JP2012054455A - ラジエータ及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】ラジエータの冷却効率を向上させる。
【解決手段】冷媒が流入する流入口と、冷媒が流出する流出口と、冷媒が分岐する分岐点と、分岐した冷媒が合流する合流点と、を備える複数の冷媒流路であって、外側に位置する冷媒流路が内側に位置する冷媒流路を囲うように配置された複数の冷媒流路と、隣接する冷媒流路の間において、外側の冷媒流路の合流点と内側の冷媒流路の分岐点とを連結する連結路と、を備え、流入口は、複数の冷媒流路のうち最も外側に位置する冷媒流路の分岐点に連通しており、流出口は、複数の冷媒流路のうち最も内側に位置する冷媒流路の合流点に連通していることを特徴とするコア部を備えるラジエータ。
【選択図】図3

Description

本発明は、ラジエータ及び電子機器に関する。
パーソナルコンピュータ、ワークステーションなどの電子機器は、中央演算処理装置(CPU:Central Processing Unit)などの熱を発する電子部品を備える。電子部品が発する熱を吸収するため、電子機器には冷却ユニットが設けられる。
冷媒を循環させて電子部品が発した熱を吸収する冷却ユニットでは、熱を吸収して温度が上昇した冷媒は、ラジエータにより冷却される。例えば、一本の扁平チューブを一定の間隔を空けて平面内で渦巻状に形成し、中心部から外周に向けて冷媒が流れる熱交換器が知られている。
特開2005−214545号公報
ラジエータのコア部に隣接して設けられたファンが風を送ることにより、コア部を流れる冷媒を冷却する場合、風速分布は一様ではない。しかしながら、従来のラジエータでは、コア部に吹き込む風の風速分布が考慮されていないため、ファンによる冷却効率が必ずしも高くない。
そこで、従来よりもラジエータの冷却効率を向上させることを目的とする。
上記課題を解決するため、第1の観点では、冷媒が流入する流入口と、前記冷媒が流出する流出口と、前記冷媒が分岐する分岐点と、分岐した前記冷媒が合流する合流点と、を備える複数の冷媒流路であって、外側に位置する冷媒流路が内側に位置する冷媒流路を囲うように配置された複数の冷媒流路と、隣接する前記冷媒流路の間において、外側の冷媒流路の前記合流点と内側の冷媒流路の前記分岐点とを連結する連結路と、を備え、前記流入口は、前記複数の冷媒流路のうち最も外側に位置する冷媒流路の分岐点に連通しており、前記流出口は、前記複数の冷媒流路のうち最も内側に位置する冷媒流路の合流点に連通していることを特徴とするコア部を備えるラジエータが提供される。
また、第2の観点では、上記ラジエータを備える電子機器が提供される。
開示のラジエータによれば、従来よりも冷却効率を向上させることができる。
第1の実施形態のパーソナルコンピュータの内部構造の一例を示す概略図である。 第1の実施形態の液冷ユニットの一例を示す図である。 第1の実施形態のラジエータの一例を示す斜視図である。 第1の実施形態の軸流ファンの一例を示す斜視図である。 第1の実施形態のコア部の一例を示す平面図である。 変形例1のラジエータを示す斜視図である。 変形例2のラジエータを示す斜視図である。 変形例3のラジエータを示す斜視図である。 第2の実施形態のコア部の一例を示す平面図である。
<第1の実施形態>
まず、図1を参照して、電子機器の一例であるパーソナルコンピュータ100について、実施形態に基づいて説明する。図1は、本実施形態のパーソナルコンピュータ100の内部構造の一例を示す概略図である。図1に示されるように、パーソナルコンピュータ100は、電子部品110と、液冷ユニット120と、を含む。
電子部品110は、例えば、LSI回路(Large Scale Integration:大規模集積回路)である。LSI回路などの電子部品110には、例えば、CPU(Central Processing Unit)チップが実装されている。CPUチップは、OS(オペレーティングシステム)やアプリケーションプログラムの実行に伴い、所定の演算処理を実行する。CPUチップが演算処理を実行すると、LSI回路などの電子部品110は、熱を発する。
電子部品110が発する熱を吸収するため、パーソナルコンピュータ100には液冷ユニット120が取り付けられている。
電子部品110や液冷ユニット120の他、パーソナルコンピュータ100は、更に、ハードディスク駆動装置、DVD(Digital Versatile Disk)駆動装置、カードユニットなどを適宜含む。ハードディスク駆動装置は、例えば、上述したOSやアプリケーションソフトウェアを格納する。DVD駆動装置は、DVDなどの記録媒体からのデータの読み出しや、DVDなどの記録媒体へのデータの書き込みを行う。カードユニットには、例えば、メモリカードやLAN(Local Area Network)カードが差し込まれる。
ここで、図2を参照して、本実施形態の液冷ユニット120について説明する。図2は、本実施形態の液冷ユニット120の一例を示す図である。図2に示されるように、本実施形態の液冷ユニット120は、ポンプ122と、受熱器124と、ラジエータ130と、を備える。液冷ユニット120を構成する各部材は、複数のホース126によって接続され、循環経路が形成される。この循環経路を流れる冷媒により、電子部品110により発せられた熱はパーソナルコンピュータ100の外部へ放出される。冷媒は、例えば、プロピレングリコール系の不凍液が用いられる。
ポンプ122は、ラジエータ130の下流側に設けられる。ポンプ122は、冷媒を吐出し、循環経路を流れる冷媒の流れを生成する。具体的には、ポンプ122は、図2に矢印で示される方向に、冷媒の流れを生成する。ポンプ122は、例えば、圧電式ポンプである。
受熱器124は、ポンプ122の下流側に設けられる。図1に示されるように、受熱器124は、熱を発する電子部品110の上に設けられる。受熱器124は、電子部品110が発する熱を吸収する。
ラジエータ130は、受熱器124の下流側に設けられる。ラジエータ130は、ラジエータ130に流入する冷媒から熱を奪う。ラジエータ130は、パーソナルコンピュータ100の筐体の側面に形成された排気口(不図示)の近傍に設けられる。ラジエータ130は、軸流ファン140と、コア部150と、を備える。軸流ファン140は、排気口の外側へ向かう気流を生成する。そのため、ラジエータ130が冷媒から奪った熱は、排気口を通ってパーソナルコンピュータ100の外部へ放出される。図2に示される例では、2つの軸流ファン140と2つのコア部150とが示されている。ラジエータ130の詳細な構成は、後述する。
液冷ユニット120には、以上説明したような循環経路が形成される。
次に、図3、図4、図5を参照して、本実施形態のラジエータ130の構造を詳細に説明する。なお、図2においては2つの軸流ファン140と2つのコア部150とが示されているが、図3から図5においては、1つの軸流ファン140と1つのコア部150について説明する。図3は、本実施形態のラジエータ130の一例を示す斜視図である。図3では、軸流ファン140は簡略化され、破線で示されている。図4は、軸流ファン140の一例を示す斜視図である。図5は、コア部150の一例を示す平面図である。図5に示される矢印は、冷媒の流れを示す。
まず、図4を参照して、本実施形態の軸流ファン140の構造を説明する。図4に示されるように、軸流ファン140は複数の羽根142を備える。複数の羽根142は、回転軸144の周りを回転する。複数の羽根142が回転軸144の周りを回転することにより、軸流ファン140の後方から前方に向かって流れる風が生じる。
軸流ファン140の回転軸144に近い部分には羽根142が存在しないため、羽根142が回転しても風が生じにくい。また、軸流ファン140の羽根142が配置されている領域において、羽根142が回転することにより生じる風速分布は一般に一様ではない。具体的には、回転軸144から羽根142の延伸方向に沿って離れるにつれて、風速は速くなる。
次に、図5を参照して、本実施形態のコア部150の構造を説明する。図5に示されるように、コア部150は、流入口152と、流出口154と、複数の冷媒流路156と、連結路162と、複数の放熱フィン164と、を備える。図5に示される例のコア部150は、5つの冷媒流路156を備える。複数の冷媒流路156は、外側に位置する冷媒流路156が内側に位置する冷媒流路156を囲うように配置されている。
冷媒は、流入口152を通ってコア部150に流入する。図5に示される例では、紙面に垂直な方向(例えば、手前から奥)に冷媒が流入口152に流入する。また、冷媒は、流出口154を通ってコア部150から流出する。図5に示される例では、紙面に垂直な方向(例えば、奥から手前)に冷媒が流出口154から流出する。
冷媒流路156は、冷媒がコア部150を周回することができるように形成された形状である。冷媒流路156の形状は、例えば、矩形である。しかし、冷媒がコア部150を周回することができるように形成された形状であれば、冷媒流路156の形状は特に限定されるものではない。例えば、冷媒流路156は円形でもよい。
また、冷媒流路156は、分岐点158と、合流点160と、を備える。分岐点158に流れ込んだ冷媒は、分岐点158において分岐した後、冷媒流路156を互いに異なる方向に周回する。互いに異なる方向に周回した冷媒は、合流点160において合流する。図5に示される例では、分岐点158、合流点160は、矩形の冷媒流路156の対角線上の頂点に位置する。
隣接する冷媒流路156の間において、連結路162は、外側の冷媒流路156の合流点160と内側の冷媒流路156の分岐点158とを連結する。図5に示されるコア部150は、4つの連結路162を備える。外側の冷媒流路156の合流点160で合流した冷媒は、連結路162を通り、内側の冷媒流路156の分岐点158において分岐する。
また、複数の放熱フィン164は、隣接する冷媒流路156の間に配置されている。放熱フィン164は、軸流ファン140の回転軸144と平行な方向に沿って延びている。電子部品110が発した熱は、冷媒流路158を流れる冷媒により吸収された後、放熱フィン164に伝わり、軸流ファン140によって生じる風によりパーソナルコンピュータ100の外部へ排気される。
図5に示されるように、流入口152は、複数の冷媒流路156のうち最も外側に位置する冷媒流路156の分岐点158に連通している。また、流出口154は、複数の冷媒流路156のうち最も内側に位置する冷媒流路156の合流点160に連通している。
そのため、流入口152からコア部150に流入した冷媒は、最も外側に位置する冷媒流路156の分岐点158において分岐した後、最も外側に位置する冷媒流路156を互いに異なる方向に周回する。互いに異なる方向に周回した冷媒は、最も外側に位置する冷媒流路156の合流点160において合流する。最も外側に位置する冷媒流路156の合流点160において合流した冷媒は、連結器162を通り、一つ内側の冷媒流路156の分岐点において分岐した後、冷媒流路156を互いに異なる方向に周回する。以後、合流点160における冷媒の合流と、分岐点158における冷媒の分岐とを繰り返し、最も内側に位置する冷媒流路156の合流点160から流出口154を通ってコア部150から流出する。
以上説明した軸流ファン140とコア部150とは、図3に示されるように、コア部150の中心領域に軸流ファン140の回転軸144が位置するように配置される。ここで、最も内側に位置する冷媒流路156より内側の領域をコア部150の中心領域と定義する。本実施形態のラジエータ130では、回転軸144から羽根142の延伸方向に沿って離れた風速が速い領域から回転軸144に近い風速が遅い領域へ冷媒が流れるように、冷媒流路156がコア部150に形成されている。そのため、電子部品110の熱を吸収して温度が上昇した冷媒が、まず、回転軸144から羽根142の延伸方向に沿って離れた風速が速い領域であるコア部150の外側の冷媒流路156を流れるため、冷媒の冷却効率を向上させることができる。
(変形例1)
図6を参照して、変形例1のラジエータ130について説明する。図6は、変形例1のラジエータ130を示す斜視図である。図6に示されるラジエータ130は、2つのコア部150と、2つの軸流ファン140と、を備える。2つのコア部150は、並列に配置されている。また、2つの軸流ファン140は、2つのコア部150の各々を空冷するように並列に配置されている。各コア部150や各軸流ファン140の構成は、上述した第1の実施形態と同様である。
なお、ラジエータ130が3つ以上のコア部150と、3つ以上の軸流ファン140と、を備えてもよい。
ラジエータ130を設けることができる面積が比較的大きい場合に、本変形例を好適に適用することができる。本変形例によれば、受熱器124が吸収した熱により温度が上昇した冷媒が複数のコア部150を流れるため、冷媒の冷却効率をさらに向上させることができる。
(変形例2)
図7を参照して、変形例2のラジエータ130について説明する。図7は、変形例2のラジエータ130を示す斜視図である。図7に示されるラジエータ130は、2つのコア部150と、1つの軸流ファン140と、を備える。2つのコア部150は、軸流ファン140によって生成される風が流れる方向に沿って配置されている。2つのコア部150の各流入口152は、互いに連通している。また、2つのコア部150の各流出口154は、互いに連通している。各コア部150や各軸流ファン140の構成は、上述した第1の実施形態と同様である。
なお、ラジエータ130が3つ以上のコア部150を備えてもよい。
ラジエータ130を設けることができる面積が比較的小さい場合に、本変形例を好適に適用することができる。本変形例によれば、受熱器124が吸収した熱により温度が上昇した冷媒が、軸流ファン140によって生成される風が流れる方向に沿って配置される複数のコア部150を流れるため、ラジエータ130を設けることができる面積が小さい場合にも冷媒の冷却効率を向上させることができる。
(変形例3)
図8を参照して、変形例3のラジエータ130について説明する。図8は、変形例3のラジエータ130を示す斜視図である。図8に示されるラジエータ130は、2つのコア部150と、1つの軸流ファン140と、を備える。2つのコア部150は、軸流ファン140によって生成される風が流れる方向に沿って、軸流ファン140を挟んで配置されている。2つのコア部150の各流入口152は、互いに連通している。また、2つのコア部150の各流出口154は、互いに連通している。各コア部150や各軸流ファン140の構成は、上述した第1の実施形態と同様である。
なお、ラジエータ130が3つ以上のコア部150を備えてもよい。
変形例2と同様、本変形例においても、受熱器124が吸収した熱により温度が上昇した冷媒が、軸流ファン140によって生成される風が流れる方向に沿って配置される複数のコア部150を流れるため、ラジエータ130を設けることができる面積が小さい場合にも冷媒の冷却効率を向上させることができる。
<第2の実施形態>
次に、第2の実施形態のラジエータ130について説明する。第2の実施形態のラジエータ130は、コア部150の構成が第1の実施形態と異なる。その他の構成は、第1の実施形態と同様である。以下、図9を参照して、本実施形態のコア部150について説明する。図9は、本実施形態のコア部150の一例を示す平面図である。図9に示される矢印は、冷媒の流れを示す。
図9に示されるように、本実施形態のコア部150は、流入口152と、流出口154と、冷媒流路156と、を備える。冷媒は、流入口152を通ってコア部150に流入する。図9に示される例では、紙面に垂直な方向(例えば、手前から奥)に冷媒が流入口152に流入する。また、冷媒は、流出口154を通ってコア部150から流出する。図9に示される例では、紙面に垂直な方向(例えば、奥から手前)に冷媒が流出口154から流出する。
本実施形態の冷媒流路156は、螺旋形状である。図9に示されるように、流入口152は、冷媒流路156の最も外側の端に連通している。また、流出口154は、冷媒流路156の最も内側の端に連通している。
そのため、流入口152からコア部150に流入した冷媒は、冷媒流路156の最も外側の端から流入し、螺旋形状の冷媒流路156を内側に向かって流れ、冷媒流路156の最も内側の端から流出口154を通ってコア部150から流出する。
第1実施形態と同様、軸流ファン140とコア部150とは、コア部150の中心領域に軸流ファン140の回転軸144が位置するように配置される。本実施形態のラジエータ130においても、回転軸144から羽根142の延伸方向に沿って離れた風速が速い領域から回転軸144に近い風速が遅い領域へ冷媒が流れるように、冷媒流路156が螺旋形状にコア部150に形成されている。そのため、電子部品110の熱を吸収して温度が上昇した冷媒が、まず、回転軸144から羽根142の延伸方向に沿って離れた風速が速い領域に位置する、コア部150の外側の冷媒流路156を流れるため、冷媒の冷却効率を向上させることができる。
以上、本発明のラジエータ、及び、電子機器について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。また、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
(付記)
なお、本発明は、以下の付記に記載されるように構成することができる。
(付記1)
冷媒が流入する流入口と、
前記冷媒が流出する流出口と、
前記冷媒が分岐する分岐点と、分岐した前記冷媒が合流する合流点と、を備える複数の冷媒流路であって、外側に位置する冷媒流路が内側に位置する冷媒流路を囲うように配置された複数の冷媒流路と、
隣接する前記冷媒流路の間において、外側の冷媒流路の前記合流点と内側の冷媒流路の前記分岐点とを連結する連結路と、を備え、
前記流入口は、前記複数の冷媒流路のうち最も外側に位置する冷媒流路の分岐点に連通しており、
前記流出口は、前記複数の冷媒流路のうち最も内側に位置する冷媒流路の合流点に連通していること
を特徴とするコア部を備えるラジエータ。
(付記2)
前記冷媒流路は矩形であり、
前記分岐点と前記合流点は、前記冷媒流路の頂点に位置する、付記1に記載のラジエータ。
(付記3)
隣接する前記冷媒流路の間に、放熱フィンを備える、付記1又は2に記載のラジエータ。
(付記4)
前記コア部の中心領域に回転軸が位置する軸流ファンを備える、付記1乃至3のいずれかに記載のラジエータ。
(付記5)
並列に配置された複数の前記コア部と、
複数の前記コア部の各々を空冷するように並列に配置された複数の前記軸流ファンと、
を備える、付記4に記載のラジエータ。
(付記6)
前記軸流ファンによって生成される風が流れる方向に沿って配置された複数の前記コア部を備える、付記4に記載のラジエータ。
(付記7)
前記軸流ファンによって生成される風が流れる方向に沿って、前記軸流ファンを挟んで配置された複数の前記コア部を備える、付記4に記載のラジエータ。
(付記8)
熱を発する電子部品と、
付記1乃至7のいずれかに記載のラジエータと、
を備える電子機器。
(付記9)
冷媒が流入する流入口と、
前記冷媒が流出する流出口と、
前記冷媒が流れる螺旋形状の冷媒流路と、を備え、
前記流入口は、前記冷媒流路の最も外側の端に連通しており、前記流出口は、前記冷媒流路の最も内側の端に連通していることを特徴とするコア部を備えるラジエータ。
100 パーソナルコンピュータ
110 電子部品
120 冷却ユニット
122 ポンプ
124 受熱器
126 ホース
130 ラジエータ
140 軸流ファン
142 羽根
144 回転軸
150 コア部
152 流入口
154 流出口
156 冷媒流路
158 分岐点
160 合流点
162 連結路
164 放熱フィン

Claims (8)

  1. 冷媒が流入する流入口と、
    前記冷媒が流出する流出口と、
    前記冷媒が分岐する分岐点と、分岐した前記冷媒が合流する合流点と、を備える複数の冷媒流路であって、外側に位置する冷媒流路が内側に位置する冷媒流路を囲うように配置された複数の冷媒流路と、
    隣接する前記冷媒流路の間において、外側の冷媒流路の前記合流点と内側の冷媒流路の前記分岐点とを連結する連結路と、を備え、
    前記流入口は、前記複数の冷媒流路のうち最も外側に位置する冷媒流路の分岐点に連通しており、
    前記流出口は、前記複数の冷媒流路のうち最も内側に位置する冷媒流路の合流点に連通していること
    を特徴とするコア部を備えるラジエータ。
  2. 前記冷媒流路は矩形であり、
    前記分岐点と前記合流点は、前記冷媒流路の頂点に位置する、請求項1に記載のラジエータ。
  3. 隣接する前記冷媒流路の間に、放熱フィンを備える、請求項1又は2に記載のラジエータ。
  4. 前記コア部の中心領域に回転軸が位置する軸流ファンを備える、請求項1乃至3のいずれかに記載のラジエータ。
  5. 並列に配置された複数の前記コア部と、
    複数の前記コア部の各々を空冷するように並列に配置された複数の前記軸流ファンと、
    を備える、請求項4に記載のラジエータ。
  6. 前記軸流ファンによって生成される風が流れる方向に沿って配置された複数の前記コア部を備える、請求項4に記載のラジエータ。
  7. 前記軸流ファンによって生成される風が流れる方向に沿って、前記軸流ファンを挟んで配置された複数の前記コア部を備える、請求項4に記載のラジエータ。
  8. 熱を発する電子部品と、
    請求項1乃至7のいずれかに記載のラジエータと、
    を備える電子機器。


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