(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の液輸送路を接続して内部に液体冷媒を流す受熱器であって、一方の面には発熱体と熱接続する受熱面を設けその裏側の面には伝熱用の第１のフィンを立設した受熱板と、前記第１のフィンを収容するように前記受熱板と組み合わされたケーシングと、前記受熱板と前記ケーシングとの間に挟装され、前記受熱板との間で伝熱室を形成するとともに前記ケーシングとの間では羽根車を収容するポンプ室を形成し、中央部に貫通穴を有する隔壁部材と、を備え、前記伝熱室に流入した液体冷媒には、前記第１のフィンの熱を伝達し、その伝熱室から前記隔壁部材の前記貫通穴を通過して前記ポンプ室に流入した液体冷媒には、前記ポンプ室に収容された羽根車の回転運動により推進力を与え、前記隔壁部材の前記受熱板に対向する面から前記受熱板の方向へ液体冷媒の流れを制御する第２のフィンを立設することを特徴とする受熱器。
【請求項２】
前記第１のフィンを液体冷媒の流れ方向に沿った板状の外形形状とし、前記第２のフィンを液体冷媒の流れ方向に沿った板状の外形形状とし、前記第１のフィンは、液体冷媒の流れ方向と直交する方向に複数並べられ、相互に隣接する前記第１のフィンの隙間に、前記第２のフィンを入り込ませることを特徴とする請求項１記載の受熱器。
【請求項３】
前記第１のフィンを前記受熱板のベース面から離れるに従って漸次薄板化するような段差を有する外形形状とし、前記第２のフィンを前記受熱板のベース面に近づくに従って漸次薄板化するような段差を有する外形形状とすることを特徴とする請求項２記載の受熱器。
【請求項４】
前記第１のフィンを液体冷媒の流れ方向に沿った板状の外形形状とし、前記第２のフィンを円柱状の外形形状とすることを特徴とする請求項２記載の受熱器。
【請求項５】
前記第１のフィンを液体冷媒の流れ方向に沿って複数立設し、液体冷媒の流れ方向と直交する方向において相互に隣接する前記第１のフィンの隙間の上流側に、前記第２のフィンを立設することを特徴とする請求項４記載の受熱器。
【請求項６】
第２のフィンの構成であって、液体冷媒の流れ方向と直交する方向に並べた板状の外形形状のフィン群と液体冷媒の流れる方向と直交する方向に並べた円柱状の外形形状のフィン群とを構成し、その異なる外形形状のフィン群を、液体冷媒の流れる方向に沿って相互に隣接させることを特徴とする請求項２記載の受熱器。
【請求項７】
請求項１から６いずれか１項に記載の受熱器を備えたことを特徴とする冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パーソナルコンピュータ等に使われるマイクロプロセッシングユニット（以下、ＭＰＵと称する）等の発熱する半導体素子、またはその他の発熱部を有する電子部品などの発熱電子部品を液体冷媒の循環による冷却に用いられる受熱器と、その受熱器を備えた冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近のコンピュータなどの電子機器におけるデータ処理の高速化の動きはきわめて急速であり、ＭＰＵなどの発熱電子部品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ので、その発熱量が増大している。このため、各発熱電子部品が動作温度範囲を越えてしまい、その結果電子部品の誤動作や熱破壊を招くことが少なからず発生している。
【０００３】
従って、その電子機器内に実装された各発熱電子部品を動作温度範囲内に保つことは、それらの各発熱電子部品を正常に動作させることとなり、その結果、その電子機器を安定して操作できるようにするための重要な課題となってきている。
【０００４】
従来のように発熱電子部品の放熱方法として複数の放熱フィンから構成されたヒートシンクを発熱電子部品に直接接触させて自然放熱する方法だけでなく、そのヒートシンクをファン装置で送風冷却する方法、受熱部からヒートパイプを用いて放熱部に熱接続したヒートシンクモジュールにおいてその放熱部をファン送風により強制的に送風冷却する方法、あるいは、液体冷媒をポンプにより強制的に液循環させ受熱部から放熱部へ熱輸送を行なった液冷却方式による冷却装置などが必要不可欠になっており、今後さらにそれら冷却装置の冷却能力の向上と併せて小型軽量化も必要とされている。
【０００５】
そこで、半導体素子の小型化及び高集積化に対応した受熱器として、例えば（特許文献１）に記載されたように、より液体冷媒の流路内の圧力損失を低減しながらコンパクト化を実現できる受熱器が提案されている。
【０００６】
図１０（ａ）は（特許文献１）に記載の受熱器の分解斜視図、（ｂ）はその外観斜視図、（ｃ）はそのＡ−Ａ断面の部分拡大断面図を示しており、例えば、一辺が約１５ｍｍの方形の基板１０１の一の主面１０１ａに複数の溝１０２を化学エッチング等の公知の手法により形成することにより、例えば、幅が５０μｍ程度で、深さが３００μｍ程度に設定されており、各溝１０２は、ほぼ均等ピッチで略平行に形成されている。ここで、基板１０１の周縁部は残し、フィン１０７の頂面は、例えば図１０（ｃ）に示すように、この周縁部よりも高さが低くなっている。
【０００７】
また、基板１０１の一方の主面１０１ａ上には、その全面を覆うようにカバープレート１０３が張り合わされており、このカバープレート１０３には、貫通孔１０４，１０５が形成されている。これらの貫通孔１０４、１０５には接続カバー（図示せず）が取り付けされ、それぞれ冷媒供給口、冷媒排出口として、異なる冷媒流路（図示せず）に接続される。
【０００８】
そして、冷媒供給源（図示せず）から一の冷媒流路に供給された冷媒は、一の冷媒流路から一方の貫通孔１０４に送り込まれ、基板１０１とカバープレート１０３との間の領域を経て、他方の貫通孔１０５から他の冷媒流路に送り出される。これにより、液体冷媒がこの受熱器１００の内部に設けられた液体冷媒の流路内をスムーズに流れるようになり、十分な冷却効果が発揮されるようになるため、基板１０１の他の主面１０１ｂ上に設けられた冷却対象である半導体素子１０６が冷却され破壊される心配もなくなり信頼性が向上する。
【０００９】
一方、回路基板上に実装された１個乃至複数個の半導体素子を冷却するための別の冷却装置の受熱構造としては、例えば（特許文献２）のように、熱伝導性の気体が封入された空間部を備えた受熱構造も提案されている。
【００１０】
図１１（ａ）は（特許文献２）に記載の冷却装置の断面図、（ｂ）はその部分拡大断面図を示しており、冷却装置１１０は、回路基板１１１上に実装された複数の半導体素子１１２を取り囲むように回路基板１１１を被覆するキャップ１１３と、キャップ１１３と回路基板１１１との間に形成され熱伝導性の気体が封入された空間部１１４に半導体素子１１２と対向して配置された熱的ブリッジ素子１１５とキャップ１１３の上面に取り付けられた水冷ジャケット１１６とにより構成されている。
【００１１】
ここで、熱的ブリッジ素子１１５は、第１のフィン１１７及び第２のフィン１１８を備えており、これらのフィン１１７、１１８は、ベース部１１９、１２０と、これらのベース部１１９、１２０にそれぞれ一体的に形成された櫛歯状の複数のフィン部１２１、１２２とから構成されている。
【００１２】
これらのフィン部１２１、１２２は交互に嵌合されており、各フィン部１２１、１２２の嵌合部分は、精密に制御された微小間隙をもって嵌合されている。
【００１３】
第１及び第２のフィン１１７，１１８の中間部に形成された凹部１２３、１２４には、ベース部１１９、１２０に作用点をもつ弾性部材の一例たる圧縮ばね１２５が収容されており、この圧縮ばね１２５によって、第１のフィン１１７のベース部１１９の接触面１１９ａはキャップ１１３に、第２のフィン１１８のベース部１２０の接触面１２０ａは半導体素子１１２にそれぞれに適正な接触圧力で当接するように付勢されている。
【００１４】
半導体素子１１２の発熱は、極めて薄い熱伝導性の気体層１２６を介して、第２のフィン１１８のベース部１２０に伝えられ、このベース部１２０を横方向に拡がって伝熱面積を拡大した後、フィン部１２２に伝えられ、気体層１２６を介して第１のフィン１１７のフィン部１２１、ベース部１１９に伝えられ、さらに気体層１２６を介してキャップ１１３に伝えられ、最終的に水冷ジャケット１１６の内部を流れる液体冷媒により除去される。
【００１５】
ベース部１１９、１２０の各接触面１１９ａ、１２０ａ及びキャップ１１３のベース部１１９との接触面１１３ａは、極めて平滑に仕上げられており、接触熱抵抗は十分小さな値に抑えられており、伝熱効果は高い。
【００１６】
また、フィン部１２１、１２２の嵌合部分は、精密に圧縮ばねにより制御された微小間隔をもって嵌合されているので、半導体素子１１２のわずかな傾きに追従して第２のフィン１１８が傾いても、第１のフィン１１７によってその動きが拘束されることはない。
【００１７】
従って、第２のフィン１１８のベース部１２０は、半導体素子１１２の背面と常に良好な平面接触状態が保持され伝熱効率が高くなる。また、半導体素子１１２が傾いても、第１及び第２のフィン１１７，１１８が互いに接触することが少なく安定した熱抵抗値が得られるような構造となっている。
【特許文献１】特開平６−３２６２２６号公報（第６頁、図１（ａ）、（ｂ）、図２（ａ））
【特許文献２】特開昭６１−２３１７４４号公報（第５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、前述した（特許文献１）の受熱器１００では、受熱器１００そのものを小型化、薄型化してコンパクトにすることは比較的容易であるが、フィン１０７が単純にほぼ均等ピッチで略平行に形成されているので、一方の貫通孔１０４から送り込まれ他方の貫通孔１０５から送り出されるまでの間、基板１０１とカバープレート１０３との間の流路を流れる液体冷媒は、最も高温になると予想される半導体素子１０６との接触領域である基板１０１の中央領域においては、液体冷媒がフィン１０７と略平行に流れる層流領域となるため、フィン１０７と液体冷媒の間で効率的かつ十分な熱交換が行われず発熱量の大きな発熱体に対応する場合には十分な冷却性能が得られないという課題があった。
【００１９】
一方では、このような受熱器１００を備えた冷却装置を搭載する電子機器の薄型軽量化などに伴い当然その受熱器１００をさらに小型化する必要もあり、限られた受熱器内の空間を流れる液体冷媒とフィン１０７間の接触面積を大きくするため平板状のフィン１０７のピッチを狭めていくのと相反して液体冷媒の流路が小さくなるので、その分、圧力損失が増大し循環する液体冷媒の流量が減少してしまい冷却性能が低下するという課題もあった。
【００２０】
また、フィン１０７での放熱面積を大きくするため基板１０１に微細な幅の溝１０２を形成するために化学エッチング等の公知の手法が用いられているが、例えば、一般的な化学エッチングであれば、金属材料の表面に感光性のあるレジストを形成するレジスト形成工程、ホトマスクを用いた露光（焼き付け）工程、フィンを形成する部分に対応するレジストのみを残して他のレジストを除去する現像工程、そして基板１０１が銅又は銅合金の金属材料の場合には、塩化第二鉄の溶液を吹き付けたエッチング工程、最後にはレジスト除去工程と幾多もの工程があり製造方法が複雑となってしまうのでダイカスト成型などに比較すると極めて量産性に劣るという課題もあった。
【００２１】
さらに、（特許文献２）の冷却装置１１０の受熱構造では、構造が複雑であるばかりでなく、半導体素子１１２から水冷ジャケット１１６の内部を流れる液体冷媒までの熱伝達経路が比較的長く、しかも回路基板１１１を被覆するキャップ１１３内には非常に大きな熱抵抗を有する気体層が数箇所に存在し、空気より熱伝導率の大きい気体、例えば水素やヘリウムであっても銅やアルミニウムなどの熱電性のよい金属材料に比較するとその熱伝導率は極めて小さいものであり、さらにはキャップ１１３と水冷ジャケット１１６のそれぞれの熱抵抗とその間にも境界層の熱抵抗が存在するので、それら全ての熱抵抗が加わる結果、全体として熱抵抗は非常に大きいものとなり、特に発熱量の大きな発熱体に対応する場合には十分な冷却性能が得られないという課題があった。
【００２２】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、受熱器の構造を改良し、液体冷媒との熱交換を促進して、少ない液体冷媒の流量でも容易に冷却性能を向上でき、しかも簡素な構造で小型化への対応も容易な受熱器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明に係わる受熱器は、一対の液輸送路を接続して内部に液体冷媒を流す受熱器であって、一方の面には発熱体と熱接続する受熱面を設けその裏側の面には伝熱用の第１のフィンを立設した受熱板と、第１のフィンを収容するように受熱板と組み合わされたケーシングと、受熱板とケーシングとの間に挟装され、受熱板との間で伝熱室を形成するとともにケーシングとの間では羽根車を収容するポンプ室を形成し、中央部に貫通穴を有する隔壁部材と、を備え、伝熱室に流入した液体冷媒には、第１のフィンの熱を伝達し、その伝熱室から隔壁部材の貫通穴を通過してポンプ室に流入した液体冷媒には、ポンプ室に収容された羽根車の回転運動により推進力を与え、隔壁部材の受熱板に対向する面から受熱板の方向へ第２のフィンを立設し、液体冷媒の流れを制御することを主要な特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の受熱器によれば、液体冷媒との熱交換を促進して、少ない液体冷媒の流量でも容易に冷却性能を向上でき、しかも簡素な構造で小型化への対応も容易にできるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の請求項１記載の発明によれば、一対の液輸送路を接続して内部に液体冷媒を流す受熱器であって、一方の面には発熱体と熱接続する受熱面を設けその裏側の面には伝熱用の第１のフィンを立設した受熱板と、第１のフィンを収容するように受熱板と組み合わされたケーシングと、受熱板とケーシングとの間に挟装され、受熱板との間で伝熱室を形成するとともにケーシングとの間では羽根車を収容するポンプ室を形成し、中央部に貫通穴を有する隔壁部材と、を備え、伝熱室に流入した液体冷媒には、第１のフィンの熱を伝達し、その伝熱室から隔壁部材の貫通穴を通過してポンプ室に流入した液体冷媒には、ポンプ室に収容された羽根車の回転運動により推進力を与え、隔壁部材の受熱板に対向する面から受熱板の方向へ液体冷媒の流れを制御する第２のフィンを立設したので、まず発熱体が熱接続され最も温度の高くなる受熱面の裏側の面に液体冷媒への熱伝達の機能を有する複数の伝熱用の第１のフィンが立設されていることで、発熱体からその第１のフィンまでの熱伝導経路は短くなり熱抵抗が小さくなり、伝熱室においてより効率的に発熱体の熱を第１のフィンの隙間の流路を流れる液体冷媒に熱伝達することができる。
【００２６】
しかも、隔壁部材の受熱板に対向する面から受熱板の方向へ液体冷媒の流れを制御する第２のフィンが立設されているので、その第２のフィンが伝熱用の第１のフィンの隙間の流路を流れる液体冷媒の流れ方向を制御し、液体冷媒との熱交換を促進して、少ない液体冷媒の流量でも容易に冷却性能を向上できるだけでなく、簡素な構造で小型化への対応も容易にできる。
【００２７】
また、アルミニウム合金、銅合金、亜鉛合金などを用い比較的量産性に優れたダイカスト成型により受熱板に第１のフィンを立設しようとした場合、成型用金型の耐久性やフィンの欠けやワレのない安定した品質の成型性を得るためには、その第１のフィンの板厚と相互に隣接する第１のフィン間の隙間は少なくとも０．８〜１．０ｍｍ程度の寸法を確保して立設しなくてはならず、液体冷媒との接触面積を増大するためのそれ以上の狭ピッチ化は、化学エッチング等の製造方法が複雑で量産性に劣る他の手法を必要とする。
【００２８】
しかし、このように液体冷媒の流れを適宜制御する第２のフィンを組み合わせた簡素な構造の受熱器としたことにより、実質的に液体冷媒との接触面積を増大するのと等価の熱伝達効果が得られるので、受熱器の量産性が向上し安価な製造も可能となる。
【００２９】
さらには、受熱器内にポンプ室が設けられ液体冷媒を循環させるポンプ機能も有しているので、この受熱器を備えた冷却装置では、その液循環路内に別体のポンプを必要せず、冷却装置全体の小型化がより一層容易となる。
【００３０】
本発明の請求項２記載の発明によれば、第１のフィンを液体冷媒の流れ方向に沿った板状の外形形状とし、第２のフィンを液体冷媒の流れ方向に沿った板状の外形形状とし、第１のフィンは、液体冷媒の流れ方向と直交する方向に複数並べられ、相互に隣接する第１のフィンの隙間に、第２のフィンを入り込ませたので、相互に隣接する伝熱用の第１のフィン間の隙間の流路に第２のフィンが介在し、伝熱用の第１のフィンの表面に近接した領域へ連続的に液体冷媒が流れるように制御され、液体冷媒がより効率的に第１のフィンの表面と接触し実質的に液体冷媒との単位流量当たりの接触面積を増大するのと等価の熱伝達効果が得られることとなり、少ない液体冷媒の流量でも冷却性能を向上でき、小型化への対応も容易となる。
【００３３】
本発明の請求項３記載の発明によれば、第１のフィンを受熱板のベース面から離れるに従って漸次薄板化するような段差を有する外形形状とし、第２のフィンを受熱板のベース面に近づくに従って漸次薄板化するような段差を有する外形形状としたので、液体冷媒への熱伝達の機能を有する第１のフィンを、段差を有する外形形状としたことによりその表面積を増大でき、しかもその外形形状に沿って同じく段差を有する第２のフィンが介在するので、第１のフィンの表面に近接した領域へ連続的に液体冷媒が流れるように制御され、単位流量当たりの実質的な接触面積を増大することにもなるので、少ない液体冷媒の流量でも冷却性能を向上でき、小型化への対応もより容易となる。
【００３４】
また、第２のフィンの頂面と受熱板のベース面との距離を、相互に隣接する第１のフィンと第２のフィンとの隙間の距離の１５０％以下となるように近接させた場合には、液体冷媒を伝熱用の第１のフィンの表面に近接した領域へ連続的に液体冷媒が流れるように制御できる作用に加えて、発熱体との熱伝達経路が短く比較的温度が高い受熱板のベース面にもより効率的に接触させることができ、実質的に液体冷媒との単位流量当たりの接触面積を増大するのと等価の熱伝達効果が得られことにもなるので、少ない液体冷媒の流量でも冷却性能を向上でき、小型化への対応もより容易となる。
【００３５】
さらに、第２のフィンの頂面を受熱板のベース面に接触させた場合には、発熱体との熱伝達経路が短く比較的温度が高い受熱板のベース面から第２のフィンへの直接的な熱伝導が得られるので、前述したように第１のフィンの表面に近接した領域へ連続的に液体冷媒が流れるように制御できる作用に加えて、第２のフィンも液体冷媒への熱伝達の機能を有することとなり、単位流量当たりの実質的な接触面積が増大することになるので、少ない液体冷媒の流量でも冷却性能を向上でき、小型化への対応もより容易となる。
【００３６】
本発明の請求項４記載の発明によれば、第１のフィンを液体冷媒の流れ方向に沿った板状の外形形状とし、第２のフィンを円柱状の外形形状としたので、液体冷媒への熱伝達の機能を有する伝熱用の第１のフィンは、液体冷媒の流れ方向に沿って十分な接触面積を確保でき、併せて円柱状の外形形状を有する第２のフィンは、流路抵抗を大きく増やすことなく流れ方向を強制的に横方向に変化させその流れ方向の下流側に微小な乱流を発生しやすい外形形状なので、より大きな撹拌作用が得られ、第１のフィンと液体冷媒との熱交換を促進でき冷却性能を向上できる。
【００３７】
特に、液体冷媒への熱伝達の機能を有する第１のフィンの表面の近くには、比較的に伝熱量が小さい層流領域の流れが存在するので、第２のフィンによる乱流効果により、実質的に液体冷媒との単位流量当たりの接触面積を増大するのと等価の熱伝達効果が得られることとなり、少ない液体冷媒の流量でも冷却性能を向上できる。
【００３８】
本発明の請求項５記載の発明によれば、第１のフィンを液体冷媒の流れ方向に沿って複数立設し、液体冷媒の流れ方向と直交する方向において相互に隣接する第１のフィンの隙間の上流側に、第２のフィンを立設したので、伝熱用の第１のフィンが長さの短い板状の外形形状なので、その表面に近くに存在する比較的に伝熱量が小さい層流領域がさらに液体冷媒の流れが停滞する剥離領域に移行するのを抑制しながら、加えて第２のフィンの乱流効果がより効果的に働き、その第１のフィンと接触する液体冷媒の流速が遅い場合や液体冷媒の流量が少ない受熱器でも効率的に冷却性能を向上できるので、小型化への対応もより容易となる。
【００３９】
本発明の請求項６記載の発明によれば、第２のフィンの構成であって、液体冷媒の流れ方向と直交する方向に並べた板状の外形形状のフィン群と液体冷媒の流れる方向と直交する方向に並べた円柱状の外形形状のフィン群とを構成し、その異なる外形形状のフィン群を、液体冷媒の流れる方向に沿って相互に隣接させたので、微小な乱流を強制的に発生させる作用を有する円柱状の外形形状のフィン群と第１のフィンの表面に近接した領域に連続的に液体冷媒が流れるように制御する作用を有する板状の外形形状のフィン群が液体冷媒の流れる方向に沿って相互に隣接するように立設されて、それぞれの作用の相乗効果が得られ、より液体冷媒との熱交換を促進できる。
【００４１】
しかも、ケーシングの内壁から受熱板の方向へ液体冷媒の流れを制御する第２のフィンが立設されているので、その第２のフィンが伝熱用の第１のフィンの隙間の流路を流れる液体冷媒の流れ方向を制御し、液体冷媒との熱交換を促進して、少ない液体冷媒の流量でも容易に冷却性能を向上できるだけでなく、簡素な構造で小型化への対応も容易にできる。
【００４２】
また、アルミニウム合金、銅合金、亜鉛合金などを用い比較的量産性に優れたダイカスト成型により受熱板に第１のフィンを立設しようとした場合、成型用金型の耐久性やフィンの欠けやワレのない安定した品質の成型性を得るためには、その第１のフィンの板厚と相互に隣接する第１のフィン間の隙間は少なくとも０．８〜１．０ｍｍ程度の寸法を確保して立設しなくてはならず、液体冷媒との接触面積を増大するためのそれ以上の狭ピッチ化は、化学エッチング等の製造方法が複雑で量産性に劣る他の手法を必要とする。
【００４３】
しかし、このように液体冷媒の流れを適宜制御する第２のフィンを組み合わせた簡素な構造の受熱器としたことにより、実質的に液体冷媒との接触面積を増大するのと等価の熱伝達効果が得られるので、受熱器の量産性が向上し安価な製造も可能となる。
【００５４】
本発明の請求項７記載の発明によれば、請求項１から６いずれか１項に記載の受熱器を備えたことにより、その受熱器が液体冷媒との熱交換を促進して、少ない液体冷媒の流量でも容易に冷却性能を向上でき、しかも簡素な構造で小型化への対応も容易にできるという効果を有しているので、冷却装置としての冷却性能が向上し、比較的発熱量の大きな発熱体への対応や小型軽量化への対応も容易となる。
【００５５】
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。なお、各図面において、受熱面側を下方、ケーシング側を上方として説明した。
【００５６】
（実施の形態１）
図１〜図５において、図１は本発明の実施の形態１における受熱器の一部切り欠き斜視図で、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図で、図３（ａ）は隔壁部材の上方からの斜視図で、図３（ｂ）は隔壁部材の下方からの斜視図で、図３（ｃ）は受熱板の上方からの斜視図で、図４は図２のＢ−Ｂ矢視断面図で、図５（ａ）は本発明の実施の形態１における受熱器１の主要部の断面図、（ｂ）はその変形例を示した断面図、（ｃ）はその変形例を示した断面図である。
【００５７】
まず、図１を用いて遠心ポンプを備えた受熱器１の主要な構成について説明するが、受熱板２、第１のフィン２ａ、隔壁部材３、第２のフィン３ｂ、及びケーシング４を除く他の構成部材については後述するのでそれらを省略して図示した。
【００５８】
略円柱形状の外形を有する受熱器１の底部は、半導体素子などの発熱体（図示せず）と接触し後述する受熱面を介して良好な熱接続を得られるように銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の熱伝導性の良好な金属材料により製作された受熱板２で構成されている。
【００５９】
そして、その平坦な円板形状の受熱板２の上面の略中央に少し窪んだ矩形の凹部２ｄが形成されており、その凹部２ｄの内面に液体冷媒の流れ方向に沿った板状の外形形状の第１のフィン２ａが複数立設されている。
【００６０】
ここで、その第１のフィン２ａは伝熱用であって、液体冷媒の流れ方向と直交する方向に均等ピッチで略平行となるように複数並べられている。
【００６１】
また、その第１のフィン２ａを収容するように、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）等の樹脂成型で製作されたケーシング４が、その受熱板２と組み合わされており、そのケーシング４と受熱板２との空間の一部が受熱器１の内部を流れる液体冷媒の流路を構成している。
【００６２】
また、詳細に後述するが隔壁部材３は、受熱板２とケーシング４との間に挟装され受熱板２との間で後述する伝熱室５を形成するとともにケーシング４との間では羽根車（図示せず）を収容し、その羽根車の回転運動による遠心方向の推進力を利用して液体冷媒を循環駆動するポンプ室６を形成している。
【００６３】
一方、ケーシング４の側壁には、図示しない冷却装置の一対の液輸送路を接続する吸込口４ａと吐出口４ｂが設けられており、吸込口４ａから矢印で示したように流入した液体冷媒は、受熱器１の内部を伝熱室５からポンプ室６の方向へ流れながら第１のフィン２ａとの熱交換を行った後に吐出口４ｂより矢印で示したように受熱器１の外部へ流出する。
【００６４】
次に、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図であるが、この図を用いて遠心ポンプを備えた受熱器１の内部構造について詳細に説明する。
【００６５】
図２において、前述したように、隔壁部材３は受熱板２とケーシング４との間に挟装され受熱板２との間で吸込伝熱室５ａ、周回伝熱室５ｂ、及びその間を連通する流路５ｃなどにより構成される伝熱室５を形成するとともに、ケーシング４との間では羽根車７を収容するポンプ室６を形成している。
【００６６】
ここで、遠心ポンプを構成する羽根車７は受熱器１の略中心部に軸支され、オープン型の羽根７ａが羽根車７の表面に略放射状に複数個立設され、マグネットロータ８が羽根車７の内周側の側面に設けられている。ここで、羽根車７はマグネットロータ８と別体で構成してもよいが、マグネットロータ８となる部分に着磁させた一体型の羽根車７とするのが好適である。
【００６７】
この羽根車７が液体冷媒内で回転すると、羽根７ａの外周側における液体冷媒の圧力は、羽根車７の入口（図２のＫで示した中央の部分）における液体冷媒の圧力より高くなり、またその羽根車７の入口の圧力は小孔７ｂによって連通した羽根車７の裏側圧力と略同一であるから、液体冷媒は羽根車７の裏面を通り、その小孔７ｂを抜けて入口側へ少量還流する。これにより小孔７ｂがない場合と比較して羽根車７へのスラスト力が軽減され羽根車７の回転がよりスムーズになる。
【００６８】
なお、この受熱器１に内蔵された遠心ポンプは小型で、一般の遠心ポンプに対して数十分の一、若しくは数百分の一以下の大きさであり、一例としてその諸元を示すと、厚さ３ｍｍ〜５０ｍｍ、半径方向代表寸法１０ｍｍ〜１００ｍｍ、回転数は１０００ｒｐｍ〜８０００ｒｐｍ、ヘッド０．５ｍ〜１０ｍ程度のポンプである。
【００６９】
次に、マグネットロータ８の内周側にはステータ９が設けられ、磁界を発生させるコイル１０がステータ９に巻かれ、回路基板１１にはコイル１０に電流を流す電気回路が実装されている。
【００７０】
ここで、ステータ９は渦電流損失を少なくするため珪素鋼板を複数枚積層して構成されることが望ましく、コイル１０としては絶縁皮膜のついた銅線が適しており、コイル１０の線径と巻数は使用される電源電圧、線積率を鑑み最適化される。
【００７１】
そして、図示していないが、回路基板１１の上には、マグネットロータ８の回転位置を検出するホール素子、電流方向切り替え用のトランジスタやダイオードが実装されている。
【００７２】
また、ケーシング４は、羽根車７を収容すると同時に羽根車７により遠心方向の推進力を与えられた液体冷媒をその側面に接続された吐出口４ｂの方向へ導き、また吸込口４ａもケーシング４の側面のほぼ同じ方向に接続されている。
【００７３】
また、そのケーシング４は受熱板２の外周部に形成された鍔部２ｂと当接しながら組み合わされ、その内部の空間であるポンプ室６などの所定の空間の一部が液体冷媒の流路を構成する。そして、そのポンプ室６ではオープン型の羽根７ａの回転運動により推進力を与えられた液体冷媒が吐出口４ｂへと導かれる。
【００７４】
さらに、ケーシング４はその形状が複雑であり、加えてある程度の耐熱性が要求されることから、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）等の樹脂成型での製作がより好適である。
【００７５】
反面、ケーシング４を金属材料で製作することは、ステータ９等の磁気回路が発生する磁束変動により渦電流損失を発生させるので好ましくない。
【００７６】
一方、受熱板２は、熱伝導性グリース等（図示せず）を介し２点鎖線で示した半導体素子などの発熱体１２と直接的に接触するので、その表面はなるべく平面度を高くし、大きな熱伝導率で放熱性のよい銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属材料を用いて、ダイカスト成型などの鋳造、鍛造、機械加工やこれらの組み合わせの加工方法により製作される。
【００７７】
また、この受熱板２には、熱伝導性のよい金属材料を用いているので、その剛性が高まり、仮に強い応力でケーシング４を発熱体１２の方向へ押圧しても、その応力による受熱板２の変形を抑えることができ、発熱体１２と受熱面２ｃの間に隙間ができることを防ぐことができる。
【００７８】
そしてその強い力で受熱面２ｃを発熱体１２に押圧できれば、発熱体１２と受熱面２ｃの間に塗布されている熱伝導性グリース（図示せず）を薄く伸ばすことができ、これによって熱伝導性グリースでの熱抵抗を小さくすることができ、製品の振動・衝撃落下時の部品外れを予防することができる。
【００７９】
ここで、受熱板２の下部には２点鎖線で示した半導体素子などの発熱体１２との接触面である受熱面２ｃが設けられ、その反対側の面である上面の略中央に少し窪んだ矩形の凹部２ｄが形成されており、その凹部２ｄの内面に液体冷媒の流れ方向に沿った板状の外形形状の第１のフィン２ａが複数立設されている。
【００８０】
また、その第１のフィン２ａは伝熱用であって、液体冷媒の流れ方向と直交する方向に均等ピッチで略平行となるように複数並べられているので、その第１のフィン２ａはその隙間の流路５ｃを流れる液体冷媒と接触しながら熱交換し、発熱体１２から受け取った熱を効率的に液体冷媒に伝える働きを行なっている。
【００８１】
この平坦な円板形状の受熱板２は、受熱面２ｃより受熱した熱をその裏側の面に形成された伝熱用の第１のフィン２ａに伝熱し易い簡素な構造となっており、その第１のフィン２ａは、ケーシング４に収容され受熱板２に対して略垂直に立設されているので、受熱面２ｃから第１のフィン２ａまでの伝熱経路を最短距離に設定できる。
【００８２】
つまり、伝熱経路が短いということは、受熱面２ｃと第１のフィン２ａとの間の熱抵抗が小さいことを意味し、第１のフィン２ａの表面温度を受熱面２ｃと接触した発熱体１２の表面温度により近づけることができるので、液体冷媒と接触しながらその広範囲に対して効率的に熱交換が行なわれ冷却性能が向上する。
【００８３】
この第１のフィン２ａは、液体冷媒の流れ方向に沿った板状の外形形状で、液体冷媒の流れ方向と直交する方向に複数並べられていて、液体冷媒と接触する表面積を容易に増加させることができる上に、この第１のフィン２ａの間の隙間の流路５ｃを流れる液体冷媒に対して大きな流路抵抗となることを抑制しているので、小さな圧力損失となり十分な流量を確保することができる。
【００８４】
さらに、受熱板２に対向する隔壁部材３の皿形状の隔壁板３ａの底面から受熱板２の方向へ液体冷媒の流れを制御する第２のフィン３ｂが立設されており、この第２のフィン３ｂも液体冷媒の流れ方向に沿った板状の外形形状であり、しかも相互に隣接する第１のフィン２ａの隙間に、その第２のフィン３ｂが入り込んでいるので、第１のフィン２ａ間の隙間の流路５ｃにその第２のフィン３ｂが介在するようになっている。
【００８５】
その第２のフィン３ｂは、第１のフィン２ａの表面に近接した領域へ連続的に液体冷媒が流れるように制御しているので、液体冷媒をより効率的に第１のフィン２ａの表面と接触させることができ、実質的に液体冷媒との単位流量当たりの接触面積を増大するのと等価の熱伝達効果が得られることとなり、少ない液体冷媒の流量でも冷却性能を向上でき、小型化への対応も容易となる。
【００８６】
また、第１のフィン２ａと第２のフィン３ｂはそれぞれ吸込伝熱室５ａから周回伝熱室５ｂの方向、つまり液体冷媒が流れる方向へ沿ってそれぞれが略平行となるように直線状に延設されており、しかも吸込口４ａと連通した吸込伝熱室５ａを経由して第１のフィン２ａの延設方向に液体冷媒を供給し、第１のフィン２ａや第２のフィン３ｂで挟まれた隙間の流路５ｃに対してそれぞれ均一的な流量の液体冷媒が送り込まれている。
【００８７】
従って、簡素な構造にも拘わらず液体冷媒の滞留も少なく流路５ｃ内に液体冷媒を安定して流すことができ、冷却性能を向上することができる。
【００８８】
一方、吸込口４ａから矢印で示したように流入した液体冷媒は、隔壁部材３の側面に形成された吸込連通口３ｅを通って、吸込伝熱室５ａを経由し、複数の第１のフィン２ａと熱交換しながらその隙間の流路５ｃを流れ周回伝熱室５ｂへ流れ込み、隔壁部材３の円筒壁３ｃにぶつかりながら進行方向に対して左右の２方向に分流され、この周回伝熱室５ｂで後続の液体冷媒と混ざり合いながら、最終的には隔壁部材３のやや周回伝熱室５ｂ側に形成された貫通穴３ｄを通過してポンプ室６に送り出される。
【００８９】
ここで、貫通穴３ｄの下方の領域には、第２のフィン３ｂが介在しないので、その領域の流路抵抗が減り、液体冷媒が直接的にも流路５ｃから隔壁部材３の皿形状の隔壁板３ａの底面に半月形状に開口された貫通穴３ｄを通過してポンプ室６側に容易に送り出される構造となっている。
【００９０】
つまり、このような簡素な構造により、液体冷媒が前述したように受熱板２の中央部に流入し、最終的に隔壁部材３の貫通穴３ｄを通過してポンプ室６側に送り出されるまでの間、発熱体１２より受熱した熱が伝熱され高温になった伝熱用の第１のフィン２ａの表面と羽根車７の回転運動により液循環駆動された液体冷媒とが接触するので、液体冷媒は効率よく第１のフィン２ａと熱交換を行なうことができる。
【００９１】
そして、その第１のフィン２ａは板状の外形形状であり液体冷媒の流れる方向に沿って略平行となるように吸込伝熱室５ａから周回伝熱室５ｂの方向へ直線状に延設されているので、流路抵抗が小さくしかも液体冷媒との接触面積を格段に増やせ、熱交換効率を高めている。
【００９２】
ここで、受熱器１の構成についてさらに図２を用いて説明すると、ケーシング４の中心に耐食性の高いステンレス等の材質で製作されたシャフト１３がインサート成形により一体的に固定され、そのシャフト１３が羽根車７を回転自在に軸支している。
【００９３】
また、前述した皿形状の隔壁板３ａを有する隔壁部材３は、ケーシング４と嵌合してポンプ室６を形成し、そのケーシング４と受熱板２の鍔部２ｂとの間に挟装されたＯリング等のシール部材１４は、ケーシング４と受熱板２の間から液体冷媒が漏れるのを防止し、周回伝熱室５ｂは隔壁部材３と受熱板２との間に形成された閉路となっている。
【００９４】
この隔壁部材３についても、ケーシング４と同様に形状が複雑であり、耐熱性が要求されることから、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）等の樹脂成型での製作が好適である。
【００９５】
以上説明した受熱器１を組み立てるときは、まず、隔壁部材３を受熱板２に装着した後に、ケーシング４とインサート成形により一体的に固定されたシャフト１３に羽根車７を挿入する。次いで、ケーシング４に受熱板２を嵌合し、ねじ等（図示せず）を用いて固定する。
【００９６】
一方、別工程でステータ９にコイル１０を巻回し、さらに羽根車７を回転駆動する電子部品を実装した回路基板１１をステータ９に取り付けておく。この組み立て体をケーシング４のくぼみの中に挿入した後、充填剤（図示せず）を流し込み、その後恒温槽等を用いてその充填剤を硬化させる。
【００９７】
充填剤を使用する理由は回路基板１１に実装された電子部品の放熱のためと、万が一に液体冷媒が漏れた場合でも回路基板１１に直接触れないようにし信頼性を向上するためであり、そのような充填剤としてはウレタン系やエポキシ系のポッティング剤が好ましい。
【００９８】
次にこの受熱器１に備えられた遠心ポンプの作用について説明する。
【００９９】
まず、回路基板１１を動作させ、ステータ９に交番磁界を発生させると、この交番磁界によりマグネットロータ８と一体化された羽根車７が回転し、液体冷媒に運動量を与え中央部が負圧となる。
【０１００】
これにより、液体冷媒は吸込口４ａから流入して吸込連通口３ｅを通り、受熱板２と隔壁部材３で挟まれた空間である吸込伝熱室５ａに流入する。そして、流入した液体冷媒は発熱体１２の真上に位置し熱伝導により高温になった第１のフィン２ａの熱を効率的に奪う。
【０１０１】
その後、液体冷媒はその第１のフィン２ａに沿って流れた後、その流出側端部に達し、周回伝熱室５ｂの中で隔壁部材３の円筒壁３ｃにぶつかりながら進行方向に対して左右の２方向に分流される。そして分流された液体冷媒は、それぞれ周回伝熱室５ｂで後続の液体冷媒と混ざり合いながら周回し、羽根車７の入口（図２のＫで示した中央の部分）が負圧であるため再び第１のフィン２ａの中心方向に吸引され、隔壁部材３の皿形状の隔壁板３ａの底面のやや周回伝熱室５ｂ側に半月形状に開口された貫通穴３ｄを通過してポンプ室６へ送り出される。
【０１０２】
そして、ポンプ室６に送り出された液体冷媒は、最終的に羽根車７の回転運動により遠心方向の推進力が与えられてポンプ室６の外周部へと導かれ、後述する吐出連通口３ｆを通って、矢印で示したように吐出口４ｂから流出される。
【０１０３】
ここで、図３（ａ）〜（ｃ）を用いて、前述した内容と一部重複するが、液体冷媒の流れ方を補足して説明する。
【０１０４】
図３（ａ）は、隔壁部材３の上方からの斜視図で、図３（ｂ）は、その隔壁部材３の下方からの斜視図で、図３（ｃ）は、受熱板２の上方からの斜視図である。
【０１０５】
隔壁部材３の側面には、矩形に開口した吸込連通口３ｅが形成され、図２で示した吸込口４ａから流入した液体冷媒はその吸込連通口３ｅを通って、受熱板２と隔壁部材３との間で形成される吸込伝熱室５ａ（図２参照）へ液体冷媒が流れるようになっている。
【０１０６】
ここで、平坦な円板形状の受熱板２の上面の略中央に少し窪んだ矩形の凹部２ｄが形成されており、その凹部２ｄの内面に板状の外形形状の第１のフィン２ａが複数立設されている。
【０１０７】
吸込伝熱室５ａに流れ込んだ液体冷媒は、その伝熱用の第１のフィン２ａや液体冷媒の流れを制御する第２のフィン３ｂで挟まれた隙間の流路５ｃ（図２参照）を流れながら熱交換を行った後に、隔壁部材３の円筒壁３ｃにぶつかって進行方向に対して左右の２方向に分流される。
【０１０８】
そして、後続の液体冷媒と混ざり合いながら、隔壁部材３の隔壁板３ａの底面の周回伝熱室５ｂ側に開口された半月形状の貫通穴３ｄを通過してポンプ室６（図２参照）に送り出されるようになっている。
【０１０９】
また、貫通穴３ｄの下方の領域には、第２のフィン３ｂが介在しないので、その領域の流路抵抗が減り、液体冷媒が直接的にも流路５ｃから貫通穴３ｄを通過してポンプ室６側に容易に送り出される構造となっている。
【０１１０】
さらに、ポンプ室６に送り出された液体冷媒は、最終的に羽根車７（図２参照）の回転運動により遠心方向の推進力となる運動量を与えられてポンプ室６の外周部へと導かれ、吐出連通口３ｆを通って、吐出口４ｂ（図２参照）から受熱器１の外へ流出する。
【０１１１】
以上の説明のように、実施の形態１の遠心ポンプを備えた受熱器１は、受熱した熱を受熱板２や第１のフィン２ａの表面より液体冷媒に伝える機能に加えて、ケーシング４と受熱板２との間の所定位置に隔壁部材３を設けて羽根車７を回転運動させるポンプ機能を有しているので、この受熱器１を備えた冷却装置では、液体冷媒の循環駆動用の別体のポンプを必要としないため、装置全体の小型化を容易に実現することができる。
【０１１２】
次に、図４は図２のＢ−Ｂ矢視断面図であるが、この図を用いて、本発明の主要部である第１のフィン２ａと第２のフィン３ｂについて詳細に説明する。
【０１１３】
なお、図２や図３の説明と重複する内容については、説明を一部省略する。
【０１１４】
まず、図４で示したように、平坦な円板形状の受熱板２の上面の略中央に少し窪んだ矩形の凹部２ｄが形成されており、その凹部２ｄの内面に複数の第１のフィン２ａが液体冷媒の流れる方向に沿って略平行に均等ピッチで立設されている。
【０１１５】
しかも、この第１のフィン２ａは、アルミニウム合金、銅合金、亜鉛合金などの熱伝導性の良好な金属材料が用いられて受熱板２とダイカスト成型により一体的に形成されているので、発熱体１２が熱接続され最も温度の高くなる受熱面２ｃの裏側の面と接触する液体冷媒への熱伝達の機能を有する。
【０１１６】
そしてこの第１のフィン２ａは、受熱面２ｃの裏側の面である凹部２ｄのベース面２ｅに対して垂直に立設され、液体冷媒の流れ方向に沿った板状の外形形状で、相互に隣接する第１のフィン２ａの隙間に流路５ｃが形成されているので、その流路５ｃを流れる液体冷媒と接触しながら、発熱体１２から受け取った熱を効率的に液体冷媒に伝える働きを行なっている。
【０１１７】
この第１のフィン２ａは、液体冷媒の流れ方向に沿った板状の外形形状であるので、液体冷媒と接触する表面積を容易に増加させることができる上に、この第１のフィン２ａ間の隙間の流路５ｃを流れる液体冷媒に対して大きな流路抵抗となることを抑制しているので、圧力損失も小さく十分な流量を確保することができる。
【０１１８】
さらに、隔壁部材３の受熱板２に対向する面から受熱板２の方向へ第２のフィン３ｂが立設されており、この第２のフィン３ｂも液体冷媒の流れ方向に沿った板状の外形形状であり、相互に隣接する第１のフィン２ａ間の隙間にその第２のフィン３ｂが入り込んでいる。
【０１１９】
そして、その第２のフィン３ｂの頂面３ｇとベース面２ｅとの距離が、相互に隣接する第１のフィン２ａと第２のフィン３ｂとの隙間の距離の１５０％以下となるまで入り込んでいるので、伝熱用の第１のフィン２ａの表面に近接した領域へ連続的に液体冷媒が流れるように制御され、液体冷媒がより効率的に第１のフィン２ａの表面と接触し実質的に液体冷媒との単位流量当たりの接触面積を増大するのと等価の熱伝達効果が得られることとなり、少ない液体冷媒の流量でも冷却性能を向上でき、小型化への対応も容易となる。
【０１２０】
また、第１のフィン２ａと第２のフィン３ｂはそれぞれ吸込伝熱室５ａから周回伝熱室５ｂへの方向、つまり液体冷媒の流れる方向へ沿って相互に隣接し略平行となるように直線状に延設されているので、吸込口４ａと連通した吸込伝熱室５ａを経由して第１のフィン２ａの延設方向に液体冷媒を供給し、第１のフィン２ａや第２のフィン３ｂで挟まれた隙間の流路５ｃに対してそれぞれ均一的な流量の液体冷媒が送り込まれ、簡素な構造にも拘わらず液体冷媒の滞留も少なく流路５ｃ内に液体冷媒を安定して流すことができ、冷却性能を向上することができる。
【０１２１】
次に、図５（ａ）の本発明の実施の形態１における受熱器１の主要部の断面図と、図５（ｂ）、（ｃ）のその変形例を示した断面図を用いて、第２のフィン３ｂの変形例について説明する。
【０１２２】
図５（ａ）に示したように、第１のフィン２ａ間の隙間の流路５ｃに第２のフィン３ｂが入り込み、第１のフィン２ａの表面に近接した領域へ連続的に液体冷媒が流れるように制御することに加え、その第２のフィン３ｂの頂面３ｇとベース面２ｅとの距離が、相互に隣接する第１のフィン２ａと第２のフィン３ｂとの隙間の距離の１５０％以下となるまで入り込んでいるので、液体冷媒を第１のフィン２ａの表面だけでなく発熱体１２（図示せず）との熱伝達経路が短く比較的温度が高い受熱板２のベース面２ｅにもより効率的に接触させることができ、液体冷媒がより効率的に第１のフィン２ａの表面と受熱板２のベース面２ｅとに接触し実質的に液体冷媒との単位流量当たりの接触面積を増大するのと等価の熱伝達効果が得られることとなり、少ない液体冷媒の流量でも冷却性能を向上でき、小型化への対応もより容易となる。
【０１２３】
また、図５（ｂ）に示したように、第２のフィン３ｂの頂面３ｇが受熱板２のベース面２ｅに接触している場合には、受熱面２ｃとの熱伝達経路が短く比較的温度が高い受熱板２のベース面２ｅから第２のフィン３ｂへの直接的な熱伝導が得られるので、前述したように第１のフィン２ａの表面に近接した領域の流路５ｃへ連続的に液体冷媒を流れるように制御できる作用に加えて、第２のフィン３ｂも液体冷媒への熱伝達の機能を有することとなり、単位流量当たりの実質的な接触面積を増大することになるので、少ない液体冷媒の流量でも冷却性能を向上でき、小型化への対応もより容易となる。
【０１２４】
なお、この場合においては、隔壁部材３の材質は樹脂製ではなく、受熱板２の材料と同じくアルミニウム合金、銅合金、亜鉛合金等の熱伝導性の良好な金属材料を用いたダイカスト成型により製作するのがより好ましい。
【０１２５】
さらに、図５（ｃ）に示したように、第１のフィン２ａを受熱板２のベース面２ｅから離れるに従って漸次薄板化するような段差２ｆを有した外形形状とし、第２のフィン３ｂを受熱板２のベース面２ｅに近づくに従って漸次薄板化するような段差３ｈを有した外形形状としているので、液体冷媒への熱伝達の機能を有する伝熱用の第１のフィン２ａの表面積をより増大でき、しかもその外形形状に沿って同じく段差３ｈを有した第２のフィン３ｂが介在するので、第１のフィン２ａの表面に近接した領域に液体冷媒の流れを制御することができ、単位流量当たりの実質的な接触面積を増大することにもなるので、少ない液体冷媒の流量でも冷却性能を向上でき、小型化への対応もより容易となる。
【０１２６】
また、第２のフィン３ｂの頂面３ｇが受熱板２のベース面２ｅに近接しているので、液体冷媒を第１のフィン２ａの段差２ｆを有する表面だけでなく受熱面２ｃとの熱伝達経路が短く熱伝導により比較的温度の高い受熱板２のベース面２ｅにもより効率的に接触させることができ、液体冷媒がより効率的に第１のフィン２ａの表面と受熱板２のベース面２ｅとに接触し実質的に液体冷媒との単位流量当たりの接触面積を増大するのと等価の熱伝達効果が得られることとなり、少ない液体冷媒の流量でも冷却性能を向上でき、小型化への対応もより容易となる。
【０１２７】
なお、図５（ｃ）で示した第２のフィン３ｂは、ベース面２ｅから頂面３ｇへの立設方向に対して２段の段差３ｈを有する外形形状としたが、それ以上の段数や逆に１段に設定しても構わないのは言うまでもない。
【０１２８】
図６〜図８において、図６は本発明の参考例を説明する受熱器１の一部切り欠き斜視図で、図７（ａ）は図６のＣ−Ｃ矢視断面図で、図７（ｂ）は図７（ａ）のＤ−Ｄ矢視断面図で、図８（ａ）は図７（ｂ）のＥ−Ｅ矢視断面図、（ｂ）はその変形例を示したＥ−Ｅ矢視断面図、（ｃ）はその変形例を示したＥ−Ｅ矢視断面図である。
【０１２９】
まず、図６を用いて、本発明の参考例を説明する受熱器１の主要な構成について説明するが、実施の形態１において説明したものと同様のものについては同一の符号を付けて重複する説明についてはその一部を省略する。
【０１３０】
略直方体の外形を有する受熱器１の底面は、半導体素子などの発熱体（図示せず）と接触し後述する受熱面２ｃを介して良好な熱接続を得られるように銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の熱伝導性の良好な金属材料により製作された矩形形状の受熱板２で構成されている。
【０１３１】
そして、その平坦な矩形形状の受熱板２の上面の略中央に少し窪んだ矩形の凹部２ｄが形成されており、その凹部２ｄの内面に液体冷媒の流れ方向に沿った板状の外形形状の第１のフィン２ａが複数立設されている。
【０１３２】
ここで、その第１のフィン２ａは伝熱用であって、液体冷媒の流れ方向と直交する方向に均等ピッチで略平行となるように複数並べられている。
【０１３３】
また、その第１のフィン２ａを収容するように、同じく銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の熱伝導性の良好な金属材料により製作されたケーシング１５が、その受熱板２と組み合わされており、そのケーシング１５と受熱板２との空間の一部が受熱器１の内部を流れる液体冷媒の流路を構成している。
【０１３４】
つまり、ケーシング１５と受熱板２との間で吸込伝熱室１６ａ、周回伝熱室１６ｂ、及びその間を連通する流路５ｃなどにより構成される伝熱室１６が形成されている。
【０１３５】
一方、ケーシング１５の両側の側壁には、図示しない冷却装置の一対の液輸送路を接続する吸込口１５ａと吐出口１５ｂがそれぞれ設けられており、吸込口１５ａから矢印で示したように流入した液体冷媒は、吸込伝熱室１６ａを経由し、複数の第１のフィン２ａと熱交換しながらその隙間の流路５ｃを流れ、周回伝熱室１６ｂへ流れ込み、この周回伝熱室１６ｂで後続の液体冷媒と混ざり合いながら、最終的には吐出口１５ｂから矢印で示したように受熱器１の外部へ流出する。
【０１３６】
ここで、複数の第１のフィン２ａは吸込伝熱室１６ａから周回伝熱室１６ｂの方向へ略平行となるように直線状に延設されており、しかも吸込口１５ａと連通した吸込伝熱室１６ａを経由して第１のフィン２ａの延設方向に液体冷媒を供給し、第１のフィン２ａと略平行で且つ複数の第１のフィン２ａの隙間で形成される流路５ｃに対して均一的な流量の液体冷媒を送り込んでいるので、簡素な構造にも拘わらず液体冷媒の滞留も少なく流路５ｃ内に液体冷媒を安定して流すことができ、冷却性能を向上することができる。
【０１３７】
また、ケーシング１５の内壁から受熱板２の方向へ液体冷媒の流れ方向に沿って複数の円柱状の外形形状の第２のフィン１５ｃが立設されており、相互に隣接する第１のフィン２ａの隙間に、その第２のフィン１５ｃが入り込んでいる。
【０１３８】
また、その第２のフィン１５ｃは、第１のフィン２ａに沿って流れる液体冷媒の流れ方向を強制的に横方向に変化させるように円柱状の外形形状であり、液体冷媒への熱伝達の機能を有する第１のフィン２ａの表面に近くに存在する比較的に伝熱量が小さい層流領域の流れが第２のフィン１５ｃにより強制的に横方向に変化させられ、その流れ方向の下流側に微小な乱流が発生することにより撹拌作用が容易に得られ第１のフィン２ａと液体冷媒との熱交換を促進でき冷却性能を向上できる。
【０１３９】
一方、図７（ａ）、（ｂ）で示されるように第１のフィン２ａは、平坦な長方形の板状の受熱板２の上面の略中央の凹部２ｄのベース面２ｅ対して垂直に立設され、液体冷媒の流れ方向に沿った板状の外形形状で、第１のフィン２ａ間の隙間に流路５ｃが形成されているので、その流路５ｃを流れる液体と接触しながら、受熱面２ｃから受け取った熱を効率的に液体冷媒に伝える働きを行なっている。
【０１４０】
この第１のフィン２ａは、液体冷媒の流れ方向に沿った板状の外形形状で、液体冷媒の流れ方向と直交する方向に均等ピッチで略平行となるように複数並べられていて、液体冷媒と接触する表面積を容易に増加させることができる上に、この第１のフィン２ａ間の隙間の流路５ｃを流れる液体冷媒に対して大きな流路抵抗となることを抑制しているので、小さな圧力損失となり十分な流量を確保することができる。
【０１４１】
さらに、ケーシング１５の内壁から受熱板２の方向へ液体冷媒の流れ方向に沿って複数の円柱状の外形形状の第２のフィン１５ｃが立設されており、第１のフィン２ａに沿って流れる液体冷媒の流れ方向をその第２のフィン１５ｃにより強制的に横方向に変化させるように円柱状の外形形状であり、液体冷媒への熱伝達の機能を有する第１のフィン２ａの表面に近くに存在する比較的に伝熱量が小さい層流領域の流れが第２のフィン１５ｃにより強制的に横方向に変化させられ、その流れ方向の下流側に微小な乱流が発生することにより撹拌作用が容易に得られ第１のフィン２ａと液体冷媒との熱交換を促進でき冷却性能を向上できる。
【０１４２】
また、第１のフィン２ａを板状の外形形状としたことにより、液体冷媒への熱伝達の機能を有する第１のフィン２ａは液体冷媒の流れ方向に沿って十分な接触面積を確保でき、併せて円柱状の外形形状の第２のフィン１５ｃは、流路抵抗を大きく増やすことなく流れ方向を横方向に変化させその流れ方向の下流側に乱流領域を発生しやすい外形形状なので、より大きな撹拌作用が得られ第１のフィン２ａと液体冷媒との熱交換を促進でき冷却性能を向上できる。
【０１４３】
図８（ａ）は、図７（ｂ）のＥ−Ｅ矢視断面図で、板状の外形形状を有する複数の第１のフィン２ａの隙間の流路５ｃを流れる液体冷媒が、ほぼ均等なピッチで立設された円柱状の外形形状を有する第２のフィン１５ｃにより矢印で示したように横方向に変化させられると、そこで微小な乱流が発生し、撹拌作用が容易に得られるので、第１のフィン２ａと液体冷媒との熱交換を促進でき冷却性能を向上できる。
【０１４４】
図８（ｂ）は、図８（ａ）の第１のフィン２ｇと第２のフィン１５ｃの位置関係に関する変形例である。
【０１４５】
ここで、やや短めで板状の外形形状の第１のフィン２ｇを液体冷媒の流れ方向に沿って複数立設し、液体冷媒の流れ方向と直交する方向において相互に隣接する第１のフィン２ｇの隙間の上流側に、円柱状の外形形状を有する第２のフィン１５ｃを立設したことにより、第１のフィン２ｇの長さがやや短いので、その表面に近くに存在する比較的に伝熱量が小さい層流領域がさらに液体冷媒の流れが停滞してしまう剥離領域に移行するのを抑制するとともに、効果的に第２のフィン１５ｃが乱流領域を発生する効果があり、液体冷媒への熱伝達の機能を有する第１のフィン２ｇと接触する液体冷媒の流速が遅い場合や液体冷媒の流量が少ない受熱器でも効率的に冷却性能を向上できるので、小型化への対応も容易となる。
【０１４６】
また、図８（ｃ）は図８（ａ）の第１のフィン２ａと第２のフィン１５ｃ、１５ｄの位置関係に関する別の変形例である。
【０１４７】
ここで、第２のフィン１５ｃ、１５ｄの構成であって、液体冷媒の流れ方向と直交する方向に並べた板状の外形形状のフィン群と液体冷媒の流れる方向と直交する方向に並べた円柱状の外形形状のフィン群とを構成し、その異なる外形形状のフィン群を、液体冷媒の流れる方向に沿って相互に隣接させたことにより、第１のフィン２ａの表面に近接した領域へ連続的に液体冷媒が流れるように制御できる作用を有する板状の外形形状のフィン群と微小な乱流を強制的に発生させる作用を有する円柱状の外形形状のフィン群とが液体冷媒の流れる方向に沿って相互に隣接されているので、それぞれの作用の相乗効果が得られ、より液体冷媒との熱交換を促進できる。
【０１４８】
なお、以上の説明において、第１のフィン２ａ、２ｇや第２のフィン３ｂ、１５ｃ、１５ｄの高さ、長さ、大きさ、数、位置関係、ピッチなどは、実施の形態１に限定されるものではなく、受熱器１の構造や冷却効果などを考慮して適宜選定すればよく、それらのフィン形状についても板状や円柱状の外形形状が好ましいが、同等の作用、効果を有するものであれば、他の形状でも構わない。
【０１４９】
また、第１のフィン２ａ、２ｇや第２のフィン３ｂ、１５ｃ、１５ｄが板状の外形形状の場合は、実施の形態１のように直線状に延設される平板状である必要はなく、湾曲や屈曲するような板状の外形形状でもよい。
【０１５０】
さらに、それらの製作方法についてもダイカスト成型以外の方法、例えば、別体で作成したフィンを受熱板２やケーシング１５にろう付けや溶接などにより接合したり、あるいは、鍛造、粉末冶金、押し出し成型、ワイヤーカット、放電加工などにより成形したりしても構わない。
【０１５１】
（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２における冷却装置をノートＰＣに実装した全体構成図である。
【０１５２】
ここで、電子機器であるノートＰＣの筐体１７の内部には冷却装置が搭載され、そのノートＰＣのキーボード１８の下に、ＭＰＵ等の発熱体１２と接触して受熱する実施の形態１に記述した遠心ポンプを備えた受熱器１が実装されている。発熱体１２は基板１９に実装され、ノートＰＣのディスプレイの背面（裏側）には発熱体１２から受熱した液体冷媒の熱を外部に放熱する放熱器２０が配置されており、一対の液輸送路２１の両端には受熱器１と放熱器２０のそれぞれと接続されていて、その閉路中を液体冷媒が循環している。
【０１５３】
なお、この液体冷媒としては、エチレングリコール水溶液やプロピレングリコール水溶液等の不凍液が適当であり、受熱板２の材料として銅や銅合金等を使用するため、防食添加剤を添加するのが望ましい。
【０１５４】
一方、放熱器２０は、熱伝導率が大きく放熱性のよい材料、例えば銅、銅合金、アルミニウム、アツミニウム合金等の薄板材で構成され、その内部に液体冷媒の流路とリザーブタンクなどが形成され、一対の液輸送路２１は、配管レイアウトの自由度を確保するために、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、フッ素ゴムなどのゴムチューブで構成されている。
【０１５５】
また、放熱器２０に強制的に空気を当てて冷却効果を向上する目的でファン装置を別に設けてもよい。
【０１５６】
そして、この冷却装置の受熱器１は実施の形態１で説明したように、一対の液輸送路２１を接続して内部に液体冷媒を流す受熱器であって、一方の面には発熱体１２と熱接続する受熱面２ｃを設けその裏側の面には伝熱用の第１のフィン２ａを立設した受熱板２と、その第１のフィン２ａを収容するように受熱板２と組み合わされたケーシング４と、受熱板２とケーシング４との間に挟装され、受熱板２との間で伝熱室５を形成するとともにケーシング４との間では羽根車７を収容するポンプ室６を形成し、中央部に貫通穴３ｄを有する隔壁部材３と、を備え、伝熱室５に流入した液体冷媒には、第１のフィン２ａの熱を伝達し、その伝熱室５から隔壁部材３の貫通穴３ｄを通過してポンプ室６に流入した液体冷媒には、ポンプ室６に収容された羽根車７の回転運動により推進力を与え、隔壁部材３の受熱板２に対向する面から受熱板２の方向へ液体冷媒の流れを制御する第２のフィン３ｂが立設されている。
【０１５７】
従って、この冷却装置は、このような受熱器１を備えたことにより、その受熱器１が液体冷媒との熱交換を促進して、少ない液体冷媒の流量でも容易に冷却性能を向上でき、しかも簡素な構造で小型化への対応も容易にできるという効果を有しているので、冷却装置としての冷却性能が向上し、比較的発熱量の大きな発熱体への対応や小型軽量化への対応も容易となる。
【０１５８】
しかも、実施の形態２の受熱器１は、ポンプ機能も併せて有しているので、液循環路内に別体のポンプを必要せず、ノートＰＣの筐体１７全体の小型軽量化を容易に実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５９】
本発明は、電子機器に搭載された発熱体を液体冷媒の循環により冷却する冷却装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】本発明の実施の形態１における受熱器の一部切り欠き斜視図
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図
【図３】（ａ）隔壁部材の上方からの斜視図、（ｂ）隔壁部材の下方からの斜視図、（ｃ）受熱板の上方からの斜視図
【図４】図２のＢ−Ｂ矢視断面図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態１における受熱器１の主要部の断面図、（ｂ）その変形例を示した断面図、（ｃ）その変形例を示した断面図
【図６】本発明の参考例を説明する受熱器の一部切り欠き斜視図
【図７】（ａ）図６のＣ−Ｃ矢視断面図、（ｂ）図７（ａ）のＤ−Ｄ矢視断面図
【図８】（ａ）図７（ｂ）のＥ−Ｅ矢視断面図、（ｂ）その変形例を示したＥ−Ｅ矢視断面図、（ｃ）その変形例を示したＥ−Ｅ矢視断面図
【図９】本発明の実施の形態２における冷却装置をノートＰＣに実装した全体構成図
【図１０】（ａ）（特許文献１）に記載の受熱器の分解斜視図、（ｂ）その外観斜視図、（ｃ）そのＡ−Ａ断面の部分拡大断面図
【図１１】（ａ）（特許文献２）に記載の冷却装置の断面図、（ｂ）その部分拡大断面図
【符号の説明】
【０１６１】
１    受熱器
２    受熱板
２ａ    第１のフィン
２ｂ    鍔部
２ｃ    受熱面
２ｄ    凹部
２ｅ    ベース面
２ｆ    段差
２ｇ    第１のフィン
３    隔壁部材
３ａ    隔壁板
３ｂ    第２のフィン
３ｃ    円筒壁
３ｄ    貫通穴
３ｅ    吸込連通口
３ｆ    吐出連通口
３ｇ    頂面
３ｈ    段差
４    ケーシング
４ａ    吸込口
４ｂ    吐出口
５    伝熱室
５ａ    吸込伝熱室
５ｂ    周回伝熱室
５ｃ    流路
６    ポンプ室
７    羽根車
７ａ    羽根
７ｂ    小孔
８    マグネットロータ
９    ステータ
１０    コイル
１１    回路基板
１２    発熱体
１３    シャフト
１４    シール部材
１５    ケーシング
１５ａ    吸込口
１５ｂ    吐出口
１５ｃ    第２のフィン
１５ｄ    第２のフィン
１６    伝熱室
１６ａ    吸込伝熱室
１６ｂ    周回伝熱室
１７    筐体
１８    キーボード
１９    基板
２０    放熱器
２１    液輸送路
Ｋ    羽根車の入口
【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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