JP7187962B2 - Cooling system - Google Patents
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Description
本発明は、冷却装置に関する。 The present invention relates to cooling devices.
従来の冷却装置はラジエータを複数設け、これらラジエータに対して冷却風を与える冷却ファンを設けている(例えば、特許文献1)。 A conventional cooling device has a plurality of radiators and a cooling fan for supplying cooling air to the radiators (for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に開示された冷却装置は、複数のラジエータ間に隙間が生じているため、冷却ファンの冷却風の一部が複数のラジエータ間に流れる可能性がある。したがって、冷却風がラジエータに効率よく送風されない可能性がある。
However, in the cooling device disclosed in
本発明は、ラジエータに効率よく冷却風を送風し、ラジエータの冷却効率を向上させることを目的とする。 An object of the present invention is to efficiently blow cooling air to a radiator and improve the cooling efficiency of the radiator.
本発明の例示的な冷却装置は、複数の冷却ユニットと遮閉部材とポンプとを有し、遮閉部材の少なくとも一部は、複数の冷却ユニットの間に設置される
An exemplary cooling device of the present invention includes a plurality of cooling units, shielding members, and pumps, with at least a portion of the shielding members disposed between the plurality of cooling units.
例示的な本発明によれば、ラジエータの冷却効率を向上させることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to improve the cooling efficiency of a radiator.
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本願では、コールドプレート20に対して、ラジエータ21が配置されている方向を「上側」、ラジエータ21が配置されている方向の反対側を「下側」、とそれぞれ称し、上下方向を定義する。また、本願では、コールドプレート20に対してラジエータ21が配置されている方向を「第1方向」と称する。「第1方向」と直交し、フィン22が長手方向に延びる方向を「第2方向」と称する。「第2方向」と水平方向に直行する方向を「第3方向」と称して、各部の形状や位置関係を説明する。また、冷却風が上流側から下流側へ流れる方向は、図中の矢印にて示す。ただし、これは、あくまで説明の便宜のために上下方向および水平方向を定義したものであって、本発明に係る冷却装置1の製造時および使用時の向きを限定するものではない。
Exemplary embodiments of the invention will now be described with reference to the drawings. In the present application, the direction in which the
また、本願において「平行な方向」とは、略平行な方向も含む。また、本願において「直交する方向」とは、略直交する方向も含む。 Further, in the present application, the term “parallel direction” includes substantially parallel directions. In addition, in the present application, the term “perpendicular direction” includes a substantially perpendicular direction.
<第1実施形態>
本発明の例示的な一実施形態の冷却装置について説明する。図1は本発明の例示的な第1実施形態に係る冷却装置の平面図である。図2は、本発明の例示的な第1実施形態に係る冷却装置の正面図である。図3は、本発明の例示的な第1実施形態に係る冷却ユニットの斜視図である。
<First Embodiment>
A cooling apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention will now be described. 1 is a plan view of a cooling device according to a first exemplary embodiment of the present invention; FIG. 2 is a front view of a cooling device according to a first exemplary embodiment of the present invention; FIG. 3 is a perspective view of a cooling unit according to a first exemplary embodiment of the present invention; FIG.
冷却装置1は、複数の冷却ユニット11と遮閉部材12とカバー部材15とを有する。
The
遮閉部材12の少なくとも一部は、隣り合う冷却ユニット11の間に配置される。複数の冷却ユニット11を配置した際に、冷却ユニット11の間に冷却風が流れ込むため、ラジエータ21の冷却効率が低下する。隣り合う冷却ユニット11の間に遮閉部材12を配置することで、隣り合う冷却ユニット11の間への冷却風の流れを阻害し、冷却風をラジエータ21側へ流し込むことで、ラジエータ21の冷却効率が向上する。
At least part of the blocking
冷却ユニット11は、コールドプレート20、およびラジエータ21を有する。ラジエータ21は、コールドプレートの20上側に配置される。コールドプレート20の上面とラジエータ21の下面とが接触する。
The
<コールドプレート>
コールドプレート20は、銅又はアルミニウム等の熱伝導性の高い金属からなり、上面視において水平方向に拡がる矩形の板状である。なお、本実施形態のコールドプレート20は上面視において四角形であるがこの限りではなく、例えば、上面視において複数の角を有する多角形、または円形であってもよい。コールドプレート20の下面には発熱部品30が配置される。
<Cold plate>
The
コールドプレート20は、内部に冷媒が流通する第1冷媒流路を有する(不図示)。第1冷媒流路は、コールドプレート20内の空間である。第1冷媒流路の内部には平行に複数並んで配置されるブレード(不図示)が設けられる。また、第1冷媒流路には流入口(不図示)および流出口(不図示)が設けられる。流入口を介して第1冷媒流路に流入した冷媒は流出口を介して第1冷媒流路から放出する。
The
本実施形態における冷媒は液体であり、例えば、エチレングリコール水溶液またはプロピレングリコール水溶液のような不凍液や純水等が使用される。 The coolant in this embodiment is a liquid, and for example, an antifreeze liquid such as an ethylene glycol aqueous solution or a propylene glycol aqueous solution, pure water, or the like is used.
<ラジエータ>
ラジエータ21は、コールドプレート20の水平方向に垂直な第1方向の上側に配置される。ラジエータ21は、冷却用の複数のフィン22およびパイプ23を有する。フィン22は平板上に形成され、コールドプレート20の上面から起立し、第1方向と垂直な第2方向に延びる。フィン22は、コールドプレート20の上面で平行に延び、等間隔に複数配置される。ラジエータ21に設けられたフィン22は互いに平行に配置されている。さらに、複数の冷却装置1において、各々のフィン22は、同じ第2方向に延びる。
<Radiator>
The
フィン22の下端はコールドプレート20の上面と接する。これにより、コールドプレート20からフィン22への熱伝導性が向上する。なお、フィン22とコールドプレート20とは別の部材であってもよく、同一の部材であってもよい。本実施形態において、フィン22はコールドプレート20とは別部材である。フィンの下端は、例えば、コールドプレート20上面に溶接によって接合される。
The bottom ends of the
フィン22がコールドプレート20と同一の部材である場合、例えば、フィン22はコールドプレート20を切削加工して形成される。なお、フィン22とコールドプレート20とが別部材の場合、上述のコールドプレート20と同様に、フィン22は銅又はアルミニウム等の熱伝導性の高い金属であることが好ましい。フィン22が、コールドプレート20と同様な熱伝導性の高い金属で形成されることで、コールドプレート20からの熱を効率よくフィン22へ伝達することができる。
If the
パイプ23は、内部が中空であって冷媒が通る第2の冷媒流路を形成する。第2冷媒流路の一方側端部は、第1冷媒流路と連通する。後述するが、第2冷媒流路は、例えば、タンクやポンプを介して第1冷媒流路と連通してもよい。
The
パイプ23は、第3方向に直線状に延びる。パイプ23は、複数のフィン22に設けられた貫通孔に挿通されて溶接により複数のフィン22と固定される。このとき、パイプ23の延びる方向とフィン22の延びる方向とが直交する。つまり、本実施形態において、複数のフィン22は第2方向に延び、パイプ23は第3方向に延びる。
The
本実施形態では、各冷却ユニット11は同様の構成であり、同様の大きさである。各冷却ユニット11は、第3方向に平行して配置される。各冷却ユニット11は、第2方向の端部が面一である。複数の冷却ユニット11のうち、隣り合う冷却ユニット11は第3方向に隙間を介して配置される。また、各冷却ユニット11はそれぞれ異なる大きさであってもよい。
In this embodiment, each
<タンク>
冷却ユニット11は、第1タンク41と第2タンク42とをさらに有する。パイプ23の一端は第1タンク41と連結され、パイプ23の他端は第2タンク42と連結される。第1タンク41及び第2タンク42はパイプ23の延びる方向に対向して配置される。冷媒は、パイプ23を介して第1タンク41から第2タンク42へ直線状に円滑に流通する。
<Tank>
The cooling
第1タンク41及び第2タンク42は、フィン22の配列方向に対して平行に配置されており、第1タンク41と第2タンク42との間に複数のフィン22を所定の間隔でより多く配置することができる。これにより、フィン22全体の表面積を大きくしてラジエータ21の冷却性能を向上することができる。また、パイプ23と第1タンク41及び第2タンク42とを容易に接続することができる。
The
パイプ23は、第1タンク41及び第2タンク42の側面を貫通して第1タンク41及び第2タンク42に直接連結される。これにより、冷却装置1の部品点数を削減することができる。
The
第1タンク41および第2タンク42は直方体である。第2タンクは後述するポンプ24と接続する孔部(不図示)が設けられる。
The
第1タンク41及び第2タンク42を設けることで、冷却ユニット11内に循環させる冷媒の量を増やすことができる。したがって、冷却ユニット11の冷却効率が向上する。
By providing the
<ポンプ>
冷却ユニット11は、ポンプ24をさらに有する。本実施形態における、ポンプ24は遠心型ポンプであり、直方体形状の筐体の内部に冷媒の流路である、ポンプ流路を有する(不図示)。ポンプ流路には、羽根車(不図示)が配置される。筐体は吸込口(不図示)と吐出口(不図示)とを有する。
<Pump>
The cooling
ポンプ24の吸込口とラジエータ21と第2流路とは直接的、または、間接的に接続される。吐出口は吸込口と連通する。本実施形態では、ポンプ24の吸込口とラジエータ21とは第2タンク42を介して接続される。
The suction port of the
ポンプ24の羽根車は第1方向に延びる中心軸を中心に回転可能に支持され、モータ(不図示)の回転軸と連結される。モータの駆動により羽根車が回転し、吸込口から流入した冷媒が吐出口から吐出される。ポンプ24は吸込口を介してパイプ23の延びる方向に冷媒を吸き込む。
The impeller of the
本実施形態では、ポンプ24はラジエータ21に隣接して配置される。
In this embodiment, the
コールドプレート20には、側面が切り欠かれた切欠部20aが形成される。ポンプ24の少なくとも一部は、切欠部20aに配置されてラジエータ21と第2方向に対向して配置される。詳細には、ポンプはラジエータ21の側面に配置される。これにより、冷却ユニット11全体をより小型化することができる。また、冷却ユニット11全体の大型化を抑えながら、限られた冷却装置1のスペースにおいてポンプ24を大型化及び高出力化することができる。
The
(冷却ユニットの動作)
コールドプレート20の下面に、例えばCPU等の冷却されるべき発熱部品30を接触させてポンプ24を駆動する。これにより、第1冷媒流路、第1タンク41、第2冷媒流路及び第2タンク42の順で冷媒が循環する。発熱部品30の発熱はコールドプレート20に伝達される。コールドプレート20に伝達された熱は、第1冷媒流路及び第2冷媒流路を流通する冷媒を介してフィン22に伝達される。これにより、フィン22を介して放熱が行われ、発熱部品30の温度上昇を抑制することができる。
(Operation of cooling unit)
A heat-generating
<第1実施形態>
複数の冷却ユニット11のうち、隣り合う冷却ユニット11の間には、スリット13が形成される。スリット13は、隣り合う冷却ユニット11の隙間である。本実施形態では、スリット13は、隣り合う冷却ユニット11の第3方向間の隙間を指す。これにより、各冷却ユニット11を設置する際に、互いに冷却ユニット11同士が干渉することを抑制できるため、冷却装置1が損傷することを防ぐことができる。他方で、隣り合う冷却ユニット11同士に隙間を設けることで、該隙間に冷却風が流れ込み、ラジエータ21の冷却性能を低下させる虞がある。
<First Embodiment>
A
<遮閉部材>
遮閉部材12の少なくとも一部は、スリット13内に配置される。遮閉部材12がスリット13内に配置されることで、スリット13に冷却風が流れにくくなる。したがって、後述する冷却ファン14により発せられた冷却風はラジエータ21に供給され、ラジエータ21によって、効率よく発熱部品30の放熱を行うことができる。
<Shielding material>
At least part of the blocking
遮閉部材12は、隣り合う冷却ユニット11の第3方向側の端面に接触することが望ましい。遮閉部材12と冷却ユニット11の第3方向の端面との隙間を無くすことで、さらにスリット13内への冷却風の流れ込みが抑制される。したがって、冷却ユニット11のラジエータ21によって、効率よく発熱部品30の放熱を行うことができる。
It is desirable that the blocking
遮閉部材12は、スリット13の第2方向端部に設けられていればよい。詳細には、冷却風がスリット13に入り込む入口に遮閉部材12を配置することで、スリット13内に冷却風が流れ込むことを抑制できる。スリット13内全域に遮閉部材12を配置する場合と比較して、遮閉部材12の使用量を低減することができる。
The blocking
本実施形態では、遮閉部材12を第1方向上側からスリット13に挿入する。なお遮閉部材12は、第2方向からスリット13に挿入してもよい。
In this embodiment, the blocking
遮閉部材12は、例えば、スポンジやゴムなど弾性を有することが望ましい。スリット13に遮閉部材12を挿入する際の挿入性を向上させることができる。具体的には、スリット13の形状に沿って、遮閉部材12が変形するため、スリット13の一部が複雑な形状の場合でも遮閉部材12を容易に取り付けることができる。また、遮閉部材12は、弾性を有さない、例えばプラスチックなどの板形状でもよい。
It is desirable that the blocking
カバー部材15の少なくとも一部は、ラジエータ21の第1方向の上側に配置される。詳細には、カバー部材15は、フィン22の第1方向上側の上面に配置される。冷却風がラジエータ21の第1方向上側の空間に流れ込むことで、ラジエータ21の冷却効率が低下する。カバー部材15をラジエータ21の第1方向上側の空間に配置することで、該空間へ冷却風が流れることを阻害する。したがって、冷却ユニット11のラジエータ21によって、効率よく発熱部品30の放熱を行うことができる。
At least part of the
カバー部材15は、複数のラジエータ21に跨って配置される。詳細には、カバー部材15は、隣り合うラジエータ21の上面に連続して配置される。この場合、遮閉部材12の第1方向の上面とカバー部材15の第1方向の下側の面とが対向する。これにより、カバー部材15を各ラジエータ21の上側にそれぞれ配置する場合と比較して、部品点数を削減することができる。また、カバー部材15を取り付ける作業工数を削減することができる。
The
遮閉部材12の第1方向の上面とカバー部材15の第1方向の下側の面とが接触していてもよい。この場合、スリット13をより確実に塞ぐことができる。また、カバー部材15の一部をスリット13に配置してもよい。
The upper surface of the blocking
<ファン>
冷却ユニット11と第2方向に対向して、ファン14が設けられる。本実施形態のファン14は軸流式である。フィン22が長手方向(第2方向)に延びる方向に冷却風を送風することにより、フィン22からの放熱を促し、ラジエータ21の冷却性能が向上する。また、複数のファン14を冷却ユニット11と第2方向に対向して配置してもよい。
<Fan>
A
<第2実施形態>
次に第2実施形態について説明する。図4は、第2実施形態の冷却装置1を示す平面図である。説明の便宜上、前述の第1実施形態と同様の部分には同一の符号を付す。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment will be described. FIG. 4 is a plan view showing the
複数の冷却ユニット11の少なくとも一つが、他の冷却ユニット11よりも第2方向の冷却風の下流側に配置される。具体的には、一方の冷却ユニット11Aに対して、他方の冷却ユニット11Bは、冷却風の下流側に配置される。詳細には、第2方向から見たときに、すべての冷却ユニット11A、11Bが第2方向に重ならない。より詳細には、各冷却ユニット11A、11Bのラジエータ21A、21Bが第2方向に重ならない。第2方向から流れ込んだ冷却風は、上流側の冷却ユニット11Aのラジエータ21Aに阻害されることなく、下流側の冷却ユニット11Bのラジエータ21Bに流れ込む。したがって、第2方向に複数のラジエータ21A、21Bを配置した場合でも、全ての冷却ユニット11A、11Bに効率よく冷却風を流し込むことができる。
At least one of the plurality of cooling
それぞれの冷却ユニット11A、11Bのラジエータ21A、21Bのフィン22A、22Bは第2方向に延びる。換言すると、各冷却ユニット11A、11Bのフィン22A、22Bが伸びる方向は同じである。
Fins 22A, 22B of
冷却ユニット11Aと冷却ユニット11Bの間に遮閉部材12Aを設けてもよい。隣り合う冷却ユニット11Aの間を通った冷却風が、冷却ユニット11Aと冷却ユニット11Bとの間に流れ込むことで冷却ユニット11Bのラジエータ21Bの冷却効率が低下する。冷却ユニット11Aと冷却ユニット11Bの空間に遮閉部材12Aを設けることで、該空間へ冷却風が流れることを阻害し、冷却風をラジエータ21B側へ流し込むことで、ラジエータ21Bの冷却効率が向上する。
A blocking
(その他)
上記実施形態は、本発明の例示にすぎない。実施形態の構成は、本発明の技術的思想を超えない範囲で適宜変更されてもよい。また、実施形態は、可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。
(others)
The above embodiments are merely examples of the present invention. The configuration of the embodiment may be changed as appropriate without departing from the technical idea of the present invention. Also, the embodiments may be implemented in combination within a possible range.
上記実施形態では遠心型のポンプ24を用いたが、ダイヤフラム型、カスケード型等のポンプを用いてもよい。また、ファン14は軸流式ファンを用いたが、例えば遠心式のファン等を用いてもよい。
Although the
1・・・冷却装置
11、11A、11B・・・冷却ユニット
12、12A・・・遮閉部材
13・・・スリット
14・・・ファン
15・・・カバー部材
20・・・コールドプレート
20a・・・切欠部
21、21A、21B・・・ラジエータ
22、22A、22B・・・フィン
23・・・パイプ
24・・・ポンプ
30・・・発熱部品
41・・・第1タンク
42・・・第2タンク
Claims (6)
遮閉部材と、
ポンプと、
を有し、
前記遮閉部材の少なくとも一部は、前記各の冷却ユニットの間に設置される、冷却装置。
a plurality of cooling units;
a shielding member;
a pump;
has
The cooling device, wherein at least part of the shielding member is installed between the cooling units.
2. The cooling device according to claim 1, wherein said shielding member is elastic.
遮閉部材と、 a shielding member;
を有し、has
前記遮閉部材の少なくとも一部は、前記各の冷却ユニットの間に設置され、 At least part of the shielding member is installed between the cooling units,
前記冷却ユニットは、 The cooling unit is
水平方向に広がるコールドプレートと、 A cold plate that spreads horizontally,
前記コールドプレートの前記水平方向に垂直な第1方向の上側に配置されるラジエータと、 a radiator disposed above the cold plate in a first direction perpendicular to the horizontal direction;
前記ラジエータは、前記第1方向に延び、前記第1方向と垂直な第2方向に平行に配置される複数のフィンと、を有し、 the radiator has a plurality of fins extending in the first direction and arranged in parallel in a second direction perpendicular to the first direction;
前記遮閉部材は、各冷却ユニットの前記第2方向と水平方向に垂直な第3方向の間に配置される、冷却装置。 The cooling device, wherein the shielding member is arranged between the second direction of each cooling unit and a third direction perpendicular to the horizontal direction.
前記カバー部材は、前記ラジエータの第1方向の上側に配置される、請求項3に記載の冷却装置。 The cooling device according to claim 3, wherein the cover member is arranged above the radiator in the first direction.
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