JP3137709U - 電子機器の水冷式放熱モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 電子機器の水冷式放熱モジュールを提供する。
【解決手段】伝熱ユニットＢ、駆動ユニットＤ、放熱ユニットＣにより構成する。該伝熱ユニットは、底部に複数の放熱部Ｂ１２を突出設置する底板Ｂ１と該底板の上端位置に蓋合する蓋体Ｂ３により構成する。該底板及び該蓋体を結合して密閉水収容空間を形成し、該蓋体上端には注水管Ｂ31と流体を水収容空間から排出する排水管B32を設ける。該放熱ユニットは、複数の放熱フィンC86を具えて流体を収容し、両端には注入口と排出口を設けて配管により蓋体の注水管と排水管に直接接続する。該駆動ユニットは、流体の駆動を行う送水体で、該放熱ユニットと伝熱ユニットの間に設置され、該駆動ユニットを通して流体は迅速に導入され、或いは伝熱ユニットから放熱ユニットへと送られて循環する。
【選択図】図１

Description

本考案は、電子機器の水冷式放熱モジュールに関する。特に、液体の冷却を促進し放熱を行うことができる電子機器の水冷式放熱モジュールに係る。

技術が精密化する昨今、コンピュータは設定された機能を執行するため、ケーシング内部に中央プロセッサー(CPUと略称)、グラフィクスカード、ディスクドライブ、サウンドカード等のパーツを設置する。これらの内、CPUと略称される中央プロセッサー、VGA1、VGA2等と略称されるグラフィクスカード等のパーツは、動作時に大量の電力の消費を必要とするため、該各発熱パーツは動作時に強制的に放熱させ、パーツの正常な動作を維持する必要がある。
製品コンパクト化のトレンドは、現在の市場での共通目標で、IT設備の処理速度へのニーズもますます高まっている。よってより複雑で、しかも作動時のパルス周波数の高いチップセットが開発されているが、このため多くの熱量を発生するようになっている。この現象に対して、一般の放熱フィンに相対するファンを備える放熱モジュールは、既に容量不足となって来ており、水冷式放熱モジュールの採用が増えている。
コンピュータ部品過熱の問題を解決するため、最も直接的で簡単な方式は、コンピュータ部品上に放熱装置を設置し(コンピュータに水冷式放熱装置を設置する等)、発熱源が発生する高熱を外へと排出し、コンピュータ部品の温度が過度に高くならないようにし、コンピュータ部品動作の安定性を維持するものである。その内部空間の制約を考慮し、公知技術では複数の水冷ヘッドを各種発熱部品上に設置している。特に、水冷ヘッドを直接サウスノースブリッジチップに設置し、チューブにより相互間の水冷ヘッドを直接接続し、最後に放熱フィン及びポンプによる放熱システムを形成する。こうしてポンプの作動を通して圧縮作用を発生させ、冷却液を該各水冷ヘッド中において流動させて、熱交換作用を行い、その冷却作用を達成する。
しかし、上記の放熱システムは、該各放熱構造により構成し、独立した放熱構造ではないため、複数のチューブを通して各構成部品に直接接続するが、そのチューブは耐熱性が低いため、長時間熱を受けると、チューブと水冷ヘッド管口の連結の緊密度が緩み、管路の老朽化のため、チューブ中を流動する冷却液は外に漏れ易くなり、これにより電子部品は損傷を受ける。また、管路接続不良等の状況は、継続的な冷却液の蒸散を招き、外界の空気も管路内部に進入してしまう。水冷システム中の水源が絶えず蒸散し、しかも管路中に空気が混じるとその放熱作用は大きく低減し、これら冷却媒体の不足も使用上の危険を招く。上記多くの欠点は当該技術者にとって解決が求められる問題である。
特開２００７−１４２０６８号公報 特開２００７−２２７５７６号公報

上記公知の問題と欠点を解決するため、本考案者らと当該業界の関係メーカーは共同で研究を重ねて来た。本考案者は、上記欠点に鑑み、関連データを収集し、多方面の評価と考慮を重ね、当業界における多年にわたる従事経験、絶えず向上を目指す精神を以って、たゆまぬ研究改良と考案の理念を堅持し、本考案の開発に成功した。
本考案は、上記構造上の問題点を解決した電子機器の水冷式放熱モジュールを提供するものである。

上記課題を解決するため、本考案は下記の電子機器の水冷式放熱モジュールを提供する。
放熱モジュール中において配管により、駆動ユニット、伝熱ユニット、放熱ユニット三者を接続し、冷却流体は三者中を循環し、さらに該放熱ユニット内から該駆動ユニットを通して導出され、次に該伝熱ユニット内に流入し、該伝熱ユニットは発熱源の上に設置されて、流入する流体により伝熱ユニットの温度を下げ、昇温した流体は該放熱ユニットに戻されて放熱して温度低下し、温度低下後の流体は該駆動ユニットにより循環を継続する。
該放熱モジュールの駆動ユニット頂点部には送水ファン収容部を設置し、該送水ファン収容部は送水ファンを設置し、該送水ファンは複数の羽を具えると共に、該各羽の軸心側付け根間に送水開口を設け、これにより該送水ファンの回転に伴い該駆動ユニット内に流入した流体は該送水管と該配管の接続により輸送され、該伝熱ユニット内に入り、該伝熱ユニット内に設置する蓋体及び底板により構成する密閉水収容空間中において流体は循環を継続後、該蓋体の排水管を通して伝熱ユニットから排出され、さらに該配管を経由し該放熱ユニットに戻り冷却され、該放熱モジュールに対して循環冷却を行い、該各ユニット間は該配管により相互に接続され、こうして該発熱源は該放熱モジュールにより効果的に熱を導出され、放熱の目的を達成する。

上記のように、本考案の使用時には以下の長所がある。
先ず、より迅速に発熱部品の熱エネルギーを発散することができる。すなわち、伝熱ユニットの底板は、直接発熱源と接触するため、発熱源上の熱エネルギーは直接伝熱ユニットの底板に伝導され、底板から内部放熱部に伝えられ、底板内部には流体が充満し、しかも放熱部を通して底板と水の接触面積を拡大するため、大量の発熱源上の熱エネルギーを迅速に排出することができる。
また、水の循環がより迅速である。すなわち、放熱モジュールには駆動ユニットを設置し、内部にはさらに駆動ユニットを設置するため、伝熱ユニット内部に水がいっぱいに充填されている時、送水ファンの転動により流体は外部から伝熱ユニット内部に迅速に導入されて流動し、より有効に流体を排出して伝熱ユニット内に導入可能で、同時に伝熱ユニット内部の複雑な水路構造を減少させることができる。
さらに、効率の高い放熱が可能である。すなわち、駆動ユニット、配管、配管、伝熱ユニット、放熱ユニット相互間は接続されて流体を放熱モジュール中において循環させるため、流体は熱源を伝熱ユニット中より導出され、配管を通して、熱源から離れた位置に設置する放熱ユニットへと持ち出し、流体は放熱ユニット中において冷却を行い、こうして熱源は同一部位に集中せず、各発熱源の温度が上昇することはなく、冷却後の流体は持続的に放熱モジュール中において循環し、熱エネルギーを発熱源から持ち出す。また、電子機器中の多くの発熱源部位に対して、多数組の伝熱ユニットを増設し、流体放熱冷却循環を同時に行うことができる。

上記目的及び機能と効果を達成するため、本考案が採用する技術手段及び構造について、図を用い本考案最適実施例についてその特徴と機能を以下に詳細に説明する。
本考案最適実施例の立体分解図である図１に示すように、放熱モジュールA中には以下の三大ユニットを具える。
伝熱ユニットBは、底板B1、蓋体B3を具える。
放熱ユニットCは、水箱C8、排水孔C82、注水孔C83、放熱フィンC86を具える。
駆動ユニットDは、送水体D7、軸心D6、送水ファンD5、底台D4を具える。
該各ユニット中は配管F1、配管F2を通して相互に接続される。
該底板B1は、水収容空間B11を備え、及び該底板B1上には水収容空間内に複数の放熱部B12を突出設置する。
該底板B1は、該蓋体B3と蓋合されて両者間に密閉された水収容空間B11を形成し、これにより流体は該水収容空間B11中において循環する。
該蓋体B3上面には注水管B31と排水管B32を設置し、該注水管B31と該配管F1一端を接続し、該配管F1反対端と該送水体D7下端に設置する送水管D71を接続し、該配管F1を通して該注水管B31と該送水管D71を接続する。
該軸心D6の前端D61は、送水ファンD5の中心軸孔D53を貫通後、底台D4上に設置する送水ファン軸心台D42と結合固定する。
該水箱C8は、放熱効果を備える放熱フィンC86と導熱管により構成する。該導熱管内部には少なくとも１個の水収容空間(図示なし)を備え、これにより熱エネルギーを帯びた流体は該容置空間に入り、さらに該放熱フィンC86を通して外へと熱エネルギーを伝達し、流体に対して放熱を行う。

本考案最適実施例の伝熱ユニットBの立体断面図である図２に示すように、流体は該注水管B31から該伝熱ユニットB中に流入し、流体は該注水孔B311を経由して、下層底板B1と蓋体B3が形成する水収容空間B11に流入する。
該注水孔B311には傾斜面B3111を設置し、これにより流体は円滑に水収容空間B11中に入り、該水収容空間B11中において循環を行った後、該蓋体B3下端に設置する排水孔B3211へと流れ、該蓋体B3上端に設置する排水管B32に向かい、最後に該排水孔B321を通って該伝熱ユニットBから流出する。

本考案最適実施例の送水ファン動作時の部分指示図である図３に示すように、該軸心D6の前端D61は、該送水ファンD5の軸孔D53を貫通し、該送水ファンD5と結合する。
該送水ファンD5の羽D51は回転して、流体は送水開口D52から羽D51と羽D51間を経て、羽D51により送り出される。

本考案最適実施例の駆動ユニットDの立体断面図である図４に示すように、流体は該底台D4下端に設置する注水管D41から注入され、該底台D4上端の通水孔D4111を経由して、該送水体D7底部に入る。流体は、回転する送水ファンD5の羽D51に送り出されて送水体D7の送水孔D711に流入し、下層蓋体B3上端に設けられた注水管B31に流入する(図１、２参照)。

本考案最適実施例の機構設置図である図５に示すように、流体は該放熱ユニットCの水箱C8に設けられた排水管C82(図示なし)と駆動ユニットDの結合を通して、該駆動ユニットDに設置する送水管D71と配管F1一端の相互接続、配管F1反対端と伝熱ユニットBの注水管B01の相互接続を経由する。これにより流体は、該伝熱ユニットB中に入って循環し、さらに該伝熱ユニットBに設置する排水管B02により流体を該伝熱ユニットBから排出する。該排水管B02と該配管F2一端は相互に接続され、該配管F2反対端と該放熱ユニットCの水箱C8に設置する注水管C83は相互に接続され、こうして該流体は熱エネルギーを伴い該配管F2を通して該放熱ユニットCに戻り、放熱する。

本考案最適実施例の別種の機構設置図である図６に示すように、流体は該放熱ユニットCの水箱C8の注水管C82(図示なし)と駆動ユニットDの結合、該駆動ユニットD上に設置する送水管D71と配管F1一端の接続、該配管F1反対端と該伝熱ユニットB上端に設置する注水管B01の相互接続により、該伝熱ユニットBに入り、該駆動ユニットDを経由して、流体は該送水孔D711から該駆動ユニットD外部へと導出される。さらに該駆動ユニットDと相互接続する配管F1を通して、流体を該伝熱ユニットB中に導入し、循環を行う。続いて、該伝熱ユニットBにより該排水管B02を通して流体を該伝熱ユニットBから排出する。
該伝熱ユニットBと該伝熱ユニットE両者間は該配管F3の該伝熱ユニットE上に設置する注水管E01への接続を通して、流体は該配管F3から該伝熱ユニットE中に流れ、該伝熱ユニットE中に入り循環する。さらに該伝熱ユニットE内部に設置する送水ファンを通して、流体を加圧し、該放熱ユニットE上端に設置する排水管E02を通過させ、流体は該伝熱ユニットEから排出される。該排水管E02とが配管F2一端は相互接続し、該配管F2反対端と該放熱ユニットCに設置する注水管C83も相互接続し、熱を受けた流体を伴い該配管F2から該放熱ユニットCへと戻り放熱を行い冷却する。流体が冷却後には該放熱モジュールA中で循環を継続する。
電子機器中で放熱が必要な熱源部が増加する場合、多数の組の伝熱ユニットB或いは伝熱ユニットEを増設して、放熱の効果を達成する。

本考案最適実施例のさらに別種の機構設置図である図７に示すように、該放熱ユニットC中水箱C8に設置する注水管C83に駆動ユニットDを増設して、流体流動効率を向上させる。該放熱モジュールA中には複数の伝熱ユニットBを設置し、該各伝熱ユニットB間は配管F3を通して相互に接続し、これにより流体は順番に各伝熱ユニットBを通過して、最後に配管F2と放熱ユニットCに設置する水箱C8の注水管C83により前端の駆動ユニットDと接続する。該流体は該駆動ユニットDにより加圧後、該放熱ユニットC中に戻る。
上記は本考案の最適実施例に過ぎず、本考案の実用新案の範囲を限定するものではない。本考案巻明書及び図式内容を運用した簡易な修飾及び同等効果の構造変化はすべて本考案の実用新案の範囲に含まれるものとする。
すなわち本考案の電子機器の水冷式放熱モジュールは、使用時に、その機能と効果及び目的を達成可能である。よって本考案は実用性に優れた考案で、実用新案の申請要件に符合する。

本考案最適実施例の立体分解図である。 本考案最適実施例の放熱ユニットの断面図である。 本考案最適実施例の送水ファン動作時の部分指示図である。 本考案最適実施例の送水体の立体断面図である。 本考案最適実施例の機構の設置図である。 本考案最適実施例の別種の機構の設置図である。 本考案最適実施例のさらに別種の機構の設置図である。

符号の説明

A 放熱モジュール
B 伝熱ユニット
B01 注水管
B02 排水管
C 放熱ユニット
D 駆動ユニット
E 伝熱ユニット
E01 注水管
E02 排水管
F1 配管
F2 配管
F3 配管
B1 底板
B11 水収容空間
B12 放熱部
B3 蓋体
B31 注水管
B311 注水口
B3111 傾斜面
B32 排水管
B321 排水孔
B3211 底部排水孔
D4 底台
D41 注水管
D411 注水孔
D4111 通水孔
D42 送水ファン軸心台
D5 送水ファン
D51 羽
D52 送水開口
D53 中心軸孔
D6 軸心
D61 前端
D62 後端
D7 送水体
D71 送水管
D711 送水孔
D72 凹部
D721 送水ファン収容部
D722 水収容空間
C8 水箱
C81 容置空間
C82 排水孔
C83 注水孔
C86 放熱フィン

Claims (18)

1. 伝熱ユニット、駆動ユニット、放熱ユニットからなり、
   該伝熱ユニットは、発熱体上に接する底板と蓋体を具え、該蓋体を底板上に蓋合して水収容空間を形成し、該蓋体上面にはそれぞれ該水収容空間に冷却流体を流入させる注水管と流体を水収容空間から排出する排水管を設置し、
   該駆動ユニットは、駆動ユニットの駆動軸心と送水ファンを収容する送水ファン収容部を具えた送水体および該送水体との間に送水ファンの回転羽を収容する空間を形成する底台から構成され、送水ファン収容部に送水ファンを収容すると共に送水ファンの回転羽を回転可能に収容し、底台に放熱ユニットの排水口に接続される注水口を設けると共に送水ファンの回転羽の軸心部の各羽の間に設けた送水開口に連通する通水孔を設け、さらに該回転羽によって送り出された流体を伝熱ユニットに送る送水孔を設け、
   該放熱ユニットは、少なくとも１個の水収容空間、排水管、及び注水管を具え、
   以上の伝熱ユニット、駆動ユニット、及び放熱ユニットのそれぞれの注水、排水孔を配管で接続して冷却流体の循環路を形成したことを特徴とする電子機器の水冷式放熱モジュール。
2. 前記伝熱ユニットを複数設けたことを特徴とする請求項１記載の電子機器の水冷式放熱モジュール。
3. 前記伝熱ユニットは、内部に送水ファンを設けたことを特徴とする請求項１或いは２記載の電子機器の水冷式放熱モジュール。
4. 前記放熱ユニットの注水管前側には駆動ユニットを設けて、液体流動効率を向上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放熱モジュール。
5. 前記送水ファン軸部の該各羽の間に送水開口を設けたことを特徴とする請求項１記載の電子機器の水冷式放熱モジュール。
6. 前記送水ファンの軸心端は、該底台に設けた送水ファン軸心台を貫通することを特徴とする請求項１記載の電子機器の水冷式放熱モジュール。
7. 前記各ユニットと各ユニット間は、配管により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放熱モジュール。
8. 前記放熱ユニット上には放熱フィンを設け、流体は水収容空間を通過して放熱フィンより放熱することを特徴とする請求項１記載の電子機器の水冷式放熱モジュール。
9. 前記放熱ユニット上に設ける放熱フィンは、一体構造の放熱フィンであることを特徴とする請求項１或いは８記載の電子機器の水冷式放熱モジュール。
10. 前記放熱ユニット上に設けた放熱フィン上に導熱管を設けたことを特徴とする請求項１或いは９記載の電子機器の水冷式放熱モジュール。
11. 前記放熱ユニットに設置する放熱フィンに対して送風ファンを設けたことを特徴とする請求項１或いは１０記載の電子機器の水冷式放熱モジュール。
12. 前記該放熱ユニットは、液体を収容する空間を備えることを特徴とする請求項１或いは１１記載の電子機器の水冷式放熱モジュール。
13. 前記放熱ユニット内に設置する液体収容空間は、単一或いは複数であることを特徴とする請求項１或いは１２記載の電子機器の水冷式放熱モジュール。
14. 前記放熱ユニット内に設置する液体収容空間は、複数であって、各自独立又は相互に連通することを特徴とする請求項１或いは１３記載の電子機器の水冷式放熱モジュール。
15. 前記駆動ユニットは、伝熱ユニット蓋体上に設けた注水管と直接結合し、さらに配管により該水箱と相互に接続し、駆動ユニットから水箱及び水箱から駆動ユニット間を接続するこれら配管を経由して駆動ユニット内に導入した流体を放熱ユニットから放熱することを特徴とする請求項１記載の電子機器の水冷式放熱モジュール。
16. 前記底板は、その底面から液体収容空間内に放熱部を突出設置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放熱モジュール。
17. 前記底板から突出設置する放熱部は、一体構造の放熱フィンであることを特徴とする請求項１或いは１６記載の電子機器の水冷式放熱モジュール。
18. 前記底板から突出設置する放熱部は、導熱管からなることを特徴とする請求項１或いは１７記載の電子機器の水冷式放熱モジュール。

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