【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータのＣＰＵを冷却するための冷却装置に関する。詳細には、本発明は、ファンの回転によってＣＰＵを空冷するための冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータのＣＰＵは、作動によって発熱する。この発熱により、ＣＰＵ自体が昇温する。昇温により、ＣＰＵの演算速度が低下する。コンピュータメーカーにとって、ＣＰＵの冷却は重大な関心事である。
【０００３】
冷却は、「ＣＰＵクーラー」と称される冷却装置によって行われている。この冷却装置は、ヒートシンクとファンとを備えている。ヒートシンクは、多数のフィンを備えている。ＣＰＵで発生した熱は、フィンへと伝導する。この熱はさらに、フィンから空気へと伝導する。ファンによって空気が対流させられることで、フィンから空気への熱伝導が促進される。ファンはまた、高温空気をコンピュータのハウジングから除去する役割も果たす。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ＣＰＵの演算速度が極めて速いパーソナルコンピュータが開発され、市販されている。このＣＰＵでは消費電力が大きいので、その発熱量も大きい。このＣＰＵの冷却には、冷却能力の高い冷却装置が必要である。ヒートシンクが大型にされたり、ファンが高出力化されることにより、冷却能力が向上する。しかし、大型化は、パーソナルコンピュータの小型化及び軽量化の要請に反する。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、小型であるにもかかわらず冷却能力の高いＣＰＵ用冷却装置の提供をその目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＣＰＵ用冷却装置は、開口を備えた筒状のケースと、このケースの一端を塞ぐ台座と、このケースの他端に取り付けられたファンとを備えている。このファンの回転方向は、ケースの内部を減圧する方向である。このＣＰＵ用冷却装置は、開口からケース内へ吸入された空気がファンから排出されるように構成される。
【０００７】
この冷却装置では、ファンの回転によって開口からケース内に空気が流れ込む。開口を通過するとき、空気は乱流となる。この乱流は、層流に比べて熱を奪いやすい。また、開口を通過することによって空気の流速が高まるので、これによっても空気への熱伝導が促進される。さらに、開口の通過によって空気の圧力が低下し、これによって空気自体の温度が降下する。この冷却装置は、冷却能力に優れる。
【０００８】
好ましくは、台座に貫通孔が設けられる。この貫通孔の位置は、台座に当接するＣＰＵよりも外側である。冷却装置は、ＣＰＵの側部に沿って流れる空気が貫通孔を通じてケース内に吸入されるように構成される。この冷却装置では、貫通孔を流れる空気によってＣＰＵが直接に冷却される。
【０００９】
好ましくは、開口及び貫通孔の合計面積はファンの有効吐出面積よりも小さい。これにより、空気の乱流化、高速化及び温度降下が促進される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１１】
図１は本発明の一実施形態に係るＣＰＵ用冷却装置１がＣＰＵ３と共に示された正面図であり、図２はその縦断面図である。この冷却装置１は、ケース５と、台座７と、ファン９とを備えている。台座７は、ケース５の下端を塞いでいる。ファン９は、ケース５の上端に取り付けられている。
【００１２】
図２から明らかなように、ケース５は筒状である。ケース５は、側壁１１を備えている。ケース５の横断面形状は、矩形である。換言すれば、ケース５は４枚の側壁１１を備えている。図１に示されるように、側壁１１には多数の開口１３が形成されている。開口１３の形状は、縦長の長円である。開口１３は、横長でもよい。開口１３は、円形、矩形等の形状であってもよい。
【００１３】
台座７は略板状である。この例では、台座７は側壁１１と一体的に形成されている。台座７の下面は、直接にＣＰＵ３と当接している。もちろん、台座７が他の媒体を介してＣＰＵ３と当接してもよい。図２に示されるように、台座７には貫通孔１５が形成されている。貫通孔１５は、省略されてもよい。台座７からは、熱伝導体１７が起立している。熱伝導体１７は線状であり、その両端は台座７の上面に接合されている。
【００１４】
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。図２では１個の熱伝導体１７が図示されているが、実際には図３に示されるように多数の熱伝導体１７が設けられる。図３に示された熱伝導体１７は中心から放射状に配置されているが、熱伝導体１７の配置はこれには限られない。熱伝導体１７に代えて、従来のＣＰＵ用冷却装置１に見られるフィンが、ケース５に収納されてもよい。
【００１５】
図４は、図１のＣＰＵ用冷却装置１が示された平面図である。この図４には、ファン９が画かれている。ファン９は、枠体１９と、軸２１と、ブレード２３とを備えている。図４では１枚のブレード２３が画かれているが、実際には複数枚（３〜６枚程度）のブレード２３が軸２１に固定されている。枠体１９は円形に開口しており、その内周面２５は円形である。軸２１とブレード２３とは、枠体１９の内周面２５の内側に収納されている。軸２１は、図示されない駆動手段（典型的にはモーター）によって回転させられる。これにより、ブレード２３も回転する。回転の方向は、ケース５の内部の空気が外部（図２における上方）に向かう方向である。
【００１６】
台座７、側壁１１及び熱伝導体１７は、熱伝導性に優れる材料から形成されている。典型的には、台座７、側壁１１及び熱伝導体１７は、銅合金又はアルミニウム合金から形成される。
【００１７】
ＣＰＵ３が演算処理を行うと熱が発生し、ＣＰＵ３が昇温する。この熱は、台座７を介して側壁１１及び熱伝導体１７へと伝導する。ブレード２３の回転により、ケース５の内部の空気はファン９から吐出される。これに伴い、開口１３及び貫通孔１５から、空気がケース５に流入する。流入した空気は、台座７、側壁１１及び熱伝導体１７から熱を奪い、ファン９から排出される。この空気の流れにより、ＣＰＵ３が冷却される。
【００１８】
ケース５の内部は大気よりも圧力が低いので、開口１３及び貫通孔１５から空気がケース５に流入することにより、この空気は減圧される。圧力の低下により、空気の温度も低下する。従って、空気と、台座７、側壁１１及び熱伝導体１７との温度差が大きくなり、台座７、側壁１１及び熱伝導体１７から空気への熱伝導が促進される。この冷却装置１は、冷却能力に優れる。
【００１９】
空気が開口１３及び貫通孔１５を通過することにより、乱流が生じる。乱流の発生により、台座７、側壁１１及び熱伝導体１７から空気への熱伝導が促進される。これによっても、冷却装置１の冷却能力が高められる。
【００２０】
空気が開口１３及び貫通孔１５を通過することにより、その流速が高められる。流速の速い空気は、台座７、側壁１１及び熱伝導体１７から熱を奪いやすい。これによっても、冷却装置１の冷却能力が高められる。
【００２１】
図２に示されるように、貫通孔１５の位置は、ＣＰＵ３よりも外側（換言すればＣＰＵ３の左側又は右側）である。貫通孔１５を通過する空気は、図２において矢印Ａで示されるように、ＣＰＵ３の側部に沿って流れる。この空気により、ＣＰＵ３が直接に冷却される。これによっても、冷却装置１の冷却能力が高められる。
【００２２】
図４においてハッチングが施されているのは、枠体１９の内周面２５と軸２１の外周面とに囲まれた領域である。この領域の面積は、本明細書ではファン９の有効吐出面積Ｘと称される。空気の流入口の合計面積、すなわち全ての開口１３及び貫通孔１５の合計面積Ｙは、有効吐出面積Ｘよりも小さい。これにより、開口１３及び貫通孔１５を通過する空気の流速が高められ、しかも乱流化が促進される。合計面積Ｙは有効吐出面積Ｘの８０％以下が好ましく、５０％以下が特に好ましい。
【００２３】
図５は、本発明の他の実施形態に係るＣＰＵ用冷却装置２７がＣＰＵ３と共に示された断面図である。このＣＰＵ用冷却装置２７は、図１から図４に示されたＣＰＵ用冷却装置１と同様のケース５、台座７及びファン９を備えている。このＣＰＵ用冷却装置２７は、第一熱伝導体２９と第二熱伝導体３１とを備えている。第一熱伝導体２９の構成は、図３に示された熱伝導体１７と同様である。第二熱伝導体３１は、その両端が台座７に接合されている。第二熱伝導体３１は枠体１９を貫通し、ファン９の上部にまで至っている。このＣＰＵ用冷却装置２７では、ファン９の回転により、第二熱伝導体３１のうちファン９の直上部分からも、空気への熱伝導が生じる。このＣＰＵ用冷却装置２７は、極めて冷却能力に優れる。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。
【００２５】
本発明の実施例として、図１から図４に示されるＣＰＵ用冷却装置を用意した。このＣＰＵ用冷却装置のケース、台座及び熱伝導体は、銅合金からなる。一方、比較例として、多数のフィンを備えたヒートシンクとファンとからなる市販のＣＰＵ用冷却装置を用意した。比較例の冷却装置では、ファンの回転によりフィンに向けて空気が送られる。なお、実施例と比較例とで、ファンの仕様を統一した。
【００２６】
ＣＰＵ用冷却装置で冷却しつつ、市販のパーソナルコンピュータのＣＰＵに連続演算を行わせた。そして、演算開始から３５分後のＣＰＵの温度を測定した。実施例の冷却装置が用いられたＣＰＵの温度は４７℃であり、比較例の冷却装置が用いられたＣＰＵの温度は４９℃であった。この評価結果より、本発明の優位性は明らかである。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のＣＰＵ用冷却装置は冷却能力に優れる。このＣＰＵ用冷却装置が用いられることにより、ケースが大型化されたり、ファンが高出力化されることなく、ＣＰＵが十分に冷却される。このＣＰＵ用冷却装置は、パーソナルコンピュータの小型・軽量化にも寄与しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るＣＰＵ用冷却装置がＣＰＵと共に示された正面図である。
【図２】図２は、図１のＣＰＵ用冷却装置が示された縦断面図である。
【図３】図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図４は、図１のＣＰＵ用冷却装置が示された平面図である。
【図５】図５は、本発明の他の実施形態に係るＣＰＵ用冷却装置がＣＰＵと共に示された断面図である。
【符号の説明】
１、２７・・・ＣＰＵ用冷却装置
３・・・ＣＰＵ
５・・・ケース
７・・・台座
９・・・ファン
１１・・・側壁
１３・・・開口
１５・・・貫通孔
１７・・・熱伝導体
１９・・・枠体
２１・・・軸
２３・・・ブレード
２９・・・第一熱伝導体
３１・・・第二熱伝導体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling device for cooling a CPU of a computer. More specifically, the present invention relates to a cooling device for air cooling a CPU by rotation of a fan.
[0002]
[Prior art]
The CPU of the computer generates heat by the operation. Due to this heat generation, the temperature of the CPU itself rises. Due to the temperature rise, the calculation speed of the CPU decreases. Cooling CPUs is a major concern for computer manufacturers.
[0003]
Cooling is performed by a cooling device called a “CPU cooler”. This cooling device includes a heat sink and a fan. The heat sink has a number of fins. The heat generated in the CPU is conducted to the fin. This heat is further conducted from the fins to the air. The convection of the air by the fan promotes heat conduction from the fins to the air. The fan also serves to remove hot air from the computer housing.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, personal computers with extremely high CPU operation speeds have been developed and are commercially available. Since this CPU consumes a large amount of power, it generates a large amount of heat. In order to cool the CPU, a cooling device having a high cooling capacity is required. The cooling capacity is improved by increasing the size of the heat sink or increasing the output of the fan. However, the increase in size is contrary to the demand for miniaturization and weight reduction of personal computers.
[0005]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a CPU cooling device having a high cooling capacity despite being small in size.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A CPU cooling device according to the present invention includes a cylindrical case having an opening, a pedestal for closing one end of the case, and a fan attached to the other end of the case. The direction of rotation of the fan is a direction for reducing the pressure inside the case. The CPU cooling device is configured such that air drawn into the case from the opening is discharged from the fan.
[0007]
In this cooling device, air flows into the case from the opening by the rotation of the fan. As it passes through the openings, the air becomes turbulent. This turbulence tends to take away heat compared to laminar flow. Further, since the flow velocity of the air is increased by passing through the opening, heat conduction to the air is also promoted by this. In addition, the passage of the openings reduces the pressure of the air, which in turn lowers the temperature of the air itself. This cooling device is excellent in cooling capacity.
[0008]
Preferably, a through hole is provided in the pedestal. The position of this through hole is outside the CPU that contacts the pedestal. The cooling device is configured such that air flowing along the side of the CPU is sucked into the case through the through hole. In this cooling device, the CPU is directly cooled by the air flowing through the through-hole.
[0009]
Preferably, the total area of the opening and the through hole is smaller than the effective discharge area of the fan. This promotes turbulence, high speed and temperature drop of the air.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments with reference to the drawings as appropriate.
[0011]
FIG. 1 is a front view showing a CPU cooling device 1 according to an embodiment of the present invention together with a CPU 3, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view thereof. The cooling device 1 includes a case 5, a pedestal 7, and a fan 9. The pedestal 7 covers the lower end of the case 5. The fan 9 is attached to an upper end of the case 5.
[0012]
As is apparent from FIG. 2, the case 5 is cylindrical. The case 5 has a side wall 11. The cross-sectional shape of the case 5 is rectangular. In other words, the case 5 has four side walls 11. As shown in FIG. 1, many openings 13 are formed in the side wall 11. The shape of the opening 13 is a vertically long oval. The opening 13 may be horizontally long. The opening 13 may have a shape such as a circle and a rectangle.
[0013]
The pedestal 7 is substantially plate-shaped. In this example, the pedestal 7 is formed integrally with the side wall 11. The lower surface of the pedestal 7 is in direct contact with the CPU 3. Of course, the pedestal 7 may be in contact with the CPU 3 via another medium. As shown in FIG. 2, the pedestal 7 has a through hole 15 formed therein. The through hole 15 may be omitted. From the pedestal 7, a heat conductor 17 stands upright. The heat conductor 17 is linear, and both ends are joined to the upper surface of the pedestal 7.
[0014]
FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. Although one thermal conductor 17 is shown in FIG. 2, a large number of thermal conductors 17 are actually provided as shown in FIG. Although the heat conductors 17 shown in FIG. 3 are arranged radially from the center, the arrangement of the heat conductors 17 is not limited to this. Instead of the heat conductor 17, a fin found in the conventional CPU cooling device 1 may be housed in the case 5.
[0015]
FIG. 4 is a plan view showing the CPU cooling device 1 of FIG. In FIG. 4, a fan 9 is drawn. The fan 9 includes a frame 19, a shaft 21, and a blade 23. Although one blade 23 is drawn in FIG. 4, a plurality of (about 3 to 6) blades 23 are actually fixed to the shaft 21. The frame 19 has a circular opening, and its inner peripheral surface 25 is circular. The shaft 21 and the blade 23 are housed inside the inner peripheral surface 25 of the frame 19. The shaft 21 is rotated by driving means (typically, a motor) not shown. Thereby, the blade 23 also rotates. The direction of rotation is a direction in which the air inside the case 5 goes to the outside (upward in FIG. 2).
[0016]
The pedestal 7, the side wall 11, and the thermal conductor 17 are formed of a material having excellent thermal conductivity. Typically, pedestal 7, side wall 11, and thermal conductor 17 are formed from a copper alloy or an aluminum alloy.
[0017]
When the CPU 3 performs arithmetic processing, heat is generated, and the temperature of the CPU 3 rises. This heat is conducted to the side wall 11 and the heat conductor 17 via the pedestal 7. The air inside the case 5 is discharged from the fan 9 by the rotation of the blade 23. Accordingly, air flows into the case 5 from the opening 13 and the through hole 15. The inflowing air takes heat from the pedestal 7, the side wall 11 and the heat conductor 17 and is discharged from the fan 9. The CPU 3 is cooled by the flow of the air.
[0018]
Since the pressure inside the case 5 is lower than the atmosphere, the air is depressurized by the air flowing into the case 5 from the opening 13 and the through hole 15. As the pressure drops, the temperature of the air also drops. Accordingly, the temperature difference between the air and the pedestal 7, the side wall 11, and the heat conductor 17 increases, and heat conduction from the pedestal 7, the side wall 11, and the heat conductor 17 to the air is promoted. This cooling device 1 is excellent in cooling capacity.
[0019]
When the air passes through the opening 13 and the through hole 15, a turbulent flow occurs. Due to the generation of the turbulence, heat conduction from the pedestal 7, the side wall 11, and the heat conductor 17 to the air is promoted. This also increases the cooling capacity of the cooling device 1.
[0020]
When the air passes through the opening 13 and the through hole 15, the flow velocity is increased. The air having a high flow velocity easily takes heat from the pedestal 7, the side wall 11 and the heat conductor 17. This also increases the cooling capacity of the cooling device 1.
[0021]
As shown in FIG. 2, the position of the through hole 15 is outside the CPU 3 (in other words, on the left or right side of the CPU 3). The air passing through the through hole 15 flows along the side of the CPU 3 as indicated by an arrow A in FIG. With this air, the CPU 3 is directly cooled. This also increases the cooling capacity of the cooling device 1.
[0022]
In FIG. 4, a hatched area is a region surrounded by the inner peripheral surface 25 of the frame body 19 and the outer peripheral surface of the shaft 21. The area of this region is referred to as an effective discharge area X of the fan 9 in this specification. The total area of the air inlets, that is, the total area Y of all the openings 13 and the through holes 15 is smaller than the effective discharge area X. Thereby, the flow velocity of the air passing through the opening 13 and the through hole 15 is increased, and turbulence is promoted. The total area Y is preferably 80% or less of the effective ejection area X, particularly preferably 50% or less.
[0023]
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a CPU cooling device 27 according to another embodiment of the present invention together with a CPU 3. The CPU cooling device 27 includes the same case 5, pedestal 7, and fan 9 as the CPU cooling device 1 shown in FIGS. The CPU cooling device 27 includes a first heat conductor 29 and a second heat conductor 31. The configuration of the first heat conductor 29 is the same as that of the heat conductor 17 shown in FIG. Both ends of the second heat conductor 31 are joined to the pedestal 7. The second heat conductor 31 penetrates the frame 19 and reaches the upper part of the fan 9. In the CPU cooling device 27, heat is also transmitted to the air from the portion of the second heat conductor 31 directly above the fan 9 by the rotation of the fan 9. The cooling device 27 for CPU has extremely excellent cooling ability.
[0024]
【Example】
Hereinafter, the effects of the present invention will be clarified based on examples, but the present invention should not be construed as being limited based on the description of the examples.
[0025]
As an embodiment of the present invention, a cooling device for CPU shown in FIGS. 1 to 4 was prepared. The case, pedestal, and thermal conductor of the CPU cooling device are made of a copper alloy. On the other hand, as a comparative example, a commercially available CPU cooling device including a heat sink having many fins and a fan was prepared. In the cooling device of the comparative example, air is sent toward the fins by the rotation of the fan. The specifications of the fan were unified between the example and the comparative example.
[0026]
While being cooled by the cooling device for CPU, the CPU of a commercially available personal computer was operated continuously. Then, the CPU temperature was measured 35 minutes after the start of the calculation. The temperature of the CPU using the cooling device of the example was 47 ° C., and the temperature of the CPU using the cooling device of the comparative example was 49 ° C. From the evaluation results, the superiority of the present invention is clear.
[0027]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the cooling device for CPU of the present invention has excellent cooling capacity. By using this CPU cooling device, the CPU is sufficiently cooled without increasing the size of the case or increasing the output of the fan. This cooling device for a CPU can also contribute to reducing the size and weight of a personal computer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a cooling device for a CPU according to an embodiment of the present invention together with a CPU.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the CPU cooling device of FIG. 1;
FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 2;
FIG. 4 is a plan view illustrating the CPU cooling device of FIG. 1;
FIG. 5 is a sectional view showing a cooling device for a CPU according to another embodiment of the present invention together with a CPU.
[Explanation of symbols]
1, 27 ... CPU cooling device 3 ... CPU
5 Case 7 Base 9 Fan 11 Side wall 13 Opening 15 Through hole 17 Thermal conductor 19 Frame 21 Shaft 23 ... Blade 29 ... First thermal conductor 31 ... Second thermal conductor
