JP2006127445A - コンピュータの水冷式冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンピュータの拡張カード及び中央処理装置に容易に適用することができる水冷式冷却装置を提供する。
【解決手段】コンピュータの拡張カードに用いられる水冷式冷却装置に関し、冷却ジャケット、循環ポンプ、及び放熱板で構成されている。放熱板で冷却された水が冷却ジャケットに循環され、チップで発生する熱を冷却し、また冷却ジャケットの排出部から出て、循環ポンプで排出部の水を排出し、放熱板に循環されて熱交換させる。循環ポンプの羽根輪の内壁リングに一つの磁鉄を設け、また一枚のカバー板で羽根輪を冷却ジャケットの排出部上に固定させる。このようにして、排出部にある水が羽根輪の回転力で、排水口から排出され、さらに放熱板に循環させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、コンピュータの拡張カードに用いられる水冷式冷却装置に関し、より詳しくは、冷却ジャケットの高さを減らすことにより、拡張カードを設ける空きスロットに簡単に設けることができる水冷式冷却装置に関する。

このようなコンピュータに内蔵されたチップで発生する熱を処理する熱処理技術としては、冷却ファンを用いた空冷式冷却方式が用いられているが、最近になって、騒音などの問題を解決するために水冷式冷却方式が採用されている。

従来、コンピュータ内部のチップで発生する熱を水冷式で冷却させるための水冷式冷却装置は、チップの上部に取り付けられるウォータージャケットと、このウォータージャケットから熱水を冷やすラジエーターと、このラジエーターとウォータージャケットとの間の水を交換するためのポンプとを備えている。しかしながら、従来の水冷式冷却装置は、大型であり、しかも、冷却ジャケットとラジエーターとポンプとは、分離式設計を採用しているため、最近、主に用いられるコンパクトなケースを有するコンピュータの内部には設置することが困難であるという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、冷却ポンプと冷却ジャケットを小型化して一体化することにより、コンピュータの拡張カード及び中央処理装置に容易に適用することができる水冷式冷却装置を提供することを目的とする。

また、コンピュータの拡張カードに適用することができる水冷式冷却装置、特に、循環ポンプが直接的に接触することなく、インペラを磁力で駆動する水冷式冷却装置を提供することを他の目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明によるコンピュータの水冷式冷却装置は、入水口と出水口を有し、内部には入水口と出水口に流水可能な水路が設けられ、上部には前記水路の一部が露出する凹溝を有する冷却ジャケットと、前記凹溝に挿入され、前記水路に露出する水を循環させるインペラを有するインペラ部と、このインペラ部の内周面に沿って所定の厚さを有して密着設置される永久磁石と、この永久磁石の内周面で取り囲まれる内部空間が形成され、前記内部空間に挿入される凹部を有し、前記冷却ジャケットの上面部と水が漏れないように防水結合をするカバー板と、このカバー板の凹部に収納され、少なくとも一対のコイルを有するモータ部と、前記冷却ジャケットから加熱した水を受けた後、これを冷却させる放熱板と、この放熱板と前記冷却ジャケットの入水口と出水口を連結する連結管とを備えたことを特徴とする。

また、前記カバー板と前記冷却ジャケットとの間には、Ｏリングが設けられていることを特徴とする。

また、前記カバー板の中央下面に挿入される円筒状のベアリングと、前記ベアリングの間と前記インペラ部の中央部に設けられるシャフトとをさらに備えたことを特徴とする。

以上、本発明によると、冷却ジャケットと循環ポンプを一体型で構成し、コンパクトな構成とすることにより、カードスロット間のような狭い設置空間でも容易に設置することができる。

特に、循環ポンプが冷却ジャケットの外部に突出しないように構成することにより、高さを格段に減らすことができるので、別途の設置空間を必要とせず、スリムなＰＣケースなどにも容易に適用することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面に基づいて詳しく説明する。

図１は、本発明による水冷式冷却装置の一実施形態を示す斜視図であり、図２は、本発明による水冷式冷却装置をコンピュータの拡張カード上に設置した状態を示す斜視図であり、図３は、本発明による冷却ジャケットと循環ポンプの立体分解斜視図であり、図４および図５は、それぞれ本発明による冷却ジャケットと循環ポンプを組み立てた状態を示す斜視図および断面図である。

図１乃至図５に示すように、本発明は、コンピュータの拡張カード及び／または中央処理装置に挿入及び／または装着される水冷式冷却装置であって、以下、図面を用いて詳述する。図１乃至図５では、拡張スロットに挿し込まれるボード状のチップで発生する熱を冷却させるための水冷式冷却装置のみを示しているが、拡張スロットではなく、メイボードなどに設けられるチップで発生する熱を冷やすための水冷式冷却装置でも用いられることは勿論である。

前記冷却装置３は、コンピュータの拡張カード４のチップ（図示せず）上に設けられている。冷却装置は、アルミニウム材質で成形された冷却ジャケット３１と、この冷却ジャケットと一体で形成される循環ポンプ３２と、アルミニウム材質の放熱板３３とを備えている。

前記放熱板３３で冷却された水は、拡張カード４のチップ上の冷却ジャケット３１の入水口３１１に入水することにより、冷却ジャケット３１の内部密閉循環水路において、チップから発散する熱を吸収する。また、冷却ジャケット３１の入水口３１１に入水された水は、循環ポンプ３２の回転力により、水路に沿って流れながら拡張カード４のチップで発散した熱を奪ってこれを排出口３１３から排出する。排出口３１３から排出された水は、放熱板３３に循環されて熱交換される。

冷却ジャケット３１の上部には、排出口３１３と連通する円形溝３１２が形成され、円形溝３１２に循環ポンプ３２が設けられている。

循環ポンプ３２のインペラ部３２１は、下部にインペラが設けられ、排出口３１３と連結される円形溝３１２に一致して形成されている。インペラ部３２１の内壁には、内周に沿って密着して設けられる円柱状の永久磁石３２２が設けられている。カバー板３２３は、ウォータージャケット３１から水が外部に漏れないように、ウォータージャケット３１と防水結合する部品である。カバー板３２３は、その中央部に上部からみて下向きに射出成形される凹んだ円形溝部が設けられ、上部はモータ部３２４を収納する空間として用いられ、下部には、永久磁石３２２とインペラ部３２１が収納されるようになっている。また、カバー板３２３の外周面を広く形成した後、Ｏリングによって冷却ジャケット３１の上面と結合する。

カバー板３２３の凹んだ円形溝部の中央部には、上方に突設されたベアリング収納部３２５が設けられている。ベアリング収納部３２５には、中空の円柱状のセラミックベアリング３２８が挿入されている。インペラ部３２１の中央部とベアリング収納部３２５には、セラミックシャフト３２７が挿入されている。このとき、挿入されるインペラの長さを適切に形成して、インペラ部３２１は、カバー板３２３と若干の間隙を維持するとともに、ベアリング３２８とシャフト３２７が摩擦するとともに、モータ部３２４の動力を用いて回転することができるようにする。

モータ部３２４には、少なくとも一対のコイルＲ１、Ｒ２が設けられるとともに、交流電源が印加されるようにする。モータ部３２４の一対のコイルＲ１、Ｒ２と永久磁石３２２の結合力により、インペラ部３２１はカバー板３２３と結合された状態を維持するようになる。

インペラ３２１とカバー板３２３は、若干の間隔を置いて離設されるので、インペラ３２１は、カバー板３２３と摩擦することなく、セラミックベアリング３２８とシャフト３２７により、少ない摩擦を維持しながら回転するようになる。また、カバー板３２３は、冷却ジャケット３１の上部にＯリング３２９などで結合され、外部に水が漏れないように防水結合されている。

モータ部３２４に電源を入れた場合、該当コイルＲ１、Ｒ２の極性を切り替えて永久磁石３２２を回転させることにより、インペラ部３２１が駆動される。排出口３１３にある水は、インペラ３２１の回転力で排出口３１３から排出された後、放熱板３３に循環して熱交換される。

図５に示されるように、インペラの中央部に設けられるシャフト３２７の周囲にベアリング３２８が設けられる。ベアリング３２８は、中空の円筒状を切断した形状であるとともに、セラミック材で形成することが好ましい。また、シャフト３２７は、段差のある形状であるとともに、セラミック材で形成することが好ましい。
また、永久磁石の外周面に沿って鉄製リング３２６を介在させて、永久磁石の磁力が失われることを防止する。

図１乃至図５に示すように、冷却ジャケット３１の入水口３１１を少し低い位置に設け、排出口３１３を少し高い位置に設けた場合、放熱板３３で冷却される水は、入水口３１１から入り、冷却ジャケット３１の密閉水路に沿って、チップの熱を吸収し、さらに排出口３１３まで循環され、循環ポンプ３２により排出口３１３まで自然に排出されるようにする。

図６は、本発明による放熱板の他の実施形態の設置例を示す参考図である。設置の便宜上、該当放熱板３３を拡張カード４の隣接する空きカードスロットに挿し込むことができるようになっている。

このようにして、空きスロットに放熱板３３を設けることにより、放熱板３３も最高の冷却機能を果たすことができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について特定の用語を用いて記述したが、これらの技術は単に説明のためのものであり、上記請求の範囲の技術的思想と範囲内で種々の変更及び変化が可能であることは言うまでもない。

本発明による水冷式冷却装置の一実施形態を示す斜視図である。 本発明による水冷式冷却装置をコンピュータの拡張カード上に設置した状態を示す斜視図である。 本発明による冷却ジャケットと循環ポンプの立体分解図である。 本発明による冷却ジャケットと循環ポンプを組み立てた状態を示す斜視図である。 本発明による冷却ジャケットと循環ポンプを組み立てた状態を示す断面図である。 本発明の他の実施形態による冷却装置をコンピュータの内部に設けた状態を示す斜視図である。

符号の説明

３ 冷却装置
３１ 冷却ジャケット
３１１ 入水口
３１２ 排出口
３１３ 排水口
３２ 循環ポンプ
３２１ インペラ部
３２２ 永久磁石
３２３ カバー板
３２４ モータ部
３３ 放熱板
４ 拡張カード
５ カードスロット
Ｒ１、Ｒ２ コイル

Claims (3)

1. コンピュータの内部に設けられる水冷式冷却装置であって、
   入水口と出水口を有し、内部には入水口と出水口に流水可能な水路が設けられ、上部には前記水路の一部が露出する凹溝を有する冷却ジャケットと、
   前記凹溝に挿入され、前記水路に露出する水を循環させるインペラを有するインペラ部と、
   前記インペラ部の内周面に沿って所定の厚さを有して密着設置される永久磁石と、
   前記永久磁石の内周面で取り囲まれる内部空間が形成され、前記内部空間に挿入される凹部を有し、前記冷却ジャケットの上面部と水が漏れないように防水結合されるカバー板と、
   前記カバー板の凹部に収納され、少なくとも一対のコイルを有するモータ部と、
   前記冷却ジャケットから加熱した水を受けた後、これを冷却させる放熱板と、
   前記放熱板と前記冷却ジャケットの入水口と出水口を連結する連結管とを備えたことを特徴とするコンピュータの水冷式冷却装置。
2. 前記カバー板と前記冷却ジャケットとの間には、Ｏリングが設けられている特徴とする請求項１に記載のコンピュータの水冷式冷却装置。
3. 前記カバー板の中央下面に挿入される円筒状のベアリングと、前記ベアリングの間と前記インペラ部の中央部に設けられるシャフトとをさらに備えたことを特徴とする請求項１まはた請求項２に記載のコンピュータの水冷式冷却装置。

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