(57)【要約】【課題】放熱ケース１・２上部の放熱部を設けることなく、三枚以上の基板を冷却することのできる基板冷却装置を提供する。【解決手段】基板６・７を取り付けた水冷ユニット３を、基板８・９を取り付けた放熱ケース１・２で前後から包囲し、内部の水冷ユニット３と放熱ケース外面の冷却流体通路５ａとで冷却流体を循環させて、基板６〜９の熱を水冷ユニット３および放熱ケース１・２で吸熱し、その熱を放熱ケース１・２外面から大気中に放熱する。これにより、２枚の基板６・７は水冷ユニット３にて冷却するうえ、放熱ケース１・２の内側で冷却していた２枚の基板８・９に対しては、放熱ケース１・２外壁に冷却流体通路５ａを設け、この冷却流体通路５ａと先の水冷ユニット３とに冷却流体を循環させることにより、放熱ケース１・２上部に放熱部を設けることなく、簡単な構造で３枚以上の基板を効率良く冷却することができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却流体が内部を流通する偏平形状の冷却熱交換器（３）と、
前記冷却熱交換器（３）の一方および他方の面に伝熱良好状態に取り付けられ、作動により発熱する被冷却体（６・７）と、
前記冷却流体が流通する冷却流体通路（５ａ）を外壁に形成した放熱筐体（１・２）とを備え、
前記被冷却体（６・７）を取り付けた前記冷却熱交換器（３）を、前記放熱筐体（１・２）で包囲し、内部の前記冷却熱交換器（３）と前記放熱筐体（１・２）に形成した前記冷却流体通路（５ａ）とで前記冷却流体を循環させて、前記被冷却体（６・７）の熱を前記冷却熱交換器（３）で吸熱し、その熱を前記放熱筐体（１・２）外面から大気中に放熱することを特徴とする基板冷却装置。
【請求項２】
冷却流体が内部を流通する偏平形状の冷却熱交換器（３）と、
前記冷却熱交換器（３）の一方および他方の面に伝熱良好状態に取り付けられ、作動により発熱する第１・第２の被冷却体（６・７）と、
前記冷却流体が流通する冷却流体通路（５ａ）を外壁に形成した第１・第２の放熱筐体（１・２）と、
これら第１・第２の放熱筐体（１・２）の内側に伝熱良好状態に取り付けられ、作動により発熱する第３・第４の被冷却体（８・９）とを備え、
前記第１・第２の被冷却体（６・７）を取り付けた前記冷却熱交換器（３）を、前記第３・第４の被冷却体（８・９）を取り付けた前記第１・第２の放熱筐体（１・２）で前後から包囲し、内部の前記冷却熱交換器（３）と前記第１・第２の放熱筐体（１・２）に形成した前記冷却流体通路（５ａ）とで前記冷却流体を循環させて、前記第１〜第４の被冷却体（６〜９）の熱を前記冷却熱交換器（３）および前記第１・第２の放熱筐体（１・２）で吸熱し、その熱を前記第１・第２の放熱筐体（１・２）外面から大気中に放熱することを特徴とする基板冷却装置。
【請求項３】
前記冷却熱交換器（３）の内部を複数の冷却流体流路（３ｂ）に区画したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板冷却装置。
【請求項４】
前記放熱筐体（１・２）は熱伝導性の良い金属で形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板冷却装置。
【請求項５】
前記放熱筐体（１・２）の外面に放熱突起部（５）を形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の基板冷却装置。
【請求項６】
前記放熱突起部（５）の内部に前記冷却流体通路（５ａ）を形成したことを特徴とする請求項５記載の基板冷却装置。
【請求項７】
前記第１〜第４の被冷却体（６〜９）は、作動により発熱して熱劣化し易い特性を有する電子部品（１０）を組み付けた基板、もしくは電子機器であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の基板冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筐体内で電子機器や電子部品を組み付けた基板を冷却する基板冷却装置に関するものであり、例えば、小型携帯電話基地局内の基板やパーソナルコンピュータ本体内の基板の冷却に用いて有効である。
【０００２】
【従来の技術】
基板に配設したＣＰＵ等は、作動により発熱する。このため、冷却して劣化を防止する必要がある。このような、基板を冷却する技術として、本出願人は先に特願２００１−３３２６１０号に示す技術を出願している。これに示す技術は、アルミニウム製の筐体内で基板を安全作動する温度以下に冷却するため、４枚の基板のうち、２枚は直接筐体内側に取り付け、筐体への熱伝導により基板の熱を吸熱し、筐体外側のフィン加工部から大気中へ自然放熱することにより冷却している。また、他の２枚は、筐体内に沸騰冷却器を設け、この両面に取り付けることにより冷却している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記出願技術の基板冷却装置では、沸騰冷却器の放熱部を筐体の上部に設ける必要があり、冷却装置が大型化するという問題点がある。本発明は、この出願技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、装置大型化の原因となる筐体上部の放熱部を設けることなく、三枚以上の基板を冷却することのできる基板冷却装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項７に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、冷却流体が内部を流通する偏平形状の冷却熱交換器（３）と、冷却熱交換器（３）の一方および他方の面に伝熱良好状態に取り付けられ、作動により発熱する被冷却体（６・７）と、冷却流体が流通する冷却流体通路（５ａ）を外壁に形成した放熱筐体（１・２）とを備え、
被冷却体（６・７）を取り付けた冷却熱交換器（３）を、放熱筐体（１・２）で包囲し、内部の冷却熱交換器（３）と放熱筐体（１・２）に形成した冷却流体通路（５ａ）とで冷却流体を循環させて、被冷却体（６・７）の熱を冷却熱交換器（３）で吸熱し、その熱を放熱筐体（１・２）外面から大気中に放熱することを特徴とする。
【０００５】
これにより、被冷却体（基板６・７）は、冷却熱交換器（３）にて冷却され、筐体（１・２）外壁に冷却流体通路（５ａ）を設け、この冷却流体通路（５ａ）と先の冷却熱交換器（３）とに冷却流体を循環させることにより、出願技術のように筐体上部に放熱部を設けることなく、簡単な構造で被冷却体を効率良く冷却することができる。
【０００６】
請求項２に記載の発明では、冷却流体が内部を流通する偏平形状の冷却熱交換器（３）と、冷却熱交換器（３）の一方および他方の面に伝熱良好状態に取り付けられ、作動により発熱する第１・第２の被冷却体（６・７）と、冷却流体が流通する冷却流体通路（５ａ）を外壁に形成した第１・第２の放熱筐体（１・２）と、これら第１・第２の放熱筐体（１・２）の内側に伝熱良好状態に取り付けられ、作動により発熱する第３・第４の被冷却体（８・９）とを備え、
第１・第２の被冷却体（６・７）を取り付けた冷却熱交換器（３）を、第３・第４の被冷却体（８・９）を取り付けた第１・第２の放熱筐体（１・２）で前後から包囲し、内部の冷却熱交換器（３）と第１・第２の放熱筐体（１・２）に形成した冷却流体通路（５ａ）とで冷却流体を循環させて、第１〜第４の被冷却体（６〜９）の熱を冷却熱交換器（３）および第１・第２の放熱筐体（１・２）で吸熱し、その熱を第１・第２の放熱筐体（１・２）外面から大気中に放熱することを特徴とする。
【０００７】
これにより、上記出願技術では沸騰冷却器で冷却していた２枚の被冷却体（基板６・７）は、冷却熱交換器（３）にて出願技術と同様に冷却するうえ、筐体（１・２）の内側で冷却していた２枚の被冷却体（基板８・９）に対しては、筐体（１・２）外壁に冷却流体通路（５ａ）を設け、この冷却流体通路（５ａ）と先の冷却熱交換器（３）とに冷却流体を循環させることにより、出願技術のように筐体上部に放熱部を設けることなく、簡単な構造で３枚以上の基板を効率良く冷却することができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、冷却熱交換器（３）の内部を複数の冷却流体流路（３ｂ）に区画したことを特徴とする。これにより、冷却熱交換器（３）内部での伝熱面積を拡大することができるうえ、冷却流体の流れがスムーズとなって冷却熱交換器（３）における冷却効率を良くすることができる。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、放熱筐体（１・２）は熱伝導性の良い金属で形成されていることを特徴とする。これにより、放熱筐体（１・２）において高い放熱性能が得られ、冷却効率を良くすることができる。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、放熱筐体（１・２）の外面に放熱突起部（５）を形成したことを特徴とする。これにより、放熱筐体（１・２）における放熱性能および冷却効率を更に良くすることができる。
【００１１】
請求項６に記載の発明では、放熱突起部（５）の内部に冷却流体通路（５ａ）を形成したことを特徴とする。これにより、冷却熱交換器（３）における冷却効率、および放熱筐体（１・２）における放熱性能および冷却効率を更に良くすることができる。
【００１２】
請求項７に記載の発明では、被冷却体（６〜９）は、作動により発熱して熱劣化し易い特性を有する電子部品（１０）を組み付けた基板、もしくは電子機器であることを特徴とする。これは、本発明装置が電子部品（１０）を組み付けた基板、もしくは電子機器を冷却するのに好適なことによる。これにより電子部品（１０）や電子機器の熱劣化を防止することができる。
【００１３】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態における基板冷却装置Ａの斜視図であり、図２は図１の基板冷却装置Ａの分解図であり、図３はその基板冷却装置Ａの水平断面図である。尚、本実施例１は、携帯電話の小型基地局に本冷却装置を適用した例である。
【００１５】
基板冷却装置Ａは、図２に示す様に、冷却水（冷却流体）が内部を流通する偏平形状の水冷ユニット（冷却熱交換器）３の両面に、作動により発熱する通信用の基板（第１・第２の被冷却体）６・７を伝熱良好な状態で取り付けている。また、冷却水が流通する冷却水通路（冷却流体通路）５ａを外壁に形成した放熱ケース（第１・第２の放熱筐体）１・２の内側に、作動により発熱する通信用の基板（第３・第４の被冷却体）８・９を伝熱良好な状態で取り付けている。
【００１６】
そして、基板６・７を取り付けた水冷ユニット３を、同じく基板８・９を取り付けた放熱ケース１・２で前後から包囲し、その放熱ケース１・２の上下にトップカバー４ａとボトムカバー４ｂとを取り付けている。尚、これら放熱ケース１・２および両カバー４ａ・４ｂは、図示しない防水パッキンを介して図示しないボルト等で水密に組み合わせられている。そして、この基板冷却装置Ａには、車両のエンジン冷却水（ＬＬＣ）のように防錆剤や凍結防止剤を添加した冷却水が充填されで内部を循環するものである。
【００１７】
水冷ユニット３は、偏平形状であり、熱伝導性に優れたアルミニウムのプレートの間に、同じくアルミニウムのインナーフィン３ａ（図３参照）を介在させ、水密に一体ろう付けしたものである。インナーフィン３ａは、伝熱面積を拡大すると共に、内部を複数の冷却水流路３ｂに区画している。
【００１８】
基板６・７は携帯電話と通信を行なう通信回路の一部を構成する基板であり、基板８・９は携帯電話と通信を行なう通信回路の残部を構成する基板である。電子部品１０は、送信モジュール・ＣＰＵ・パワートランジスタ・集積回路等の発熱性電子部品であり、基板６〜９に組み付けられている。これらの発熱性電子部品は、シリコングリースを介して水冷ユニット３の両面もしくは放熱ケース１・２に圧接されている（図３参照）。
【００１９】
放熱ケース１・２は、同じくアルミニウムで形成され、外面の熱を大気中へ放熱するための放熱フィン（放熱突起部）５と共に押し出し成型したコの字の外壁部に、同じくアルミニウムの天板と底板とを接合して作られている。尚、放熱フィン５の中には冷却水が流通する冷却通路５ａが形成されている。トップカバー４ａおよびボトムカバー４ｂも、同じくアルミニウムをダイキャストして作られている。他に、冷却水を循環させるための電動ポンプ１１（図４参照）等から基板冷却装置Ａが構成されている。
【００２０】
次に、基板冷却装置Ａの概略作動を述べる。図４は基板冷却装置Ａ内での冷却水の流れを説明する模式図である。内部の水冷ユニット３と、両カバー４ａ・４ｂの内側と、放熱ケース１・２の外側に形成した冷却流体通路５ａとで連通した冷却水の循環路を形成して、基板６〜９の熱を水冷ユニット３および放熱ケース１・２で吸熱し、その熱を放熱ケース１・２の外面から大気中に放熱している。
【００２１】
より具体的に、電動ポンプ１１で圧送された冷却水は水冷ユニット３の下側から流入し、水冷ユニット３内を流通して両面に取り付けられた基板６・７の熱を吸熱し、上側の出口３ｃよりトップカバー４ａの内側に流出する。そのトップカバー４ａ内に流出した冷却水は、放熱ケース１・２の外側に形成された複数の冷却流体通路５ａを通り、外気で冷却されながら下降してボトムカバー４ｂの内側に流出する。
【００２２】
そして、ボトムカバー４ｂ内に流出した冷却水は、電動ポンプ１１にて入口３ｂより吸入されて上記の循環を行なう。この間、放熱ケース１・２の内側に取り付けられた基板８・９の熱は、放熱ケース１・２へ熱伝導することにより吸熱され、放熱ケース１・２外側の放熱フィン５から外気へ放熱される。
【００２３】
図５は、本発明の第１実施例における基板冷却装置Ａの使用例を示す説明図であり、図に示す様に電柱１２の途中に設置され、自然空冷される。また、図６は、本発明の第２実施例における基板冷却装置の使用例を示す斜視図であり、パーソナルコンピュータの本体部Ｂに本冷却装置を適用した例である。図６中の１３は、パーソナルコンピュータのモニター部である。
【００２４】
図７は、そのパーソナルコンピュータの本体部に用いた基板冷却装置Ｂ内での冷却水の流れを説明する模式図であり、図中の１４はパーソナルコンピュータのマザーボードであり、１５はそのマザーボード１４に搭載されたＣＰＵである。電動ポンプ１１で圧送された冷却水は、ＣＰＵ１５と熱的に接合された水冷ユニット３の下側から流入し、水冷ユニット３内を流通して接合されたＣＰＵ１５の熱を吸熱し、上側の出口３ｃよりトップカバー４ａの内側に流出する。
【００２５】
そのトップカバー４ａ内に流出した冷却水は、放熱ケース１・２の外側に形成された複数の冷却流体通路５ａを通り、外気で冷却されながら下降してボトムカバー４ｂの内側に流出する。そして、ボトムカバー４ｂ内に流出した冷却水は、電動ポンプ１１にて入口３ｂより吸入されて上記の循環を行なう。この間、放熱ケース１・２の内側に取り付けられた図示しない他の基板の熱は、放熱ケース１・２へ熱伝導することにより吸熱され、放熱ケース１・２外側の放熱フィン５から外気へ放熱されるのは実施例１と同様である。
【００２６】
次に、本実施形態での特徴を説明する。冷却水が内部を流通する偏平形状の水冷ユニット３と、水冷ユニット３の一方および他方の面に伝熱良好状態に取り付けられ、作動により発熱する基板６・７と、冷却水が流通する冷却水通路５ａを外壁に形成した放熱ケース１・２と、これら放熱ケース１・２の内側に伝熱良好状態に取り付けられ、作動により発熱する基板８・９とを備え、
基板６・７を取り付けた水冷ユニット３を、基板８・９を取り付けた放熱ケース１・２で前後から包囲し、内部の水冷ユニット３と放熱ケース１・２に形成した冷却水通路５ａとで冷却水を循環させて、基板６〜９の熱を水冷ユニット３および放熱ケース１・２で吸熱し、その熱を放熱ケース１・２外面から大気中に放熱する。
【００２７】
これにより、先に出願した技術では沸騰冷却器で冷却していた２枚の基板６・７は、水冷ユニット３にて先の出願技術と同様に冷却するうえ、放熱ケース１・２の内側で冷却していた２枚の基板８・９に対しては、放熱ケース１・２外壁に冷却水通路５ａを設け、この冷却水通路５ａと先の水冷ユニット３とに冷却流体を循環させることにより、先の出願技術のように放熱ケース上部に放熱部を設けることなく、簡単な構造で３枚以上の基板を効率良く冷却することができる。
【００２８】
また、水冷ユニット３の内部を複数の冷却水流路３ｂに区画している。これにより、冷却熱交換器（３）内部での伝熱面積を拡大することができるうえ、冷却流体の流れがスムーズとなって冷却熱交換器（３）における冷却効率を良くすることができる。また、放熱ケース１・２は熱伝導性の良い金属で形成されている。これにより、放熱ケース１・２において高い放熱性能が得られ、冷却効率を良くすることができる。また、放熱ケース１・２の外面に放熱フィン５を形成している。これにより、放熱ケース１・２における放熱性能および冷却効率を更に良くすることができる。
【００２９】
また、放熱フィン５の内部に冷却水通路５ａを形成している。これにより、水冷ユニット３における冷却効率、および放熱ケース１・２における放熱性能および冷却効率を更に良くすることができる。また、基板６〜９は、作動により発熱して熱劣化し易い特性を有する電子部品１０を組み付けた基板、もしくは電子機器である。これは、本発明装置が電子部品１０を組み付けた基板、もしくは電子機器を冷却するのに好適なことによる。これにより電子部品１０や電子機器の熱劣化を防止することができる。
【００３０】
また、パーソナルコンピュータの本体部Ｂに本冷却装置を適用した例等においては、放熱ケースを密閉化することにより、放熱ケース内部にほこり等の電子機器を誤動作させる物質を導入することがなく、長期に渡って安定した動作が可能である。更に放熱ケースの密閉化により、電動ポンプ１１の作動音等が外部に伝播することを低減でき、低騒音化が可能である。
【００３１】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、放熱ケース１・２内に水冷ユニット３を１枚だけ入れて構成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、水冷ユニット３を複数枚入れ、各水冷ユニット３と放熱ケース１・２の冷却通路５ａとで冷却流体を循環させることにより、冷却できる基板数を６枚、８枚と増やしても良い。また逆に、上述の実施形態においても冷却する基板数を４枚に限るものではなく、１〜３枚であっても良い。
【００３２】
図８は基板冷却装置のその他の実施形態を示す水平断面図である。水冷ユニット３は、図８に示すように複数の冷却水流路３ｂを持った多孔押し出しチューブ等であっても良いし、図示しない単に流路を蛇行させたものであっても良い。
【００３３】
また、放熱ケース１・２の冷却流体通路５ａは、放熱ケース１・２の全外周部でなくとも良く、例えば図８に示すように前後平面部だけでも良いし、発熱が小さい場合は、放熱ケース１・２の外面にフィン形状を設けるまでもなく、同じく図８に示すように放熱ケース１・２の外壁に冷却流体通路５ａを設けて冷却流体を循環させるだけでも良い。また、冷却流体はＬＬＣに限らず、水やフロン等であっても良し、冷却流体の圧送方向についても、上述の実施形態とは逆方向であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における基板冷却装置の斜視図である。
【図２】図１の基板冷却装置の分解図である。
【図３】図１の基板冷却装置の水平断面図である。
【図４】図１の基板冷却装置内での冷却流体の流れを説明する模式図である。
【図５】本発明の第１実施例における基板冷却装置の使用例を示す説明図である。
【図６】本発明の第２実施例における基板冷却装置の使用例を示す斜視図である。
【図７】図６の基板冷却装置内での冷却流体の流れを説明する模式図である。
【図８】基板冷却装置のその他の実施形態を示す水平断面図である。
【符号の説明】
１、２  放熱ケース（放熱筐体）
３  水冷ユニット（冷却熱交換器）
３ｂ  冷却水流路（冷却流体流路）
５  放熱フィン（放熱突起部）
５ａ  冷却水通路（冷却流体通路）
６〜９  基板（被冷却体）
１０  ＣＰＵ（電子部品）
【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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