JP3137708U - 水冷式ヒートシンクモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器の水冷式ヒートシンクモジュールを提供する。
【解決手段】底板Ａ３、汲水板Ａ５、送水体および蓋体Ａ１０から構成され、底板が収容空間Ａ３２を汲水板との間に形成し、収容空間内底面に冷却部を設ける。冷却水は、注水孔Ａ５１１，５３１から汲水板内に流入してモーターＡ１２１に駆動される送水ファンＡ７の軸部に開口する通水口Ａ６４から流入して送水ファンに送られて送水孔Ａ６６、６５から底部の収容空間内に流入し、冷却部と熱交換して、排水管Ａ５２，５６から排出される。収容空間は、仕切りフィンＡ３２により２つに仕切られているため、効率的に冷却することができる。
【選択図】図１

Description

本考案は、電子機器の水冷式ヒートシンクモジュールに関し、特に、送水ファンを内部結合し、冷却水が冷却を行うのを加速する電子機器の水冷式ヒートシンクモジュールに関する。

集積回路の技術成長および半導体プロセスの進歩に伴い、製品は軽量化を追及する趨勢が現在市場の共通の目的であり、これにより特に電子部材に複数集積回路が相互に連結された電子回路が既に徐々に整合式集積回路の方式で生産され、１つの集積回路中、既に多くの機能を含み、多くの複雑な命令および信号を処理することができ、その動作時に発生する熱量が大幅に上昇することを避けることができず、発生する熱量が温度上昇を来している。電子部材の動作に影響を及ぼすことを避けるため、適切な冷却作用が重視され始め、従って、冷却装置を電子部材に直接設置することは、現在普遍的な技術手段になっている。

一定体積の集積回路が内部に含む電子デバイス、例えば、ＦＥＴ、ＣＯＭＳ等の数がより多くなる時、その動作時に発生する熱エネルギーもそれに対応して上昇し、早期の集積回路、例えば、ＣＰＵ等は、ヒートシンク片を設置し、熱エネルギーを放出するだけではなく、ヒートシンク用のファンが既に設置必須の装置となり、ヒートシンク片は、いずれも底部の基部が集積回路上に置かれて、基部上のヒートシンクフィンとファンを介して熱を導出しているが、ファンと基部との間には依然として距離があり、基部が吸収した熱エネルギーが迅速にヒートシンクフィンの末端（ファンと接続する一端）に伝導されることができず、大部分の熱エネルギーは、ヒートシンクの基部に蓄積し、冷却効率の低下を招いていた。冷却効率を向上させるため、メーカーは、冷却器のヒートシンク片中に導熱管を設置し、導熱管を介して熱エネルギーの排出を促進することを行っている。
上記気体冷却式の冷却方式の外、更に水冷式の冷却方式があり、上記の導熱管中に冷却水を注入し、導熱管を水ケースおよびモータに接続し、モータにより水ケースおよび導熱管内の冷却水を循環させ、導熱管の熱エネルギー排出を向上させることができる。

上記の水冷式の冷却方式は、冷却を行う過程中で、主要な熱エネルギーの発生源は、ＣＰＵ等の発熱部材からであり、直接発熱部材と接続するのは、ヒートシンク片であるため、冷却水は、ただ導熱管内を流動し、冷却するのは、ヒートシンクが伝導する導熱管上の部分の熱エネルギーだけであり、直接効率的に熱エネルギーを排出することはできず、十分な冷却効果を達成することができない。
特開２００７−１４２０６８号公報 特開２００７−２２７５７６号公報

本考案の目的は、ヒートシンクモジュールの蓋体と底板との間に汲水板、送水体を設け、ヒートシンクモジュールの蓋体上部に送水ファン収容部を設け、送水ファン収容部内には、送水ファンを設け、送水ファンは、複数の翼を備え、各翼と送水ファンの隣接する箇所に送水開口を設け、これにより、ヒートシンクモジュール内部に流体を満たした後、送水ファンが回転を開始し、ヒートシンクモジュール内の流体を蓋体上の注水管から蓋体と汲水板との間に注入し、汲水板中に設置される水路を経過して、送水ファンの回転によって流体を通水孔上から送水体中に流入し、送水ファンの翼片を介して流体を送水体の送水孔に流導し、底板の少なくとも２つの収容空間内に回転して流入し、該収容空間がそれぞれ独立循環し、底板のヒートシンク部の流体を介して、汲水板の排水孔、蓋体の排水孔、蓋体の排水管を順に経過してヒートシンクモジュール外部に排出することである。

本考案は、底板が冷却部を凸設し、複数の冷却部を底板受け上に設けてなり、汲水板が該底板の上に設けられ、該汲水板内に汲水空間を設けてなり、注水孔と排水孔を設けてなり、送水体は、該汲水板の上に設置されてなり、該送水体は、１対の送水孔を設置し、該送水孔を介してそれぞれ水流を対応する汲水板の収容空間に導入し、該収容空間が独立した循環空間を形成できるようにし、蓋体は該汲水板に被せ合わせられ、注水管と排水管を設け、該汲水板上の該注水孔と該排水孔を結合してなり、その上には、送水ファン収容部を設け、該送水ファン収容部内に軸心と送水ファンを収容し、該送水ファン内に軸心を貫通させる軸孔を設け、且つ該送水ファンが該送水体内に収容する複数の翼片を有する電子機器の水冷式ヒートシンクモジュールを提供する。

本考案の使用時、従来技術と比較し、下記の利点がある。
１．発熱部材の熱エネルギーをより速く排出する：
ヒートシンクモジュールＡの底板Ａ３が直接発熱部材と接触することによって、 発熱部材上の熱エネルギーがヒートシンクモジュールＡの底板Ａ３に直接伝達され、底板Ａ３から内部の冷却部Ａ３１に伝達され、底板Ａ３内部に水を充満し流動させ、冷却部Ａ３１を介して底板Ａ３と水の接触面積を増加させることによって、多くの発熱部材の熱エネルギーを迅速に排出できる。
２．より迅速な水循環：
ヒートシンクモジュールＡ内部に送水ファンＡ７を直接設置し、ヒートシンクモ ジュールＡ内部に流体が充満する時、送水ファンＡ７の回転によって、水をヒートシンクモジュールＡ内部で快速に流動させ、より効率的に水をヒートシンクモジュールＡ内に排出および導入し、同時に、ヒートシンクモジュールＡの水管Ｂ，Ｂ１が外部の水循環装置に接続する時、外部水循環装置の負担を減少させることができる。

図１は、本考案の実施例の立体説明図であり、図から分かるように、該ヒートシンクモジュールＡは、汲水板Ａ５、底板Ａ３、送水板Ａ６、送水ファンＡ７、軸心Ａ８、蓋体Ａ１０、モータＡ１２、モータ受けＡ１３、およびＰＣ回路板Ａ１４から構成され、そのうち、
該底板Ａ３は、窪んだ収容空間Ａ３０を形成すると共に該収容空間Ａ３０内の底面上に複数の冷却部Ａ３１を凸設しており、該冷却部Ａ３１は仕切りフィンＡ３２を設けて底板Ａ３と該汲水板Ａ５底部と結合して形成される収容空間Ａ３０を２つのそれぞれの独立循環する収容空間に区分けする。
該汲水板Ａ５は、底板Ａ３上に設置され、該汲水板Ａ５は、本考案では２組の注水口Ａ５１，Ａ５３と２組の排水孔Ａ５２，Ａ５６を設けて、前記送水板Ａ６は、汲水板Ａ５上に設けられて汲水板Ａ５と相通する通水孔Ａ６４を中央部に設け、該送水体Ａ６の両端には、それぞれ一方向性に流通する送水孔Ａ６５，Ａ６６を設ける。
該軸心Ａ８は、軸桿であり、下端Ａ８１を送水ファンＡ７の中心孔Ａ７１を貫通して汲水板Ａ５上に設けてある送水ファン軸心受けＡ６１と結合固定し、
該蓋体１０は、上記送水体Ａ６に被せて嵌合するカバーＡ１０２上に送水ファンＡ７外周部を収容する送水ファン収容部Ａ１０２１を設け、該蓋体Ａ１０のカバーＡ１０２は、送水体Ａ６と結合して収容空間Ａ１０２２（図４参照）を形成し、また、該蓋体Ａ１０上面には注水管Ａ１０３、Ａ１０７と排水管Ａ１０４，Ａ１０８と設ける。

図２は、本考案の好適な実施例の立体組立図であり、図から分かるように、該ヒートシンクモジュールＡは、その上端にＰＣ回路板Ａ１４を設けて、電源配線Ａ１４０と接続し、ヒートシンクモジュールＡに必要な電源を供給する。該ＰＣ回路板Ａ１４下側にモータＡ１２を設けて、該モータＡ１２軸孔Ａ１２１内に蓋体Ａ１０上の送水ファン収容部Ａ１０２１（図１参照）を相通して一体とする。該モータＡ１２は、軸心上端Ａ８２から、更に軸心Ａ８を経由して送水ファンＡ７を駆動して回転させる。該モータＡ１２は、ＰＣ回路板Ａ１４により動作を制御される。該モータＡ１２下端とカバー１０２上面との間にモータ受けＡ１３を設けて、該モータ受けＡ１３によりモータＡ１３をカバーＡ１０２上に安定固定させる。

図３は、本考案の好適な実施例の動作時の部分説明図であり、図から分かるように、該軸心Ａ８下端Ａ８１は、送水ファン軸孔Ａ７１を貫通して送水ファンＡ７と結合し、該軸心Ａ８上端Ａ８２は、モータＡ１２と結合し（図２参照）、該モータＡ１２から軸心Ａ８を経由して送水ファンＡ７を駆動して回転させ、送水ファンＡ７が回転すると、翼片Ａ７２の回転に伴って、冷却流体が送水開口Ａ７３から翼片Ａ７２と翼片Ａ７２との間から導入され、翼片Ａ７２によって送り出される。

図４，５は、本考案の好適な実施例の立体断面図であり、図から分かるように、流体は注水管Ａ５１ともう１つの注水管Ａ５３によって分けられてヒートシンクモジュールＡ中に流入し、汲水板Ａ５中に形成された汲水空間Ａ５４に流入した後、水路Ａ５５を経由して送水体Ａ６下端に設けられた送水ファン軸に沿って開口する通水孔Ａ６４に流入し、送水ファンＡ７に設けられた送水開口Ａ７３を経由し、翼片Ａ７２に送られて、それぞれ送水体両端の送水孔Ａ６５および送水孔Ａ６６に流入する。この２つの送水孔Ａ６５、Ａ６６が水流をそれぞれ、汲水板Ａ５下側の底板Ａ３上の２つの収容空間Ａ３０１と収容空間Ａ３０２（図１参照）に導入されることによって、流動する流体が同時に底板Ａ３底部の熱エネルギーを持ち去り、該冷却部Ａ３１を冷却する。
その後、流体は更に、汲水板Ａ５下部の収容空間Ａ５７と主要空間Ａ５８に設けられた底部排水孔Ａ５７１ともう１つの底部排水孔Ａ５８１（図７参照）に向かって流れた後、蓋体Ａ１０に設けられた排水孔Ａ１０４１ともう１つの排水孔Ａ１０８１に流れ、最後に排水管Ａ１０４ともう１つの排水管Ａ１０８を経由してヒートシンクモジュールＡ外に流出する。

図６は、本考案の好適な実施例の汲水板局部断面図であり、図から分かるように、流体が送水体Ａ６の送水孔Ａ６６、Ａ６５（図５参照）から下層底板Ａ３（図７参照）に流れる時、送水孔Ａ６６，Ａ６５を傾斜面とすることにより、流体の底板Ａ３への流入を円滑にすることができる。

図７は、本考案の他の好適な実施例の汲水板の流体の流動方向の説明図であり、図から分かるように、水流が底部送水孔Ａ６５１から収容空間Ａ５７中に流入した後、流体は、該収容空間Ａ５７中で循環し、最後に流体は収容空間Ａ５７に設けられた底部排水孔Ａ５７１に向かって流れ、該底部排水孔Ａ５７１を経由して排水口Ａ５２１に向かって流れ、最後に水流は該蓋体Ａ１０（図１参照）に設置された排水管Ａ１０４に流れた後、ヒートシンクモジュールＡから流出する。もう１つの流体の流れは、底部送水孔Ａ６６１から収容空間Ａ５８に流入した後、該収容空間Ａ５８中で循環した後、該収容空間Ａ５８に設けられた底部排水孔Ａ５８１に流れ、底部排水孔Ａ５８１を経由して排水口Ａ５６１に流れ、最後に流体が該蓋体Ａ１０（図１参照）に設置された排水管Ａ１０８によってヒートシンクモジュールＡから流出する。

好適には、該汲水板は、２つの収容空間を設置する構造を採用し、それぞれ独立して流体循環冷却を行い、大幅に冷却効果を向上することができ、収容空間中の水路が塞がっている時、もう１つの収容空間が正常に流体循環冷却動作を継続することができる。

図８は、本考案の好適な実施例の機構設置図であり、図から分かるように、該ヒートシンクモジュールＡ中、注水管Ａ１０３ともう１つの注水管Ａ１０７に配管Ｂを設置し、配管Ｂを経由して流体を導入し、ヒートシンクモジュールＡに設置された流路中に進入させ、ヒートシンクモジュールＡ内部の流動循環を介して冷却を行った後、排水管Ａ１０４ともう１つの排水管Ａ１０８に流れ、排水管Ａ１０４ともう１つに排水管Ａ１０８に接続する配管Ｂ１を経由してヒートシンクモジュールＡから流出する。

なお、本考案では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本考案に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本考案の精神と領域を脱しない均等の範囲内で各種の変動や潤色を加えることができることは勿論である。

本考案の好適な実施例の立体分解図である。 本考案の好適な実施例の立体組み合わせ図である。 本考案の好適な実施例の動作時の部分説明図である。 本考案の好適な実施例の立体断面図である。 本考案の好適な実施例の他の立体断面図である。 本考案の好適な実施例の汲水板の局部断面図である。 本考案の好適な実施例の汲水板の流体の流動方向の説明図である。 本考案の好適な実施例の機構の設置図である。

符号の説明

Ａ ヒートシンクモジュール
Ａ１０ 蓋体
Ａ１０２ カバー
Ａ１０２１ 送水ファン収容部
Ａ１０２２ 収容空間
Ａ１０３ 注水管
Ａ１０３１ 注水管
Ａ１０４ 排水管
Ａ１０４１ 排水孔
Ａ１０７ 注水管
Ａ１０７１ 注水孔
Ａ１０８ 排水管
Ａ１０８１ 排水孔
Ａ１２ モータ
Ａ１２１ 軸孔
Ａ１３ モータ受け
Ａ１４ ＰＣ回路板
Ａ１４０ 電源配線
Ａ３ 底板
Ａ３０ 収容空間
Ａ３０１ 収容空間
Ａ３０２ 収容空間
Ａ３１ 冷却部
Ａ３２ フィン
Ａ５ 汲水板
Ａ５１ 注水管
Ａ５１１ 注水口
Ａ５２ 排水管
Ａ５２１ 排水孔
Ａ５３ 注水管
Ａ５３１ 注水口
Ａ５４ 汲水空間
Ａ５５ 水路
Ａ５６ 排水管
Ａ５６１ 排水孔
Ａ５７ 収容空間
Ａ５７ 底部排水孔
Ａ５８ 収容空間
Ａ５８１ 底部排水孔
Ａ６ 送水体
Ａ６１ 送水ファン軸心受け
Ａ６４ 通水孔
Ａ６５ 送水孔
Ａ６５１ 底部送水孔
Ａ６６ 送水孔
Ａ６６１ 底部送水孔
Ａ７ 送水ファン
Ａ７１ 中心孔
Ａ７３ 送水開口
Ａ８ 軸心
Ａ８１ 前端
Ａ８２ 軸心後端
Ｂ 水管
Ｂ１ 水管
３ 注水管
１３ モータ受け

Claims (11)

1. 電子機器の水冷式ヒートシンクモジュールであって、
   ２つに仕切られた窪んだ収容空間を有すると共に複数の冷却部をそれぞれ仕切られた収容空間の底面上に凸設した底板、
   該底板の上に配置されて上記収容空間を閉鎖すると共に、内部に汲水空間を設け、上面に一対の注水孔と排水孔を設けた汲水板、
   汲水板の上に設置される導水体、
   底板上に被せられる蓋体、
   から構成され、さらに、該蓋体上部に送水ファン収容部を設け、該蓋体上にそれぞれ外部から冷却流体を導入する注水管および該汲水板の排水孔と相通する排水管をそれぞれ一対設け、該収容部内にモーター軸心と送水ファンを収容して、上記注水管を汲水板上面の注水孔に接続し、排水管を同じく汲水板上面の排水孔に接続して、
   外部からの冷却流体を該注水管から汲水板の注水孔から内部の送水ファンに通じる汲水空間に導入し、該汲水空間を経て送水ファンに導入し、送水ファンから送られた流体を底板の仕切られた収容空間にそれぞれ通じる該汲水空間を経てそれぞれの該収容空間に送り、最終的にそれぞれの収容空間の上記汲水板の一対の排水孔を経て排水管に排出することを特徴とする、
   電子機器の水冷式ヒートシンクモジュール。
2. 前記送水ファンの軸芯側の各翼片に間に送水開口を設けてなる請求項１記載の電子機器の水冷式ヒートシンクモジュール。
3. 前記送水体に送水ファンに軸芯を囲む通水孔を開口し、流体が汲水板内の流体流路から該通水孔によって該送水体内に導入されるようにした請求項１記載の電子機器の水冷式ヒートシンクモジュール。
4. 前記注水管と排水管に接続する配管がゴム管のような密封性が良好な材料からなることを特徴とする請求項１記載の電子機器の水冷式ヒートシンクモジュール。
5. 前記注水管と排水管に接続する配管が注水管と注水管を３つの通管を使用して接続され、排水管も２つの通管を使用して接続されたことを特徴とする請求項１記載の電子機器の水冷式ヒートシンクモジュール。
6. 前記注水管と排水管がそれぞれ独立して接続したことを特徴とする請求項１記載の電子機器の水冷式ヒートシンクモジュール。
7. 前記送水体が複数の送水孔を設けて、流体を複数に区分された収容空間中に導入して循環させることを特徴とする請求項１記載の電子機器の水冷式ヒートシンクモジュール。
8. 前記注水管と排水管を配管に接続するため、該接続する配管の外周をベルトにより締結したことを特徴とする請求項１記載の電子機器の水冷式ヒートシンクモジュール。
9. 前記注水管と排水管を複数組設置し、流体の流動効率を増加させたことを特徴とする請求項１記載の電子機器の水冷式ヒートシンクモジュール。
10. 前記注水孔と排水孔を複数組設置し、流体の流動効率を増加させるたことを特徴とする請求項１記載の電子機器の水冷式ヒートシンクモジュール。
11. 前記送水孔に傾斜面を設け、流体が収容空間内の底板に円滑に流入するようにしたことを特徴とする請求項１記載の電子機器の水冷式ヒートシンクモジュール。

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