JP2005045196A - Water-cooled heat sink and water-cooled unit - Google Patents
Water-cooled heat sink and water-cooled unitInfo
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a water-cooled heat sink and a water-cooled unit having a high cooling capacity.
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) Conventional techniques include a base plate, a pan-shaped casing having a flat bottom in which an opening is closed by the base plate and a flat cooling water flow path is formed inside, and the flow path is separated from each other in the flow path. A pair of cooling water inlets and outlets, inner fins installed in the flow path and bent in a waveform that matches the height of the flow path, and an intermediate position between the pair of cooling water inlets and outlets. And a multi-pass partition plate whose height matches that of the flow path, and the inner fin has a wave ridge line direction arranged parallel to the partition plate and a wave traveling direction. And the interior of the casing is substantially equal to the inner width of the casing, and at least a part of the partition plate is inserted into the wave trough or top of the inner fin. Fin there is a braze joint has been cold heat sink to each other. (See Patent Document 1)
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。 In the above conventional technology, cooling water is brought into contact with continuous inner fins to cool electronic components and the like. However, the cooling capacity is low due to its structure and it can be used for simple ones, but it cools quickly. In addition, it is not suitable for cooling a plurality of electronic components or the like at a time.
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、拡散接合等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、単体であるいは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。The present invention has been made in view of the above problems, and provides a water-cooled heat sink that can cool water efficiently by allowing water to flow into a heat sink by diffusion bonding or the like. A water-cooled unit capable of cooling a plurality of heat sinks and electronic components is provided.
In addition, when using a Peltier element directly for CPU cooling in a personal computer, etc., there is a risk of moisture in the air condensing near the cooling part due to the temperature difference from room temperature, which may cause short circuit of surrounding wiring. Development of a cooling device for this purpose is desired.
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、拡散接合等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、流水路を設けると共に、入水路と出水路を設けてなる水路板と、この水路板の上下面に固着する上板と下板とからなることを特徴とする水冷式ユニット。
さらに、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As a means for solving the problem, in the heat sink in which the base is interposed between the fins and the interface is eliminated by diffusion bonding or the like, and the fin and the base are integrally joined, water is supplied to the fin and the base. Make a water passage hole to pass through, and provide a hose joint for connecting the hose to one side of the base. At least two water channel holes are provided in each of the fin and the base material, and no water channel hole is provided in the last fin and / or base material. A water-cooled heat sink, wherein a connection hole for connecting a water channel hole is provided in a fin and / or a base material.
A water-cooled unit comprising a water channel plate provided with a water channel and a water channel and a water channel, and an upper plate and a lower plate fixed to the upper and lower surfaces of the water channel plate.
Furthermore, a first block provided with a water inlet channel and a pump inlet, a second block provided with a channel and a pump outlet, a third block provided with a channel, a channel and a water outlet channel A Peltier element, a heat sink, and a fan are provided on the upper surface of a water-cooled unit body that is integrally fixed by brazing or diffusion bonding to the fourth block that is provided. Provide a plurality of inlet and outlet channels. Provide connecting plates between each block and on the upper and lower surfaces. A water-cooled unit comprising a pump attached to a pump inlet and a pump outlet.
1)、水冷式ヒートシンクにおいて、拡散接合等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、単体でも使用できると共に、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。1) In a water-cooled heat sink, water (air) can be cooled with good efficiency (heat conduction efficiency) by flowing water (air) into the heat sink by diffusion bonding or the like.
2) Processing is simple and easy, and can be manufactured at low cost.
3) In the water-cooled unit, it can be used alone, and at the same time, a plurality of heat sinks (electronic parts, etc.) can be cooled.
4) In particular, when cooling a CPU in a personal computer or the like, an external cooling device can be constructed by combining a Peltier element, a heat sink, and a fan.
5) Cooling temperature can be controlled by controlling the pump.
6) It has an effect on heat generation not only for personal computers but also for small devices and has a wide range of applications.
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。First, the water-cooled heat sink of the present invention will be described.
The water-cooled
Moreover, the
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。 The water-cooled
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11は、略H型の溝による流水路11a1を形成すると共に、入水路11a2と出水路11a3を設けてなる水路板11aと、この水路板11aの上下面に拡散接合等にて固着する平板状の上板11bと下板11cとからなるものである。Next, the water-cooled unit of the present invention will be described.
The water-cooled
上記水冷式ユニット11の試験データを下記に述べる。
試験条件として、入水流量を1l/minとし、水冷式ユニット11の形状寸法を、水路板11aを4mm×60mm×60mmとし、上板11bと下板11cを2mm×60mm×60mmとした。
他の条件として、冷却水温度21.79℃、ペルジャー内温度23.12℃、接合部温度25.66℃、ヒーター発熱量10.77Wとした。
試験の結果、ヒートシンク熱抵抗値は0.25℃/Wであり、非常に良い結果となった。The test data of the water-cooled
As test conditions, the incoming water flow rate was 1 l / min, the shape of the water-cooled
As other conditions, the cooling water temperature was 21.79 ° C., the temperature inside the pelger was 23.12 ° C., the junction temperature was 25.66 ° C., and the heating value of the heater was 10.77 W.
As a result of the test, the heat sink thermal resistance value was 0.25 ° C./W, which was a very good result.
なお、材質としては銅あるいはアルミ(アルミグラット材)が望ましい。
また、上記水冷式ユニット11のグレードアップしたものが以下の水冷式ユニット21である。The material is preferably copper or aluminum (aluminum grat material).
The upgraded water-cooled
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。The water-cooled unit 21 connects the four water inlet channels 5a to one at the rear, the
The material of each block and each connecting plate is copper or aluminum (aluminum grat material), and is joined by diffusion bonding or brazing.
Moreover, the pump P is attached to the pump inlet 5b and the pump outlet 6b.
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。A usage example of the water-cooled unit 21 will be described below.
The hose H is inserted into the four water inlet channels 5 a of the water-cooled unit 21.
Subsequently, the hose H1 is inserted into the four outlet channels 8c.
In this state, by operating the pump P, water M enters from the hose H, enters the pump P from the pump inlet 5b through the respective inlet channels 5a, and the water discharged from the pump outlet 6b passes through the channels. It passes through 6a, passes through the communication hole 12a, passes through the flow path 7a, passes through the communication hole 13a, passes through the flow path 8a and the four outlet channels 8c, and is discharged from the hose H1.
At this time, the water M (heated) is cooled by the Peltier element PE, and the heat generated when it is cooled can be dissipated by the heat sink HS, and the heat dissipation efficiency can be further increased by the fan F.
That is, the heated heat in the water-cooled unit main body 14 can be efficiently cooled.
As an effective use example of this water-cooled unit 21, the water-cooled unit 21 is installed outside a personal computer (not shown), and the respective hoses H and H1 --- are connected to the
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。
さらに、拡散接合の他にロー付け、ハンダ付け等も考えられ、必要に応じて設定すればよい。In the water-cooled heat sink in the above embodiment, the number of fins, the shape of the water channel, and the number of water channel holes are not particularly limited and may be determined as necessary.
In the water-cooled unit, the number of blocks, the number of inlet and outlet channels, and the like may be determined as necessary, and can be applied to a coolant other than water or an air-cooling method.
A temperature control device may be provided as necessary to set the cooling temperature of the water-cooled heat sink.
Further, in addition to diffusion bonding, brazing, soldering, and the like can be considered, and may be set as necessary.
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1 --- Water-cooled heat sink 2a--Fin 3a--
Claims (8)
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Publications (1)
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JP2003417312A Pending JP2005045196A (en) | 2003-07-10 | 2003-11-12 | Water-cooled heat sink and water-cooled unit |
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- 2003-11-12 JP JP2003417312A patent/JP2005045196A/en active Pending
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