JP2004326343A

JP2004326343A - 液冷型冷却装置

Info

Publication number: JP2004326343A
Application number: JP2003118723A
Authority: JP
Inventors: Hironori Kitajima; 寛規北嶋; Takeshi Nakai; 剛中井; Kazushi Sakayori; 一志酒寄
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2003-04-23
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】本体部の小型化を阻害することなく良好な冷却性を有し、省電力性に優れ、低騒音で対環境性に優れる液冷型冷却装置を提供する。
【解決手段】ファン１４ａは、放熱器９およびダクト１５を介して外部から空気を吸い込むことにより放熱器９を冷却して熱交換を促進する。放熱器９での熱交換は、電源ファン１４ａ、１４ｂにより発生した空気流によって促進されることにより、専用のファンを必要とせずに発熱体３の冷却を実現することができる。従って、従来の方法に比べてコスト、騒音、消費電力で有利となる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器を冷却する冷却装置に関し、特に、冷却液の蒸発および凝縮作用を利用したヒートサイクルに基づいて電子機器の冷却を行う液冷型冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」という。）の高性能化が進み、特に、本体内に収容される中央演算処理装置（ＣＰＵ：ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）等の回路部品や、電源装置からの発熱量が増大する傾向にあることから、外部への放熱性向上が望まれている。
【０００３】
係る放熱性の向上を図るものとして、ＣＰＵ等の発熱体に熱伝導性に優れる金属材料からなる冷却フィン等のヒートシンクを設け、このヒートシンクに空気を送り込むファンを設けた空冷型の冷却装置が知られているが、充分な放熱性を得るのに相応の放熱面積が必要となることから、パソコンを大型化させるという不都合がある。また、空冷型の冷却装置では、最近の高性能化した回路部品の発熱量に対して放熱性の限界が生じている。
【０００４】
パソコンを大型化させることなく放熱性に優れる冷却装置として、冷却液を封入したヒートパイプを使用した液冷型の冷却装置が知られている。
【０００５】
図３は、従来の液冷型冷却装置を搭載したデスクトップ型パソコンの本体部である。同図においては内部を示すために側面を開放した状態としている。
本体部１は、筐体１Ａと、回路部品を搭載するマザーボード２と、マザーボード２に搭載されるＣＰＵ等の発熱体３と、筐体１Ａに設けられる空気導入用のケースファン４と、筐体１Ａに収容されるハードディスクドライブ５と、フロッピィディスクやコンパクトディスク等の記録媒体を扱うためのディスクドライブ６と、電源部７と、発熱体３から受熱する受熱体８と、受熱体８の熱を冷却液のヒートサイクルに基づいて放熱するための放熱器９と、冷却液を貯留するタンク１０と、冷却液をチューブ１２に送り出す液循環ポンプ１１と、放熱器９に空気を送り込むための冷却装置用ファン１３とを有する。
【０００６】
図４は、従来の液冷型冷却装置の動作を示す図である。
受熱体８は、発熱体３で発生する熱を受熱する。この受熱体８は、液循環ポンプ１１の駆動に基づいてチューブ１２内を矢印方向に循環する冷却液との熱交換を行う。放熱器９は、冷却液との熱交換に基づいて受熱体８から運ばれる熱を放熱する。冷却装置用ファン１３は、放熱器９に空気を送り込むことによって熱交換を促進する。
【０００７】
また、ケースファン４は、筐体１Ａ内に空気を導入する。筐体１Ａ内に導入された空気は、矢印で示すように筐体１Ａ内を循環し、電源部７に空気を循環させるために設けられるファン１４ａおよび１４ｂによって電源部７を通過して外部に放出される。
【０００８】
また、液冷型冷却装置を適用することにより、本体の小型化を実現するとともにＣＰＵの放熱性を向上させるノート型パソコンが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００３−２２１４８公報（第１図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の液冷型冷却装置によると、本体部内に複数のファンを設けているため、本体部の小型化を阻害するとともに電力消費を増大させるという問題がある。また、電力消費の増大に伴って本体部から放出される発熱量も増大し、周囲の温度環境に好ましくない影響を与える。また、複数のファンが稼動することによって騒音が大になるという問題がある。
【００１１】
従って、本発明の目的は、本体部の小型化を阻害することなく良好な冷却性を有し、省電力性に優れ、低騒音で対環境性に優れる液冷型冷却装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、本体内に収容される発熱体と、
前記発熱体で生じる熱を受熱する受熱体と、
前記受熱体から伝熱媒体の循環に基づいて伝達される前記熱を放熱する放熱部と、
前記受熱体と前記放熱部とを接続して前記伝熱媒体を循環させる循環部と、
前記放熱部を含む複数の被冷却部を通過するように空気流を発生させる空気流発生部とを有することを特徴とする液冷型冷却装置を提供する。
【００１３】
この構成によれば、複数の被冷却部を効率良く空気流が循環することによって、本体から外部への放熱性を向上させる。
【００１４】
また、被冷却部である電源部を冷却することで、本体内部の温度上昇を効率良く抑制する。
【００１５】
また、被冷却部を効率良く冷却するものとして、ファンによる外気導入および被冷却部への直接冷却を行うことが有効である。
【００１６】
このような発熱体として、デスクトップパソコンに収容されるＣＰＵがある。
【００１７】
液冷型冷却装置では、ある程度以上、例えば、５０Ｗ以上の冷却能力を確保し、放熱器での熱交換を促進させるために空気流を発生させることが必要不可欠となる。この空気流を発生させる装置として、一般的にファンが用いられているが、冷却性を重視する場合には液冷型冷却装置専用にファンを設置する手法がとられる。本発明では、電子機器内にあらかじめ設置されている（装置構成上必要不可欠の）ファンで発生する空気流を利用することで、新たにファンを設置することなく放熱器での熱交換を促進させる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態に係る液冷型冷却装置を搭載したデスクトップ型パソコンの本体部である。同図においては内部を示すために側面を開放した状態としている。
本体部１は、金属又は樹脂材料により形成される筐体１Ａと、回路部品を搭載するマザーボード２と、マザーボード２に搭載されるＣＰＵ等の発熱体３と、筐体１Ａに設けられる空気導入用のケースファン４と、筐体１Ａに収容されるハードディスクドライブ５と、フロッピィディスクやコンパクトディスク等の記録媒体を扱うためのディスクドライブ６と、マザーボード２や各ドライブに電力を供給する電源部７と、発熱体３から受熱する受熱体８と、受熱体８の熱を冷却液の蒸発および凝縮作用を利用したヒートサイクルに基づいて放熱するための放熱器９と、冷却液を貯留するタンク１０と、冷却液を送り出す液循環ポンプ１１と、冷却液を循環させるシリコン系のチューブ１２と、放熱器９から電源部７にかけて空気を誘導するダクト１５を有する。
【００２０】
電源部７は、通電に基づいて生じる発熱を解消するために空気を循環させる図示しないファン１４ａおよび１４ｂを内蔵している。
【００２１】
チューブ１２は、上記したシリコン系のチューブの他に、例えば、熱伝導性に優れる銅パイプ、アルミニウムパイプ等の金属管であっても良い。
【００２２】
図２は、液冷型冷却装置の動作を示す図である。
受熱体８は、発熱体３で発生する熱を受熱する。この受熱体８は、液循環ポンプ１１の駆動に基づいてチューブ１２内を矢印方向に循環する冷却液との熱交換を行う。放熱器９は、冷却液との熱交換に基づいて受熱体８から運ばれる熱を放熱する。ファン１４ａは、放熱器９およびダクト１５を介して外部から空気を吸い込むことにより放熱器９を冷却して熱交換を促進する。
【００２３】
なお、発熱量に応じた最適な冷却性を確保するために、例えば、ＣＰＵの稼動状態（負荷量）に応じてファン１４ａの回転速度を可変制御するようにしても良い。具体的には、アプリケーションの使用中にはファン１４ａを高速で回転させ、アプリケーション未使用時のアイドル状態ではファン１４ａを低速で回転させるようにする。このことにより、発熱体３の急激な温度上昇を抑えることができる。
【００２４】
また、ケースファン４は、筐体１Ａ内に空気を導入する。筐体１Ａ内に導入された空気は、矢印で示すように筐体１Ａ内を循環し、電源ファン１４ａ、１４ｂによって電源部７を介して外部に放出される。
【００２５】
上記した実施の形態によると、放熱器９での熱交換は、電源ファン１４ａ、１４ｂにより発生した空気流によって促進されるので、専用のファンを必要とせずに発熱体３の冷却を実現することができる。従って、従来の方法に比べて低コスト化、低騒音化、低消費電力化を図ることができる。なお、ダクト１５を用いずに放熱器９をファン１４ａ又は１４ｂに隣接するように設置しても良く、この場合には本体部１のコンパクト化において有効である。特に、放熱器９をファン１４ｂの排気側に設けた場合には、筐体１Ａ内への熱こもりを防げる。
【００２６】
また、液冷型冷却装置の他の構成として、冷却液を貯留するタンク１０を設けない構成としても良い。また、発熱体３や、液循環ポンプ１１等の構成部品が複数設けられる構成であっても良い。発熱体３としてはＣＰＵの他に、画像表示に係る高速演算処理を行うグラフィック回路素子等があり、これらの熱暴走を防ぐために本実施の形態に基づく冷却を行うようにしても良い。
【００２７】
また、空気を循環させるファンとして、電源部７に内蔵されたファン１４ａおよび１４ｂを併用する構成を説明したが、電源部７と別体のファンを設け、電源部７を介して空気を外部放出させるようにしても良い。また、電源部７を筐体１Ａの外部に別体で設ける形態のパソコンでは、筐体１Ａ内に設けられる他のファン（例えば、ＣＰＵ冷却ファン）と共用するようにダクト１５を設けて空気を循環させるようにしても良い。
【００２８】
また、ダクト１５とファンとを一体的に形成しても良い。例えば、図２に示すダクト１５の内部にファンを設けて矢印方向に空気を送り込むようにしても良い。この場合には、電源部７がファンを有していない構成であっても優れた冷却性が得られる。また、ダクト１５をコルゲート材等によって形成し、空気流の誘導方向に応じて変形可能な構成としても良い。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の液冷型冷却装置によると、専用のファン設けることなく電子機器に設けられたファンを本体部の排熱用に適用するようにしたため、本体部の小型化を阻害することなく良好な冷却性を有し、省電力性に優れ、低騒音で対環境性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る液冷型冷却装置を搭載したパソコンの本体部である。
【図２】液冷型冷却装置の動作を示す図である。
【図３】従来の液冷型冷却装置を搭載したパソコンの本体部である。
【図４】従来の液冷型冷却装置の動作を示す図である。
【符号の説明】
１、本体部１Ａ、筐体２、マザーボード３、発熱体
４、ケースファン５、ハードディスクドライブ６、ディスクドライブ
７、電源部８、受熱体９、放熱器１０、タンク
１１、液循環ポンプ１２、チューブ１３、冷却装置用ファン
１４ａ，１４ｂ、電源ファン１５、ダクト

Claims

本体内に収容される発熱体と、
前記発熱体で生じる熱を受熱する受熱体と、
前記受熱体から伝熱媒体の循環に基づいて伝達される前記熱を放熱する放熱部と、
前記受熱体と前記放熱部とを接続して前記伝熱媒体を循環させる循環部と、
前記放熱部を含む複数の被冷却部を通過するように空気流を発生させる空気流発生部とを有することを特徴とする液冷型冷却装置。
前記被冷却部は、電源部を含んでいることを特徴とする請求項１記載の液冷型冷却装置。
前記空気流発生部は、前記空気流を発生させるファンを有することを特徴とする請求項１記載の液冷型冷却装置。
前記空気流発生部は、外部から前記本体の内部に導入された前記空気流を前記被冷却部に誘導するダクトを有することを特徴とする請求項１記載の液冷型冷却装置。
前記発熱体は、デスクトップパソコンの前記本体に収容された中央演算処理装置であることを特徴とする請求項１記載の液冷型冷却装置。