(57)【要約】【課題】本発明は、冷却効率を改善しながら小型化、薄型化でき、構造が簡単な接触型液冷受熱ポンプとそれを備えた発熱電子部品の冷却装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の接触型液冷受熱ポンプと冷却装置は、外表面に発熱電子部品９と接触するための受熱面１０が形成され、内部には、ポンプ室５とポンプ室内壁面間を連絡し受熱面１０から受熱した熱を対面側へ伝える伝熱柱３が設けられたポンプケーシング１と、ポンプ室５に配設され、伝熱柱３周りに回転して吸込路７から吸い込んだ冷媒を昇圧する羽根車２と、羽根車２を回転させるステータ８を備え、伝熱柱３が受熱面の受熱中心部と対応するポンプ室内壁面の位置に立設され、発熱電子部品９の熱を伝熱することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外表面に発熱電子部品と接触するための受熱面が形成され、内部には、ポンプ室とこのポンプ室内壁面間を連絡し前記受熱面から受熱した熱を対面側へ伝える伝熱柱とが設けられたポンプケーシングと、前記ポンプ室に配設され、前記伝熱柱周りに回転して吸込口から吸い込んだ冷媒を昇圧する羽根車と、前記羽根車を回転させる駆動部を備えたことを特徴とする接触型液冷受熱ポンプ。
【請求項２】
前記伝熱柱が前記受熱面の受熱中心部と対応するポンプ室内壁面の位置に立設され、前記発熱電子部品の熱を伝熱することを特徴とする請求項１記載の接触型液冷受熱ポンプ。
【請求項３】
前記ポンプケーシングが、前記受熱面を形成した第１ケーシングと、該第１ケーシングと嵌合される第２ケーシングとから構成され、且つ前記伝熱柱が、前記第１ケーシングのポンプ室内壁面から突出して設けられた第１突出柱と、前記第２ケーシングのポンプ室壁面から突出し前記第１突出柱と当接する第２突出柱とから構成され、該伝熱柱により前記第１ケーシングと前記第２ケーシングとが熱的に接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の接触型液冷受熱ポンプ。
【請求項４】
前記第２突出柱または前記第１突出柱の径が前記ポンプ室内壁面に近づくに従って大きくなるように形成されたことを特徴とする請求項３記載の接触型液冷受熱ポンプ。
【請求項５】
前記第１突出柱と前記第２突出柱が当接する接続面には熱交換促進剤が配設され、周囲がシール材でシールされたことを特徴とする請求項３または４に記載の接触型液冷受熱ポンプ。
【請求項６】
前記第２突出柱と前記第１突出柱には、いずれか一方に雌ネジ、他方に雄ネジが形成され、螺合することによって熱的に接続されることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の接触型液冷受熱ポンプ。
【請求項７】
前記伝熱柱の周面に動圧発生溝が形成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の接触型液冷受熱ポンプ。
【請求項８】
前記伝熱柱の周面と対面する羽根車の軸受または該羽根車内周面に動圧発生溝が形成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の接触型液冷受熱ポンプ。
【請求項９】
前記ポンプ室には、ポンプ室内壁面から前記羽根車に向けて複数の柱状体が突設されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の接触型液冷受熱ポンプ。
【請求項１０】
前記羽根車には、前記ポンプ室内壁面に向けて複数の柱状体が突設されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の接触型液冷受熱ポンプ。
【請求項１１】
前記ポンプ室内壁面から突出した柱状体と前記羽根車から突出した柱状体が半径方向で位置が重ならないように位置をずらして配列されたことを特徴とする請求項９または１０に記載の接触型液冷受熱ポンプ。
【請求項１２】
前記第１ケーシングと前記第２ケーシングの少なくともいずれかの肉厚が、前記伝熱柱の中心から半径方向外方に向けて薄く形成されたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の接触型液冷受熱ポンプ。
【請求項１３】
前記ポンプ室内壁面には、少なくとも一部に複数の凹部が形成されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の接触型液冷受熱ポンプ。
【請求項１４】
冷媒を循環するための閉循環路に放熱器と請求項１〜１３のいずれかに記載の接触型液冷受熱ポンプが設けられ、前記接触型液冷受熱ポンプが発熱電子部品に接触されて内部の冷媒の熱交換作用で該発熱電子部品から熱を奪い、前記放熱器から放熱を行うことを特徴とする発熱電子部品の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱電子部品を冷媒で冷却できる接触型液冷受熱ポンプと、これを備えた発熱電子部品の冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近のコンピューターにおける高速化の動きはきわめて急速であり、ＣＰＵのクロック周波数は以前と比較して格段に大きなものになってきている。この結果、ＣＰＵの発熱量が増し、従来のようにヒートシンクで空冷するだけでは能力不足で、高効率で高出力の冷却装置が不可欠になっている。そこでこのような冷却装置として、発熱電子部品を搭載した基板を、冷媒を循環させて冷却する冷却装置が提案された。
【０００３】
以下、このような冷媒を循環させて冷却する従来の電子機器の冷却装置について説明する。なお、本明細書において電子機器というのは、ＣＰＵ等にプログラムをロードして処理を行う装置、中でもノート型パソコンのような携行可能な小型の装置を中核とするが、このほかに通電により発熱する発熱電子部品を搭載した装置を含むものである。この従来の第１の冷却装置は、例えば図７に示すようなものが知られている。図７は従来の電子機器の第１冷却装置の構成図である。図７において、１００は筐体であり、１０１は発熱電子部品、１０２は発熱電子部品１０１を実装した基板、１０３は発熱電子部品１０１と冷媒との間で熱交換を行ない発熱電子部品１０１を冷却する冷却器、１０４は冷媒から熱を取り除く放熱器、１０５は冷媒を循環させるポンプ、１０６はこれらを接続する配管、１０７は放熱器１０４を空冷するファンである。
【０００４】
この従来の第１冷却装置の動作を説明すると、ポンプ１０５から吐出された冷媒は、配管１０６を通って冷却器１０３に送られる。ここで発熱電子部品１０１の熱を奪うことでその温度が上昇し、放熱器１０４に送られる。この放熱器１０４でファン１０７によって強制空冷されてその温度が降下し、再びポンプ１０５へ戻ってこれを繰り返す。このように、冷媒を循環させて発熱電子部品１０１を冷却するものであった。
【０００５】
次に、電子機器の従来の第２冷却装置として、図８に示すものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
この第２冷却装置は、発熱部材を狭い筐体内に搭載したとき、発熱部材の発生熱を放熱部である金属筐体壁まで効率良く輸送し発熱部材を冷却するものである。図８は従来の電子機器の第２冷却装置の構成図である。図８において、１０８は電子機器の配線基板、１０９はキーボード、１１０は半導体発熱素子、１１１はディスク装置、１１２は表示装置、１１３は半導体発熱素子１１０との間で熱交換する受熱ヘッダ、１１４は放熱のための放熱ヘッダ、１１５はフレキシブルチューブ、１１６は電子機器の金属筐体である。
【０００７】
この第２冷却装置は、発熱部材である半導体発熱素子１１０と金属筐体１１６とをフレキシブル構造の熱輸送デバイスにより熱的に接続するものである。この熱輸送デバイスは、半導体発熱素子１１０に取り付けた液流路を有する扁平状の受熱ヘッダ１１３、液流路を有し金属筐体１１６の壁に接触させた放熱ヘッダ１１４、さらに両者を接続するフレキシブルチューブ１１５で構成され、内部に封入した液を放熱ヘッダ１１４に内蔵した液駆動機構により受熱ヘッダ１１３と放熱ヘッダ１１４との間で駆動あるいは循環させるものである。これにより、半導体発熱素子１１０と金属筐体１１６とが部品配列に左右されることなく容易に接続できるとともに、液の駆動により高効率で熱が輸送される。放熱ヘッダ１１４においては、放熱ヘッダ１１４と金属筐体１１６とが熱的に接続されているので、金属筐体１１６の高い熱伝導率のために熱が広く金属筐体１１６に拡散されるものである。
【０００８】
また、本出願人も、冷却効率を改善しながら小型化、薄型化でき、構造が簡単な渦流ポンプを使った冷却装置を既に提案した（特願２００２−１３９５９８）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−１４２８８６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の第１冷却装置では、発熱電子部品１０１と冷媒とで熱交換を行ない発熱電子部品１０１を冷却する冷却器１０３、冷媒から熱を取り除くための放熱器１０４、冷媒を循環させるポンプ１０５、図示はしないが冷媒を補充しなければならず補充用タンクが必要であり、これらを組み合わせるため装置が大型且つ複雑で小型化が難しく、コストも高くなるという問題があった。すなわち従来の第１冷却装置は、本来大型の電子機器の冷却に適したものであって、小型、軽量且つ薄型で、様々の姿勢で運ばれ、使われる最近の高性能携行型のノート型パソコン等には対応しきれないものであった。
【００１１】
また、従来の第２冷却装置はノート型パソコン等に使用することが可能であるが、半導体発熱素子１１０に取り付けた扁平状の受熱ヘッダ１１３も、金属筐体１１６の壁に接触させた放熱ヘッダ１１４もいずれもがボックス状で厚くならざるをえず、ノート型パソコン等の薄型化を妨げるものであった。すなわち従来の第２冷却装置では、放熱ヘッダ１１４の中に液体駆動装置として他のポンプより横幅が比較的小さくなる往復動ポンプが設けられており、しかし残念なことに、この往復動ポンプこそが放熱ヘッダ１１４の厚さを規定して全体を厚くしている。これではノート型パソコンの薄型化はできない。
【００１２】
そして、薄型のノート型パソコンで第２冷却装置の往復動ポンプを受熱ヘッダ１１３の中に収容することは困難である。すなわちポンプの厚さのほかに半導体発熱素子１１０等の厚みも加わって、ノート型パソコンの高さを増加させ、薄型化に逆行することになるからである。その上、往復動ポンプの振動と騒音は、これを載置する半導体発熱素子１１０に影響を与えるし、耳障りになる場合もあり、これらの面からも実現は困難である。
【００１３】
さらに、第２冷却装置において、金属筐体１１６の壁に接触させた放熱ヘッダ１１４は、放熱面積が小さくて伝熱効率が悪く、冷却力に限界が存在するものであった。冷却力を上げるために放熱面積を増すことも考えられるが、これ以上面積を増すのでは流路が長くなって循環量が増し、内蔵した往復動ポンプの出力増加を招き、これによって放熱ヘッダ１１４の厚みを増すという矛盾があった。そこで、往復動ポンプを独立して金属筐体１１６内に収納するという手段を講じると、限界まで無駄なスペースを減少させたノート型パソコン本体に新たなスペースを割かなければならないし、組み立て作業も面倒になってしまう。このように、第２冷却装置はノート型パソコン等の小型化、薄型化に対しては限界を有するものであった。そして、最近のようにＣＰＵの能力が向上して益々大きな冷却能力が要求されるときに、このような問題を抱えた従来の第２冷却装置では将来性で疑問が残るものであった。
【００１４】
また、本出願人の提案した冷却装置は、従来の第１冷却装置、第２冷却装置の課題を解決できる優れた冷却装置であったが、渦流ポンプにおいては、ポンプ室がステータの外周側に位置するため、ＣＰＵの位置がポンプ中心に位置する場合には吸熱を行うポンプ室とＣＰＵとの距離が大きくなり、受熱効率の改善の余地があった。しかし、この渦流ポンプを単純に他の形式のポンプで置き換えることは難しい。すなわち、他の形式のポンプでは吸込路と吐出路、さらにはステータが存在することにより、ＣＰＵと接触する受熱面をポンプ表面に構成するのが難しいからである。そして、敢えてこれを実行すると受熱効率はおち、小型化、薄型化することができなくなるものであった。
【００１５】
そこで、本発明は、冷却効率を改善しながら小型化、薄型化でき、構造が簡単な接触型液冷受熱ポンプを提供することを目的とする。
【００１６】
また、本発明は、冷却効率を改善しながら小型化、薄型化でき、構造が簡単な冷却装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の接触型液冷受熱ポンプは上記課題を解決するためになされたものであって、外表面に発熱電子部品と接触するための受熱面が形成され、内部には、ポンプ室とこのポンプ室内壁面間を連絡し受熱面から受熱した熱を対面側へ伝える伝熱柱とが設けられたポンプケーシングと、ポンプ室に配設され、伝熱柱周りに回転して吸込口から吸い込んだ冷媒を昇圧する羽根車と、羽根車を回転させる駆動部を備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、冷却効率を改善しながら小型化、薄型化でき、構造が簡単な冷却装置とすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
請求項１の発明は、外表面に発熱電子部品と接触するための受熱面が形成され、内部には、ポンプ室とこのポンプ室内壁面間を連絡し受熱面から受熱した熱を対面側へ伝える伝熱柱とが設けられたポンプケーシングと、ポンプ室に配設され、伝熱柱周りに回転して吸込口から吸い込んだ冷媒を昇圧する羽根車と、羽根車を回転させる駆動部を備えたことを特徴とする接触型液冷受熱ポンプであり、伝熱柱が設けられたため受熱した熱を対面側へ伝えることができ、高い受熱効率を達成できる。
【００２０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、伝熱柱が受熱面の受熱中心部と対応するポンプ室内壁面の位置に立設され、発熱電子部品の熱を伝熱することを特徴とする接触型液冷受熱ポンプであり、伝熱柱が設けられたため受熱した熱を対面側へ伝えることができ、伝熱柱が受熱面の受熱中心部にあるため高効率に熱を奪い、羽根車を囲んだポンプ室内壁面全体で冷媒への熱伝導を行なうために高い受熱効率を達成できる。
【００２１】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、ポンプケーシングが、受熱面を形成した第１ケーシングと、該第１ケーシングと嵌合される第２ケーシングとから構成され、且つ伝熱柱が、第１ケーシングのポンプ室内壁面から突出して設けられた第１突出柱と、第２ケーシングのポンプ室壁面から突出し第１突出柱と当接する第２突出柱とから構成され、該伝熱柱により第１ケーシングと第２ケーシングとが熱的に接続されることを特徴とする接触型液冷受熱ポンプであり、ポンプケーシングを第２ケーシングと第１ケーシングで構成し、それぞれに第２突出柱と第１突出柱を設けるので伝熱柱を容易に作ることができ、羽根車を囲んだポンプ室内壁面全体で冷媒への熱伝導を行なうために高い受熱効率を達成できる。
【００２２】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、第２突出柱または第１突出柱の径がポンプ室内壁面に近づくに従って大きくなるように形成されたことを特徴とする接触型液冷受熱ポンプであり、受熱面と対面するポンプ内壁面（第２ケーシング）側へ熱伝達する熱抵抗を小さくすることができる。
【００２３】
請求項５の発明は、請求項３または４の発明において、第１突出柱と第２突出柱が当接する接続面には熱交換促進剤が配設され、周囲がシール材でシールされたことを特徴とする接触型液冷受熱ポンプであり、伝熱柱の接触面にそれらの接触面での熱抵抗を減少させるための熱交換促進剤（シリコングリース等）を冷媒から隔離し冷媒中に溶け出すのを防ぐことができる。
【００２４】
請求項６の発明は、請求項３〜５のいずれかの発明において、第２突出柱と第１突出柱には、いずれか一方に雌ネジ、他方に雄ネジが形成され、螺合することによって熱的に接続されることを特徴とするの接触型液冷受熱ポンプであり、接触面積を増加させるとともに隙間を減少させ、接続熱抵抗を減少させることができる。
【００２５】
請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれかの発明において、伝熱柱の周面に動圧発生溝が形成されたことを特徴とする接触型液冷受熱ポンプであり、羽根車の回転により、羽根車との間に動圧を発生させ、羽根車を伝熱柱と非接触で回転させることができる。
【００２６】
請求項８の発明は、請求項１〜６のいずれかの発明において、伝熱柱の周面と対面する羽根車の軸受または該羽根車内周面に動圧発生溝が形成されたことを特徴とする接触型液冷受熱ポンプであり、羽根車の回転により、羽根車との間に動圧を発生させ、羽根車を伝熱柱と非接触で回転させることができる。
【００２７】
請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれかの発明において、ポンプ室には、ポンプ室内壁面から羽根車に向けて複数の柱状体が突設されたことを特徴とする接触型液冷受熱ポンプであり、ポンプ室内壁面の表面積が増加し、冷媒に渦を発生させ、受熱量を増加させることができる。
【００２８】
請求項１０の発明は、請求項１〜９のいずれかの発明において、羽根車には、ポンプ室内壁面に向けて複数の柱状体が突設されたことを特徴とする接触型液冷受熱ポンプであり、ポンプ室内壁面との相互作用により層流境界層が形成される傾向にあるポンプ室内を容易に乱流化し、受熱効率を高めることができる。
【００２９】
請求項１１の発明は、請求項９または１０の発明において、ポンプ室内壁面から突出した柱状体と羽根車から突出した柱状体が半径方向で位置が重ならないように位置をずらして配列されたことを特徴とする接触型液冷受熱ポンプであり、羽根車が円滑に回転して、ポンプ室内壁面との相互作用により層流境界層が形成される傾向にあるポンプ室内を容易に乱流化し、受熱効率を高めることができる。
【００３０】
請求項１２の発明は、請求項１〜１１のいずれかの発明において、第１ケーシングと第２ケーシングの少なくともいずれかの肉厚が、伝熱柱の中心から半径方向外方に向けて薄く形成されたことを特徴とする接触型液冷受熱ポンプであり、第１ケーシングと第２ケーシングの半径方向の外側にも熱を伝達し易くなり、受熱のためにそれぞれの面積を有効に利用することができる。
【００３１】
請求項１３の発明は、請求項１〜１２のいずれかの発明において、ポンプ室内壁面には、少なくとも一部に複数の凹部が形成されることを特徴とする接触型液冷受熱ポンプであり、ポンプ室内壁面の層流境界層の剥離を促進し、受熱効率を向上させることができる。
【００３２】
請求項１４の発明は、冷媒を循環するための閉循環路に放熱器と請求項１〜１３のいずれかの発明の接触型液冷受熱ポンプが設けられ、接触型液冷受熱ポンプが発熱電子部品に接触されて内部の冷媒の熱交換作用で該発熱電子部品から熱を奪い、放熱器から放熱を行うことを特徴とする発熱電子部品の冷却装置であり、冷却効率を改善しながら小型、軽量且つ薄型化が行え、発熱電子部品に接触することにより、ノート型パソコン等でも構造が簡単であるにも関わらず、容易に高効率の冷却をすることができる。
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜６を用いて説明する。
【００３４】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における接触型液冷受熱ポンプとそれを備えた発熱電子部品の冷却装置について説明する。図１は本発明の実施の形態１における接触型液冷受熱ポンプの断面図、図２は本発明の実施の形態１における接触型液冷受熱ポンプの羽根車正面図、図３は本発明の実施の形態１における接触型液冷受熱ポンプの下ケーシングの正面図、図４は本発明の実施の形態１における冷却装置の構成図である。
【００３５】
図１、２において、１は遠心型の接触型液冷受熱ポンプを構成するポンプケーシング、１ａはポンプケーシング１を構成する上ケーシング（本発明の第２ケーシング）、１ｂはポンプケーシング１の下ケーシング（本発明の第１ケーシング）である。２はポンプケーシング１の内部で回転する羽根車、２ａ，２ｂはオープン型の羽根、２ｃは支持板である。また図２に示す２ｄは、羽根車２の中央に設けられた円形開口である。羽根２ａ，２ｂは、いわゆる両吸込み型羽根車と同様に、支持板２ｃの両面に後ろ向き羽根として形成される。羽根車２の外周（支持板２ｃの外周）にはＮ極、Ｓ極が交互に配列されたマグネットロータ（図示しない）が設けられている。磁石を配置してもよいし、着磁させて形成するのでもよい。
【００３６】
３は下ケーシング１ｂから上ケーシング１ａの中央に設けられた伝熱柱、３ａは上ケーシング１ａの中央に立設された伝熱柱３の上部柱（本発明の第２突出柱）、３ｂは第１ケーシング１ｂの中央から上ケーシング１ａ側に立設された下部柱（本発明の第１突出柱）、３ｃは上部柱３ａと下部柱３ｂとが突き合わされる熱接続面、４はＯリング等のシール材である。上部柱３ａと下部柱３ｂは上ケーシング１ａと下ケーシング１ｂとを嵌合するとき、中央で当接し、伝熱柱３を構成して上ケーシング１ａと下ケーシング１ｂとを熱的に接続する。上部柱３ａと下部柱３ｂは、図示はしないが根本の径がポンプ室内壁面に近づくに従って大きくなるように形成するのも熱伝達を向上させるためには好適である。また、上部柱３ａと下部柱３ｂはどちらか一方に雌ネジ、他方に雄ネジを設け、上ケーシング１ａと下ケーシング１ｂを嵌合するときにこれを螺合して締結し、熱的接続を強化するのもよい。
【００３７】
上部柱３ａと下部柱３ｂが対向して突き合された熱接続面３ｃには、熱抵抗を減少させるために熱交換促進剤であるシリコングリースなどを充填するのが好適である。そして、これは、伝熱柱３の周囲には後述するように冷媒が流れるため冷媒中にシリコングリースが溶け出すのを防ぐ必要があり、そのためにシール材４を施すことによってこの溶出を防止する。これにより、熱接続面３ｃと冷媒は遮断される。
【００３８】
５は上ケーシング１ａと下ケーシング１ｂとを嵌合したとき形成されるポンプ室、５ａは上ケーシング１ａに窪み状に形成されたポンプ室天面、５ｂは下ケーシング１ｂに窪み状に形成されたポンプ室底面である。ポンプ室天面５ａとポンプ室底面５ｂとは上ケーシング１ａと下ケーシング１ｂを嵌合したとき、ポンプ室５のポンプ室内壁面を形成し、この内部に羽根車２が回転自在に収容、保持される。そして、伝熱柱３はこのポンプ室内壁面を連絡し、下ケーシング１ｂから受熱した熱を上ケーシング１ａに伝える機能をもつことになる。
【００３９】
６ａは上ケーシング１ａに設けられ冷媒を吐出する上吐出路、６ｂは下ケーシング１ａに設けられ、同じく冷媒を吐出する下吐出路である。この下吐出路６ｂは、図３に示すようにポンプ室５内に開口している。上吐出路６ａも図示はしないが同様である。７は下ケーシング１ｂに設けられ、半径方向外方から羽根車２中央の円形開口２ｄ付近にまで冷媒を導く吸込路、７ａは吸込路７から送られてきた冷媒をポンプ室５の羽根２ａ，２ｂの入口に広く流入させるための吸込開口、８は羽根車２外周のマグネットロータを駆動するためのステータ（本発明の駆動部）である。吸込路７は、図示はしないが、上ケーシング１ａと下ケーシング１ｂの双方にそれぞれ設けるのも好適である。
【００４０】
また、９はＣＰＵ等の発熱電子部品、１０は下ケーシング１ｂと発熱電子部品９が接触し、熱交換する受熱面である。伝熱柱３は、発熱電子部品９の発熱中心（発熱で最も高温となる部位）が配置される受熱中心部、すなわち受熱面１０で最も高温となる部分の中心もしくはその近傍にあるため、最も効果的に伝熱できる。また、発熱電子部品９は、通常表面がフラットなチップ部品であり、受熱面１０は、熱接続するため、発熱電子部品９の表面形状と相補的に係合する表面形状とする必要がある。従って受熱面１０も通常はフラットな表面となる。１１は羽根車２を支持する伝熱柱３の周囲に形成された動圧発生用の動圧発生溝である。
【００４１】
ところで、上ケーシング１ａと下ケーシング１ｂは、とくに下ケーシング１ｂは、高熱伝導率で放熱性のよい材料、例えば銅、アルミニウム等で構成する。なお、本実施の形態１の遠心型の接触型液冷受熱ポンプは回転軸方向の厚さが５〜１０ｍｍ、半径方向の代表寸法が４０〜５０ｍｍ、回転数は１２００ｒｐｍ、流量が０．０８〜０．１２Ｌ／分、ヘッドが０．３５〜０．４５ｍ程度のポンプである。また、本発明のポンプの諸元は、本実施の形態１の値を含んで、厚さ３〜２０ｍｍ、半径方向代表寸法１０〜７０ｍｍ、流量が０．０１〜０．８Ｌ／分、ヘッド０．１〜２ｍ程度のものとなる。これは比速度でいうと、２４〜２８（単位：ｍ、ｍ３／分、ｒｐｍ）程度のポンプであって、従来のポンプとはまったく隔絶した大きさの小型薄型のポンプである。
【００４２】
上述したように吸込路７から吸いこまれた冷媒はケーシング１中央の伝熱柱３の周囲に設けられた吸込開口７ａからポンプ室５内へ吸いこまれる。ポンプ室５内では支持板２ｃの両面に設けられた羽根２ａ，２ｂがそれぞれ冷媒と運動量の授受を行い、冷媒は羽根車２の両面で昇圧されて吐出される。このとき冷媒は、ポンプ室５の下ケーシング１ｂ側において、受熱面１０の裏側に当るポンプ室底面５ｂと熱交換を行ないながら、下吐出路６ｂまで流動することになる。この際、羽根車２の羽根２ａ，２ｂで層流境界層（温度境界層でもある）を剥ぎ取るようにして流動されるので、境界層は熱伝達率が高い乱流境界層に移行し、受熱面１０からの発熱電子部品９の熱は効果的に冷媒に伝えられる。
【００４３】
また冷媒への受熱効率を高めるために、ポンプ室底面５ｂに多数のディンプル（本発明の凹部）を設ければ、ポンプ室５の壁面から層流境界層の剥離を促し熱伝達率を高めることができる。このほか、羽根車２の一部にブラシやブレードを設けると、直接境界層をブラシやブレードで剥ぎ取ることができ、熱伝達率を高めることもできる。
【００４４】
ところで、受熱面１０からの熱は、下ケーシング１ｂを介して伝熱柱３に伝わり、伝熱柱３を通って上ケーシング１ａ側へ伝熱する。この伝熱柱３を熱が伝わる間に、伝熱柱３の周囲の冷媒との間で熱交換を行う。羽根車２は円形開口２ｄを有し羽根２ａ，２ｂが形成されたリング状をしており、ポンプ室５内を自在に回転する。従って、伝熱柱３は羽根車２の回転軸としての機能をもつ。この回転を円滑にするために、実施の形態１においては、上部柱３ａと下部柱３ｂの表面の少なくとも一部にスパイラル状の動圧発生溝１１が設けられている。この動圧発生溝１１で発生する動圧により、羽根車２は伝熱柱３に直接接触することなく円滑に回転できる。動圧発生溝１１は伝熱柱３の周面と対面する羽根車２の軸受またはその内周面、またポンプ室天面５ａとポンプ室底面５ｂにも設けるのも好適である。ヘリカルボーン等の溝に形成するのがよい。このとき、羽根車２に対するアキシャル方向のスラストを発生させ、羽根車２の回転をより円滑にすることができる。さらにポンプ室５内に滞留する気泡の排出させることもできる。上ケーシング１ａ側へ伝熱した熱は、下ケーシング１ｂの熱交換とまったく同様に、上ケーシング１ａと冷媒の間で熱交換され、羽根２ａによって昇圧して吐出路６ａから吐出される。
【００４５】
続いて、実施の形態１の接触型液冷受熱ポンプを使った冷却装置について説明する。図４において、１３は発熱電子部品９から受熱した冷媒の熱を外部に放熱する放熱器、１４は接触型液冷受熱ポンプと放熱器１３を接続して冷媒を循環するための循環路である。なお、この冷媒としては、食品添加物などに用いられる無害なプロピレングリコール水溶液が適当であり、さらに後述するようにケーシング材料としてアルミや銅等を使用する場合には、これらに対する防食性能を向上させるための防食添加剤を添加するのが望ましい。
【００４６】
放熱器１３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、内部に冷媒通路とリザーブタンクが形成されている。また、放熱器３に強制的に空気を当てて冷やし冷却効果を増やすためファンを設けてもよい。循環路１４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。これはチューブ内に気泡が混入するのを防止するためである。
【００４７】
このように実施の形態１の接触型液冷受熱ポンプは、伝熱柱３により受熱した熱を対面側の上ケーシング１ａへ伝えることができ、伝熱柱３が受熱面１０の受熱中心部にあるため高効率に熱を奪い、羽根車２を囲んだポンプ室内壁面全体で冷媒への熱伝導を行なうために高い受熱効率を達成できる。冷却効率を改善しながら簡単な構造で安価であり、小型化、薄型化できる。また、実施の形態１の接触型液冷受熱ポンプを使った発熱電子部品の冷却装置は、冷却効率を改善しながら小型、軽量且つ薄型化が行え、発熱電子部品９に接触することにより、構造が簡単であるにも関わらず、容易に高効率の冷却をすることができる。
【００４８】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２の接触型液冷受熱ポンプについて説明する。図５は本発明の実施の形態２における接触型液冷受熱ポンプの断面図である。実施の形態２の接触型液冷受熱ポンプは実施の形態１の接触型液冷受熱ポンプと基本的に同一であり、同一符号は同一の構成を示すため、詳細な説明は実施の形態１に譲って省略する。
【００４９】
図５において、５ａ＊は上ケーシング１ａに形成され中央の上部柱３ａが高く周囲が徐々に低くなって窪んだポンプ室天面、５ｂ＊は下ケーシング１ｂに形成され中央の上部柱３ｂが高く周囲が徐々に低くなって窪んだポンプ室底面である。ポンプ室天面５ａ＊とポンプ室底面５ｂ＊とは上ケーシング１ａと下ケーシング１ｂを嵌合したとき、半径方向外方に向うほど室内高さが増すリング状のポンプ室５を形成し、この内部にこれと類似した形状の羽根車２が回転自在に収容される。
【００５０】
ところで、下ケーシング１ｂの形状はポンプ室底面５ｂ＊が円錐状であり、ケーシングの肉厚からいうと、中央の上部柱３ｂの部分で最も厚く、外方になるほど薄い形状を有している。同様に、上ケーシング１ａの形状もポンプ室天面５ａ＊が円錐状で、中央の上部柱３ａの部分で肉厚が最も厚く、外方になるほどそれが薄くなる形状である。しかも、発熱電子部品９が接触される受熱面１０の位置は、その発熱の中央部が下ケーシング１ｂに設けられた下部柱３ｂの位置と対応（表裏で一致する）ように設けられている。従って、この下ケーシング１ｂの肉厚をこのような形状にすることにより、受熱面１０からの熱が下部柱３ｂに効果的に伝わり、また下ケーシング１ｂの半径方向の熱抵抗も減少するため、ケーシングの隅まで熱が拡散しやすくなり、全体として受熱効率が向上する。
【００５１】
また、下部柱３ｂから熱接続面３ｃを通って上部柱３ａ、上ケーシング１ａに伝わった熱は、上ケーシング１ａの中を半径方向に伝達する。このとき下ケーシング１ｂと同様、上ケーシング１ａを半径方向に伝わりながら、ポンプ室５内を流動する冷媒と熱交換される。
【００５２】
このように実施の形態２の接触型液冷受熱ポンプにおいては、中央の下ケーシング１ｂと上ケーシング１ａの肉厚が厚くなっており、ポンプケーシングの半径方向の熱抵抗が減少するため、ケーシングの隅まで熱が拡散し易くなり、全体として受熱効率が向上する。さらに、伝熱柱３を設けて、下ケーシング１ｂと上ケーシング１ａの伝熱を促進し、併せて伝熱柱３を羽根車２の回転軸として利用することができる。羽根車２の支持板２ｃの肉厚が外周で厚く、マグネットロータの駆動が安定する。
【００５３】
（実施の形態３）
続いて、本発明の実施の形態３の接触型液冷受熱ポンプについて説明する。図６は本発明の実施の形態３における接触型液冷受熱ポンプの断面図である。実施の形態３の接触型液冷受熱ポンプは、実施の形態２と同様に、実施の形態１の接触型液冷受熱ポンプと基本的に同一であり、同一符号は同一の構成を示すため、詳細な説明は実施の形態１に譲って省略する。
【００５４】
図６において、１２ａはポンプ室５の内壁面から突出された突起体（本発明の柱状体）、１２ｂは羽根車２の表面に設けられた突起体（本発明の柱状体）である。突起体１２ａ，１２ｂは半径方向で位置が重ならないように、半径方向で位置をずらして配置される。この突起体１２ａ，１２ｂを設けることにより、受熱面積が増加し、受熱量を大幅に向上させることができる。また突起体１２ａ，１２ｂにより、ポンプ室天面５ａとポンプ室底面５ｂの壁面で乱流化し、受熱効率を向上させることができる。突起体１２ａ，１２ｂに加えてディンプル等の凹部を壁面に形成するのも実施の形態１と同様に好適である。
【００５５】
羽根車２の中央部分には羽根２ａ，２ｂが存在しないため、この部分に突起体２３を設けるのが有利であり、また受熱面１０の受熱中心部を伝熱柱３の位置と一致させ、この部分に突起体１２ａ，１２ｂを設けることにより局所的に受熱効率を向上させることができる。すなわち、この位置に突起体１２ａ，１２ｂを設けることは、発熱電子部品９の熱が一番高く冷媒との温度差を最も大きいため、伝熱量が大きくなり、しかも伝熱面積を増加させ、熱抵抗を減少させることができ、熱量の移動を促進できる。さらに、突起体１２ａ，１２ｂで乱流化し、これによる受熱効率向上もアップする。
【００５６】
このように実施の形態３の接触型液冷受熱ポンプは、突起体１２ａ，１２ｂの作用でポンプ室５内に形成される層流境界層を強制的に乱流化し、対流熱伝達において熱伝達率の理論上の限界値近傍にまで熱伝達率を向上させることができる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明の接触型液冷受熱ポンプによれば、伝熱柱により受熱した熱を対面側へ伝えることができ、伝熱柱が受熱面の受熱中心部にあるため高効率に熱を奪い、羽根車を囲んだポンプ室内壁面全体で冷媒への熱伝導を行なうために高い受熱効率を達成できる。冷却効率を改善しながら簡単な構造で、小型化、薄型化できる。
【００５８】
本発明の冷却装置によれば、冷却効率を改善しながら小型、軽量且つ薄型化が行え、発熱電子部品に接触することにより、構造が簡単であるにも関わらず、容易に高効率の冷却をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における接触型液冷受熱ポンプの断面図
【図２】本発明の実施の形態１における接触型液冷受熱ポンプの羽根車正面図
【図３】本発明の実施の形態１における接触型液冷受熱ポンプの下ケーシングの正面図
【図４】本発明の実施の形態１における冷却装置の構成図
【図５】本発明の実施の形態２における接触型液冷受熱ポンプの断面図
【図６】本発明の実施の形態３における接触型液冷受熱ポンプの断面図
【図７】従来の電子機器の第１冷却装置の構成図
【図８】従来の電子機器の第２冷却装置の構成図
【符号の説明】
１  ポンプケーシング
１ａ  上ケーシング
１ｂ  下ケーシング
２  羽根車
２ａ，２ｂ  羽根
２ｃ  支持板
２ｄ  円形開口
３  伝熱柱
３ａ  上部柱
３ｂ  下部柱
３ｃ  熱接続面
４  シール材
５  ポンプ室
５ａ，５ａ＊  ポンプ室天面
５ｂ，５ｂ＊  ポンプ室底面
６ａ  上吐出路
６ｂ  下吐出路
７  吸込路
７ａ  吸込開口
８  ステータ
９  発熱電子部品
１０  受熱面
１１  動圧発生溝
１２ａ，１２ｂ  突起体
１３  放熱器
１４  循環路
【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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