JP2006134981A - Cooling device and electronic device equipped therewith - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子機器筐体内部に配設された中央処理装置(以下、CPUと称する)などの発熱電子部品を、ヒートパイプを用いた冷却方式や液体の冷媒の循環をポンプにより強制的に行う液冷却方式などに用いられる冷却装置及びそれを備えた電子機器に関するものである。 In the present invention, a heat generating electronic component such as a central processing unit (hereinafter referred to as a CPU) disposed inside an electronic device casing is forced to cool a cooling system using a heat pipe or to circulate a liquid refrigerant by a pump. The present invention relates to a cooling device used for a liquid cooling method to be performed and an electronic apparatus including the same.
最近のコンピュータにおけるデータ処理の高速化の動きはきわめて急速であり、CPUのクロック周波数は以前と比較して格段に大きなものになってきている。この結果、CPUの発熱量が増大し、従来のように放熱体であるヒートシンクや放熱フィンを発熱体に接触させ放熱する方法だけなく、そのヒートシンクをファンで直接冷却する方法、或いは受熱体よりヒートパイプを用いて放熱体に熱接続したヒートシンクモジュールにおいてその放熱体をファンにより送風冷却する方法、さらには、熱伝導性の高い液体の冷媒をポンプを用いて強制循環させ受熱体と放熱体との間で熱交換をさせる液冷却方法などが必要不可欠になっており、今後さらにその冷却能力の向上と小型軽量化が必要とされている。 Recently, the speed of data processing in computers has been very rapid, and the clock frequency of the CPU has become much larger than before. As a result, the amount of heat generated by the CPU increases, so that not only the conventional method of dissipating heat by contacting a heat sink or heat radiating fin as a heat sink, but also a method of directly cooling the heat sink with a fan or heat from a heat receiver. In a heat sink module thermally connected to a radiator using a pipe, the radiator is blown and cooled by a fan.In addition, a liquid refrigerant with high thermal conductivity is forcibly circulated using a pump, and the heat receiver and radiator Liquid cooling methods that exchange heat between them are indispensable, and further improvement in cooling capacity and reduction in size and weight are required in the future.
そこで以上のような冷却装置を用いて、実装された発熱電子部品から発生する熱の放熱構造としては、例えば(特許文献1)に開示されているような、発熱体である電子部品と熱接続した受熱板上に多数のフィン部材が配置され、作動液が所定量封入されたヒートパイプがそのフィン部材内に装着され、さらにそのフィン部材を冷却する冷却ファンが上方位置に配置され、フィン部材間に所望の通風路を形成するダクトを備えた冷却装置が知られている。 Therefore, as a heat dissipation structure for heat generated from the mounted heat generating electronic component using the cooling device as described above, for example, as disclosed in (Patent Document 1), the electronic component which is a heat generating member is thermally connected. A large number of fin members are arranged on the heat receiving plate, a heat pipe in which a predetermined amount of hydraulic fluid is sealed is mounted in the fin member, and a cooling fan for cooling the fin member is disposed in the upper position. 2. Description of the Related Art Cooling devices having a duct that forms a desired ventilation path between them are known.
図10は、従来の特許文献1に記載の素子冷却装置を示す正面図を示しており、20はフィン部材21の上方位置に複数例えば2台配置された冷却ファン、22は各冷却ファン20に冷却風通路を分担させるよう各フィン部材21内部に配置され例えば両側の二つに仕切る仕切板、23は各冷却ファン20端部と各フィン部材21の端部とに連結され、冷却ファン20からの冷却風を仕切板22により仕切られたそれぞれの各フィン部材21間に通風させる通路を形成するダクトである。次に動作について説明する。2台の冷却ファン20からの冷却風はそれぞれ仕切板22とダクト23とにより形成された両側二つの各フィン部材21間の通路に流れ込み、仕切板22により、冷却風は各フィン部材21の中央部で相互に干渉することが無く、それぞれ分担されてスムーズに流れ、各フィン部材21の両端側から排気される。なお、ダクト23は冷却ファン20の端部から垂直状に配置された場合を示したが、冷却ファン20の端部と各フィン部材21の両端上側とを連結する傾斜状に配置してもよい。
FIG. 10 is a front view showing a conventional element cooling apparatus described in
この実施の形態においては、フィン部材21の上方位置に複数配置された冷却ファン20と、各冷却ファン20に冷却風通路を分担させるよう各フィン部材21内部に配置された仕切板22と、各冷却ファン20端部と各フィン部材21の端部とに連結され、冷却ファン20からの冷却風を各フィン部材21間に通風させる通路を形成するダクト23とを設けたことにより、複数の冷却ファン20からの冷却風が各フィン部材21の中央部で干渉せず、冷却風の流れが停滞するのを防止することができる。このように、フィン中央部での冷却風の流れを改善することによって、フィン中央部での放熱特性が向上するので、高性能化、小型化を図ることができる。
In this embodiment, a plurality of
また、別の放熱構造としては、例えば(特許文献2)に開示されているような、一側にエア導入口を有すると共に、他の側にエア導出口を有する収納室を備えるケーシングと、
正回転と逆回転をそれぞれする、前記収納室に収納される複数のファン同士とを具備する放熱ファン装置が知られている。
Further, as another heat dissipation structure, for example, as disclosed in (Patent Document 2), a casing including an air inlet on one side and a storage chamber having an air outlet on the other side;
2. Description of the Related Art A heat dissipating fan device is known that includes a plurality of fans housed in the housing chamber that perform forward rotation and reverse rotation, respectively.
図11は、従来の特許文献2に記載の放熱ファン装置を示す斜視図を示しており、本考案の放熱ファン装置がコンピュータ本体の内部に装着され、且つケーシング30の2つのエア導出口同士を中央処理装置の放熱装置31に対応させられており、即ち、ケーシング30の2つのエア導出口同士の外側と放熱装置31とが接せられ、放熱装置31が底部によって中央処理装置に接し、中央処理装置の作動時に生成する熱エネルギーを放熱装置31に伝熱し、放熱装置31には複数枚の放熱フィン32同士を有し、それらの放熱フィン32同士の間に流路33が形成されると共に、それらの放熱フィン32同士の上部にカバー34が覆われている。そのため、放熱ファン装置の2つのファン35同士の羽根車36同士がモータによって駆動運転される場合、ケーシング30の2つのエア導入口37同士より涼しい空気を導入でき、且つケーシング30の2つのエア導出口同士より涼しい空気を送り出し、それらの涼しい空気によって2つのエア導出口同士の外側における中央処理装置と放熱装置31に対し冷却を実行できる。
FIG. 11 is a perspective view showing a conventional heat dissipating fan device described in
以上のように、本考案の放熱ファン装置には、複数個のファン35を有するので、比較的大きな風量が得られ、気流を強制的に循環できるので、放熱能力が優れ、好ましい放熱効率を取得できるので、高発熱量の中央処理装置に適用できる。
As described above, since the heat dissipating fan device of the present invention has the plurality of
また、本考案による場合、ファン35同士の回転方向を相互に逆にするように制御でき、それらのファン35同士の運転時の気流をエア導出口同士の相互に隣り合う側に揃えさせられ、即ち、涼しい空気が放熱ファン装置の中間部より送り出すことを実践でき、涼しい空気を放熱装置31の最高温度の中間部に集中させられるので、優れる放熱効率を取得できる。
Further, according to the present invention, the rotation direction of the
さらに、別の放熱構造としては、例えば(特許文献3)に開示されているようなファンの送風口側に設けられたダクト内に送風方向に沿って複数のフィンが並列して設けられ、複数のフィンを突き刺すようにヒートパイプの放熱部が取り付けられている冷却ユニットが知られている。 Furthermore, as another heat dissipation structure, for example, a plurality of fins are provided in parallel along the air blowing direction in a duct provided on the fan outlet side as disclosed in (Patent Document 3). A cooling unit in which a heat radiating part of a heat pipe is attached so as to pierce the fin is known.
図12は、従来の特許文献3に記載の冷却ユニットを示す斜視図で示しており、ファン51とダクト52を有する。この放熱装置ではファン51により吸気した空気を、ダクト52から排気するようになっている。ダクト52の内部にはフィン53が複数枚設置されている。そのフィン53はダクト内の送風方向に沿って並列状態に配置する。このダクト52から空気は携帯型パソコンの外部に排気されるようにするので、ダクト52はこの携帯型パソコンの筐体に取り付けておくと簡便である。ヒートパイプ54はダクト52内のフィン53に突き刺すように取り付けておく。ファン51の送風口側に設けられたダクト52内にその送風方向に沿って複数のフィン53が並列して設けられ、そのフィン53に突き刺すようにヒートパイプ54の放熱側が取り付けられている、という構成を有するものである。このような構造により、ファン51による排気はフィン53の他、ヒートパイプ54の放熱側にも直接に当たるようになる。従ってよりその放熱性能が高いものとなる。このようなコンパクトな構造により、受熱ブロックから運ばれた熱が効率的に放散されるようになるため、この冷却ユニット50を用いた冷却構造はスペース効率の面でも優れたものとなる。
FIG. 12 is a perspective view showing a conventional cooling unit described in
このような冷却構造は、例えば携帯型パソコンのようなその内部のスペース制約が強い製品の場合に特に有効な方法である。つまりヒートパイプを応用することで、発熱部品と近接しない位置にフィンやヒートシンクを配置することができるようになり、フィンやヒートシンクの大型化や、その配置の設計等の自由度が高まる。
しかしながら、(特許文献1)或いは(特許文献2)に記載されたような従来の冷却装置では、発熱電子部品であるCPUなどの半導体素子をアルミニウムや銅などの熱伝導性の高い金属部材を用いた受熱部を介して複数の放熱フィンと熱接続し、さらに冷却装置に取り付けられた冷却ファンの排気側にその複数の放熱フィンを配置することにより冷却効率の向上を図っているので、電子機器筐体内において実装された発熱電子部品に近接して設置することがまず必要となり、電子機器筐体内においてCPU実装基板や他の周辺装置との配置を設計する上で大きな制約を受けてしまい、例えば発熱電子部品と大きく離れた位置やCPU実装面の裏面側などに配置することが困難となり設計自由度が比較的小さい。 However, in the conventional cooling device described in (Patent Document 1) or (Patent Document 2), a semiconductor element such as a CPU which is a heat generating electronic component is used with a metal member having high thermal conductivity such as aluminum or copper. The electronic device is designed to improve the cooling efficiency by thermally connecting to the plurality of heat radiation fins via the heat receiving section and further arranging the plurality of heat radiation fins on the exhaust side of the cooling fan attached to the cooling device. First, it is necessary to install it close to the heat-generating electronic components mounted in the housing, and there are significant restrictions in designing the arrangement of the CPU mounting board and other peripheral devices in the electronic device housing, for example, It becomes difficult to arrange the heat generating electronic component at a position far away from the heat generating electronic component or the back surface side of the CPU mounting surface, and the degree of freedom in design is relatively small.
さらに、冷却ファンとしてファン回転軸と平行な方向に送風する軸流ファンを放熱フィンの上部または隣接する形態で配置するとCPU実装基板の垂直方向の高さが増し電子機器全体が大型化するばかりでなく、冷却効率を向上するためのダクトやカバーでファン風路を形成した場合でも、電子機器筐体内での空気の流入及び排出の風路を確保するために、やはり電子機器筐体内での全体的な配置を考慮する必要があるので設計自由度が極めて制限される。 Furthermore, if an axial fan that blows air in the direction parallel to the fan rotation axis as a cooling fan is arranged in the upper part of or adjacent to the heat dissipating fins, the vertical height of the CPU mounting board will increase and the entire electronic device will be enlarged. Even if a fan air passage is formed with ducts and covers for improving cooling efficiency, the entire air passage inside the electronic device casing is still used to secure the air flow in and out of the electronic device housing. The design flexibility is extremely limited because it is necessary to consider a typical arrangement.
また、冷却装置側の設計に関しても、同一構造の冷却装置であっても電子機器筐体内での配置並びに空気の流入及び排出の風路の構成が異なると冷却ファンの送風量が異なり、その冷却性能は大きく影響を受けるので、機種毎に実際の実装状態での温度上昇試験などの最終的な冷却性能評価が必要となる。つまり、汎用性の少ないカスタマイズした専用設計が要求されるので、冷却装置やそれを備えた電子機器の低価格化を進める上での課題でもあった。 In addition, regarding the design on the cooling device side, even if the cooling device has the same structure, if the arrangement in the electronic device casing and the configuration of the air flow path for inflow and exhaust of air are different, the air flow rate of the cooling fan differs, Since performance is greatly affected, final cooling performance evaluation such as temperature rise tests in actual mounting conditions is required for each model. In other words, since a customized design with less versatility is required, it has been a problem in reducing the cost of the cooling device and the electronic equipment equipped with the cooling device.
一方、ファン回転軸と垂直な方向に送風する遠心ファンを放熱フィンに隣接する形態で配置した場合は、電子機器全体の小型化、小型化に対応することが可能であっても、遠心ファンにしたことにより送風量が不足し十分な冷却性能を得ることが困難となり、前述同様に電子機器筐体内での独自の配置設計並びに空気の流入及び排出の風路設計、さらには冷却装置の専用設計等も必要となり、やはり機種毎に実際の実装状態での温度上昇試験などの最終的な冷却性能評価が必要となる。 On the other hand, when a centrifugal fan that blows air in the direction perpendicular to the fan rotation axis is arranged adjacent to the heat radiating fins, the centrifugal fan can be used even if it can cope with the downsizing and downsizing of the entire electronic device. As a result, it is difficult to obtain sufficient cooling performance due to the shortage of air flow, and as described above, the unique layout design in the electronic device casing, the air flow design for air inflow and exhaust, and the dedicated design for the cooling device In addition, final cooling performance evaluation such as a temperature rise test in an actual mounting state is also required for each model.
以上のような課題に対応して、(特許文献3)では携帯型パソコンのようにその内部がスペース制約される製品の場合に特に有効な方法として、ヒートパイプを応用することで、発熱部品と近接しない位置にフィンやヒートシンクを配置することができるようになり、フィンやヒートシンクの大型化や、その配置の設計等の自由度を高めることが提案されているが、軸流ファンを用いて高風量を確保しようとしても、空気の流入方向と排出方向が直交しているため、ファンケースの内壁に空気流がぶつかり、そのときの圧力損失により騒音が増大するばかりでなく送風量も著しく減少してしまい冷却性能が低下するという新たな課題があった。 In response to the above-described problems, (Patent Document 3) uses a heat pipe as a particularly effective method in the case of a product whose space is limited, such as a portable personal computer. It has been proposed that fins and heat sinks can be placed in positions that are not close to each other, and that the degree of freedom in designing fins and heat sinks is increased. Even if the air flow is to be secured, the air inflow direction and the air discharge direction are orthogonal to each other, so that the air flow collides with the inner wall of the fan case. As a result, there is a new problem that the cooling performance is lowered.
本発明の請求項1に係わる冷却装置は、上記課題を解決するため、CPUなどの発熱電子部品を実装した基板上で液冷却方式により発熱電子部品を冷却する装置であって、発熱電子部品と熱接続する受熱部と、受熱部の熱を伝導する液体の冷媒が封入された液流路と
、液流路の一部に配置され液体の冷媒と熱交換することにより放熱を行う複数個のラジエータと、ラジエータに空気を送風する吸気方向と排気方向が直交した遠心ファンとを備え、遠心ファンのファンケースにラジエータが配置されたそれぞれの方向に排気口を設けたことを主要な特徴としている。
A cooling device according to
本発明の請求項2に係わる冷却装置は、発熱電子部品と熱接続する受熱部と、受熱部の熱を伝導する液体の冷媒が封入された液流路と、液流路の一部に配置され液体の冷媒と熱交換することにより放熱を行う複数個のラジエータと、ラジエータに空気を送風する吸気方向と排気方向が直交した遠心ファンとを備え、遠心ファンのファンケースにラジエータが配置されたそれぞれの方向に排気口を設けることに加え、さらにラジエータを収容し所定の方向に風路を形成する排気ダクトを設けていることを特徴としている。
The cooling device according to
本発明の請求項3に係わる冷却装置は、発熱電子部品と熱接続する受熱部と、受熱部の熱を伝導する液体の冷媒が封入された液流路と、液流路の一部に配置され液体の冷媒と熱交換することにより放熱を行う複数個のラジエータと、ラジエータに空気を送風する吸気方向と排気方向が直交した遠心ファンとを備え、遠心ファンのファンケースにラジエータが配置されたそれぞれの方向に排気口を設けることに加え、遠心ファンを複数個配置し、相互に隣接する遠心ファンの間に仕切り板を設けたことを特徴としている。
The cooling device according to
本発明の請求項4に係わる冷却装置は、発熱電子部品と熱接続する受熱部と、受熱部の熱を伝導する液体の冷媒が封入された液流路と、液流路の一部に配置され液体の冷媒と熱交換することにより放熱を行う複数個のラジエータと、ラジエータに空気を送風する吸気方向と排気方向が直交した遠心ファンとを備え、遠心ファンのファンケースにラジエータが配置されたそれぞれの方向に排気口を設けることに加え、受熱部は、液体の冷媒を前記液流路内に強制循環させるポンプを内蔵した受熱一体ポンプであることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a cooling device comprising: a heat receiving part thermally connected to the heat generating electronic component; a liquid channel enclosing a liquid refrigerant that conducts heat of the heat receiving part; and a part of the liquid channel. The radiator includes a plurality of radiators that dissipate heat by exchanging heat with a liquid refrigerant, and a centrifugal fan in which the air intake direction and the exhaust direction for blowing air are orthogonal to the radiator, and the radiator is disposed in the fan case of the centrifugal fan In addition to providing an exhaust port in each direction, the heat receiving section is a heat receiving integrated pump having a built-in pump for forcibly circulating a liquid refrigerant in the liquid flow path.
本発明の請求項5に係わる冷却装置は、発熱電子部品と熱接続する受熱部と、受熱部の熱を伝導する液体の冷媒が封入された液流路と、液流路の一部に配置され液体の冷媒と熱交換することにより放熱を行う複数個のラジエータと、ラジエータに空気を送風する吸気方向と排気方向が直交した遠心ファンとを備え、遠心ファンのファンケースにラジエータが配置されたそれぞれの方向に排気口を設けることに加え、受熱部は、液体の冷媒を前記液流路内に強制循環させるポンプを内蔵した受熱一体ポンプで、受熱一体ポンプとラジエータの間の液流路の一部に自在管を用いたことを特徴としている。
The cooling device according to
本発明の請求項6に係わる冷却装置は、少なくとも受熱部、液流路、ラジエータ、及び遠心ファンを平板状の基材上に配設したことを特徴としている。
The cooling device according to
本発明の請求項7に係わる電子機器は、請求項1から6いずれか1項に記載の冷却装置を備え、冷却装置の受熱部が電子機器筐体内の発熱電子部品と熱接続されたことを特徴としている。 An electronic apparatus according to a seventh aspect of the present invention includes the cooling device according to any one of the first to sixth aspects, wherein a heat receiving portion of the cooling apparatus is thermally connected to a heat generating electronic component in the electronic device casing. It is a feature.
本発明の冷却装置によれば、発熱電子部品と熱接続する受熱部と、受熱部の熱を伝導する液体の冷媒が封入された液流路と、液流路の一部に配置され液体の冷媒と熱交換することにより放熱を行う複数個のラジエータと、ラジエータに空気を送風する吸気方向と排気方向が直交した遠心ファンとを備え、遠心ファンのファンケースにラジエータが配置されたそれぞれの方向に排気口を設けたことにより、冷却装置全体を小型化し冷却性能を向上できる。 According to the cooling device of the present invention, the heat receiving part that is thermally connected to the heat generating electronic component, the liquid flow path in which the liquid refrigerant that conducts heat of the heat receiving part is sealed, and the liquid flow path that is disposed in a part of the liquid flow path Each direction in which a plurality of radiators that dissipate heat by exchanging heat with the refrigerant, and a centrifugal fan in which the air intake direction for blowing air to the radiator and the exhaust direction are orthogonal to each other are arranged in the fan case of the centrifugal fan By providing the exhaust port in the cooling device, the entire cooling device can be reduced in size and the cooling performance can be improved.
上記課題を解決するためになされた請求項1記載の発明は、CPUなどの発熱電子部品を実装した基板上で液冷却方式により発熱電子部品を冷却する装置であって、発熱電子部品と熱接続する受熱部と、受熱部の熱を伝導する液体の冷媒が封入された液流路と、液流路の一部に配置され液体の冷媒と熱交換することにより放熱を行う複数個のラジエータと、ラジエータに空気を送風する吸気方向と排気方向が直交した遠心ファンとを備え、遠心ファンのファンケースにラジエータが配置されたそれぞれの方向に排気口を設けたことを主要な特徴としており、発熱電子部品と熱接続する受熱部と放熱を行う複数個のラジエータとの間が液体の冷媒が封入された液流路で構成されているので、液流路を比較的長く設定することにより、比較的大きな構成要素であるラジエータや遠心ファンを発熱電子部品に近接して設置しなくもよくなるので、電子機器筐体内においてCPU実装基板や他の周辺装置との配置を設計する上で自由度が大きくでき、例えば発熱電子部品と大きく離れた位置やCPU実装面の裏面側などに配置することも可能となる。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
また、冷却ファンとして吸気方向と排気方向が直交した遠心ファンを用いて放熱を行う複数個のラジエータの方向にスムーズに排気しているので、冷却装置のラジエータと冷却ファンの全体構成を小型化でき、しかも軸流ファンのようなファンケースの内壁に空気流がぶつかりによる圧力損失も少なくなりそのときの騒音が低減できるので、静音特性も向上できる。 In addition, a centrifugal fan with the intake and exhaust directions orthogonal to each other is used as a cooling fan to exhaust smoothly in the direction of multiple radiators that dissipate heat, so the overall structure of the cooling device radiator and cooling fan can be reduced in size. In addition, the pressure loss due to the air flow colliding with the inner wall of a fan case such as an axial fan is reduced, and the noise at that time can be reduced.
さらに、複数個のラジエータを備え、遠心ファンのファンケースにラジエータが配置されたそれぞれの方向に排気口を設け、遠心ファンの排気口の総面積を増大することができるので、高風量を確保し、従来一方向のみの排気口を設けた冷却装置に比較すると大きく冷却性能を向上できる。 In addition, a plurality of radiators are provided, and an exhaust port is provided in each direction where the radiator is arranged in the fan case of the centrifugal fan, so that the total area of the exhaust port of the centrifugal fan can be increased. Compared to a conventional cooling device provided with an exhaust port in only one direction, the cooling performance can be greatly improved.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明に従属する発明であって、ラジエータを収容し、所定の方向に風路を形成する排気ダクトを設けたことを特徴としており、請求項1記載の発明の効果に加え、排気ダクトが複数個のラジエータを通過する空気の拡散を防止するので、ラジエータの放熱効率が改善され、より冷却性能を向上できる。
The invention described in
また、排気ダクトにより複数個のラジエータを通過した空気の方向をそれぞれ所定の方向に制御できるので、例えば、電子機器筐体の排気口方向へ集合させ直接的に送風できるように配置できるので排気効率の向上にも寄与できる。 In addition, since the direction of the air that has passed through the plurality of radiators can be controlled in a predetermined direction by the exhaust duct, for example, it can be arranged so that it can be gathered in the direction of the exhaust port of the electronic device casing and directly blown. It can also contribute to improvement.
請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明に従属する発明であって、遠心ファンを複数個配置し、相互に隣接する遠心ファンの間に仕切板を設けたことを特徴としており、請求項1記載の発明の効果に加え、複数の遠心ファンにより風量を増大できるばかりでなく、隣接する遠心ファン相互の中間領域において冷却風が干渉することもないので、冷却風の流れが停滞するのを防止することができ、円滑にラジエータが配置されたそれぞれの方向に設けられた排気口に空気を送風でき冷却性能を向上できる。
The invention described in
請求項4記載の発明は、請求項1記載の発明に従属する発明であって、受熱部は、液体の冷媒を前記液流路内に強制循環させるポンプを内蔵した受熱一体ポンプであることを特徴としており、請求項1記載の発明の効果に加え、受熱部にポンプを内蔵した小型でコンパクトな形態で冷却装置を構成できるので、冷却装置全体の小型化に寄与できる。
The invention according to
請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明に従属する発明であって、受熱一体ポンプとラジエータの間の液流路の一部に自在管を用いたことを特徴としており、請求項4記載の発明の効果に加え、液流路の一部が自在管で構成されているので、受熱一体ポンプをラジエータや冷却ファンなどの他の構成要素と独立して扱えるので、例えばCPUなどの発
熱電子部品に熱接続させるための固定作業や発熱電子部品の交換作業などのメンテナンスを容易に行える。
The invention described in
また、自在管を屈曲させ受熱一体ポンプが熱接続されたCPUの実装面の裏面側にラジエータや冷却ファンなどの他の構成要素を配置することも容易となるので、配置の設計自由度が増し、冷却装置の電子機器への装着性も向上する。 In addition, it is easy to place other components such as radiators and cooling fans on the back side of the mounting surface of the CPU where the universal pipe is bent and the heat receiving integrated pump is thermally connected. Also, the mountability of the cooling device to the electronic device is improved.
請求項6記載の発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載の発明に従属し、少なくとも受熱部、液流路、ラジエータ、及び遠心ファンを、平板状の基材上に配設したことを特徴としており、冷却装置を構成する主要要素が配設されて一体化されたユニットとして扱えるので、冷却装置自体の組み立て加工や、さらには電子機器への組み込みも容易となる。
The invention according to
さらに、冷却装置がユニット化されるので、例えば、電子機器筐体側面の外気を直接的に冷却ファンにより吸気し、ラジエータを通過した空気排気領域も確保できるように電子機器筐体の底面側や側面側などに配置すれば、安定した冷却性能を確保でき冷却装置自体の汎用性も高まるので、機種毎に実際の実装状態での温度上昇試験などの最終的な冷却性能評価が簡素化できるばかりでなく、冷却装置やそれを備えた電子機器の低価格化を進めることも可能となる。 Furthermore, since the cooling device is unitized, for example, outside air on the side surface of the electronic device casing is directly sucked by a cooling fan, and an air exhaust area that has passed through the radiator can be secured. If placed on the side, etc., stable cooling performance can be secured and the versatility of the cooling device itself can be increased, so that it is possible to simplify the final cooling performance evaluation such as temperature rise tests in actual mounting conditions for each model. In addition, it is possible to reduce the price of the cooling device and the electronic device equipped with the cooling device.
請求項7記載の発明は、請求項1から6いずれか1項に記載の冷却装置を備え、冷却装置の受熱部が発熱電子部品と熱接続されたことを特徴しており、電子機器筐体内において冷却装置とCPU実装基板や他の周辺装置との配置を設計する上で自由度が大きく、しかも小型で冷却性能を向上させた電子機器を提供できる。
The invention described in
以下、本発明の実施の形態は、電子機器としてコンピュータ装置に搭載する液体の冷媒を用いた液冷却方式の冷却装置に関するもので、図面を用いて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention relate to a liquid cooling type cooling apparatus using a liquid refrigerant mounted on a computer device as an electronic apparatus, and will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1〜図3において、図1は本発明の実施の形態1における冷却装置の斜視図で、図2は本発明に係わる冷却装置の正面図で、図3は本発明に係わる冷却装置の側面図で、液体の冷媒を用いた冷却装置1の受熱一体ポンプ2の受熱面がCPU(図示せず)の中央に所定の荷重で押し付けられる構造となっている。冷却装置1は、受熱一体ポンプ2、ラジエータ3、遠心ファン4、液流路5、リザーブタンク6を主要な構成要素とした液体の冷媒を用いた液冷却方式の冷却装置である。発熱電子部品であるCPUから発生した熱は受熱一体ポンプ2の底面2aに位置する受熱面を介して受熱面内部に循環している液体の冷媒である冷却液に伝えられ冷却液の温度が上昇する。暖められた冷却液は受熱一体ポンプ2による強制輸送により、ゴムやPET(ポリエチレンテレフタレート)などを含む薄肉弾性材料を用いて製作したものや金属部材を複合させたものなどの自在管7を経由し、液流路5により直列に接続された2個のラジエータ3へ送られる。ラジエータ3は冷却液が流れる金属製のパイプ3aとこれと熱的に接触している複数枚のアルミニウムや銅などの熱伝導性が良好な放熱フィン3bとで構成され、暖められた冷却液の熱が複数枚の放熱フィン3bに効率よく伝わる構造となっている。さらに、図1の矢印の方向の吸気方向とラジエータ3に空気を送風する排気方向が直交した2個の遠心ファン4を備え、遠心ファン4のファンケース4aにラジエータ3が配置されたそれぞれの方向に破線で示した排気口4bを設けており、吸気口4cより吸気した空気を2個のラジエータ3の方向にスムーズに排気しているので、冷却装置1のラジエータ3と遠心ファン4の全体構成を小型化でき、しかも軸流ファンのようなファンケースの内壁での空気流のぶつかりによる圧力損失も少なくなりそのときの騒音が低減できるので、静音特性も向上できている。また、ラジエータ3を構成する放熱フィン3bは、遠心ファン4の送風方向とほぼ平行に配置されており
、風路抵抗を小さくすることで風量を増加させるよう配慮している。なお、隣接する2個の遠心ファン4の間に図2の一点鎖線で示した仕切板4dを設けているので遠心ファン4相互の中間領域において冷却風が干渉することもないので、冷却風の流れが停滞するのを防止することができ、円滑にラジエータ3が配置されたそれぞれの排気口方向に空気を送風でき冷却性能を向上している。
(Embodiment 1)
1 to 3, FIG. 1 is a perspective view of a cooling device according to
また、遠心ファン4のファンケース4aに設けられた排気口4bは、ラジエータ3の配置されたそれぞれの方向に設けられているので排気口4bの総面積を増大することができ、高風量を確保し、従来の一方向のみの排気口を設けた冷却装置に比較すると大きく冷却性能を向上している。
Moreover, since the
一方、CPUの実装面側に配置される受熱一体ポンプ2とリザーブタンク6はそのCPU実装面裏側に配置されるラジエータ3へ液流路5により接続されるが、その液流路5の一部に自在管7が用いられているので、容易にラジエータ3や遠心ファン4などの他の構成要素を配置することができ、配置の設計自由度が増し、冷却装置1の電子機器への装着性も向上する。
On the other hand, the heat receiving
また、2個の排気ダクト8は、2個のラジエータ3をそれぞれ収容し、図1の破線で示した排気ダクト8の排気口8aを設けており、図2の矢印で示した方向に風路を形成しているので、電子機器筐体の排気口方向へ集合させ直接的に送風できるように配置することも可能となり排気効率を向上している。この排気ダクト8や平板状の基材9の材質については、冷却性能をより重視する場合は、伝熱性の高い金属材料を用いることが好ましく、ラジエータからの放熱性を促進する効果を増すことも可能であるが、軽量化や低コスト化などのために樹脂材料による成型品を用いても構わない。
Further, the two
さらに、少なくとも冷却装置1を構成する主要要素である、受熱一体ポンプ2、液流路5、ラジエータ3、及び遠心ファン4が平板状の基材9の一方の面に配設されており、それらを一体化されたユニットとして扱えるので、冷却装置自体の組み立て加工や、さらには電子機器への組み込みも容易となっている。
Furthermore, the heat receiving
次に、図4は本発明の実施の形態1における冷却装置の電子機への取り付け前の状態を示す全体斜視図で、ユニットとして一体化された冷却装置1が、電子機器10の底面または側面に位置し、後カバー11に覆われた格納部12に装着される前の状態図である。冷却装置1は、平板状の基材9の一方の面に配設されているので、電子機器10の格納部12の両側に設けられた複数個のガイド13に沿って矢印の方向に挿入できる構造となっている。また、後カバー11には、冷却装置1の遠心ファン4の吸気口4cを開放した開口部11aが設けられているので、容易に電子機器外部の空気を吸気できるような構造となっている。
Next, FIG. 4 is an overall perspective view showing a state before the cooling device according to the first embodiment of the present invention is attached to the electronic device. The
図5は本発明の実施の形態1における冷却装置の電子機器への取り付け後の状態を示す全体斜視図で、冷却装置1が後カバー11に覆われた格納部12に取り付けられた後の状態図である。一方、後カバー11同様に開口部11aが設けられた前カバー14は、冷却装置1が所定の位置に格納された後に、電子機器10の格納部12の両側に設けられた複数個のガイド13に沿って矢印の方向に挿入しネジ止めなどで固定できる。従って、本発明に係わる冷却装置1は、このような構造の電子機器に容易に組み込むことが可能となる。当然、CPUの交換作業についても、冷却装置1の取り外しと取り付けが一体化されたユニットとして扱えるので、従来の冷却装置に比較して容易となる。
FIG. 5 is an overall perspective view showing a state after the cooling device according to
図6は本発明の実施の形態1における冷却装置の電子機器への取り付け後の状態を示す全体側面図で、本発明に係わる冷却装置を備え、冷却装置の受熱部である受熱一体ポンプ
2が発熱電子部品と熱接続するように配置された状態図であり、冷却装置1が電子機器10の側面側に配置されているので、電気機器全体の幅長も小さくなる上に、遠心ファン4の空気吸気領域は電子機器10の側面側に配置でき、またラジエータ3を通過した空気排気領域は電子機器のオペレータが位置する方向とは反対の背面側に確保できるので、オペレータへ影響を与えず安定した冷却性能を得ることが可能となっている。
FIG. 6 is an overall side view showing a state after the cooling device according to the first embodiment of the present invention is attached to an electronic device. The heat receiving
なお、遠心ファンの吸気領域やラジエータを通過した空気排気領域についても、冷却装置の装着のための作業性やそれ自体の冷却性能が適正であれば、別の形態でも全く問題はない。例えば、送風量をさらに増加させるため、前カバー14と後カバー11により形成された開口部11aと同様の開口部を平板状の基材9にも設け、前面と背面の両面より遠心ファン4で吸気できるような構造も好ましく、その場合は、電子機器筐体内部の空気温度上昇を考慮し、発熱電子部品の近傍に開口部が位置しないように設計することが望ましい。
It should be noted that there is no problem at all in other forms of the centrifugal fan intake area and the air exhaust area that has passed through the radiator as long as the workability for mounting the cooling device and the cooling performance itself are appropriate. For example, in order to further increase the air flow rate, an opening similar to the
(実施の形態2)
図7は本発明の実施の形態2における冷却装置の放熱部正面図で、少なくともラジエータ3を含めた放熱部のみを模式的に示した図である。2個のラジエータ3は、液流路5に対し並列に接続されており、受熱部(図示せず)とラジエータ3の間で、冷却液の送り方向においてそれぞれのラジエータ3に液流路5が分岐し、冷却液の戻り方向において液流路5が結合して、矢印の方向に冷却液が循環している。2個のラジエータ3が液流路5に対して並列に接続されているので、受熱部より液流路5を介して、それぞれのラジエータ3へ伝導された熱が均等に放熱される構造となっている。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a front view of the heat radiating portion of the cooling device according to
(実施の形態3)
図8は本発明の実施の形態3における冷却装置の放熱部正面図で、少なくともラジエータ3を含めた放熱部のみを模式的に示した図である。ラジエータ3は、遠心ファン4のファンケース4aの3側面に配置されており、パイプ3aがそれぞれのラジエータ3に熱的に接続し、冷却液の液流路5がおおよそループ状に形成される構造となっており、遠心ファン4から送風される空気の排気口にラジエータ3を配置させ、液体の冷媒と熱交換し放熱するための総面積を大きくとれるので冷却性能を向上できる。また、図9は本発明の実施の形態3における冷却装置の放熱部背面図で、総風量をさらに増加させるために、遠心ファン4により平板状の基材9の背面側からも吸気できるように平板状の基材9に開口部9aを設けて前面と背面の両面より吸気できるような構造にし、総吸気面積を大きくしている。
(Embodiment 3)
FIG. 8 is a front view of the heat dissipating part of the cooling device according to
なお、以上のそれぞれの実施の形態の説明では、冷却装置として液体の冷媒を用いた液冷却方式の冷却装置であって、その主要な要素である受熱一体ポンプ2は平板状の基材9の一方の面に配設され、他のラジエータ3、遠心ファン4、及び液流路5については、平板状の基材9の反対の面に配設されているが、これらの主要要素のうち遠心ファンやラジエータのそれぞれの使用個数、配設位置、及び配置方法や相互の接続方法については本実施の形態に制限されるものではなく、一方の面に全ての構成要素を配設しても別段問題はない。
In the description of each of the above embodiments, the cooling device is a liquid cooling system that uses a liquid refrigerant as the cooling device, and the heat receiving
本発明は、液体の冷媒を循環させながら発熱電子部品を冷却する冷却装置及びそれを備えた電子機器に適用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a cooling device that cools a heat-generating electronic component while circulating a liquid refrigerant and an electronic apparatus including the same.
1 冷却装置
2 受熱一体ポンプ
2a 受熱一体ポンプの底面
3 ラジエータ
3a パイプ
3b 放熱フィン
4 遠心ファン
4a ファンケース
4b 排気口
4c 吸気口
4d 仕切板
5 液流路
6 リザーブタンク
7 自在管
8 排気ダクト
8a 排気ダクトの排気口
9 平板状の基材
9a 開口部
10 電子機器
11 後カバー
11a 開口部
12 格納部
13 ガイド
14 前カバー
20 冷却ファン
21 フィン部材
21a 一端側
22 仕切板
23 ダクト
24 パイプ部材
25 受熱板
30 ケーシング
31 放熱装置
32 放熱フィン
33 流路
34 カバー
35 ファン
36 羽根車
37 エア導入口
38 下部ケーシング
39 上部ケーシング
40 放熱フィン
41 連結ネジ
50 冷却ユニット
51 ファン
52 ダクト
53 フィン
54 ヒートパイプ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004320230A JP2006134981A (en) | 2004-11-04 | 2004-11-04 | Cooling device and electronic device equipped therewith |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004320230A JP2006134981A (en) | 2004-11-04 | 2004-11-04 | Cooling device and electronic device equipped therewith |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006134981A true JP2006134981A (en) | 2006-05-25 |
Family
ID=36728273
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2004320230A Withdrawn JP2006134981A (en) | 2004-11-04 | 2004-11-04 | Cooling device and electronic device equipped therewith |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2006134981A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109475065A (en) * | 2017-09-08 | 2019-03-15 | 泽鸿(广州)电子科技有限公司 | More radiator liquid cooling systems |
WO2024029008A1 (en) * | 2022-08-03 | 2024-02-08 | 日立Astemo株式会社 | Electronic control device |
-
2004
- 2004-11-04 JP JP2004320230A patent/JP2006134981A/en not_active Withdrawn
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