JP4128935B2

JP4128935B2 - 水冷式ヒートシンク

Info

Publication number: JP4128935B2
Application number: JP2003353777A
Authority: JP
Inventors: 宏藤田; 穣治佐藤
Original assignee: T Rad Co Ltd
Current assignee: T Rad Co Ltd
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2003-10-14
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2023-10-14
Also published as: JP2005123260A

Description

本発明は、コンピュータのＭＰＵ（Micro Processing
Unit）等を冷却するための水冷式ヒートシンクに関する。

従来、コンピュータのＭＰＵからの発熱を放熱させるため、ＭＰＵに空冷式ヒートシンクを取付けるのが一般的であったが、近年におけるコンピュータの性能の向上に伴い、ＭＰＵのクロック周波数が増大し、ＭＰＵからの発熱量が増大するに連れて、空冷式ヒートシンクではＭＰＵを十分に冷却することができなくなってきている。そこで、最近では、空冷式ヒートシンクより放熱量の大きい水冷式ヒートシンクを採用し、ＭＰＵを冷却することが行われるようになってきている。

この種の従来の水冷式ヒートシンクとしては、例えば、ＭＰＵに銅板を取り付け、その銅板に銅製のチューブを蛇行させて這わせてロウ付けした構成とし、そのチューブ内に冷却水を循環させることによりＭＰＵからの発熱を放熱させるようにしたものや、削り出しにより形成された扁平なアルミニウム製のケースにインナーフィンを内設させた構成とし、そのケース内に冷却水を流通させることによりＭＰＵからの発熱を放熱させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１７０９１５号公報

しかしながら、前者の銅板に銅製チューブをロウ付けしたタイプの従来の水冷式ヒートシンクは、重量が大きく、熱交換効率が悪く、また、生産効率も悪いといった問題があった。

一方、後者のアルミニウム製のケースにインナーフィンを内設したタイプの従来の水冷式ヒートシンクは、ケースが削り出しにより形成されており、また、構造が複雑なため、製造に手間が掛かり、製造コストが高くなるといった問題があった。

本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、軽量で、熱交換効率が良く、構造が単純で、生産効率が良く、製造コストの低減化が可能な水冷式ヒートシンクを提供するものである。

発明に係るヒートシンクは、内部に冷却水用流路が形成された扁平なチューブと、該チューブの内面に密着するように前記チューブ内に挿入されたインナーフィンと、前記冷却水用流路に連通するように前記チューブの両端部に接続された冷却水出入口とを備え、前記チューブの両端部は前記冷却水出入口の接続部を残してそれぞれ潰された後にさらに折曲されて閉塞されていることを特徴とする。

また、好ましくは、前記チューブの外側平坦面に受熱板が設けられ、該受熱板は被冷却体と密着可能なように形成されている。

さらに、前記チューブの両端部にそれぞれヘッダが接続され、前記冷却水出入口は前記ヘッダを介して前記冷却水用流路に連通するように構成されていてもよい。

本発明によれば、扁平なチューブを使用しているため、軽量で構造が簡単になり、生産効率を向上させることができ、製造コストの低減化が可能となる。また、チューブの内面に密着するようにインナーフィンが設けられているため、熱交換効率を向上させることができる等種々の優れた効果を得ることができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。

図１及び図２は、本発明の第１の実施の形態に係る水冷式ヒートシンク１を示している。このヒートシンク１は、平板状でＭＰＵ（図示せず）に密着可能に形成された受熱板２と、受熱板２に取付けられたチューブ３と、チューブ３内に挿入されたインナーフィン４と、チューブ３の両端部５，６にそれぞれ接続された冷却水入口７及び冷却水出口８とから構成され、受熱板２、チューブ３、インナーフィン４、及び冷却水出入口７，８はいずれもアルミニウム製となっている。

チューブ３は薄肉で扁平形状を成し、その外側平坦面９を介して受熱板２に密着している。また、チューブ３の内部には扁平な円柱形状の冷却水流路１０が形成され、チューブ３の両端部５，６はそれぞれ潰されて閉塞されている。インナーフィン４は、図２に示されているように、奇数番目の列１１と偶数番目の列１２が左右にずれるように配列されたオフセットフィンであり、各列の波は方形に屈曲され、山部１３及び谷部１４がそれぞれチューブ３の内面に密着するように形成されている。そして、インナーフィン４はその各列が冷却水用流路１０の上流側から下流側に向かって順次配列されるように設けられている。また、冷却水入口７及び冷却水出口８はチューブ３の両端部５，６のそれぞれ対角を成す位置に接続され、冷却水用流路１０に連通するようになっている。

このような構成において、冷却水入口７から冷却水用流路１０に流入した冷却水は、インナーフィン４により攪拌され、受熱板２及びチューブ３を介して前記ＭＰＵからの発熱を吸熱する。その後、その冷却水は冷却水出口８を通ってチューブ３の外部に排出される。

なお、上記第１の実施の形態において、チューブ３の両端部５，６は、図６に示すように、それぞれ潰された後にさらに折曲されてもよい。

次に、図２及び図３を参照しつつ、本発明の第２の実施の形態に係るヒートシンク１５について説明する。なお、説明の簡略化のため、上記した第１の実施の形態に係るヒートシンク１と同様の構成については、図３中、図１と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

このヒートシンク１５は、受熱板２と、受熱板２に取付けられたチューブ１６と、チューブ１６内に挿入されたインナーフィン４と、チューブ１６の両端部に接続された入口側ヘッダ１７及び出口側ヘッダ１８と、入口側ヘッダ１７及び出口側ヘッダ１８にそれぞれ接続された冷却水入口１９、冷却水出口２０とから構成され、受熱板２、チューブ１６、インナーフィン４、各ヘッダ１７，１８及び冷却水入口１９、冷却水出口２０はいずれもアルミニウム製となっている。

チューブ１６は薄肉で扁平な円筒形状を成し、その外側平坦面２１を介して受熱板２に密着しており、チューブ３の内部には扁平な円柱形状の冷却水用流路２２が形成されている。また、冷却水入口１９及び冷却水出口２０は入口側ヘッダ１７及び出口側ヘッダ１８のそれぞれ対角を成す位置において入口側及び出口側ヘッダ１７，１８とそれぞれ一体に成形されている。

このような構成において、冷却水入口１９から入口側ヘッダ１７を通って冷却水用流路２２に流入した冷却水は、インナーフィン４により攪拌され、受熱板２及びチューブ１６を介して前記ＭＰＵからの発熱を吸熱する。その後、その冷却水は出口側ヘッダ１８を通って冷却水出口２０からチューブ１６の外部に排出される。

なお、入口側ヘッダ１７、出口側ヘッダ１８、及び冷却水入口１９、冷却水出口２０はいずれも上記した形状や構造に限定されるものではなく、例えば、図４に示すように、各ヘッダ１７，１８と冷却水入口１９、出口２０を別体に形成させたり、或いは、図５に示すように、各ヘッダ１７，１８を丸パイプにより形成させたりしてもよい。

このように、上記した第１及び第２の実施の形態に係るヒートシンク１，１５によれば、受熱板２が前記ＭＰＵに密着していると共にチューブ３，１６が受熱板２に密着しており、さらに、チューブ３，１６の内面に密着するようにインナーフィン４が設けられているため、前記ＭＰＵから発生した熱を冷却水用流路１０，２２の冷却水に効率良く伝達することができる。また、チューブ３，１６とインナーフィン４が密着しているため、チューブ３，１６の肉厚を薄くしても十分な耐圧、信頼性を確保することができる。したがって、製造コストの低減化が可能となる。

なお、上記第１及び第２の実施の形態において、冷却水入口７，１９及び冷却水出口８，２０の取付位置は、上記した位置に限定されるものではなく、例えば、図７に示すように、チューブ３の外側平坦面９の受熱板２取付面の反対側の面２３において互いに対向するように設ける等、ヒートシンク１の性能や取付状態等に応じて各種変更が可能である。

また、インナーフィン４はオフセットフィンでなくてもよく、単なる波板状のフィンやエキスパンダータイプのフィンであってもよい。さらに、インナーフィン４の各列の配列方向は、上記した配列に対して直交する方向或いは斜め方向等、要求される性能や冷却水の圧力損失の範囲に応じて、各種変更が可能である。

さらに、上記した第１及び第２の実施の形態では、受熱板２が設けられているが、受熱板２を設けずに、チューブ３，１６の外側平坦面９，２１を前記ＭＰＵに直接、密着するように構成してもよい。

さらにまた、チューブ３，１６の外側平坦面９，２１の受熱板２取付面の反対側に補強板を取付けてもよく、この場合には、ヒートシンク１，１５の強度をさらに高めることができる。

また、上記した第１及び第２の実施の形態では、ＭＰＵを冷却する場合を例にとって説明したが、ヒートシンク１，１５により冷却される被冷却体は上記したＭＰＵに限らず、サイリスタや電力用コンデンサ等であってもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る水冷式ヒートシンクを示す斜視図である。本発明の実施の形態に係る水冷ヒートシンクのインナーフィンを示す斜視図である。本発明の第２の実施の形態に係る水冷式ヒートシンクを示す斜視図である。本発明の第２の実施の形態に係る水冷式ヒートシンクの変形例を示す斜視図である。本発明の第２の実施の形態に係る水冷式ヒートシンクのさらに別の変形例を示す斜視図である。本発明の第１の実施の形態に係る水冷式ヒートシンクの別の例を示す斜視図である。本発明に係る水冷式ヒートシンクにおける冷却水出入口の設置位置の変更例を示す斜視図である。

符号の説明

１ヒートシンク
２受熱板
３チューブ
４インナーフィン
５端部
６端部
７冷却水入口
８冷却水出口
９外側平坦面
１０冷却水用流路
１５ヒートシンク
１６チューブ
１７入口側ヘッダ
１８出口側ヘッダ
１９冷却水入口
２０冷却水出口
２１外側平坦面
２２冷却水用流路

Claims

内部に冷却水用流路が形成された扁平なチューブと、
該チューブの内面に密着するように前記チューブ内に挿入されたインナーフィンと、
前記冷却水用流路に連通するように前記チューブの両端部に接続された冷却水出入口と、
を備え、前記チューブの両端部は前記冷却水出入口の接続部を残してそれぞれ潰された後にさらに折曲されて閉塞されていることを特徴とする水冷式ヒートシンク。
前記チューブの外側平坦面に受熱板が設けられ、該受熱板は被冷却体と密着可能なように形成されている請求項１に記載の水冷式ヒートシンク。