(57)【要約】    【課題】  限られたスペース内に無理なく配置でき、しかも冷却効率を向上できる冷却装置を提供する。    【解決手段】  放熱体５を送風部６の外周に配置して、これらを同一平面上に配置する。放熱体５と送風部６は、限られたスペース内に無理なくコンパクトに収容できる。また、管路４内の液体は、送風部６から遠い位置にある第１の流通路15を通過する際に、放熱体５に熱を奪われて次第に冷却し、次に送風部６の近傍にある第２の流通路16において、この送風部６からの風を直接受けながら、第１の流通路15を流れる液体の熱影響を受けることなく通過する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の貯溜部と、前記液体の駆動部と、前記液体を流通する経路と、前記経路中の液体を冷却する放熱部と、前記放熱部または前記経路に送風する送風部とを備えた冷却装置において、
前記送風部の外周に前記経路と前記放熱部とを配置し、
前記経路は、前記放熱部に熱を伝えながら液体を流通する第１の流通路と、前記第１の流通路よりも前記送風部の近傍に配置され、液体を流通する第２の流通路とを備えたことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記送風部は、その回転軸に対して所定方向に風を送るファンと、このファンの周囲２方向以上に設けられた排気部とを備え、各々の前記排気部の一部または全てに前記放熱部を配置したことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
液体の貯溜部と、前記液体の駆動部と、前記液体を流通する経路と、前記経路中の液体を冷却する放熱部と、前記放熱部または前記経路に送風する送風部とを備えた冷却装置において、
前記送風部の外周に前記経路と前記放熱部とを配置し、
風が当たるように、該送風部に前記貯溜部を配置したことを特徴とする冷却装置。
【請求項４】
前記送風部に通風部を設け、この通風部に臨んで前記貯溜部を配置したことを特徴とする請求項３記載の冷却装置。
【請求項５】
前記送風部と前記貯溜部とを接合したことを特徴とする請求項３または４記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器の冷却装置に関し、例えば中央演算処理装置等の発熱部品としての熱源を、液体を移動させて冷却する液体式の冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノート型パソコンに組み込まれる半導体素子としてのＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）は、高速化および高性能化が進み、熱源であるＭＰＵの発熱量が増大しているため、従来の冷却ファンモジュールを利用した空冷による冷却装置では、十分にＭＰＵを冷却することが困難になっていた。また、空気で高い発熱量の熱源を冷却する際の騒音が耳障りになるという問題があった。
【０００３】
こうした問題点を解決するために、例えば特許文献１には、発熱部品である半導体素子を熱的に接続した受熱部としての受熱ヘッダと、液駆動装置を組み込んだ放熱部としての放熱ヘッダとの間を経路であるフレキシブルチューブによって接続し、このフレキシブルチューブ内で液体を循環させて、半導体素子を冷却する電子機器の冷却装置が開示されている。この場合、半導体素子で発生した熱が受熱ヘッダに伝導すると、フレキシブルチューブ内の冷媒である液体によって放熱ヘッダへの熱輸送が行なわれ、放熱ヘッダから空気中に熱を放散すると共に、放熱ヘッダで冷却した液体を受熱ヘッダ側に戻すようにしている。
【０００４】
しかし、放熱ヘッダからは自然対流による放熱が行なわれている関係で、半導体素子の温度上昇を十分に抑制できない。そこで、図５に示すように、複数枚のフィン板材100を平行配置してなる放熱部101に、Ｕ字状に折り返された循環パイプ102を突き通し、フィン板材100間に沿って風Ｆが流れるように、軸流ファン103を備えた送風部104を配置することで、経路である循環パイプ102内を流れる液体を、送風部104からの風Ｆにより強制的に冷却するものが知られている。
【特許文献１】特許第３３８５４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記図５に示す冷却装置では、風Ｆがフィン板材100間をスムースに通過するように、軸流ファン103の軸方向に放熱部101と送風部104を平行に配置しているが、とりわけノート型パソコンのような薄型電子機器においては、限られたスペース内で冷却効率を上げることが必要とされるため、上記放熱部101と送風部104とを重ね合わせた理想的な状態で組み込むことが難しく、各部品の配置や構造に無理を生じて冷却性能が低下する問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、限られたスペース内に無理なく配置でき、しかも冷却効率を向上できる冷却装置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】
【０００７】
請求項１における冷却装置では、放熱部が送風部の外周に配置されているため、放熱部と送風部とを同一平面上に配置することができ、装置の薄型化を図ることができる。そのため、限られたスペース内に放熱部と送風部とを無理なくコンパクトに収容できる。また、送風部から送られる風を放熱部の熱放散のために有効に利用することができる。
【０００８】
さらに、経路内の液体は、送風部から遠い位置にある第１の流通路を通過する際に、放熱部に熱を奪われて次第に冷却し、次に送風部の近傍にある第２の流通路において、この送風部からの風を直接受けながら、第１の流通路を流れる液体の熱影響を受けることなく通過してゆく。そのため、第１の流通路で一度冷やされた液体が、第２の流通路を通過する際に再び温められることを防ぐと共に、送風部からの風が第２の流通路により温められることなく、その外周側にある第１の流通路内の液体から効果的に熱を奪って、冷却性能を向上させることができる。
【０００９】
請求項２における冷却装置では、送風部がファンの回転軸の所定方向に風を送り出すので、送風部を横置き状に配置でき、更なる薄型化を達成できる。しかもファンの外周の少なくとも２方向以上に排気部が設けられ、その排気部の各々の一部または全てに放熱部が配置されるため、送風部の外周において放熱面積を大きく確保でき、冷却効率をさらに向上できる。
【００１０】
請求項３における冷却装置では、放熱部が送風部の外周に配置されているため、放熱部と送風部とを同一平面上に配置することができ、装置の薄型化を図ることができる。そのため、限られたスペース内に放熱部と送風部とを無理なくコンパクトに収容できる。また、送風部から送られる風を放熱部の熱放散のために有効に利用することができる。
【００１１】
さらに、風が当たるように、貯溜部が送風部に配置されているため、送風を貯溜部の液体の冷却にも利用することができ、冷却性能が向上する。しかも、送風部の一部を貯溜部に兼用させることができ、小型化と共に重量の削減を図ることができる。
【００１２】
請求項４における冷却装置では、送風部に設けた通風部から送り出される風が直接貯溜部に当たって、この貯溜部内の液体を効果的に冷却するので、更なる冷却性能の向上を図ることができる。
【００１３】
請求項５における冷却装置では、送風部と貯溜部が容易に外れたり、ずれたりせず、必要な接合強度を確保でき、長期にわたり良好な冷却性能を維持できる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の冷却装置によれば、限られたスペース内に無理なく配置でき、しかも冷却効率を向上することができる。
【００１５】
請求項２の冷却装置によれば、送風部の外周において放熱面積を大きく確保でき、冷却効率をさらに向上できる。
【００１６】
請求項３の冷却装置によれば、限られたスペース内に無理なく配置でき、しかも冷却効率を向上できると共に、送風部の一部を貯溜部に兼用でき、小型化と共に重量の削減を図ることが可能になる。
【００１７】
請求項４の冷却装置によれば、貯溜部内の液体を効果的に冷却して、更なる冷却性能の向上を図ることができる。
【００１８】
請求項５の冷却装置によれば、送風部と貯溜部との間で必要な接合強度を確保でき、長期にわたり良好な冷却性能を維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明における好ましい冷却装置の各実施例について、添付図面を参照しながら説明する。なお、ここでの冷却装置は、何れも薄型電子機器であるノート型パソコンに組み込まれるものを想定しているが、それ以外の各種電子機器の冷却装置としても適用可能である。また各実施形態において、図中同一部分には同一符号を付し、その共通する箇所の説明は重複するため省略する。
【実施例１】
【００２０】
図１及び図２は、本発明の第１実施形態を示すものである。１は本実施形態の冷却装置であり、これは冷却用の液体が貯溜された貯溜部としてのタンク２と、冷却用の液体を循環させる液体駆動部としてのポンプ３と、タンク２とポンプ３との間に接続され、このタンク２とポンプ３との間で冷却用の液体を循環させる経路としての管路４と、複数枚の板状のフィン５Ａを管路４に突き刺すようにして並列に配置した放熱部としての放熱体５と、管路４及び放熱体５に風を送る送風部６とを備えている。ここでの液体は、例えばプロピレングリコールと防錆剤を水に混合した水溶液からなる不凍液が用いられている。
【００２１】
送風部６は、上面７，下面（図示せず）および４つの側面８からなる略矩形状の外郭部材たる筐体９と、筐体９の内部に収納された複数枚の羽根10Ａを有するファン10とを備える両面吸気型の送風ファンである。また、ファン10の回転軸10Ｂ方向に対向して、筐体９の上面７及び下面には、筐体９内部に空気を取り入れるための吸気孔11が各々設けられると共に、筐体９の４つの側面８の中で少なくとも３つの側面８には、ファン10からの風を筐体９の外部に排出する排気孔12が設けられる。すなわち、ここでのファン10は、その回転軸10Ｂに沿った方向から空気を取り入れ、回転軸10Ｂと直交する放射方向に空気を排出するような形状を有している。なお、本実施形態では複数のスリット状の排気孔12を用いることによって、筐体９の側面８として必要な強度を確保しつつ、適当な通風効果も得るようにしているが、排気面積を大きくするために、筐体９の側面８略全体に単独の排気孔を設けてもよい。
【００２２】
前述のフィン５Ａは、熱伝導率の高い複数の金属板状部材からなり、このフィン５Ａを適宜間隔に配置してなる放熱体５は、前記排気孔12を形成した３つの側面８に沿って、フィン５Ａ間を空気が円滑に流れるようにそれぞれ設けられる。さらに各々のフィン５Ａの略中央部には、管路４が貫通可能な形状で、排気孔12の近傍に位置する基端側の孔13と、この孔13よりも排気孔12から離れて位置する先端側の孔14が、それぞれ並んで設けられる。
【００２３】
管路４は、フィン５Ａと同様に熱伝導率の高い金属材料で形成されており、図１に示すように、ポンプ３から管路４に送り出された液体が、送風部６の外周に配設した放熱体５の部分を通過して冷却され、この冷却した液体がタンク２に入って貯溜され、さらにタンク２からポンプ３に戻って、そこで熱源（図示せず）からの熱を奪う液体の循環サイクルを形成している。またこの管路４は、とりわけ筐体９の側面８より外方に位置する送風部６の外周において、放熱体５に熱を伝導しつつ、この放熱体５の先端側で液体を流通するために、各フィン５Ａの孔14に貫通して設けられた第１の流通路15と、第１の流通部15よりも送風部６の近傍で、第１の流通路15から放熱体５への熱伝導により冷却された液体を流通するために、前記各フィン５Ａの孔13に貫通して設けられた第２の流通路16とにより構成される。すなわちここでの管路４は、ポンプ３の出口からフィン５Ａの外側の孔14を通って筐体９の外周を周回する第１の流通路15と、それから折り返してフィン５の内側の孔13を通って再度筐体９の外周を周回し、タンク２の入口に接続される第２の流通路16を備えている。
【００２４】
なお、本実施形態では経路として外部と閉ざされた管路４を用いているが、冷却用の液体が流れる構造であれば、例えば一部を開放した断面Ｕ字型の経路を採用してもよい。また、本実施形態では、排気孔12を形成した送風部６の各側面８に、少なくとも２本の管路４が配設されているが、例えば第１の流通路15や第２の流通路16を２本以上平行に配置して、一つの側面８につき３本以上の管路４を配設しても構わない。このように、放熱体５を貫通する管路４が長くなるほど、放熱体５を通しての液体の放熱効果を高めることができる。
【００２５】
また、ここでの送風部６の平面形状は四角以上の多角形に形成されるが、その場合は少なくとも３方向以上の各側面８に排気孔12を設けて、各排気孔12に管路４と放熱体５とを配置するのが好ましい。排気孔12が筐体９の複数箇所にあると、それに臨んで取付けられる放熱体５の放熱面積が自ずと増大し、管路４中を流れる液体からより多くの熱を奪うことができる。また、ファン10から送り出される風を分散して、効率よく液体の冷却に利用できるという利点もある。また、本実施形態においてノート型パソコンに搭載されるＭＰＵなどの熱源（図示せず）は、受熱部としてのポンプ３の下部に接続される。しかし、これに限定されず、熱源は循環サイクル中のどの部分に配置されていてもよい。
【００２６】
次に、本実施形態の作用について説明する。ノート型パソコンを起動すると、ＭＰＵなどの熱源が通電状態になり温度が上昇し、その熱源の上部にあるポンプ３内を通過する液体の温度も上昇する。このとき、冷却装置１のポンプ３や送風部６も通電状態となり、回転軸10Ｂを中心にファン10が作動して、回転軸10Ｂの放射方向に設けられた羽根10Ａが回転し始める。これにより送風部６は、筐体９の上面７および下面の各吸気孔11から空気を吸い込んで、これと直交する方向にある側面８の排気孔12に風を送り出す。排気孔12を通過した風は、放熱体５を構成する各フィン５Ａ間に沿って流れ、各フィン５Ａの先端側から外部に排出される。
【００２７】
また、冷却装置１のポンプ３が作動することにより、熱源から熱を奪って温められた液体が、ポンプ３の出口から管路４内に吐出する（液体の循環経路を示す図１の矢印Ａ参照）。この温められた液体は、第１の流通路15の入口から流入して、最初は送風部６の周囲に配置された外回りの管路４すなわち第１の流通路15を通過し、次にこの第１の流通路15の出口で折り返して、今度は内回りの管路４すなわち第２の流通路16を通過して、第２の流通路16の出口からタンク２に送り出される。その際、第１の流通路15を通過する温められた液体からフィン５Ａの先端部に熱が伝導すると、そこで排気孔12から送り出される冷たい空気に触れて、そのまま放熱体５の外部に熱が放出される（風の流れを示す図１の矢印Ｆ参照）。こうして、第１の流通路15を通過する液体は次第に冷却され、第２の流通路16に流入するが、この第２の流通部16は送風部６の排気孔12から見て第１の流通路15よりも風の上流側に位置するため、第１の流通路15からの熱影響によって内部の液体が再び温められることを防止できる。また、排気孔12から送り出される風も、第２の流通路16を通過する液体によって温められることがなく、第１の流通路15を通過する温められた液体から効率よく熱を奪うことができる。放熱体５は送風部６の側面８の三方向に形成した排気孔12に臨んで各々配置されているため、放熱面積を大きく確保して液体からの熱を効率よく奪うことができ、冷却装置１としての冷却効率が向上する。こうして第２の流通路16からタンク２に送り出される冷却した液体は、ポンプ３へと循環されて再び熱源の熱を吸収する。
【００２８】
また、送風部６を構成するファン10の回転軸10Ｂ方向にではなく、回転軸10Ｂと直交する方向に放熱体５を配置しているので、特に薄型電子機器内において、同一平面状に配置される放熱体５と送風部６を無理なく収容することができる。しかも、送風部６は回転軸10Ｂに対して直交方向に風を送り出すようになっており、放熱体５に風を向けることができるため、薄型化を図りつつも冷却効率を向上できる。さらに、送風部６の筐体９には排気孔12が設けられているので、筐体９に風が当たることなく直接的に放熱体５に風を送り出すことができ、冷却効率がさらに向上する。
【００２９】
以上のように本実施形態では、液体を貯溜する貯溜部としてのタンク２と、液体に駆動力を付与する駆動部としてのポンプ３と、タンク２とポンプ３との間で液体を循環すなわち流通するのに設けられる経路としての管路４と、管路４中の熱源により温められた液体を冷却する放熱部としての放熱体５と、放熱体５または管路４に送風する送風部６とを備えた冷却装置において、送風部６の側面８より外方にある外周に放熱体５と管路４とを配置し、放熱体５に熱を伝えながら液体を流通する第１の流通路15と、第１の流通部15よりも送風部６の近傍に配置され、放熱体５で冷却された液体を流通する第２の流通路16とを、それぞれ管路４に備えている。
【００３０】
このようにすると、放熱体５が送風部６の外周に配置されているため、放熱体５と送風部６とを同一平面上に配置することができ、装置の薄型化を図ることができる。そのため、限られたスペース内に放熱体５と送風部６とを無理なくコンパクトに収容できる。また、送風部６から送られる風を放熱体５の熱放散のために有効に利用することができる。
【００３１】
さらに、管路４内の液体は、送風部６から遠い位置にある第１の流通路15を通過する際に、放熱体５に熱を奪われて次第に冷却し、次に送風部６の近傍にある第２の流通路16において、この送風部６からの風を直接受けながら、第１の流通路15を流れる液体の熱影響を受けることなく通過してゆく。そのため、第１の流通路15で一度冷やされた液体が、第２の流通路16を通過する際に再び温められることを防ぐと共に、送風部６からの風が第２の流通路16により温められることなく、その外周側にある第１の流通路15内の液体から効果的に熱を奪って、冷却性能を向上させることができる。
【００３２】
また本実施形態の送風部６は、その回転軸10Ｂに対して所定の例えば直交方向に風を送るファン10と、このファン10の少なくとも周囲２方向以上に設けられた排気部としての排気孔12とを備え、各々の排気孔12の一部または全てに放熱体５を配置している。
【００３３】
この場合、送風部６がファン10の回転軸10Ｂに沿ってではなく、回転軸10Ｂの直交方向に風を送り出すので、送風部６を横置き状に配置でき、更なる薄型化を達成できる。しかもファン10の外周の少なくとも２方向以上に排気孔12が設けられ、その排気孔12のそれぞれに放熱体５が配置されるため、送風部６の外周において放熱面積を大きく確保でき、冷却効率をさらに向上できる。
【実施例２】
【００３４】
次に、本発明の第２実施形態について図３及び図４を参照しながら説明する。なお、第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、その共通する部分の説明は重複するため省略する。
【００３５】
本実施形態では、放熱体５が取付けられていない送風部６の側面８に、ファン10からの風を通過させるための通風孔21が設けられ、この通風孔21を設けた側面８にタンク２が設けられる。またここでは、タンク２と送風部６とを接合固着する構造として、通風孔21を設けた側面８の縁部に設けたねじ孔（図示せず）と、通風孔21に対抗するタンク２の一側上部に突出形成され、前記ねじ孔に対応した挿通孔（図示せず）を有する延設部22と、タンク２の挿通孔を通して送風部６のねじ孔にねじ止めされる固着部材としてのねじ23とを備えている。
【００３６】
そして、タンク２の一側を通風孔21を設けた側面８に突き当てると、延設部22に形成した挿通孔と送風部６のねじ孔が合致し、この状態で延設部22の上側からタンク２の挿通孔を通して送風部６のねじ孔にねじ23を螺着すると、送風部６の筐体９とタンク２とが接合固定される。なお、筐体９とタンク２との接合構造はこれに限定されず、爪嵌合、接着またはロウ付けなどであってもよい。また、通風孔21はスリット状のものではなく、排気面積を大きくするために、筐体９の側面８略全体に単独の通風孔21を設けてもよい。その他の構成は、第１実施形態のものと共通しているが、本実施形態では管路４内を液体が循環するのではなく、往復動するものでもよい。
【００３７】
次に、本実施形態の作用について説明する。管路４内の第１の流通路15や第２の流通路を通過しながら、冷却された液体がタンク２に送り出される動作は、第１実施形態で説明した通りであるが、ここではファン10から送り出された風が、回転軸10Ｂと直交する方向にある通風孔21を通過してタンク２の一側壁面に直接当たり、タンク２ひいてはその内部にある液体が冷やされる。したがって、タンク２と送風部６を一体的にしたコンパクトな構造でありながら、冷却装置１としての冷却性能が向上する。さらに、送風部６の壁面の一部をタンク２の外郭部材と兼用することができるので、その壁面の一部に相当する重量を削減できる。
【００３８】
以上のように本実施形態では、液体を貯溜する貯溜部としてのタンク２と、液体に駆動力を付与する駆動部としてのポンプ３と、タンク２とポンプ３との間で液体を循環すなわち流通するのに設けられる経路としての管路４と、管路４中の熱源により温められた液体を冷却する放熱部としての放熱体５と、放熱体５または管路４に送風する送風部６とを備えた冷却装置において、送風部６の側面８より外方にある外周に放熱体５と管路４とを配置し、送風部６からの風が当たるように、この送風部６の例えば外周にタンク２を配置している。
【００３９】
この場合も、放熱体５が送風部６の外周に配置されているため、放熱体５と送風部６とを同一平面上に配置することができ、装置の薄型化を図ることができる。そのため、限られたスペース内に放熱体５と送風部６とを無理なくコンパクトに収容できる。また、送風部６から送られる風を放熱体５の熱放散のために有効に利用することができる。
【００４０】
さらに、送風部６からの風が当たるように、タンク２が送風部６の外周に配置されているため、送風部６の送風をタンク２の液体の冷却にも利用することができ、冷却性能が向上する。しかも、送風部６の外周面の一部をタンク２に兼用させることができ、小型化と共に重量の削減を図ることができる。
【００４１】
また本実施形態では、送風部６の例えば外周に通風部としての通風孔21を設け、この通風孔21に臨んでタンク２を配置している。
【００４２】
こうすると、送風部６の外周に設けた通風孔21から送り出される風が直接タンク２に当たって、このタンク２内の液体を効果的に冷却するので、更なる冷却性能の向上を図ることができる。
【００４３】
また本実施形態では、タンク２と送風部６とを例えばねじ止めなどの各種接合構造により機械的に接合している。この場合、送風部６とタンク２が容易に外れたり、ずれたりせず、必要な接合強度を確保でき、長期にわたり良好な冷却性能を維持できる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、排気孔12は送風部６の側面８の１方向若しくは２方向にだけ設けてもよく、また側面８の４方向以上に設けてもよい。また、１本の連続したパイプを折り曲げて管路４を形成するのではなく、２本以上のパイプを可撓性チューブなどで相互に接続して、所望の管路４を形成してもよい。さらに、本実施形態では、送風部６の外郭をなす筐体９の平面形状が四角形であるが、例えば角のない円形や、それ以外の各種形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態における冷却装置の構成図である。
【図２】同上、冷却装置の要部斜視図である。
【図３】本発明の第２実施形態における冷却装置の構成図である。
【図４】同上、冷却装置の要部斜視図である。
【図５】従来例における冷却装置の要部斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
２  タンク（貯溜部）
３  ポンプ（駆動部）
４  管路（経路）
５  放熱体（放熱部）
５Ａ  フィン
６  送風部
10  ファン
10Ｂ  回転軸
12  排気孔（排気部）
15  第１の流通路
16  第２の流通路
21  通風孔（通風部）
【図１】
2005277134.tif 000003
【図２】
2005277134.tif 000004
【図３】
2005277134.tif 000005
【図４】
2005277134.tif 000006
【図５】
2005277134.tif 000007