(57)【要約】【課題】小型化を図ると共に冷却能力を向上できる熱交換器を提供すること。【解決手段】フィン１６ｃにおける空気の流れ方向に沿ったラジエータ１６の厚さを変えずに、例えばラジエータ１６が遠心ファン１２等と干渉しない限り、例えばフィン１６ｃ同士の間隔を変えないでフィン１６ｃの数を増やす等して、複数のフィン１６ｃの空気の流れ方向と直交する水平面の総表面積であるラジエータ１６の冷却面積を大きくできる。このため、ラジエータ１６の冷却面積を大きくした分だけラジエータ１６での熱交換が促進され、ラジエータ１６の冷却能力を向上できる。また、遠心ファン１２とラジエータ１６とが、遠心ファン１２とラジエータ１６とを連通させるダクト１４に積層される構成であるため、遠心ファン１２の軸方向に沿った熱交換器１０の厚さは、例えば、ダクト１４の厚さと、遠心ファン１２の厚さとだけの総和となり、装置の小型化を図ることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向の第１吸排気口と前記軸方向と直交する方向の第２吸排気口とを有する遠心ファンと、
第１開口部と第２開口部とを一面に有し、前記第１開口部と前記第２開口部とが内部で連通されているダクトと、
両側面に形成された側面開口部が連通され、複数のフィンが前記両側面の間で当該両側面の連通方向と直交する方向に並んで形成され、冷却対象と媒体を介して熱交換を行なうラジエータと、
を備え、
前記第１吸排気口と前記第１開口部とが連結されると共に、前記側面開口部の一方と前記第２開口部とが連結されている、
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記ダクトには、前記第１開口部あるいは前記第２開口部の少なくとも一方が複数形成され、前記形成されている前記第１開口部あるいは前記第２開口部が蓋部材により閉塞可能とされる、
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記遠心ファンは、前記第１吸排気口を吸気口とすると共に、前記第２吸排気口を排気口とする、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
複数段のラックに亘って電子部品が搭載される電子機器であって、
冷却対象となる電子部品が搭載される冷却対象搭載ラックと、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器が搭載される熱交換器搭載ラックと、
をそれぞれ少なくとも１段以上備え、
前記熱交換器のラジエータは、媒体を介して前記冷却対象となる電子部品に接続されている、
ことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱している電子部品を冷却する熱交換器、及びこの熱交換器を搭載している電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、発熱している例えばＣＰＵ等の電子部品を冷却する熱交換器が提案されており、その一例が下記特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示されている熱交換器では、遠心ファンが設けられている。この遠心ファンは、その軸方向が吸気方向とされている。そして、遠心ファンの吸気方向と直交している排気方向には、一対のラジエータが遠心ファンを間に挟んだ状態で配置されている。遠心ファンが回転して吸気すると、遠心ファンからの排気が一対のラジエータに送られて、各ラジエータで熱交換が行われる構成である。このような熱交換器では、一対のラジエータが遠心ファンの軸方向である吸気方向と直交する排気方向に配置されているため、熱交換器の上記の軸方向での薄型化が図られている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１３４９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている熱交換器では、遠心ファンの排気方向に沿ってラジエータのフィンを長くしない限り、冷却効率の向上を図ることができない。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型化を図ると共に冷却能力を向上できる熱交換器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る熱交換器は、軸方向の第１吸排気口と前記軸方向と直交する方向の第２吸排気口とを有する遠心ファンと、第１開口部と第２開口部とを一面に有し、前記第１開口部と前記第２開口部とが内部で連通されているダクトと、両側面に形成された側面開口部が連通され、複数のフィンが前記両側面の間で当該両側面の連通方向と直交する方向に並んで形成され、冷却対象と媒体を介して熱交換を行なうラジエータと、を備え、前記第１吸排気口と前記第１開口部とが連結されると共に、前記側面開口部の一方と前記第２開口部とが連結されている、ことを特徴としている。
【０００８】
また、上記熱交換器は、前記ダクトには、前記第１開口部あるいは前記第２開口部の少なくとも一方が複数形成され、前記形成されている前記第１開口部あるいは前記第２開口部が蓋部材により閉塞可能とされる、ことが好ましい。
【０００９】
また、上記熱交換器は、前記遠心ファンは、前記第１吸排気口を吸気口とすると共に、前記第２吸排気口を排気口とする、ことが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る電子機器は、複数段のラックに亘って電子部品が搭載される電子機器であって、冷却対象となる電子部品が搭載される冷却対象搭載ラックと、上記熱交換器が搭載される熱交換器搭載ラックと、をそれぞれ少なくとも１段以上備え、前記熱交換器のラジエータは、媒体を介して前記冷却対象となる電子部品に接続されている、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、ラジエータの側面開口部同士の連通方向、言い換えれば、フィンにおける空気の流れ方向に沿ったラジエータの厚さを変えずに、例えばラジエータが遠心ファン等と干渉しない限り、フィン同士の間隔を変えないでフィンの数を増やしたり、あるいは、フィン同士の間隔を変えないで上記の空気の流れ方向と直交するフィンの水平面をこの水平面に沿って上記の空気の流れ方向と直交する方向に延長してフィンの１枚あたりの表面積を大きくすることができる。これにより、複数のフィンの空気の流れ方向と直交する水平面の総表面積であるラジエータの冷却面積を大きくできる。このため、ラジエータの冷却面積を大きくした分だけラジエータでの熱交換が促進される。したがって、ラジエータの冷却面積を大きくした分だけ冷却能力を比例的に向上できるという効果を奏する。
【００１２】
また、本発明では、遠心ファンとラジエータとがダクトに積層されている点が、従来の熱交換器とは異なる。本発明では、単に遠心ファンの軸方向とラジエータのフィンにおける空気の流れ方向とを平行にしただけでは、言い換えれば、単に遠心ファンとラジエータとが水平に並べられて配置されているだけでは、熱交換器として機能しないので、遠心ファンとラジエータとが、遠心ファンとラジエータとを連通させるダクトに積層される構成としている。このため、遠心ファンの軸方向に沿った本発明の厚さは、単に、ダクトの厚さと、遠心ファンあるいはラジエータのどちらか厚みのある方の厚さとだけの総和となる。したがって、装置の小型化を図ることができるという効果を奏する。
【００１３】
また、本発明では、遠心ファンと連結するための第１開口部あるいはラジエータと連結するための第２開口部の少なくとも一方がダクトに複数形成されているので、遠心ファンの増設あるいはラジエータの増設の少なくとも一方ができるという効果を奏する。
【００１４】
また、本発明では、遠心ファンが第１吸排気口から吸気して第２吸排気口から排気する構成であるので、遠心ファンが回転すると、ダクト内で負圧が発生する。このため、遠心ファンが第２吸排気口から吸気して第１吸排気口から排気する構成の熱交換器と比べて、ラジエータのフィンにおける空気の流れを速くさせることができる。この結果、遠心ファンが第２吸排気口から吸気して第１吸排気口から排気する構成の熱交換器と比べて、ラジエータによる熱交換率が高められる。したがって、冷却効率をより一層向上できるという効果を奏する。
【００１５】
また、本発明では、第１開口部と第２開口部との双方がダクトに複数形成されている場合には、熱交換器搭載ラック内で熱交換器の増設ができる。このため、冷却対象に対する冷却能力を、例えば２倍というように向上できる。また、第１開口部と第２開口部との少なくとも一方がダクトに１つしか形成されていない場合、言い換えれば、熱交換器搭載ラック内で熱交換器の増設ができない場合でも、熱交換器搭載ラックをさらに増設するだけで、冷却対象に対する冷却能力を、例えば２倍というように向上できる。以上のように、熱交換器搭載ラック内に搭載する熱交換器の個数の自由度や、熱交換器搭載ラックの設置個数の自由度を持たせることができる。またこのため、冷却対象に対する冷却能力を適宜選択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】
【００１６】
以下に、本発明に係る熱交換器の実施の形態と、本発明に係る電子機器の実施の形態とを図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１７】
〔実施の形態１〕
以下、実施の形態１に係る熱交換器について説明する。図１には、実施の形態１に係る熱交換器の概略が斜視図にて示されており、図２には、熱交換器の概略が側面図にて示されている。なお、図２に示される熱交換器の一部は、断面図にて示されている。
【００１８】
熱交換器１０は、遠心ファン１２と、ダクト１４と、ラジエータ１６とを備えている。
【００１９】
遠心ファン１２は、空気がラジエータ１６内を通り抜けるようにするために吸気あるいは排気するものである。遠心ファン１２は、軸方向の第１吸排気口１２ａと軸方向と直交する方向（この実施の形態１では、遠心ファン１２とラジエータ１６とがダクト１４に並んで配置される方向である配置方向）の第２吸排気口１２ｂとを有する。実施の形態１では、遠心ファン１２は、第１吸排気口１２ａを吸気口とすると共に、第２吸排気口１２ｂを排気口としている。
【００２０】
ダクト１４は、遠心ファン１２による吸気をラジエータ１６から遠心ファン１２に導くもの、あるいは、遠心ファン１２による排気を遠心ファン１２からラジエータ１６に導くものである。このダクト１４は、例えば、浅底の矩形箱状とされている。ダクト１４は、第１開口部１４ａと第２開口部１４ｂとを一面１４ｃに有している。図２に示されるように、ダクト１４の第１開口部１４ａは、遠心ファン１２の第１吸排気口１２ａと連結されている。そして、ダクト１４の内部では、第１開口部１４ａと第２開口部１４ｂとが連通されている。
【００２１】
ラジエータ１６は、冷却対象である例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の電子部品と媒体である冷媒を介して熱交換を行なうものである。図１及び図２に示されるように、ラジエータ１６は、その両側面に側面開口部１６ａ、１６ｂが形成されており、この一対の側面開口部１６ａ、１６ｂは、ラジエータ１６の内部で連通されている。さらに、ラジエータ１６の一方の側面開口部１６ｂは、ダクト１４の第２開口部１４ｂと連結されている。また、複数のフィン１６ｃがラジエータ１６の上記の両側面の間でこの両側面の連通方向である軸方向と直交する方向、実施の形態１では配置方向に等間隔で並んで形成されている。実施の形態１では、ラジエータ１６は、軸方向、言い換えれば、ラジエータ１６のフィン１６ｃにおける空気の流れ方向の厚さｈ１が、配置方向の幅や軸方向と配置方向との双方に直交する方向の幅よりも薄いものとされている。すなわち、実施の形態１のラジエータ１６は、軸方向に薄型の形状とされている。またさらに、実施の形態１のラジエータ１６は、軸方向の厚さｈ１が、遠心ファン１２の軸方向の厚さｈ２よりも薄いものとされている。
【００２２】
また、ラジエータ１６は、リザーブタンク２０と、ポンプ２２と、冷却ユニット２４と共にこの順序で冷却液配管２６によってループ状に連結されている。ポンプ２２が駆動すると、リザーブタンク２０内の冷媒がポンプ２２によって冷却ユニット２４側へ送り込まれてラジエータ１６を経由し、このラジエータ１６を経由した冷媒がリザーブタンク２０に戻される構成である。なお、冷却ユニット２４は、冷却対象である例えばＣＰＵ等の電子部品に接続される。
【００２３】
次に、実施の形態１の熱交換器１０の動作について説明する。
【００２４】
例えば、冷却対象である例えばＣＰＵ等の電子部品の温度が熱交換器１０に接続されている図示しないサーミスタ等の温度検出手段によって検出されてしきい値に達すると、遠心ファン１２及びポンプ２２に電力が供給されて、遠心ファン１２及びポンプ２２が作動する。これにより、リザーブタンク２０内の冷媒が、ラジエータ１６、リザーブタンク２０、ポンプ２２、冷却ユニット２４、及び冷却液配管２６で構成される流路を循環する。このとき、冷却ユニット２４に接続されている電子部品の熱が冷却ユニット２４を通過する冷媒に移動する。そして、冷却ユニット２４から熱を受けた冷媒は、ポンプ２２によりラジエータ１６まで送られる。ポンプ２２によりラジエータ１６に送られた冷媒から、ラジエータ１６の側面開口部１６ａと側面開口部１６ｂとの連通部分を流れる空気には、フィン１６ｃを介して熱が移動する。以上の動作が繰り返されることで、最終的には、冷却ユニット２４に接続されている冷却ユニット２４とラジエータ１６との間で熱交換される。このようにして、冷却ユニット２４に接続されている電子部品の熱を奪った冷媒は、ラジエータ１６によって冷却される。そして、ラジエータ１６によって冷却された冷媒は、リザーブタンク２０及びポンプ２２を経て再び冷却ユニット２４に戻され、冷却ユニット２４に接続されている電子部品とラジエータ１６との間での熱交換に繰り返し使用される。
【００２５】
ところで、熱交換器１０では、ラジエータ１６の側面開口部１６ａと側面開口部１６ｂとの連通方向、言い換えれば、フィン１６ｃにおける空気の流れ方向に沿ったラジエータ１６の厚さを変えずに、例えばラジエータ１６が遠心ファン１２等と干渉しない限り、フィン１６ｃ同士の間隔を変えないでフィン１６ｃの数を増やしたり、あるいは、フィン１６ｃ同士の間隔を変えないで上記の空気の流れ方向と直交するフィン１６ｃの水平面（隣のフィン１６ｃと対向する面）をこの水平面に沿って上記の空気の流れ方向と直交する方向（実施の形態１では、軸方向と配置方向との双方に直交する方向）に延長してフィン１６ｃの１枚あたりの表面積を大きくすることができる。これにより、複数のフィン１６ｃの空気の流れ方向と直交する水平面の総表面積であるラジエータ１６の冷却面積を大きくできる。このため、ラジエータ１６の冷却面積を大きくした分だけラジエータ１６での熱交換が促進される。したがって、ラジエータ１６の冷却面積を大きくした分だけ冷却能力を比例的に向上できる。
【００２６】
また、熱交換器１０では、遠心ファン１２とラジエータ１６とがダクト１４に積層されている点が、従来の熱交換器とは異なる。本熱交換器１０では、単に遠心ファン１２の軸方向とラジエータ１６のフィン１６ｃにおける空気の流れ方向とを平行にしただけでは、言い換えれば、単に遠心ファン１２とラジエータ１６とが水平に並べられて配置されているだけでは、熱交換器として機能しないので、遠心ファン１２とラジエータ１６とが、遠心ファン１２とラジエータ１６とを連通させるダクト１４に積層される構成としている。このため、遠心ファン１２の軸方向に沿った熱交換器１０の厚さは、単に、ダクト１４の厚さと、遠心ファン１２あるいはラジエータ１６のどちらか厚みのある方の厚さとだけの総和となる。この実施の形態１では、軸方向に沿った熱交換器１０の厚さは、単に、ダクト１４の厚さと、遠心ファン１２の厚さとだけの総和となる。したがって、装置の小型化を図ることができる。
【００２７】
また、図２に示されるように、熱交換器１０では、遠心ファン１２が第１吸排気口１２ａから吸気して第２吸排気口１２ｂから排気する構成であるので、遠心ファン１２が回転すると、ダクト１４内で負圧が発生する。このため、遠心ファン１２が第２吸排気口１２ｂから吸気して第１吸排気口１２ａから排気する構成の熱交換器１０と比べて、ラジエータ１６のフィン１６ｃにおける空気の流れを速くさせることができる。この結果、遠心ファン１２が第２吸排気口１２ｂから吸気して第１吸排気口１２ａから排気する構成の熱交換器１０と比べて、ラジエータ１６による熱交換率が高められる。したがって、冷却効率をより一層向上できる。
【００２８】
また、実施の形態１では、軸方向において、ラジエータ１６の厚さｈ１は、遠心ファン１２の厚さｈ２よりも薄いものとされているので、ラジエータ１６のダクト１４とは反対側に熱交換器１０の通風空間を形成できる。このため、例えば、遠心ファン１２のダクト１４とは反対側を他の機器と密着させた状態であっても熱交換器１０の通風空間を確保できる。したがって、熱交換器１０の設置箇所の省スペース化、言い換えれば、熱交換器１０の小型化を図ることができる。
【００２９】
〔実施の形態２〕
次に、実施の形態２に係る電子機器について説明する。図３には、実施の形態２に係る電子機器の概略が斜視図にて示されている。なお、前述の実施の形態１と同様の構成要件については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００３０】
実施の形態２に係る電子機器３０は、複数のラックに亘って電子部品が搭載されるものである。電子機器３０は、冷却対象搭載ラック３２と、熱交換器搭載ラック３３とをそれぞれ少なくとも１段以上備えている。
【００３１】
冷却対象搭載ラック３２は、冷却対象となる電子部品が搭載されるものである。実施の形態２では、例えば、ＣＰＵ３４が、冷却対象となる電子部品として冷却対象搭載ラック３２に搭載されている。
【００３２】
図４にも示されるように、熱交換器搭載ラック３３は、前述の実施の形態１で説明した熱交換器１０が搭載されるものである。熱交換器１０のラジエータ１６は、媒体である冷媒を介して上記の冷却対象となる例えばＣＰＵ３４等の電子部品に接続されている。熱交換器搭載ラック３３に搭載されている熱交換器１０のダクト１４には、遠心ファン１２と連結するための第１開口部１４ａあるいはラジエータ１６と連結するための第２開口部１４ｂの少なくとも一方が複数形成されている。ダクト１４に形成されている第１開口部１４ａあるいは第２開口部１４ｂは、例えば略正方形平板状の蓋部材１８により閉塞可能とされている。実施の形態２では、ダクト１４には、第１開口部１４ａと第２開口部１４ｂとがそれぞれ４つずつ形成されている。
【００３３】
このような電子機器３０では、第１開口部１４ａと第２開口部１４ｂとの双方が熱交換器１０のダクト１４に複数形成されている場合には、熱交換器搭載ラック３３内で熱交換器１０の増設ができる。このため、冷却対象である例えばＣＰＵ３４等の電子部品に対する冷却能力を、例えば２倍というように向上できる。また、第１開口部１４ａと第２開口部１４ｂとの少なくとも一方が熱交換器１０のダクト１４に１つしか形成されていない場合、言い換えれば、熱交換器搭載ラック３３内で熱交換器１０の増設ができない場合でも、熱交換器搭載ラック３３をさらに増設するだけで、冷却対象である例えばＣＰＵ３４等の電子部品に対する冷却能力を、例えば２倍というように向上できる。以上のように、熱交換器搭載ラック３３内に搭載する熱交換器１０の個数の自由度や、熱交換器搭載ラック３３の設置個数の自由度を持たせることができる。またこのため、冷却対象である例えばＣＰＵ３４等の電子部品に対する冷却能力を適宜選択できる。
【００３４】
ここで、実施の形態２の電子機器３０では、熱交換器１０を搭載している熱交換器搭載ラック３３によって冷却対象搭載ラック３２の冷却対象である例えばＣＰＵ３４等の電子部品の冷却能力を増加させたい場合には、熱交換器搭載ラック３３を増設することなく、単に既に搭載されている熱交換器搭載ラック３３に遠心ファン１２とラジエータ１６との少なくとも一方を増設するだけで、冷却対象である例えばＣＰＵ３４等の電子部品の冷却能力を向上させることができる。
【００３５】
また、熱交換器搭載ラック３３に搭載されている熱交換器１０では、遠心ファン１２と連結するための第１開口部１４ａあるいはラジエータ１６と連結するための第２開口部１４ｂの少なくとも一方がダクト１４に複数形成されているので、遠心ファン１２の増設あるいはラジエータ１６の増設の少なくとも一方ができる。図５に示されるように、この実施の形態２では、第１開口部１４ａと第２開口部１４ｂとの双方がダクト１４にそれぞれ４つずつ形成されているので、遠心ファン１２の増設とラジエータ１６の増設との双方ができる。また、前述のように、ダクト１４には、複数（実施の形態２では、４つ）の第１開口部１４ａと複数（実施の形態２では、４つ）の第２開口部１４ｂとが形成されているので、遠心ファン１２あるいはラジエータ１６の少なくとも一方から構成される複数の装置を１つのダクト１４で連結することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明に係る熱交換器及び電子機器は、電子部品の冷却に有用であり、特に、ＣＰＵ等の電子部品の冷却に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施の形態１に係る熱交換器の概略を示す斜視図である。
【図２】熱交換器の概略を示す側面図（一部断面図）である。
【図３】実施の形態２に係る電子機器の概略を示す分解斜視図である。
【図４】熱交換器搭載ラックに搭載されている熱交換器を示す斜視図である。
【図５】遠心ファンとラジエータとが熱交換器搭載ラックで増設された例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０    熱交換器
１２    遠心ファン
１２ａ  第１吸排気口
１２ｂ  第２吸排気口
１４    ダクト
１４ａ  第１開口部
１４ｂ  第２開口部
１６    ラジエータ
１６ａ  側面開口部
１６ｂ  側面開口部
１６ｃ  フィン
１８    蓋部材
３０    電子機器
３２    冷却対象搭載ラック
３３    熱交換器搭載ラック
３４    ＣＰＵ（冷却対象）
【図１】
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【図２】
2009218289.tif 000004
【図３】
2009218289.tif 000005
【図４】
2009218289.tif 000006
【図５】
2009218289.tif 000007