JP2005175075A - Liquid circulating type cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発熱体を冷却する冷却装置に関し、特に、冷却液を伝熱媒体として電子機器等の発熱体を冷却する液循環型冷却装置に関する。 The present invention relates to a cooling device that cools a heating element, and more particularly, to a liquid circulation type cooling device that cools a heating element such as an electronic device using a coolant as a heat transfer medium.
近年、パーソナルコンピュータの高性能化が進んでおり、特に、本体内に収容される中央演算処理装置(CPU: Central Processing Unit)等の回路部品や、電源装置の発熱量が増大しており、外部への放熱性向上が望まれている。 In recent years, the performance of personal computers has been increasing, and in particular, the amount of heat generated by circuit components such as central processing units (CPUs) and power supply units housed in the main body and power supply devices has increased. Improvement of heat dissipation is desired.
発熱体の放熱を促すものとして、熱伝導性に優れる金属製のヒートシンクをCPU等の発熱体に設け、このヒートシンクを空冷する冷却装置が知られているが、空冷型の冷却装置は放熱量に応じたヒートシンクの放熱面積を必要とするために装置の大型化を招くという不都合がある。また、近年、パソコンに要求される高速演算処理性や多機能性に伴ってCPUの発熱量は増大する傾向にあり、空冷型の冷却装置では放熱性がほぼ限界に達している。 As a means of encouraging heat dissipation of the heating element, there is known a cooling device in which a heat sink made of metal having excellent thermal conductivity is provided on a heating element such as a CPU and this heat sink is air-cooled. There is a disadvantage in that the size of the apparatus is increased because a corresponding heat dissipation area of the heat sink is required. In recent years, the amount of heat generated by the CPU tends to increase with the high-speed arithmetic processing performance and multi-functionality required of a personal computer, and the heat dissipation performance has almost reached the limit in the air-cooled cooling device.
かかる放熱性を改善するものとして、冷却液等の伝熱媒体を用いた液循環型冷却装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。このような液循環型冷却装置の一例を図6(a)、(b)に示す。なお、(b)は(a)におけるリザーブタンク12及び放熱器13のA方向正面図である。
As a means for improving such heat dissipation, a liquid circulation type cooling device using a heat transfer medium such as a cooling liquid is known (for example, see Patent Document 1). An example of such a liquid circulation type cooling device is shown in FIGS. In addition, (b) is an A direction front view of the reserve tank 12 and the
この液循環型冷却装置90は、発熱素子に接続し発熱素子から効率良く熱を水等の冷却液に伝える受熱体9、各部材間を連結すると共に冷却液が循環する液配管10、液を循環させる液循環ポンプ11、冷却液を貯留しておくリザーブタンク12、放熱スペースに配置し機器筐体外に熱を放熱する放熱器13からなる。受熱体9は、発熱体で発生する熱を受熱し、液循環ポンプ11の駆動に基づいて液配管10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13は、冷却液との熱交換に基づいて受熱体9から運ばれる熱を放熱する。
The liquid circulation type cooling device 90 is connected to a heat generating element, and a
この液循環型冷却装置90において、リザーブタンク12は、各部材の接続部や部材表面からの透水等により系の保有水量の減少分を補給する目的で設けられる。パソコン等の電子機器に液循環型冷却装置90を搭載する場合、省スペース化の観点からリザーブタンク12を小型化もしくは省略することが望まれる。このためには、透水等による水分透過量を極力少なくする必要がある。
しかしながら、上記液循環型冷却装置90においては、液配管10が可撓性を有するゴムや樹脂製のフレキシブルチューブから形成されている。かかるフレキシブルチューブでは透水等による水分透過量が多いため、補給用のリザーブタンクを小型化することができない。 However, in the liquid circulation type cooling device 90, the liquid pipe 10 is formed of a flexible rubber or resin flexible tube. Since such a flexible tube has a large amount of moisture permeation due to water permeation or the like, the reserve tank for replenishment cannot be reduced in size.
一方、液配管10として金属配管を用いた場合は、透水等による水分透過量を少なくすることができる。 On the other hand, when a metal pipe is used as the liquid pipe 10, the amount of moisture permeation due to water permeation or the like can be reduced.
しかしながら、液配管10に金属配管を用いた場合には、液循環ポンプ11、受熱体9、リザーブタンク12及び放熱器13の位置関係が固定されてしまうため、パソコン等の電子機器の筐体内への液循環型冷却装置90を組み込む場合、筐体内での取り回しが不自由となり非常に作業し難いものとなる不都合があった。
However, when a metal pipe is used for the liquid pipe 10, the positional relationship among the liquid circulation pump 11, the
この不都合を解消するために、液循環型冷却装置90をユニットとして半組みの状態にしておいて電子機器筐体内で組み立てることも考えられるが、組立後の液漏れに対する確認が困難である。 In order to eliminate this inconvenience, it is conceivable to assemble the liquid circulation type cooling device 90 in a semi-assembled state as a unit and to assemble it in the electronic device casing, but it is difficult to check for liquid leakage after assembly.
更に、ユーザーがCPU(発熱素子:被冷却物)を取り替える可能性があるが、液配管10を金属配管とした場合、この作業も困難となる。 Furthermore, the user may replace the CPU (heating element: object to be cooled), but this operation is also difficult when the liquid pipe 10 is a metal pipe.
従って、本発明の目的は、循環系内での水分透過量を少なくしてリザーブタンクを小型化できると共に、電子機器メーカーでの筐体への組み込み作業を簡易化し、更にメンテナンス作業(CPUの交換等、被冷却素子の交換作業)を容易に行うことができる液循環型冷却装置を提供することにある。 Accordingly, the object of the present invention is to reduce the reserve tank by reducing the amount of moisture permeation in the circulation system, simplify the installation work in the housing of the electronic equipment manufacturer, and further perform maintenance work (CPU replacement). It is an object of the present invention to provide a liquid circulation type cooling device that can easily perform a cooling element replacement operation.
上記目的を達成するため、本発明の液循環型冷却装置は、発熱体に接続される受熱体と、液体を貯留しておくリザーブタンクと、前記受熱体から伝熱される熱を前記液体を介して放熱する放熱器と、前記液体を循環させる駆動手段とを液配管を介して接続し、各部材間を接続した前記液配管に前記液体を循環させることによって前記発熱体の冷却を行う液循環型冷却装置において、前記液配管のうちの前記受熱体との連結部分をフレキシブル配管とし、前記連結部分以外の部分の少なくとも一部を金属製配管としたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a liquid circulation type cooling device according to the present invention includes a heat receiving body connected to a heating element, a reserve tank for storing liquid, and heat transferred from the heat receiving body via the liquid. The liquid circulation is performed by connecting a radiator for radiating heat and a driving means for circulating the liquid via a liquid pipe, and cooling the heating element by circulating the liquid through the liquid pipe connected between the members. In the mold cooling apparatus, a connecting part of the liquid pipe with the heat receiving body is a flexible pipe, and at least a part of the part other than the connecting part is a metal pipe.
前記受熱体及び前記リザーブタンクの間に設けられた液配管のうち、前記受熱体及び前記リザーブタンクの連結部分をフレキシブル配管とし、前記連結部分以外を金属製配管とすることができる。 Of the liquid piping provided between the heat receiving body and the reserve tank, a connecting portion between the heat receiving body and the reserve tank may be a flexible piping, and the portion other than the connecting portion may be a metal piping.
前記受熱体及び前記リザーブタンクの間に設けられた液配管のうち、前記受熱体及び前記リザーブタンクの連結部分をフレキシブル配管とし、前記連結部分以外を金属製配管とフレキシブル配管との組み合わせとすることもできる。 Of the liquid piping provided between the heat receiving body and the reserve tank, the connecting portion of the heat receiving body and the reserve tank is a flexible piping, and the other portion is a combination of metal piping and flexible piping. You can also.
前記受熱体及び前記リザーブタンクの間に設けられた液配管のうち、前記受熱体及び前記リザーブタンクの連結部分をフレキシブル配管とし、前記連結部分以外を容易に屈曲が可能な金属製コルゲート管としても良い。 Of the liquid piping provided between the heat receiving body and the reserve tank, a connecting portion between the heat receiving body and the reserve tank is a flexible pipe, and a metal corrugated tube that can be easily bent other than the connecting portion is also usable. good.
前記受熱体及び前記液循環ポンプの間に設けられた液配管のうち、前記受熱体及び前記液循環ポンプの連結部分をフレキシブル配管とし、前記連結部分以外を金属製配管とすることができる。 Of the liquid piping provided between the heat receiving body and the liquid circulation pump, a connecting portion of the heat receiving body and the liquid circulation pump may be a flexible piping, and the portion other than the connecting portion may be a metal piping.
前記受熱体及び前記液循環ポンプの間に設けられた液配管のうち、前記受熱体及び前記液循環ポンプの連結部分をフレキシブル配管とし、前記連結部分以外を容易に屈曲が可能な金属製コルゲート管とすることもできる。 Of the liquid piping provided between the heat receiving body and the liquid circulation pump, a connecting portion of the heat receiving body and the liquid circulation pump is a flexible piping, and a metal corrugated pipe that can be easily bent other than the connecting portion. It can also be.
前記受熱体をパーソナルコンピュータのCPUに接続することができる。 The heat receiving body can be connected to a CPU of a personal computer.
前記フレキシブル配管をゴムチューブ又は樹脂チューブとすることが好ましい。 The flexible piping is preferably a rubber tube or a resin tube.
前記金属製配管を銅チューブ、アルミニウムチューブ又はステンレスチューブとすることが好ましい。 The metal pipe is preferably a copper tube, an aluminum tube or a stainless steel tube.
本発明の液循環型冷却装置によれば、液配管のうちの受熱体との連結部分をフレキシブル配管とし、連結部分以外の部分の少なくとも一部を金属製配管としたので、循環系内での水分透過量を少なくしてリザーブタンクを小型化できると共に、電子機器メーカーでの筐体への組み込み作業を簡易化し、更にメンテナンス作業(CPUの交換等、被冷却素子の交換作業)を容易に行うことができる。 According to the liquid circulation type cooling device of the present invention, the connection part of the liquid pipe with the heat receiving body is a flexible pipe, and at least a part of the part other than the connection part is a metal pipe. The reserve tank can be reduced in size by reducing the amount of moisture permeation, simplifies the assembly work in the housing of electronic equipment manufacturers, and facilitates maintenance work (e.g., replacement of the element to be cooled, such as CPU replacement). be able to.
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
[第1の実施形態]
図1に、本実施形態の液循環型冷却装置を搭載したコンピュータ装置の一例を示す。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。このコンピュータ装置1は、金属又は樹脂材料により形成される筐体2と、筐体2に収容されるハードディスクドライブ3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4と、種々の回路部品を搭載するマザーボード5と、筐体2に設けられる空気循環用のケースファン6と、マザーボード5や各ドライブに電力を供給する電源部7と、発熱体(CPU)8から受熱する受熱体9と、冷却液を循環させる液配管15と、冷却液を送り出す液循環ポンプ11と、冷却液を貯留しておくリザーブタンク16と、冷却液を介して伝熱される発熱体8の熱を放熱するための放熱器13と、放熱器13に風を送り込むファン14とを有している。受熱体9、液配管15、リザーブタンク16、放熱器13、液循環ポンプ11は、発熱体8を冷却液の循環に基づいて冷却する液循環型冷却装置10を形成している。また、ファン14により放熱器13に空気を送り込むことによって熱交換を促進できるようになっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 shows an example of a computer device equipped with the liquid circulation type cooling device of this embodiment. In the figure, the side is opened to show the inside. The computer apparatus 1 includes a housing 2 formed of a metal or a resin material, a
図2(a)、(b)に、この液循環型冷却装置10の概略図を示す。なお、(b)は(a)におけるリザーブタンク16及び放熱器13のA方向正面図である。
2A and 2B are schematic views of the liquid circulation type cooling device 10. In addition, (b) is an A direction front view of the
この液循環型冷却装置10では、放熱器13と連結して形成されているリザーブタンク16の容積が図6に示す従来のリザーブタンク12と比較して小型化されている。また、受熱体9、リザーブタンク16(放熱器13)、液循環ポンプ11の各部材を連結している液配管15において、各部材と連結される部分にはフレキシブル配管17が用いられている。また、受熱体9及びリザーブタンク16の間の液配管15のうちの上記連結部分以外の中央部分、及び受熱体9及び液循環ポンプ11の間の液配管15のうちの上記連結部分以外の中央部分には、金属製固定配管18が用いられている。フレキシブル配管17としては、ゴムチューブ、樹脂チューブのいずれも用いることができる。また、金属製固定配管18としては、熱伝導性に優れる銅チューブ、アルミニウムチューブ、ステンレスチューブ等を用いることができる。ゴムチューブとしては、例えばシリコンチューブが用いられる。
In this liquid circulation type cooling apparatus 10, the volume of the
特に受熱体9との連結部分では、ユーザーでのメンテナンス作業(CPUバージョンアップのための交換等)のために、受熱体9の着脱作業の作業性を考慮してフレキシブル配管17の長さを適切なものに決定することが好ましい。更に、液循環型冷却装置10全体の水分透過許容量と使用するフレキシブル配管17の水分透過度に基づき、全体のフレキシブル配管17の使用可能長さを求め、ユーザーの作業性や電子機器メーカーでの筐体への組み付け作業性を考慮してフレキシブル配管17を各部材間の液配管15に割り振ることで、水分透過を極力抑え、それぞれの個別的なニーズに合った液循環型冷却ユニットを供給することが可能となる。
In particular, the length of the
この液循環型冷却装置10によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)受熱体9との連結部分にフレキシブル配管17を使用しているので、ユーザーがCPUバージョンアップのための交換等のメンテナンス作業を行うに際して、受熱体9の着脱作業の作業性が大幅に向上する。
(2)液循環ポンプ11との連結部分、リザーブタンク16及び放熱器13との連結部分にもフレキシブル配管17を使用しているので、電子機器メーカーでの筐体への組み付け作業性が向上すると共に、その後のユーザーにおける各部材の取り替え作業等も容易に行うことができる。
(3)各部材との連結部分以外の液配管15の部分を金属製固定配管18とし、銅チューブ、アルミニウムチューブ、ステンレスチューブ等を用いることにより、循環系における透水等による水分透過量を極力少なくすることができる。このため、リザーブタンク12を小型化することが可能となり、省スペース化に貢献することができる。
(4)使用するフレキシブル配管17の水分透過度に基づき、液循環型冷却装置全体のフレキシブル配管17の使用可能長さを求め、ユーザーの作業性や電子機器メーカーでの筐体への組み付け作業性を考慮してフレキシブル配管17を各部材間の液配管15に割り振ることで、それぞれの個別的なニーズに合った液循環型冷却ユニットを供給することが可能となる。
[第2の実施形態]
図3に、第2の実施形態の液循環型冷却装置20の概略図を示す。
この液循環型冷却装置20は、第1の実施形態の液循環型冷却装置10における受熱体9及びリザーブタンク16の間の金属製固定配管18において、中央部分にもフレキシブル配管17を用いたものである。
According to this liquid circulation type cooling device 10, the following effects can be obtained.
(1) Since the
(2) Since the
(3) The portion of the
(4) Based on the moisture permeability of the
[Second Embodiment]
In FIG. 3, the schematic of the liquid circulation type cooling device 20 of 2nd Embodiment is shown.
This liquid circulation type cooling device 20 uses a
この液循環型冷却装置20によれば、第1の実施形態が奏する効果の他に、以下の効果も奏することができる。
(5)受熱体9及びリザーブタンク16の間の金属製固定配管18の中央部分にもフレキシブル配管17を用いているので、液配管15の屈曲性が向上し、電子機器メーカーでの筐体への組み付け作業やユーザーでの取り替え作業等の作業性を更に向上させることができる。特に第1の実施形態の液循環型冷却装置10と比較して、受熱体9及びリザーブタンク16の間の液配管15が長い場合に、組み付け作業や取り替え作業等の作業効率が向上するものとなる。
[第3の実施形態]
図4に、第3の実施形態の液循環型冷却装置30の概略図を示す。
この液循環型冷却装置30は、第1の実施形態の液循環型冷却装置10における受熱体9及びリザーブタンク16の間の金属製固定配管18の代わりに、繰り返し曲げが可能な屈曲性を有すると共に水分透過量の少ない金属製コルゲート管19を用いたものである。
According to this liquid circulation type cooling device 20, in addition to the effects exhibited by the first embodiment, the following effects can also be achieved.
(5) Since the
[Third Embodiment]
In FIG. 4, the schematic of the liquid circulation type cooling device 30 of 3rd Embodiment is shown.
This liquid circulation type cooling device 30 has a flexibility that allows repeated bending instead of the metal fixed
この液循環型冷却装置30によれば、第1の実施形態が奏する効果の他に、以下の効果も奏することができる。
(6)屈曲性を有すると共に水分透過量の少ない金属製コルゲート管19を用いているので、第1の実施形態と比較して、更に作業性を向上させることができる。また、第2の実施形態のように金属製固定配管18同士の間にフレキシブル配管17を挿入する必要がない。このため部品数を減少できると共に、水分透過量を減少させることができる。
[第4の実施形態]
図5に、第4の実施形態の液循環型冷却装置40の概略図を示す。
この液循環型冷却装置40は、第2の実施形態の液循環型冷却装置20における受熱体9及び液循環ポンプ11の間の金属製固定配管18の代わりに、繰り返し曲げが可能な屈曲性を有すると共に水分透過量の少ない金属製コルゲート管19を用いたものである。
According to this liquid circulation type cooling device 30, in addition to the effects exhibited by the first embodiment, the following effects can also be achieved.
(6) Since the metal corrugated
[Fourth Embodiment]
In FIG. 5, the schematic of the liquid circulation
This liquid circulation
この液循環型冷却装置40によれば、第2の実施形態が奏する効果の他に、以下の効果も奏することができる。
(7)屈曲性を有すると共に水分透過量の少ない金属製コルゲート管19を用いているので、第2の実施形態と比較して、更に作業性を向上させることができる。また、受熱体9及び液循環ポンプ11の間の液配管15が長い場合であっても金属製固定配管18同士の間にフレキシブル配管17を挿入することなく作業効率を向上できる。また、フレキシブル配管17を挿入する必要がないため、部品数を減少できると共に、水分透過量を減少させることができる。
According to the liquid circulation
(7) Since the metal corrugated
なお、上記第4の実施形態においては、受熱体9及び液循環ポンプ11の間のみ金属コルゲート管19を用いたが、受熱体9及びリザーブタンク16の間にも金属コルゲート管19を用いることもできる。また、第1〜第4の実施形態においては、液循環ポンプ11と放熱器13との間の配管をフレキシブル配管17としたが、必要に応じて固定配管18とフレキシブル配管17との組み合わせや、金属コルゲート管19にすることもできる。
In the fourth embodiment, the metal corrugated
1 コンピュータ装置
9 受熱体
10 液循環型冷却装置
11 液循環ポンプ
13 放熱器
15 液配管
16 リザーブタンク
17 フレキシブル配管
18 金属製固定配管
19 金属製コルゲート管
20 液循環型冷却装置
30 液循環型冷却装置
40 液循環型冷却装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
The liquid circulation type cooling device according to any one of claims 1 to 3, wherein the metal pipe is a copper tube, an aluminum tube, or a stainless steel tube.
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070821 |
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A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071004 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071211 |