(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器に搭載された発熱体を冷却する液冷機構と強制空冷機構とからなる電子機器の冷却装置であって、
前記液冷機構は、冷却液をインペラにより循環させるウォーターポンプ部と、発熱体の発熱部位に接触し発生熱を吸収する受熱面と冷却液を循環させる循環流路を構成する液流路とを本体ハウジング内に形成することで構成され、
前記強制空冷機構は、モータ駆動によるファンと、前記本体ハウジング及び前記ウォーターポンプ部を形成するウォーターポンプカバーのそれぞれに形成された放熱フィンとからなり、
前記液冷機構の本体ハウジングを、吸熱器内を循環する冷却液を封止する吸熱器カバーと前記ウォーターポンプカバーとで挟み込むことで、液流路を構成することを特徴とする電子機器の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電子機器の冷却装置に関し、例えばノート型パソコン等に搭載されるＣＰＵ等の発熱体を冷却するのに適した電子機器の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器、特に近年のノート型パソコンには高熱を発するＣＰＵ等の発熱体が搭載されているため、その発熱体からの熱が他の電子部品に悪影響を与えないように外部にその熱を放熱する構造としている。しかしながら、発熱体に直接放熱フィンを取付けて自然放冷を行う形式の冷却装置では、筐体内でその高さの制限を受けるノート型パソコンのような薄型の電子機器の冷却装置としては適したものではない。
そのため、ノート型パソコン等の薄型電子機器では、発熱体からの熱を筐体等に伝熱させて放熱を行ったり、又はヒートパイプ形式の冷却装置により対応を行っていた。
【０００３】
しかしながら、発熱体からの熱を筐体等に伝熱させる構造のものでは筐体内に熱が滞留したり筐体自体に熱が残存することとなり、高速化に伴って発熱量が増大するＣＰＵ等の冷却装置として適するものではなかった。
また、ヒートパイプ形式による冷却装置にあっては、ノート型パソコンの薄型化の要求には対応はできるものの、高速化に伴って発熱量が増大するＣＰＵ等の冷却能力には限界があるとともに、限られたスペースの筐体内に配管するという構造となり筐体設計を困難なものとしていた。
【０００４】
ところで、これらの課題を解決するものとして、本願出願人による特許協力条約に基づく国際特許出願の第ＰＣＴ／ＪＰ９９／００９４０号（国際公開第００／０５２４０１号）により開示される電子機器の冷却装置がある。
【０００５】
この電子機器の冷却装置１‘は、添付する図６乃至図８に示すようにアルミニュウム等の高熱伝導性材料により扁平形状に形成され、その一面に発熱体Ａに接触する受熱面１０１を有し、内部に液流路１０４が設けられた吸熱部１００と、合成樹脂材料により形成されたハウジング１０９内にインペラ１１６を回転可能に設けられたポンプを収納するポンプ収納部１０２と、このポンプ収納部１０２が取り付けられた取付け板１２３と、ポンプ収納部１０２と吸熱部１００の液流路１０４を接続する放熱パイプ１２０，１２１により構成された液冷機構ＢＢと、放熱パイプ１２０，１２１およびハウジング１０９をファン１２５により冷却する強制冷却機構ＣＣとを備え、液冷機構ＢＢと強制冷却機構ＣＣが絶縁部材で隔絶されて取付けられている構造とするものである。
【０００６】
このような構造とする電子機器の冷却装置１‘は次のように作用してＣＰＵ等の発熱体Ａを冷却する。
【０００７】
電子機器の内部にはＣＰＵ等の発熱体Ａがあり、この発熱体Ａの上面を液冷機構ＢＢの吸熱部１００の受熱面１０１に接触させる。すると発熱体Ａから発生する熱は吸熱器１００に伝達される。また、図７乃至図８に示すモータ基板１３３のコイル１３５に電流が印加されると、ファン１２５に取付けられたファン回転用磁石１２９に磁力が生じ、ファン１２５が回転する。このファン１２５の回転にともなって、図７に示すポンプ収納部１０２のインペラ１１６も連動して回転する。
【０００８】
吸熱部１００には図８に示すように冷却液が循環する液流路１０４がクランク状に刻設されているが、この液流路１０４の両端は受熱面１０１の端部から斜めに突出する連結腕１０６を貫通する供給用孔１０７と戻り用孔１０８に連通している。そして供給用孔１０７と戻り用孔１０８にはそれぞれ図９に示す供給側放熱パイプ１２０、戻り側放熱パイプ１２１が接続されていて、そのため循環する冷却液はポンプ収納部１０２のインペラ１１６の回転により循環することとなる。冷却液は供給側放熱パイプ１２０を通過する途中において冷却され、吸熱部１００を通過することにより受熱して温度上昇しつつある吸熱部１００を冷却する。
【０００９】
冷却液は吸熱した熱量の分だけ温度が上昇し、戻り側放熱パイプ１２１を経由してポンプ収納部１０２に連続的に戻される。このように温度上昇した冷却液は強制冷却機構ＣＣにより冷却され、所定温度以下に保持される。
【００１０】
強制冷却機構ＣＣは、供給側放熱パイプ１０９、戻り側放熱パイプ１１０およびファン１２５により構成されている。このファン１２５の作動により電子機器の筐体内部の空気が図示しない排出口等により筐体外に排出される。このときこの空気は強い勢いで供給側放熱パイプ１２０及び戻り側放熱パイプ１２１に当接してこれらのパイプ内の冷却液を冷却する。さらに、ポンプ収納部１０２の外面等にも当接してこれらも冷却している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような電子機器の冷却装置にも以下のような技術的な課題があった。
これを簡単に述べると、吸熱部１００の液流路１０４、供給側放熱パイプ１２０および戻り側放熱パイプ１２１内に冷却液を注水する際には、モータ基板１３３を含むモータ部位が、放熱部位及び吸熱部位とが一体的に構成されているため、液流路内に空気が残存する場合があり、この残存する空気によりインペラ１１６が空回り状態となる、いわゆるエアー噛み現象を生ずることがあった。このエアー噛み現象が生ずると冷却能力が低下するとともに、ＣＰＵ等の発熱体Ａを効率的にに冷却できないためにこれらを破損することがあった。
【００１２】
また、吸熱部１００で吸熱したＣＰＵ等の発熱体Ａからの熱は供給側放熱パイプ１２０及び戻り側放熱パイプ１２１により放熱されるが、これらのパイプの放熱面積が小さいために、所定の放熱能力を得ることができなかった。
【００１３】
さらに、吸熱部１００の連結部位である連結腕１０６と供給側放熱パイプ１２０及び戻り側放熱パイプ１２１は蝋付け等の処理によって結合されているが、冷却液が吸熱によりその水温を上昇させるとパイプ内の内圧も伴なって上昇し、これら結合部位からの漏水等が生ずることもあった。
【００１４】
以上のような技術的課題を解決することを目的として本発明はなされたものであって、エアー噛みをすることが無く、熱伝導効率に優れ、また放熱性の向上を図ることができるとともに、冷却液の漏水を防止することができる、電子機器の冷却装置を提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明の電子機器の冷却装置は、以下のような手段とした。
【００１６】
すなわち、本発明に係る電子機器の冷却装置は、電子機器に搭載された発熱体（Ａ）を冷却する液冷機構（Ｂ）と強制空冷機構（Ｃ）とからなる電子機器の冷却装置（１）であって、前記液冷機構（Ｂ）は、冷却液をインペラ（２５）により循環させるウォーターポンプ部（２０）と、発熱体（Ａ）の発熱部位に接触し発生熱を吸収する受熱面（１ａ）と冷却液を循環させる循環流路を構成する液流路とを本体ハウジング（１０）内に形成することで構成され、前記強制空冷機構（Ｃ）は、モータ（３）駆動によるファン（３１）と、前記本体ハウジング（１０）及び前記ウォーターポンプ部（２０）を形成するウォーターポンプカバー（２６）のそれぞれに形成された放熱フィン（１２）とからなり、前記液冷機構（Ｂ）の本体ハウジング（１０）を、吸熱器（５）内を循環する冷却液を封止する吸熱器カバー（１ｃ）と前記ウォーターポンプカバー（２６）とで挟み込むことで、液流路（４）を構成することを特徴とする。
【００１７】
このような構成とすることにより、液冷機構と強制空冷機構が一体化するために冷却液の漏水を防止可能な電子機器の冷却装置とすることができる。従来の冷却装置より優れた冷却能力を有する電子機器の冷却装置とすることができる。
【００１８】
また、このような構造とすることにより、冷却液の液流路への注水を装置組み立ての際にモータ基板を含むモータ部位が、放熱部位及び吸熱部位と別体構造とするために浸漬させて行うことができ、従って完全に液流路内の空気を抜くことができるので、エアー噛み現象を防止することの可能な電子機器の冷却装置とすることができる。
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の電子機器の冷却装置の実施の形態について添付する図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は本発明に係る電子機器の冷却装置の平面図であり、図２は本発明に係る電子機器の冷却装置の底面図であり、図３は図１乃至図２に示す排出口の正面図であり、図４は図２のＺ−Ｚ線における断面図であり、図５は図４の主要部の拡大図である。
【００２３】
本発明の電子機器の冷却装置１は、上記図４乃至図５に示すように電子機器内の発熱体Ａの発生熱を吸収する液冷機構Ｂを、強制空冷機構Ｃによって強制的に冷却するものである。そして、前記液冷機構Ｂ及び強制空冷機構Ｃは、組立後にあっては一体化するように構成されている。
【００２４】
具体的に電子機器の冷却装置１の構成を説明する。
液冷機構Ｂは、図１乃至図５に示す電子機器の冷却装置１の本体ハウジング１０に発熱体Ａの発熱部位に接触し、発生熱を吸収する受熱面１ａを有すると共に冷却液を循環させる液流路４を形成し、この液流路４はガスケット１ｂを介して積層状に密閉する吸熱器カバー１ｃとからなる吸熱器５と、液流路４内へ冷却液をインペラ２５により循環させるウォーターポンプ部２０とから構成されている。
【００２５】
一方、強制空冷機構Ｃは、モータ３の駆動によるファン３１と、電子機器の冷却装置１の本体ハウジング１０の外周部位及びこれに積層された本体１１の内側部位に形成された放熱フィン１２とから構成され、液冷機構Ｂのウォーターポンプ部２０と強制空冷機構Ｃのファン３１とを、上下の位置関係に本体ハウジング１０に配置されていて、液冷機構Ｂのインペラ２５の回転軸２７と強制空冷機構Ｃのファン３１の回転軸３１ａとの軸線が同一直線状に位置するよう配置される。
【００２６】
液冷機構Ｂの吸熱器５は、図４に示すように、アルミニウム等の高熱伝導性材料を偏平形状に加工し、片側の一方の面が電子機器の発熱体Ａ上面に接触して発熱体Ａの熱を吸熱する受熱面１ａとなり、他の一方の面には複数回折り返してクランク形状の溝が冷却液の液流路４として刻設されている。この液流路４は後述するウォーターポンプ部２０の冷却液が吐出する吐出孔２１と、冷却液が流入する吸入孔２２に一体的に連結されていて、冷却液の循環流路を形成している。
また、液流路４と吸熱器カバー１ｃとの間にはガスケット１ｂがサンドイッチ状に挟置されて吸熱器カバー１ｃによりビス止め等によって密閉状態にされる。このガスケット１ｂはいわゆるダイアフラム作用によって上昇する液流路４内の内圧を吸収して吸熱器５の水漏れを防止する。
【００２７】
ここで、ガスケット１ｂについて説明するが、その材質は耐熱変形の少ない合成ゴム等の素材であれば好適であるが、素材そのままの状態での使用でも良いが、吸熱器カバー１ｃの形状に合わせたフレームを製作し、その内側に素材を貼るようないわゆるフレーム付きのものとしても良い。また、ガスケット１ｂの液流路４と当接する面に液流路４のクランク形状の溝に係合するような水漏れ防止溝を加工すればさらに一層液流路４との係合が増し、水漏れを防止することが確実となる。
【００２８】
なお、吸熱器カバー１ｃの裏面には、図４に示すように液流路４に相対した穿設溝１ｄが刻設されており、ガスケット１ｂがダイヤフラムの作用をして膨張した際の圧力の逃がし溝として作用する。
【００２９】
次に、液冷機構Ｂのウォーターポンプ部２０について説明を行う。
ウォーターポンプ部２０は、図４乃至図５に示すように、本体ハウジング１０内に配置されて、後述する強制空冷機構Ｃのファン３１の回転に伴なって回転するインペラ２５により構成されている。
【００３０】
このインペラ２５は、円形の薄板の表面に法線方向に延びる複数の羽根２５ａが設けられていて、図５に示すようにウォーターポンプカバー２６に突設された回転軸２７に軸受２７ａを介してその回転を自在に軸装されている。そして、インペラ２５は磁性体の素材から形成されているために、ファン３１の上面に設けられているファン回転用磁石２９の磁力を直接に受けることとなり、ファン３１が回転するとファン用磁石２９の磁力が作用してインペラ２５も回転させる。
【００３１】
また、ウォーターポンプ部２０には、図５に示すように冷却液が吐出する吐出孔２１と冷却液が流入する吸入孔２２が設けられていて、前述の液冷機構Ｂの液流路４に一体的に連結されていて、冷却液の循環流路を形成している。
【００３２】
ウォーターポンプ部２０の内壁面には、吸入孔２２近傍からインペラ２５の中心部分に向かって図示しない凹状の溝が形成されているが、この凹状の溝は吸入孔２２からの流入する冷却液がインペラ２５の中心部分に容易に到達するように形成されたものである。
【００３３】
インペラ２５が回転を始めると、ウォーターポンプ部２０内の冷却液は吐出孔２１から前述の液冷機構Ｂの液流路４に流出すると共に、クランク状の液流路４内を循環し吸入孔２２を経由してインペラ２５の中心部分まで流入する、いわゆる遠心ポンプの作用をする。このような構造は、構造自体が簡単であるのみならず、インペラ２５を薄型に形成することができるために、本体ハウジング１０を薄型且小型の偏平形状に構成することができる。
【００３４】
本体ハウジング１０の下面には、開口周縁部に当接するガスケット１１ａと開口を閉鎖するハウジングカバー１３が取り付けられているが、このハウジングカバー１３およびガスケット１１ａを貫通するねじ１４が本体ハウジング１０の下面に設けられたねじ孔に螺合することによって、ウォーターポンプ部２０を密閉としている。
【００３５】
次に、強制空冷機構Ｃについての説明を行う。
強制空冷機構Ｃは、図４乃至図５に示すように、モータ３の駆動によるファン３１と、電子機器の冷却装置１の本体１１及び本体ハウジング１０に形成され図１乃至図２に示す放熱フィン１２とから構成されているが、本体ハウジング１０内で前述の液冷機構Ｂのウォーターポンプ部２０と強制空冷機構Ｃのファン３１が上下の位置関係に配置するような構造としている。
【００３６】
ファン３１及び前述のインペラ２５の駆動源であるモータ３について説明すると、このモータ３は本体ハウジング１０の下面に複数のコイル３５が固着されていて、このコイル３５には図示しないリード線が接続されている。また本体ハウジング１０の下面には、図４乃至図５に示すようにファン３１の回転を案内する軸受３６が突設されていて、この軸受３６の内面には、ファン３１の回転軸３２を支承するベアリング３３が装着され、ベアリング３３の装着位置はストップリング３４により固定されている。
【００３７】
ファン３１は、輪郭が円形の薄板材より加工形成され、中央に回転軸３２が、また、外周部には複数のスリットが設けられ、このスリットの間に形成される舌片に捩じれ角を設けた排気用羽根３１ａが形成される。またファン３１の上面には、ファン３１に回転力を伝達するためのファン回転用磁石２９が固着されている。このファン回転用磁石２９は、環状に形成され、回転軸３２と排気用羽根３１ａの間に配置されている。
【００３８】
前述の図示しないリード線に電流が供給されてコイル３５の磁界が変化すると、ファン回転用磁石２９によりファン３１が回転駆動し、本体ハウジング１０内に筐体内の空気を取り入れる。取り入れられその空気はファン３１によって、電子機器の筐体の図３に示す空気排出口４０から、筐体の外部に排出される。
【００３９】
なお、本体ハウジング１０内には放熱フィン１２が形成されているが、このフィン１２はファン３１の送風を効率良く筐体外部に送風するとともに、前述の液冷機構Ｂにより循環する冷却液の熱を吸熱した本体ハウジング１０を冷却する作用もする。
【００４０】
なお、上記実施の形態にあっては、電子機器の筐体内の空気を排気することにより、放熱フィン等を冷却するように構成したが、ファン３１により電子機器の筐体に外部の空気を取り入れ、放熱フィン等を冷却するようにな構成としても良い。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は以上述べたように構成されているので、従来の冷却装置に比較して小型、薄型で、且つ、効率よく、十分な冷却効果を得ることができるとともに、水漏れの防止を可能とする電子機器の冷却装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかる実施形態を示した電子機器の冷却装置の平面図である。
【図２】  電子機器の冷却装置の底面図である。
【図３】  図１及び図２に示す排出口の正面図である。
【図４】  図２のＺ−Ｚ線における断面図である。
【図５】  図４の主要部の拡大図である。
【図６】  電子機器の冷却装置の従来例を示す平面図である。
【図７】  図６の断面図である。
【図８】  従来例のモータ部及び吸熱部の分解斜視図である。
【図９】  従来例の液冷機構の分解斜視図である。
【符号の説明】
Ａ…発熱体、Ｂ…液冷機構、Ｃ…強制冷却機構、１…電子装置の冷却装置、１ａ…受熱面、１ｂ…ガスケット、１ｃ…吸熱器カバー、３…モータ、４…液流路（循環流路を構成する）、５…吸熱器、１０…本体ハウジング、１１…本体、１１ａ…ガスケット、１２…放熱フィン、１３…ハウジングカバー、２０…ウォーターポンプ部、２５…インペラ、２６…ウォーターポンプカバー、２９…ファン回転用磁石、３１…ファン。
【図１】
0004397114.tif 000002
【図２】
0004397114.tif 000003
【図３】
0004397114.tif 000004
【図４】
0004397114.tif 000005
【図５】
0004397114.tif 000006
【図６】
0004397114.tif 000007
【図７】
0004397114.tif 000008
【図８】
0004397114.tif 000009
【図９】
0004397114.tif 000010