KR100633492B1 - 냉각 모듈 - Google Patents

Abstract

CPU 상부에 냉각액으로 상기 CPU의 발생열을 흡열하기 위한 냉각 재킷과, 냉각액을 순환시키는 펌프와, 냉각액의 액 보충과 액 속의 공기 제거를 행하는 리저브 탱크와, 상기 냉각액을 냉각하는 제1 방열기를 적층 구조로 배치하고, 상기 제1 방열기의 측부에 상기 냉각액을 냉각하는 제2 방열기를 배치하는 구조로 하는 냉각 모듈이며, 또한 냉각액은 CPU의 발생열을 흡열하는 냉각 재킷으로부터 방열기를 경유하여 리저브 탱크로 복귀하도록, 펌프에 의해 순환 구동되는 냉각 모듈이다.

펌프, CPU, 리저브 탱크, 방열기, 냉각 모듈

Description

냉각 모듈 {COOLING MODULE}

도1은 본 발명의 냉각 모듈을 상부 방향으로부터 본 개관도.

도2는 본 발명의 냉각 모듈을 하부 방향으로부터 본 개관도.

도3은 냉각 모듈을 적용하는 퍼스널 컴퓨터의 구성도.

도4는 냉각 모듈의 외형 치수를 도시하는 도면.

도5는 냉각액의 순환 경로의 개요를 도시하는 도면.

도6은 냉각 모듈의 구성 개요를 도시하는 도면.

도7은 냉각 모듈의 재킷의 조립 도면.

도8은 재킷ㆍ휜(fin)의 단면도.

도9는 재킷ㆍ케이싱의 구성도.

도10은 냉각 재킷의 단면도.

도11은 다른 냉각 재킷ㆍ휜의 설명도.

도12는 다른 냉각 재킷ㆍ휜의 설명도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 냉각 재킷

2 : 펌프

3 : 리저브 탱크

4 : 제1 방열기

5 : 제2 방열기

7 : 다이아몬드 시트

9 : 베이스 보드

10 : CPU

11 : 어댑터 커넥터

13 : 메모리 모듈

14 : 미디어 드라이브

15 : PC 본체

본 발명은 냉각 모듈에 관한 것으로, 특히 퍼스널 컴퓨터 등으로 복수의 발열량이 다른 CPU를 실장하는 경우에 적합한 냉각 모듈에 관한 것이다.

종래의 퍼스널 컴퓨터 등의 정보 처리 장치로는 CPU에 방열 휜을 부착하고, 또한 냉각 팬을 방열 휜의 상부에 부착하여 공기 냉각으로 CPU를 냉각하는 강제 공기 냉각의 냉각 방법이 채용되어 있었다.

퍼스널 컴퓨터 등의 정보 처리 장치에서 사용되는 CPU는 고속화의 일로를 걷고, 최근에는 그 열 설계 소비 전력은 100 W에 도달하고자 하고 있다. 이러한 CPU의 소비 전력의 증가에 반해, 종래부터 행해지고 있는 강제 공기 냉각에서는 냉각 능력이 부족해져 오고 있다.

이러한 고소비 전력의 CPU를 냉각하는 기술로서 수냉 기술이 있고, 일부의 퍼스널 컴퓨터로 실제적으로 사용되고 있다. 이 수냉 기술로는 냉각 재킷과 방열기를 냉각액이 순환되는 파이프로 접속하고, CPU에 냉각 재킷을 부착하여 CPU의 발생열을 냉각액으로 흡열하고, 방열기에 의해 냉각액을 방열하도록 하고 있다. 이와 같은 수냉 기술의 일예가, 일본 특허 공개 평6-266474호 공보에 개시되어 있다.

또한, 상기한 강제 공기 냉각 기술에 있어서도, 일본 특허 공개 평10-294582호 공보에 개시되어 있는 바와 같이 히트 싱크의 개량에 의해, 냉각 능력의 향상이 도모되어 있다.

퍼스널 컴퓨터에서는 동일한 모델이라도, 동작 주파수의 CPU 등급을 설치하여 사용자 필요성에의 대응이나 가격 설정을 행하는 경우가 많다. 이로 인해, 동일 모델로 발열량이 다른 CPU를 사용하는 경우가 있다. 또한, 사용자의 주문에 따라서 판매하는 퍼스널 컴퓨터의 구성을 변경하여 단시간에 출하하는 판매 형태도 채용되고 있다.

이러한 판매 형태에서는 CPU의 종류별, CPU의 동작 주파수, HDD의 용량, 메모리의 탑재 용량, 제거 가능 미디아의 드라이브 종류별 등이 선택 가능하게 되어 있다. 메이커는 사용자에게 지정된 사양을 기초로 하여, 이들의 디바이스를 장치에 조립하지만, CPU, HDD, 메모리 모듈, 드라이브는 각각의 디바이스와 다른 사양의 사용자 요구가 있어도, 동일한 외형 치수를 갖고 있기 때문에, 단순히 조립 시에 디바이스를 선택하여 조립하면 좋다. 이로 인해 장치의 실장 구조나, 메인보드 는 공통화를 도모할 수 있다.

그러나, CPU의 냉각 모듈에 대해서는 CPU의 종류별이나 동작 주파수의 선택의 폭이 증가함으로써 소비 전력의 폭이 커져 공통된 냉각 모듈의 이용은 곤란해져 왔다. 즉, 모든 CPU에 동일한 방식의 냉각 모듈을 적용하고자 하여, 강제 공기 냉각 기술을 채용하는 경우에는, 선택되는 CPU의 소비 전력의 최대 값으로 맞추기 때문에, 냉각 모듈이 대형화되는 문제가 있다. 또한, 소형화를 도모하기 위해 수냉 기술을 채용하는 경우에는, 냉각 모듈의 비용 상승이나 조립성의 저하가 문제가 된다.

본 발명의 목적은, 상기 과제를 해결하기 위해 수냉 방식과 강제 공기 냉각 방식의 냉각 모듈의 공통화를 도모하는 데 있다. 즉, 저소비 전력의 CPU를 사용하는 경우에는 강제 공기 냉각의 냉각 모듈을 선택하고, 고소비 전력의 CPU를 사용하는 경우에는 수냉 방식의 냉각 모듈을 선택할 수 있는 냉각 모듈을 제공하는 데 있다.

본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해 냉각 모듈은 상기 CPU에 열 접속하여 CPU의 발생열을 냉각액으로 전달하는 냉각 재킷과, 냉각액을 순환시키는 펌프와, 냉각액의 보충을 행하는 리저브 탱크와, 상기 냉각액을 방열하는 제1 방열기와 제2 방열기를 구비하도록 하였다.

또한, 냉각 모듈의 냉각 재킷과 펌프와 리저브 탱크와 제1 방열기와 제2 방 열기는 냉각액의 순환 경로에 배치되는 동시에, 상기 냉각 재킷의 상방에 상기 펌프와 리저브 탱크가 설치되고, 또한 그 상방에 상기 제1 방열기가 설치되고, 상기 제2 방열기는 적층된 상기 냉각 재킷과 펌프와 리저브 탱크와 제1 방열기와의 측부에 배치하고, 제2 방열기를 제1 방열기로부터 냉각풍의 하류가 되도록 배치하였다.

CPU를 냉각하는 냉각 재킷은 냉각 재킷 내부에 복수의 휜이 적층된 원통 휜을 구비하고, 상기 원통 휜으로 상기 CPU의 발생열이 열전달되고, 상기 원통 휜으로부터 냉각액으로 열전달 되도록 하였다. 또한, 상기 원통 휜에 적층되는 휜의 일부에 냉각액의 정류 블레이드를 설치하도록 하였다. 또한, 상기 원통 휜에 적층되는 휜에는 적층 간극을 형성하는 제1 볼록부와, 제1 볼록부의 정상부에 설치된 휜의 위치 결정과 같은 제2 볼록부를 설치하였다.

따라서 본 발명에 따르면, 강제 공기 냉각 방식의 냉각 휜과 치환 가능한 수냉 방식의 냉각 모듈을 제공하므로, 사용하는 CPU마다 다른 냉각 방법을 채용할 필요가 없어 냉각 모듈 이외의 공용화가 가능해진다.

또한, 강제 공기 냉각의 냉각 모듈로 치환 가능하므로, 퍼스널 컴퓨터의 모델마다 장치의 구조를 변경할 필요가 없다.

강제 공기 냉각 방식의 냉각 모듈과의 공통화를 도모하기 위해, 본 발명의 냉각 모듈은 CPU 상부에 냉각액으로 상기 CPU의 발생열을 흡열하기 위한 냉각 재킷(1)과, 냉각액을 순환시키는 펌프(2)와, 냉각액의 액 보충과 액 속의 공기 제거를 행하는 리저브 탱크(3)와, 상기 냉각액을 냉각하는 제1 방열기(4)를 적층 구조로 배치하고, 상기 제1 방열기(4)의 측부에 상기 냉각액을 냉각하는 제2 방열기(5)를 배치하는 구조로 한다.

또한, 냉각액은 CPU의 발생열을 흡열하는 냉각 재킷(1)으로부터 방열기(5), 방열기(4)를 경유하여 리저브 탱크(3)로 복귀하도록, 펌프(2)에 의해 순환 구동된다.

이 때, 냉각풍은 방열기(4)로부터 방열기(5)의 차례로 흐르도록 한다.

<제1 실시예>

도1은 본 발명의 냉각 모듈을 상부 방향으로부터 본 개관도이다. 우선, 냉각 모듈의 구성을 설명한다. 냉각 모듈은 퍼스널 컴퓨터(이하, 실시예에서는 PC라 기재함)의 CPU의 상부에 부착 구조로 하고, 강제 공기 냉각 휜과 교환 가능하게 하기 위해, CPU와의 부착부는 공통이 되도록 한다. 상세한 것은 후술하지만, CPU의 발생열은 CPU 패키지의 표면(경우에 따라서는, CPU 다이 칩)으로부터 냉각 모듈의 CPU 수열면으로 열전달된다.

도1의 냉각 모듈은 냉각액을 순환하여 수열/방열을 행하는 액체 냉각 방식을 채용하고, 냉각액으로 상기 CPU의 발생열을 흡열하기 위한 냉각 재킷(1)과, 냉각액을 순환시키는 펌프(2)와, 냉각액의 액 보충과 액 속의 공기 제거를 행하는 리저브 탱크(3)와, 상기 냉각액을 냉각하는 제1 방열기(4)와 제2 방열기(5)로 구성된다. 각각은 냉각액을 충족한 튜브에 의해 직렬로 접속되어 냉각액이 순환하고 있다.

냉각 재킷(1)과 펌프(2)와 리저브 탱크(3)와 방열기(4)는 CPU에 대향하는 방향으로 차례로 적층되어 설치된다. 방열기(5)는 그 휜이 방열기(4)와 동일한 면이 되도록, 상기 적층된 부재의 측부에 배치되고, 상기 적층된 부재의 전체 높이에 대 략 동일한 높이로 한다.

여기서, 냉각액의 방열을 행하는 방열기의 구조의 상세에 대해 서술한다. 방열기(4, 5)는 박판을 일정한 간격으로 적층한 것으로, 그 휜에 복수의 튜브를 꽂는 모양의 구조를 갖는다. 또한 방열기의 상하부에서 튜브 단부를 냉각액이 사행하여 흐르도록 접속한다. 이러한 방열기ㆍ휜에 튜브를 사행 형상으로 꽂는 모양으로 배치하는 구조를 채용함으로써, 휜 사이의 온도차를 작게 하는 동시에 튜브 자체에 냉각풍이 닿음으로써 냉각의 효과도 기대할 수 있다.

또한, 강제 냉각 방식의 냉각 휜에 비해 박판의 휜을 사용할 수 있으므로, 같은 정도의 외형의 용적으로 큰 방열 면적을 확보할 수 있기 때문에, 강제 냉각 휜보다 높은 냉각 능력을 제공할 수 있다.

또한, 상세한 것은 후술하지만, 방열기(4)와 방열기(5)의 분할에 의해, 휜의 공용화를 도모하고, 1 종류의 박판 휜으로 방열기를 구성할 수 있는 효과도 있다.

도2는 본 발명의 냉각 모듈을 하부 방향으로부터 본 개관도이다. 냉각 모듈(1)의 바닥부에서 다이아몬드 시트(7)를 통해 CPU에 열 접속된다. 이 다이아몬드 시트는 다이아몬드 분말이 도포된 시트이고, 시트면 방향의 열 확산을 행하기 위해 부착한다. 일반적으로 다이아몬드는 열전도율이 높은 재료로 알려져 있지만, 냉각 재킷의 열 확산 시트로 해도 유효하다. 특히, LSI 패키지에 히트 스프레더를 내장하지 않는 CPU(예를 들어, CPU 다이 칩이 노출된 LSI 패키지인 경우)에서는 CPU의 발생열을 냉각 모듈로 효율적으로 전달하기 위해 필요해진다.

이외에도, 냉각 재킷의 수열면의 열전달율을 향상시키기 위해, 실리콘 그리 이스를 도포하거나, 접촉면을 연마하여 면 거칠기를 작게 하는 등을 행해도 좋다. 또한, 냉각 모듈의 CPU 수열면의 4 구석에 부착 나사를 마련하고, 냉각 모듈이 CPU에 압접하는 구조로 하여 열전달율을 향상하도록 해도 좋다.

도3은 본 발명의 냉각 모듈을 적용하는 PC의 개략 구성도를 도시하고 있다. PC 본체(15)는 CPU(10)나 메모리 모듈(13) 등이 탑재되는 베이스 보드(9)와, 전원 유닛(도시하지 않음)과, HDD 등의 미디어 드라이브(14)로 구성된다. 베이스 보드(9)에는 상기 CPU(10)와 메모리 모듈(13) 이외에, 각종의 제어 LSI와 확장 보드를 삽입하는 어댑터 커넥터(11)와 인터페이스 커넥터(도시하지 않음)가 실장되어 있다. 상기 인터페이스 커넥터에 직접 인터페이스 케이블을 접속하므로, 베이스 보드(9)는 PC 본체(15)의 배면에 편위한 장소에 탑재되어 있다. PC 장치(15)의 전방면에는 복수의 미디어 드라이브(14)(HDD, DVD-R0M 드라이브, FDD 등)가 탑재되어 있다.

PC 본체(15)의 높이 치수는 어댑터 커넥터(11)에 삽입되는 확장 보드의 높이 치수나, 미디어 드라이브(14)의 외형 치수로 규정되어 있다. 예를 들어, 타워형 PC에서는 미디어 드라이브(14)의 폭 치수로 규정되고, 일반적으로는 5인치 드라이브의 폭 치수 약 150 ㎜로 구조적인 여유를 더한 치수로 되어 있다. 이 경우, 베이스 보드(9)의 CPU(10)의 상방부에는, 특히 디바이스를 배치하지 않았으므로, 본 발명의 냉각 모듈(8)을 설치할 수 있다.

또한, 어댑터 커넥터(11)에 PCI 보드에 삽입되어 이 보드가 장치의 치수를 규정하는 경우에는 약 100 ㎜의 상측 여유가 있고, 적어도 100 ㎜의 높이의 냉각 모듈(8)을 설치할 수 있다. 강제 공기 냉각식의 냉각 휜도 CPU(10)의 상방에 부착되어 있어 냉각 모듈(8)로 치환할 수 있다.

보다 상세하게는, 냉각 모듈(8)의 방열기(5)가 PC 본체(15)의 배면측이 되도록 냉각 모듈(8)을 CPU(10) 상에 설치하고, 냉각 모듈(8)의 또한 배면에 방열기(4) 및 방열기(5)를 냉각하는 팬(12)을 설치한다. 이 때, 팬(12)은 PC 본체(15)의 배면으로부터 배기되도록 구동한다. 이에 의해, PC 본체(15)의 내부의 환기를 행할 수 있기 때문에, CPU(10) 이외에 발열 부재[예를 들어, 메모리 모듈(13)이나 미디어 드라이브(14)]의 냉각도 가능해진다.

도4는, 보다 구체적으로 본 실시예의 냉각 모듈의 외형 치수를 도시한 도면이다.

이 외형 치수에서는, 약 120 W의 방열 능력이 있어 3 G 이상의 동작 주파수의 CPU가 냉각 가능해진다. 도4의 냉각 모듈과 같은 정도의 용적을 갖는 강제 공기 냉각 휜에서는, 약 70 W의 방열 능력을 갖는 데 지나지 않는다. 강제 공기 냉각 방식에도, 팬의 회전수를 올려 냉각풍량을 증가하면, 도4의 냉각 모듈과 같은 정도의 방열이 가능해지지만, 팬의 바람만으로 소음이 증가한다. 반대로, 저발열량의 CPU에 도4의 냉각 모듈을 사용하는 경우에는 팬(12)의 회전수를 저감할 수 있기 때문에 팬 소음을 저감할 수 있다.

도5는, 냉각 모듈(8)의 냉각액의 순환 경로의 개요를 도시하는 도면이다. 냉각액은 도5의 순환로를 펌프(2)에 의해 순환 구동된다. 펌프(1)가 토출된 냉각액은 냉각 재킷(1)으로 CPU(10)의 발생열을 흡열하여 방열기(5) 및 방열기(4)의 차례로 송출된다. 방열기(5) 및 방열기(4)에서는 냉각액의 축열은 방열기ㆍ휜으로 열전도하고, 팬의 냉각풍으로 열전달되어 방열된다. 방열기(5) 입구의 냉각액의 액체 온도가 가장 높아 방열기를 흐르는 동안에 방열되고, 방열기(4)의 출구에서는 CPU(10)의 발생열을 흡열하기 전의 온도로 복귀한다. 이로 인해, 방열기(5)와 방열기(4)의 냉각액의 평균 온도는 방열기(5)쪽이 높게된다.

방열기(4)를 나온 냉각액은 리저브 탱크(3)로 유입한다. 리저브 탱크(3)는 튜브(6)나 방열기 등으로부터 누설된 냉각액의 보충을 위해 설치하고 있다. 본 발명에서는, 방열기(4, 5)와 냉각 재킷(1)을 근접한 모듈 구성으로 하고 있으므로, 냉각액이 투과되는 튜브(6)의 길이가 짧아 누설량은 근소하다. 이로 인해, 소용량의 리저브 탱크를 준비하면 좋다.

리저브 탱크(3)에서는 냉각액의 보충 외에, 냉각액에서 발생한 기포 제거를 행한다. 이로 인해, 리저브 탱크(3)에는 액체층 부분과 기체층 부분의 2층이 되도록 하고, 냉각액의 기포를 기체층 부분에 모으도록 한다. 리저브 탱크(3)로부터의 냉각액의 토출은 액체층 부분으로부터 행하도록 한다. 이로 인해, 냉각 모듈의 설치 방향에 의해, 리저브 탱크(3)의 냉각액 흡입구와 토출구를 조정할 필요가 있다.

도3과 같이 베이스 보드(9)가 수평면이 되는 경우에는 CPU(10)도 수평하게 설치되므로, CPU(10)의 상방부에 설치되는 리저브 탱크(6)의 냉각액 흡입구는 리저브 탱크(3)의 상부에 설치하고, 냉각액 토출구는 리저브 탱크(6)의 하방부에 설치한다. 이외에, 베이스 보드(9)는 연직면에 설치되는 경우가 있다. 이 경우에는, CPU(10)도 연직면에 설치되므로, CPU(10)의 상방부에 설치되는 리저브 탱크(6)의 냉각액 흡입구와 냉각액 토출구는 흡입구가 연직 상부에 토출구가 연직 하부가 되도록 설치할 필요가 있다.

도6은 본 발명의 냉각 모듈의 기판과 수직면의 단면도이다. 전술한 바와 같이, 베이스 보드(9)에 실장된 발열 부재인 CPU(10)에 냉각 모듈의 냉각 재킷(1)이 열 접속되어 있다. 냉각 재킷(1)의 상부에는 펌프(2)와 리저브 탱크(3)가 설치되고, 또한 그 상부에 방열기(4)가 설치된다. 적층 배치된 냉각 재킷(1)과 펌프(2)와 리저브 탱크(3)와 방열기(4)의 측부에 방열기(5)가 배치된다.

여기서, 방열기(4)와 방열기(5)를 냉각하는 냉각풍은 방열기(5)의 방열기(4)에 대향하는 측에 배치된 팬에 의해 흡인되어 발생한다. 이 냉각풍에 의해, 방열기(4)로부터 방열기(5)의 차례로, 방열기ㆍ휜의 사이를 통해 이 과정에서 휜을 냉각한다. 도5에서 설명한 바와 같이, 방열기(4)와 방열기(5)의 평균 온도는 방열기(5) 쪽이 높다. 또한, 방열기에서는 방열기ㆍ휜 온도와 냉각풍의 온도차에 의해 열전달이 행해진다. 이로 인해, 임시로 냉각풍이 방열기(4)의 평균 온도까지 흡열하였다고 해도, 방열기(5)의 평균 온도는 방열기(4)의 평균 온도보다 높기 때문에, 방열기(5)에서도 방열기의 쪽이 냉각풍보다 온도가 높으므로, 방열기ㆍ휜으로부터의 방열이 행해진다. 이와 같이, 냉각풍의 바람이 불어가는 쪽으로 고온의 방열기를 설치함으로써 방열 효율을 좋게 할 수 있다.

또한, 방열기(4)와 방열기(5)의 각각의 방열기ㆍ휜은 휜 사이를 냉각풍이 통풍되기 때문에, 방열기(4)의 방열기ㆍ휜과 방열기(5)의 방열기ㆍ휜이 동일 평면상에 배치하는 것이 좋다. 이와 같이 설치한 것이 냉각풍의 흐름 저항이 저감된다.

또한, 방열기(5)는 방열기(4)에 비해, 그 전체 높이가 있으므로 방열 면적이 커지고 있다. 이 방열기의 전체 높이에 맞춘 폭의 냉각풍을 흐르게 함으로써 방열 효율이 좋아진다. 팬(12)을 방열기(5)의 방열기(4)에 대향하는 측에 설치하는 것은 팬(12)과 방열기(5) 사이에 냉각풍을 방해하는 장해물이 없으므로, 형편이 좋다.

방열기의 방열 용량은 방열기ㆍ휜의 방열 면적에 비례하므로, 방열기ㆍ휜의 적층 매수를 22까지 증가함으로써 조정할 수 있다. 냉각 모듈의 상방부는, 도3에서 설명한 바와 같이 디바이스를 탑재하는 공극은 아니므로, PC 본체(15)의 범위까지 용이하게 행할 수 있다. 이 때, 냉각풍의 폭도 이에 맞추어 증가하도록, 팬(12)의 팬 직경을 크게 하는 것이 바람직하다. 방열 용량을 작게 하는 경우에는, 방열기ㆍ휜의 적층 매수를 적게 하면 되는 것은 물론이다.

또한, 방열기(5)의 방열 용량을 증가하기 위해서는, 방열 휜의 면적을 23까지 크게 하는 것이라도 행할 수 있다. 상방에의 적층 매수의 증가와, 휜의 면적 증가의 양자를 행하여 방열 용량을 크게 할 수도 있다. 어떻게 해도, 휜의 적층 매수나 면적을 변경함으로써, 용이하게 방열 용량을 조정할 수 있다.

도1이나 도6 등의 설명으로 방열기(4)와 방열기(5)를 열거하여 L형의 방열기ㆍ휜을 구성하는 것을 설명하였지만, 크기가 다른 휜을 세로 방향으로 적층하여 L형의 방열기ㆍ휜을 구성하도록 해도 휜의 적층 매수나 면적을 변경함으로써, 용이하게 방열 용량을 조정할 수 있다. 그러나, 이 경우에는 2 종류의 휜이 필요하게 되므로, 공용화에 따른 부품 개수의 저감의 효과는 없다.

도7은 냉각 모듈의 냉각 재킷의 조립 도면이다. 냉각 재킷은 재킷ㆍ케이싱(1)과 재킷ㆍ휜(17)과 재킷ㆍ커버 휜(19)으로 구성되고, 케이싱(1)의 하부에서 CPU(10)와 열 접속시킨다. 재킷ㆍ휜(17)은 재킷ㆍ케이싱(1)의 중앙부에 설치된 원통부(24)에 간극을 두고 삽입되어 원통 휜을 형성한다. 이 때, 상세한 것은 후술하지만, 재킷ㆍ휜의 일부에 정류 블레이드를 설치하여 형상이 다른 휜(18)을 삽입한다.

케이싱(1)의 내부에는 냉각액이 충전되고, 케이싱(1)의 하부에서 수열한 CPU의 발생열은 원통부(24)를 경유하여 복수의 재킷ㆍ휜(17)으로 열전도하고, 재킷ㆍ휜(17)으로부터 냉각액으로 열전달한다. 재킷ㆍ커버 휜(19)은 재킷ㆍ케이싱(1)의 냉각액이 누설되지 않도록 하는 커버이다. 냉각액은 재킷ㆍ케이싱(1)의 일단부로부터 흡인되고, 타단부로부터 토출되는 냉각액이 출입하므로, 재킷ㆍ휜(17)을 통해 CPU(10)로부터 방열할 수 있다.

재킷ㆍ휜(17)은 열전도성이 높은 동 플레이트로 조성하고, 원통부(24)에 삽입되어 납땜된다. 재킷ㆍ휜(17)의 고정 방법은 납땜에 한정되지 않으며, 휜을 압입하는 제조 방법이나 휜을 삽입한 후에 원통부를 팽창시켜 코오킹해도 좋다. 먼저 서술한 방열기(4)나 방열기(5)도 마찬가지로 제조할 수 있다.

도8은 간극을 두고 설치되는 재킷ㆍ휜의 접촉부의 단면도이다. 재킷ㆍ휜에 제1 볼록부(20)와 제2 볼록부(21)를 압출 방법에 의해 설치한다. 이 때, 제1 볼록부(20)는 적층하였을 때에 볼록부 높이의 간극이 비도록, 볼록부의 압출측과 오목측의 단면 형상을 바꾼다. 제2 볼록부(21)는 제1 볼록부(20)의 정상부에 제1 볼록 부(20)의 오목측에 숨는 형상으로 한다. 이에 의해, 재킷ㆍ휜을 적층하였을 때에 냉각액이 흐르기 위한 일정한 간극을 두고 적층할 수 있고, 또한 재킷ㆍ휜의 회전 방지를 행할 수 있다. 회전 방지에 의해, 재킷ㆍ휜의 납땜 공정을 원활하게 행할 수 있다. 특히, 후술하는 정류 블레이드를 갖는 재킷ㆍ휜(18)의 위치 결정에 유효하다.

도9는 재킷ㆍ케이싱(1)의 구성도이며, (a)에 개관도를, (b)에 중앙 단면도를, (c)에 횡단면도를, (d)에 측면도를 나타내고 있다. 재킷ㆍ케이싱(1)에는 냉각액의 유입구와 유출구가 (c) 도면과 같이 케이싱 좌우로 설치되고, 유입한 냉각액은 전술한 재킷ㆍ휜이 설치되는 케이싱 중앙부를 통해 유출구로부터 배출된다. 또한, 재킷ㆍ케이싱(1)의 4 구석에는 CPU에의 부착부를 갖고 있다. 케이싱(1)은 그 바닥부에서 CPU와 열 접속하고, 냉각액에 CPU의 발생열을 전달하기 위해 열전도율이 높은 재료로 형성한다. 예를 들어, 알루미늄이나 동이 적당하며, 특히 알루미늄의 다이캐스트제법으로 제조하면 효율이 좋다.

도10은 냉각 재킷(1)의 단면을 도시한 도면이다. 중앙부에 전술한 재킷ㆍ휜을 배치하고, 그 하부에 열 접속한 CPU의 발생열을 상기 휜으로 열전달하고 있는 재킷ㆍ휜의 대향하는 양단부로부터 재킷ㆍ휜을 냉각하는 냉각액이 주입/토출되는 냉각액으로 CPU의 발생열을 전달하기 위해, 전술한 원통 휜을 사용해도 재킷ㆍ휜의 전체 높이는 냉각액의 순환 튜브 직경보다 커진다. 이로 인해, 냉각액이 원통의 재킷ㆍ휜으로 균등하게 흐르지 않아 방열량으로 분포가 일어나 버린다. 본 발명에서는, 이 문제를 방지하기 위해 원통의 재킷ㆍ휜의 높이 방향의 냉각액의 흐름이 균일해지도록, 정류 블레이드를 설치하도록 하였다. 도10에서는 재킷ㆍ휜의 일부를 연장하여 정류 블레이드로 한 휜(18)을 설치하는 예를 도시하고 있다. 도11에는 방열기ㆍ휜의 중앙부에 유입되는 냉각액을 상하 방향으로 분산시키기 위해, 방향이 다른 2 종류의 정류 블레이드를 갖는 재킷ㆍ휜의 적층한 원통 휜을 나타내고 있다, 이 경우에는, 통상의 휜 외에 2 종류의 정류 블레이드를 갖고 휜을 조합하므로 비용 상승으로 연결된다. 이로 인해 , 도12와 같이 정류 블레이드를 다른 부품으로서, 냉각 재킷에 삽입하는 방법이 있다.

본 발명에 따르면, 상기 과제를 해결하기 위해 수냉 방식과 강제 공기 냉각 방식의 냉각 모듈의 공통화가 도모된다. 즉, 저소비 전력의 CPU를 사용하는 경우에는 강제 공기 냉각의 냉각 모듈을 선택하고, 고소비 전력의 CPU를 사용하는 경우에는 수냉 방식의 냉각 모듈을 선택할 수 있는 냉각 모듈이 제공된다.

Claims (8)

1. 정보 처리 장치에 탑재된 CPU의 냉각 모듈이며,

   상기 CPU에 열 접속하여 CPU의 발생열을 냉각액으로 전달하는 냉각 재킷과,

   냉각액을 순환시키는 펌프와,

   냉각액의 보충을 행하는 리저브 탱크와,

   상기 냉각액을 방열하는 제1 방열기와 제2 방열기를 구비하고,

   상기 냉각 재킷과 펌프와 리저브 탱크와 제1 방열기와 제2 방열기는 냉각액의 순환 경로로 배치되는 동시에,

   상기 냉각 재킷의 상방에 상기 펌프와 리저브 탱크가 설치되고, 그 상방에 상기 제1 방열기가 설치되고,

   상기 제2 방열기는 적층된 상기 냉각 재킷과 펌프와 리저브 탱크와 제1 방열기의 측부에 배치되고,

   상기 제2 방열기는 상기 제1 방열기보다 냉각 재킷에 가깝고, 순환 경로의 상류측에 배치되고,

   제1 방열기로부터 제2 방열기의 차례로 냉각풍이 통풍되는 것을 특징으로 하는 냉각 모듈.
2. 제1항에 있어서, 제1 방열기의 방열 휜과 제2 방열기의 방열 휜이 동일 평면으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 모듈.
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5. 제1항에 있어서, 냉각액은 펌프, 냉각 재킷, 제2 방열기, 제1 방열기, 리저브 탱크의 차례로 순환하는 것을 특징으로 하는 냉각 모듈.
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