複数の電子部品が含まれる。
【００２３】
冷却機構８は、冷媒管路１６内に流動させた冷媒１８によって、ケース４内に搭載される電子部品を冷却させる手段の一例である。この冷媒管路１６は、本開示の流路部の一例であり、内部に冷媒１８を流動させることで、第１吸熱部１０および第２吸熱部１２において冷媒１８に吸熱し、放熱部１４側に向けて熱移動させる流動経路を形成する。
【００２４】
第１吸熱部１０は、設定された高発熱部品６に接触させ、または受熱可能な近傍に配置して連結された冷媒管路１６内の冷媒１８に吸熱させる手段の一例であり、熱源である高発熱部品６から直接的に吸熱する。第１吸熱部１０は、接触し、または近接した高発熱部品６が駆動して発する熱Ｑ１を冷媒１８に伝熱して吸熱させる。第１吸熱部１０は、伝熱した高発熱部品６の熱を低温の冷媒１８と熱交換する熱交換器として機能する。
【００２５】
第２吸熱部１２は、たとえばケース４内に放熱された熱Ｑ２を回収して冷媒１８に吸熱させる手段の一例であり、熱源である発熱部品に対してケース４内の空気を介して間接的に吸熱する。第２吸熱部１２が回収する熱Ｑ２には、たとえば電子機器２を機能させる図示しない複数の電子部品から放熱された熱のほか、高発熱部品６がケース４内の空気に放出する熱の一部が含まれてもよい。第２吸熱部１２は、冷媒管路１６上において、冷媒１８の流動方向に対し、第１吸熱部１０の下流側に直列に設置されている。
【００２６】
放熱部１４は、ケース４の外部において冷媒管路１６に連通し、第１吸熱部１０および第２吸熱部１２での吸熱により加熱された冷媒１８の熱を放熱させる手段の一例である。放熱部１４は、たとえばラジエータ（Radiator）などで形成され、内部に冷媒１８を流動させながら低温の外気と熱交換させて放熱させる。
【００２７】
冷却機構８は、冷媒管路１６によって吸熱部１０、１２と放熱部１４に冷媒１８を循環させて吸熱と放熱を繰り返えさせて冷却機能を維持し、電子機器２内部の温度および電子部品の温度を低温に維持させる。
【００２８】
冷媒１８は熱伝導率が空気より良いので、従来技術のようにケース内の空気の熱をヒートシンクでケース外に排出する空冷よりも、本電子機器２のようにケース内で発生する熱を冷媒で吸熱してケース外に排出する液冷の方が、効率が良い。
【００２９】
＜電子機器２の構成例について＞
【００３０】
図２は、電子機器２の内部構成例を示している。
【００３１】
この電子機器２は、密閉型のケース４内に配置した冷媒管路１６内を流動する冷媒１８に吸熱させることでケース４内に設置した電子部品の温度やケース４の内部温度を設定値以下に低下させる。ケース４には、たとえば電子部品や図示しない周辺機器などを電気的に接続させるパターンが形成された基板２０を備えている。この基板２０には、たとえば電子機器２のコンピュータ機能部品が実装される。
【００３２】
基板２０には、たとえば高発熱部品として設定された制御チップ２２が実装されている。この制御チップ２２は、たとえばＬＳＩやＩＣなどで形成され、演算処理などの実行により発熱するプロセッサなどが含まれる。この制御チップ２２には、たとえば放熱面である上部側にクーリングプレート２４が設置されている。クーリングプレート２４は、本開示の第１吸熱部１０の一例であり、冷媒管路１６が連通されて内部に冷媒１８を流動させる。
【００３３】
クーリングプレート２４は、たとえば熱伝導性の高い金属などで形成され、少なくとも一面側が制御チップ２２の放熱面に密着可能な平面状に形成されている。クーリングプレート２４は、たとえば内部に冷媒管路１６を挿入させ、または内部に冷媒１８を流動させて制御チップ２２から放出された熱と冷媒１８とを熱交換させる。ここで、冷媒１８は、たとえば水やアルコール、不凍液など吸熱性がよい液体が用いられればよい。
【００３４】
基板２０には、たとえば低発熱部品として設定されたチップ部品２６やその他の実装部品２８が実装されている。チップ部品２６は、たとえば制御チップ２２と同様にＬＳＩやＩＣなどで形成されている。そしてチップ部品２６や実装部品２８は、温度、消費電力や発熱密度が制御チップ２２よりも低く、駆動した場合でも許容温度以下となる。そのほかチップ部品２６は、たとえば電子機器２に搭載される機能に対し、演算処理などに利用される頻度や、クーリングプレート２４の設置の可否に基づいて低発熱部品に設定されてもよい。このチップ部品２６には、たとえば放熱面の一部である上面側に、ケース４内の空気に対する放熱面積を広げるためのヒートシンク３０が設置されてもよい。
【００３５】
冷媒管路１６上において、クーリングプレート２４の下流側には、第２吸熱部１２として、吸熱ラジエータ３２が形成されている。吸熱ラジエータ３２は、たとえば冷媒管路１６の一部に多層の屈曲部を形成し、その周囲にケース４内の空気との接触面積を増やすための吸熱フィンを備えている。また吸熱ラジエータ３２は、たとえばケース４内の空気を効率よく吸熱フィン側に接触させるためのファン３４を備えている。これにより吸熱ラジエータ３２は、内部に流動する冷媒１８とケース４内の空気に含まれる熱を熱交換させて吸熱する。吸熱ラジエータ３２で吸熱した冷媒１８は、ケース４外に流動する。
【００３６】
ケース４の外部には、冷媒１８の放熱部として排熱ラジエータ３６が形成されている。排熱ラジエータ３６は、冷媒管路１６に屈曲部を形成し、その周囲に排熱フィンが形成され、外気と冷媒１８とを熱交換させる。また、排熱ラジエータ３６には、たとえば放熱フィンに対して放熱効率が良くなるように外気を強制的に流動させる排熱ファン３８を設置してもよい。
【００３７】
冷媒管路１６は、排熱ラジエータ３６の一端側から再びケース４内に連通される。ケース４には、たとえば内部の密閉性を維持しつつ冷媒管路１６の往き側と戻り側を挿通させる孔の周囲にパッキンなどの封止手段を設置してもよい。
【００３８】
そのほか、冷媒管路１６上には、たとえば冷媒１８を強制流動させるポンプ４０や冷媒タンク４２などを備えてもよい。ポンプ４０は、本開示の流動手段であって、冷媒１８の循環流量を制御する手段の一例である。冷媒タンク４２は、たとえば内部に一定量の冷媒１８を常に貯留させ、冷媒管路１６内に流す冷媒１８の量を調整する所謂シスターンとして機能するほか、ポンプ４０側に通じる冷媒管路１６内の気泡の進入を阻止して、ポンプ４０のエア噛みなどの発生を回避させる。
【００３９】
ケース４には、ケース４内の空気を所定方向に流動させるケースファン４４が設定される。ケースファン４４は、たとえば図３に示すようにケース４の上部側に設置されると、ケース４内の全体に対して空気を流動させることができる。電子機器２は、たとえばケースファン４４によって設定される空気の流動状態に応じて、吸熱ラジエータ３２の設置位置を設定してもよい。すなわち、吸熱ラジエータ３２は、たとえば空気の対流経路に合わせて設置されることで、チップ部品２６やその他の実装部品２８からの放熱に対して効率的に吸熱させることができる。またケースファン４４は、たとえば基板２０の設置位置や吸熱ラジエータ３２の設置状態に応じて、ケース４における設置位置が設定されてもよい。
【００４０】
＜冷媒１８の温度変化について＞
【００４１】
図４は、冷媒の温度変化の一例を示す図である。
【００４２】
電子機器２は、冷却機構８により冷媒管路１６の上流側で高発熱する制御チップ２２から吸熱させ、続いてケース４内の空気から吸熱し、ケース４外部の排熱ラジエータ３６側に熱移動させる。冷媒１８は、たとえば冷媒管路１６の上流側に配置されたクーリングプレート２４に流入する前の流動位置ａ（図２）において、最も低い温度ｔ１で流動している。この温度ｔ１は、排熱ラジエータ３６での放熱によって冷却されることで、ケース４内空気の温度よりも低温になっている。冷媒１８は、クーリングプレート２４内を通過し、吸熱することで温度が上昇し、クーリングプレート２４から排出された流動位置ｂ（図２）において、所定温度ｔ２に達する。電子機器２では、たとえば各吸熱部で吸熱させており、冷媒管路１６の流動中の放熱や吸熱は少ない。
【００４３】
次に、冷媒１８は、吸熱ラジエータ３２内を通過中にケース内４空気から吸熱し、さらに加熱される。ケース４内の空気は、制御チップ２２などの高発熱密度ではないので、冷媒１８の加熱変化は緩やかになる。吸熱ラジエータ３２を通過した冷媒１８は、最も高い温度ｔ３となり、ケース４の外部側の排熱ラジエータ３６側に導かれる。そして、排熱ラジエータ３６を通過して放熱されて冷却された冷媒１８が再び冷媒管路１６の上流側に流動する。
【００４４】
この電子機器２は、冷媒温度が低いほど、すなわち冷却対象との温度差が大きいほど、吸熱能力が高いことを利用し、高温の制御チップ２２に対する冷却を冷媒管路１６の上流側で行う。先に高温となる制御チップ２２に対して高い冷却能力を割り当てることで、たとえば制御チップ２２からの放熱を最小限に押さえ、ケース４内の空気が高温化するのを阻止する。また、電子機器２では、たとえばクーリングプレート２４を通過した後の冷媒１８の温度ｔ２がケース４内の空気よりも低くなるように設定される。冷媒１８による吸熱能力は、たとえば発熱対象に対する冷媒１８の接触面積や流量などによることから、（ケース４内空気の温度）＞（冷媒温度ｔ２）となるように、冷媒１８の流量などが設定されればよい。
【００４５】
＜高発熱部品を複数備える場合の冷却機構について＞
【００４６】
図５は、高発熱部品が複数ある場合の冷却状態の一例を示している。
【００４７】
電子機器２は、たとえば図５のＡに示すように、第１吸熱部１０として複数のクーリングプレート２４を含み、これらのクーリングプレート２４がそれぞれ異なる電子部品に設置されて吸熱してもよい。電子機器２は、たとえば内部に多数搭載された電子部品のうち、面積あたりの発熱量を示す発熱密度が所定値以上の電子部品であって、第１吸熱部１０による高い冷却性能を必要とされるものが高発熱部品６Ａ、６Ｂとして選択され、クーリングプレート２４が設置されればよい。高発熱部品６Ａ、６Ｂは、たとえば図５のＢに示すように、高発熱部品Ａの発熱密度の値ρAが高発熱部品Ｂの発熱密度の値ρBよりも大きく、高い冷却性能が必要となる。このとき、冷却機構は、たとえば第１吸熱部１０として冷媒管路１６を高発熱部品６Ａ、高発熱部品６Ｂの順に、直列に配置させる。すなわち、冷却機構は、第１吸熱部１０内において必要とされる冷却性能が高い部品から順に冷却させる。
【００４８】
冷媒管路１６を流動する冷媒１８は、高発熱部品６Ａに流入する前の温度ａ１が最も低温であり、高発熱部品６Ａで加熱されることで冷媒１８が温度ａ２になる。そして、温度ａ２の冷媒１８は、高発熱部品６Ｂ側に導かれ、熱交換して温度ｂで第１吸熱部１０から排出される。このときの冷媒１８の温度ｂは、既述のように、第２吸熱部１２である吸熱ラジエータ３２で吸熱するケース４内の空気の温度よりも低く設定される。冷却機構８は、たとえば第１吸熱部１０で複数の高発熱部品６Ａ、６Ｂを冷却させる場合、冷媒１８の流動量を増加させてもよい。
【００４９】
なお、冷却機構８を構成する排熱ラジエータ３６は、ケース４の外部に設置され、冷媒管路１６で連結される場合に限られず、ケース４に一体に形成されてもよい。
【００５０】
斯かる構成によれば、ケース４内の空気からの熱回収が確実に行え、電子機器２の冷却機能を向上させることができる。吸熱機能を確保してケース４内温度を上昇させないので、電子部品が多数配置される場合や、密閉度の高いケース４を利用した場合にも、電子機器２の動作の安定性を確保し、信頼性を高めることができる。回収されたケース４内の空気の熱が冷媒管路１６に対して直接伝熱され、伝熱過程での放熱ロスを無くし、冷却機能の効率性が高められる。
【００５１】
〔第２の実施の形態〕
【００５２】
図６、図７は、第２の実施の形態に係る電子機器の構成例を示している。
【００５３】
図６に示す電子機器５０は、本開示の電子機器の一例であり、ケース４内の空気中から吸熱する吸熱ラジエータ３２を発熱部品であるチップ部品２６に近接させて配置している。また電子機器５０は、ケース４内の吸熱ラジエータ３２の設置位置に応じてケースファン４４の配置位置やケース４内に流動させる空気の流動方向が設定される。電子機器５０は、たとえば吸熱ラジエータ３２に接触させる空気の流量を多くするため、吸熱ラジエータ３２がケース４内の空気の流動経路上に位置するようにケースファン４４に対する設定が行われる。
【００５４】
チップ部品２６には、たとえば所定の設定温度以下で駆動する部品や、設定温度以上で駆動する高発熱部品であって構造上クーリングプレート２４が設置できないものが含まれる。このようなチップ部品２６がケース４内に放熱すると、ケース４内の空気の温度が上昇する。特に、ケース４内の空気は、ケースファン４４によって循環されて時間経過とともにケース４内の温度が均一化することで、ケース４内全体の温度が上昇する。ケース４内の空気の温度が上昇すると、低発熱部品である実装部品２８の放熱温度と空気の温度との温度差が小さくなり、放熱による冷却機能が低下するおそれがある。
【００５５】
そこで、電子機器５０は、放熱冷却を行う電子部品のうち発熱量の多いチップ部品２６の近傍で吸熱させることで、高温の空気をケース４内に循環させないようにしている。吸熱ラジエータ３２およびファン３４は、たとえば基板２０上の特定のチップ部品２６およびヒートシンク３０の実装位置Ｐ１に対し、放熱方向に対向した所定位置Ｐ２に形成される。吸熱ラジエータ３２は、ヒートシンク３０に対する距離が近いほどケース４内への高温放熱を阻止することができる。
【００５６】
また、ケース４に設置されるケースファン４４は、たとえば吸熱ラジエータ３２の側面側にケース４内の空気が流動するように風向および風量を調整している。ケースファン４４は、たとえばケース４内の所定位置Ｐ２と同様の高さに配置され、ケース４内を水平方向に空気を流動させる。空気の流動方向は、たとえば他の実装部品２８から放熱された空気が吸熱ラジエータ３２の屈曲部の側面側に通風するように設定される。
【００５７】
さらに、ケースファン４４は、たとえば特定のチップ部品２６から離れた位置に設置されている。これによりケースファン４４は、ケース４内の一部において空気を滞留させず、吸熱ラジエータ３２側に押し出すとともに、ヒートシンク３０と吸熱ラジエータ３２との間の空気の流動を抑えている。そして電子機器２０は、ヒートシンク３０と吸熱ラジエータ３２との間で空気を大きく流動させないことで、ヒートシンク３０からの放熱による高温の空気が吸熱ファン４４から離間する方向に流されてケース４内に放出されるのを回避している。
【００５８】
そのほか、ケースファン４４は、たとえば吸熱ラジエータ３２側に空気を流動させるファン３４よりも低速で駆動させてもよい。
【００５９】
＜ケース内の空気の流動方向を設定する実施例について＞
【００６０】
電子機器５０には、たとえば図７に示すように、ケース４内の空気の流動方向を設定する風向手段として、風向板５２、５４を設置してもよい。この風向板５２、５４は、たとえばケース４と一体に形成されてもよく、または基板２０やその他の実装部品に設置してもよい。風向板５２は、たとえばケースファン４４によって対流してくる空気を上下方向に分流させ、一方をヒートシンク３０側に向けて流動させ、他方を吸熱ラジエータ３２側に流動させる。
【００６１】
これにより風向板５２は、ヒートシンク３０と吸熱ラジエータ３２との間への空気の流動を減少または遮断している。また風向板５４は、たとえばヒートシンク３０を通過した空気を吸熱ラジエータ３２側に向けて指向させることで、ケース４内に高温の空気が拡散するのを阻止する。
【００６２】
そのほか電子機器５０は、ケース４内にケースファン４４やその他のファンにより流動する空気を指向させる風向板を備えてもよい。
【００６３】
斯かる構成によれば、ケース４内の空気からの熱回収機能が確保され、電子機器５０の冷却機能を向上させることができる。ケース４内温度を上昇させないので、電子機器５０の動作の安定性を確保し、信頼性を高めることができる。ケース４内の空気の熱が冷媒管路１６に直接伝熱させることで、伝熱過程での放熱ロスを無くし、冷却機能の効率性が高められる。放熱位置の近傍で熱回収させて高温の空気をケース４内に拡散させず、ケース４の外装温度を上昇させないので、電子機器５０のユーザがケース４に接触した場合の安全性を確保することができる。
【００６４】
〔第３の実施の形態〕
【００６５】
図８は、第３の実施の形態に係る電子機器の冷却制御機能の一例を示している。
【００６６】
電子機器６０は、本開示の電子機器の一例であり、たとえばクーリングプレート２４による高発熱部品に対する熱回収と、吸熱ラジエータ３２によるケース４内の空気からの吸熱とを組み合わせた冷却制御機能を備える。この冷却制御機能は、たとえばクーリングプレート２４に対し冷媒管路１６上で直列に接続された吸熱ラジエータ３２に流入する冷媒１８の温度制御や発熱部品の温度に対する冷却機能の調整機能が含まれる。
【００６７】
電子機器６０は、たとえば図８に示すように、制御部６２、制御情報などを含む制御テーブル６６が格納された記憶部６４、高発熱部品６に設置された温度センサ６８が含まれる。
【００６８】
制御部６２は、冷却制御を実行する手段の一例であり、たとえば冷却制御のみを実行する制御機能で構成されてもよく、または電子機器６０の機能全体を制御する機能部を利用してもよい。制御部６２は、たとえば温度センサ６８により取得した温度情報を利用し、制御テーブル６６に基づいて算出した制御指令をポンプ４０やファン３４、ケースファン４４に出力する。
【００６９】
記憶部６４は、プログラムや取得したデータを格納する手段の一例であり、たとえばＲＯＭ（Read Only Memory）や半導体メモリ、その他不揮発性メモリで形成されている。記憶部６４には、たとえば制御テーブル６６のほか、電子機器６０を動作させるＯＳ（Operating System）やその他の動作制御プログラム、アプリケーションプログラムなどが格納されている。
【００７０】
温度センサ６８は、本開示の温度検出手段の一例であり、高発熱部品６の発熱温度、または高発熱部品６によって加熱された冷媒１８の温度を検出する。温度センサ６８は、たとえば高発熱部品６に直接接触させてもよく、またはその近傍に設置してもよい。また、温度センサ６８は、たとえば高発熱部品６とクーリングプレート２４の間に積層させてもよく、高発熱部品６の放熱温度、放熱された空気の温度、吸熱したクーリングプレート２４の接触面またはクーリングプレート２４内で吸熱する冷媒１８の温度を検出すればよい。
【００７１】
制御テーブル６６は、たとえば検出された温度情報に対し、予め実験などによって設定された冷媒１８の流動制御情報やファン３４、ケースファン４４の回転制御情報などが含まれる。制御テーブル６６には、たとえば冷媒管路１６の配置長さや管径、ケース４の容積情報、ケース４内の実装部品の数などの情報が含まれてもよい。
【００７２】
＜電子機器６０のコンピュータの構成例について＞
【００７３】
図９は、電子機器６０のコンピュータの構成例を示している。
【００７４】
このコンピュータ７０は、電子機器６０の制御機能を構成するハードウェアの一例であり、たとえばプロセッサ７２、メモリ７４、記憶部６４、表示部７６、インターフェース７８が含まれ、バス８０によって電気的に接続される。
【００７５】
プロセッサ７２は、電子機器６０を動作させるＯＳやその他の制御プログラム、ファームウェアなどの演算処理を実行する機能部品の一例であり、制御部６２を形成する。プロセッサ７２は、たとえば記憶部６４に格納されている制御テーブル６６をメモリ７４上に展開して演算処理を実行する。このプロセッサ７２は、たとえば冷却機構のクーリングプレート２４によって冷却される高発熱部品６であってもよい。
【００７６】
メモリ７４は、たとえばＯＳやファームウェアやその他の動作制御プログラムを実行するためのワークエリアとして機能する手段の一例であり、たとえばＲＡＭ（Random Access Memory）などで形成される。
【００７７】
表示部７６は、たとえば冷却制御情報を報知する報知手段の一例である。この表示部７６は、たとえば電子機器６０に接続されたモニタを利用してもよく、または冷却制御が実行されたことを示す表示ランプなどであってもよい。
【００７８】
インターフェース７８は、外部機器と電気的または物理的に接続させる手段の一例であり、たとえば温度センサ６８やポンプ４０、ファン３４、ケースファン４４との間でデータや制御情報の送受信を行うＩ／Ｏ（Input／Output）部として機能する。
【００７９】
＜冷却制御について＞
【００８０】
図１０は、冷却制御処理の一例を示すフローチャートである。
【００８１】
この冷却制御は、電子機器の冷却制御方法または冷却制御プログラムの一例であり、コンピュータ７０によって実行される。冷却制御には、たとえば図１０に示すように、冷媒温度の監視処理と冷却機能の調整処理が含まれる。
【００８２】
冷却制御は、たとえば電子機器６０が起動すると（Ｓ１）、その起動に応じて冷却機構８を起動させる（Ｓ２）。この冷却機構８の起動には、たとえば冷却制御プログラムの読込みとともに、ポンプ４０、ファン３４、ケースファン４４のほか排熱ファン３８の始動処理が含まれる。
【００８３】
制御部６２は、温度センサ６８から温度情報を取得する（Ｓ３）とともに、記憶部６４から制御テーブル６６を読み出す（Ｓ４）。
【００８４】
＜冷媒温度の監視処理＞
【００８５】
制御部６２は、冷媒温度の監視処理として、取得した温度情報が設定温度以下か否かの判断を行う（Ｓ５）。この設定温度の情報は、たとえばポンプ４０に設定された冷媒１８の流量やファン３４、ケースファン４４、排熱ファン３８の動作設定値に対する冷却性能に基づいて設定されている。
【００８６】
判断の結果、検出温度が設定温度よりも高い場合（Ｓ５のＮＯ）、制御部６２は、制御テーブル６６の設定値に基づいてポンプ４０やファン３４、ケースファン４４、排熱ファン３８に対し、動作の増加を指示する（Ｓ６）。すなわち、検出温度が設定温度よりも高い場合、制御部６２は発熱温度に対する冷却能力が低いと判断し、冷却能力の増加を図る。制御テーブル６６には、たとえば検出温度に応じて、ポンプ４０、ファン３４、ケースファン４４、排熱ファン３８に対する回転数などに関する制御情報が設定されている。また制御テーブル６６に設定される冷却能力は、クーリングプレート２４を通過した冷媒１８の温度がケース４内の温度として設定される温度よりも低くなるように設定される。ケース４内の温度は、たとえば電子機器６０に設置されるチップ部品２６やその他の実装部品２８の設置数や駆動時の排熱量などの情報に基づいて設定されればよい。
【００８７】
検出温度が設定温度以下の場合（Ｓ５のＹＥＳ）、冷却能力が十分な状態であり、制御部６２は、たとえば冷却機能の調整処理に移行する。
【００８８】
なお、冷却能力の増加では、ポンプ４０、ファン３２、ケースファン４４、排熱ファン３８をまとめて制御してもよく、またはこれらを組み合わせて増加制御を行ってもよい。増加制御では、たとえば検出温度に対して不足する冷却能力に応じて制御対象の組み合わせを設定してもよい。
【００８９】
＜冷却機能の調整処理＞
【００９０】
調整処理において、制御部６２は、たとえば検出温度が、設定された最低温度以下か否かの判断を行う（Ｓ７）。この最低温度は、たとえば高発熱部品６の表面温度やその周辺の冷媒１８について、安定動作可能な温度範囲のうち、所定の値が閾値として設定されている。すなわち、冷却機構は、たとえば最大能力で運転すれば冷却対象を低温に維持させることができるが、発熱部品を許容可能な温度よりも低温まで冷却させるのでは、過剰な冷却処理となる。このような過剰な冷却処理を実行すれば、電子機器６０は、冷却機構による消費電力の増大やポンプ４０、ファン３４、ケースファン４４、排熱ファン３８の高速動作による騒音の増大などを引き起こす。そのため、この調整処理では、検出温度に対する最低温度を設定し、この温度を基準に、発熱温度に対する冷却機能の最適化を図る。
【００９１】
検出温度が最低温度よりも高い場合（Ｓ７のＮＯ）、冷却機構は適正な能力で運転していると判断し、冷媒温度の監視処理に移行する。
【００９２】
また、検出温度が最低温度以下の場合（Ｓ７のＹＥＳ）、冷却機構は、過剰な能力で運転していると判断し、制御テーブル６６に基づいてポンプ４０、ファン３４、ケースファン４４のほか排熱ファン３８の動作能力を低下させ、冷媒１８の流量を減少させる（Ｓ８）。冷却機構は、動作能力の調整が完了すると、再び冷媒温度の監視処理に移行する。
【００９３】
斯かる構成によれば、電子機器６０は、高発熱部品６から検出した温度情報に基づいて、最適な冷却能力の冷却制御が行える。また、電子機器６０は、制御テーブル６６により冷媒１８の温度を調整し、吸熱ラジエータ３２による吸熱機能を維持させることで、ケース４内の温度の安定化を図ることができる。これにより電子機器６０の動作の安定性を確保し、信頼性を高めることができる。回収されたケース４内の空気の熱が冷媒管路１６に対して直接伝熱され、伝熱過程での放熱ロスを無くし、冷却機能の効率性が高められる。
【００９４】
〔第４の実施の形態〕
【００９５】
図１１は、第４の実施の形態に係る電子機器の構成例を示している。
【００９６】
図１１に示す電子機器６０は、吸熱ラジエータ３２の吸熱能力を基準に冷却制御を行うものであって、たとえば冷媒１８の温度監視およびケース４内の空気の温度監視が含まれる。冷却機構には、たとえばクーリングプレート２４を通過した冷媒１８の温度を監視するため、クーリングプレート２４と吸熱ラジエータ３２との間の冷媒管路１６上に温度センサ８２を設置している。また電子機器６０には、吸熱ラジエータ３２の吸気側に近接して温度センサ８４が設置されている。この温度センサ８４は、本開示のケース温度検出手段の一例である。
【００９７】
電子機器６０は、たとえば図１２に示すように、制御部６２が温度センサ８２から冷媒管路１６内を流動する冷媒１８の温度情報を取り込むとともに、温度センサ８４からケース４内の空気の温度情報を取り込む。そして制御部６２は、吸熱ラジエータ３２に供給される冷媒１８の温度により、ケース４内の空気に対する吸熱能力の調整処理を行う。この調整処理では、吸熱ラジエータ３２によって吸熱が行えるか否か、または吸熱能力に基づいて、ポンプ４０やファン３２、ケースファン４４、そのほか排熱ファン３８の動作制御を行う。
【００９８】
＜冷却制御について＞
【００９９】
図１３は、冷却制御の一例を示すフローチャートである。
【０１００】
この冷却制御は、電子機器６０の冷却制御方法および冷却制御プログラムの一例であり、既述のコンピュータ７０によって実行される。冷却制御は、たとえば電子機器６０が起動すると（Ｓ１１）、その起動に応じて冷却機構を起動させる（Ｓ１２）。この冷却機構の起動には、たとえば冷却制御プログラムの読込みとともに、ポンプ４０、ファン３４、ケースファン４４のほか排熱ファン３８の始動処理が含まれる。
【０１０１】
冷却機構の制御部６２は、温度センサ８２、８４から冷媒１８の温度情報およびケース４内の空気の温度情報を取得すると（Ｓ１３）、吸熱ラジエータ３２における冷媒温度の調整を実行する。
【０１０２】
制御部６２は、取得した温度情報に基づき、ケース４内の温度が冷媒１８の検出温度より高いか否かを判断する（Ｓ１４）。すなわち、この処理では、現在の冷却機構の動作設定において、吸熱ラジエータ３２による吸熱処理が行えるか否かを判断する。
【０１０３】
ケース４内の温度が冷媒１８の温度よりも高い場合（Ｓ１４のＹＥＳ）、吸熱ラジエータ３２により吸熱可能な状態であるので、ポンプ４０の流量設定を維持し（Ｓ１５）、温度監視を継続させる。
【０１０４】
またケース４内の温度が冷媒１８の温度よりも低い場合（Ｓ１４のＮＯ）、吸熱ラジエータ３２がケース４内の空気から吸熱できない状態となっている。そこで制御部６２は、ポンプ４０により流す冷媒１８の流量を増加させ（Ｓ１６）、クーリングプレート２４を通過した冷媒１８の温度が低温になるように、冷媒１８の循環量を増やして冷却機能の増加を図る。
【０１０５】
なお、この実施の形態においても、既述のように、冷却機構の冷却機能が過剰か否かの判定及び調整処理を行ってもよい。
【０１０６】
斯かる構成によれば、吸熱ラジエータ３２における吸熱機能を監視し、吸熱処理が実行可能な状態に維持させ、ケース４内の空気からの熱回収機能が確保され、電子機器６０の冷却機能を向上させることができる。吸熱機能を確保してケース４内温度を上昇させないので、電子部品が多数配置される電子機器や、密閉度の高いケースを利用した電子機器の動作の安定性を確保し、信頼性を高めることができる。また、ケース４内の温度を上昇させないことで、ケース表面からの放熱量が少なくなり、ケース４への利用者の接触に対し、火傷などを生じさせず、安全性を高めることができる。
以上説明した実施形態について、その特徴事項や変形例を以下に列挙する。
【０１０７】
(1) 上記実施の形態では、電子機器としてＰＣやサーバ装置や通信基地局などの情報処理装置について説明したがこれらに限らない。電子機器は、たとえば携帯電話機やタブレット端末装置に用いられてもよい。
【０１０８】
(2)  上記実施の形態では、放熱部１４は、冷却機構８において冷媒管路１６の下流側のみに形成される場合を示したがこれに限られず、冷媒管路１６上に複数形成されてもよい。
【０１０９】
(3)  上記実施の形態では、冷却制御において、検出温度に基づいてポンプ４０やファン３４などの回転制御を行うことを示した。電子機器６０は、たとえば冷却機構８が回転制御を行った結果として、冷却機能が低下または十分な状態でないことを表示部７６によって報知してもよい。
【０１１０】
次に、以上述べた実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。以下の付記に本開示の技術が限定されるものではない。
【０１１１】
（付記１）複数の発熱部品を収納したケースと、
内部に冷媒が流動する流路部と、
前記複数の発熱部品のうち一つ以上の発熱部品に接触し、接触する該発熱部品から発生する熱を前記流路部に流れる冷媒に吸熱させる第１吸熱部と、
前記流路部に対し前記第１吸熱部よりも下流側に形成され、前記複数の発熱部品からケース内の空気に放出された熱を、前記流路部に流れる冷媒に吸熱させる第２吸熱部と、
前記ケースの外部で前記流路部に連通され、前記流路部に流れる冷媒の熱を放出させる放熱部と、
を備え、
前記ケースは、前記流路部と前記第１吸熱部と前記第２吸熱部を収納することを特徴とする電子機器。
【０１１２】
（付記２）前記第２吸熱部は、前記第１吸熱部に接触していない発熱部品からケース内の空気に放出された熱を、前記流路部に流れる冷媒に吸熱させることを特徴とする付記１に記載の電子機器。
【０１１３】
（付記３）前記第１吸熱部に接触する前記発熱部品から発生する熱量は、前記第１吸熱部に接触していない発熱部品から発生する熱量よりも大きいことを特徴とする付記２に記載の電子機器。
【０１１４】
（付記４）前記第２吸熱部は、前記ケース内の空気の温度よりも低温の冷媒が前記第１吸熱部側から供給されることを特徴とする付記１ないし付記３のいずれか１つに記載の電子機器。
【０１１５】
（付記５）前記第１吸熱部は、接触部分で前記発熱部品が発する熱を吸熱して冷媒と熱交換する熱交換器で形成されることを特徴とする付記１ないし付記４のいずれか１つに記載の電子機器。
【０１１６】
（付記６）前記第１吸熱部は、発熱密度が設定値以上となる前記発熱部品が複数ある場合、前記冷媒流路の上流側から発熱密度の高い順に前記発熱部品に設置されることを特徴とする付記１ないし付記５のいずれか１つに記載の電子機器。
【０１１７】
（付記７）さらに、前記ケース内に設置され、前記ケース内の空気を流動させるファンを備え、
前記ファンは、前記発熱部品から放熱された空気を前記第２吸熱部側に流動させ、
前記第２吸熱部は、前記ファンの駆動により前記第２吸熱部側に流動した空気の熱を吸熱することを特徴とする付記１ないし付記６のいずれか１つに記載の電子機器。
【０１１８】
（付記８）前記ケースは、前記流路部の一部を外部に挿通可能に形成した密閉容器で形成されることを特徴とする付記１ないし付記７のいずれか１つに記載の電子機器。
【０１１９】
（付記９）前記第２吸熱部は、前記流路部の一部に屈曲部が形成され、該屈曲部の周囲に吸熱用のフィンを備え、内部に流れる冷媒に前記ケース内の熱を伝熱させることを特徴とする付記１ないし付記８のいずれか１つに記載の電子機器。
【０１２０】
（付記１０）前記第２吸熱部は、前記第１吸熱部が設置されない前記発熱部品のうち、発熱密度が設定値以上となる前記発熱部品の設置位置に近接して配置されることを特徴とする、付記１ないし付記９のいずれか１つに記載の電子機器。
【０１２１】
（付記１１）さらに、前記ケース内に循環させる空気を前記第２吸熱部側に向けて導く風向手段を備えることを特徴とする、付記１ないし付記１０のいずれか１つに記載の電子機器。
【０１２２】
（付記１２）さらに、前記流路部内に冷媒を流動させる流動手段と、
前記発熱部品または前記冷媒の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出温度に基づいて、前記流動手段に対する制御情報を生成し、前記流路部内の冷媒の流量を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする付記１ないし付記１１のいずれか１つに記載の電子機器。
【０１２３】
（付記１３）前記制御部は、前記発熱部品の検出温度が設定温度以下か否かを判断し、該設定温度以下の場合、冷媒の流量を減少させることを特徴とする付記１２に記載の電子機器。
【０１２４】
（付記１４）さらに、前記ケース内の温度を検出するケース温度検出手段を備え、
前記制御部は、該ケース内温度と第１吸熱部を通過した冷媒の温度とを比較し、冷媒の温度が前記ケース内温度よりも低くなるように、前記流動手段の流量を制御することを特徴とする付記１２または付記１３に記載の電子機器。
【０１２５】
以上、本開示の構成の好ましい実施形態等について説明した。しかし、本開示の技術は上記実施の形態の記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または明細書に開示された技術の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論である。そして斯かる変形や変更が本開示の技術に含まれることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１２６】
２、５０、６０  電子機器
４  ケース
６、６Ａ、６Ｂ  高発熱部品
８  冷却機構
１０  第１吸熱部
１２  第２吸熱部
１４  放熱部
１６  冷媒管路
１８  冷媒
２０  基板
２２  制御チップ
２４  クーリングプレート
２６  チップ部品
２８  実装部品
３０  ヒートシンク
３２  吸熱ラジエータ
３４  ファン
３６  排熱ラジエータ
３８  排熱ファン
４０  ポンプ
４２  冷媒タンク
４４  ケースファン
５２、５４  風向板
６２  制御部
６４  記憶部
６６  制御テーブル
６８、８２、８４  温度センサ
７０  コンピュータ
【図１】
2015092527.tif 000003
【図２】
2015092527.tif 000004
【図３】
2015092527.tif 000005
【図４】
2015092527.tif 000006
【図５】
2015092527.tif 000007
【図６】
2015092527.tif 000008
【図７】
2015092527.tif 000009
【図８】
2015092527.tif 000010
【図９】
2015092527.tif 000011
【図１０】
2015092527.tif 000012
【図１１】
2015092527.tif 000013
【図１２】
2015092527.tif 000014
【図１３】
2015092527.tif 000015
【図１４】
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