JP4891617B2

JP4891617B2 - 水冷式ヒートシンク

Info

Publication number: JP4891617B2
Application number: JP2006000505A
Authority: JP
Inventors: 哲佐久間; 俊行堀内; 博巳太田
Original assignee: T.RAD CO., L T D.
Current assignee: T.RAD CO., L T D.
Priority date: 2006-01-05
Filing date: 2006-01-05
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2026-01-05
Also published as: JP2007184349A

Description

本発明は、ノート型パソコンのＣＰＵ等の発熱体を冷却水によって冷却するための水冷式ヒートシンクに関する。

従来、ノート型パソコンのＣＰＵ（Central
Processing Unit）から発生した熱を放出させるため、ＣＰＵ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、近年におけるパソコンの性能の向上に伴い、ＣＰＵ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ＣＰＵ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、ＣＰＵを冷却することが行われるようになっている。

図６に示すように、この種の従来の水冷式ヒートシンク１には、扁平形状のタンク２が設けられている。このタンク２は、板状の受熱板３と、受熱板３に固着された盆状のタンク本体４とから構成され、受熱板３にはノート型パソコンのＣＰＵ５が密着して設置されるようになっている。また、タンク２の内部にはインナーフィン６が挿入され、タンク本体４の両端部には、タンク２の内部に連通するように、冷却水入口７及び冷却水出口８がそれぞれ接続されている。

そして、冷却水入口７からタンク２の内部に流入した冷却水は、受熱板３を介してＣＰＵ５から発生した熱を吸収してＣＰＵ５を冷却した後、冷却水出口８から外部に流出する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１２３２６０号公報

しかしながら、上記した従来の水冷式ヒートシンク１では、タンク２内の冷却水温度が冷却水入口７付近から冷却水出口８付近に向かって次第に高くなるため、受熱板３の表面温度は、冷却水出口８側（図６のＨ点）で最も高くなり、全体的に不均一となる。一方、ヒートシンクでは、通常、受熱板３の表面温度が最も高くなる部分の温度が所定温度以下となるように、冷却水の流量や温度を設定する必要がある。したがって、上記した従来のヒートシンク１のように、受熱板３の表面温度が不均一となる場合には、冷却水の流量や温度を効率良く設定することできないため、ヒートシンクの経済性を高めることが難しい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、受熱板の表面温度の均一化を図り、効率的で経済性の高い水冷式ヒートシンクを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本発明は、扁平形状を成すタンクの内部を流通する冷却水により、該タンクの外面に取り付けられた発熱体を冷却するように構成された水冷式ヒートシンクであって、前記タンクの内部には、前記発熱体が密着された外面に沿うように仕切り部材が設けられ、該仕切り部材により冷却水が折り返しながら流通可能な冷却水流路が層状に形成されていることを特徴とする。

そして、前記仕切り部材は板状部材により形成されており、前記冷却水流路は前記発熱体側から順に第１冷却水流路と第２冷却水流路が２層に形成されており、前記第１冷却水流路に連通するように冷却水入口が設けられていると共に、前記第２冷却水流路に連通するように冷却水出口が設けられていてもよい。

また、前記仕切り部材はコルゲートフィンにより形成されており、前記冷却水流路は前記発熱体側から順に第１冷却水流路と第２冷却水流路が２層に形成されており、前記第１冷却水流路に連通するように冷却水入口が設けられていると共に、前記第２冷却水流路に連通するように冷却水出口が設けられていてもよい。

本発明によれば、タンクの内部に冷却水が折り返しながら流通可能な冷却水流路が層状に形成されているため、タンクの内部の仕切り部材や冷却水の温度が平均化され、発熱体が密着されるタンクの外面の表面温度が均一化される。したがって、タンクに供給する冷却水の流量や温度を効率良く経済的に設定することできるため、ヒートシンクの効率や経済性の向上を図ることができる。

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。

先ず、図１及び図２を参照しつつ、本発明の第１の実施の形態に係る水冷式ヒートシンクについて説明する。ここで、図１は本実施の形態に係る水冷式ヒートシンクを示す断面図、図２はＡ−Ａ矢視図である。

本実施の形態に係る水冷式ヒートシンク１１には、アルミニウム製で扁平形状を成すタンク１２が設けられており、このタンク１２は、ノート型パソコンのＣＰＵ等の発熱体（図示省略）が密着可能なように矩形板状に形成された受熱板１３に、プレス加工により盆状に形成されたタンク本体１４を固着することにより形成されている。そして、タンク本体１４の受熱板１３に対向する面１５の一端部側には、冷却水入口１６、冷却水出口１７がそれぞれ接続されており、冷却水入口１６は冷却水出口１７より外側に配置されている。

タンク１２の内部には、受熱板１３と受熱板１３に対向する面１５との間において、受熱板１３と受熱板１３に対向する面１５にそれぞれ平行を成すように、アルミニウム製の仕切り板１８が取り付けられている。この仕切り板１８により、前記タンク１２の内部には、前記発熱体側から順に第１冷却水流路１９と第２冷却水流路２０が２層に形成されている。また、仕切り板１８の一端部には、受熱板１３に対向する面１５の冷却水入口１６と冷却水出口１７との間に掛けて、閉塞板２１が取り付けられており、この閉塞板２１により、仕切り板１８と受熱板１３に対向する面１５との間の隙間が閉塞されるようになっている。これに対して、仕切り板１８の他端部は、タンク本体１４から離間して設けられている。

このようにタンク１２の内部に仕切り板１８及び閉塞板２１が設置されることにより、冷却水入口１６が第１冷却水流路１９に連通すると共に、冷却水出口１７が第２冷却水流路２０に連通し、タンク１２の内部には、第１冷却水流路１９から第２冷却水流路２０に折り返す冷却水流通路が形成されるようになっている。

このような構成を備えた水冷式ヒートシンク１１において、冷却水入口１６からタンク１２の内部に流入した冷却水は、先ず、第１冷却水流路１９を流通し、受熱板１３を介して前記ＣＰＵから発生した熱を吸収しながら、第２冷却水流路２０に折り返す。その後、冷却水は第２冷却水流路２０を流通し、さらに、受熱板１３からタンク本体１４に伝熱した熱等を吸収した後、冷却水出口１７を通って外部に流出する。この間、冷却水温度は、第１冷却水流路１９では冷却水入口１６から離れるに従って次第に高くなるが、冷却水が第１冷却水流路１９から第２冷却水流路２０に折り返すようになっているため、第２冷却水流路ではその反対に冷却水出口１７に向かうに連れて高くなる。したがって、タンク１２の内部の仕切り板１８及び冷却水の温度は平均化され、受熱板１３の表面温度は均一化される。

次に、図３〜図５を参照しつつ、本発明の第２の実施の形態に係る水冷式ヒートシンクについて説明する。ここで、図３は本実施の形態に係る水冷式ヒートシンクを示す断面図、図４はＡ−Ａ矢視図、図５はＢ−Ｂ矢視図である。なお、以下の説明では、説明の簡略化のため、上記した第１の実施の形態と同様の構成については、図３〜図５中、図１及び図２と同一の符号を付し、それらの構成に関する詳細な説明は省略する。

本実施の形態に係る水冷式ヒートシンク３１では、上記した第１の実施の形態における仕切り板１８の代わりに、タンク１２の内部に挿入されたインナーフィン３２を利用している。また、冷却水出口１７は、タンク本体１４に突設されたチャンバ３８を介して接続されている。

このインナーフィン３２は、アルミニウム製のコルゲートフィンであり、タンク１２の内部の高さに整合した高さに形成されていると共に、その両端部とタンク本体１４との間にそれぞれ空間３３，３４が形成されるように配置されており、その一端部は冷却水入口１６と冷却水出口１７との間に位置している。そして、このインナーフィン３２により、前記タンク１２の内部には、前記発熱体側から順に第１冷却水流路３５と第２冷却水流路３６が２層に形成されている。また、インナーフィン３２の一端部から、受熱板１３に対向する面１５の冷却水入口１６と冷却水出口１７との間に掛けて、櫛歯状の閉塞板３７が取り付けられており、この閉塞板３７により、インナーフィン３２と受熱板１３に対向する面１５との間の隙間が閉塞されるようになっている。

このようにタンク１２の内部にインナーフィン３２及び閉塞板３７が設置されることにより、冷却水入口１６が第１冷却水流路３５に連通すると共に、冷却水出口１７が第２冷却水流路３６に連通し、タンク１２の内部には、第１冷却水流路３５から第２冷却水流路３６に折り返す冷却水流通路が形成されるようになっている。

このような構成を備えた水冷式ヒートシンク３１において、冷却水入口１６からタンク１２の内部に流入した冷却水は、先ず、第１冷却水流路３５を流通し、受熱板１３を介して前記ＣＰＵから発生した熱を吸収しながら、第２冷却水流路３６に折り返す。その後、冷却水は第２冷却水流路３６を流通し、さらに、受熱板１３からタンク本体１４に伝熱した熱等を吸収した後、冷却水出口１７を通って外部に流出する。この間、冷却水温度は、第１冷却水流路３５では冷却水入口１６から離れるに従って次第に高くなるが、冷却水が第１冷却水流路３５から第２冷却水流路３６に折り返すようになっているため、第２冷却水流路ではその反対に冷却水出口１７に向かうに連れて高くなる。したがって、タンク１２の内部のインナーフィン３２及び冷却水の温度は平均化され、受熱板１３の表面温度は均一化される。

なお、上記各実施の形態においては、タンク１２の内部に層状に冷却水流路を形成させるための仕切り部材として、仕切り板１８やインナーフィン３２を設けたが、これらは単なる例示に過ぎず、他の部材を使用することも可能である。

また、この仕切り部材を複数段に渡って設け、タンク１２の内部に３層以上の冷却水流路を形成させることもできる。

さらに、本発明の水冷式ヒートシンク１１，３１により冷却される発熱体としては、上記したノート型パソコンのＣＰＵの他、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断面図である。図１のＡ−Ａ矢視図である。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断面図である。図３のＡ−Ａ矢視図である。図３のＢ−Ｂ矢視図である。従来例を示す断面図である。

符号の説明

１１水冷式ヒートシンク
１２タンク
１６冷却水入口
１７冷却水出口
１８仕切り板
１９第１冷却水流路
２０第２冷却水流路
３１水冷式ヒートシンク
３２インナーフィン
３５第１冷却水流路
３６第２冷却水流路

Claims

扁平形状を成すタンクの内部を流通する冷却水により、該タンクの外面に取り付けられた発熱体を冷却するように構成された水冷式ヒートシンクであって、
前記タンクの内部には、該タンクの内部の高さに整合した高さに形成されたコルゲートフィンが設けられており、該コルゲートフィンにより前記発熱体側から順に第１冷却水流路と第２冷却水流路が２層に形成されており、前記第１冷却水流路に連通するように冷却水入口が設けられていると共に、前記第２冷却水流路に連通するように冷却水出口が設けられ、前記第１冷却水流路から前記第２冷却水流路に折り返す冷却水流路が層状に形成されていることを特徴とする水冷式ヒートシンク。
前記タンク冷却水入口及び前記冷却水出口は前記発熱体が取り付けられる面に対向する面に接続され、前記コルゲートフィンの両端部とタンク本体との間にそれぞれ空間が形成され、前記コルゲートフィンの一端部は前記冷却水入口と前記冷却水出口の間に位置しており、前記コルゲートフィンの一端部と前記対向する面との間の隙間は櫛歯状の閉塞板により閉塞されている請求項１に記載の水冷式ヒートシンク。