特許 7332851 冷却システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-16

(45)【発行日】2023-08-24

(54)【発明の名称】冷却システム

(51)【国際特許分類】

   H05K 7/20 20060101AFI20230817BHJP

   H01L 23/473 20060101ALI20230817BHJP

   F28D 15/02 20060101ALI20230817BHJP

   F28D 15/06 20060101ALI20230817BHJP

   G06F 1/20 20060101ALI20230817BHJP

【ＦＩ】

H05K7/20 Q

H05K7/20 P

H01L23/46 Z

F28D15/02 L

F28D15/06 D

G06F1/20 A

G06F1/20 C

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018246946

(22)【出願日】2018-12-28

(65)【公開番号】P2020107785

(43)【公開日】2020-07-09

【審査請求日】2021-09-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000005223

【氏名又は名称】富士通株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 陽一

【審査官】菊地 陽一

(56)【参考文献】

【文献】実開平０４－０７９４６２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１５－１４４２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２０５６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１４０４９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３２６１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６１－１５１３９５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００１－２８０７５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｈ０１Ｌ ２３／４７３

Ｆ２８Ｄ １５／０２

Ｆ２８Ｄ １５／０６

Ｇ０６Ｆ １／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発熱部品の熱を受けて冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記冷媒の熱を放熱する放熱器と、
前記蒸発器と前記放熱器との間で前記冷媒が循環し、内部が大気圧よりも低い圧力に維持されている循環路と、
前記循環路に設けられ、前記冷媒を前記循環路内で循環させるポンプと、
前記循環路に設けられ、前記冷媒が充填されるとともに、伸縮可能な内部空間を備えた伸縮部とを有し、
前記蒸発器、前記放熱器、前記循環路、前記ポンプ及び前記内部空間の各々が前記冷媒で満杯に充填され、
前記冷媒が液体の状態であるときに、前記内部空間を広げ、内部の圧力を低下させる方向の付勢力を前記伸縮部に作用させる付勢部材を更に有することを特徴とする冷却システム。

【請求項2】

前記伸縮部はベローズであり、
前記付勢部材はバネであることを特徴とする請求項１に記載の冷却システム。

【請求項3】

前記バネは、前記ベローズの長さが最小長と最大長の間にあるときに自然長になることを特徴とする請求項２に記載の冷却システム。

【請求項4】

前記ベローズと前記バネとを内側に収容したカバーを更に有することを特徴とする請求項２に記載の冷却システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷却システムに関する。

【背景技術】

【0002】

LED(Light Emitting Diode)、LD(Laser Diode)、及びCPU(Central Processing Unit)等の発熱部品を冷却する冷却システムには様々なタイプのものがある。このうち、ポンプで冷媒を循環させる冷却システムにおいては、発熱部品の温度が低い場合には液体の冷媒で発熱部品を冷却し、発熱部品の温度が高い場合には冷媒が沸騰してその気化熱で発熱部品が冷却される。

【0003】

このような冷却システムは、ポンプで冷媒を循環させることで発熱部品から速やかに熱を奪うことができ、効率的に発熱部品を冷却することができる。

【0004】

但し、この冷却システムにおいては、発熱部品を安定して冷却させるという点で改善の余地がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００５－２５９７４７号公報

【文献】特開２００７－２９４６５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

一側面によれば、本発明は、発熱部品を安定して冷却することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一側面によれば、発熱部品の熱を受けて冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記冷媒の熱を放熱する放熱器と、前記蒸発器と前記放熱器との間で前記冷媒が循環する循環路と、前記循環路に設けられ、前記冷媒を前記循環路内で循環させるポンプと、前記循環路に設けられ、前記冷媒が流入する伸縮可能な内部空間を備えた伸縮部とを有し、前記蒸発器、前記放熱器、前記循環路、及び前記内部空間の各々が前記冷媒で満杯にされた冷却システムが提供される。

【発明の効果】

【0008】

一側面によれば、発熱部品を安定して冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１（ａ）は、検討に使用した冷却システム１の構成図であり、図１（ｂ）は、冷媒の沸点よりも発熱部品の温度が高い場合の冷却システムの構成図である。

【図2】図２（ａ）、（ｂ）は、問題について説明するための冷却システムの構成図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る冷却システムの構成図である。

【図4】図４（ａ）は、第１実施形態に係る蒸発器とベローズの側面図であり、図４（ｂ）は、第１実施形態に係る蒸発器とベローズの上面図である。

【図5】図５（ａ）は、第１実施形態において、最小長にあるベローズと蒸発器の断面図であり、図５（ｂ）は、第１実施形態において、ベローズの長さが許容長に等しくなったときのベローズと蒸発器の断面図である。

【図6】図６（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態に係る冷却システムの動作について説明するための模式図である。

【図7】図７は、第２実施形態に係るベローズとその周囲の断面図である。

【図8】図８は、発熱部品の熱によって蒸気が発生している場合の第２実施形態に係るベローズとその周囲の断面図である。

【図9】図９は、第３実施形態に係るベローズとその周囲の断面図である。

【図10】図１０は、第３実施形態の別の例に係るベローズとその周囲の断面図である。

【図11】図１１（ａ）は、蒸発器から排出された冷媒が通る配管の途中にベローズを設けた場合の第４実施形態に係る冷却システムの断面図であり、図１１（ｂ）は、放熱器から排出された冷媒が通る配管の途中にベローズを設けた場合の第４実施形態に係る冷却システムの断面図である。

【図12】図１２（ａ）は、第５実施形態に係る電子機器の側面図であり、図１２（ｂ）は、第５実施形態に係る電子機器の一部切欠上面図である。

【図13】図１３（ａ）は、第５実施形態に係る電子機器の一部切欠側面図であり、図１３（ｂ）は、第５実施形態に係る電子機器を天地を逆にして水平面に置いたときの一部切欠側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本実施形態の説明に先立ち、本願発明者が検討した事項について説明する。

【0011】

電子機器の内部にはLED、LD、及びCPU等の様々な発熱部品が設けられる。特に、可搬型のプロジェクタや、設置時の姿勢に定めがないサーバ等の電子機器では、使用時の電子機器の姿勢を問わずに発熱部品を効率的に冷却するのが好ましい。

【0012】

図１（ａ）は、そのような電子機器で使用される冷却システム１の構成図である。

【0013】

冷却システム１は、LED、LD、及びCPU等の発熱部品２を冷却するシステムであり、冷媒Cが循環する循環路３を備える。その循環路３の途中には、ポンプ４、蒸発器５、及び放熱器６が設けられる。

【0014】

このうち、ポンプ４は、冷媒Cを循環路３内で循環させるポンプであり、循環路３に冷媒Cの流れ７を生成する。蒸発器５は、銅等の熱伝導性の良好な金属で形成されており、その外面に前述の発熱部品２が固着される。また、放熱器６は、外気との熱交換によって冷媒Cを冷却するラジエタである。その放熱器６の内部には、気化によって体積が増加した冷媒Cを収容するための減圧空間６ａが予め設けられる。

【0015】

なお、冷媒Cは特に限定されないが、この例では冷媒Cとして水を使用する。また、循環路３の内部は大気圧よりも低い圧力に維持されており、これにより大気圧での沸点よりも低い温度で冷媒Cが沸騰することになる。

【0016】

次に、この冷却システム１の動作について説明する。

【0017】

プロジェクタ等の可搬型の電子機器等に冷却システム１を設ける場合には、使用時における冷却システム１の姿勢は様々となる。

【0018】

図１（ａ）の例では、減圧空間６ａよりも下にポンプ４が位置するように冷却システム１を使用する場合を想定している。また、冷媒Cの沸点よりも発熱部品２の温度が低く、蒸発器５において冷媒Cが沸騰していないものとする。

【0019】

この場合には蒸発器５で冷媒Cは沸騰せず、ポンプ４から送出された液体の冷媒Cで発熱部品２が冷却される。また、冷媒Cが沸騰しないため冷媒Cの体積が大きく膨張することはなく、放熱器６の内側に減圧空間６ａが現れた状態が維持される。

【0020】

一方、図１（ｂ）は、冷媒Cの沸点よりも発熱部品２の温度が高い場合の冷却システム１の構成図である。

【0021】

この場合には蒸発器５において冷媒Cが沸騰してその蒸気Vが発生する。これにより冷媒Cの体積が増加することになるが、その増加分は放熱器６の減圧空間６ａによって吸収されるため、蒸気Vによって循環路３の内部が高圧になるのを防止できる。

【0022】

このように、この冷却システム１においては、放熱器６の内部を液体の冷媒Cで完全には充填せず、液体の冷媒Cが存在しない減圧空間６ａを放熱器６に設けることで、沸騰した冷媒Cの体積増加を吸収することができる。

【0023】

しかしながら、本願発明者が検討したところ、冷却システム１の姿勢によっては以下のような問題が生じることが明らかとなった。

【0024】

図２（ａ）、（ｂ）は、その問題について説明するための冷却システム１の構成図である。

【0025】

図２（ａ）は、天地を逆にして冷却システム１を使用し、減圧空間６ａとポンプ４とが略同じ高さとなった場合を想定している。また、冷媒Cの沸点よりも発熱部品２の温度が低く、蒸発器５において冷媒Cが沸騰していないものとする。

【0026】

この場合には、減圧空間６ａがポンプ４にまで広がるため、ポンプ４に液体の冷媒Cが供給されなくなる。その結果、ポンプ４が空転して冷媒Cを循環させることができず、液体の冷媒Cが蒸発器５に滞留してしまう。

【0027】

この状態を放置すると、図２（ｂ）に示すように発熱部品２の温度が上昇していき、その温度が冷媒Cの沸点を超えたところで蒸気Vが一時的に発生する。これにより一時的に冷媒Cの体積が増加して減圧空間６ａが消失し、ポンプ４による冷媒Cの送出が可能となるものの、ある程度の時間が経過すると発熱部品２が冷却されて蒸気Vの発生が収束する。そのため、再び図２（ａ）のようにポンプ４が空転し、冷媒Cで発熱部品２を冷却できない状態となる。

【0028】

このように、冷却システム１においては、その姿勢によってポンプ４が空転して冷却効率が極めて悪くなってしまう。

【0029】

以下、本実施形態について説明する。

【0030】

（第１実施形態）
図３は、本実施形態に係る冷却システムの構成図である。

【0031】

この冷却システム２０は、可搬型のプロジェクタや、縦置きと横置きの別を問わないサーバ等のように使用時の姿勢に定めがない電子機器の内部に設けられるシステムであり、冷媒Cが循環する循環路３０を備える。

【0032】

循環路３０は、銅やステンレス等の金属製の配管であり、ポンプ２２、蒸発器２３、及び放熱器２４の各々に接続される。

【0033】

このうち、ポンプ２２は、冷媒Cを循環路３０内で循環させるポンプであり、循環路３０を一方向に循環する冷媒Cの流れ２１を生成する。この例では、一定の回転数で回転する複数の羽根２２ａをポンプ２２に設け、これらの羽根２２ａで蒸発器２３に液体の冷媒Cを送出する。

【0034】

蒸発器２３は、底板２３ａ、側板２３ｂ、及び天板２３ｃの各々で内部空間が画定された箱型の容器である。蒸発器２３の材料として、例えば熱伝導性に優れた銅を採用し得る。

【0035】

また、底板２３ａには冷却対象の発熱部品２５が固着される。発熱部品２５は、LED、LD、及びCPU等のように動作時に発熱する電子部品である。この例では、底板２３ａに複数のピン２３ｐを立設して底板２３ａの表面積を増やし、これにより冷媒Cと底板２３ａとの間の熱交換を促す。

【0036】

そして、側板２３ｂには供給口２３ｘと排出口２３ｙが設けられる。供給口２３ｘは蒸発器２３に冷媒Cを供給するための開口であり、排出口２３ｙは蒸発器２３から冷媒Cを排出するための開口である。なお、供給口２３ｘと排出口２３ｙの位置は特に限定されず、これらの位置は適宜設定し得る。

【0037】

一方、天板２３ｃには開口２３ｚが設けられており、その開口２３ｚの周囲の天板２３ｃにベローズ２７の一端２７ａが固定される。ベローズ２７は伸縮部の一例であり、循環路３０に繋がる伸縮可能な内部空間２７ｓを備える。ベローズ２７の材料は特に限定されない。例えば、銅、真鍮、及びステンレス等の金属でベローズ２７を形成し得る。

【0038】

なお、天板２３ｃは、このようにベローズ２７の一端２７ａが固定されるベース部材として機能する。

【0039】

また、ベローズ２７の他端２７ｂにはプレート２８が固定される。プレート２８は、他端２７ｂにおいてベローズ２７を密閉する金属板であり、断面視でベローズ２７よりも広い幅を有する。

【0040】

そして、ベローズ２７の外側にはバネ２９が設けられる。バネ２９は、付勢部材の一例であり、その一端２９ａが天板２３ｃに固定され、かつ他端２９ｂがプレート２８に固定される。

【0041】

なお、この例ではバネ２９としてコイルバネを使用し、それをベローズ２７と同軸に設ける。図３の状態では、バネ２９は自然長よりも短い長さに圧縮されており、これにより内部空間２７ｓを広げる方向の付勢力Fがベローズ２７に作用することになる。

【0042】

一方、放熱器２４は、外気Aとの熱交換によって冷媒Cを冷却するラジエタである。なお、エアコンの冷却風を外気Aとして放熱器２４に当ててもよい。また、冷却水が流れる水冷管を放熱器２４の周囲に巻回し、水冷により放熱器２４を冷却してもよい。

【0043】

図１（ａ）の例とは異なり、本実施形態では放熱器２４の内部に減圧空間を設けず、冷却システム２０を製造した時点で蒸発器２３、放熱器２４、ベローズ２７の内部空間２７ｓ、及び循環路３０の各々の内部を液体の冷媒Cで満杯にする。これにより、冷却システム２０における冷媒Cの充填率を調節する必要がなくなり、冷却システム２０の製造が容易となる。

【0044】

冷媒Cは特に限定されないが、この例では水を冷媒Cとして用いる。なお、アルコールやその溶液をを冷媒Cとして用いてもよい。

【0045】

また、循環路３０は大気圧よりも低い圧力に減圧されており、大気圧における沸点よりも低い温度で冷媒Cが沸騰する。ここでは、循環路３０の圧力を０．０１MPa～０．０４MPa程度とし、冷媒Cの沸点を４７℃～５０℃程度に調節する。これにより、発熱時の発熱部品２５の温度で冷媒Cが沸騰するようになり、冷却システム２０の冷却効率が向上する。

【0046】

循環路３０への冷媒Cの充填方法も特に限定されない。例えば、循環路３０に注入口（不図示）を設けておき、その注入口を介して循環路３０を減圧する。そして、減圧下において予め脱泡しておいた冷媒Cを注入口から循環路３０に注入することにより、循環路３０に冷媒Cを充填することができる。このように冷媒Cを予め脱泡することで、発熱部品２５が発熱しておらずその温度が室温の状態では、気泡が存在しない液体の冷媒Cのみで循環路３０が充填されることになる。

【0047】

次に、蒸発器２３とベローズ２７について更に詳細に説明する。

【0048】

図４（ａ）は、蒸発器２３とベローズ２７の側面図である。

【0049】

図４（ａ）に示すように、側面視において蒸発器２３は概略矩形状である。

【0050】

また、図４（ｂ）は、蒸発器２３とベローズ２７の上面図である。

【0051】

蒸発器２３の大きさは発熱部品２５の大きさに合わせて設定され、この例では蒸発器２３を上面視で一辺の長さが約５０mm程度の正方形状とする。

【0052】

そして、プレート２８は、上面視で概略円形であって、ベローズ２７とバネ２９の各々を覆う大きさを有する。

【0053】

図５（ａ）は、最小長L_minにあるベローズ２７と蒸発器２３の断面図である。

【0054】

冷却システム２０を製造した直後では、このようにベローズ２７の長さが最小長L_minとなっており、ベローズ２７の内部空間２７ｓが液体の冷媒Cで満たされる。この場合に付勢力Fによってベローズ２７に作用する圧力は、大気圧よりも若干高い０．１MPa～０．２MPa程度とする。これにより、蒸発器２３の内部で冷媒Cが沸騰したときに、大気圧に抗してベローズ２７が延びようとするのをバネ２９が補助することができる。更に、内部空間２７ｓを広げる方向の付勢力Fによって冷媒Cの気化を促すこともできる。

【0055】

図５（ｂ）は、ベローズ２７の長さが許容長に等しくなったときのベローズ２７と蒸発器２３の断面図である。

【0056】

ベローズ２７は弾性変形によって伸縮を繰り返すが、伸ばし過ぎると塑性変形によって元の長さに戻らなくなったり封止性能が劣化したりする。そのため、ベローズ２７にはその製造業者によって許容長L_aが設定される。許容長L_aは、ベローズ２７の最小長L_minと最大長L_maxの間にある長さであって、製造業者がその性能を保証する長さである。

【0057】

本実施形態では、ベローズ２７が許容長L_aに等しくなったときに、バネ２９が自然長に等しくなるようにする。これにより、ベローズ２７が許容長L_aを超えて延びようとしたときに、これに抗する力Gがバネ２９からベローズ２７に作用するようになり、許容長L_aを超えたベローズ２７の変形を抑制できる。

【0058】

次に、この冷却システム２０の動作について説明する。

【0059】

図６（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る冷却システムの動作について説明するための模式図である。

【0060】

図６（ａ）の例では、蒸発器２３の内部における冷媒Cの沸点よりも発熱部品２５の温度が低く、蒸発器２３において冷媒Cが沸騰していない場合を想定している。

【0061】

この場合には、ベローズ２７は、製造直後と同様に最も縮んだ状態となる。また、冷却システム２０の全ての部位において冷媒Cが液体となるため、冷媒Cの蒸気でポンプ２２が空転することはなく、ポンプ２２から送出された液体の冷媒Cによって発熱部品２５が安定的に冷却される。

【0062】

なお、バネ２９によってベローズ２７には付勢力Fが作用しているが、液体の冷媒Cは外部の圧力を受けたときの体積変化が小さいため、付勢力Fによるベローズ２７の伸びは殆どない。

【0063】

一方、図６（ｂ）の例では、蒸発器２３の内部における冷媒Cの沸点よりも発熱部品２５の温度が高く、蒸発器２３において冷媒Cが沸騰している場合を想定している。

【0064】

この場合は、沸騰によって冷媒Cの蒸気Vが発生し、気体と液体を合わせた冷媒Cの体積が増加する。これにより、ベローズ２７が伸びてその内部空間２７ｓが拡大し、その内部空間２７ｓに冷媒Cが流入するようになる。特に、この例では、ベローズ２７が伸びるのをバネ２９が補助するため、蒸気Vが発生したときに速やかにベローズ２７の内部空間２７ｓが拡大し、蒸気Vの発生を促すことができる。なお、ベローズ２７が十分に柔軟で自力で延びることが可能な場合にはバネ２９を省いてもよい。

【0065】

また、蒸気Vは、ポンプ２２に至る前に放熱器２４で冷却されて液体の状態に戻るため、蒸気Vによってポンプ２２が空転するのを抑制できる。

【0066】

特に、この例では、蒸気Vによって冷媒Cの体積変化が大きく現れる蒸発器２３にベローズ２７を設けたため、冷媒Cの体積変化をベローズ２７ですぐさま吸収できる。

【0067】

しかも、ベローズ２７とバネ２９は構造が単純であり、部品点数の増加や製造工程の煩雑化を招くことなく冷却システム２０を実現することができる。

【0068】

以上説明したように、本実施形態では、冷媒Cの体積増加に応じて伸縮するベローズ２７を設けたため、冷媒Cの体積増加分を収容するための減圧空間を放熱器２４の内部に設ける必要がない。

【0069】

そのため、冷却システム２０の全体を液体の冷媒Cで予め満杯にしておくことが可能となり、冷媒Cが存在しない減圧空間がポンプ２２に広がるのを防止できる。これにより、冷却システム２０の姿勢の如何を問わずに液体の冷媒Cにポンプ２２が接するようになるため、ポンプ２２による送液が常に行われ、発熱部品２５を安定して冷却することができる。

【0070】

（第２実施形態）
第１実施形態では、図５（ａ）を参照して説明したように、圧縮されたバネ２９が伸びようとする付勢力Fでベローズ２７を付勢した。本実施形態では、これとは異なる方法でベローズ２７を付勢する。

【0071】

図７は、本実施形態に係るベローズ２７とその周囲の断面図である。

【0072】

なお、図７において、第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。

【0073】

図７に示すように、本実施形態では、蒸発器２３の天板２３ｃにカバー４０を設け、そのカバー４０の内側にベローズ２７とバネ２９を収容する。カバー４０の材料は特に限定されず、天板２３ｃと同様に銅でカバー４０を形成してもよいし、プラスチック等の樹脂でカバー４０を形成してもよい。

【0074】

また、カバー４０は、プレート２８に対向する内面４０ａを有しており、プレート２８にバネ２９の一端２９ａが固定されると共に、バネ２９の他端２９ｂが内面４０ａに固定される。

【0075】

図７の例では、発熱部品２５の温度が低く、蒸発器２３において冷媒Cの蒸気Vが発生していない状態を想定している。この状態ではベローズ２７の長さが最小長L_minとなる。また、バネ２９は自然長よりも長く伸長されており、これによりベローズ２７の内部空間２７ｓを広げる方向の付勢力Fがベローズ２７に作用する。

【0076】

図８は、発熱部品２５の熱によって蒸気Vが発生している場合のベローズ２７とその周囲の断面図である。

【0077】

この場合は、蒸気Vによって冷媒Cの体積が増加するのに合わせてベローズ２７の内部空間２７ｓが拡大し、冷媒Cの体積増加分がベローズ２７で吸収される。また、第１実施形態と同様に、ベローズ２７が伸長するのを付勢力Fで補助しつつ、蒸気Vの発生を付勢力Fで促すこともできる。

【0078】

以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態と同様に冷媒Cの体積増加分をベローズ２７で吸収できる。

【0079】

しかも、カバー４０を設けたことによりベローズ２７とバネ２９に外力が直接作用するのを防止できる。特に、ベローズ２７とバネ２９は、横方向からの外力に対して容易に変形してしまうため、このようにカバー４０で保護することにより外力で損傷するのを防ぐことができる。

【0080】

（第３実施形態）
第１実施形態と第２実施形態では、ベローズ２７に付勢力Fを作用させる付勢部材としてバネ２９を利用した。これに対し、本実施形態では、バネ２９とは異なる付勢部材を利用する。

【0081】

図９は、本実施形態に係るベローズ２７とその周囲の断面図である。

【0082】

なお、図９において、第１実施形態や第２実施形態で説明したのと同じ要素にはこれらの実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。

【0083】

図９の例では、カバー４０の内面４０ａとプレート２８との間に補助ベローズ４１を設ける。補助ベローズ４１はその内部が大気圧よりも低い圧力に減圧されており、これにより補助ベローズ４１を収縮させる収縮力が生じる。その収縮力が付勢力Fとしてベローズ２７に作用し、冷媒Cの体積が膨張したときにベローズ２７が伸びようとするのを補助ベローズ４１で補助することができる。

【0084】

なお、補助ベローズ４１に代えて以下のようにダイヤフラムを利用してもよい。

【0085】

図１０は、本実施形態の別の例に係るベローズ２７とその周囲の断面図である。

【0086】

図１０の例では、蒸発器２３の天板２３ｃとプレート２８との間にダイヤフラム４３を設ける。ダイヤフラム４３は、大気圧よりも高い圧力に内部が加圧された中空のゴム製の袋であり、これによりダイヤフラム４３を膨張させようとする膨張力が生じる。その膨張力が付勢力Fとしてベローズ２７に作用し、冷媒Cの体積が膨張したときにベローズ２７が伸びようとするのを補助ベローズ４１で補助することができる。

【0087】

（第４実施形態）
第１～第３実施形態では蒸発器２３にベローズ２７を設けたが、ベローズ２７を設ける部位はこれに限定されない。本実施形態では、ベローズ２７を設ける部位の様々な例について説明する。

【0088】

図１１（ａ）は、蒸発器２３から排出された冷媒Cが流れる循環路３０の途中にベローズ２７を設けた場合の冷却システム２０の断面図である。

【0089】

また、図１１（ｂ）は、放熱器２４から排出された冷媒Cが流れる循環路３０の途中にベローズ２７を設けた場合の冷却システム２０の断面図である。

【0090】

図１１（ａ）と図１１（ｂ）のいずれの場合でも、冷媒Cの体積の増加をベローズ２７で吸収できる。

【0091】

（第５実施形態）
本実施形態では、第１～第４実施形態で説明した冷却システムを内蔵した電子機器について説明する。

【0092】

図１２（ａ）は、本実施形態に係る電子機器５０の側面図である。

【0093】

この電子機器５０は、可搬型又は設置姿勢を変更可能なプロジェクタであり、筐体５１、投影レンズ５２、及び脚部５３を備える。

【0094】

このうち、投影レンズ５２は、プロジェクタ内部からの光をスクリーンに投影するレンズであり、筐体５１の前面に設けられる。

【0095】

また、脚部５３は、例えば筐体５１の底面に装着されたネジであり、そのネジを回転させることで脚部５３の高さが変わり、水平面Hから測った筐体５１の傾斜角度θを調節することができる。

【0096】

図１２（ｂ）は、この電子機器５０の一部切欠上面図である。

【0097】

図１２（ｂ）に示すように、筐体５１には発熱部品２５が内蔵される。発熱部品２５は、プロジェクタ内部の光源であるLEDやLDであって、第１実施形態で説明した蒸発器２３に固着される。

【0098】

その蒸発器２３にはベローズ２７が固定されており、発熱部品２５が高温となって冷媒C（図３参照）の体積が増加するとベローズ２７が伸び、冷媒Cの体積変化をベローズ２７で吸収できる。

【0099】

この電子機器５０においては、使用時の状況によって傾斜角度θが変わりその姿勢が一定ではない。そのような場合でも、前述のように放熱器２４を液体の冷媒Cで予め満杯にしておくことでポンプ２２の空転を防止でき、発熱部品２５を安定して冷却することができる。

【0100】

図１３（ａ）は、本実施形態の別の例に係る電子機器６０の一部切欠側面図である。

【0101】

この電子機器６０は、サーバやパーソナルコンピュータ等の汎用のコンピュータであり、箱型の筐体６１とその内部に収容された配線基板６２とを有する。この場合は、配線基板６２の上に実装されたCPU等のプロセッサが発熱部品２５となる。

【0102】

電子機器６０は水平面Hに置かれた状態で使用されるが、電子機器６０の天地の方向は、電子機器６０を使用するユーザの都合によって変わる。

【0103】

図１３（ｂ）は、天地を逆にして水平面Hに置かれた電子機器６０の一部切欠側面図である。

【0104】

このように天地の方向が不定であっても、前述のように放熱器２４を液体の冷媒C（図３参照）で予め満杯にすることで発熱部品２５を安定して冷却することができる。特に、プロセッサは、デバイスの微細化によって高集積化が進みその発熱量が著しく増加する傾向にある。よって、この例のように電子機器６０の姿勢を問わずにプロセッサを冷却することで、電子機器６０の設置状況によらずにプロセッサを冷却してその性能を十分に発揮でき、電子機器６０の利便性を高めることができる。

【0105】

以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１） 発熱部品の熱を受けて冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記冷媒の熱を放熱する放熱器と、
前記蒸発器と前記放熱器との間で前記冷媒が循環する循環路と、
前記循環路に設けられ、前記冷媒を前記循環路内で循環させるポンプと、
前記循環路に設けられ、前記冷媒が流入する伸縮可能な内部空間を備えた伸縮部とを有し、
前記蒸発器、前記放熱器、前記循環路、及び前記内部空間の各々が前記冷媒で満杯にされたことを特徴とする冷却システム。
（付記２） 前記内部空間を広げる方向の付勢力を前記伸縮部に作用させる付勢部材を更に有することを特徴とする付記１に記載の冷却システム。
（付記３） 前記伸縮部はベローズであり、
前記付勢部材はバネであることを特徴とする付記２に記載の冷却システム。
（付記４） 前記バネは、前記ベローズの長さが最小長と最大長の間にあるときに自然長になることを特徴とする付記３に記載の冷却システム。
（付記５） 前記ベローズと前記バネとを内側に収容したカバーを更に有することを特徴とする付記３に記載の冷却システム。
（付記６） 前記付勢部材は、大気圧よりも低い圧力に内部が減圧されて収縮力が生じるベローズであり、
前記付勢力として前記収縮力が前記伸縮部に作用することを特徴とする付記２に記載の冷却システム。
（付記７） 前記付勢部材は、大気圧よりも高い圧力に内部が加圧されて膨張力が生じるダイヤフラムであり、
前記付勢力として前記膨張力が前記伸縮部に作用することを特徴とする付記２に記載の冷却システム。
（付記８） 前記循環路は、大気圧よりも低い圧力に減圧されていることを特徴とする付記１に記載の冷却システム。
（付記９） 前記伸縮部が前記蒸発器に設けられたことを特徴とする付記１に記載の冷却システム。

【符号の説明】

【0106】

１…冷却システム、２…発熱部品、３…循環路、４…ポンプ、５…蒸発器、６…放熱器、６ａ…減圧空間、７…冷媒の流れ、２０…冷却システム、２１…冷媒の流れ、２２…ポンプ、２２ａ…羽根、２３…蒸発器、２３ａ…底板、２３ｂ…側板、２３ｃ…天板、２３ｐ…ピン、２３ｘ…供給口、２３ｙ…排出口、２３ｚ…開口、２４…放熱器、２５…発熱部品、２７…ベローズ、２７ａ…一端、２７ｂ…他端、２７ｓ…内部空間、２８…プレート、２９…バネ、２９ａ…一端、２９ｂ…他端、３０…循環路、４０…カバー、４０ａ…内面、４１…補助ベローズ、４３…ダイヤフラム、５０…電子機器、５１…筐体、５２…投影レンズ、５３…脚部、６０…電子機器、６１…筐体、６２…配線基板。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】