(57)【要約】　　　（修正有）【課題】液冷システムを有する小型電子計算機において、冷媒を循環させるポンプへの空気混入を防ぐことが可能な電子機器を提供する。【解決手段】本発明の電子機器は、動力源を用いて冷却液１４１０を循環させ、冷却液によって高熱部品を冷却する液冷構造を有し、さらに動力源に対して空気が混入することを妨げる気体混入防止機構を有する。【選択図】　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱部品と、
冷却液が循環する循環経路と、
前記冷却液を前記発熱部品に循環させる動力源と、
前記動力源に気体が混入することを防止する気体混入防止機構を有することを特徴とする電子機器。
【請求項２】
請求項１記載の電子機器において、
さらに前記気体混入防止機構を内蔵するタンクをさらに有することを特徴とする電子機器。
【請求項３】
請求項２記載の電子機器において、
前記循環経路は、
前記タンクに流入する前記冷却液が流れる第１の放熱パイプと前記タンクから流出する前記冷却液が流れる第２の放熱パイプを有し、
前記気体混入防止機構は前記タンク内の前記第２の放熱パイプへの流出端周囲に形成されることを特徴とする電子機器。
【請求項４】
請求項３記載の電子機器において、
前記気体混入防止機構は、前記タンクの内壁に形成されることを特徴とする電子機器。
【請求項５】
前記気体混入防止機構は前記流出端周囲に形成される気体遮断壁であることを特徴とする電子機器。
【請求項６】
請求項２乃至５記載の電子機器において、
前記タンクはさらにタンク補強機構を有することを特徴とする電子機器。
【請求項７】
発熱部品と、
前記発熱部品の熱を冷却液に吸収させる吸熱機構と、
前記冷却液が吸収した熱を放熱する放熱機構と、
前記吸熱機構と前記放熱機構内で前記冷却液を循環させる動力源と、
前記動力源への気体の混入を防止する気体混入防止機構を有することを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項７記載の電子機器において、
前記吸熱機構と前記放熱機構は前記冷却液を流す循環経路を形成し、
前記気体混入防止機構は、前記循環経路内を流動する気体の流れを遮断する気体遮断壁を有することを特徴とする電子機器。
【請求項９】
請求項８記載の電子機器において、
前記放熱機構はさらに冷却液を貯留する冷却液槽を有し、
前記気体遮断壁は当該冷却液槽内に形成されることを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
請求項７記載の電子機器において、
前記吸熱機構と前記放熱機構は前記冷却液を流す循環経路を形成し、
前記気体混入防止機構は、前記循環経路の内壁の一部であることを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
請求項１０記載の電子機器において、
前記放熱機構はさらに冷却液を貯留する冷却液槽を有し、
前記気体混入防止機構は当該冷却液槽内に形成されることを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
請求項７乃至１１に記載の電子機器において、
さらに前記発熱部品と前記吸熱機構を収納する第１の筐体と、
前記放熱機構を収納する第２の筐体を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
半導体装置と、
前記半導体装置に接する吸熱機構と、
前記半導体装置及び前記吸熱機構を内蔵する第一の筐体と、
前記吸熱機構で吸収された熱を放熱する放熱機構と、
前記放熱機構を内蔵する第二の筐体と、
前記吸熱機構と前記放熱機構を接続する接続部材と、
前記吸熱機構と前記接続部材と前記放熱機構に冷却液を循環させるポンプと、
前記冷却液内に混入した気体の流れを遮断する遮断機構を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１４】
請求項１３に記載の電子機器において、
前記放熱機構は前記冷却液を余有するタンクを前記第二の筺体の上部に有し、
前記タンクは前記遮断機構を内蔵することを特徴とする電子機器。
【請求項１５】
請求項１４に記載の電子機器において、
前記遮断機構は前記タンクから流出する前記冷却液が流れ込む前記接続機構の第一の端は前記タンクの中心部に配置したものであることを特徴とする電子機器。
【請求項１６】
請求項１５に記載の電子機器において、
前記遮断機構はさらに前記第一の端の周囲の一部分に壁を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１７】
請求項１６に記載の電子機器において、
前記壁は鉤状の複数の壁であって、前記第一の端を囲んで配置されることを特徴とする電子機器。
【請求項１８】
請求項１６乃至１７に記載の電子機器において、
前記タンクは、天板カバーと底板カバーを有する筺体を有し、
前記壁は前記天板カバーと前記底板カバーに接合していることを特徴とする電子機器。
【請求項１９】
請求項１４乃至１８に記載の電子機器において、
前記タンクは金属でめっきされた筺体を有することを特長とする電子機器。
【請求項２０】
請求項１３に記載の電子機器において、
前記半導体装置はプロセッサであって、
前記第一の筺体はさらにマザーボードを有し、
前記第二の筺体はさらにディスプレイ部を有することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却液による冷却構造を備えるパーソナルコンピュータに代表される電子機器の技術にする。
【０００２】
【従来の技術】
発熱素子の冷却を液媒体（冷却液）によって行なう電子機器の従来技術として、例えば、特開平６−１２５１８８号公報、特開平９−２６８３８６号公報がある。
【０００３】
冷却液を用いて電子機器の冷却を行なう液冷システムは、機器内部に設けたポンプが金属パイプの内部に冷却液を循環させ、循環する冷却液がＣＰＵ等の発熱素子と熱交換をすることで冷却を行なう。液冷システムでは、密閉されているはずの循環経路から冷却液が蒸発したり、循環経路に気体が混入することによって、冷却液が減少し不足が生じることがある。
【０００４】
そのため、これらの公報には、電子機器の発熱部分の冷却としての液冷システムの配管系に冷却液タンクを配置した構成が示されている。液冷システム内にタンクを設置し、内部に冷却液を充填しておき、減少した冷却液の補充を行なうものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
冷却液によって配管系が満たされていない液冷システムでは、ポンプの自吸性能が低い場合に、ポンプに気体が混入するとキャビテーションなどの現象が発生しまう。これらの現象によって、上記従来の技術では、高い冷却効果が得られなくなるという問題があった。また、ポンプ内に混入した空気による音が発生することにより、静音対策を行なう必要が生じていた。
【０００６】
さらに、上記従来の技術では、タンクの材料としてプラスチックないしアクリルなどが用いられている。このような材質のタンクの場合Ｈ、タンクからの冷却液の透過または蒸発が進行し、それに従って空気がタンクに混入してしまう。このように、上記従来の技術では、蒸発した冷却液の分の空気が液冷テム内部に混入するという問題や、冷却液の減少により、冷却性能が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、液冷システムのポンプへの空気の混入量を低減する構造をもつ電子機器を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、タンクからの冷却液の透過を低減する構造をもつ電子機器提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子機器は、動力源を用いて冷却液を循環させ、冷却液によって高熱部品を冷却する液冷構造を有し、さらに動力源に対して空気が混入することを妨げる気体混入防止機構を有する。
【００１０】
または、本発明の電子機器は、冷却液の液冷構造において冷却液の蒸発もしくは空気の混入が多い部分が蒸発防止構造を有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。実施の形態を説明するための全図において、同一記号を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１２】
図１は、本発明が適用される電子機器の斜視図である。本実施の形態では、電子機器の例としてノート型パーソナルコンピュータを用いて、液冷構造の概要を説明する。特にノート型パーソナルコンピュータにおいては、装置の持ち運び、稼動部への冷却液タンク実装時に、ポンプへの空気の混入が生じる可能性がある。なお、以下点線は、内部の構成を示す。
【００１３】
図１において、電子機器は、本体ケース１００とディスプレイ１０００を備えたディスプレイケース２００を有する。ディスプレイケース２００の材料として、熱伝導のよい金属製（たとえば、アルミ合金やマグネシウム合金等）を用いてもよい。
【００１４】
本体ケース１００上面には、キーボード３００が配置される。説明のため、キーボード３００は取り外した状態を示している。
【００１５】
本体ケース１００内部には、複数の素子を搭載した配線基板４００、ハードディスクドライブ５００、補助記憶装置（たとえば、フレキシブルドライブ、ＣＤドライブ等）６００等が設置される。
【００１６】
配線基板４００上には、発熱量の大きい発熱部品、例えばＣＰＵ（中央演算処理ユニット）７００（以下、ＣＰＵと記載）が搭載される。ＣＰＵ７００には、液冷ジャケット８００が取り付けられる。液冷ジャケット８００は、ＣＰＵ７００と熱的に接触しており、ＣＰＵ７００が発する熱を吸収し、冷却液にその熱を伝えるものである。ＣＰＵ７００と液冷ジャケット８００は、柔軟熱伝導部材（たとえばＳｉゴムに酸化アルミなどの熱伝導性のフィラーを混入したもの）を介して接続される。
【００１７】
また、液冷機構内に液媒体（冷却液、例えば、水、不凍液等）を循環させるための動力源であるポンプ１１００が、本体ケース１００内に設置される。
【００１８】
ディスプレイケース２００の背面内部には、放熱するための機構が設置されている。この放熱機構と、吸熱機構である液冷ジャケット８００と、ポンプ１１００が、液冷機構を構成する。
【００１９】
ディスプレイケース２００の内部の放熱機構は、放熱パイプ９００、タンク１３００を有する。タンク１３００は、ディスプレイケース２００の上部に配置絵されている。タンク１３００と、放熱パイプ９００は、総合に連結されている。
【００２０】
１３００は、冷却液を貯溜する冷却液槽であり、減少する冷却液を冷却機構に補充するためのものである。すなわち、冷却システムから冷却液が蒸発しても、タンク１３００の液位が図４で説明する限界液位になるまでは、十分な冷却性能が得られることになる。
【００２１】
放熱パイプ９００は、ディスプレイケース２００内を蛇行して設置されている。放熱パイプ９００は、ＣＰＵ７００の熱を放出する主な機構である。
【００２２】
液冷ジャケット８００、ポンプ１１００、放熱パイプ９００、タンク１３００は、接続部材、たとえばフレキシブルチューブ１２００で接続されている。液冷ジャケット８００、放熱パイプ９００、タンク１３００は、冷却液を循環させる循環経路であり、ポンプ１１００によって循環経路内部に封入した冷却液が循環する。
【００２３】
ＣＰＵ７００で発生する熱は、液冷ジャケット８００内を流通する冷却液に伝えられる。冷却液がディスプレイ１０００の背面に設置された放熱パイプ９００を通過する間に、この熱は、ディスプレイケース２００の背表面を介して外気に放散される。熱を放出して温度が下がった冷却液は、ポンプ１１００を介して再び液冷ジャケット８００に送出される。
【００２４】
図２は、本実施の形態のノート型コンピュータ（ディスプレイケース２００を閉じた状態を０度として、角度θだけ開いた状態）の背面図である。図２に示されるように、タンク１３００の表面積は、放熱パイプ９００と比較すると広い。
【００２５】
また、ディスプレイケース２００の背面上部には、内蔵するタンクを見るためのタンクウィンドウ１３１０が設けられている。このタンクウィンドウから、タンク内の冷却液の状態を見ることができる。図２では、１３２０が冷却液の液面である。また、上記液冷機構の循環経路中では、冷却液及び気体部分の収縮・膨張による内圧の加減が生じる。このように、本実施の形態では、冷却液の温度が高くなり、体積が膨張することによる圧力を考慮し、予め所定量（例えば、液冷機構の全体積の１５％）分、空気を混入させている。
【００２６】
図３は、本実施の形態の電子機器（ディスプレイケース２００を開いた状態）の背面図である。ノート型コンピュータが使用される場合には、図３のようにディスプレイケース２００が開いた状態である頻度が最も高い。本実施の形態では、図で示す矢印の方向に冷却液が循環する。
【００２７】
図３において、冷却液タンク１３００は、放熱パイプ９００の最高位置と同等の高さであるか、放熱パイプ９００よりも高い位置に配置されることが好適である。これは、ディスプレイケース２００上部にタンクを置くことによって、面積が大きいタンクからの放熱効果を向上させることができるからである。また、気体層がタンク１３００内部に形成されやすいようにすることができる。
【００２８】
また、放熱パイプ９００は、冷却液タンク１３００に下向きに挿入されており、放熱パイプ９００冷却液の放出は、下向きに放出される。すなわち、コンピュータが使用される場合に一番頻度が一番状態において、空気が移動しやすい方向と反対の方向に冷却液が流出する。このような構成によって、気体層の一部の気体が放熱パイプ９００内に混入しにくくすることができる。
【００２９】
次に、図４乃至図１２を用いて、本発明の気体混入防止機構について説明する。本発明の気体混入防止機構は、冷却液と空気などの気体が混在している場合に、混在している気体がポンプ７００に流れ込むことを遮断するための機構、もしくはポンプ７００に空気などの気体が混入しないようにするための機構である。
【００３０】
図４に、冷却液タンク１３００の概略を示す。図４の例では、冷却液タンク１３００に、気体混入防止機構を設けている。図４（１）は、タンク１３００を正面からみた図である。（２）は、タンク１３００の横断面図である。また、（３）は、タンク１３００が回転する様子を示した図である。
【００３１】
図４（１）において、タンク１３００に、放熱パイプ９１０、９２０が接続している。本実施の形態において、タンク１３００は正方形の形状を有している。放熱パイプ９１０は、冷却タンク１３００に冷却液を流入する流入端９１５側の放熱パイプである。放熱パイプ９２０は、冷却タンク１３００から冷却液が流出する流入端９２５側の放熱パイプである。従って、冷却液は放熱パイプ９１０からタンク１３００に流入し、放熱パイプ９２０に流出する。
【００３２】
図４（２）は、タンク１３００が水平に置かれている状態の図４（１）切断面Ａ−Ａ‘を示したものである。
【００３３】
本実施の形態の液冷機構は、ノート型コンピュータに適用されており、タンク１３００は、ディスプレイケース２００内に設けられている。そのため、ディスプレイケース２００の使用角度に応じて、タンク１３００内の冷却液１４１０の液面の位置が変わることになる。ディスプレイの使用角度に応じた液面の変化を図４（３）に示す。
【００３４】
液面１４００は、流出端９２５に空気が混入しないための限界液位である。この限界液位１４００は、タンク１３００の配置位置によって、変化する。
【００３５】
図４（２）では、流出端９２０は、タンク１３００の中央部（中心）に配置されている。この場合、ディスプレイケース２００がどのような傾斜角度であっても、流出端９２５が冷却液１４１０のなかにあるためには、タンク１３００の体積の半分の量が必要である。従って、その場合の冷却液の液面は、図４（２）、（３）で示すように、どの断面においても、その断面の高さの半分となる。すなわち、そのときの液位（限界液位）１４００は、図４（２）の断面の半分の液位である。
【００３６】
このように、図４で示す流出端９２５の配置位置であれば、タンク１３００がどのような傾斜角度であっても、流出端９２５に対する移動時・回転時の界面位置が最も安定する。限界液位もタンク１３００の厚みの半分の位置にある。なお、冷却液１４１０の残量が限界液位１４００以下になると、流出端９２５が空気層に触れ、循環経路に空気が混入する。
【００３７】
なお、本実施の形態のノート型コンピュータのように、ディスプレイの使用される向きがある程度固定されている場合は、その方向を考慮して、流入端の配置位置を調整することが可能となる。すなわち、ディスプレイケース２００は、本体ケースよりもマイナス方向に回転しない。反対方向には、約２００度以上程度回転するように構成される場合がある。
【００３８】
従って、例えば、図４（１）のタンク１３００が図２のようにディスプレイケース２００に設置される場合に、流出端を真中に配置せずｙ方向の辺の中点から−α（α＞０）した位置に配置する構成としてもよい。これは、ディスプレイケース２００が下向きになることが少ないため、ｙ方向において下よりに空気層１４２０がくることも少なく、流出端９２５が下よりでも問題ないからである。このように、タンク１３００を含む構成（ディスプレイケース２００）の使用状況を考慮して、使用上影響がない程度であれば、流出端９２５をタンク１３００の中心からずれた位置に配置することができる。
【００３９】
このように、図４の冷却液タンク１３００において、流出端９２５は常時液面に接しているため、内部に空気が混入することを防止することができる。
【００４０】
次に、図５乃至図１２を用いて気体混入防止機構の他の例について説明する。
【００４１】
まず図５において、タンク１３００の内壁に空気購入防止機構を設ける例を示す。図５（ａ）は、タンク１３００の正面図である。図５（ｂ）は、タンク１３００の断面図である。図５（ｃ）は、図５（ｂ）を１８０°回転させたものである。
【００４２】
図５において、図４と異なる新たな構成は、タンク１３００の内壁に設けられた突起部１５００である。この突起部１５００が、気体混入防止機構となる。図５（ａ）、（ｃ）に示すように、本実施の形態では、この突起部１５００の周囲は、流出端を中心とする円形である。また、時部１５００は、流出端９２５に向かって球状に隆起している。
【００４３】
図５において、急激に冷却液タンク１３００の上下を１８０°反転させる場合の空気層１４２０の移動経路について説明する。移動前（図５（ｂ）の状態）の空気層１４２０は、急激反転をすると、瞬間的に冷却液タンクの下部１４３０’へ位置する。その後、図５（ｃ）に示すように、重力によって次第にタンク上部に空気層が移動して移動後の空気層位置１４３０となる。
【００４４】
上記のような空気層の移動時に、空気が流出端９２５の内部に侵入することが考えられる。図５の実施の形態においては、流出端９２５への空気の侵入を防ぐために、流出端９２５付近に突起部１５００を設け、流出端９２５付近に空気層が通過する経路を狭める。隙間を空けておくのは、冷却液が流出端９２５に流れ込むためである。この突起部１５００が空気層１４２０通過時の抵抗となり、流出端９２５付近に空気層が通過しにくくなる。このような構成によって、循環経路からポンプへの空気混入を避けることが可能となる。
【００４５】
本実施の形態においては、突起部１５００の周囲が円形であるため、上下の反転だけではなく、左右方向に回転した場合など、どの方向に対しても、空気層の侵入を防止することができる。周囲の形状は、円形状のほか、楕円形状や、八角形状、菱形状でもよい。
【００４６】
また、回転する方向が特定の方向に固定されている場合は、回転する方向から空気層が通過しにくくなるような形状であればよい。例えば、ノート型コンピュータのように、上下方向（図４でのｙ方向）の回転が主である場合は、長方形や四角形などの四角形などの形状でも構わない。図５（ｄ）に突起部の周囲の形状の他の例を示す。
【００４７】
さらに、図５（ｂ）に示すように、突起部の面は、球状であるが、この形状に限らず、流出端９２５に向かって山形の形状など、他の形状でもよい。ただし、タンク１３００の内壁の間の幅ｗが、流出端９２５に近い部分で一番狭くなり、外側にいくにつれて傾斜する構成が最適である。幅が狭いと、空気にかかる圧力が高くなり、幅が広がると圧力が低くなる。したがって、突起部１５００周辺にまで空気がより近づきにくくなり、もし突起部１５００に空気が近づいたとしても、突起部１５００付近に滞留せず、容易に突起部１５００外側に誘導されるからである。
【００４８】
なお、本実施の形態では、流出端９２５がタンク１３００中心部に配置されているが、図４での説明のように、場合によっては、中心部からずれた位置に配置されている構成でもよい。
【００４９】
図６以降では、流出端９２５周囲に、気体混入防止機構として、気体遮断壁を設ける例を説明する。
【００５０】
図６（ａ）は、タンク１３００のカバーをはずして正面から見た図である。図６（ｂ）、（ｃ）は、カバーとタンク１３００の断面図である。（ｄ）は、カバーをした状態の断面図である。図６において、図４と異なる新たな構成は、流出端９２５周囲に設けられた気体遮断壁１６００である。この気体遮断壁は、図５に示すような内壁の形状を変えるのではなく、流出端９２５付近の空気の通過を遮断し、流出端９２５に空気が入りにくくするためのものである。
【００５１】
図６（ａ）の気体遮断壁１６００は、鉤状もしくは「く」の字型の壁が四つ組み合わされたものである。流出端９２５の上下左右の４方向に、「く」の字型の壁が外向きに配置されている。また、それぞれの壁の間は、冷却液を流出端９２５に流すために隙間（通路）が形成されている。
【００５２】
ノート型コンピュータにように、タンク１３００が上下方向に回転することがほとんどである場合には、空気層の移動の方向も、上下方向がほとんどである。そのような場合は、図６（ａ）のように、流出端９２５への通路が、斜め方向にそれぞれ形成されている構成にすることによって、空気層が通路に入り込む量を少なくすることができる。
【００５３】
また、図６（ａ）に示すように、通路の先端の幅１６０４を狭くし、流出端付近の幅１６０２を広くする構成を追加してもよい。このような構成により、気体遮断壁１６００内への空気混入を妨げ、かつ混入した空気の排出を円滑に行なうことが可能となる。
【００５４】
なお、図６（ａ）の構成では、気体遮断壁１６００を、「く」の字型としたが、直線状の壁の組み合わせでも、ある程度の空気の流出端９２５への侵入を防ぐことができる。その例を図６（ｂ）に示す。さらに、上下方向の回転がほとんどである場合は、図６（ｃ）のように、上下方向に対する遮断壁１６００を設ける構成でもよい。
【００５５】
ただし、「く」の字型や図６（ｄ）に示すように、壁の端部で、流出端９２５から外向きの方向に空気を導く構成が好適である。壁に衝突した空気が壁を伝わって、壁の隙間（通路）から流出端９２５に侵入することを防ぐことができるからである。たとえば、上下方向に空気層が移動する場合、空気は、「く」の字型の壁の凹部にぶつかると、壁に沿って斜め方向に進むため、壁の端に移動した場合は、斜め外側方向の速度を有し、その勢いによって、気体遮断壁の外側に移動するため、さらに空気を入りにくくすることが可能となる。
【００５６】
また、それぞれの構成を組合せることも可能である。図６（ｅ）は、図６（ａ）と（ｂ）の構成を組合せたものである。図６（ｅ）では、図６（ａ）の構成に対して、図（ｂ）を４５度回転させたものを重ねた二重気体遮断壁を形成している。４５度回転させたものを重ねることにより、冷却液のタンク１３００外への流出をさまたげることなく、上下左右方向だけでなく、対角方向での空気層移動時の流出端９２５への侵入を少なくすることが可能となる。
【００５７】
次に、図７を用いて、冷却液タンク１の内圧による変形について説明する。
【００５８】
温度変化によって、密閉された冷却液タンク１３００のなかの空気層や冷却液の体積が膨張または収縮する。この体積変化によって、タンク１３００の内圧変化が生じ、冷却タンクの各面に荷重がかかる。従って、この荷重に耐えうる構造をタンク１３００が有することが望ましい。
【００５９】
例えば、図６（ａ）乃至（ｄ）で説明した気体遮断壁１６００の構造をもつ冷却液タンク１３００の場合の耐荷重構造を説明する。図６（ｄ）に示すように、タンク１３００は、天板カバー１７００、底板カバー１７１０、側面壁１７２０で構成される筐体を有する。気体遮断壁１６００は、天板カバー内壁と底板カバー内壁にそれぞれ接合している。すなわち、気体遮断壁１６００がカバー内壁の支持部を構成している。
【００６０】
図７（ａ）は、温度が下がって冷却液や空気層が収縮した場合の天板カバーの変形量を示す。図７（ａ）に示すように、この接合面１７３０は、筐体側面とともに、それぞれの内壁を支持する。
【００６１】
このように、気体遮断壁とカバー内壁との接合面１７３０を設ける構造が、タンクを補強する補強部材となる。すなわち、一つの支持部と隣り合う支持部との間のスパンが短くなる。従って、タンク１３００内の冷却液等の体積変化による変形量を少なくすることができる。また、筐体側面と気体遮断壁が支持部を構成することにより、支持部が筐体側面のみである場合に比べ、一つの支持部に対する荷重が少なくすることができる。このような構成によって、荷重に対する冷却液タンク１３００の耐性を強くすることができる。
【００６２】
図７（ｂ）に、気体遮断壁の他の例を示す。図７（ｂ）では、図６（ａ）の気体遮断壁の端部を、内側に丸め込まれた形状にしている。これは、以下の理由による。
【００６３】
図７（ａ）において、支持部の間のスパンが大きい対角方向付近の支持部１６１０に最大応力がかかりやすい。このように、最大応力がかかりやすい箇所に接合面端部があると、体積サイクルの間に、破壊してしまう可能性がある。従って、図７（ｂ）の場合は、接合面端部を最大応力のかかる支持部１６１０周辺から避けることにより、気体遮断壁１６００の破壊強度をさらに増すことができる。
【００６４】
図７（ｃ）に、支持部がない場合のカバーの変形量を示す。このように、タンク１３００筐体側面のみにより支持されている場合の変形量は、支持部を有する場合の変形量よりも大きい。
【００６５】
なお、図７の例では、気体遮断壁１６００を支持部として併用する構成としたが、支持部を気体遮断壁と別個の構成としてもよい。例えば、気体遮断壁１６００とは別に、支柱をタンク１３００内部に設け、支持部として構成することもできる。
【００６６】
また、図７では、気体遮断壁１６００を支持部とすることにより、タンクの耐久性を強くする構成について説明したが、この構成に限らない。たとえば、図４の構成は内壁を一部厚くする構成である。このように、タンクの内壁で応力がかかりやすい部分を厚くすることにより、破壊強度を強くすることも可能である。
【００６７】
これまで冷却液タンク１３００の中に気体混入防止機構を設ける実施の形態について説明したが、次に、その他の場所に、気体混入防止機構を設けることも可能である。上記実施の形態では、放熱パイプの断面積が比較的小さい。しかしながら、断面積が大きいパイプを使用するほうが、放熱パイプ等に冷却液を循環させるためのパワーが少ない。
【００６８】
このような場合には、放熱パイプ内に、上記気体混入防止機構を設けることもできる。すなわち、ディスプレイケース２００が内蔵する放熱パイプの少なくとも一箇所に、図６等の気体混入防止機構を設けることができる。これは、例えば、冷却液タンク１３００が図３等で示す位置ではなく、ディスプレイケース２００下方に配置されているときに、太い放熱パイプ内に、空気層が形成される場合に、適用することが考えられる。
【００６９】
次に、図８を用いて、デスクトップ型コンピュータに本発明を適用する実施の形態について説明する。図８（ａ）において、デスクトップ型コンピュータは、筐体１８００の正面に、電源投入用ボタン１８１０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１８２０、フレキシブルディスクドライブ１８６３０などを有する。また、内部のプロセッサは，本発明の液冷機構によって冷却される構造とする。図には、特に本発明に関る冷却液タンク１３００を点線で示す。また、図（ｂ）の１８４０は、横置きにする場合に使用するあし（支柱）である。
【００７０】
デスクトップ型コンピュータは、ノート型コンピュータと異なり、携帯して使用することを意図したものではなく、据置で使用させるものである。従って、使用する状態としては、図８（ａ）のように横置きにする場合と、（ｂ）のように縦置きにする場合の二通りを想定している。
【００７１】
（ｃ）乃至（ｅ）は、冷却液タンク１３００の構造を説明する図である。これらの図においては、タンク１３００からの冷却液が流れ出る放熱パイプの流出端９２５を示し、後の構造については省略している。本実施の形態では、放熱パイプは、タンク１３００の一角から斜め方向に挿入されている。この向きは、縦置きの場合の上向き方向Ａと横置きの場合の下向き方向Ｂの成分を有している。また、挿入される場所は、縦置きでの底面と横置きでの底面が接する線の両端１８５０のいずれかであればよい。この構成の場合は、挿入する長さによって、限界界面の位置が変わることになる。
【００７２】
このように、流出端９２５がタンク１３００の下部から上向きに突出する構成であることにより、縦置き、横置きいずれの場合でも、冷却液の液面が限界界面以上であれば、空気層を取り込むことが少なくなる。
【００７３】
なお、デスクトップ型コンピュータの場合にも、図４乃至図７の実施の形態を適用することも可能である。また、以上はコンピュータに対して本発明を適用する場合を説明したが、その他、発熱が問題となる半導体装置などを有する電子機器に対しても適用することが可能である。
【００７４】
以上、タンク内に空気層が存在する場合に、ポンプへの空気の混入を妨げる構造について説明したが、次に、タンクへの空気の混入、またはタンクからの冷却液の蒸発を少なくするための構造について説明する。タンクは、冷却するうちに水冷構造全体から透過または蒸発する液媒体を補充するためのものである。しかしながら、水冷構造の各部材を比較すると、タンクの表面積が広いため、このタンクを起因とする液媒体の透過量または蒸発量が多くなってしまうという問題がある。
【００７５】
そこで、図９乃至図１２を用いて、液媒体を貯留するタンクからの液媒体の透過量を減少させるための構成を示す。
【００７６】
図９は、本実施の形態の電子機器に設置されるタンク１３００の斜視図である。
【００７７】
タンク１３００の表面には、ニッケル、アルミニウム、銅、あるいはステンレス・スチールなど冷却液の透過量が少ない金属でメッキしている。
【００７８】
図１０及び図１１は、本発明の一実施の形態におけるタンク１３００の断面図である。
【００７９】
タンク１３００を構成しているプラスチック１９００は、液体の透過量が大きい。また、プラスチックのかわりにアクリルを構成材料として用いても液体の透過量が大きくなる。
【００８０】
そこで、冷却液の透過量が少ない金属であるニッケルでメッキして薄膜１９１０を形成する。そうすることにより、タンク１３００の構成材料がプラスチックまたはアクリルの場合に比べ、液体の透過量を減少させることができる。そのため、冷却液の透過または蒸発による液冷機構内部の冷却液の減少及び消失を装置全体として軽量のままで軽減することができ、冷却性能の低下及び冷却不可能になることも低減化できる。
【００８１】
なお、薄膜１９１０の材料としてニッケルのかわりに、アルミニウム、あるいは銅、あるいはステンレス・スチールで用いても同様の効果が得られる。
【００８２】
さらに、薄膜１９１０の材料として、ニッケル、アルミニウム、銅、ステンレス・スチールの金属を用いる代わりに、ブチルゴム、ニトリルブタジエンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、ヒドリンゴム、多硫化ゴムなどの材料を用いても同様の効果がある。
【００８３】
さらに、上記実施の形態では、これらの材料をタンク表面に付加するための表面加工の方法として、めっきを用いて説明したが、例えば真空蒸着、スパッタリングなどの物理的蒸着技術でもよい。特にスパッタリングの場合は、タンク表面に対してよりよい密着性を得ることが可能である。
【００８４】
また、図１１のようにタンク１３００を構成しているプラスチック１９００の代わりに、ニッケル、アルミニウム、銅、ステンレス・スチールの金属を用いて金属筐体１９２０を構成してもよい。この構成では、めっき加工、蒸着加工などの処理を省略することが可能となる。
【００８５】
【発明の効果】
以上、安定した冷却液の補充を行なうことができ、また、液冷機構の信頼性乃至は電子機器の信頼性を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の電子機器の一例の斜視図である。
【図２】図２は、本発明の電子機器の一例を背面からみた斜視図である。
【図３】図３は、本発明の電子機器の一例の背面図である。
【図４】図４は、本発明の流出端を中心に配置した冷却液タンクの例である。
【図５】図５は、流出端付近に突起を設けた冷却液タンクの例である。
【図６】図６は、流出端付近に気体遮断壁を設けた冷却液タンクの例である。
【図７】図７は、気体遮断壁を上底面で結合する冷却液タンクの例である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態をデスクトップ型コンピュータに適用した場合の例である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態のタンクの外観図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施の形態におけるタンクの断面図である。
【符号の説明】
１００…本体ケース、２００…ディスプレイケース、３００…キーボード、４００…配線基板、５００…ハードディスクドライブ、６００…補助記憶装置、７００…ＣＰＵ、８００…液冷ジャケット、９００…放熱パイプ、９２５…流出端、１０００…ディスプレイ、１１００…ポンプ、１２００…フレキシブルチューブ、１３００…冷却液タンク、１３１０…タンクウィンドウ、１３２０…冷却液面、１４００…限界液位、１４１０…冷却液、１４２０…空気層、１５００…突起部、１６００…気体遮断壁、１６２０…１７００…天板カバー、１７１０…底板カバー、１７２０…側面壁、１７３０…接合面、１７５０…支持部、１８００…デスクトップ型コンピュータの筐体、１８１０…電源投入ボタン、１８２０…ＣＤ−ＲＯＭドライブ、１８３０…フレキシブルディスクドライブ、１８４０…あし、１９００…プラスチック、１９１０…薄膜、１９２０…金属筐体
【図１】
2004084958.tif 000003
【図２】
2004084958.tif 000004
【図３】
2004084958.tif 000005
【図４】
2004084958.tif 000006
【図５】
2004084958.tif 000007
【図６】
2004084958.tif 000008
【図７】
2004084958.tif 000009
【図８】
2004084958.tif 000010
【図９】
2004084958.tif 000011
【図１０】
2004084958.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成14年9月2日(2002.9.2)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱部品と、
前記発熱部品の熱を冷却液に吸収させる吸熱機構と、
前記冷却液が吸収した熱を放熱する放熱機構と、
前記吸熱機構と前記放熱機構内で前記冷却液を循環させる動力源と、
前記動力源への気体の混入を防止する気体混入防止機構を有することを特徴とする電子機器。
【請求項２】
請求項１記載の電子機器において、
前記吸熱機構と前記放熱機構は前記冷却液を流す循環経路を形成し、
前記気体混入防止機構は、前記循環経路内を流動する気体の流れを遮断する気体遮断壁を有することを特徴とする電子機器。
【請求項３】
請求項２記載の電子機器において、
前記放熱機構はさらに冷却液を貯留する冷却液槽を有し、
前記気体遮断壁は当該冷却液槽内に形成されることを特徴とする電子機器。
【請求項４】
請求項１記載の電子機器において、
前記吸熱機構と前記放熱機構は前記冷却液を流す循環経路を形成し、
前記気体混入防止機構は、前記循環経路の内壁の一部であることを特徴とする電子機器。
【請求項５】
請求項４記載の電子機器において、
前記放熱機構はさらに冷却液を貯留する冷却液槽を有し、
前記気体混入防止機構は当該冷却液槽内に形成されることを特徴とする電子機器。
【請求項６】
請求項１乃至４に記載の電子機器において、
さらに前記発熱部品と前記吸熱機構を収納する第１の筐体と、
前記放熱機構を収納する第２の筐体を有することを特徴とする電子機器。
【請求項７】
半導体装置と、
前記半導体装置に接する吸熱機構と、
前記半導体装置及び前記吸熱機構を内蔵する第一の筐体と、
前記吸熱機構で吸収された熱を放熱する放熱機構と、
前記放熱機構を内蔵する第二の筐体と、
前記吸熱機構と前記放熱機構を接続する接続部材と、
前記吸熱機構と前記接続部材と前記放熱機構に冷却液を循環させるポンプと、
前記冷却液内に混入した気体の流れを遮断する遮断機構を有することを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項７に記載の電子機器において、
前記放熱機構は前記冷却液を余有するタンクを前記第二の筺体の上部に有し、
前記タンクは前記遮断機構を内蔵することを特徴とする電子機器。
【請求項９】
請求項８に記載の電子機器において、
前記遮断機構は前記タンクから流出する前記冷却液が流れ込む前記接続機構の第一の端は前記タンクの中心部に配置したものであることを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
請求項９に記載の電子機器において、
前記遮断機構はさらに前記第一の端の周囲の一部分に壁を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電子機器において、
前記壁は鉤状の複数の壁であって、前記第一の端を囲んで配置されることを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
請求項１０乃至１１に記載の電子機器において、
前記タンクは、天板カバーと底板カバーを有する筺体を有し、
前記壁は前記天板カバーと前記底板カバーに接合していることを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
請求項８乃至１２に記載の電子機器において、
前記タンクは金属でめっきされた筺体を有することを特長とする電子機器。
【請求項１４】
請求項７に記載の電子機器において、
前記半導体装置はプロセッサであって、
前記第一の筺体はさらにマザーボードを有し、
前記第二の筺体はさらにディスプレイ部を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１５】
プロセッサと、
前記プロセッサの上部に設置されたジャケットと、
前記ジャケットに冷却液を駆動する駆動ポンプと、
前記プロセッサ、前記ジャケット、前記駆動ポンプを内蔵する第１の筐体と、
冷却液を貯留するタンクと、
前記第１の筐体から前記タンクへ冷却液を流す第１の放熱パイプと、
前記タンクから前記第１の筐体へ冷却液を流す第２の放熱パイプであって前記タンク内部に端部が貫入した第２の放熱パイプと、
前記タンク、第１、第２の放熱パイプを内蔵する第２の筐体を有し、
前記タンク内部の前記第２の放熱パイプの端部周辺に空気混入防止機構を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１６】
請求項１５に記載の電子機器において、
前記空気混入防止機構は前記タンク内壁の突起部であることを特徴とする電子機器。
【請求項１７】
請求項１６に記載の電子機器において、
前記突起部の周囲は延期であることを特徴とする電子機器。
【請求項１８】
請求項１６に記載の電子機器において、
前記空気混入防止機構は前記端部周辺に設けられた気体遮断壁であることを特徴とする電子機器。
【請求項１９】
請求項１８に記載の電子機器において、
前記気体遮断壁は凸部が前記端部に対向する鉤状壁であり、
前記端部の周囲４方向に配置していることを特徴とする電子機器。
【請求項２０】
請求項１９に記載の電子機器において、
前記鉤状壁両端部は折曲面を有することを特徴とする電子機器。
【請求項２１】
プロセッサの熱を吸収するジャケットと、
前記ジャケットに冷却液を駆動する駆動ポンプを有する吸熱機構と、
冷却液を貯留するタンクと、
前記吸熱機構からから前記タンクへ冷却液を流す第１の放熱パイプと、
前記タンクから前記吸熱機構へ冷却液を流す第２の放熱パイプであって前記タンク内部に端部が貫入した第２の放熱パイプと、
前記タンク内部の前記第２の放熱パイプの端部周辺に空気混入防止機構を有する放熱機構を備えることを特徴とする液冷システム。
【請求項２２】
液冷システムにおける冷却液を貯留する液体タンクであって、
前記液体タンクから冷却液が流出する流出周辺に、空気混入防止機構を有することを特徴とする液体タンク。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
冷却液によって配管系が満たされていない液冷システムでは、ポンプの自吸性能が低い場合に、ポンプに気体が混入すると空転などの現象が発生しまう。これらの現象によって、上記従来の技術では、高い冷却効果が得られなくなるという問題があった。また、ポンプ内に混入した空気による音が発生することにより、静音対策を行なう必要が生じていた。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
さらに、上記従来の技術では、タンクの材料としてプラスチックなどが用いられている。このような材質のタンクの場合は、タンクからの冷却液の透過または蒸発が進行し、それに従って空気がタンクに混入してしまう。このように、上記従来の技術では、蒸発した冷却液の分の空気が液冷テム内部に混入するという問題や、冷却液の減少により、冷却性能が低下するという問題があった。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
次に、図４乃至図８を用いて、本発明の気体混入防止機構について説明する。本発明の気体混入防止機構は、冷却液と空気などの気体が混在している場合に、混在している気体がポンプ７００に流れ込むことを遮断するための機構、もしくはポンプ７００に空気などの気体が混入しないようにするための機構である。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
次に、図５乃至図８を用いて気体混入防止機構の他の例について説明する。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
まず図５において、タンク１３００の内壁に空気混入防止機構を設ける例を示す。図５（ａ）は、タンク１３００の正面図である。図５（ｂ）は、タンク１３００の断面図である。図５（ｃ）は、図５（ｂ）を１８０°回転させたものである。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
図５において、急激に冷却液タンク１３００の上下を１８０°反転させる場合の空気層１４２０の移動経路について説明する。移動前（図５（ｂ）の状態）の空気層１４２０は、急激反転をすると、瞬間的に冷却液タンクの下部１４２０’へ位置する。その後、図５（ｃ）に示すように、重力によって次第にタンク上部に空気層が移動して移動後の空気層位置１４２０’となる。


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
図７（ｂ）に、気体遮断壁の他の例を示す。図７（ｂ）では、図６（ａ）の気体遮断壁の端部を、内側に丸め込まれた形状１６２０にしている。これは、以下の理由による。


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
そこで、図９乃至図１０を用いて、液媒体を貯留するタンクからの液媒体の透過量を減少させるための構成を示す。


【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
タンク１３００の表面には、ニッケル、アルミニウム、銅、あるいはステンレスなど冷却液の透過量が少ない金属でメッキしている。


【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
図１０は、本発明の一実施の形態におけるタンク１３００の断面図である。


【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
タンク１３００を構成しているプラスチック１９００は、液体の透過量が大きい。


【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
また、タンク１３００を構成しているプラスチック１９００の代わりに、ニッケル、アルミニウム、銅、ステンレスの金属を用いて金属筐体１９２０を構成してもよい。この構成では、めっき加工、蒸着加工などの処理を省略することが可能となる。


【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2004084958.tif 000013
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2004084958.tif 000014
【手続補正１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2004084958.tif 000015