JP3153906U - ヒートパイプを用いた液体冷却放熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流動抵抗力が下がり、冷却液漏れの危険性を下げて安全性を向上でき、組立し易いヒートパイプを用いた液体冷却放熱装置を提供する。【解決手段】液体冷却放熱装置は、発熱源上に設置する冷却板１を含み、ヒートパイプ３、４を用いた液体冷却放熱装置において、１つまたは複数の前記ヒートパイプ３、４を、前記発熱源に接触するように前記発熱源と前記冷却板１との間に設置するとともに、前記ヒートパイプ３、４の一端を前記冷却板１に固定して連接する。そして、ヒートパイプ３，４の高導熱機能を利用して熱を集中させ、一個の冷却板１で放熱を行う。【選択図】図１

Description

本考案は、電子製品の放熱装置に係り、特に電子製品内の発熱源上に設置する冷却板を含み、ヒートパイプを用いた液体冷却放熱装置に関する。

電子製品の放熱には、液体冷却方式による放熱装置が広く応用されている。現在、電子製品内において、放熱が必要な発熱源は、主要チップだけに限らない。

例えば、市場でのハイエンド・コンピュータのディスプレイカードではＶＧＡチップの放熱が必要な他に、内蔵チップ、ノースブリッジチップ等すべて大量の発熱があるものに対しても同時に放熱する必要がある。

このような状況に対して、従来、液体冷却方式による放熱装置によって放熱が行われている。
この液体冷却方式の放熱装置は、一般に、ヒートパイプ等の銅管及び複数の冷却板を用いて構成されている。前記冷却板は、ひとつひとつが出入り口を含む筐体で、一般にその一面を発熱源に貼り付け、そして液体の流れが筐体を通って吸収された熱量を取り除くようになっている。

このように、液体冷却方式の放熱装置は、複数の冷却板の内、放熱が必要な発熱源に対応する冷却板に冷却液を流して放熱する方法を採用している。

このような、従来の液体冷却方式の放熱装置としては、例えば、特許文献１に記載されているように、冷却板に相当する蒸発部とこの蒸発部に対向配置される凝縮部とを有し、この蒸発部と凝縮部との内部を連通するパイプにより、液状媒体を循環させて熱交換を行い放熱するループ状ヒートパイプがある。

特開２００５−２９１６４５号公報

しかしながら従来の液体冷却方式の放熱装置では、冷却液流道が曲がりくねって複雑であるため、冷却液の流れの抵抗力が大きくなり、流れる量が不足し、管道に対して圧力が高まってしまい、放熱効果に悪影響を及ぼしたりする等、多くの不利な影響を与えてしまう。

また、前記従来の放熱装置は、銅管や冷却板の一部の位置を曲げて連接するため、接続数が増え、冷却液漏れの危険が高まったり、また、組立しにくく、組立中、部品が影響を受け、操作が不便であったり、電子製品の質の維持が困難であるといった問題点があった。

また、特許文献１に記載のループ状ヒートパイプは、蒸発部を構成する多穴管チューブや、複数のパイプで構成されているため、前記放熱装置と同様に冷却液の流れの抵抗力が大きく、また、組立しにくいといった問題点があり、このような問題点を解決する手段については述べられていない。

そこで、本考案はこのような問題点に鑑みてなされたもので、流動抵抗力が下がり、冷却液漏れの危険性を下げて安全性を向上でき、組立し易いヒートパイプを用いた液体冷却放熱装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本考案のヒートパイプを用いた液体冷却放熱装置は、発熱源上に設置する冷却板を含み、ヒートパイプを用いた液体冷却放熱装置において、１つまたは複数の前記ヒートパイプを、前記発熱源に接触するように前記発熱源と前記冷却板との間に設置するとともに、前記ヒートパイプの一端を前記冷却板に固定して連接することを特徴とする。

本考案のヒートパイプを用いた液体冷却放熱装置によれば、流動抵抗力が下がり、冷却液漏れの危険性を下げて安全性が向上し、組立しやすいといった利点がある。

本考案の一実施例に係るヒートパイプを用いた液体冷却放熱装置の構成を示す分解斜視図。 図１の液体冷却放熱装置を組み立てた状態の構成図。 図１の冷却板の変形例１の構成示す斜視図。 図１の冷却板の変形例２の構成を示す斜視図。 本実施例で用いられるＬ字型のヒートパイプを示す構成図。 本実施例で用いられるＮ字型のヒートパイプを示す構成図。 本実施例で用いられるＳ字型のヒートパイプを示す構成図。 本実施例の液体冷却放熱装置を、実際に電子製品内に分散する熱源上に配置して放熱する全体構成を示す斜視図。

以下、図面を参照して本考案の実施例について説明する。

図１は、本考案の一実施例に係るヒートパイプを用いた液体冷却放熱装置の構成を示す分解斜視図、図２は、図１の液体冷却放熱装置を組み立てた状態の構成図である。

図１及び図２に示すように、本実施例のヒートパイプを用いた液体冷却放熱装置は、電子製品の発熱源を液体冷却で放熱する熱源集中式液体冷却放熱装置として構成されたもので、電子製品内の発熱源上に設置する冷却板１と、この冷却板１上に設置する冷却板蓋２と、１つまたは複数のヒートパイプ３、４と、複数の金属片５、６、７とを有して構成される。

前記冷却板１は、前記冷却板蓋２を含み、使用時には、電子製品内の発熱源上に設置して、該発熱源からの熱を伝導し且つ放熱する機能を有している。
冷却板１の材質としては、高導熱で一定の強度を備えた金属、合金もしくはその他合成物、例えば銅、アルミニウム、グラファイト等の材質を用いて形成される。

なお、本実施例においては、冷却板１の構造は、図１及び図２に示すような冷却板構造を用いたが、これに限定されることはなく、例えば、図３に示すようなマイクロチャンネル構造、あるいは図４に示すような針突状構造に構成してもよく、また、その他の冷却板基本構造、周知の冷却板構造を用いて構成してもよい。

本実施例では、前記１つまたは複数のヒートパイプ３、４を、発熱源に接触するように前記発熱源と前記冷却板１との間に設置するとともに、前記ヒートパイプ３、４の一端を冷却板１に固定して連接する。

ヒートパイプ３、４は、どちらも密封の筐体で構成されたもので、該筐体内部は毛細管材と気液媒体を含んで構成されている。

また、ヒートパイプ３、４は、筐体壁と毛細管材が銅で構成され、前記気液媒体は水である。なお、ヒートパイプ内部の筐体壁と毛細管材は、銅でなくてもよく、気液媒体は水でなくてもよい。

また、本実施例では、発熱源である各発熱チップとヒートパイプ３、４との接触が充分である事を確実にするため、前記ヒートパイプ３、４の底面に、必要に応じて、ヒートパイプ３、４と発熱源である各発熱チップとの接触圧を確保するための金属片５、６、７を固定する。

これら金属片５、６、７は、一定の接触圧で、前記ヒートパイプ３、４を発熱源である各チップに接触させて固定する。これら金属片５、６、７は、高導熱で、一定の強度を備えた材質で構成されたもので、例えば、銅、銀等の材質を用いて構成される。

本実施例では、図１に示すように、ヒートパイプ３の底面に金属片６を固定し、ヒートパイプ４の底面には、それぞれ金属片５と金属片７を固定している。

なお、金属片５、６、７の形状及び数は、図１に示す形状に限定されるものではなく、一定の接触圧を確保できるように適宜形状を変えたり、数を減らしたり増やしたりしてもよい。

また、本実施例では、ヒートパイプ３、４と冷却板１、及びヒートパイプ３、４と金属片５、６、７との間の固定は、溶接、粘着、もしくはネジ止め固定により固定している。なお、これらの固定方法に限定されるものではなく、他の固定方法を用いて固定してもよい。

また、本実施例に用いられるヒートパイプ３、４は、粉末焼結式（Powder）、グローブ式（Groove）等の類型の製造方法によって構成されたヒートパイプ製品を含むが、それに限定されるものではない。

また、ヒートパイプ３、４の形状は、図１及び図２に示す形状の他に、図５に示すようなＬ字型、図６に示すようなＮ字型、または図７に示すようなＳ字型の形状に形成されたものであってもよい。勿論、このような形状に限定されるものではなく、設置する電子製品に併せて形状を適宜変更してもよい。

また、ヒートパイプ３、４の断面形状は、円形、方形、または三角形であるが、勿論、このような断面形状に限定されるものではなく、必要に応じて変更してもよい。

なお、本実施例では、電子製品が例えば大きなサイズである場合、発熱源を、一個、二個もしくは多数のエリアに集中して配置させ、これらのエリア対応するように、冷却板１（ヒートパイプ３、４を含む）を設けて設置することが望ましい。これにより、最適な数量の冷却板１で熱を取り除き効果的に放熱を行うことができる。

ここで、図８に、本実施例の液体冷却放熱装置を、実際に電子製品内に分散する熱源上に配置して放熱する全体構成を示す。

図８に示すように、電子製品内の基板上には、例えば４つの発熱源８〜１２が設けられている。

本実施例のヒートパイプを用いた液体冷却装置は、前記したようにヒートパイプ３、４を、発熱源１０〜１２に接触するように前記発熱源１０〜１２と冷却板１との間に設置するとともに、ヒートパイプ３、４の一端を前記冷却板１に固定して連接している。また、ヒートパイプ３、４の底面に、ヒートパイプ３、４と前記発熱源１０〜１２との接触圧を確保するための金属片５，６、７を固定している。

この構成において、図８中の発熱源１０の発熱量は、金属片６とヒートパイプ３を通って冷却板１に伝導する。また、発熱源１１と発熱源１２の発熱量は、金属片７、金属片５とヒートパイプ４を通って冷却板１に伝導する。また、発熱源８、発熱源９の発熱量は、冷却板１と接触することによって該冷却板１から直接冷却する。冷却液は水冷却板を経てすべての熱量をシステムから取り除き、それによって放熱する。

さらに、具体的な作用を説明すると、本実施例の液体冷却放熱装置では、ヒートパイプ３、４を用いてそれぞれ分散する発熱源１０〜１２と接触させているので、ヒートパイプ３、４の高導熱機能によって、熱を集中させた後、一個の冷却板１で放熱を行う。

この場合、ヒートパイプ３、４は密封筐体で、該ヒートパイプ３、４の一端を高温に接触させると、内部の液体媒体が蒸発し、発生した蒸気は、冷却板１と接触する別一端の低温エリアで液体に戻る。同時に冷却液は冷却板１ですべての熱量を取り除くシステムであって、放熱を実現している。
また、低温エリアで凝結した液体は、ヒートパイプ３、４の筐体内の毛細管材の毛細力作用によって高温域に戻り、内部循環する。液体の相転移潜熱を利用し、ヒートパイプ３、４は、高い伝熱能力及び導熱係数を備える。

このように本実施例の液体冷却放熱装置は、ヒートパイプ３、４を用いて、分散する各発熱源８〜１２を一個の冷却板１に集中させて放熱を行う。 冷却液は各放熱部品に対して従来技術と比較し、下述の効果を有する。

すなわち、液体冷却装置の冷却液流道設計及び構造全体の設計が簡素化され、同時に冷却液の流動抵抗力が有効に制御される。
また、液体冷却装置は組立が簡単であり、各部品を専用の用具で限定位置に止めた後、溶接等で固定し、一度に完成し、工程が簡単である。
さらに、本実施例の液体冷却放熱装置は、接続口が少ないため、冷却液が漏れる危険が少なく、安全性が向上する。

したがって、本実施例によれば、流動抵抗力が下がり、冷却液漏れの危険性を下げて安全性を向上でき、組立し易いヒートパイプを用いた液体冷却放熱装置の実現が可能となる。

本考案は、以上述べた実施例及び変形例に限定されるものではなく、考案の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

１…冷却板、
２…冷却板蓋、
３…ヒートパイプ、
４…ヒートパイプ、
５…金属片、
６…金属片、
７…金属片、
８…発熱源、
９…発熱源、
１０…発熱源、
１１…発熱源、
１２…発熱源。

Claims (6)

1. 発熱源上に設置する冷却板を含み、ヒートパイプを用いた液体冷却放熱装置において、
   １つまたは複数の前記ヒートパイプを、前記発熱源に接触するように前記発熱源と前記冷却板との間に設置するとともに、前記ヒートパイプの一端を前記冷却板に固定して連接することを特徴とするヒートパイプを用いた液体冷却放熱装置。
2. 前記ヒートパイプの底面に、前記ヒートパイプと前記発熱源との接触圧を確保するための金属片を固定したことを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプを用いた液体冷却放熱装置。
3. 前記ヒートパイプは密封の筐体で構成されたもので、該筐体内部は毛細管材と気液媒体を含んで構成したことを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプを用いた液体冷却放熱装置。
4. 前記ヒートパイプは、筐体壁と毛細管材が銅で構成され、前記気液媒体は水であることを特徴とする請求項３に記載のヒートパイプを用いた液体冷却放熱装置。
5. 前記ヒートパイプは、形状がＬ字型、Ｎ字型またはＳ字型に形成されたもので、前記ヒートパイプの断面形状は、円形、方形、または三角形であることを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプを用いた液体冷却放熱装置。
6. 前記ヒートパイプと前記冷却板、及び前記ヒートパイプと前記金属片との間の固定は、溶接、粘着、もしくはネジ止め固定により固定したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒートパイプを用いた液体冷却放熱装置。