(57)【要約】      （修正有）【課題】電子部品の発熱温度に伴った効率的な冷却が出来る冷却システムを備えた電子装置を提供する。【解決手段】ケースに配設されたファンと、前記ケースに配設された複数の電子部品と、該電子部品を冷却するヒートシンクとを具備してなる電子装置であって、前記ヒートシンクは、流体部と、シャッタ板とを有し、電子部品の発熱量が多い場合には、該電子部品に対して配設されている容器内の流体が膨張してシャッタ板を開方向に動作させてヒートシンク中を流れるファンよる風量を増大させ、電子部品の発熱量が少ない場合には、該電子部品に対して配設されている容器内の流体が収縮してシャッタ板を閉方向に動作させてヒートシンク中を流れるファンによる風量を減少させるよう構成されてなる。【選択図】図１
2008217189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、前記ケースに配設されたファンと、前記ケースに配設された複数の電子部品と、前記電子部品の中の所望の電子部品に対して設けられ、かつ、前記ファンによる風を受けて該電子部品を冷却するヒートシンクとを具備してなる電子装置であって、
前記ヒートシンクは、
流体部と、
前記ファンによって該ヒートシンクを流れる風量を、前記電子部品の熱によって作動する前記流体部の作用によって制御するシャッタ板
とを有することを特徴とする電子装置。
【請求項２】
流体部は容器に流体が充填されたものであり、
前記容器は伝熱作用によって電子部品の熱が伝わるように該電子部品に対して配設されてなり、
電子部品の発熱量が多い場合には、該電子部品に対して配設されている容器内の流体が膨張してシャッタ板を開方向に動作させてヒートシンク中を流れるファンよる風量を増大させ、電子部品の発熱量が少ない場合には、該電子部品に対して配設されている容器内の流体が収縮してシャッタ板を閉方向に動作させてヒートシンク中を流れるファンによる風量を減少させるよう構成されてなる
ことを特徴とする請求項１の電子装置。
【請求項３】
シャッタ板はヒートシンクの風流入口および／または流出口に対応して設けられてなることを特徴とする請求項１又は請求項２の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばデスクトップ型とかノート型パーソナルコンピュータ、或いはサーバ等の小型情報処理装置と言った電子装置に関する。特に、効率的な冷却システムを備えた電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＰＵ等の各種の電子部品が搭載された電子装置にあっては、その電子部品からの発熱量は膨大なものである。そして、発熱量が膨大なＣＰＵ等にあっては、冷却が行われなければ、その動作すら停止してしまうことから、冷却ファンが設けられている。
【０００３】
例えば、冷却ファンによって送風される空気でヒートシンクを空冷することによりＣＰＵを冷却するコンピュータシステムにおいて、冷却ファンによる騒音増大を減らす為、ＣＰＵの温度に従って冷却ファンの回転数を制御する技術が提案（特開平６−４２４９４）されている。
【０００４】
しかしながら、大型サーバの如く、装置の背面や上部にファンを実装して装置全体に一様な空気を送風し、複数のＣＰＵに個別の冷却ファンを備えないシステムにおいては、ファンの回転数制御によっては個別のＣＰＵの冷却を効果的に制御することが出来ず、ＣＰＵの負荷（発熱量）の差により各ＣＰＵの温度に大きな差が生ずる。この為、最も高温になるＣＰＵに合わせて冷却ファンの回転数を設定する必要があるものの、これでは騒音や消費電力の増大といった問題が発生する。
【０００５】
そこで、ＣＰＵを含む少なくとも一つの発熱部に冷却液が出入りする受熱ヘッドを固定し、前記冷却液に発熱部の発生熱を伝達して放熱をおこなう情報処理装置の液冷システムにおいて、前記受熱ヘッドは複数の流路を有し、それぞれの流路の冷却液の流量制御手段を備えたことを特徴とする情報処理装置の液冷システムが提案（特開２００４−２９５７１８）されている。尚、流量制御手段は、前記流路に設けられたバイメタルあるいは形状記憶合金からなるものである。
【０００６】
又、熱を集積回路（ＩＣ）デバイスから空気に伝える装置であって、 暖まったときにその形状を実質的に変化するフィンと、 前記ＩＣと前記フィンに取り付けられ、熱を前記ＩＣから前記フィンに伝える熱伝導体を有するものとからなる装置が提案（特表２００２−５０２１３５）されている。
【特許文献１】特開平６−４２４９４
【特許文献２】特開２００４−２９５７１８
【特許文献３】特表２００２−５０２１３５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
さて、前記特許文献２の技術は、流路に設けられたバイメタル（或いは形状記憶合金）からなる部材によって流路内を流れる風量を制御しようとするものである。前記部材はバイメタル（或いは形状記憶合金）で出来ているから、該部材の倒・立が温度によって自動的に行われる。従って、温度が高い場合には、倒れるものとし、温度が低い場合には立つものとなるようにしておけば、風量制御が行われ、ＣＰＵに対する冷却作用が効果的に行われる。
【０００８】
しかしながら、この特許文献２の技術は、バイメタル（或いは形状記憶合金）製部材の倒・立は、ＣＰＵの発熱量に左右されるとは言え、直接的には、バイメタル（或いは形状記憶合金）製部材に当たる風の温度によって決まる。と言うことは、ＣＰＵの発熱量によって一義的に決まるとは言い難い。すなわち、ＣＰＵの発熱に対する応答性が良いとは言えない問題の有ることが判って来た。
【０００９】
前記第３の特許文献の技術にあっても、第２の特許文献の技術と同様の問題点が認められる。
【００１０】
従って、本発明が解決しようとする課題は、流路を流れる風の温度によって影響を受け難く、かつ、電子部品の発熱温度に伴った効率的な冷却が出来る冷却システムを備えた電子装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題は、
ケースと、前記ケースに配設されたファンと、前記ケースに配設された複数の電子部品と、前記電子部品の中の所望の電子部品に対して設けられ、かつ、前記ファンによる風を受けて該電子部品を冷却するヒートシンクとを具備してなる電子装置であって、
前記ヒートシンクは、
流体部と、
前記ファンによって該ヒートシンクを流れる風量を、前記電子部品の熱によって作動する前記流体部の作用によって制御するシャッタ板
とを有することを特徴とする電子装置によって解決される。
【００１２】
特に、ケースと、前記ケースに配設されたファンと、前記ケースに配設された複数の電子部品と、前記電子部品の中の所望の電子部品に対して設けられ、かつ、前記ファンによる風を受けて該電子部品を冷却するヒートシンクとを具備してなる電子装置であって、
前記ヒートシンクは、流体部と、前記ファンによって該ヒートシンクを流れる風量を前記電子部品の熱によって作動する前記流体部の作用によって制御するシャッタ板とを有し、
前記流体部は容器に流体が充填されたものであり、
前記容器は伝熱作用によって前記電子部品の熱が伝わるように該電子部品に対して配設されてなり、
電子部品の発熱量が多い場合には、該電子部品に対して配設されている容器内の流体が膨張してシャッタ板を開方向に動作させてヒートシンク中を流れるファンよる風量を増大させ、電子部品の発熱量が少ない場合には、該電子部品に対して配設されている容器内の流体が収縮してシャッタ板を閉方向に動作させてヒートシンク中を流れるファンによる風量を減少させるよう構成されてなる
ことを特徴とする電子装置によって解決される。
【００１３】
又、上記の電子装置であって、シャッタ板はヒートシンクの風流入口および／または流出口に対応して設けられてなることを特徴とする電子装置によって解決される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にあっては、ヒートシンク中を流れる風量の制御を行うシャッタ板の開閉は、ヒートシンク中を流れる風の温度によって影響を受けない。すなわち、シャッタ板の開閉は、ヒートシンクが取り付けられている電子部品の発熱量によって第１義的に決まる。従って、電子部品の発熱量（温度）に対する応答性が良い。すなわち、効率的な冷却が出来る。
【００１５】
又、複数の電子部品における発熱量（発熱温度）が異なる場合、例えば発熱温度が低い電子部品と高い電子部品とが有る場合、発熱温度が低い電子部品に対しては供給される風量を少なく、発熱温度が高い電子部品に対しては供給される風量を多く出来、ファンの送風能力を必要以上に大きくしなくても済み、経済的である。そして、ファンの送風量を必要以上に多くしなくても済むから、ファンの騒音も大きくならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の電子装置は、ケース（筺体）を有する。前記ケース内にはファンが設けられている。このファンは、例えば一つである。勿論、二つ有っても良い。前記ケース内には複数（二つ以上）の電子部品（例えば、ＣＰＵ）が設けられている。又、前記ケース内にはファンからの風を受けて電子部品を冷却するヒートシンクが設けられている。このヒートシンクは、前記電子部品の中の所望の電子部品に対して設けられている。従って、冷却しようとする電子部品が複数有ることから、ヒートシンクも複数設けられている。ヒートシンクは、電子部品（ＣＰＵ）に、直接、取り付けられている。ヒートシンクは、流体部（例えば、液体や気体などの流体が充填された容器）とシャッタ板とを有する。尚、シャッタ板は、前記ファンから該ヒートシンクを流れる風量を制御するものである。又、シャッタ板は、電子部品の熱によって作動する流体部の作用（例えば、膨張・収縮）によって制御（開閉）されるものである。そして、電子部品の発熱量が多い場合には、電子部品に対して配設されている容器内の流体が膨張して前記シャッタ板を開方向に動作させて前記ヒートシンク中を流れるファンよりの風量を増大させ、前記電子部品の発熱量が少ない場合には、該電子部品に対して配設されている容器内の流体が収縮して前記シャッタ板を閉方向に動作させてヒートシンク中を流れるファンよりの風量を減少させるよう構成されている。シャッタ板は、例えばヒートシンクの風流入口または流出口に対応して設けられている。
【００１７】
以下、具体的な実施例を挙げて説明する。
図１〜図３は本発明になる電子装置の一実施形態を説明する為のもので、図１（ａ），（ｂ）は要部の側面図および正面図、図２（ａ），（ｂ）は電子部品の発熱量が多い時（高温時）および少ない時（低温時）での要部の側面図、図３（ａ），（ｂ）は動作時の説明図である。
【００１８】
本実施形態の電子装置は、図示していないケース内に電子部品（例えば、ＣＰＵ）２０，４０，４１，４２を幾つか内蔵している。そして、ＣＰＵ２０の上面にはヒートシンク１０が設置されている。又、ＣＰＵ４０，４１，４２の上面にはヒートシンク３０，３１，３２が設置されている。すなわち、一つのＣＰＵの上面には一つのヒートシンクが設置されている。又、ヒートシンク１０，３０，３１，３２に対して風が送風されるようにケース内に冷却ファン５１が内蔵されている。
【００１９】
ヒートシンクは、図１に示される通り、容器内に充填された流体（液体や気体）と、この流体の動作（膨張・収縮）によって開閉動作するシャッタ板とを有する。すなわち、ＣＰＵ２０の上面に、直接、当接させて設置されたヒートシンク１０は、内部に液体（流体）１４が充填されたシリンダ１３を備えている。勿論、このシリンダ１３は、ＣＰＵ２０からの熱が内部に充填されている液体（流体）１４に効率的に伝熱されるように取り付けられている。従って、ＣＰＵ２０の動作に伴って発熱量が多くなると、この熱がシリンダ１３の内部の流体を大きく膨張させる。そして、膨張した液体（流体）１４はシリンダ１３に配設されているピストン１２を前進（突出）させるようになっている。逆に、ＣＰＵ２０の発熱量が少なくなると、この熱によるシリンダ１３内部の流体の膨張度は小さく、前記大きな膨張時に比べると収縮していることになり、シリンダ１３に配設されているピストン１２を後退（引っ込み）させるようになっている。そして、ピストン１２にシャッタ板１１が取り付けられていることから、ピストン１２の前進・後退、即ち、シリンダ１３内の液体の膨張・収縮（ＣＰＵ２０の発熱量の度合い）によって、シャッタ板１１の開・閉動作が行われるように構成されている。尚、シリンダ１３内に充填されている液体１４の膨張率と液量とピストン１２及びシリンダ１３の形状を適切に設定することにより、例えばＣＰＵ２０が６０℃以上の温度でシャッタ板１１を全開、ＣＰＵ２０が３０℃以下の温度でシャッタ板１１を全閉、その間では開閉度がリニアに変化するものとすることが出来る。そして、液体は温度変化に応じて一様に膨張・収縮することから、シャッタ板１１は全開と全閉との間の状態を取ることが出来、通過する風量はシャッタの開閉具合に応じて増減する。シャッタ板１１は、ヒートシンク１０における風流路（例えば、風流入口または流出口：ダクト１５）に設けられている。よって、図２（ａ）に示される如く、シャッタ板１１が大きく開くと、冷却ファン５１からの風がヒートシンク１０のダクト１５を大量に流れるようになり、ＣＰＵ２０に対する冷却能力が大きなものとなり、ＣＰＵ２０の発熱量が多くても、ＣＰＵ２０が熱くなり過ぎることは無い。これに対して、図２（ｂ）に示される如く、シャッタ板１１の開度合いが小さい（シャッタ板１１が閉状態である）と、ヒートシンク１０のダクト１５を流れる冷却ファン５１からの風は少なくなり、ＣＰＵ２０に対する冷却能力が小さくても、ＣＰＵ２０の発熱量が少ないことから、ＣＰＵ２０が熱損傷を受けることが無い。尚、１６はフィンであり、このフィン１６に当たる風によって放熱が行われる。尚、上記にあっては、ヒートシンク１０の場合で説明したが、ヒートシンク３０，３１，３２にあっても同様な構造である。すなわち、ヒートシンク３０，３１，３２にあっても、ＣＰＵ４０，４１，４２の発熱量の程度によってシリンダの作動が制御され、ヒートシンク３０，３１，３２のシャッタ板の開閉度合いが制御されるように構成されている。
【００２０】
次に、上記のように構成させた電子装置の動作について図３を参照しながら説明する。この例では、ＣＰＵ４１，４２，４３がケース（筐体）５０内に一列に配置されており、各ＣＰＵ４１，４２，４３上にヒートシンク３０，３１，３２が搭載されている。尚、ヒートシンク３０，３１，３２は隣接して設置されており、ヒートシンク３０，３１，３２は筐体で取り囲まれているので、冷却ファン５１で送風される空気は、何れかのヒートシンクのダクト内を通るようになっている。
【００２１】
さて、ＣＰＵ４１，４２，４３における負荷が同一で発熱量が同じ（温度が同じ）であるとすると、この場合におけるヒートシンク３０，３１，３２のシャッタ板の開閉角度は全て同一である。従って、各ヒートシンク３０，３１，３２のダクト中を通過する冷却ファン５１からの空気量は、図３（ａ）に同じ大きさの矢印で示される通り、同量である。そして、各ＣＰＵ４１，４２，４３の温度も同様に冷却されている。
【００２２】
ここで、ＣＰＵ４０の負荷が減少し、ＣＰＵ４２の負荷が増大した場合を考える。ＣＰＵ４０は負荷の減少により発熱量が低減（温度降下）することから、ヒートシンク３０におけるシリンダ内の流体は収縮し、ピストンが後退するので、シャッタ板は閉方向に動作し、ヒートシンク３０のダクトを通過する冷却ファン５１からの空気量は、図３（ｂ）に小さな矢印で示される通り、減少する。逆に、ＣＰＵ４２は負荷の増大により発熱量が増加（温度上昇）することから、ヒートシンク３２におけるシリンダ内の流体は膨張し、ピストンが前進するので、シャッタ板は開方向に動作し、ヒートシンク３２のダクトを通過する冷却ファン５１からの空気量は、図３（ｂ）に大きな矢印で示される通り、増加する。従って、各ＣＰＵ４０，４１，４２は、その負荷が異なれども、温度が同等に冷却される。すなわち、温度の高いＣＰＵはヒートシンクによる冷却能力が向上し、温度の低いＣＰＵはヒートシンクの冷却能力が低下し、各ＣＰＵの温度差が小さく保たれる。しかも、この時、ＣＰＵ４２に対する冷却能力増大（風量増大）はＣＰＵ４０の冷却能力減少（風量減少）で補えるので、冷却ファン５１の能力を必要以上に大きくしなくても済む。従って、冷却ファン５１の騒音も比較的小さくて済む。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態になる電子装置の要部の側面図・正面図
【図２】本発明の一実施形態になる電子装置の高温時・低温時での要部の側面図
【図３】本発明の一実施形態になる電子装置の動作説明図
【符号の説明】
【００２４】
２０，４０，４１，４２    ＣＰＵ
１０，３０，３１，３２    ヒートシンク
１１                      シャッタ板
１２                      ピストン
１３                      シリンダ
１４                      液体（流体）
１５                      ダクト
１６                      フィン
５１                      冷却ファン
特許出願人  日本電気株式会社
代  理  人  宇  高    克  己
【図１】
2008217189.tif 000003
【図２】
2008217189.tif 000004
【図３】
2008217189.tif 000005