(57)【要約】【課題】  小型・薄型化した電子機器に用いられる半導体素子等の高発熱体を低消費電力で冷却することができる冷却システム或いは当該構造を備えたパーソナルコンピュータを提供する。【解決手段】  往復動式ポンプ、受熱ジャケット、放熱パイプ、これらの部品を接続する接続パイプを閉ループに配置して冷却液を充填し、ポンプの部材の往復動による容積変化をΔＶｐ、容積変化ΔＶｐの時に生じる圧力をＰ、圧力Ｐを与えたときに生じるポンプを除く液冷システムの容積変化をΔＶｓと定義した場合に、ΔＶｓをΔＶｐ以上にする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却液を脈流として供給するポンプと、前記冷却液が供給され発熱体から熱を受ける受熱ジャケットと、前記受熱ジャケットを経た冷却液が供給され熱を放熱する放熱パイプと、前記放熱パイプを経た冷却液が前記ポンプに循環する経路と、を有し、前記冷却液が閉塞された流路を循環する液冷システムであって、
前記ポンプが脈流を吐出する際の内部の容積変化をΔVp、前記容積変化に伴って生じる圧力をＰとし、前記圧力Ｐによる前記ポンプ部を除く冷却液流路の容積変化をΔVsとしたときに、ΔVsはΔVp以上になることを特徴とする液冷システム。
【請求項２】
請求項１に記載の液冷システムにおいて、前記圧力Ｐによる自身が保有する冷却液の容積変化がΔＶｐ以上であるアキュムレータを有することを特徴とする液冷システム。
【請求項３】
請求項１に記載の液冷システムにおいて、前記冷却液は大気圧より高い圧力に加圧されていることを特徴とする液冷システム。
【請求項４】
請求項２に記載の液冷システムにおいて、前記アキュムレータは前記循環する冷却液が供給される供給口と前記冷却水を排出する排出口とを備え、内部に前記冷却液と気体とを保持することを特徴とする液冷システム。
【請求項５】
半導体素子と、信号入力部と、表示装置と、を備え、冷却液を脈流として供給するポンプと、前記冷却液が供給され前記半導体素子で生じる熱を受ける受熱ジャケットと、前記受熱ジャケットを経た冷却液が供給され熱を放熱する放熱パイプと、前記放熱パイプを経た冷却液が前記ポンプに循環する経路と、を有し、前記冷却液が閉塞された流路を循環する液冷システムと、を備えたパーソナルコンピュータであって、
前記ポンプが脈流を吐出する際の内部の容積変化をΔVp、前記容積変化に伴って生じる圧力をＰとし、前記圧力Ｐによる前記ポンプ部を除く冷却液流路の容積変化をΔVsとしたときに、ΔVsはΔVp以上になることを特徴とするパーソナルコンピュータ。
【請求項６】
請求項５に記載のパーソナルコンピュータにおいて、前記圧力Ｐによる自身が保有する冷却液の容積変化がΔＶｐ以上であるアキュムレータを有することを特徴とするパーソナルコンピュータ。
【請求項７】
請求項５に記載のパーソナルコンピュータにおいて、前記冷却液は大気圧より高い圧力に加圧されていることを特徴とするパーソナルコンピュータ。
【請求項８】
半導体素子と、信号入力部とを備える本体と、前記第一の部材と可動部機構を介して連絡する表示部を備えた表示装置と、冷却液を脈流として吐出するポンプと、前記本体に配置され、前記冷却液が供給され前記半導体素子で生じる熱を受ける受熱ジャケットと、前記表示装置の前記表示部の背面に前記受熱ジャケットを経た冷却液が供給され熱を放熱する放熱パイプと、前記放熱パイプを経た冷却液が前記ポンプに循環する経路と、を有し、前記冷却液が閉塞された流路を循環する液冷システムと、を備えたパーソナルコンピュータであって、
前記表示装置は、前記冷却液の流路に、前記流路を流れる冷却液が供給される供給口と前記供給された冷却液を排出する排出口とを備え、内部に前記冷却液と気体とを保持するアキュムレータを備え、前記ポンプからの脈流の吐出に対応して、前記アキュムレータ内に保持される冷却液量を変化させることを特徴とするパーソナルコンピュータ。
【請求項９】
請求項８に記載のパーソナルコンピュータにおいて、前記前記ポンプが脈流を吐出する際の内部の容積変化をΔVp、前記容積変化に伴って生じる圧力をＰとし、前記圧力Ｐによる前記アキュムレータ内に保持される冷却液の体積変化をΔVsとしたときに、ΔVsはΔVp以上になることを特徴とするパーソナルコンピュータ。
【請求項１０】
半導体素子と、信号入力部と、表示装置と、ピエゾ素子を有するダイヤフラムの往復運動を用いて冷却液を脈流として吐出ポンプと、前記冷却液が供給され前記半導体素子で生じる熱を受ける受熱ジャケットと、前記受熱ジャケットを経た冷却液が供給され熱を放熱する放熱パイプと、前記放熱パイプを経た冷却液が供給され供給口と前記供給された冷却液を排出する排出口とを備え、内部に前記冷却液と気体とを保持するアキュムレータと、前記アキュムレータを経た冷却液が前記ポンプに循環する経路と、を有し、前記冷却液が閉塞された流路を循環する液冷システムと、を備えたパーソナルコンピュータであって、
前記ポンプからの脈流の吐出に対応して、前記アキュムレータ内に保持される冷却液量を変化させることを特徴とするパーソナルコンピュータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱体を冷却する液冷システムに係わり、特に超小型・薄型構造に好適な液冷システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ等の電子装置に用いられる半導体装置は、動作時に発熱する。特に近年の高集積半導体は発熱量が増大している。半導体はある温度を超えると半導体としての機能が失われるため、発熱量の大きい半導体装置はこれを冷却する必要がある。
【０００３】
電子装置の半導体装置を冷却する方法としては、熱伝導によるもの、空冷によるもの、ヒートパイプを用いるもの、液冷によるものが知られている。
【０００４】
熱伝導による冷却は、半導体装置から電子機器外部に至る放熱経路に熱伝導率の大きい材料を用いることにより達成される。この方法は半導体装置の発熱量が比較的小さく、またノート型パーソナルコンピュータのようにコンパクトな電子機器に適している。
【０００５】
空冷による冷却は、送風装置を電子機器内部に設け、半導体装置を強制対流冷却することにより達成される。この方法はある程度の発熱量がある半導体装置の冷却に広く用いられており、送風装置を小型・薄型化することにより、パーソナルコンピュータにも適用されている。
【０００６】
ヒートパイプを用いた冷却は、パイプ内に封入した冷媒により熱を電子装置外部に運ぶもので、特開平１−８４６９９号公報、特開平２−２４４７４８号公報に記載されている。この方法は、送風装置のように電力を消費する部品を用いないため効率がよく、熱伝導による冷却をさらに高効率化したものである。しかしこの方法は輸送できる熱に限界があった。
【０００７】
液冷による冷却は発熱量の大きい半導体装置の冷却に適しており、具体的な方法が特開平５−３３５４５４号公報、特開平６−９７３３８号公報、特開平６−１２５１８８号公報、特開平１０−２１３３７０号公報に記載されている。しかし従来の液冷システムは大型コンピュータにその用途が限られていた。これは、液冷システムがポンプや配管系、放熱フィンなど多くの冷却専用の部品を必要とするので装置が大型になること、液体を冷却に用いることに対する信頼性確保が他の方法に比べて難しいことによる。また、液冷を必要とするほど発熱の大きい半導体装置は大型コンピュータ以外では用いられていなかったこともその理由の一つである。
【０００８】
ノートパソコンを含む小型の電子機器に液冷を適用する技術は特開平６−２６６４７４号公報に記載されている。この公知例では、半導体装置に取り付けたヘッダとこれと離れたところに位置する放熱パイプをフレキシブルチューブで連結し、熱をその中を流れる液体を介して輸送して冷却するものである。
【０００９】
【特許文献１】特開平１−８４６９９号公報
【００１０】
【特許文献２】特開平２−２４４７４８号公報
【特許文献３】特開平５−３３５４５４号公報
【特許文献４】特開平６−９７３３８号公報
【特許文献５】特開平６−１２５１８８号公報
【特許文献６】特開平１０−２１３３７０号公報
【特許文献７】特開平６−２６６４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、近年はパーソナルコンピュータ、サーバ、ワークステーションなどの電子機器に用いられる半導体装置の発熱量が飛躍的に大きくなっており、近年の電子機器、特にノート型パーソナルコンピュータのように一層の小型・薄型化が求められる電子機器に適用するには、前記公知例を適応しただけでは充分でない。
【００１２】
よって、本発明は、小型・薄型化した電子機器に用いられる半導体素子等の高発熱体を低消費電力で冷却することができる冷却システム或いは当該構造を備えたパーソナルコンピュータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題は、超小型・薄型の効率の良い液冷システム或いは小型・薄型パソコン特有の冷却システムを備えたパーソナルコンピュータを構成することにより達成される。
【００１４】
液冷システムには液体の循環を促すポンプが必須であるが、通常用いられる回転式のポンプでは、超小型・薄型化と低消費電力化の面で実現が困難である。このため、部材の往復動により液体を加圧するポンプを用いることが有効である。
しかし、往復動式ポンプを用いる場合でも、効率的に冷却できる低消費電力のシステムを構成するためには以下の条件を満たす必要がある。
【００１５】
具体的には、冷却液を脈流として供給するポンプと、前記冷却液が供給され発熱体から熱を受ける受熱ジャケットと、前記受熱ジャケットを経た冷却液が供給され熱を放熱する放熱パイプと、前記放熱パイプを経た冷却液が前記ポンプに循環する経路と、を有し、前記冷却液が閉塞された流路を循環する液冷システムであって、前記ポンプが脈流を吐出する際の内部の容積変化をΔVp、前記容積変化に伴って生じる圧力をＰとし、前記圧力Ｐによる前記ポンプ部を除く冷却液流路の容積変化をΔVsとしたときに、ΔVsはΔVp以上になることを特徴とする。
【００１６】
なお、たとえば、前記ポンプは、ポンプ内の部材の往復運動により前記脈流を吐出し、前記ポンプの部材の往復動がダイヤフラムのたわみによりもたらされるものであることができる。このダイヤフラム自体あるいはダイヤフラムの駆動源はピエゾ素子であることが、小型・低消費電力・低騒音等の観点からより好ましい。これにより、小型・薄型のコンピュータであっても、冷却液運搬流量を確保でき、効率的な冷却を図ることができる。
【００１７】
また、前記冷却液を運ぶ流路である接続パイプの少なくとも一部分にゴムパイプあるいは樹脂パイプを用い、前記樹脂またはゴムパイプの表面を、金属膜で覆う或いは金属膜で覆われた樹脂シートで覆うようにすると、ゴム或いは樹脂通して冷却液が拡散して大気への放出を抑制できると共に効率的に熱を伝導させることができる。
【００１８】
前記においては、前記圧力Ｐによる自身が保有する冷却液の容積変化がΔＶｐ以上であるアキュムレータを有することが圧力の管理の観点等から好ましい。
【００１９】
なお、アキュムレータは内部に冷却液を保有して保有量を変動できる構造になっている。例えば、自身の変形によって保有量を変更するものであることができる。或いは、内部に気体を併せて保有する構造であってもよい。
【００２０】
前記アキュムレータは、例えばゴムまたは樹脂を構成材料とし、圧力変化により可動するようにする。または、金属ベローズ構造を用いることができる。または、ピストン機構を用いることもできる。
【００２１】
なお、液冷システムにおいては、前記冷却液は大気圧より高い圧力に加圧されていることがこのましい。
【００２２】
また、前記アキュムレータは前記循環する冷却液が供給される供給口と前記冷却水を排出する排出口とを備え、内部に前記冷却液と気体とを保持する。前記アキュムレータは、前記冷却液の経路において、受熱ジャケット或いは/及び放熱パイプに対して直列に配置されていることが好ましい。
【００２３】
なお、前記冷液システムを備えたパーソナルコンピュータとしては、例えば、半導体素子と、信号入力部と、表示装置と、を備え、冷却液を脈流として供給するポンプと、前記冷却液が供給され前記半導体素子で生じる熱を受ける受熱ジャケットと、前記受熱ジャケットを経た冷却液が供給され熱を放熱する放熱パイプと、前記放熱パイプを経た冷却液が前記ポンプに循環する経路と、を有し、前記冷却液が閉塞された流路を循環する液冷システムと、を備えたパーソナルコンピュータであって、前記ポンプが脈流を吐出する際の内部の容積変化をΔVp、前記容積変化に伴って生じる圧力をＰとし、前記圧力Ｐによる前記ポンプ部を除く冷却液流路の容積変化をΔVsとしたときに、ΔVsはΔVp以上になるようにすることができる。
【００２４】
なお、ノート型パーソナルコンピュータにおいては、半導体素子と、信号入力部とを備える本体と、前記第一の部材と可動部機構を介して連絡する表示部を備えた表示装置と、冷却液を脈流として吐出するポンプと、前記本体に配置され、前記冷却液が供給され前記半導体素子で生じる熱を受ける受熱ジャケットと、前記表示装置の前記表示部の背面に前記受熱ジャケットを経た冷却液が供給され熱を放熱する放熱パイプと、前記放熱パイプを経た冷却液が前記ポンプに循環する経路と、を有し、前記冷却液が閉塞された流路を循環する液冷システムと、を備えたパーソナルコンピュータであって、前記表示装置は、前記冷却液の流路に、前記流路を流れる冷却液が供給される供給口と前記供給された冷却液を排出する排出口とを備え、内部に前記冷却液と気体とを保持するアキュムレータを備え、前記ポンプからの脈流の吐出に対応して、前記アキュムレータ内に保持される冷却液量を変化させるようにする。
【００２５】
さらに、他の具体的形態としては、半導体素子と、信号入力部と、表示装置と、ピエゾ素子を有するダイヤフラムの往復運動を用いて冷却液を脈流として吐出ポンプと、前記冷却液が供給され前記半導体素子で生じる熱を受ける受熱ジャケットと、前記受熱ジャケットを経た冷却液が供給され熱を放熱する放熱パイプと、前記放熱パイプを経た冷却液が供給され供給口と前記供給された冷却液を排出する排出口とを備え、内部に前記冷却液と気体とを保持するアキュムレータと、前記アキュムレータを経た冷却液が前記ポンプに循環する経路と、を有し、前記冷却液が閉塞された流路を循環する液冷システムと、を備えたパーソナルコンピュータであって、前記ポンプからの脈流の吐出に対応して、前記アキュムレータ内に保持される冷却液量を変化させるようにする。
【００２６】
次に図１３を用いて説明する。本発明による冷却システムの流路を図１３に示す。流路はポンプ１と接続パイプ３から構成され、内部には冷却液が充填されている。接続パイプ３はポンプの出口と入口の両方に接続され閉ループとなっている。ポンプ１は往復動を行うダイヤフラム８と逆止弁９ａ、９ｂ、及びケースから構成されている。いま、ダイヤフラムが実線の位置に来たときを考える。ポンプ内の冷却液が加圧されるので、逆止弁９ｂが開かれる。これを連続することによりポンプから脈流が吐出されて冷却液経路を循環させる。このとき、冷却液が矢印の方向に移動するためには、接続パイプ３の一部あるいは全部が圧力により膨張し、ポンプ内にあった冷却液が流入することが必要である。
【００２７】
図１４にポンプの流量Ｑと圧力Ｐの関係を示す。Ｐmaxはポンプの出口を塞ぎ冷却液を流さないときに発生する最大圧力、Ｑmaxはポンプの出口を開放し、圧力損失をなくした場合の最大流量を示す。この線図で流量Ｑと圧力Ｐの関係が決まり、例えば圧力損失がＰ０の配管を接続した場合の流量はＱ０となる。
【００２８】
本発明の冷却システムでは往復動によるポンプを採用して脈流により冷却液流路を循環させているので、脈流の供給（往復動）による容積変化ΔＶpは流量Ｑ／振動数ｆで求められ、容積変化ΔＶpと圧力Ｐの関係を図１５のように描くことができる。また、配管にかかる圧力Ｐと配管の容積変化ΔＶｓは比例するので、例えば直線(1)のようになる。このとき、直線(1)とポンプの特性線図の交点で圧力Ｐ１と容積変化ΔＶ１が決まる。開ループであれば、容積変化は配管の圧力損失Ｐ０で決まり、容積変化ΔＶ０が得られるが、(2)のように容積変化が小さい硬い配管を用いると容積変化はΔＶ０より小さいΔＶ１しか得られない。従って流量が低下し、冷却性能も低下する。これに対し、(2)のように圧力に対する容積変化が大きい場合、すなわち軟らかい配管を用いた場合は、直線(2)とポンプの特性線図の交点における容積変化はΔＶ０より大きくなるので、本来の容積変化はΔＶ０が得られ、十分な特性を発揮することができる。すなわち、ポンプの部材の往復動による容積変化をΔＶｐ、容積変化ΔＶｐの時に生じる圧力をＰ、圧力Ｐを与えたときに生じるポンプを除く液冷システムの容積変化をΔＶｓと定義した場合に、ΔＶｓがΔＶｐ以上にして、冷却システムの特性を高効率で引き出すことが可能となり、低消費電力のシステムを構成することができる。
【００２９】
また、部材の往復動により液体を加圧するポンプ２台と、発熱体を冷却するための熱交換器機能を有する受熱ジャケットと、外界との熱交換を行う放熱パイプと、前記の部品を接続する接続パイプからなり、２台のポンプ、受熱ジャケット、放熱パイプが接続パイプにより閉ループに配置されており、ポンプ、受熱ジャケット、放熱パイプ、接続パイプの中に冷却液が充填されている液冷システムにおいて、２台のポンプの部材の往復動の位相を１８０度ずらすことによっても同様の効果が得られ、冷却システムの特性を高効率で引き出すことが可能となり、低消費電力のシステムを構成することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明により、小型・薄型化した電子機器に用いられる半導体素子等の高発熱体を低消費電力で冷却することができる冷却システム或いは当該構造を備えたパーソナルコンピュータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を以下説明する。  
【実施例１】
【００３２】
図１に本発明の冷却システムを用いたノート型パーソナルコンピュータを示す。本体筐体６に実装された半導体素子５には、内部に冷却液の流路を設けた受熱ジャケット２が接続されている。本体筐体６にはポンプ１も設けられている。表示装置筐体７の表示パネル背面には放熱パイプ４が設けられている。ポンプ１、受熱ジャケット２、放熱パイプ４は接続パイプ３で図のように閉ループ状に接続されており、これらの内部には冷却液が充填されている。
【００３３】
図１に示したノート型パーソナルコンピュータの冷却システムの第１実施例を模式的に示したのが図２である。ポンプ１、プリント基板１１に実装された半導体素子５に接続された受熱ジャケット２、放熱パイプ４は接続パイプ３で接続されている。ポンプ１は往復動を行うダイヤフラム８と逆止弁９ａ、９ｂ、及びケースから構成されている。接続パイプ３の一部分は軟らかい材質を用いており、膨張部１０となっている。ダイヤフラム８が図の位置に来ると、冷却液が加圧されるので、逆止弁９ｂが開く。すると、冷却液の圧力により膨張部１０が１０ａのように膨張するので、冷却液は矢印の方向に移動する。次にダイヤフラム８が破線の位置に来ると、圧力が低下するので、逆止弁９ａが開き接続パイプ内の冷却液がポンプ内に流れ込み、膨張部１０は破線の位置に戻る。この動作を繰り返すことにより冷却液は流路を循環する。受熱ジャケット２において暖められた冷却液は放熱パイプ４で冷却され、ポンプ１を経由して再び受熱ジャケットに流れ込む。これを繰り返すことにより、発熱量の大きい半導体素子であっても効率よく冷却することができる。
（特に３０Ｗを越える発熱をする半導体素子を有するパーソナルコンピュータに使用すると効果的である。）
本実施例では、ポンプの部材の往復動による容積変化をΔＶｐ、容積変化ΔＶｐの時に生じる圧力をＰ、圧力Ｐを与えたときに生じる膨張部１０の容積変化をΔＶｓと定義した場合に、ΔＶｓはΔＶｐ以上となっている。このため、「課題を解決するための手段」の項で述べたように、冷却システムの特性を高効率に引き出すことが可能となり、低消費電力のシステムを構成することができる。
【００３４】
前記値の測定には、例えば以下のようにすることができる。ポンプ１に冷却液を回収する接続パイプ３をポンプの直前で切る。ポンプ１下流側であって、ポンプ１の直下に圧力計を設置する。冷却液供給源から冷却液をポンプ１へ供給してポンプ１を駆動させる。そして流量と圧力Ｐ0を計測する。次に前記ポンプ１の脈動（内部部材の往復）の周波数から１回当りの流量である前記容積変化量(ΔＶｐ)を求める。
【００３５】
次に、前記切った接続パイプのうちポンプ１と反対側端を封止し、冷却液の流路ができるだけ水平になるようパーソナルコンピュータ等を配置する。そして、前記切った接続パイプのポンプ側に水柱を連絡し、水柱の高さ変化・高さによって、ポンプ以外の冷却水流路の体積変化ΔVs及び圧力P1を計測する。ΔV-P図においてVs及びP1をプロットし、原点から直線を引く。前記直線と前記P0及びΔVpのプロット点を比較した場合にΔVpにおける両者の圧力を比較するとP0のほうが大きい値になっている。
【００３６】
なお、本実施例では接続パイプ３の一部分が軟らかく、ΔＶｓがΔＶｐ以上になる役割を果たしているが、接続パイプ全体が軟らかく、ΔＶｓがΔＶｐ以上になる役割を果たしていてもよい。また、接続パイプ３の材質としては、低剛性のゴムまたは樹脂があげられる。
【実施例２】
【００３７】
図３に本発明の第２実施例による冷却システムを模式的に示す。システムの構成は第1実施例とほぼ同じであるが、第１実施例の膨張部１０の代わりに内部を冷却液で満たしたアキュムレータ１２を取り付けた。この図においても、ダイヤフラム８の実線と破線はアキュムレータ１２の実線と破線に対応している。ダイヤフラム８によりポンプ１の内部が加圧されると、逆止弁９ｂが開き、圧力がアキュムレータ１２に伝わり、実線のように膨張する。この膨張により冷却液が矢印の方向に流れることができる。本実施例では、圧力Ｐを与えたときに生じるアキュムレータ１２の容積変化がΔＶｓであり、ΔＶｓはΔＶｐ以上となっている。このため、冷却システムの特性を高効率引き出すことが可能となり、低消費電力のシステムを構成することができる。
【００３８】
なお、本実施例ではアキュムレータ１２を接続パイプ３に分岐して取り付けたが、図４に示すようにアキュムレータ１３を接続パイプ３に直列に接続し、閉ループに組み込んでも、ΔＶｓがΔＶｐ以上であれば、同じ効果が得られる。
【００３９】
また、アキュムレータ１２、１３構造が可変で大小する場合は、アキュムレータ１２、１３の材質としては、低剛性のゴムまたは樹脂があげられる。一方、代わりに、アキュムレータの内部に気体部（空気他）と冷却液の滞留部とを備えた構造にすることも考えられる。アキュムレータ１２、１３に冷却液を供給する供給口及びアキュムレータ１２、１３に滞留した冷却液を排出する排出口（図示せず）を備えるようにすることができる。
【００４０】
なお、本実施例は、アキュムレータをポンプ１と受熱ジャケット２との間の経路に設置したが、より好ましくは受熱ジャケット２とポンプ１との間の経路であって、図１における表示装置筐体７に設置することが効率的な小型化等の観点では好ましい。更に好ましくは前記放熱パイプ４を設置した領域の下流側に設置するほうが腐食等の観点からは好ましい。
【実施例３】
【００４１】
図５に本発明の第３実施例による冷却システムを模式的に示す。システムの構成は第２実施例の図３とほぼ同じであるが、アキュムレータとして金属ベローズ１４を取り付けた。この図においても、ダイヤフラム８の実線と破線は金属ベローズ１４の実線と破線に対応している。ダイヤフラム８によりポンプ１の内部が加圧されると、逆止弁９ｂが開き、圧力が金属ベローズ１４に伝わり、実線のように膨張する。この膨張により冷却液が矢印の方向に流れることができる。本実施例では、圧力Ｐを与えたときに生じる金属ベローズ１４の容積変化がΔＶｓであり、ΔＶｓはΔＶｐ以上となっている。このため、冷却システムの特性を高効率に引き出すことが可能となり、低消費電力のシステムを構成することができる。
【００４２】
なお、本実施例では金属ベローズ１４を接続パイプ３に分岐して取り付けたが、図６に示すように金属ベローズ１５を接続パイプ３に直列に接続し、閉ループに組み込んでも、ΔＶｓがΔＶｐ以上であれば、同じ効果が得られる。また、金属ベローズ１４の材質としてはステンレス鋼、ばね用リン青銅があげられる。
【実施例４】
【００４３】
図７に本発明の第４実施例による冷却システムを模式的に示す。システムの構成は第２、第３実施例とほぼ同じであるが、アキュムレータとしてピストン機構１６を用いた。ピストン機構１６は注射器のような構造になっており、ピストンの一端はばねにより押されている。ダイヤフラム８によりポンプ１の内部が加圧されると、逆止弁９ｂが開き、圧力がピストン機構１６に伝わり、ピストンが図７の上方に移動する。この移動により冷却液が矢印の方向に流れることができる。本実施例では、圧力Ｐを与えたときに生じるピストン機構１６の容積変化がΔＶｓであり、ばねの強さを調節することによりΔＶｓはΔＶｐ以上となっている。このため、冷却システムの特性を高効率引き出すことが可能となり、低消費電力のシステムを構成することができる。ピストン機構１６の材質としては、金属、樹脂、ガラスがあげられるが、市販の注射器をそのまま用いても良い。ピストン機構１６で用いるばねとしては、図７に示したコイルばねのほか、板ばね、空気ばねなどがあげられる。
【実施例５】
【００４４】
図８に本発明の第５実施例による冷却システムを模式的に示す。システムの構成は第２実施例と同じであるが、本実施例では冷却液を加圧して充填した。この図においても、ダイヤフラム８の実線と破線はアキュムレータ１７の実線と破線に対応している。またアキュムレータ１７の元の形状（内圧と外圧の差がない場合の形状）を一点鎖線で示した。冷却液を加圧して充填しているため、ポンプ１のダイヤフラム８が破線の位置に来たときでも、アキュムレータ１７の形状は元の形状より大きい。冷却液が加圧されて充填されていても、圧力Ｐを与えたときに生じるアキュムレータ１７の容積変化ＶｓがΔＶｐ以上であれば、第１実施例と全く同じ効果が得られ、冷却システムの特性を高効率に引き出すことが可能となり、低消費電力のシステムを構成することができる。
【００４５】
本実施例特有の効果として、冷却液の長期間にわたる減少により発生するシステム内の気泡を防止することができることがあげられる。接続パイプ３やアキュムレータ１７の材質としてゴムあるいは樹脂を用いると、わずかではあるが冷却液の分子がゴムあるいは樹脂の中を拡散し、雰囲気中に抜け出す。もしシステム内の圧力が大気圧より低いと、空気がゴムあるいは樹脂の中を拡散して流路の中に入り込み、気泡が生じる場合がある。気泡は逆止弁の働きを妨害したり、伝熱の妨げになる場合があるので、これを防ぐことは本システムにとって重要である。
【００４６】
なお、第１、第３、第４実施例においても、冷却液を加圧して充填することにより本実施例とまったく同様の効果が得られることは言うまでもない。
【実施例６】
【００４７】
図９に本発明の第６実施例による冷却システムを模式的に示す。システムの構成は第1実施例と同じであるが、本実施例では接続パイプ３に軟質のゴムあるいは樹脂を用いた。そして、接続パイプ３の表面を図１０示すように金属膜１８で覆った。本実施例特有の効果として、接続パイプ３が軟質であるので、ポンプ、受熱ジャケット、放熱パイプなどのほかの部品が自由に配置できることがあげられる。また、放熱経路の一部を繰り返し折り曲げる事も可能になる。しかし、ゴムあるいは樹脂を用いると第５実施例で説明したように冷却液の分子がゴムあるいは樹脂の中を拡散し、雰囲気中に抜け出す場合がある。本実施例では、接続パイプ３の表面が金属膜１８で覆われているので、冷却液の減少を防ぐことができる。また、図１１に示すように、接続パイプを金属膜１９ｂと樹脂膜１９ａからなる樹脂シート１９で覆っても同様の効果がある。このとき樹脂シート１９と接続パイプ３の間に隙間があってもかまわないが、樹脂シート１９の両端は接続パイプ３に密着していなければならない。
【実施例７】
【００４８】
図１２に本発明の第７実施例による冷却システムを模式的に示す。本実施例ではポンプを２台直列に配置し、閉ループ流路を形成した。ダイヤフラム８と８'の実線と破線はそれぞれ対応している。ポンプ１のダイヤフラム８が実線の位置にあり冷却液を加圧しているとき、ポンプ１'のダイヤフラム８'は実線の位置にあので、ポンプ１から吐き出された冷却液がポンプ１'に流入する。このように２台のポンプのダイヤフラムの往復動の位相が１８０度ずれているため、冷却液は矢印の方向に滑らかに移動することができるので、他の実施例と全く同じ効果が得られ、冷却システムの特性を高効率で引き出すことが可能となり、低消費電力のシステムを構成することができる。
【００４９】
なお、本実施例では他の実施例のように流路が膨張する部分を設ける必要はないが、他の実施例と併用することは何ら差し支えない。
【００５０】
また、本実施例ではポンプを２台用いているので、加圧力が大きくなり、流量が増加するので、他の実施例の冷却システムより冷却効率が向上するという特有の効果がある。
【００５１】
以上述べたように、本実施例によれば、冷却システムの特性を高効率で引き出すことが可能となるので、超小型・薄型かつ低消費電力の冷却システムを提供することができ、さらに本システムをパーソナルコンピュータに適用することにより、高発熱の半導体素子を搭載することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施例による冷却システムを用いたノート型パーソナルコンピュータ。
【図２】本発明の一実施例による冷却システム。
【図３】本発明の一実施例による冷却システム。
【図４】本発明の一実施例による別の冷却システム。
【図５】本発明の一実施例による冷却システム。
【図６】本発明の一実施例による別の冷却システム。
【図７】本発明の一実施例による冷却システム。
【図８】本発明の一実施例による冷却システム。
【図９】本発明の一実施例による冷却システム。
【図１０】本発明の一実施例で用いる接続パイプ。
【図１１】本発明の一実施例で用いる接続パイプ。
【図１２】本発明の一実施例による冷却システム。
【図１３】本発明の基本原理を説明するための冷却システムの原理図。
【図１４】本発明の一実施形態の冷却システムで用いるポンプの流量と圧力の関係を示すグラフ。
【図１５】本発明の一実施形態の冷却システムで用いるポンプの容積変化と圧力の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００５３】
１、１'…ポンプ、２…受熱ジャケット、３…接続パイプ、４…放熱パイプ、５…半導体素子、６…本体筐体、７…表示装置筐体、８、８'…ダイヤフラム、９ａ、９ｂ、９ａ'、９ｂ'…逆止弁、１０…膨張部、１１…プリント基板、１２…アキュムレータ（分岐型）、１３…アキュムレータ（直列型）、１４…金属ベローズ１（分岐型）、１５…金属ベローズ１（直列型）、１６…ピストン機構、１７…アキュムレータ（加圧型）、１８…金属膜、１９…金属膜で覆われた樹脂シート。
【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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