JP2006234255A - Radiator and liquid cooling system comprising the same - Google Patents

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JP2006234255A JP2005048344A JP2005048344A JP2006234255A JP 2006234255 A JP2006234255 A JP 2006234255A JP 2005048344 A JP2005048344 A JP 2005048344A JP 2005048344 A JP2005048344 A JP 2005048344A JP 2006234255 A JP2006234255 A JP 2006234255A
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Inventor
Takashi Osanawa
尚 長縄
Rintaro Minamitani
林太郎 南谷
Masakazu Hoshino
正和 星野
Shigeo Ohashi
繁男 大橋
Takayuki Shin
隆之 新
Shuichi Terakado
秀一 寺門
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Hitachi Ltd
株式会社日立製作所
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid cooling system comprising a radiator, not needing a large mounting space and being easily mounted. <P>SOLUTION: This radiator constituting the liquid cooling system of an electronic apparatus comprising a heat generating element in a housing, and allowing the liquid refrigerant to flow in from a cooling jacket 500 and release the generated heat to the external, is integrally composed of a heat radiating member (radiator portion) 100 releasing the heat from a surface by circulating the liquid refrigerant inside, an electric fan 200 for forcibly supplying cooling air to the heat radiating member (radiator portion), and a tank 400 for storing a part of the liquid refrigerant inside with a circulation pump 300 for circulating the liquid refrigerant in the liquid cooling system including a cooling jacket. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、液体冷媒の効率的な冷却に適したラジエータの構造と、更には、かかるラジエータを備え、一例として、例えばパーソナルコンピュータやサーバ等に代表されるように、その内部に発熱素子である半導体集積回路素子を搭載した各種の電子機器において、当該発熱素子の冷却に適した液冷システムに関する。   The present invention includes a radiator structure suitable for efficient cooling of a liquid refrigerant, and further includes such a radiator. As an example, as represented by a personal computer, a server, or the like, a heating element is provided therein. The present invention relates to a liquid cooling system suitable for cooling a heat generating element in various electronic devices equipped with a semiconductor integrated circuit element.

従来、パーソナルコンピュータやサーバ等に代表される電子機器では、その筐体の内部に、発熱体である、CPU(Central Processing Unit)に代表される半導体集積回路素子を備えており、そのため、通常、当該発熱素子の正常な動作を確保するため、冷却が必要とされている。従来、かかる冷却を実現するため、一般的には、ヒートシンクと呼ばれるフィンを一体に形成した伝熱体を当該発熱素子に熱的に接続して取り付け、それに冷却風を送るファンを備えた、所謂、空冷式の冷却システムにより行われていた。   Conventionally, an electronic device typified by a personal computer or a server includes a semiconductor integrated circuit element typified by a CPU (Central Processing Unit), which is a heating element, inside the casing. Cooling is required to ensure the normal operation of the heating element. Conventionally, in order to realize such cooling, generally, a so-called heat sink, in which a heat transfer body integrally formed with fins is attached to the heat generating element in a thermally connected manner, and a so-called fan is provided that sends cooling air to the heat generating element. The air cooling system was used.

しかしながら、近年、上記発熱素子である半導体集積回路素子の小型化及び高集積化、更には、その高機能化に伴って、発熱素子における発熱が増大すると共に、発熱部位の局所化なども生じており、そのためにも、従来の空冷式の冷却システムに代えて、例えば、水等の冷媒を用いた、冷却効率の高い液冷式の冷却システムが注目され、かつ、採用されてきている。   However, in recent years, along with the miniaturization and high integration of the semiconductor integrated circuit elements, which are the heat generating elements, and the higher functionality, heat generation in the heat generating elements has increased, and the heat generating parts have become localized. For this reason, instead of the conventional air cooling type cooling system, for example, a liquid cooling type cooling system with high cooling efficiency using a refrigerant such as water has attracted attention and has been adopted.

上述した電子機器において用いられ、冷却効率の高い液冷式の冷却システムとしては、例えば、以下の特許文献1によっても知られるように、一般に、発熱体であるCPUの表面に、所謂、受熱(冷却)ジャケットと呼ばれる部材を直接に搭載し、他方、この受熱ジャケットの内部に形成された流路内に液体冷媒を通流させる。即ち、CPUからの発熱を上記ジャケット内を流れる冷媒に伝達し、もって、発熱体を高効率で冷却するものである。なお、かかる液冷式の冷却システムでは、通常、上記冷却ジャケットを受熱部としてヒートサイクルが形成されており、具体的には、上記液体冷媒をサイクル内に循環させるための循環ポンプ、上記液体冷媒の熱を外部に放熱するための放熱部であるラジエータ、更には、必要に応じ、サイクルの一部に設けられた液体冷媒を貯留するための冷媒タンクを備えており、そして、これらを、例えば、金属製のチューブやゴムなどの弾性体からなるチューブを介して接続している。   As a liquid cooling type cooling system that is used in the above-described electronic equipment and has a high cooling efficiency, for example, as known from the following Patent Document 1, generally, a so-called heat receiving ( A member called a “cooling” jacket is directly mounted, and on the other hand, a liquid refrigerant is passed through a flow path formed inside the heat receiving jacket. That is, the heat generated from the CPU is transmitted to the refrigerant flowing in the jacket, thereby cooling the heating element with high efficiency. In such a liquid cooling type cooling system, a heat cycle is usually formed with the cooling jacket as a heat receiving part. Specifically, a circulation pump for circulating the liquid refrigerant in the cycle, the liquid refrigerant A radiator that is a heat radiating part for radiating the heat of the outside to the outside, and further, if necessary, a refrigerant tank for storing liquid refrigerant provided in a part of the cycle, and these, for example, They are connected via a tube made of an elastic body such as a metal tube or rubber.

また、以下の特許文献2によれば、放熱部を形成する流路の中央にポンプ羽根車を設置し、さらに、ファンを設置してポンプ羽根車とファンを同一のモータで駆動するようにし、もって、ファン、ポンプ、そして、放熱器を一体化したものも既に知られている。
特開2002−189535号公報 特開2002−368471号公報
Further, according to the following Patent Document 2, a pump impeller is installed at the center of the flow path forming the heat radiating portion, and a fan is installed so that the pump impeller and the fan are driven by the same motor. Thus, an integrated fan, pump, and radiator is already known.
JP 2002-189535 A JP 2002-368471 A

ところで、冷却システム内に液体冷媒を積極的に循環する冷却方式では、特に、近年著しい、発熱素子における発熱量の増大に伴って、その冷却能力を向上するため、液体冷媒の熱を外部に放熱する放熱部、即ち、ラジエータに電動ファンを取り付けて強制的に放熱を促すことが行われている。   By the way, in the cooling system that actively circulates the liquid refrigerant in the cooling system, the heat of the liquid refrigerant is radiated to the outside in order to improve the cooling capacity particularly with the increase in the amount of heat generated in the heating element. For example, an electric fan is attached to a heat dissipating part, that is, a radiator to forcibly radiate heat.

なお、従来技術によるラジエータと電動ファンの一例が、添付の図7(a)及び(b)に示されている。ラジエータ50は、通常、上下のヘッド51、52の間に複数の流路配管53を配置し、これら流路配管53との間には、例えば、コルゲート又は蛇腹状に形成した金属板板をフィン54として取り付けて構成されており、その一方の表面にファン55を取り付ける。なお、このファン55を回転駆動するファン用モータ56は、通常、上記ファン55の中心部に固定される。   In addition, an example of the radiator and electric fan by a prior art is shown by attached FIG. 7 (a) and (b). In the radiator 50, a plurality of flow path pipes 53 are usually arranged between the upper and lower heads 51, 52, and a corrugated or bellows-like metal plate is finned between the flow path pipes 53. The fan 55 is attached to one surface thereof. The fan motor 56 that rotationally drives the fan 55 is normally fixed to the center of the fan 55.

また、従来技術では、ファン55の出口での冷却風の速度分布を考慮して、通常、図7(b)に示すように、ラジエータ50を介して、空気を吸込む位置に配置されるのが一般的である。また、これらラジエータ50とファン55との間での圧力を均一化するためには、通常、スペースを必要とする。そして、特に、この従来技術になるラジエータ50とファン55とからなる液冷媒の冷却装置では、当該ファン55を回転駆動するためのファン用モータ56の位置が、所謂、デッドスペースとなってしまう。即ち、図7(b)の右側に示すように、ラジエータ50の略中央部では空気の流速が遅くなり、そのため、ファン55による冷却効果が低減してしまうこととなる。なお、図7(b)の符号57は、液冷システムのループの一部を形成するラジエータ50へ液体冷媒を循環するための、ラジエータ50とは個別に設けられたポンプを示している。   Further, in the prior art, in consideration of the speed distribution of the cooling air at the outlet of the fan 55, it is usually arranged at a position for sucking air through the radiator 50 as shown in FIG. It is common. Further, in order to equalize the pressure between the radiator 50 and the fan 55, a space is usually required. In particular, in the liquid refrigerant cooling apparatus including the radiator 50 and the fan 55 according to the prior art, the position of the fan motor 56 for rotationally driving the fan 55 becomes a so-called dead space. That is, as shown on the right side of FIG. 7B, the air flow rate becomes slow at the substantially central portion of the radiator 50, so that the cooling effect by the fan 55 is reduced. In addition, the code | symbol 57 of FIG.7 (b) has shown the pump provided separately from the radiator 50 for circulating the liquid refrigerant | coolant to the radiator 50 which forms a part of loop of a liquid cooling system.

加えて、上記の従来技術になる液冷システムでは、必要に応じ、即ち、長期の使用により内部を循環する液体冷媒の減少を補充して軽減するため、冷媒タンクを設ける場合もあるが、その場合には、やはり上記ポンプ57と同様、ラジエータ50とは個別に設けられていた。   In addition, in the liquid cooling system according to the above-described prior art, a refrigerant tank may be provided as necessary, that is, in order to supplement and reduce the decrease in liquid refrigerant circulating inside through long-term use. In some cases, the radiator 50 was also provided separately as in the case of the pump 57.

すなわち、上記からも明らかなように、従来のラジエータ50とファン55とからなる液冷媒の冷却装置では、冷却効果が悪く、かつ、共に液冷システムを構成するポンプ57や冷媒タンクを一体にすることは難しく、そのため、かかる液冷システムをパーソナルコンピュータやサーバ等の電子機器の筐体に取り付ける場合、比較的大きなスペース(空き空間)を必要とし、また、取り付け作業も煩雑になるという問題点が指摘されていた。   That is, as apparent from the above, the conventional cooling device for the liquid refrigerant composed of the radiator 50 and the fan 55 has a poor cooling effect, and the pump 57 and the refrigerant tank that together constitute the liquid cooling system are integrated. For this reason, when mounting such a liquid cooling system on the casing of an electronic device such as a personal computer or a server, a relatively large space (empty space) is required, and the mounting work becomes complicated. It was pointed out.

そこで、本発明は、上述した従来技術における問題点に鑑みて成されたものであり、具体的には、循環する液体冷媒の冷却(放熱)効率を向上すると共に、その内部に、共に液冷システムを構成する他の構成要素であるポンプや冷媒タンクをも一体に組み込むことが可能なラジエータの新規な構成を提供すること、更には、かかる新規なラジエータを備え、大きな取り付けスペースを必要とせず、かつ、取り付け作業も簡単な液冷システムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art. Specifically, the present invention improves the cooling (heat dissipation) efficiency of the circulating liquid refrigerant, and the liquid cooling is performed inside the liquid refrigerant. It is possible to provide a new configuration of a radiator capable of integrating a pump and a refrigerant tank, which are other components constituting the system, as well as to provide such a new radiator without requiring a large installation space. An object of the present invention is to provide a liquid cooling system that can be easily mounted.

本発明によれば、上述した目的を達成するため、まず、筐体内に発熱素子を備えた電子機器の液例システムを構成するラジエータであって、前記発熱素子の発熱を内部に流れる液体冷媒に伝達する冷却ジャケットからの液体冷媒を流入して発熱を外部へ放出するラジエータであって:内部に前記液体冷媒を通流させ、その表面から熱を放出する放熱部材(ラジエータ部)と;前記放熱部材(ラジエータ部)に強制的に冷却風を供給する駆動用電動機によって駆動される電動ファンと;そして、前記冷却ジャケットを含む液冷システム内で前記液体冷媒を循環する循環ポンプとを備えており、前記循環ポンプを前記電動ファンの駆動用電動機に対向して設置するとともに、前記放熱部材(ラジエータ部)と、前記電動ファンと、そして、前記循環ポンプとを一体に構成したラジエータが提供されている。   According to the present invention, in order to achieve the above-described object, first, a radiator constituting a liquid example system of an electronic device provided with a heating element in a housing, the heat generated by the heating element is converted into a liquid refrigerant flowing inside. A radiator that flows in liquid refrigerant from a cooling jacket to be transmitted and releases heat to the outside; a heat radiating member (radiator portion) that causes the liquid refrigerant to flow inside and releases heat from the surface; and the heat dissipation An electric fan driven by a driving motor for forcibly supplying cooling air to a member (radiator section); and a circulation pump for circulating the liquid refrigerant in a liquid cooling system including the cooling jacket. The circulation pump is installed to face the electric motor for driving the electric fan, the heat dissipating member (radiator section), the electric fan, and the circulation fan. A radiator configured in one piece and a pump is provided.

また、本発明では、前記に記載したラジエータは、更に、前記液冷システム内を循環する液体冷媒の一部をその内部に貯留するためのタンクを備えており、かつ、前記放熱部材(ラジエータ部)、前記電動ファン、前記循環ポンプに加え、更に、前記タンクをも一体に構成することが好ましい。また、前記のラジエータにおいて、前記電動ファンは、略中央部に駆動用電動機を備えた軸流ファンから構成され、前記放熱部材(ラジエータ部)は、前記循環ポンプを、又は、前記循環ポンプと共に前記タンクを、その略中央部に配置して構成され、そして、前記電動ファンを前記放熱部材(ラジエータ部)の一方の面に取り付けて一体に構成することが好ましい。   In the present invention, the radiator described above further includes a tank for storing a part of the liquid refrigerant circulating in the liquid cooling system therein, and the heat radiating member (radiator section) In addition to the electric fan and the circulation pump, it is preferable that the tank is also configured integrally. Further, in the radiator, the electric fan is constituted by an axial fan provided with a driving motor at a substantially central portion, and the heat radiating member (radiator portion) is configured such that the circulating pump or the circulating pump is combined with the circulating pump. It is preferable that the tank is arranged at a substantially central portion thereof, and the electric fan is attached to one surface of the heat radiating member (radiator portion) to be integrally formed.

更に、本発明では、前記のラジエータにおいて、前記電動ファンの電動機により、同時に、前記循環ポンプの駆動をも行うことが、あるいは、前記電動ファンのファンの回転方向は、それにより生じる冷却風が、前記電動ファンから前記放熱部材(ラジエータ部)に向かうように設定すること、あるいは、前記放熱部材(ラジエータ部)は、互いに対向して配置された一対のヘッドの間に液体冷媒の通流管を、複数本、取り付け、当該通流管の間にフィンを取り付けて構成されていることが好ましい。   Further, in the present invention, in the radiator, the circulating pump can be driven simultaneously by the electric motor of the electric fan, or the rotation direction of the fan of the electric fan is caused by the cooling air generated thereby. The electric fan is set to go to the heat radiating member (radiator portion), or the heat radiating member (radiator portion) is provided with a liquid refrigerant flow pipe between a pair of heads arranged opposite to each other. It is preferable that a plurality of fins are attached and fins are attached between the flow pipes.

加えて、本発明によれば、やはり上述した目的を達成するために、筐体内に発熱素子を備えた電子機器のための液冷システムであって:当該発熱素子に熱的に接続されてその発熱を内部に通流する液体冷媒へ伝達する冷却ジャケットと;前記冷却ジャケットにおいて液体冷媒に伝達された熱を機器の外部へ放出する放熱部材(ラジエータ部)と;そして、前記冷却ジャケットと前記放熱部材(ラジエータ部)とを含むループ内に前記液体冷媒を循環するための循環ポンプとを備えており、前記放熱部材(ラジエータ部)は、その略中央部に、前記放熱部材(ラジエータ部)に強制的に冷却風を供給するための電動ファンを備え、かつ、前記循環ポンプと一体に構成されている液例システムが提供されている。   In addition, according to the present invention, there is also provided a liquid cooling system for an electronic device provided with a heating element in a housing to achieve the above-described object: A cooling jacket that transmits heat to the liquid refrigerant that flows through the inside; a heat radiating member (radiator) that releases heat transferred to the liquid refrigerant to the outside of the device in the cooling jacket; and the cooling jacket and the heat dissipation A circulation pump for circulating the liquid refrigerant in a loop including a member (radiator portion), and the heat radiating member (radiator portion) is disposed at a substantially central portion of the heat radiating member (radiator portion). There is provided a liquid example system including an electric fan for forcibly supplying cooling air and configured integrally with the circulation pump.

なお、本発明では、前記液例システムは、更に、システム内を循環する液体冷媒の一部をその内部に貯留するためのタンクを備えており、かつ、前記放熱部材(ラジエータ部)は、前記電動ファン、前記循環ポンプに加え、更に、前記タンクをも一体に構成することが好ましい。   In the present invention, the liquid example system further includes a tank for storing a part of the liquid refrigerant circulating in the system therein, and the heat radiating member (radiator unit) In addition to the electric fan and the circulation pump, it is preferable that the tank is also integrated.

以上に述べた本発明によれば、その内部に液冷システムを構成する他の構成要素であるポンプや冷媒タンクを含め、共に一体に組み込んだ新規な構成のラジエータによれば、循環する液体冷媒の冷却(放熱)効率を向上すると共に、大きな取り付けスペースを必要とせず、かつ、取り付け作業も簡単な液冷システムを提供することが可能になるという優れた効果を発揮する。   According to the present invention described above, according to the radiator having a novel configuration that includes a pump and a refrigerant tank, which are other components constituting the liquid cooling system, and is integrally incorporated therein, the circulating liquid refrigerant In addition to improving the cooling (heat radiation) efficiency, it is possible to provide a liquid cooling system that does not require a large mounting space and that can be easily mounted.

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を用いて詳細に説明する。
まず、添付の図1は、本発明の一実施の形態になる液冷システムを構成するラジエータの全体構成が、その展開斜視図により示されている。なお、このラジエータは、例えばパーソナルコンピュータやサーバ等のように、筐体の内部に発熱する発熱素子(例えば、CPU等)を備えた電子機器において、液体冷媒を循環することにより当該発熱素子の冷却を効率よく行う、所謂、液冷システムを、後に説明する冷却ジャケットと共に構成するものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
First, FIG. 1 attached herewith shows an exploded perspective view of an overall configuration of a radiator constituting a liquid cooling system according to an embodiment of the present invention. Note that this radiator cools the heat generating element by circulating a liquid refrigerant in an electronic device including a heat generating element (for example, a CPU) that generates heat inside the housing, such as a personal computer or a server. A so-called liquid cooling system that efficiently performs the above-described process is configured with a cooling jacket described later.

このラジエータは、図からも明らかなように、上下に対向・離隔して配置された一対のヘッダ101、101の間に、例えば、銅やアルミニウム等の金属のように、熱伝導性の高い部材からなる配管102を、複数本、互いに平行に、等間隔に並べて配置して接続し、そして、これら配管102の間には、やはり、銅やアルミニウム等の金属のように、熱伝導性の高い部材からなる、例えばコルゲート状のフィン103を取り付けて構成された放熱部材(ラジエータ部)100を備えている。また、このラジエータは、上記の放熱部材(ラジエータ部)100に加え、当該放熱部材(ラジエータ部)に一方の面(図では裏面)には、所謂、電動式のファン200を備えている。なお、この図では、電動式のファン200が上記放熱部材(ラジエータ部)100から離隔して示されているが、後にも図示するが、互いに一方の面を接触されて、一体に構成されている。なお、図中の符号104は、電動式のファン200を一体に構成する場合に、例えば、ネジなどの結合部材を挿入するため、上記放熱部材(ラジエータ部)100の角部に形成された孔である。   As is clear from the figure, this radiator is a member having a high thermal conductivity, such as a metal such as copper or aluminum, between a pair of headers 101 and 101 arranged vertically opposite to each other. A plurality of pipes 102 are arranged in parallel with each other and arranged at equal intervals, and between these pipes 102, as in the case of metals such as copper and aluminum, the heat conductivity is high. For example, a heat dissipating member (radiator portion) 100 made of a member and having a corrugated fin 103 attached thereto is provided. In addition to the heat radiating member (radiator portion) 100, the radiator includes a so-called electric fan 200 on one surface (the back surface in the drawing) of the heat radiating member (radiator portion). In this figure, the electric fan 200 is shown separated from the heat radiating member (radiator portion) 100. However, as will be shown later, one of the surfaces is brought into contact with each other to be integrally formed. Yes. Reference numeral 104 in the figure denotes a hole formed in a corner portion of the heat radiating member (radiator portion) 100 in order to insert a coupling member such as a screw when the electric fan 200 is integrally formed. It is.

なお、上記の電動ファン200は、図からも明らかなように、外形略矩形の板状ケース201の中央部に円形の通風路202を形成し、当該通風路の略中央部に位置するように、所謂、軸流ファン203を取り付けたものである。なお、図中の符号204は、この軸流ファン203を回転駆動するための電動モータであり、符号205は、その回転出力軸を示している。また、符号206は、上記軸流ファン203と電動モータ204を、通風路202の中央部に配置・固定するための支持部材を示している。この電動ファン200にも、上記放熱部材(ラジエータ部)100と同様に、その4つの角部には、挿入孔207が形成されている。   As is clear from the figure, the electric fan 200 is formed so that a circular ventilation path 202 is formed at the center of a plate-shaped case 201 having a substantially rectangular outer shape, and is positioned at the approximate center of the ventilation path. The so-called axial fan 203 is attached. Reference numeral 204 in the figure is an electric motor for rotationally driving the axial fan 203, and reference numeral 205 indicates the rotation output shaft. Reference numeral 206 denotes a support member for arranging and fixing the axial fan 203 and the electric motor 204 in the central portion of the ventilation path 202. Similarly to the heat dissipation member (radiator portion) 100, the electric fan 200 also has insertion holes 207 formed at four corners thereof.

再び、上記の放熱部材(ラジエータ部)100へ戻り、本発明では、当該放熱部材(ラジエータ部)100の一部には、更に、やはり上記液冷システムの一部を構成する、液体冷媒の循環ポンプ300、及び/又は、冷媒タンク400をも一体に組み込んでいる。なお、この循環ポンプ300は、上記液冷システム内の液体冷媒を駆動してループ内を循環させるための液体駆動用の循環ポンプである。一方、冷媒タンク400は、例えば、5年間の製品保障期間に亘り、液体冷媒の外部への漏出をも考慮し、液冷システムが必要な冷却能力を維持するために十分な量の、液体冷媒(例えば、水、又は、プロピレングリコール等、所謂、不凍液を所定の割合で混合した水など)を保持するための冷媒貯留用のタンクである。なお、図中の符号401は、上記放熱部材(ラジエータ部)100の上方ヘッダ101と冷媒タンク400とを接続する配管を、402は、冷媒タンク400と循環ポンプ300とを接続する配管を示している。   Returning to the heat radiating member (radiator portion) 100 again, in the present invention, a part of the heat radiating member (radiator portion) 100 is further circulated with a liquid refrigerant, which also constitutes a part of the liquid cooling system. The pump 300 and / or the refrigerant tank 400 are also integrated. The circulation pump 300 is a liquid driving circulation pump for driving the liquid refrigerant in the liquid cooling system to circulate in the loop. On the other hand, the refrigerant tank 400 has, for example, a sufficient amount of liquid refrigerant to maintain the cooling capacity necessary for the liquid cooling system in consideration of leakage of the liquid refrigerant to the outside over a product warranty period of 5 years. It is a tank for storing refrigerant (for example, water or water in which propylene glycol or the like is mixed with a predetermined ratio of antifreeze liquid). Reference numeral 401 in the figure denotes a pipe connecting the upper header 101 of the heat radiating member (radiator section) 100 and the refrigerant tank 400, and 402 denotes a pipe connecting the refrigerant tank 400 and the circulation pump 300. Yes.

そして、以上のように、電動ファン200、循環ポンプ300、冷媒タンク400が一体に構成された放熱部材(ラジエータ部)100は、吐出ポート105及び吸入ポート106により、液冷システムを構成する冷却ジャケットに接続される。なお、この時の状態を、添付の図4に示す。なお、この図4においても、上記図1に示したと同じ構成要素は、同じ符号で示されているが、なお、図中の符号500は、上記した冷却ジャケットを、符号600は、当該冷却ジャケットの下面に、例えば、伝熱性のグリース等を介して接触された、例えばCPU等の発熱素子を示している。また、図中の符号501、502は、上記放熱部材(ラジエータ部)100の吐出ポート105と吸入ポート106を冷却ジャケット600へ接続するための、配管チューブを示している。なお、これらの配管チューブとしては、一般的には、金属製のチューブが採用されるが、特に、その可動部分には、ブチルゴムなど、壁面からの冷媒の透過の少ない弾性体からなるチューブが採用されている。   As described above, the heat dissipating member (radiator unit) 100 in which the electric fan 200, the circulation pump 300, and the refrigerant tank 400 are integrally formed includes a cooling jacket that constitutes a liquid cooling system by the discharge port 105 and the suction port 106. Connected to. The state at this time is shown in FIG. 4, the same components as those shown in FIG. 1 are indicated by the same reference numerals. In FIG. 4, reference numeral 500 in the figure indicates the cooling jacket described above, and reference numeral 600 indicates the cooling jacket. For example, a heating element such as a CPU is shown in contact with the lower surface of the substrate via, for example, heat transfer grease. Further, reference numerals 501 and 502 in the figure indicate piping tubes for connecting the discharge port 105 and the suction port 106 of the heat radiating member (radiator section) 100 to the cooling jacket 600. In addition, as these piping tubes, metal tubes are generally used, but in particular, a tube made of an elastic body with little refrigerant permeation from the wall surface, such as butyl rubber, is used for the movable part. Has been.

次に、添付の図2には、上記図1にその内部構成を説明したラジエータ(図1の左方向から見た場合)の正面図、側面断面図、そして、(図1の右方向から見た場合の)背面図を示している。なお、ここでも、上記図1に示したと同じ構成要素は、同じ符号で示されている。そして、図2(b)の矢印の方向に流入し、そして、流出する液体冷媒の流れは、図2(c)の矢印で示されるように、上記放熱部材(ラジエータ部)100において、以下のような経路で流れる。即ち、吸入ポート106→下側のヘッダ101→配管102→上側のヘッダ101→配管401→冷媒タンク400→配管402→循環ポンプ300→吐出ポート105。   Next, FIG. 2 attached includes a front view, a side sectional view, and a right side view of FIG. 1 of the radiator (when viewed from the left side of FIG. 1) whose internal configuration is illustrated in FIG. Shows the rear view. Here again, the same components as shown in FIG. 1 are indicated by the same reference numerals. Then, the flow of the liquid refrigerant flowing in and out in the direction of the arrow in FIG. 2 (b) is as follows in the heat radiating member (radiator portion) 100 as shown by the arrow in FIG. 2 (c). It flows in such a route. That is, the suction port 106 → the lower header 101 → the pipe 102 → the upper header 101 → the pipe 401 → the refrigerant tank 400 → the pipe 402 → the circulation pump 300 → the discharge port 105.

そして、図2(a)から明らかなように、電動ファン200は、その軸流ファン203を回転駆動する駆動用モータ204を、通風路202の略中央部に取り付けており、一方、図2(c)から明らかなように、上記の放熱部材(ラジエータ部)100では、その略中央部に、配管102とフィン103とからなる放熱部は形成されておらず、むしろ、上記循環ポンプ300と上記冷媒タンク400とが取り付けられて構成されている。換言すれば、電動ファン200の駆動用モータ204部分に対応する部分、即ち、従来ではデッドスペースとなっていた部分に、循環ポンプ300と冷媒タンク400を配置する構成となっている。   As is clear from FIG. 2A, the electric fan 200 has a driving motor 204 that rotationally drives the axial fan 203 attached to a substantially central portion of the ventilation path 202, while FIG. c) As is clear from the above, in the heat dissipating member (radiator portion) 100, the heat dissipating portion composed of the pipe 102 and the fin 103 is not formed at the substantially central portion. A refrigerant tank 400 is attached and configured. In other words, the circulation pump 300 and the refrigerant tank 400 are arranged in a portion corresponding to the drive motor 204 portion of the electric fan 200, that is, a portion that has conventionally been a dead space.

これにより、電動ファン200によって形成される冷却風は、ほぼその全てが、上記放熱部材(ラジエータ部)100を構成する配管102とフィン103の放熱部を通過することから、従来技術のようにデッドスペースを作らず、ラジエータによる、より効率的な冷却を可能にしている。また、上記放熱部材(ラジエータ部)100の略中央部に配置された循環ポンプ300と冷媒タンク400とを、例えば、銅やアルミニウム等の金属又はその他の熱伝導性の高い材質で形成することによれば、僅かではあるが、電動ファン200によって形成される冷却風の一部により冷却効果が得られることとなり、好適である。   As a result, almost all of the cooling air formed by the electric fan 200 passes through the piping 102 and the heat radiating portion of the fin 103 constituting the heat radiating member (radiator portion) 100, so that it is dead as in the prior art. Space is not created and more efficient cooling by the radiator is possible. In addition, the circulation pump 300 and the refrigerant tank 400 disposed in the substantially central portion of the heat radiating member (radiator portion) 100 are formed of, for example, a metal such as copper or aluminum or another material having high thermal conductivity. According to this, although it is slight, a cooling effect is obtained by a part of the cooling air formed by the electric fan 200, which is preferable.

なお、上述したラジエータは、放熱部材(ラジエータ部)100、電動ファン200、循環ポンプ300、および冷媒タンク400を一体構造としても良いが、それぞれ別部材として、一体的に配置して構成してもよい。この場合、必要な冷却性能に応じてラジエータ全体を作り変える必要がなく、各部材ごとに必要な性能を持つ部材の組合せを変更して構成すればよい。したがって、部材の共通化が図れ、低コスト化が可能になるというメリットがある。   In the above-described radiator, the heat dissipating member (radiator portion) 100, the electric fan 200, the circulation pump 300, and the refrigerant tank 400 may be integrated, or may be configured as separate members. Good. In this case, it is not necessary to make the entire radiator according to the required cooling performance, and the combination of members having the required performance may be changed for each member. Therefore, there is an advantage that the members can be shared and the cost can be reduced.

添付の図3には、上述したラジエータの構成において、電動ファン200により形成されて放熱部材(ラジエータ部)100へ供給される冷却風の流れが、白抜きの矢印により示されている。即ち、本発明になるラジエータでは、上記図7(b)に示した従来技術における冷却風の流れとは反対の方向になるように、電動ファン200の駆動用モータ204の回転方向(又は、軸流ファン203の羽根の傾き方向)が設定されている。なお、このように、冷却風が電動ファン200から放熱部材(ラジエータ部)100へ向かって流れるようにすることによれば、上記図7(b)の従来技術に比較し、冷却風をより高速で放熱部材(ラジエータ部)100へ供給することが可能となり、これによっても、より効率的なラジエータによる冷却を可能にしている。   In the attached FIG. 3, the flow of cooling air that is formed by the electric fan 200 and is supplied to the heat radiating member (radiator section) 100 in the configuration of the radiator described above is indicated by white arrows. That is, in the radiator according to the present invention, the rotation direction (or shaft) of the driving motor 204 of the electric fan 200 is set in the direction opposite to the flow of the cooling air in the prior art shown in FIG. The direction of inclination of the blades of the flow fan 203 is set. In this way, by allowing the cooling air to flow from the electric fan 200 toward the heat radiating member (radiator unit) 100, the cooling air can be generated at a higher speed than the conventional technology of FIG. Thus, the heat can be supplied to the heat radiating member (radiator section) 100, and this also enables more efficient cooling by the radiator.

また、さらに電動ファンを追加して放熱部材(ラジエータ部)の前後に配置し、プッシュ・プル方式で冷却風を流すようにしても良い。従来技術では、図7(b)に示したように、プル側の電動ファンと放熱部材(ラジエータ部)の間にスペースが必要になるのに対し、本発明では、プル側の電動ファンと放熱部材(ラジエータ部)も近接して配置することができる。すなわち、さらなる、冷却風の高速化による放熱の高性能化と設置の省スペース化という特徴がより顕著に発現できる。   Further, an electric fan may be added and disposed before and after the heat radiating member (radiator portion), and cooling air may be flowed by a push-pull method. In the prior art, as shown in FIG. 7B, a space is required between the pull-side electric fan and the heat radiating member (radiator portion), whereas in the present invention, the pull-side electric fan and the heat radiating member are radiated. A member (a radiator part) can also be arranged in close proximity. In other words, the features of higher heat dissipation by increasing the speed of the cooling air and space saving of installation can be manifested more remarkably.

上記に詳細を説明したラジエータは、上記図4でも説明したように、発熱素子の発熱を内部に流れる液体冷媒に伝達する冷却ジャケット400と共に液冷システムを構成するが、この液冷システムを電子機器、例えば、デスクトップ型のパーソナルコンピュータの本体部分に適用した例が、添付の図5に示されている。   The radiator described in detail above constitutes a liquid cooling system together with the cooling jacket 400 that transmits the heat generated by the heating element to the liquid refrigerant flowing inside as described in FIG. 4. For example, an example applied to a main part of a desktop personal computer is shown in FIG.

まず、デスクトップ型のパーソナルコンピュータの本体部分は、図示のように、例えば、金属板を立方形状に形成してなる筐体700を備えており、その前面パネル部701には、電源スイッチを含む各種のスイッチや接続端子やインジケータランプなどが設けられており、また、その内部には、フロッピーディスク(登録商標)やCD、DVD等の各種の外部情報記録媒体を駆動するドライバ装置702が、上記前面パネル部701に開口するように配置されている。また、図中の符号703は、上記筐体700内に設けられた、例えば、ハードディスク装置からなる記憶部を示している。また、図中の参照符号704は、上記筐体700の上に被せられる蓋を示している。   First, as shown in the figure, the main body portion of a desktop personal computer includes a casing 700 formed by forming a metal plate in a cubic shape, and the front panel portion 701 includes various types of power switches. In addition, a driver device 702 for driving various external information recording media such as a floppy disk (registered trademark), a CD, and a DVD is provided in the front surface. It arrange | positions so that the panel part 701 may be opened. Reference numeral 703 in the figure indicates a storage unit provided in the housing 700, for example, a hard disk device. Further, reference numeral 704 in the figure indicates a lid that covers the casing 700.

一方、上記筐体700の背面側には、本発明になる液冷システムを備えた電子回路部705が配置されており、また、図中の符号706は、商用電源から上記ドライバ装置702、記憶部703、電子回路部705を含む各部に所望の電源を供給するための電源部を示している。そして、この電子回路部705内には、上記の冷却ジャケット500がCPU等の発熱素子上に取り付けられており、そして、上述したように、電動ファン200、循環ポンプ300、冷媒タンク400とが一体に形成された放熱部材(ラジエータ部)100(全体で、ラジエータ)が、筐体700の背面側に取り付けられる。   On the other hand, an electronic circuit unit 705 having a liquid cooling system according to the present invention is disposed on the back side of the casing 700. Reference numeral 706 in the figure denotes the driver device 702, the memory from the commercial power source. A power supply unit for supplying desired power to each unit including the unit 703 and the electronic circuit unit 705 is shown. And in this electronic circuit part 705, said cooling jacket 500 is attached on heat generating elements, such as CPU, and as mentioned above, the electric fan 200, the circulation pump 300, and the refrigerant | coolant tank 400 are integrated. A heat radiating member (radiator portion) 100 (a radiator as a whole) is attached to the back side of the housing 700.

この図からも明らかなように、本発明になる液冷システムを電子装置に実際に組み込む場合には、発熱素子上に上記冷却ジャケット500を取り付ける。そして、冷却ジャケット以外の他の必要な構成部品が一体となって構成されている上記のラジエータを、筐体700の背面側に設けられた空気取り入れ用の孔又はスリットに近接して取り付ける。即ち、基本的に、上記2つの作業を行うだけの簡単な作業により、取り付けを短時間で完了することが出来る。なお、ここでは図示しないが、筐体700の背面側には空気取り入れ用の孔又はスリットが形成されていることは言うまでもない。   As is apparent from this figure, when the liquid cooling system according to the present invention is actually incorporated into an electronic device, the cooling jacket 500 is attached on the heating element. Then, the above-described radiator, which is configured integrally with other necessary components other than the cooling jacket, is attached in the vicinity of the air intake hole or slit provided on the back side of the housing 700. That is, basically, the attachment can be completed in a short time by a simple operation of only performing the above two operations. Although not shown here, it goes without saying that air intake holes or slits are formed on the back side of the housing 700.

また、ここでは、上記電動ファン200により、上記筐体100の外部の空気を取り入れる構成となっているが、しかしながら、これに限定されず、ラジエータを逆方向に配置し、もって、筐体700内の空気を外部に吹き出すようにしてもよい。   Further, here, the electric fan 200 is used to take in air outside the casing 100. However, the present invention is not limited to this, and the radiator is disposed in the reverse direction, so The air may be blown out.

なお、上記に説明した実施の形態では、循環ポンプ300は、それ自体が電動モータのような駆動源を備えて内部の羽根車などを回転して液体冷媒を加圧駆動し、もって、液冷システムのサイクル内を循環させるものとして説明した。しかしながら、本発明では、かかる構成に限定されることない。   In the embodiment described above, the circulation pump 300 itself includes a drive source such as an electric motor and rotates an internal impeller to pressurize and drive the liquid refrigerant. It was described as circulating in the system cycle. However, the present invention is not limited to such a configuration.

即ち、更に、添付の図6に示すように、上記循環ポンプ300’の変形例では、ポンプのケース305内に回転羽根車306を設けるが、しかしながら電動モータを備えることなく、回転羽根車306の回転軸には、上記電動ファン200を構成する電動モータ204の回転出力軸205が嵌合するようにしてもよい。これによれば、上記電動モータ204を、ファン203を回転駆動するためだけではなく、更に、循環ポンプ300’の回転駆動源としても利用できることから、ラジエータ全体として、小型化、軽量化、更には、その製造コストの低減を図ることが可能となる。   That is, as shown in FIG. 6 of the accompanying drawings, in the modified example of the circulating pump 300 ′, the rotary impeller 306 is provided in the pump case 305. However, the rotary impeller 306 is not provided with an electric motor. The rotation output shaft 205 of the electric motor 204 constituting the electric fan 200 may be fitted to the rotation shaft. According to this, since the electric motor 204 can be used not only for rotationally driving the fan 203 but also as a rotational drive source of the circulation pump 300 ′, the radiator as a whole can be reduced in size, weight, and further. The manufacturing cost can be reduced.

本発明の一実施の形態になる、電子装置の冷却システムを構成するラジエータの全体構成を示す展開斜視図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an exploded perspective view showing an overall configuration of a radiator constituting a cooling system for an electronic device according to an embodiment of the present invention. 上記ラジエータを示すための、正面図、側面断面図、そして、背面図である。It is the front view, side surface sectional view, and back view for showing the above-mentioned radiator. 上記ラジエータにおける冷却風の流れを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the flow of the cooling air in the said radiator. 上記ラジエータを含む、本発明になる液冷システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the liquid cooling system which becomes this invention including the said radiator. 上記ラジエータを含む液冷システムを電子装置内に組み込んだ状態を示す一部展開斜視図である。It is a partially expanded perspective view which shows the state which incorporated the liquid cooling system containing the said radiator in the electronic device. 上記本発明のラジエータの循環ポンプの変形例を示すための、一部拡大断面斜視図である。It is a partially expanded cross-sectional perspective view for showing the modification of the circulation pump of the radiator of the said invention. 従来技術におけるラジエータと冷却ファンを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the radiator and cooling fan in a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

100 放熱部材(ラジエータ部)
101 ヘッダ
102 配管
103 フィン
105 吐出ポート
106 吸入ポート
200 電動ファン
203 軸流ファン
204 電動モータ
300 循環ポンプ
400 冷媒タンク
100 Heat dissipation member (radiator part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Header 102 Piping 103 Fin 105 Discharge port 106 Suction port 200 Electric fan 203 Axial fan 204 Electric motor 300 Circulation pump 400 Refrigerant tank

Claims (8)

筐体内に発熱素子を備えた電子機器の液冷システムを構成するラジエータにおいて、
内部に前記液体冷媒を通流させ、その表面から前記発熱素子の熱を放出する放熱部材と、前記放熱部材に強制的に冷却風を供給する駆動用電動機によって駆動される電動ファンと、前記液冷システム内で前記液体冷媒を循環する循環ポンプとからなり、前記循環ポンプを前記電動ファンの駆動用電動機に対向して設置するとともに、前記放熱部材と、前記電動ファンと、前記循環ポンプとを一体に構成したことを特徴とするラジエータ。
In the radiator that constitutes the liquid cooling system of the electronic equipment having the heating element in the housing,
A heat radiating member for allowing the liquid refrigerant to flow inside and releasing heat of the heat generating element from the surface; an electric fan driven by a driving motor for forcibly supplying cooling air to the heat radiating member; and the liquid A circulation pump that circulates the liquid refrigerant in a cooling system, the circulation pump being installed opposite to the electric motor for driving the electric fan, and the heat dissipation member, the electric fan, and the circulation pump. A radiator characterized by a single structure.
前記請求項1に記載したラジエータにおいて、前記液例システム内を循環する液体冷媒の一部をその内部に貯留するためのタンクを備え、かつ、前記放熱部材、前記電動ファン、前記循環ポンプに加え、更に、前記タンクをも一体に構成したことを特徴とするラジエータ。   2. The radiator according to claim 1, further comprising a tank for storing a part of the liquid refrigerant circulating in the liquid example system therein, and in addition to the heat radiating member, the electric fan, and the circulation pump. Furthermore, the radiator characterized in that the tank is also integrally formed. 前記請求項1又は2に記載したラジエータにおいて、前記電動ファンは、略中央部に駆動用電動機を備えた軸流ファンから構成され、前記放熱部材は、前記循環ポンプを、又は、前記循環ポンプと共に前記タンクを、その略中央部に配置して構成され、そして、前記電動ファンを前記放熱部材の一方の面に取り付けて一体に構成したことを特徴とするラジエータ。   3. The radiator according to claim 1, wherein the electric fan is configured by an axial fan including a drive motor at a substantially central portion, and the heat radiating member includes the circulation pump or the circulation pump. A radiator comprising: the tank arranged at a substantially central portion thereof; and the electric fan attached to one surface of the heat radiating member. 前記請求項1に記載したラジエータにおいて、前記電動ファンの電動機により、同時に、前記循環ポンプの駆動をも行うことを特徴とするラジエータ。   The radiator according to claim 1, wherein the circulation pump is also driven by the electric motor of the electric fan at the same time. 前記請求項1に記載したラジエータにおいて、前記電動ファンのファンの回転方向は、それにより生じる冷却風が、前記電動ファンから前記放熱部材に向かうように設定されていることを特徴とするラジエータ。   2. The radiator according to claim 1, wherein a rotation direction of the fan of the electric fan is set so that cooling air generated thereby is directed from the electric fan toward the heat radiating member. 3. 前記請求項1に記載したラジエータにおいて、前記放熱部材は、互いに対向して配置された一対のヘッドの間に液体冷媒の通流管を、複数本、取り付け、当該通流管の間にフィンを取り付けて構成されていることを特徴とするラジエータ。   The radiator according to claim 1, wherein the heat dissipating member is provided with a plurality of liquid refrigerant flow pipes between a pair of heads arranged to face each other, and fins are provided between the flow pipes. A radiator characterized by being mounted. 筐体内に発熱素子を備えた電子機器の液冷システムにおいて、
内部に前記液体冷媒を通流させ、その表面から前記発熱素子の熱を放出する放熱部材と、前記放熱部材に強制的に冷却風を供給する駆動用電動機によって駆動される電動ファンと、前記液体冷媒を循環し前記電動ファンの駆動用電動機に対向して設置した循環ポンプとを一体に構成したラジエータと、
前記発熱素子に熱的に接続されてその発熱を内部に通流する液体冷媒へ伝達する冷却ジャケットとからなり、
前記ラジエータと前記冷却ジャケットが配管接続されたことを特徴とする液冷システム。
In the liquid cooling system for electronic equipment with heating elements in the housing,
A heat radiating member for allowing the liquid refrigerant to flow inside and releasing heat of the heat generating element from the surface; an electric fan driven by a driving motor for forcibly supplying cooling air to the heat radiating member; and the liquid A radiator configured integrally with a circulation pump that circulates refrigerant and is installed opposite to the electric motor for driving the electric fan;
A cooling jacket that is thermally connected to the heating element and transmits the heat generation to a liquid refrigerant that flows through the heating element;
A liquid cooling system, wherein the radiator and the cooling jacket are connected by piping.
前記請求項7に記載した液冷システムにおいて、前記ラジエータは、更に、システム内を循環する液体冷媒の一部をその内部に貯留するためのタンクを備え、かつ、前記電動ファン、前記循環ポンプとともに前記タンクをも一体に構成したことを特徴とする液冷システム。   8. The liquid cooling system according to claim 7, wherein the radiator further includes a tank for storing a part of the liquid refrigerant circulating in the system, and the electric fan and the circulation pump. A liquid cooling system in which the tank is also integrated.
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