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JP2010080564A - Liquid cooling system - Google Patents

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JP2010080564A
JP2010080564A JP2008245106A JP2008245106A JP2010080564A JP 2010080564 A JP2010080564 A JP 2010080564A JP 2008245106 A JP2008245106 A JP 2008245106A JP 2008245106 A JP2008245106 A JP 2008245106A JP 2010080564 A JP2010080564 A JP 2010080564A
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JP
Japan
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heat
flow path
radiator
cooling system
liquid cooling
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2008245106A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Onishi
人司 大西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Alps Electric Co Ltd filed Critical Alps Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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Abstract

【課題】単位時間当たりの発熱量が大小に異なる複数の発熱源;これら複数の発熱源と熱的に接触する、受熱流路を有する流路板;この受熱流路に接続された少なくとも一つのラジエータ;及びこの受熱流路とラジエータの間に冷媒を循環させるポンプ;を備えた液冷システムにおいて、流路の長距離化複雑化又は(及び)ポンプの負荷能力の増大に頼ることなく、特に最大発熱量熱源を効率的に冷却することができる液冷システムを得る。
【解決手段】流路板の受熱流路を、特定のラジエータを基準にして、該ラジエータより流体流れ方向前方に位置する前方受熱流路と、該ラジエータより流体流れ方向後方に位置する後方受熱流路とに分割し、最大発熱量熱源を、この前方受熱流路と後方受熱流路の双方に熱接触させた液冷システム。
【選択図】図1
A plurality of heat generation sources having different heat generation amounts per unit time; a flow path plate having a heat reception flow path in thermal contact with the plurality of heat generation sources; at least one connected to the heat reception flow path In a liquid cooling system comprising a radiator; and a pump that circulates a refrigerant between the heat receiving flow path and the radiator; without relying on a complicated flow path lengthening and / or an increase in pump load capacity, in particular A liquid cooling system capable of efficiently cooling the maximum heat generation heat source is obtained.
A heat receiving flow path of a flow path plate with respect to a specific radiator as a reference, a front heat receiving flow path positioned in front of the radiator in a fluid flow direction, and a rear heat receiving flow positioned in the fluid flow direction rearward of the radiator A liquid cooling system that is divided into a path and the maximum heat generation heat source is brought into thermal contact with both the front heat receiving channel and the rear heat receiving channel.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、発熱体(特にPCの発熱源)を冷却するための液冷システムに関する。   The present invention relates to a liquid cooling system for cooling a heating element (in particular, a heat generation source of a PC).

最近のノート型パソコンは、CPUだけでなく、GPU、チップセット等の複数の発熱体を有しており、これら複数の発熱体を如何に効果的に冷却するかが技術課題となっている。部品の収納スペースが限られているノート型パソコンでは、全体として薄型でユニット性の高い液冷システムが求められている。
特開平5-283571号公報 特開2003-75037号公報 特開2005-222443号公報 特開2005-228216号公報 特開2007-103702号公報 特開2007-272294号公報
Recent notebook personal computers have not only a CPU but also a plurality of heating elements such as GPUs and chip sets, and how to effectively cool the plurality of heating elements is a technical problem. Notebook PCs with limited storage space for parts require a liquid cooling system that is thin overall and highly unity.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-283571 JP 2003-75037 A JP 2005-222443 A JP 2005-228216 JP JP 2007-103702 JP 2007-272294 A

このような液冷システムでは、理論的には、冷媒(冷却液)の流量を一定としたとき、発熱源から受熱する受熱流路及び放熱するための放熱流路を長くとることで冷却能力を高めることができるが、ノートPCのような小型の機器では、流路を長くとることは困難で圧力損が大きく発生し、ポンプの負荷が大きくなる。   Theoretically, in such a liquid cooling system, when the flow rate of the refrigerant (coolant) is constant, the cooling capacity is improved by taking a long heat receiving channel for receiving heat from the heat source and a heat releasing channel for radiating heat. Although it can be increased, in a small device such as a notebook PC, it is difficult to take a long flow path, a large pressure loss occurs, and a load on the pump increases.

本発明は、流路の長距離化複雑化又は(及び)ポンプの負荷能力の増大に頼ることなく、特に複数の発熱源のうち最も発熱量の多い発熱源を効率的に冷却することができる液冷システムを得ることを目的とする。   The present invention can efficiently cool, in particular, a heat source having the largest amount of heat generation among a plurality of heat sources without relying on a complicated flow path and / or increased load capacity of the pump. The purpose is to obtain a liquid cooling system.

本発明は、複数の発熱源のうち、最も発熱量の多い発熱源に着目し、この最大発熱量発熱源に対し、ラジエータに入る前の流路とラジエータを出た後の流路によって受熱すれば、効率的な受熱(冷却)ができるとの着眼に基づいてなされたものである。   The present invention pays attention to a heat source having the largest heat generation amount among a plurality of heat generation sources, and the maximum heat generation heat source is received by the flow path before entering the radiator and the flow path after exiting the radiator. For example, it was made based on the viewpoint that efficient heat reception (cooling) can be performed.

すなわち、本発明は、単位時間当たりの発熱量が大小に異なる複数の発熱源;これら複数の発熱源と熱的に接触する、受熱流路を有する流路板;この受熱流路に接続された少なくとも一つのラジエータ;及びこの受熱流路とラジエータの間に冷媒を循環させるポンプ;を備えた液冷システムにおいて、受熱流路を、特定のラジエータを基準にして、該ラジエータより流体流れ方向前方に位置する前方受熱流路と、該ラジエータより流体流れ方向後方に位置する後方受熱流路とに分割し、複数の発熱源のうち最も発熱量の大きい発熱源を、この前方受熱流路と後方受熱流路の双方に熱接触させたことを特徴としている。   That is, the present invention provides a plurality of heat generation sources having different heat generation amounts per unit time; a flow path plate having a heat reception flow path that is in thermal contact with the plurality of heat generation sources; and connected to the heat reception flow path. In a liquid cooling system comprising at least one radiator; and a pump for circulating a refrigerant between the heat receiving flow path and the radiator, the heat receiving flow path is located forward of the radiator in the fluid flow direction with respect to the specific radiator. The heat receiving channel is divided into a front heat receiving channel positioned behind and a rear heat receiving channel positioned rearward in the fluid flow direction from the radiator, and the heat generating source having the largest heat generation amount among the plurality of heat generating sources is separated from the front heat receiving channel and the rear receiving channel. It is characterized by being in thermal contact with both of the heat flow paths.

前方受熱流路と後方受熱流路の最大発熱量熱源からの受熱量は、他の発熱源からの受熱量を勘案し、互いに異ならせるのが実際的である。   The amount of heat received from the maximum heat generation heat source of the front heat receiving channel and the rear heat receiving channel is practically different from each other in consideration of the amount of heat received from other heat sources.

複数の発熱源のうち、最大発熱量熱源以外の発熱源は、前方受熱流路と後方受熱流路の一方のみと熱接触させることができる。   Of the plurality of heat sources, heat sources other than the maximum heat generation amount heat source can be brought into thermal contact with only one of the front heat receiving channel and the rear heat receiving channel.

より具体的に、発熱源が3個であるとき、最大発熱量熱源以外の2つの発熱源は、前方受熱流路と後方受熱流路にそれぞれ熱接触させることができる。   More specifically, when there are three heat sources, two heat sources other than the maximum heat generation heat source can be brought into thermal contact with the front heat receiving channel and the rear heat receiving channel, respectively.

本発明の液冷システムでは、ラジエータに冷却風を与える冷却ファンを設けることが好ましい。   In the liquid cooling system of the present invention, it is preferable to provide a cooling fan for supplying cooling air to the radiator.

発熱源は、具体例をあげると、CPU、GPU及びチップセットである。   For example, the heat source is a CPU, a GPU, and a chip set.

ノートPCのような小型の機器への搭載を可能とするため、ポンプは圧電ポンプとすることができる。   In order to enable mounting on a small device such as a notebook PC, the pump can be a piezoelectric pump.

本発明の対象は、別の態様では、以上の液冷システムを搭載した電気機器(PC、映像機器、撮像機器、照明装置等)に及ぶ。   In another aspect, the subject of the present invention covers electrical equipment (PC, video equipment, imaging equipment, lighting device, etc.) equipped with the above liquid cooling system.

本発明の液冷システムは、流路板の受熱流路を、特定のラジエータを基準にして、該ラジエータより流体流れ方向前方に位置する前方受熱流路と、該ラジエータより流体流れ方向後方に位置する後方受熱流路とに分割し、複数の発熱源のうち最も発熱量の大きい発熱源を、この前方受熱流路と後方受熱流路の双方に熱接触させたので、特に最大発熱量熱源を効率的に冷却することができる。   In the liquid cooling system of the present invention, the heat receiving flow path of the flow path plate is positioned with respect to a specific radiator as a front heat receiving flow path positioned in front of the radiator in the fluid flow direction, and positioned rearward in the fluid flow direction from the radiator. The heat generation source having the largest heat generation amount among the plurality of heat generation sources is brought into thermal contact with both the front heat reception flow channel and the rear heat reception flow channel. It can be cooled efficiently.

図1ないし図5は、本発明による液冷システムの一実施形態を示している。この実施形態は、単一の流路板(平面流路板)10上に、3つの発熱源CPU21、GPU22及びチップセット23を載置し、流路板10内に、これらのCPU21、GPU22及びチップセット23の下部(または上部)を流れる冷媒(冷却液)の受熱流路を形成した実施形態である。CPU21、GPU22及びチップセット23の単位時間当たりの発熱量は、例えば、15W、30W及び5Wであり、GPU22が最大発熱量熱源である。CPU21、GPU22及びチップセット23と流路板10との間にはそれぞれ、これら発熱源の熱を流路板10に伝熱するヒートスプレッダ21S、ヒートスプレッダ22S及びヒートスプレッダ23Sが介在している。   1 to 5 show an embodiment of a liquid cooling system according to the present invention. In this embodiment, three heat generation sources CPU 21, GPU 22 and chip set 23 are placed on a single flow path plate (planar flow path plate) 10, and these CPU 21, GPU 22 and This is an embodiment in which a heat receiving flow path of a refrigerant (coolant) flowing in the lower part (or upper part) of the chip set 23 is formed. The calorific values per unit time of the CPU 21, GPU 22 and chipset 23 are, for example, 15W, 30W and 5W, and the GPU 22 is the maximum calorific value heat source. A heat spreader 21S, a heat spreader 22S, and a heat spreader 23S that transfer the heat of these heat sources to the flow path plate 10 are interposed between the CPU 21, the GPU 22, the chip set 23, and the flow path plate 10, respectively.

流路板10は、平面流路11を有している。図3は、3枚の積層金属板(例えばブレージングシート)10a、10b、10cからなる流路板10の構造例を示しており、真ん中の積層板10bに、表裏の積層板10aと10cによって閉塞され、平面流路11を構成する貫通穴11tが形成されている。流路板10は、2枚または4枚以上の金属板から構成することもできる。   The flow path plate 10 has a flat flow path 11. FIG. 3 shows an example of the structure of the flow path plate 10 composed of three laminated metal plates (for example, brazing sheets) 10a, 10b, 10c. The middle laminated plate 10b is closed by the front and back laminated plates 10a and 10c. A through hole 11t constituting the planar flow path 11 is formed. The flow path plate 10 can also be composed of two or four or more metal plates.

流路板10は、図1の略右半分のCPU21、GPU22及びチップセット23を有する受熱エリアと、略左半分の放熱駆動エリアとに別れており、放熱駆動エリアには、第一のラジエータ31、第二のラジエータ32、冷却ファン(シロッコファン)33及び圧電ポンプ40が搭載されている。第一のラジエータ31と第二のラジエータ32は、互いに直交する位置関係で流路板10の隅部に配置されており、冷却ファン33は、この第一のラジエータ31と第二のラジエータ32に囲まれた空間に配置されていて、第一のラジエータ31と第二のラジエータ32に冷却風を与える。流路板10には、冷却ファン33による冷却風を通過させる貫通穴12(図1)が形成されている。なお、第一のラジエータ31と第2のラジエータ32は本実施形態においては分割されているが一体で形成されていても良い。   The flow path plate 10 is divided into a heat receiving area having the CPU 21, the GPU 22 and the chip set 23 in the substantially right half of FIG. 1 and a heat dissipation drive area in the substantially left half, and the heat dissipation drive area includes the first radiator 31. A second radiator 32, a cooling fan (sirocco fan) 33, and a piezoelectric pump 40 are mounted. The first radiator 31 and the second radiator 32 are arranged at the corners of the flow path plate 10 in a positional relationship orthogonal to each other, and the cooling fan 33 is connected to the first radiator 31 and the second radiator 32. It arrange | positions in the enclosed space and gives a cooling wind to the 1st radiator 31 and the 2nd radiator 32. FIG. The passage plate 10 is formed with a through hole 12 (FIG. 1) through which cooling air from the cooling fan 33 passes. Although the first radiator 31 and the second radiator 32 are divided in the present embodiment, they may be integrally formed.

流路板10の平面流路11は、圧電ポンプ40の吐出口41から出てチップセット23の上方及びGPU22の上方を流れた後、GPU22の下面において折り返され、再びGPU22の上方及びチップセット23の上方を流れて第一のラジエータ31及び第二のラジエータ32に入る。圧電ポンプ40の吐出口41から第一のラジエータ31に入る流路は、第一のラジエータ31及び第二のラジエータ32の流れ方向前方に位置する前方受熱流路11Fであり、この前方受熱流路11Fを冷媒が流れる間に、チップセット23の熱及びGPU22の一部(概ね1/3)の熱を受熱する。   The planar flow path 11 of the flow path plate 10 exits from the discharge port 41 of the piezoelectric pump 40 and flows above the chip set 23 and above the GPU 22, and then is folded back on the lower surface of the GPU 22, and again above the GPU 22 and the chip set 23. And enter the first radiator 31 and the second radiator 32. The flow path that enters the first radiator 31 from the discharge port 41 of the piezoelectric pump 40 is the front heat receiving flow path 11F that is positioned forward in the flow direction of the first radiator 31 and the second radiator 32, and this front heat receiving flow path. While the refrigerant flows through 11F, the heat of the chip set 23 and the heat of a part of the GPU 22 (approximately 1/3) are received.

第一のラジエータ31と第二のラジエータ32はそれぞれ、複数段に分岐した外側流路31a、32aと内側流路31b、32bを有しており、前方受熱流路11Fは、外側流路31a、32aを流れて冷却された後、CPU21の上方及びGPU22の上方を流れて該GPU22の上方において折り返され、再びGPU22の上方及びCPU21の上方を流れた後、第二のラジエータ32の内側流路32bと第一のラジエータ31の内側流路31bを流れ、圧電ポンプ40の吸入口42に戻る。第二のラジエータ32の外側流路32aから内側流路32bに至る流路は、第一のラジエータ31及び第二のラジエータ32の流れ方向後方に位置する後方受熱流路11Rであり、この後方受熱流路11Rを冷媒が流れる間に、CPU21の熱及びGPU22の一部(概ね2/3)の熱を受熱する。前方受熱流路11Fと後方受熱流路11Rは、この実施形態では、第一のラジエータ31の外側流路31aまたは第二のラジエータ32の外側流路32aを特定のラジエータとして、その前方と後方に位置する受熱流路である。   Each of the first radiator 31 and the second radiator 32 has outer flow paths 31a and 32a and inner flow paths 31b and 32b branched into a plurality of stages, and the front heat receiving flow path 11F includes the outer flow path 31a, After being cooled by flowing through 32a, after flowing over the CPU 21 and above the GPU 22, folded back above the GPU 22, and again flowing above the GPU 22 and above the CPU 21, the inner flow path 32b of the second radiator 32 is returned. And flows through the inner flow path 31 b of the first radiator 31 and returns to the suction port 42 of the piezoelectric pump 40. The flow path from the outer flow path 32a to the inner flow path 32b of the second radiator 32 is a rear heat receiving flow path 11R located at the rear of the first radiator 31 and the second radiator 32 in the flow direction. While the refrigerant flows through the heat flow path 11R, the heat of the CPU 21 and the heat of a part (generally 2/3) of the GPU 22 are received. In this embodiment, the front heat receiving flow path 11F and the rear heat receiving flow path 11R are arranged forward and rearward with the outer flow path 31a of the first radiator 31 or the outer flow path 32a of the second radiator 32 as a specific radiator. It is the heat receiving flow path located.

図1では、図示の便宜上、前方受熱流路11Fと後方受熱流路11R(及び第一、第二のラジエータ31、32を結ぶ流路)を実線で描き、ラジエータ31、32内の流路31a、31b、32a、32bを破線で描いている。   In FIG. 1, for convenience of illustration, the front heat receiving flow path 11 </ b> F and the rear heat receiving flow path 11 </ b> R (and the flow path connecting the first and second radiators 31 and 32) are drawn with solid lines, and the flow paths 31 a in the radiators 31 and 32 are drawn. , 31b, 32a, 32b are drawn by broken lines.

このように、流路板10の平面流路11は、第一のラジエータ31及び第二のラジエータ32の前後を流れる前方受熱流路11Fと後方受熱流路11Rに分けられていて、その前方受熱流路11Fと後方受熱流路11Rが最大発熱量熱源であるGPU22の熱を奪うため、GPU22を効率的に冷却することができる。つまり、前方受熱流路11Fを流れる冷媒は、第二のラジエータ32の内側流路32bと第一のラジエータ31の内側流路31bを通るときに冷却されているため、チップセット23とGPU22の一部を冷却することができる。そして、その結果昇温した冷媒は、第一のラジエータ31の外側流路31aと第二のラジエータ32の外側流路32aを通るときに冷却された後、後方受熱流路11Rを流れて、CPU21とGPU22の残部を冷却することができるため、最大発熱量熱源であるGPU22を効率的に冷却することができるのである。   As described above, the planar flow path 11 of the flow path plate 10 is divided into the front heat receiving flow path 11F and the rear heat receiving flow path 11R that flow before and after the first radiator 31 and the second radiator 32. Since the heat flow path 11F and the rear heat receiving flow path 11R take away the heat of the GPU 22 which is the maximum heat generation amount heat source, the GPU 22 can be efficiently cooled. That is, since the refrigerant flowing through the front heat receiving flow path 11F is cooled when passing through the inner flow path 32b of the second radiator 32 and the inner flow path 31b of the first radiator 31, The part can be cooled. Then, the refrigerant whose temperature has been raised as a result is cooled when passing through the outer flow path 31a of the first radiator 31 and the outer flow path 32a of the second radiator 32, and then flows through the rear heat receiving flow path 11R, and the CPU 21 Since the remaining part of the GPU 22 can be cooled, the GPU 22 which is the maximum heat generation heat source can be efficiently cooled.

本実施形態は、圧電ポンプ40の具体的構成を問うものではないが、図4に示す圧電ポンプ40の構成を説明する。図4は、図2とは上下関係を逆にして描いたものである。この圧電ポンプ40は、対をなす分割ハウジング40Lとアッパハウジング40Uを有している。分割ハウジング40Lには、該ハウジングの板厚平面に直交させて、吐出口41と吸入口42が互いに平行に穿設されている。分割ハウジング40Lとアッパハウジング40Uの間には、Oリング43を介して圧電振動子(ダイヤフラム)44が液密に挟着支持されていて、該圧電振動子44と分割ハウジング40Lとの間にポンプ室Pを構成している。圧電振動子44とアッパハウジング40Uとの間には、大気室Aが形成される。   Although this embodiment does not ask about the specific structure of the piezoelectric pump 40, the structure of the piezoelectric pump 40 shown in FIG. 4 is demonstrated. FIG. 4 is drawn with the vertical relationship reversed from FIG. The piezoelectric pump 40 has a split housing 40L and an upper housing 40U that make a pair. In the divided housing 40L, a discharge port 41 and a suction port 42 are bored in parallel to each other so as to be orthogonal to the plate thickness plane of the housing. A piezoelectric vibrator (diaphragm) 44 is sandwiched and supported between the divided housing 40L and the upper housing 40U via an O-ring 43, and a pump is interposed between the piezoelectric vibrator 44 and the divided housing 40L. Chamber P is configured. An atmospheric chamber A is formed between the piezoelectric vibrator 44 and the upper housing 40U.

圧電振動子44は、中心部のシム44aと、シム44aの表裏の一面(図4の上面)に積層形成した圧電体44bとを有するユニモルフタイプである。ポンプ室Pには、シム44aが臨んで冷媒と接触する。シム44aは、導電性の金属薄板材料、例えば厚さ30〜300μm程度のステンレスや42アロイ等のばね性金属材料(導電性金属薄板)から構成されている。圧電体44bは、例えば厚さ50〜600μm程度のPZT(Pb(Zr、Ti)O3)等の圧電材料から構成されるもので、その表裏方向に分極処理が施されている。このような圧電振動子は周知である。 The piezoelectric vibrator 44 is a unimorph type having a central shim 44a and a piezoelectric body 44b formed on one surface of the front and back of the shim 44a (upper surface in FIG. 4). A shim 44a faces the pump chamber P and comes into contact with the refrigerant. The shim 44a is made of a conductive metal thin plate material, for example, a spring metal material (conductive metal thin plate) such as stainless steel or 42 alloy having a thickness of about 30 to 300 μm. The piezoelectric body 44b is made of a piezoelectric material such as PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ) having a thickness of about 50 to 600 μm, for example, and is polarized in the front and back directions. Such a piezoelectric vibrator is well known.

分割ハウジング40Lの吐出口41と吸入口42にはそれぞれ、逆止弁(アンブレラ)45と46が設けられている。逆止弁45は、ポンプ室Pから吐出口41への流体流を許してその逆の流体流を許さない吐出側逆止弁であり、逆止弁46は、吸入口42からポンプ室Pへの流体流を許してその逆の流体流を許さない吸入側逆止弁である。   The discharge port 41 and the suction port 42 of the divided housing 40L are provided with check valves (umbrellas) 45 and 46, respectively. The check valve 45 is a discharge-side check valve that allows a fluid flow from the pump chamber P to the discharge port 41 and does not allow the reverse fluid flow. The check valve 46 passes from the suction port 42 to the pump chamber P. This is a suction-side check valve that permits the fluid flow of the fluid and does not permit the reverse fluid flow.

逆止弁45、46は、同一の形態であり、流路に接着固定される穴あき基板45a、46aに、弾性材料からなるアンブレラ45b、46bを装着してなっている。このような逆止弁(アンブレラ)自体は周知である。   The check valves 45 and 46 have the same form, and are provided with umbrellas 45b and 46b made of an elastic material on perforated substrates 45a and 46a that are bonded and fixed to the flow path. Such a check valve (umbrella) itself is well known.

以上の圧電ポンプ40は、圧電振動子44が正逆に弾性変形(振動)すると、ポンプ室Pの容積が拡大する行程では、吸入側逆止弁46が開いて吐出側逆止弁45が閉じるため、吸入口42からポンプ室P内に冷媒が流入する。一方、ポンプ室Pの容積が縮小する行程では、吐出側逆止弁45が開いて吸入側逆止弁46が閉じるため、ポンプ室Pから吐出口41に冷媒が流出する。したがって、圧電振動子44を正逆に連続させて弾性変形させる(振動させる)ことで、ポンプ作用が得られる。   In the piezoelectric pump 40 described above, when the piezoelectric vibrator 44 is elastically deformed (vibrated) in the forward and reverse directions, the suction-side check valve 46 is opened and the discharge-side check valve 45 is closed in the stroke in which the volume of the pump chamber P is increased. Therefore, the refrigerant flows into the pump chamber P from the suction port 42. On the other hand, in the process of reducing the volume of the pump chamber P, the discharge side check valve 45 is opened and the suction side check valve 46 is closed, so that the refrigerant flows out from the pump chamber P to the discharge port 41. Therefore, the pump action can be obtained by elastically deforming (vibrating) the piezoelectric vibrator 44 continuously in the forward and reverse directions.

第一のラジエータ31と第二のラジエータ32は、通過する冷媒を冷却することができるものであればよく、一体となっていても良い。また、第一、第二のラジエータ31、32の外側流路31a、32aと、内側流路31b、32bは、機能的にはそれぞれ独立したラジエータであり、従ってこれらをそれぞれ、別々のラジエータとして構成してもよい。図示実施形態の第一のラジエータ31と第二のラジエータ32は実質的に同一構造であり、図5にその構造例を示す。このラジエータ31(32)は、積層流路板33を複数段(図示例では4段)積層してなっている。4段の積層流路板33の間には、該積層流路板33の間に空間(空気流通隙間)を確保するスペーサ34が挿入されている。各積層流路板33は、3枚の積層板(ブレージングシート)33a、33b、33cからなっている。真ん中の積層板33bには、外側流路31a(32a)と内側流路31b(32b)を形成する貫通穴33dが形成されており、全ての貫通穴33dの両端部は、連通路35を介して平面流路11に連通している。なお、図示していないが、平面流路11に連通させて適宜冷媒のリザーブタンクを設けることができる。   The 1st radiator 31 and the 2nd radiator 32 should just be what can cool the refrigerant | coolant which passes, and may be united. Further, the outer flow paths 31a and 32a and the inner flow paths 31b and 32b of the first and second radiators 31 and 32 are functionally independent radiators, and thus are configured as separate radiators. May be. The first radiator 31 and the second radiator 32 in the illustrated embodiment have substantially the same structure, and FIG. 5 shows an example of the structure. The radiator 31 (32) is formed by laminating a plurality of laminated flow path plates 33 (four stages in the illustrated example). A spacer 34 for ensuring a space (air flow gap) between the laminated flow path plates 33 is inserted between the four stages of the flow path plates 33. Each laminated flow path plate 33 includes three laminated plates (brazing sheets) 33a, 33b, and 33c. A through hole 33d that forms the outer flow path 31a (32a) and the inner flow path 31b (32b) is formed in the middle laminated plate 33b, and both end portions of all the through holes 33d are connected via the communication path 35. And communicated with the flat channel 11. Although not shown, a refrigerant reserve tank can be provided as appropriate in communication with the planar flow path 11.

図6は、比較例の液冷システムの流路板の平面流路例を示している。この比較例では、圧電ポンプ40の吐出口41を出て第一、第二のラジエータ31、32に入る前の前方受熱流路11Rだけが、CPU21、GPU22及びチップセット23の順に、その上方を通過している。   FIG. 6 shows a planar flow path example of the flow path plate of the liquid cooling system of the comparative example. In this comparative example, only the front heat receiving flow path 11 </ b> R that exits the discharge port 41 of the piezoelectric pump 40 and enters the first and second radiators 31 and 32, in the order of the CPU 21, the GPU 22, and the chip set 23, Has passed.

図7は、CPU21、GPU22及びチップセット23の単位時間当たりの発熱量を、それぞれ、15W、30W及び5Wとし、圧電ポンプ40の吐出量は、30ml/分としたとき、本発明による図1の液冷システムと図6の比較例における冷却性能を調べたグラフである。図7の実線は、図1の液冷システムにおける圧電ポンプ40の吐出口41から第一ラジエータ32の内側流路31bの出口に至る平面流路11(前方受熱流路11Fと後方受熱流路11R)内の冷媒の液温(及び各発熱源のジャンクション温度(j温度))をプロットしたもので、最大発熱量熱源のGPU22における最高温度は約65℃に抑制されている。なお、図7では便宜上、第一のラジエータ31と第二のラジエータ32を一つのラジエータと見なしており、図7中、Rad1 in液温は第一のラジエータ31の外側流路31aの入り口の液温であり、Rad1 out液温は第二のラジエータ32の外側流路32aの出口の液温を示している。同様に、図7中、Rad2 in液温は第二のラジエータ32の内側流路32bの入り口の液温を示し、Rad2 out液温は第一のラジエータ31の内側流路31bの出口の液温を示している。   7 shows that when the heat generation amount per unit time of the CPU 21, GPU 22 and chip set 23 is 15 W, 30 W and 5 W, respectively, and the discharge amount of the piezoelectric pump 40 is 30 ml / min, FIG. It is the graph which investigated the cooling performance in a liquid cooling system and the comparative example of FIG. The solid line in FIG. 7 shows the planar flow path 11 (front heat receiving flow path 11F and rear heat receiving flow path 11R from the discharge port 41 of the piezoelectric pump 40 to the outlet of the inner flow path 31b of the first radiator 32 in the liquid cooling system of FIG. ) In which the liquid temperature of the refrigerant (and the junction temperature (j temperature) of each heat generation source) is plotted, and the maximum temperature in the GPU 22 of the maximum heat generation heat source is suppressed to about 65 ° C. In FIG. 7, for convenience, the first radiator 31 and the second radiator 32 are regarded as one radiator, and in FIG. 7, the Rad1 in liquid temperature is the liquid at the inlet of the outer flow path 31 a of the first radiator 31. The Rad1 out liquid temperature indicates the liquid temperature at the outlet of the outer flow path 32a of the second radiator 32. Similarly, in FIG. 7, the Rad2 in liquid temperature indicates the liquid temperature at the inlet of the inner flow path 32 b of the second radiator 32, and the Rad2 out liquid temperature indicates the liquid temperature at the outlet of the inner flow path 31 b of the first radiator 31. Is shown.

これに対し、図7の破線は、図6の比較例をプロットしたもので、最大発熱量熱源のGPU22における最高温度は約80℃に達している。すなわち、本実施形態のように、流路板10の平面流路11を、第一のラジエータ31及び第二のラジエータ32の前後を流れる前方受熱流路11Fと後方受熱流路11Rに分割し、その前方受熱流路11Fと後方受熱流路11Rによって最大発熱量熱源であるGPU22を冷却すると、GPU22を効率的に冷却することができる。   On the other hand, the broken line in FIG. 7 is a plot of the comparative example in FIG. 6, and the maximum temperature of the maximum heat generation amount heat source GPU 22 reaches about 80 ° C. That is, as in the present embodiment, the planar flow path 11 of the flow path plate 10 is divided into a front heat receiving flow path 11F and a rear heat receiving flow path 11R that flow before and after the first radiator 31 and the second radiator 32, When the GPU 22 that is the maximum heat generation amount heat source is cooled by the front heat receiving channel 11F and the rear heat receiving channel 11R, the GPU 22 can be efficiently cooled.

以上の実施形態では、ラジエータを第一、第二のラジエータ31、32に分割したが、1つとしあるいは3つ以上としてもよい。また、以上の実施形態では、発熱源をCPU21、GPU22及びチップセット23の3つとし、そのうち、GPU22の発熱量が最大であるとしたが、本発明は、発熱量が大小に異なる複数の熱源の冷却システム一般に用いることができる。   In the above embodiment, the radiator is divided into the first and second radiators 31 and 32. However, the number may be one or three or more. In the above embodiment, the heat sources are the CPU 21, the GPU 22, and the chip set 23, and among them, the heat generation amount of the GPU 22 is the maximum. However, the present invention provides a plurality of heat sources having different heat generation amounts. The cooling system can be used in general.

本発明による液冷システムの一実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows one Embodiment of the liquid cooling system by this invention. 図1の正面図である。It is a front view of FIG. 図2の流路板の流路構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the flow-path structure of the flow-path board of FIG. 図1のIV-IV線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the IV-IV line of FIG. 図1のV-V線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the VV line of FIG. 比較例の液冷システムを示す、図1に対応する流路図である。It is a flow path figure corresponding to Drawing 1 showing the liquid cooling system of a comparative example. 本発明による液冷システムの冷却性能の具体例を示すグラフ図である。It is a graph which shows the specific example of the cooling performance of the liquid cooling system by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 流路板
10a 10b 10c 積層板
11 平面流路
11F 前方受熱流路
11R 後方受熱流路
11t 貫通穴
21 CPU(発熱源)
22 GPU(最大発熱量熱源)
23 チップセット(発熱源)
21S 22S 23S ヒートスプレッダ
31 第一のラジエータ
32 第二のラジエータ
31a 32a 外側流路
31b 32b 内側流路
33 冷却ファン
40 圧電ポンプ
41 吐出口
42 吸入口
44 圧電振動子
45 吸入側逆止弁
46 吐出側逆止弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Flow path board 10a 10b 10c Laminate board 11 Plane flow path 11F Front heat receiving flow path 11R Back heat receiving flow path 11t Through-hole 21 CPU (Heat generation source)
22 GPU (Maximum calorific value heat source)
23 Chipset (heat source)
21S 22S 23S Heat spreader 31 First radiator 32 Second radiator 31a 32a Outer channel 31b 32b Inner channel 33 Cooling fan 40 Piezoelectric pump 41 Discharge port 42 Suction port 44 Piezoelectric vibrator 45 Suction side check valve 46 Discharge side reverse valve Stop valve

Claims (8)

単位時間当たりの発熱量が大小に異なる複数の発熱源;
これら複数の発熱源と熱的に接触する、受熱流路を有する流路板;
この受熱流路に接続された少なくとも一つのラジエータ;及び
この受熱流路とラジエータの間に冷媒を循環させるポンプ;
を備えた液冷システムにおいて、
上記受熱流路を、特定のラジエータを基準にして、該ラジエータより流体流れ方向前方に位置する前方受熱流路と、該ラジエータより流体流れ方向後方に位置する後方受熱流路とに分割し、
上記複数の発熱源のうち最も発熱量の大きい発熱源を、この前方受熱流路と後方受熱流路の双方に熱接触させたことを特徴とする液冷システム。
Multiple heat sources with different amounts of heat generation per unit time;
A channel plate having a heat receiving channel in thermal contact with the plurality of heat sources;
At least one radiator connected to the heat receiving flow path; and a pump for circulating a refrigerant between the heat receiving flow path and the radiator;
In a liquid cooling system with
The heat receiving flow path is divided into a front heat receiving flow path positioned forward of the radiator in the fluid flow direction and a rear heat receiving flow path positioned rearward of the radiator in the fluid flow direction with respect to a specific radiator,
A liquid cooling system characterized in that a heat generating source having the largest heat generation amount among the plurality of heat generating sources is brought into thermal contact with both the front heat receiving channel and the rear heat receiving channel.
請求項1記載の液冷システムにおいて、前方受熱流路と後方受熱流路の最も発熱量の大きい発熱源からの受熱量は、互いに異なっている液冷システム。 2. The liquid cooling system according to claim 1, wherein the amount of heat received from the heat generating source having the largest amount of heat generated in the front heat receiving channel and the rear heat receiving channel is different from each other. 請求項1または2記載の液冷システムにおいて、複数の発熱源のうち、最も発熱量の大きい発熱源以外の発熱源は、前方受熱流路と後方受熱流路の一方のみと熱接触している液冷システム。 3. The liquid cooling system according to claim 1, wherein a heat generation source other than the heat generation source having the largest heat generation amount among the plurality of heat generation sources is in thermal contact with only one of the front heat reception flow path and the rear heat reception flow path. Liquid cooling system. 請求項3記載の液冷システムにおいて、発熱源は3個であり、最も発熱量の大きい発熱源以外の2つの発熱源は、前方受熱流路と後方受熱流路にそれぞれ熱接触している液冷システム。 4. The liquid cooling system according to claim 3, wherein there are three heat sources, and the two heat sources other than the heat source having the largest calorific value are in thermal contact with the front heat receiving channel and the rear heat receiving channel, respectively. Cold system. 請求項1ないし4のいずれか1項記載の液冷システムにおいて、上記ラジエータに冷却風を与える冷却ファンが備えられている液冷システム。 5. The liquid cooling system according to claim 1, further comprising a cooling fan that supplies cooling air to the radiator. 請求項1ないし5のいずれか1項記載の液冷システムにおいて、上記発熱源は、CPU、GPU及びチップセットを含んでいる液冷システム。 6. The liquid cooling system according to claim 1, wherein the heat generation source includes a CPU, a GPU, and a chip set. 請求項1ないし6のいずれか1項記載の液冷システムにおいて、上記ポンプは圧電ポンプである液冷システム。 7. The liquid cooling system according to claim 1, wherein the pump is a piezoelectric pump. 請求項1ないし7のいずれか1項記載の液冷システムを搭載した電気機器。 An electric device equipped with the liquid cooling system according to any one of claims 1 to 7.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9826661B2 (en) 2014-06-28 2017-11-21 Nidec Corporation Heat module
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CN116792301A (en) * 2023-06-01 2023-09-22 华为技术有限公司 Driving pump, liquid cooling module, electronic equipment and vibrator preparation method

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