(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートモジュールは、
熱源に熱的に接触する受熱部と、
前記受熱部の熱を伝導する冷媒が封入された液流路と、
ファンと、
前記ファンの排気口に配置され、複数の放熱フィンと、ラジエータ管液流路と、を有するラジエータと、
ステータを有する静止部と、前記ステータよりも径方向外側に位置し、マグネットを含む回転部とを有し、
前記回転部は、前記マグネットを内周面に保持するロータホルダと、前記ステータの径方向外方を取り囲み前記ステータに対して回転可能に支持されるポンプインペラとを有し、
前記ステータの径方向外方において前記ポンプインペラを取り囲む樹脂製のケーシングと、前記ポンプインペラと前記ケーシングとの間に構成されるポンプ液流路と、前記ポンプ液流路と接続され前記ケーシングから外部に延びるポンプ吸入口およびポンプ吐出口と、
を有し、
前記ロータホルダの少なくとも一部と前記ポンプインペラの少なくとも一部とは、径方向に重なるポンプと、
を備え、
前記液流路は、前記ラジエータ管液流路と前記ポンプ液流路を繋ぐ管液流路を有し、
前記管液流路は、前記ラジエータ管液流路から前記ポンプ吸入口を繋ぐポンプ吸入側管液流路と、前記ポンプ吐出口から前記ラジエータ管液流路を繋ぐポンプ吐出側管液流路と、前記受熱部において前記熱源の熱を前記冷媒に伝導させる受熱部管液流路と、を有し、
前記ラジエータ管液流路は、前記ポンプ吐出側管液流路に繋がる第１ラジエータ管液流路と、前記ポンプ吸入側管液流路に繋がる第２ラジエータ管液流路とを有し、
前記管液流路は、第１ラジエータ管液流路と第２ラジエータ管液流路をつなぐ、ラジエータ接続管液流路を更に有し、
前記受熱部管液流路は、前記ラジエータ接続管液流路に位置し、前記ポンプ吸入側管液流路に位置しない、
ヒートモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載のヒートモジュールであって、  前記熱源は、複数で構成され、前記受熱部は、前記複数の熱源とそれぞれに熱的に接触しており、  前記複数の熱源は、高発熱量の熱源と低発熱量の熱源を有する、ヒートモジュール。
【請求項３】
請求項２に記載のヒートモジュールであって、  最も発熱量の高い前記熱源は、前記ポンプ吐出側管液流路のうち最もポンプ吐出部近くに位置する、ヒートモジュール。
【請求項４】
請求項２に記載のヒートモジュールであって、  前記ポンプ吐出側管液流路は、前記ポンプ吐出口と前記受熱部の間で第１液流路と第２液流路とに分岐し、前記第１液流路は前記低発熱量の熱源の低温受熱部に繋がり、前記第２液流路は前記高発熱量の熱源の高温受熱部に繋がり、その後前記ラジエータ管液流路までの間で合流する、ヒートモジュール。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のヒートモジュールであって、    前記ラジエータ管液流路の流路方向に垂直な断面における断面積が、前記管液流路の流路方向に垂直な断面における断面積よりも大きい、ヒートモジュール。
【請求項６】
請求項１に記載のヒートモジュールであって、
前記受熱部管液流路は、前記ポンプ吐出側管液流路に位置する、前記ポンプ吐出側管液流路において、
前記ポンプ吐出口から前記受熱部までの管液流路長さは、前記受熱部から前記ラジエータ管液流路までの管液流路長さより短い、
ヒートモジュール。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のヒートモジュールであって、    前記管液流路は、熱伝導性材料で構成されるフレキシブルチューブである、ヒートモジュール。
【請求項８】
請求項７に記載のヒートモジュールであって、    前記ヒートモジュールは、金属製のベースもしくは、金属製の筐体に設置されており、前記フレキシブルチューブは、前記ベースもしくは前記筐体に熱的に接触する、ヒートモジュール。
【請求項９】
ヒートモジュールは、  異なる発熱量を有する複数の熱源に熱的に接触する複数の受熱部と、  前記受熱部の熱を伝導する冷媒が封入された液流路と、  ファンと、  前記ファンの排気口に配置され、複数の放熱フィンと、ラジエータ管液流路と、を有するラジエータと、  ステータを有する静止部と、前記ステータよりも径方向外側に位置し、マグネットを含む回転部とを有し、  前記回転部は、前記マグネットを内周面に保持するロータホルダと、前記ステータの径方向外方を取り囲み前記ステータに対して回転可能に支持されるポンプインペラとを有し、  前記ステータの径方向外方において前記ポンプインペラを取り囲む樹脂製のケーシングと、前記ポンプインペラと前記ケーシングとの間に構成されるポンプ液流路と、前記ポンプ液流路と接続され前記ケーシングから外部に延びるポンプ吸入口およびポンプ吐出口と、を有し、  前記ロータホルダの少なくとも一部と前記ポンプインペラの少なくとも一部とは、径方向に重なるポンプと、を備え、  前記液流路は、前記ラジエータ管液流路と前記ポンプ液流路を繋ぐ管液流路を有し、  前記管液流路は、前記ラジエータ管液流路から前記ポンプ吸入口を繋ぐポンプ吸入側管液流路と、前記ポンプ吐出口から前記ラジエータ管液流路を繋ぐポンプ吐出側管液流路と、前記受熱部において前記熱源の熱を前記冷媒に伝導させる受熱部管液流路と、を有し、
前記ラジエータ管液流路は、前記ポンプ吐出側管液流路に繋がる第１ラジエータ管液流路と、前記ポンプ吸入側管液流路に繋がる第２ラジエータ管液流路とを有し、
前記管液流路は、第１ラジエータ管液流路と第２ラジエータ管液流路とをつなぐ、ラジエータ接続管液流路を更に有し、前記受熱部管液流路は、少なくとも１つ前記ラジエータ接続管液流路に位置し、  最も高い発熱量を有する前記熱源が位置する前記受熱部管液流路は、前記ポンプ吐出側管液流路に位置する、ヒートモジュール。
【請求項１０】
請求項９に記載のヒートモジュールであって、    最も高い発熱量を有する前記熱源よりも低い発熱量を有する熱源の低温受熱部は、前記ポンプ吸入側管液流路に位置する、ヒートモジュール。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載のヒートモジュールであって、  前記管液流路は、熱伝導性材料で構成されるフレキシブルチューブである、ヒートモジュール。
【請求項１２】
請求項１１に記載のヒートモジュールであって、  前記ヒートモジュールは、金属製のベースもしくは、金属製の筐体に設置されており、前記フレキシブルチューブは、前記ベースもしくは前記筐体に熱的に接触する、ヒートモジュール。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートモジュールに関し、ヒートモジュールは、好ましくは、PC（パーソナルコンピュータ）等の電子機器に搭載される。
【背景技術】
【０００２】
従来のタブレット等の薄型PCは、インターネット閲覧や動画鑑賞という用途が中心であったが、近年では、高い処理速度が要求されるゲームや、解析シミュレーション等の用途として用いられるようになっている。高い処理速度を実現するためには、高クロック周波数のＣＰＵを採用する必要があり、放熱対策が必須となる。通常は、ヒートシンクおよび冷却ファンを用いてＣＰＵを冷却するが、タブレットＰＣは薄型ゆえに、冷却ファンそのものの送風特性は、従来のノートＰＣ、デスクトップＰＣ用の冷却ファンと比較して、低くなってしまう。よって、薄型で、より高い冷却特性を有するヒートモジュールが求められている。ヒートモジュールは、強制冷却方法として空冷式が一般的である。空冷式では、熱源から熱伝達率の高い銅やアルミニウムを用いてヒートシンクを形成し、ヒートシンクにファンにて空気流を供給し、放熱する方法が一般的である。また、熱源から離れた位置にヒートシンクを配置する場合においては、ヒートシンクと熱源とをヒートパイプで熱的に接続する方法もＰＣ等では多く採用されている。しかしながら、空冷式は、熱源から離れた位置のヒートシンクを冷却する方式であり、冷却特性を向上させるためには、冷却ファンの風量を増加させる必要がある。一方、上記に示した通り、タブレット等の薄型ＰＣに搭載される冷却ファンは薄型であり、厚型の冷却ファンと比較すると、風量は小さくなってしまう。つまり、空冷式では、冷却特性の向上は困難である。
【０００３】
そこで、特に熱源の発熱温度が高い場合には、水冷式のヒートモジュールが用いられている。例えば、特開２０１０−１３４６９３号公報には、電子部品が接触し、流路内に冷媒を流通させることにより電子部品の冷却を行う冷却ジャケット、冷却ユニット、冷却システムおよび電子機器が開示されている。
【特許文献１】特開２０１０−１３４６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特開２０１０−１３４６９３号公報に開示されるような冷却ジャケット、冷却ユニット、冷却システムおよび電子機器では、ジャケット１０、ケース１１ａ、蓋１１ｂで冷媒が流通する流路が構成されている。ケース１１aと蓋部１１bとを合わせて、その間の空間を流路を構成している。この場合、厚み方向の厚さが厚くなってしまうため、空冷タイプのノートＰＣやタブレットＰＣに搭載することが困難である。ヒートモジュールは、よりシンプルな構成で、薄型を実現することが求められている。本発明の主たる目的は、ヒートモジュールの薄型化且つ冷却特性の向上を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ヒートモジュールは、熱源に熱的に接触する受熱部と受熱部の熱を伝導する冷媒が封入された液流路と、ファンとファンの排気口に配置され、複数の放熱フィンと、ラジエータ管液流路と、を有するラジエータと、ステータを有する静止部と、ステータよりも径方向外側に位置し、マグネットを含む回転部とを有し、回転部は、マグネットを内周面に保持するロータホルダと、ステータの径方向外方を取り囲みステータに対して回転可能に支持されるポンプインペラとを有し、ステータの径方向外方においてポンプインペラを取り囲む樹脂製のケーシングと、ポンプインペラとケーシングとの間に構成されるポンプ液流路と、ポンプ液流路と接続されケーシングから外部に延びるポンプ吸入口およびポンプ吐出口と、を有し、ロータホルダの少なくとも一部とポンプインペラの少なくとも一部とは、径方向に重なるポンプと、を備え、液流路は、ラジエータ管液流路とポンプ液流路を繋ぐ管液流路を有し、管液流路は、ラジエータ管液流路からポンプ吸入口を繋ぐポンプ吸入側管液流路と、ポンプ吐出口からラジエータ管液流路を繋ぐポンプ吐出側管液流路と、受熱部において熱源の熱を冷媒に伝導させる受熱部管液流路と、を有し、ラジエータ管液流路は、ポンプ吐出側管液流路に繋がる第１ラジエータ管液流路と、ポンプ吸入側管液流路に繋がる第２ラジエータ管液流路とを有し、管液流路は、第１ラジエータ管液流路と第２ラジエータ管液流路をつなぐ、ラジエータ接続管液流路を更に有し、受熱部管液流路は、ラジエータ接続管液流路に位置し、ポンプ吸入側管液流路に位置しない、ヒートモジュール。

【発明の効果】
【０００６】
本発明のヒートモジュールにおいては、薄型化且つ冷却特性の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１実施形態に係るヒートモジュールの概略図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係るポンプの断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係るラジエータの斜視図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係るヒートモジュールの概略図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係るヒートモジュールの概略図である。
【図６】図６は、第１実施形態に係るヒートモジュールの概略図である。
【図７】図７は、第２実施形態に係るヒートモジュールの概略図である。
【図８】図８は、第２実施形態に係るヒートモジュールの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書では、図１中におけるヒートモジュール１００のポンプ３の中心軸に平行な軸方向の上側を単に「上側」と呼び、下側を単に「下側」と呼ぶ。本明細書における上下方向は、実際の機器に組み込まれたときの上下方向を示すものではない。また、中心軸を中心とする周方向を、単に「周方向」と呼び、中心軸を中心とする径方向を、単に「径方向」と呼ぶ。
【０００９】
図１は、本発明の例示的な第１実施形態に係るヒートモジュール１００の概略図である。ヒートモジュール１００は、水冷式である。ヒートモジュール１００は、ファン１とポンプ３と受熱部７と液流路９とラジエータ２０とを有する。本実施形態においてファン１は、遠心ファンである。ラジエータ２０は、ファン１と熱的に接続され、ファン１の排気口（図示省略）に配置される。ポンプ３は、冷媒８が介在する液流路９を介して、受熱部７およびラジエータ２０と接続される。より詳細には、液流路９において、ポンプ３から吐出された冷媒８は、受熱部７を経由して後述するラジエータ管液流路２２へ流入し、ラジエータ管液流路２２から液流路９を経由しポンプ３へ至る。ここで、冷媒８は、例えば、水もしくは不凍液等が用いられる。
【００１０】
ラジエ−タ２０は、複数の放熱フィン２１と、ラジエータ管液流路２２とを有する。複数の放熱フィン２１は、例えば、コの字形の放熱フィン２１を複数並列配置されることにより構成される。ファン１によって生じた風は、並列配置された放熱フィン２１の間に形成された通路を通過する。ラジエータ管液流路２２は複数のフィン２１と熱的に接触している。換言すると、平面視において、ラジエータ管液流路２２は、複数のフィン２１と重なる。図２に示すように、ラジエータ管液流路２２は、複数のフィン２１の内部を通過する。水冷式のヒートモジュールは、放熱特性を考慮すると、金属製のラジエータが採用されることが多い。ただし、ラジエータは、金属製に限定されず、放熱性や熱伝導性の高い樹脂材料を用いても良い。ラジエータ管液流路２２は、複数のフィン２１の内部を少なくとも１往復以上して通過することが望ましい。ラジエータ管液流路２２が複数のフィン２１の内部を少なくとも１往復以上することにより、複数のフィン２１とラジエータ管液流路２２とが接する面積が大きくなり、ラジエータ２０における冷却特性が向上する。ラジエータ管液流路２２は、銅製またはアルミニウム製のチューブである。ただし、熱伝導性に優れた材料であれば、材料は限定されない。
【００１１】
液流路９は、管液流路９１と、ラジエータ管液流路２２と、ポンプ液流路３３とを有する。管液流路９１は、ラジエータ管液流路２２とポンプ液流路３３とを繋ぐ。管液流路９１は、ポンプ吸入側管液流路９１１およびポンプ吐出側管液流路９１２を有する。ポンプ吸入側管液流路９１１は、ラジエータ管液流路流路２２からポンプ吸入口４２１を繋ぐ。ポンプ吐出側管液流路９１２は、ポンプ吐出口４２２からラジエータ管液流路２２を繋ぐ。ポンプ液流路３３とラジエータ管液流路２２とを有する。ポンプ吐出側管液流路９１２は、受熱部管液流路９１３を含む。受熱部管液流路９１３は、受熱部７において熱源６の熱を冷媒８に伝導させる。
【００１２】
図３は、第１実施形態に係るポンプの断面図である。ポンプ３は、アウターロータ型である。ポンプ３は、モータ部３０とポンプインペラ５３とケーシング４２とポンプ液流路３３とを備える。ポンプインペラ５３は、モータ部３０の回転部５から径方向外方に延びる。ポンプインペラ５３は、モータ部３０により中心軸Ｊ１回りを回転する。
【００１３】
ポンプ３では、モータ部３０によりポンプインペラ５３が中心軸Ｊ１を中心として回転されることにより、ポンプ液流路３３内において冷媒８が移動する。ポンプ３は、過流ポンプである。つまり、ポンプ３は、ケーシング４２と、ポンプインペラ５３との間に渦流を発生させ、高圧で冷媒を吐き出すポンプである。
【００１４】
モータ部３０は、静止部４と回転部５とを有する。ポンプインペラ５３は、回転部５の一部である。ケーシング４２は、モータ部３０およびポンプインペラ５３を収納する。ケーシング４２は、静止部４の一部である。
【００１５】
静止部４は、ステータ４１とケーシング４２とを有する。ケーシング４２は、ステータ４１の径方向外方において、ポンプインペラ５３を取り囲み、樹脂により形成される。ケーシング４２は、ポンプ３内に冷媒が吸入されるポンプ吸入口４２１とポンプ３内の冷媒が吐出されるポンプ吐出口４２２とを有する。
【００１６】
回転部５はマグネット５１とロータホルダ５２とポンプインペラ５３とを有する。マグネット５１は、ステータ４１よりも径方向外側に位置する。ロータホルダ５２は、マグネット５１を内周面に保持する。ポンプインペラ５３は、ステータ４１の径方向外方を取り囲み、ステータ４１に対して回転可能に支持される。ロータホルダ５２の少なくとも一部とポンプインペラ５３の少なくとも一部とは、径方向に重なる。
【００１７】
タブレットＰＣは、筐体の厚みが１０ｍｍ以下のモデルが大半である。またノートＰＣにおいては、筐体の厚みが３０ｍｍ以下のモデルが大半である。例えば、水冷式のヒートモジュールを搭載するノートＰＣにおいては、その筐体の厚みが５０ｍｍ前後となり、通常の空冷式のヒートモジュールを搭載したモデルと比較して厚くなってしまう。タブレットＰＣや、ノートＰＣにおいては、持ち運ぶことを想定しており、ユーザとしては、通常の空冷式のヒートモジュールを搭載したモデルや、ヒートモジュールが搭載されていないモデルと同等もしくはそれ以下の厚みの筐体を期待している。よって、水冷式のヒートモジュールを搭載する場合には、上記の通り、ノートＰＣであれば、筐体の厚みが３０ｍｍ以下、タブレットＰＣであれば、筐体の厚みが１０ｍｍ以下のモデルが求められている。つまり、水冷式のヒートモジュールは、ノートＰＣであれば、筐体の厚みが３０ｍｍ以下、タブレットＰＣであれば、筐体の厚みが１０ｍｍ以下のモデルに搭載される必要がある。つまり、水冷式のヒートモジュールは、薄型化が望まれている。また、上記で示した通り、ノートＰＣやタブレットＰＣにおいては、持ち運ぶことが想定されているため、軽量化が求められており、搭載されるヒートモジュールも軽量化が求められる。水冷式のヒートモジュールは、放熱特性を考慮すると、金属製のラジエータが採用されることが多い。ただし、ラジエータは、金属製に限定されず、放熱性や熱伝導性の高い樹脂材料を用いても良い。金属製のラジエータを採用した場合には、ヒートモジュールの質量は大きくなる。ヒートモジュール内の冷媒が流れる液流路は、流路抵抗が高い。よって、流路抵抗が高い液流路内に冷媒を循環させなければならないため、高揚程のポンプが求められる。つまり、水冷式のヒートモジュールにおいては、厚みの厚いポンプが採用されることが多い。しかしながら、ヒートモジュールの厚さを抑えるためには、ポンプの薄型が不可欠である。
【００１８】
図１に示すように、受熱部管液流路９１３は、ポンプ吸入側管液流路９１１に位置しない。本実施形態においては、受熱部管液流路９１３は、ポンプ吐出側管液流路９１２にのみ位置する。本実施形態を採用した場合の受熱部７に位置する熱源６を冷却するフローを以下に説明する。熱源６で発熱した熱は受熱部７を通じて、受熱部管液流路９１３内で冷媒８に伝達される。つまり、冷媒８は熱源６で発熱した熱を受熱している。更に冷媒８は、ポンプ吐出側管液流路９１２を通じてラジエータ管液流路２２に流入する。ラジエータ２０内部において、ラジエータ管液流路２２を流れる冷媒８からラジエータ２０に熱が伝達される。ラジエータ２０は、複数の放熱フィン２１を有しており、放熱フィン２１にも冷媒８からの熱が伝達される。ラジエータ２０に向けてファン１からの空気流が流れる。放熱フィン２１を含むラジエータ２０の表面付近に滞留している空気は、当該空気流によって、ラジエータ２０表面から移動する。これにより、ラジエータ２０を空冷することができ、ラジエータ２０は、冷媒８から受熱した熱を効率的に放熱し、熱交換できる。よって、ラジエータ管液流路２２の流出側の冷媒８の温度は、流入側の冷媒８の温度よりも低い。ラジエータ管液流路２２を流出した冷媒８は、ポンプ吸入側管液流路９１１を通じて、ポンプ吸入口４２１からポンプ液流路３３に吸入される。ポンプ３内において、ポンプインペラ５３の回転動作により冷媒８に運動エネルギを付与し、ポンプ液流路３３内における冷媒８の循環を生じさせる。その後、冷媒８は、ポンプ吐出側管液流路９１２を通じて、受熱部管液流路９１３に戻ってくる。冷媒８は、ラジエータ２０によって熱交換されており温度が低くなっているため、受熱部７から多くの熱を受熱することが可能になる。
【００１９】
上記で示した通り、ポンプ吸入側管液流路９１１を通過している冷媒８の温度が最も低い。つまり、本実施形態における冷媒８の液流路９内において、ポンプ液流路３３内を通過する冷媒８の温度を低くすることができ、ポンプ３が有するマグネット５１の減磁や、ステータ４１のコイルの損傷等の問題を防止することができる。よって、本発明によれば、薄型のポンプ３を採用することができ、ヒートモジュール１００の全体を薄型化することができる。
【００２０】
本実施形態においては、受熱部管液流路９１３は、ポンプ吐出側管液流路９１２にのみ位置する。ただし、少なくとも受熱部管液流路９１３は、ポンプ吸入側管液流路９１１に位置していなければよく、熱源６の数または配置は適宜変更されてもよい。以下に熱源６の数または配置について詳述する。
【００２１】
図４は第１実施形態に係る熱源６は、複数構成されてもよい。受熱部７は、複数の熱源６とそれぞれに熱的に接触している。複数の熱源６は、高発熱量の熱源６１と低発熱量の熱源６２とを有する。
【００２２】
熱源６が複数配置されることによって、ヒートモジュール１００による冷却対象からの総発熱が増加することになる。この場合、冷媒８が熱源６から受熱する熱量が多くなる。つまり、冷媒８の温度が高くなる。ヒートモジュール１００の薄型を達成するためには、受熱部７、ラジエータ２０、ファン１、ポンプ３の全てを薄型化する必要がある。ラジエータ２０およびファン１が、薄くなると、熱交換効率が低下するため、冷媒８の放熱も小さくなる。つまり、ポンプ吸入口４２１からポンプ内に吸入される冷媒８の温度が高くなる。ただし、複数の熱源６が、ポンプ吐出口４２２とラジエータ２０との間に配置されることにより、冷媒８の温度は、熱源６とラジエータ管液流路２２との間のポンプ吐出側管液流路９１２にて最も高くなる。つまり、ポンプ吸入口４２１から吸入される冷媒８の温度は、ラジエータ２０で冷却されているため、ポンプ３を損傷することなく、ヒートモジュール１００としての機能を維持することができる。
【００２３】
ポンプ吐出口４２２からポンプ吐出側管液流路９１２に吐出された冷媒８は、低温受熱部７２、高温受熱部７１に至るまでの間に、第１液流路９１２１と第２液流路９１２２内とに分岐されている。ポンプ吐出口４２２から吐出された冷媒８は、高発熱量の熱源６１および低発熱量の熱源６２の受熱による影響を受けることなく、低温受熱部管液流路９１３２および高温受熱部管液流路９１３１に流入される。よって、冷媒８による低温受熱部管液流路９１３２内および高温受熱部管液流路９１３１内での受熱効率を向上させることができる。
【００２４】
また、最も発熱量の高い熱源６は、ポンプ吐出側管液流路９１２のうち最もポンプ吐出口４２２近くに位置する。最も発熱量の高い熱源６がポンプ吐出口４２２との距離が最も近くなる。また、図５に示すように、ポンプ吐出口４２２と受熱部７との間で２つの熱源６を通過する場合、最も発熱量の高い熱源６１は、最もポンプ吐出口４２２近くに位置する。
【００２５】
ノートＰＣやタブレットＰＣは、ＣＰＵやＧＰＵといった複数の熱源６を有している。ＣＰＵやＧＰＵは、ＰＣの用途によって、それぞれの発熱量が異なる。例えば、高画質の映像を駆使したゲーム等を目的としたＰＣでは、高クロック周波数のＧＰＵが搭載される。この場合には、ＧＰＵは、ＣＰＵよりも発熱量が多くなる。一方、画質よりも解析ソフトを動作させる等の演算処理を目的としたＰＣでは、ＧＰＵよりもＣＰＵの方が発熱量が多くなる。ポンプ吐出側管液流路９１２において、例えば、高発熱量の熱源６１が低発熱量の熱源６２よりも上流側に位置した場合には、高発熱の熱源６１から冷媒８が受熱され、冷媒８が高温になる。その後、高温の冷媒８が低発熱量の熱源６２の受熱部管液流路９１３を通過することになる。高発熱量の熱源６１と低発熱量の熱源６２との発熱量の差が大きい場合には、冷媒８の温度が、低発熱量の熱源６２の温度よりも高くなる可能性がある。よって、本発明を採用することによって、低発熱量の熱源６２の冷却効果を高めることが可能である。
【００２６】
図６に示すように、ラジエータ管液流路２２は、ポンプ吐出側管液流路９１２に繋がる第１ラジエータ管液流路２２１と、ポンプ吸入側管液流路９１１に繋がる第２ラジエータ管液流路２２２とを有する。管液流路９１は、第１ラジエータ管液流路２２１と第２ラジエータ管液流路２２２とをつなぐ、ラジエータ接続管液流路９１４を更に有する。受熱部管液流路９１３は、ラジエータ接続管液流路９１４に位置する。熱源６が１つの場合は、受熱部管液流路９１３は、ラジエータ接続管液流路９１４のみに位置する。
【００２７】
熱源６から受熱する受熱部７をラジエータ接続管液流路９１４に位置させることによって、ラジエータ２０によって放熱された冷媒８がラジエータ接続管液流路９１４に流入し、冷媒８が、効果的に熱源６からの熱を受熱することができる。また、受熱された冷媒８は、ラジエータ接続管液流路９１４から流出し、その後、第２ラジエータ管液流路２２２に流入されることで、ラジエータ２０によって放熱できる。例えば、２つの熱源６が存在する場合には、一方の熱源６はラジエータ接続管液流路９１４に位置し、他方の熱源は、ポンプ吐出側管液流路９１２に位置するのが好ましい。いずれの熱源６においても受熱部管液流路９１３を通過する冷媒８は、ラジエータ２０によって放熱された状態であり、双方の熱源６の熱を効果的に放熱することができる。よって、ヒートモジュール１００としての冷却特性が向上する。また、ラジエータ接続管液流路９１４に２以上の熱源が位置してもよい。
【００２８】
ラジエータ管液流路２２の流路方向に垂直な断面における断面積が、前記管液流路の流路方向に垂直な断面における断面積よりも大きい。
【００２９】
ヒートモジュール１００を薄型化するためには、ラジエータ２０、ファン１、ポンプ３を薄くする必要がある。例えば、厚型のヒートモジュールにおいては、ラジエータは、放熱面積を大きく確保できるため、熱交換効率が高くなる。ファンは、高風量によりラジエータの空冷効率が高くなる。ポンプにおいては、高流量、高揚程となり、液流路内の水量を多くでき、高速で循環することが可能である。一方、薄型においては、ラジエータ２０の放熱面積が小さくなり、熱交換効率が厚型と比較して低くなる。ファン１は、低風量によりラジエータ２０の空冷効率が厚型と比較して低くなる。ポンプ３は、低流量、低揚程となり、厚型と比較して液流路内の水量を多くできない。
【００３０】
薄型のヒートモジュール１００において、最適な冷却特性を達成するには、ポンプ３による流量を最大限に発揮することにある。流量は、液流路の流路抵抗が大きくなると、低下してしまう。つまり、液流路内の流路抵抗を低減することが重要である。ラジエータ管液流路２２は、熱交換を行うために、流路方向の長さが長くなるのが好ましい。一方でラジエータ２０の横幅、奥行き、高さは、予め定められているため、ラジエータ管液流路２２を長くするためには、ラジエータ管液流路２２を蛇行させる必要がある。ラジエータ管液流路２２を蛇行させると、ラジエータ管液流路２２の屈曲部において、循環している冷媒内部に慣性力が働き、流路抵抗が大きくなる。ラジエータ管液流路２２の断面積をポンプ吐出側管液流路９１２の断面積以上に設定するのが好ましい。これにより、流路抵抗の増大を最小限にとどめることが可能となり、ポンプ３による流量の低減を抑制することができる。
【００３１】
薄型のヒートモジュール１００においては、管液流路９１の内径は小さくなるため、液流路９全体で有する冷媒量は少なくなる。よって、冷媒８を循環させるためのポンプ３の揚程は低くてもよい。つまり、超小型のポンプでも冷却特性を満足することが可能である。少量の冷媒８を効率よく循環させることで、受熱および熱交換が円滑にでき、薄型化で、最適なヒートモジュール１００を提供することが可能である。
【００３２】
ポンプ吐出側管液流路３３において、ポンプ吐出口４２２から受熱部７までの管液流路９１の長さは、受熱部７からラジエータ管液流路２２までの管液流路９１の長さよりも短い。
【００３３】
受熱部７からラジエータ管液流路２２までの管液流路９１の長さが、ポンプ吐出口４２２から受熱部７までの管液流路９１の長さよりも長いことで、受熱部７とラジエータ管液流路２２の間の管液流路９１にて、放熱する量を多くすることが可能であり、ラジエータ管液流路２２に流入するまでに温度を低下させることが可能となる。これにより、ヒートモジュール１００としての冷却特性が向上する。
【００３４】
管液流路９１は、熱伝導性材料で構成されるフレキシブルチューブである。さらに、ヒートモジュール１００は、金属製のベースもしくは、金属製の筐体に設置されており、フレキシブルチューブは、ベースもしくは筐体に熱的に接触する。
【００３５】
管液流路９１が熱伝導性材料で構成されるフレキシブルチューブであることで、冷媒８の熱がチューブを熱伝達して外部に放熱可能になる。よって、ヒートモジュール１００の冷却特性が向上する。さらに、熱伝導性材料で構成されるフレキシブルチューブを金属製のベースもしくは金属製の筐体に熱的に接触させることによって、フレキシブルチューブ内に存在する冷媒8の熱は、フレキシブルチューブに伝達され、その後金属製のベースもしくは金属製の筐体に熱伝達される。つまり、冷媒８を効果的に放熱することができる。よって、ヒートモジュール１００としての冷却特性が向上する。
【００３６】
図７は、本発明の例示的な第２実施形態に係るヒートモジュール１００Ａの下面図である。第２実施形態の基本的な構成は、第１実施形態のヒートモジュール１００と同じである。第２実施形態に関する説明は、第１実施形態と異なる箇所のみとする。
【００３７】
受熱部７Ａは、異なる発熱量を有する複数の熱源６Ａに熱的に接触する複数の受熱部７Ａを有する。熱源６Ａは、高発熱量の熱源６１Ａと低発熱量の熱源６２Ａとを有する。受熱部管液流路９１３Ａには、複数の熱源６Ａのうち、最も高い発熱量を有する熱源６１Ａが位置する。さらに、受熱部管液流路９１３Ａは、ポンプ吐出側管液流路９１２Ａに位置する。受熱部７Ａは、高温受熱部７１Ａと低温受熱部７２Ａとを有する。
【００３８】
最も高い発熱量を有する熱源６１Ａが位置する受熱部管液流路９１３Ａが、ポンプ吐出側管液流路９１２Ａに位置することで、最も高い発熱量を有する熱源６１Ａから受熱した冷媒８Ａは必ずラジエータ２０Ａを通過してからポンプ３Ａに流入することになる。高発熱量を有する熱源６１Ａから受熱した冷媒８Ａは、液流路９Ａにおいて最も高い温度となっている。よって、冷媒８Ａの温度が最も高い状態にてポンプ３Ａに流入されることを抑制できる。
【００３９】
低発熱量の熱源６２Ａの低温受熱部７２Ａは、ポンプ吸入側管液流路９１１Ａに位置する。より詳細には、高発熱量の熱源６１Ａは、ポンプ吐出側管液流路９１２Ａに位置し、かつ、低発熱量の熱源６２Ａの低温受熱部７２Ａが、ポンプ吸入側管液流路９１１Ａに位置する。
【００４０】
本構造を採用した場合の高温受熱部７１Ａに位置する熱源６１Ａおよび低温受熱部７２Ａに位置する熱源６２Ａを冷却するフローを以下に説明する。熱源６１Ａで発熱した熱は受熱部７１Ａを通じて、受熱部管液流路９１３１Ａ内で冷媒８Ａに伝達される。つまり、冷媒８Ａは熱源６１Ａで発熱した熱を受熱している。更に冷媒８Ａは、ポンプ吐出側管液流路９１２Ａを通じてラジエータ管液流路２２Ａに流入する。ラジエータ２０Ａ内部において、ラジエータ管液流路２２Ａを流れる冷媒８Ａからラジエータ２０Ａに熱が伝達される。ラジエータ２０Ａは、複数の放熱フィン２１Ａを有しており、放熱フィン２１Ａにも冷媒８Ａからの熱が伝達される。ラジエータ２０Ａに向けてファン１Ａからの空気流が流れる。放熱フィン２１Ａを含むラジエータ２０Ａの表面付近に滞留している空気は、当該空気流によって、ラジエータ２０Ａ表面から移動する。これにより、ラジエータ２０Ａを空冷することができ、ラジエータ２０Ａは、冷媒８Ａから受熱した熱を効率的に放熱し、熱交換できる。よって、ラジエータ管液流路２２Ａの流出側の冷媒８Ａの温度は、流入側の冷媒８Ａの温度よりも低い。ラジエータ管液流路２２Ａを流出した冷媒８Ａは、ポンプ吸入側管液流路９１１Ａを通じて、受熱部管液流路９１３２Ａに流入される。熱源６２Ａで発熱した熱は受熱部７２Ａを通じて、受熱部管液流路９１３２Ａ内で冷媒８Ａに伝達される。つまり、冷媒８Ａは、熱源６２Ａで発熱した熱を受熱している。その後、冷媒８Ａは、ポンプ吸入口４２１Ａからポンプ液流路３３Ａに吸入される。熱源６１Ａの発熱量は、熱源６２Ａの発熱量よりも大きい。ラジエータ２０Ａの放熱特性にも依存するが、ラジエータ２０Ａでの放熱特性が低い場合には、冷媒８Ａは、受熱部管液流路９１３１Ａから流出される際の温度よりも受熱部管液流路９１３２Ａから流出される際の温度の方が低い。よって、ポンプ吐出側管液流路９１２Ａに最も発熱量が高い熱源を配置すればポンプ３Ａに吸入される冷媒８Ａの温度を低くすることが可能である。
【００４１】
よって、ポンプ３Ａが有するマグネット５１Ａの減磁や、ステータ４１Ａのコイルの損傷等の問題を防止することができる。よって、本発明によれば、薄型のポンプ３Ａを採用することができ、ヒートモジュール１００Ａの全体を薄型化することができる。
【００４２】
図８に示すように、ラジエータ管液流路２２Ａは、ポンプ吐出側管液流路９１２Ａに繋がる第１ラジエータ管液流路２２１Ａと、ポンプ吸入側管液流路９１１Ａに繋がる第２ラジエータ管液流路２２２Ａとを有する。管液流路９１Ａは、第１ラジエータ管液流路２２１Ａと第２ラジエータ管液流路２２２Ａとをつなぐ、ラジエータ接続管液流路９１４を更に有する。受熱部管液流路９１３Ａは、ラジエータ接続管液流路９１４に位置する。第２実施形態においては、低発熱量の熱源６２Ａの低温受熱部７２Ａは、ポンプ吸入側管液流路９１１Ａに位置してもよい。
【００４３】
熱源６Ａから受熱する受熱部７Ａをラジエータ接続管液流路９１４Ａに位置させることによって、ラジエータ２０Ａによって放熱された冷媒８Ａがラジエータ接続管液流路９１４Ａに流入し、冷媒８Ａが、効果的に熱源６Ａからの熱を受熱することができる。また、受熱された冷媒８Ａは、ラジエータ接続管液流路９１４Ａから流出し、その後、第２ラジエータ管液流路２２２Ａに流入されることで、ラジエータ２０Ａによって放熱できる。例えば、２つの熱源６Ａが存在する場合には、一方の熱源６Ａはラジエータ接続管液流路９１４Ａに位置し、他方の熱源６Ａは、ポンプ吐出側管液流路９１２Ａに位置するのが好ましい。いずれの熱源６Ａにおいても受熱部管液流路９１３Ａを通過する冷媒８Ａは、ラジエータ２０Ａによって放熱された状態であり、双方の熱源６Ａの熱を効果的に放熱することができる。よって、ヒートモジュール１００Ａとしての冷却特性が向上する。
【００４４】
管液流路９１は、熱伝導性材料で構成されるフレキシブルチューブである。さらに、ヒートモジュール１００は、金属製のベースもしくは、金属製の筐体に設置されており、フレキシブルチューブは、ベースもしくは筐体に熱的に接触する。
【００４５】
管液流路９１Ａが熱伝導性材料で構成されるフレキシブルチューブであることで、冷媒８Ａの熱がチューブを熱伝達して外部に放熱可能になる。よって、ヒートモジュール１００Ａの冷却特性が向上する。さらに、熱伝導性材料で構成されるフレキシブルチューブを金属製のベースもしくは金属製の筐体に熱的に接触させることによって、フレキシブルチューブ内に存在する冷媒８Ａの熱は、フレキシブルチューブに伝達され、その後金属製のベースもしくは金属製の筐体に熱伝達される。つまり、冷媒８Ａを効果的に放熱することができる。よって、ヒートモジュール１００Ａとしての冷却特性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明に係る遠心ファンは、ノート型ＰＣやデスクトップ型ＰＣの筐体内部における機器の冷却、その他の機器の冷却、様々な対象物に対する空気の供給等に利用可能である。さらに、他の用途として利用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
Ｊ１  中心軸
１００  ヒートモジュール
１  ファン
２０  ラジエータ
２１  放熱フィン
２２  ラジエータ管液流路
３  ポンプ
３１  ポンプインペラ
３３  ポンプ液流路
４静止部
４１ステータ
４２ケーシング
４２１  ポンプ吸入口
４２２  ポンプ吐出口
５回転部
５１マグネット
５２ロータホルダ
５３ポンプインペラ
６  熱源
６１  高発熱量の熱源
６２  低発熱量の熱源
７  受熱部
８  冷媒
９  液流路
９１管液流路
９１１  ポンプ吸入側管液流路
９１２  ポンプ吐出側管液流路
９１２１  第１液流路
９１２２  第２液流路
９１３  受熱部管液流路
９１３１  高温受熱部管液流路
９１３２  低温受熱部管液流路
【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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