JP6123172B2 - 発熱素子の冷却装置及び冷却方法並びに情報機器 - Google Patents
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Description
図1は、パーソナルコンピュータ,サーバなどの情報機器100の一例を示す。
情報機器100は、システムボード110と、CPU120と、冷却装置130と、筐体140と、を有する。
[第1実施例]
冷却装置130の蒸発器132は、図4に示すように、熱伝導部材150を介在させつつCPU120の上面に取り付けられる底板132Aと、下面が開口した略正方形断面の凹部を有するカバー132Bと、を有する。そして、底板132Aとカバー132Bとにより区画される内部空間は、後述する作動流体がCPU120から受熱する受熱部として機能する。カバー132Bの上面であって、CPU120の発熱部位122に対向する位置、具体的には、発熱部位122の略中央に対向する位置には、カバー132Bの上面から略鉛直に延びるように、第1の配管136の下端が接続されている。従って、第1の配管136の開口136Aは、CPU120の発熱部位122を臨んでいる。第1の配管136の開口136Aは、作動流体を導出し易くする目的で、下方に向けて拡径するテーパ形状に形成されている。第1の配管136の上端は、蒸発器132の上位に位置する熱交換器134の一端に接続されている。
図4に示す第1実施例の構成に加え、図5に示すように、蒸発器132の底板132Aの上面に、凹凸の一例として、ここから上方に向かって延びる複数の柱状の突起132Cを格子状に形成してもよい。なお、凹凸の他の例として、突起132Cの代わりに、例えば、底板132Aの上面をサンドブラスト法やエッチング法などで加工し、図6に示すように、微細な凹凸(梨肌)132Dを形成してもよい。
第2実施例のように蒸発器132の底面に突起132Cを形成する場合には、図7に示すように、突起132Cの先端部を、第1の配管136の開口136Aに向けて傾斜させるようにしてもよい。ここで、突起132Cの先端部の傾斜としては、先端部を平坦な斜面とする形態、先端部を球面の一部とする形態などが適用できる。
(比較例1)
CPU120として、高さ10mm、幅40mm及び奥行き40mm、発熱部位122の範囲が幅25mm及び奥行き25mmのものを用いる。また、蒸発器132として、高さ20mm、幅40mm及び奥行き40mm、内部空間の底面に高さ2mm、幅1mm及び奥行き1mmの突起132Cを0.5mm間隔で縦横17個ずつ格子状に形成したものを用いる。そして、蒸発器132の上面の略中央部、即ち、CPU120の発熱部位122に対向する位置に、内径φ4.3mmの第1の配管136を接続すると共に、第1の配管136に隣接する位置に、内径φ2.1mmの第2の配管138を接続する。従って、第2の配管138は、CPU120の発熱部位122の略中央に作動流体を滴下する。なお、蒸発器132の内部空間の高さは、15mmである。
そして、CPU120と蒸発器132との間の温度を測定したところ、比較例1の冷却装置130は、比較対象として作動流体の飛沫の導入を抑制したものに比べて、約15%ほど温度上昇を抑制することができた。
比較例1の蒸発器132に加え、突起132Cの先端部を、第1の配管136の開口136Aに向けて傾斜させた。
(付記1)発熱素子から受熱する熱により作動流体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器より上位に位置しつつ、外気との間で熱交換する熱交換器と、前記蒸発器で蒸発した作動流体及び該作動流体から飛散した飛沫の少なくとも一方を、前記熱交換器へと導出する第1の配管と、前記熱交換器で凝縮された作動流体を、前記蒸発器へと戻す第2の配管と、を有し、前記第1の配管の下端は、前記蒸発器の上面であって、前記発熱素子の発熱部位に対向した位置に接続されると共に、前記第2の配管の下端は、前記発熱素子の発熱部位に向けて作動流体を戻すように、前記蒸発器に接続されることを特徴とする発熱素子の冷却装置。
(付記3)前記凹凸は、前記蒸発器の内底面から上方に向かって延びる、複数の突起からなることを特徴とする付記2に記載の発熱素子の冷却装置。
(付記5)前記第1の配管の開口は、下方に向かって拡径するテーパ形状をなしていることを特徴とする付記1〜付記4のいずれか1つに記載の発熱素子の冷却装置。
(付記7)前記発熱素子と前記蒸発器との間に熱伝導部材が介在されていることを特徴とする付記1〜付記6のいずれか1つに記載の発熱素子の冷却装置。
(付記11)前記凹凸は、前記蒸発器の内底面から上方に向かって延びる、複数の突起からなることを特徴とする付記10に記載の情報機器。
(付記13)前記第1の配管の開口は、下方に向かって拡径するテーパ形状をなしていることを特徴とする付記9〜付記12のいずれか1つに記載の情報機器。
(付記15)前記発熱素子と前記蒸発器との間に熱伝導部材が介在されていることを特徴とする付記9〜付記14のいずれか1つに記載の情報機器。
110 システムボード(基板)
120 CPU(発熱素子)
122 発熱部位
130 冷却装置
132 蒸発器
132C 突起
132D 微細な凹凸
134 熱交換器
136 第1の配管
136A 開口
138 第2の配管
150 熱伝導部材
160 冷却用ファン(送風機)
Claims (4)
- 発熱素子から受熱する熱により作動流体を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器より上位に位置しつつ、外気との間で熱交換する熱交換器と、
前記蒸発器で蒸発した作動流体及び該作動流体から飛散した飛沫の少なくとも一方を、前記熱交換器へと導出する第1の配管と、
前記熱交換器で凝縮された作動流体を、前記蒸発器へと戻す第2の配管と、
を有し、
前記第1の配管の下端は、前記蒸発器の上面であって、前記発熱素子の発熱部位に対向した位置に接続され、
前記第2の配管の下端は、前記発熱素子の発熱部位に向けて作動流体を戻すように、前記蒸発器に接続され、
前記蒸発器の内底面に、該内底面から上方に向かって延びる複数の突起が形成され、
前記複数の突起のすべての先端部は、前記第1の配管の開口に向かって傾斜している
ことを特徴とする発熱素子の冷却装置。 - 前記第1の配管の開口は、下方に向かって拡径するテーパ形状をなしていることを特徴とする請求項1に記載の発熱素子の冷却装置。
- 基板上に搭載された発熱素子と、
前記発熱素子から受熱する熱により作動流体を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器より上位に位置しつつ、外気との間で熱交換する熱交換器と、
前記熱交換器に外気を導入する送風機と、
前記蒸発器で蒸発した作動流体及び該作動流体から飛散した飛沫の少なくとも一方を、前記熱交換器へと導出する第1の配管と、
前記熱交換器で凝縮された作動流体を、前記蒸発器へと戻す第2の配管と、
を有し、
前記第1の配管の下端は、前記蒸発器の上面であって、前記発熱素子の発熱部位に対向した位置に接続され、
前記第2の配管の下端は、前記発熱素子の発熱部位に向けて作動流体を戻すように、前記蒸発器に接続され、
前記蒸発器の内底面に、該内底面から上方に向かって延びる複数の突起が形成され、
前記複数の突起のすべての先端部は、前記第1の配管の開口に向かって傾斜している
ことを特徴とする情報機器。 - 発熱素子から受熱する熱により作動流体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器より上位に位置しつつ、外気との間で熱交換する熱交換器と、前記蒸発器の上面であって前記発熱素子の発熱部位に対向した位置と前記熱交換器とを連通する第1の配管と、前記熱交換器と前記発熱器における前記発熱素子の発熱部位に対向した位置とを連通する第2の配管と、を有し、前記蒸発器の内底面に上方に向かって延びる複数の突起が形成され、前記複数の突起のすべての先端部が前記第1の配管の開口に向かって傾斜する発熱素子の冷却装置により、前記蒸発器で蒸発した作動流体及び該作動流体から飛散した飛沫の少なくとも一方を前記第1の配管を介して前記熱交換器へと導出し、前記熱交換器で凝縮された作動流体を前記第2の配管を介して前記蒸発器における前記発熱素子の発熱部位に向けて戻すことで、前記発熱素子を冷却することを特徴とする発熱素子の冷却方法。
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