JP2004311911A - 水冷式ヒートシンク並びに水冷式ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】拡散接合によるヒートシンク内に水を流入させることにより、効率よく水を冷却することができる水冷式ヒートシンクを提供すると共に、同時に複数のヒートシンクや電子部品を冷却することができる水冷式ユニットを提供する。また、パソコン等におけるＣＰＵの冷却において、直接ペルチェ素子を使用し冷却すると、室温との温度差によって冷却部付近に空気中の水分が結露し、周辺の配線等をショートさせる危険性があり、解決するための冷却装置の開発が望まれている。
【解決手段】フィンとフィンの間に基材を介在させ、拡散接合にて界面がなくなり、フィンと基台を一体接合してなるヒートシンクにおいて、フィン及び基材に水が通る水路孔を穿設すると共に、基台の一側面にホースを継ぐためのホース継手を設けてなることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却能力の高い水冷式ヒートシンク並びに水冷式ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術としては、ベースプレートと、そのベースプレートで開口が閉塞されて、内部に偏平な冷却水の流路が形成される平坦な底部を有する鍋型のケーシングと、その流路中に互いに離間して開口された一対の冷却水出入口と、その流路中に内装され、振幅が前記流路の高さに整合する波形に曲折形成されたインナーフィンと、前記一対の冷却水出入口の中間に位置し、その高さが前記流路のそれに整合する複パス用の仕切板とを具備し、前記インナーフィンは、その波の稜線方向が前記仕切板に平行に配置されると共に、波の進行方向に連続した幅が前記ケーシングの内幅に略等しく内装され且つ、前記仕切板の少なくとも一部がインナーフィンの波の谷部または頂部に挿入され、その状態で、前記ベースプレートとケーシングとインナーフィンが互いにろう付け接合された冷水ヒートシンクがある。（特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１７０９１５号公報（請求項１、図１、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術においては、連続したインナーフィンに冷却水を接触させて電子部品等を冷却するものであるが、その構造上冷却能力は低く、簡易的なものには使用できるが、急早冷却や、一度に複数の電子部品等を冷却するのには不向きである。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、拡散接合によるヒートシンク内に水を流入させることにより、効率よく水を冷却することができる水冷式ヒートシンクを提供すると共に、同時に複数のヒートシンクや電子部品を冷却することができる水冷式ユニットを提供するものである。
また、パソコン等におけるＣＰＵの冷却において、直接ペルチェ素子を使用し冷却すると、室温との温度差によって冷却部付近に空気中の水分が結露し、周辺の配線等をショートさせる危険性があり、解決するための冷却装置の開発が望まれている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するための手段として、フィンとフィンの間に基材を介在させ、拡散接合にて界面がなくなり、フィンと基台を一体接合してなるヒートシンクにおいて、フィン及び基材に水が通る水路孔を穿設すると共に、基台の一側面にホースを継ぐためのホース継手を設けてなること。水路孔を、フィン及び基材の各１枚に、少なくとも２箇所設けてなると共に、最後部のフィン及び／または基材には水路孔を設けないこと。水路孔を連結するための連結孔をフィン及び／または基材に設けてなることを特徴とする水冷式ヒートシンク。
また、入水流路とポンプ入水口を設けてなる第１ブロックと、流路とポンプ出水口を設けてなる第２ブロックと、流路を設けてなる第３ブロックと、流路と出水流路を設けてなる第４ブロックとをロー付けあるいは拡散接合にて一体に固着してなる水冷式ユニット本体の上面にペルチェ素子、ヒートシンク及びファンを設けてなること。入水流路及び出水流路を複数設けてなること。各ブロック間及び上面、下面に連結板を設けてなること。ポンプ入水口及びポンプ出水口にポンプを取り付けてなることを特徴とする水冷式ユニット。
【０００７】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の水冷式ヒートシンクについて説明する。
水冷式ヒートシンク１は、厚み０．０１ｍｍ〜１ｍｍの銅製の板状（必要に応じて櫛状でもよい）のフィン２ａ―――間に厚み１ｍｍ前後の銅製の基材３ａを介在させ、拡散接合にて接合するもので全体で基台３としてなるもので、フィン２ａ―――に２つの水が通る水路孔２ｂを穿設し、フィン２ａ１には長孔状連結孔２ｃを穿設してなり、かつ基材３ａに上記水路孔２ｂに対応する２つの水路孔３ｂを穿設し、最後部の基材３ａ１には水路孔を設けない。
また、基台３の一側面（最前部）にホースを継ぐためのホース継手４を２箇所に設けてある。
【０００８】
上記水冷式ヒートシンク１は、一方のホース継手４から水を入れ、フィン２ａの水路孔２ｂ及び基材３ａの水路孔３ｂを通って長孔状連結孔２ｃを経由して他方のホース継手４から水を出すことにより水を冷却するもので、パソコンのＣＰＵ等を水冷にて冷却するものである。
【０００９】
つぎに、本発明の水冷式ユニットについて説明する。
水冷式ユニット２１は、４つの入水流路５ａを後部で一つに連結すると共に、ポンプ入水口５ｂを突設してなる第１ブロック５と、平面５の字形に形成した流路６ａとポンプ出水口６ｂを突設してなる第２ブロック６と、平面５の字形に形成する流路７ａに通孔７ｂを穿設してなる第３ブロック７と、平面逆ユの字形の通孔８ｂを穿設した流路８ａと４つの出水流路８ｃを設けてなる第４ブロック８とからなり、上面（第４ブロック８の上面）及び下面（第１ブロック５の下面）に平板状の連結板９・１０を設けると共に、第１ブロック５と第２ブロック６間に同様な連結板１１を設け、第２ブロック６と第３ブロック７間に連通孔１２ａを穿設してなる連結板１２を、第３ブロック７と第４ブロック８間に同じく連通孔１３ａを穿設した連結板１３をそれぞれ設けてなる水冷式ユニット本体１４の連結板９の上面に、ペルチェ素子ＰＥ、その上面にヒートシンクＨＳ、その上面にファンＦを設けてある。
なお、各ブロック及び各連結板の材質は、銅あるいはアルミ（アルミグラット材）とし、拡散接合あるいはロー付けにて接合させるものである。
また、ポンプ入水口５ｂ及びポンプ出水口６ｂにポンプＰを取り付けてなるものである。
【００１０】
上記水冷式ユニット２１の使用例について下記に説明する。
水冷式ユニット２１の４つの入水流路５ａにホースＨを差し込む。
つづいて、４つの出水流路８ｃにホースＨ１を差し込む。
この状態で、ポンプＰを作動させることによりホースＨより水Ｍが入り込み、各入水流路５ａを通ってポンプ入水口５ｂよりポンプＰ内に入り、ポンプ出水口６ｂより放出された水は流路６ａを通り、連通孔１２ａを通り、流路７ａを通り、連通孔１３ａを通り、流路８ａ及び４つの出水流路８ｃを通ってホースＨ１より放出する。
この時、水Ｍ（加熱されている）はペルチェ素子ＰＥにて冷却され、冷却される時に出る熱をヒートシンクＨＳにて放熱し、ファンＦにて一層放熱効率を上げることができる。
つまり、水冷式ユニット本体１４内の加熱された熱を効率よく冷却できるものである。
なお、この水冷式ユニット２１の有効な使用例として、水冷式ユニット２１をパソコン（図示せず）より外側に設置し、各ホースＨ・Ｈ１―――を前記水冷式ヒートシンク１のホース継手４に取り付け（この実施例の場合、４つの水冷式ヒートシンク１を取り付ける）、４台のパソコンに設けた水冷式ヒートシンク１を冷却（ＣＰＵ等）することができるもので、従来のようにペルチェ素子を使用してＣＰＵ等を冷却する方法に比べ、結露等の問題もなく、安全に使用できるものである。
【００１１】
上記実施例における水冷式ヒートシンクにおいて、フィンの数や水路の形状や水路孔の数は特に限定することなく、必要に応じて決めればよい。
水冷式ユニットにおいてはブロックの数や入水流路及び出水流路の数等も、必要に応じて決めればよく、水以外の冷却液や空冷方式にも対応できるものである。
なお、必要に応じて温度コントロール装置を設け、水冷式ヒートシンクの冷却温度を設定することもできる。
【００１２】
【発明の効果】
１）、水冷式ヒートシンクにおいて、拡散接合によるヒートシンク内に水（空気）を流入させることにより、効率（熱伝導効率）よく水（空気）を冷却することができる。
２）、加工が簡単、容易であり、安価に製作できる。
３）、水冷式ユニットにおいて、同時に複数のヒートシンク（電子部品等）を冷却することができる。
４）、特にパソコン等におけるＣＰＵの冷却において、ペルチェ素子、ヒートシンク、ファンの組み合せにより、外部冷却装置を構築できるため、パソコン内はヒートシンクのみでよく、結露防止効果を有するものである。
５）、ポンプをコントロールすることにより冷却温度をコントロールできる。
６）、パソコンのみならず小型機器の発熱に効果を有し、応用範囲も広い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水冷式ヒートシンクの正面図。
【図２】本発明の水冷式ヒートシンクの組立前の構造斜視図。
【図３】本発明の水冷式ヒートシンクの平面図。
【図４】本発明の水冷式ユニットの組立前の要部構造斜視図。
【図５】本発明の水冷式ユニットの使用状態図。
【符号の説明】
１―――水冷式ヒートシンク
２ａ――フィン
３ａ――基材
３―――基台
４―――ホース継手
２１――水冷式ユニット
１４――水冷式ユニット本体
ＰＥ――ペルチェ素子
ＨＳ――ヒートシンク
Ｆ―――ファン

Claims (7)

1. フィンとフィンの間に基材を介在させ、拡散接合にて界面がなくなり、フィンと基台を一体接合してなるヒートシンクにおいて、フィン及び基材に水が通る水路孔を穿設すると共に、基台の一側面にホースを継ぐためのホース継手を設けてなることを特徴とする水冷式ヒートシンク。
2. 水路孔を、フィン及び基材の各１枚に、少なくとも２箇所設けてなると共に、最後部のフィン及び／または基材には水路孔を設けないことを特徴とする請求項１記載の水冷式ヒートシンク。
3. 水路孔を連結するための連結孔をフィン及び／または基材に設けてなることを特徴とする請求項１又は２記載の水冷式ヒートシンク。
4. 入水流路とポンプ入水口を設けてなる第１ブロックと、流路とポンプ出水口を設けてなる第２ブロックと、流路を設けてなる第３ブロックと、流路と出水流路を設けてなる第４ブロックとをロー付けあるいは拡散接合にて一体に固着してなる水冷式ユニット本体の上面にペルチェ素子、ヒートシンク及びファンを設けてなることを特徴とする水冷式ユニット。
5. 入水流路及び出水流路を複数設けてなることを特徴とする請求項４記載の水冷式ユニット。
6. 各ブロック間及び上面、下面に連結板を設けてなることを特徴とする請求項４又は５記載の水冷式ユニット。
7. ポンプ入水口及びポンプ出水口にポンプを取り付けてなることを特徴とする請求項４、５又は６記載の水冷式ユニット。

Images