JP2006066509A - Cooling system and electrical apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発熱体を冷却する冷却システム、及びその冷却システムを備えた電気機器に関する。 The present invention relates to a cooling system that cools a heating element, and an electrical device including the cooling system.
電気機器、例えばノート型のパーソナルコンピュータにおいては、発熱体であるCPUを冷却するための冷却システムとして、次のような構成のものが提案されている。すなわち、液冷媒が流れる冷媒流路を有すると共に、発熱体であるCPUに熱的に接触するように設けられる受熱部と、冷媒流路を有する放熱部と、冷媒流路を介して前記受熱部及び放熱部に接続され、液冷媒を前記冷媒流路を通して循環させる循環用ポンプと、連絡路を介して前記冷媒流路に接続され、液冷媒を貯留すると共に、その貯留した液冷媒を前記連絡路を通して前記冷媒流路へ補充するリザーブタンクとを備え、前記受熱部において前記液冷媒によりCPUから熱を奪い、その奪った熱を前記放熱部において放出させることにより、CPUを冷却しようとするものである(例えば、特許文献1参照)。 In an electric apparatus, for example, a notebook personal computer, a cooling system having the following configuration has been proposed as a cooling system for cooling a CPU that is a heating element. In other words, the heat receiving part is provided with a refrigerant flow path through which the liquid refrigerant flows, and is provided so as to be in thermal contact with the CPU that is a heating element, the heat radiating part having the refrigerant flow path, and the heat receiving part via the refrigerant flow path. And a circulation pump that is connected to the heat radiating section and circulates the liquid refrigerant through the refrigerant flow path, and is connected to the refrigerant flow path via a communication path to store the liquid refrigerant and to connect the stored liquid refrigerant to the A reserve tank for replenishing the refrigerant flow path through the passage, and taking heat from the CPU by the liquid refrigerant in the heat receiving portion and trying to cool the CPU by releasing the taken heat in the heat radiating portion (For example, see Patent Document 1).
そして、リザーブタンクには注液口(継手)が設けられていて、その注液口から液冷媒を注入する構成となっている。リザーブタンクの内部と冷媒流路とは、連絡路(接続口)によって連通していて、リザーブタンク内の液冷媒と冷媒流路内の空気の入れ替えが、前記連絡路を介して行われるようになっている。
上記した従来構成のものでは、液冷媒を注入するための注液口はリザーブタンクにのみ設けられていて、冷媒流路には、冷却システムの外部に通じる経路はなかった。このため、液冷媒を上記注液口から注入すると、上記連絡路を通じて、冷媒流路内の空気とリザーブタンク内の液冷媒とが入れ替わり、冷媒流路内に液冷媒が満たされていくのであるが、その入れ替えがスムーズに行われないことがある。このため、冷媒流路内に多量の空気が残留したままとなり、冷却システムにおいて液冷媒を収容し得る内容積に対して実際に注入された液冷媒の容量が大幅に少なくなるおそれがある。 In the above-described conventional configuration, the liquid injection port for injecting the liquid refrigerant is provided only in the reserve tank, and the refrigerant flow path has no path to the outside of the cooling system. For this reason, when liquid refrigerant is injected from the liquid injection port, the air in the refrigerant flow path and the liquid refrigerant in the reserve tank are exchanged through the communication path, and the liquid refrigerant is filled in the refrigerant flow path. However, the replacement may not be performed smoothly. For this reason, a large amount of air remains in the refrigerant flow path, and the capacity of the liquid refrigerant actually injected may be significantly reduced with respect to the internal volume that can accommodate the liquid refrigerant in the cooling system.
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、第1の目的は、注液時に冷媒流路やリザーブタンク内の空気をスムーズに外部へ排出できて、それらに多量の空気が残留することを防止できる冷却システム及び電気機器を提供することである。また、第2の目的は、注液時にリザーブタンク内の空気をスムーズに外部へ排出させることができると共に、リザーブタンク内に多量の空気が残留することを防止できる冷却システム及び電気機器を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and a first object is to smoothly discharge the air in the refrigerant flow path and the reserve tank to the outside during the injection, and a large amount of air remains in them. It is an object of the present invention to provide a cooling system and an electric device that can prevent this. In addition, a second object is to provide a cooling system and an electric device that can smoothly discharge the air in the reserve tank to the outside at the time of pouring and prevent a large amount of air from remaining in the reserve tank. That is.
上記した第1の目的を達成するために、本発明の第1の冷却システムは、液冷媒が流れる冷媒流路を有すると共に、発熱体に熱的に接触するように設けられる受熱部と、冷媒流路を有する放熱部と、冷媒流路を介して前記受熱部及び放熱部に接続され、液冷媒を前記冷媒流路を通して循環させる循環用ポンプと、連絡路を介して前記冷媒流路に接続され、液冷媒を貯留すると共に、その貯留した液冷媒を前記連絡路を通して前記冷媒流路へ補充するリザーブタンクとを備え、前記受熱部において前記液冷媒により前記発熱体から熱を奪い、その奪った熱を前記放熱部において放出させる構成の冷却システムであって、前記リザーブタンクに当該リザーブタンクの内外を連通させる第1の注液口を設けると共に、前記冷媒流路に当該冷媒流路の内外を連通させる第2の注液口を設けたことを特徴とする。 In order to achieve the first object described above, a first cooling system of the present invention has a refrigerant flow path through which a liquid refrigerant flows, a heat receiving portion provided so as to be in thermal contact with the heating element, and a refrigerant A heat radiating section having a flow path, a circulation pump connected to the heat receiving section and the heat radiating section via a refrigerant flow path, and circulating the liquid refrigerant through the refrigerant flow path, and connected to the refrigerant flow path via a communication path And a reserve tank that stores the liquid refrigerant and replenishes the stored liquid refrigerant to the refrigerant flow path through the communication path, and takes heat from the heating element by the liquid refrigerant in the heat receiving section. A cooling system configured to release the heat at the heat radiating portion, wherein the reserve tank is provided with a first liquid injection port that communicates the inside and outside of the reserve tank, and the refrigerant channel is provided with the refrigerant channel. Characterized in that a second liquid inlet for communicating outside.
また、上記した第2の目的を達成するために、本発明の第2の冷却システムは、液冷媒が流れる冷媒流路を有すると共に、発熱体に熱的に接触するように設けられる受熱部と、冷媒流路を有する放熱部と、冷媒流路を介して前記受熱部及び放熱部に接続され、液冷媒を前記冷媒流路を通して循環させる循環用ポンプと、連絡路を介して前記冷媒流路に接続され、液冷媒を貯留すると共に、その貯留した液冷媒を前記連絡路を通して前記冷媒流路へ補充するリザーブタンクとを備え、前記受熱部において前記液冷媒により前記発熱体から熱を奪い、その奪った熱を前記放熱部において放出させる構成の冷却システムであって、前記リザーブタンクは当該リザーブタンクの内外を連通させる注液口を有し、そのリザーブタンクを前記注液口が上向きとなる状態とした状態で、当該リザーブタンクの上部の内面が、前記注液口に向けて上昇するように傾斜していることを特徴とする。 In order to achieve the second object described above, the second cooling system of the present invention includes a refrigerant flow path through which the liquid refrigerant flows, and a heat receiving portion provided so as to be in thermal contact with the heating element. A heat radiating part having a refrigerant flow path, a circulation pump connected to the heat receiving part and the heat radiating part via the refrigerant flow path and circulating the liquid refrigerant through the refrigerant flow path, and the refrigerant flow path via the communication path And a reserve tank that stores the liquid refrigerant and replenishes the stored liquid refrigerant to the refrigerant flow path through the communication path, and removes heat from the heating element by the liquid refrigerant in the heat receiving unit, A cooling system configured to release the heat taken away at the heat radiating portion, wherein the reserve tank has a liquid injection port that communicates the inside and outside of the reserve tank, and the liquid injection port is directed upward. In the state as the upper portion of the inner surface of the reserve tank, characterized in that it is inclined so as to rise toward the pouring hole.
そして、本発明の電気機器は、上記冷却システムを備えたことを特徴とする。 And the electric equipment of this invention was equipped with the said cooling system, It is characterized by the above-mentioned.
本発明の第1の冷却システムによれば、リザーブタンクに第1の注液口が設けられていると共に、冷媒流路にも第2の注液口が設けられている。このため、例えば第1の注液口から液冷媒をリザーブタンク内に注入した場合、冷媒流路内に存していた空気の多くは、リザーブタンク側へ移動することなく、第2の注液口から外部へスムーズに排出されるようになる。また、リザーブタンク内の空気は、第1の注液口から外部へ排出されるようになる。このため、冷媒流路内やリザーブタンク内に空気が多量に残留してしまうことを防止でき、冷却システムの内容積のほぼすべてに液冷媒を満たすことができるようになる。これに伴い、補充用の液冷媒の量、すなわち、リザーブタンクの内容積を小さくすることが可能になり、リザーブタンク、ひいては、リザーブタンクを含む冷却システムの小型化が可能となる。 According to the first cooling system of the present invention, the reserve tank is provided with the first liquid injection port, and the refrigerant flow path is also provided with the second liquid injection port. For this reason, for example, when liquid refrigerant is injected into the reserve tank from the first liquid injection port, most of the air existing in the refrigerant flow path does not move to the reserve tank side, but the second liquid injection. Smooth discharge from the mouth to the outside. Moreover, the air in a reserve tank comes to be discharged | emitted from the 1st liquid injection port outside. For this reason, it is possible to prevent a large amount of air from remaining in the refrigerant flow path or the reserve tank, and the liquid refrigerant can be filled in almost all the internal volume of the cooling system. Along with this, the amount of liquid refrigerant for replenishment, that is, the internal volume of the reserve tank can be reduced, and the reserve tank, and thus the cooling system including the reserve tank, can be miniaturized.
また、本発明の第2の冷却システムによれば、リザーブタンクの注液口から液冷媒を注入した際に、リザーブタンク内の空気は、リザーブタンク内を上昇した後、傾斜した上部の内面に沿って注液口へ流れ易くなり、その注液口から外部へ排出され易くなる。このため、リザーブタンク内に空気が多量に残留してしまうことを防止でき、リザーブタンクの内容積のほぼすべてに液冷媒を満たすことができるようになる。これに伴い、補充用の液冷媒の量、すなわち、リザーブタンクの内容積を小さくすることが可能になり、リザーブタンク、ひいては、リザーブタンクを含む冷却システムの小型化が可能となる。 Further, according to the second cooling system of the present invention, when liquid refrigerant is injected from the injection port of the reserve tank, the air in the reserve tank rises in the reserve tank, and then the inner surface of the inclined upper part. It is easy to flow to the liquid injection port along, and the liquid is easily discharged from the liquid injection port to the outside. For this reason, it is possible to prevent a large amount of air from remaining in the reserve tank, and it is possible to fill almost all the internal volume of the reserve tank with the liquid refrigerant. Along with this, the amount of liquid refrigerant for replenishment, that is, the internal volume of the reserve tank can be reduced, and the reserve tank, and thus the cooling system including the reserve tank, can be miniaturized.
そして、上記した第1または第2の冷却システムを電気機器に用いることにより、電気機器も小型化が可能となる。 Then, by using the first or second cooling system described above for an electric device, the electric device can also be reduced in size.
以下、本発明の一実施形態について図1ないし図4を参照して説明する。
まず、図1には、冷却システム1の構成図が示されている。この冷却システム1の受熱部2は、内部に液冷媒が流れる冷媒流路(図示せず)を有していて、後述する発熱体が熱的に接触されるようになっている。この受熱部2は、発熱体の熱を、冷媒流路を流れる液冷媒により受ける構成となっている。放熱部3は、内部に液冷媒が流れる冷媒流路(図示せず)を有していて、冷媒流路4により受熱部2と接続されている。循環ポンプ5は、ケース6の外部に吸入口7と吐出口8とを有していて、吸入口7が、冷媒流路9を介して上記放熱部3と接続され、吐出口8が、冷媒流路10を介して上記受熱部2と接続されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, FIG. 1 shows a configuration diagram of the
ここで、循環ポンプ5は、図示はしないが、ケース5の内部にポンプ羽根及びこのポンプ羽根を回転駆動するモータ、並びに冷媒流路を備えていて、モータによりポンプ羽根を回転させると、ポンプ羽根のポンプ作用により、液冷媒を吸入口7から吸入すると共に、吐出口8から吐出させ、これにより、各冷媒流路4,9,10を介して液冷媒を循環させる構成となっている。
Here, although not shown, the circulation pump 5 includes a pump blade, a motor that rotationally drives the pump blade, and a refrigerant passage inside the case 5. When the pump blade is rotated by the motor, the pump blade With this pumping action, the liquid refrigerant is sucked from the suction port 7 and discharged from the discharge port 8, whereby the liquid refrigerant is circulated through the respective
上記冷媒流路4,9,10のうち、放熱部3と循環ポンプ5の吸入口7との間を接続する冷媒流路9の中間部の外側には、リザーブタンク15が設けられている。冷媒流路9は、リザーブタンク15を、図1中、左右方向に貫通している。冷媒流路9とリザーブタンク15との間は、水密にシールされている。冷媒流路9には、リザーブタンク15内において、孔からなる連絡路16が形成されていて、この連絡路16により、冷媒流路9内とリザーブタンク15内とを連通させている。
A
リザーブタンク15は、扁平な矩形容器状をなしていて、図1の上部に位置させて、リザーブタンク15内と外部とを連通させる第1の注液口17が設けられている。第1の注液口17は、上方へ突出する筒部18を有している。このリザーブタンク15の第1の注液口17を上にした図1の状態で、リザーブタンク15における上部の内面19は、図2にも示すように、第1の注液口17に向けて上昇するように傾斜している。この場合、リザーブタンク15は、左右方向の幅寸法L1が、奥行き寸法L2よりも十分大きいため、長辺側となる左右両側の内面19のみ傾斜させている。
The
そして、上記冷媒流路9において、放熱部3とリザーブタンク15との間で、かつ当該冷媒流路9の一番高い位置に、第2の注液口20を設けている。この第2の注液口20は、冷媒流路9内と外部とを連通させている。この第2の注液口20も、上方へ突出する筒部21を有している。また、第2の注液口20は、図3にも示すように、冷媒流路9内側の開口部20aの開口面積が、その開口部20aより外側の部位20bの開口面積より大きく形成されていて、ここを液溜まり部22としている。
In the
さて、上記した構成の冷却システム1の冷媒流路内に液冷媒を注入する場合には、次のようにして行う。まず、図1に示すように、リザーブタンク15の第1の注液口17を上向きとすると共に、冷媒流路9の第2の注液口20を上向きとする。この状態で、液冷媒を第1の注液口17からリザーブタンク15内に注入する。このとき、循環ポンプ5のモータによりポンプ羽根を適宜回転させる。これに伴い、リザーブタンク15内に注入された液冷媒は、連絡路16を通って冷媒流路9内に流れ込んだ後、循環ポンプ5のポンプ作用により、循環ポンプ5内の冷媒流路内、冷媒流路10内、受熱部3の冷媒流路内、冷媒流路4内、放熱部3の冷媒流路内、冷媒流路9内へと注入されるようになる。このとき、各冷媒流路内に存していた空気の多くは、リザーブタンク15側へ移動することなく、第2の注液口20から外部へスムーズに排出されるようになる。また、リザーブタンク15内の空気は、第1の注液口17から外部へ排出されるようになる。
Now, when the liquid refrigerant is injected into the refrigerant flow path of the
このとき、第2の注液口20の冷媒流路9内側には液溜まり部21が形成されているため、液冷媒が冷媒流路9内を通過する際に、その液溜まり部21部分を通過する液冷媒の速度が遅くなる。このため、液溜まり部21部分を通過する液冷媒に含まれた空気(気泡)は、第2の注液口20から外部へ一層逃げ易くなる。
また、リザーブタンク15においては、上部の内面19が、第1の注液口17に向かって上昇するように傾斜しているので、リザーブタンク15内の空気は、リザーブタンク15内を上昇した後、その内面19に沿って第1の注液口17から外部へ逃げ易くなる。
At this time, since the
In the
このようにして、冷却システム1の冷媒流路内への液冷媒の注入作業が終了したら、第1の注液口17及び第2の注液口20に、封止用のキャップ25,26(図4参照)を装着する。
図4は、上記冷却システム1を、電気機器として、ノート型のパーソナルコンピュータ30に組み込んだ状態が示されている。このとき、リザーブタンク15は、第1の注液口17が横向きとなるようにする。また、冷却対象の発熱体であるCPU31を、受熱部2に接触状態に配置する。
In this manner, when the operation of injecting the liquid refrigerant into the refrigerant flow path of the
FIG. 4 shows a state in which the
上記構成において、冷却システム1の循環ポンプ5を駆動させると、冷却システム1内の冷媒流路に注入された液冷媒が図1の矢印A方向に流されることにより循環される。このとき、CPU31の発生する熱は、受熱部2においてここを流れる冷媒により奪われる。熱を奪った冷媒は、放熱部3において放熱される。このようにして、CPU31の温度上昇が抑えられる。
In the above configuration, when the circulation pump 5 of the
上記した実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。まず、冷却システム1において、リザーブタンク15に第1の注液口17が設けられていると共に、冷媒流路9にも第2の注液口20が設けられている。このため、例えば第1の注液口17から液冷媒をリザーブタンク15内に注入した場合、冷媒流路内に存していた空気の多くは、リザーブタンク15側へ移動することなく、第2の注液口20から外部へスムーズに排出されるようになる。また、リザーブタンク15内の空気は、第1の注液口17から外部へ排出されるようになる。このため、冷媒流路内やリザーブタンク15内に空気が多量に残留してしまうことを防止でき、冷却システム1の内容積のほぼすべてに液冷媒を満たすことができるようになる。これに伴い、補充用の液冷媒の量、すなわち、リザーブタンク15の内容積を小さくすることが可能になり、リザーブタンク15、ひいては、リザーブタンク15を含む冷却システム1の小型化が可能となる。
According to the above-described embodiment, the following effects can be obtained. First, in the
また、リザーブタンク15の第1の注液口17から液冷媒を注入した際に、リザーブタンク15内の空気は、リザーブタンク15内を上昇した後、傾斜した上部の内面19に沿って第1の注液口17へ流れ易くなり、その第1の注液口17から外部へ排出され易くなる。このため、リザーブタンク15内に空気が多量に残留してしまうことを防止でき、リザーブタンク15の内容積のほぼすべてに液冷媒を満たすことができるようになる。これに伴い、補充用の液冷媒の量、すなわち、リザーブタンク15の内容積を小さくすることが可能になり、リザーブタンク15、ひいては、リザーブタンク15を含む冷却システム1の小型化が可能となる。
Further, when liquid refrigerant is injected from the
図5(a)〜(d)は、リザーブタンク15における第1の注液口17部分の第1〜4の変形例を示していて、上記した実施形態とは次の点が異なっている。
すなわち、(a)の第1の変形例は、第1の注液口17を上にした状態で、リザーブタンク15の上部の内面35は、上側へ円弧状に窪む傾斜面となっている。
(b)の第2の変形例は、第1の注液口17を上にした状態で、リザーブタンク15の上部の内面36は、リザーブタンク15の内方側へ突出するような円弧状となる傾斜面となっている。
(c)の第3の変形例では、第1の注液口17は、リザーブタンク15の左角部に配置され、リザーブタンク15の上部の内面のうち右側の内面37が、第1の注液口17へ向かって上昇するような傾斜面となっている。
(d)の第4の変形例では、第1の注液口17に筒部18がない構成となっている。この場合、第1の注液口17は、図示しない封止栓によって封止される。
これら第1〜第4の変形例においても、上記した実施形態の場合と同様な作用効果を得ることができる。
FIGS. 5A to 5D show first to fourth modifications of the first
That is, in the first modification of (a), the upper
In the second modified example of (b), the upper
In the third modification of (c), the first
In the fourth modified example of (d), the first
In these first to fourth modifications, the same operational effects as in the above-described embodiment can be obtained.
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
第2の注液口20は、循環ポンプ5によって液冷媒が循環する冷媒流路であれば、冷媒流路4,10に設けても良く、また、受熱部2や放熱部3、或いは循環ポンプ5内の冷媒流路に設けるようにしても良い。
また、リザーブタンク15の第1の注液口17は、1個に限られず、2個以上設けても良い。また、冷媒流路9の第2の注液口20も、1個に限られず、2個以上設けることもできる。
さらに、冷却システム1を搭載する電気機器としては、パーソナルコンピュータ以外の電気機器でも良い。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified or expanded as follows.
The second
Further, the number of the first
Furthermore, the electrical device on which the
図面中、1は冷却システム、2は受熱部、3は放熱部、4,9,10は冷媒流路、5は循環ポンプ、15はリザーブタンク、17は第1の注液口(注液口)、19は内面、20は第2の注液口、20aは開口部、22は液溜まり部、30はパーソナルコンピュータ(電気機器)、35,36,37は内面を示す。 In the drawings, 1 is a cooling system, 2 is a heat receiving unit, 3 is a heat radiating unit, 4, 9 and 10 are refrigerant flow paths, 5 is a circulation pump, 15 is a reserve tank, and 17 is a first liquid injection port (liquid injection port). ), 19 is an inner surface, 20 is a second liquid injection port, 20a is an opening, 22 is a liquid reservoir, 30 is a personal computer (electric equipment), and 35, 36, and 37 are inner surfaces.
Claims (4)
前記リザーブタンクに当該リザーブタンクの内外を連通させる第1の注液口を設けると共に、前記冷媒流路に当該冷媒流路の内外を連通させる第2の注液口を設けたことを特徴とする冷却システム。 It has a refrigerant flow path through which liquid refrigerant flows, a heat receiving part provided so as to be in thermal contact with the heating element, a heat radiating part having a refrigerant flow path, and connected to the heat receiving part and the heat radiating part via the refrigerant flow path A circulation pump that circulates the liquid refrigerant through the refrigerant flow path, and is connected to the refrigerant flow path through a communication path to store the liquid refrigerant and to flow the stored liquid refrigerant through the communication path. A cooling system having a reserve tank for replenishing the road, wherein the heat receiving part takes heat from the heating element by the liquid refrigerant and releases the taken heat at the heat radiating part,
The reserve tank is provided with a first liquid injection port for communicating the inside and outside of the reserve tank, and the refrigerant channel is provided with a second liquid injection port for communicating the inside and outside of the refrigerant channel. Cooling system.
前記リザーブタンクは当該リザーブタンクの内外を連通させる注液口を有し、そのリザーブタンクを前記注液口が上向きとなる状態とした状態で、当該リザーブタンクの上部の内面が、前記注液口に向けて上昇するように傾斜していることを特徴とする冷却システム。 It has a refrigerant flow path through which liquid refrigerant flows, a heat receiving part provided so as to be in thermal contact with the heating element, a heat radiating part having a refrigerant flow path, and connected to the heat receiving part and the heat radiating part via the refrigerant flow path A circulation pump that circulates the liquid refrigerant through the refrigerant flow path, and is connected to the refrigerant flow path through a communication path to store the liquid refrigerant and to flow the stored liquid refrigerant through the communication path. A cooling system having a reserve tank for replenishing the road, wherein the heat receiving part takes heat from the heating element by the liquid refrigerant and releases the taken heat at the heat radiating part,
The reserve tank has a liquid injection port that communicates the inside and outside of the reserve tank, and with the reserve tank in a state where the liquid injection port faces upward, the inner surface of the upper part of the reserve tank is the liquid injection port. A cooling system characterized by being inclined so as to rise upward.
An electrical apparatus comprising the cooling system according to any one of claims 1 to 3.
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