(57)【要約】  本発明は、筐体を有する電子ユニットであって、熱を発生する第１部品と、熱を発生する第２部品と、冷却システムとを前記筐体内に備えた電子ユニットに関する。電子ユニットの動作中、第１部品及び第２部品は冷却システムにより冷却される。第１部品のより低い温度及び第２部品のより高い温度が合わされるように、第１部品は熱伝導接続により第２部品に接続されている。熱伝導接続は好適にはヒートパイプを有する。
2014502785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体を有する、特にコンピュータシステムである電子ユニットであって：
熱を発生する第１部品；
熱を発生する第２部品；及び
冷却システム；
を前記筐体内に備えた電子ユニットであり、
前記電子ユニットの動作中、前記第１部品及び前記第２部品は前記冷却システムにより冷却され、前記第１部品は、前記第１部品のより低い温度及び前記第２部品のより高い温度が収束するように、熱伝導接続を介して前記第２部品に接続されている；
電子ユニット。
【請求項２】
前記第１部品の前記温度及び前記第２部品の前記温度は略等しい温度レベルまでバランスが取られる、請求項１に記載の電子ユニット。
【請求項３】
前記冷却システムは、冷却空気流を生成する少なくとも１つのファンを有する、請求項１又は２に記載の電子ユニット。
【請求項４】
前記第１部品は、前記第１部品からの流出空気流の少なくとも一部が前記第２部品に入射するように、前記第２部品の前に、前記冷却空気流の方向に備えられている、請求項３に記載の電子ユニット。
【請求項５】
前記熱伝導接続はヒートパイプを有する、請求項１又は２に記載の電子ユニット。
【請求項６】
前記第１部品及び前記第２部品の少なくとも一は、発生した熱を放熱するヒートシンクを有する、請求項１又は２に記載の電子ユニット。
【請求項７】
前記熱伝導接続はヒートシンクを有する、請求項１又は２に記載の電子ユニット。
【請求項８】
前記第１部品及び前記第２部品は各々、プロセッサを有する、請求項１又は２に記載の電子ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筐体を有する電子ユニットであって、熱を発生する第１部品、熱を発生する第２部品及び冷却システムが筐体内に備えられた、電子ユニットに関する。電子ユニットの動作中、第１部品及び第２部品は冷却システムにより冷却される。
【背景技術】
【０００２】
電子ユニット、特にコンピュータシステムは通常、複数の熱発生部品又は装置、例えば、プロセッサ（中央演算処理装置（ＣＰＵ））、ランダムアクセスメモリ装置（ＲＡＭ）、システムボード又は他の部品を有する。各々の部品は電力を散逸し、この電力の散逸は、放出される熱の形で部品において現れる。この放出された熱は、冷却システム、通常は、冷却空気流を生成するファンシステム又は水冷却システムによって、その部品から外側に伝導され、外部の環境に対して散逸され得る。通常は、冷却フィン又は冷却翼を有し、熱放射を改善するヒートシンクは、部品に対向して又は部品上に配置される。
【０００３】
そのようなシステムにおける熱発生部品は通常、それぞれの部品及び冷却システムに対する前記部品のインタフェースにおける負荷に依存する異なる動作温度を有する。多重ソケットシステム（２つ又はそれ以上のプロセッサを有するシステム）において特に、それらのプロセッサは、異なる負荷を有し得る、及び／又は、アンバランスの冷却効果のみが得られるように位置付けられ得る。この場合、冷却システムは、高い動作温度を有する部品を含む部品すべてが、システムが損傷せず且つ故障しないように効率的に冷却されるように、デザインされる必要がある。
【０００４】
これは、冷却システムが常に、そのシステムにおける１つの部品の最大動作温度に基づいてデザインされる必要があることを意味する。故に、より低い動作温度を有する他の部品の冷却は、過度に強いものとなり、それらの部品において費やされる冷却の努力は、過剰に多く、不必要なコストをもたらす。
【０００５】
既知の解決方法の大部分は、冷却媒体の案内を最適化する助けになるものである。したがって、例えば、空気ダクトを介する複合空気案内手段が一般に、付加的なファンの配備と組み合わせて用いられている。代替として、熱が周囲の空気に伝達される位置を移動させる水冷却システムが用いられる。更なる代替は、周囲の空気に対する熱伝達及び熱放射に関して種々の特性を有するヒートシンクを用いることである。
【０００６】
それらの解決方法は、しかしながら、用いられる部品の限定された寿命について、且つ高い維持コストに結びつけられた増加する開発コスト（例えば、水冷却システムについて）を含み、アンバランスな冷却効果に対してかなり限定された対応策しか提供できない。これは、高いシステムコストをもたらす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、故に、導入部で述べた種類の電子ユニットであって、その電子ユニットにおける熱発生部品すべての冷却を改善することができる、電子ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、導入部で述べた種類の電子ユニットであって、第１熱発生部品のより低い温度及び第２部品のより高い温度が収束するように、第１熱発生部品が、熱伝導接続を介して第２熱発生部品に接続された、電子ユニットにより達成される。
【０００９】
これは、それら２つの部品間で放出される熱が交換され、故に、より熱い構成要素からの放射熱は、熱伝導接続を介してより冷たい部品に伝達される。この結果、より冷たい部品は僅かに加熱されるが、より熱い部品は僅かに冷却されるという有利点を有する。したがって、より熱い部品の温度は低下されることが可能であり、故に、冷却システムの冷却電力もまた、減少されることが可能である。
【００１０】
２つの部品間の熱調整又は熱バランス化は、２つの部品の動作温度間の差について特定されることが可能であり、したがって、冷却システムの冷却電力も、より適度であるようにデザインされることが可能である。これは、ファンシステムについては、例えば、ノイズ放射における関連減少を伴った速度の低下を意味する。これは、水冷却システムについては、例えば、冷却剤についてのポンピング速度の低下を意味する。
【００１１】
それらの部品は、より効率的に冷却され、より冷たい第１部品に関連する冷却電力の余剰は、従来の解決方法に比べてより低く維持されることが可能である。
【００１２】
第１部品の温度及び第２部品の温度は、略等しい温度レベルに好適にバランスが取られる。したがって、この場合の両方の部品の動作温度は略等しく、第１部品の動作温度と第２部品の動作温度との間にあり、それは２つの部品間の熱伝達を伴わずに現れる。この場合、冷却電力は、第１部品が過度に冷却されず、第２部品が過小に冷却されないために、最適化されることが可能である。故に、第１部品に関連する冷却電力の余剰は最小化される。
【００１３】
全体的なシステムに関してもまた、これは、領域的又は局所的熱源又はヒートシンクが、故にシステム筐体内の温度アンバランスが、最大可能範囲に対してバランスを取ることができるという有利点を有する。複数の部品の動作温度における温度差は熱伝導接続によりバランスが取られる。
【００１４】
勿論、より熱い部品とより冷たい部品との間の熱交換は、より冷たい部品が加熱されることにより損傷を受けないようにするようにデザインされる。したがって、この解決方法は、類似するアーキテクチャ及び／又は機能の複数の部品について、例えば、２つのプロセッサ間で、用いられる。
【００１５】
例示としての実施形態においては、第１部品が、第１部品からの流出空気流の少なくとも一部が第２部品に入射するように第２部品の前に、冷却システムの冷却空気流の方向に、備えられる。この例示としての実施形態及び２つの部品の空間的配置は、例えば、複数の部品が小さい部品体積を占める空間を節約する形で１つの筐体内に備えられる、複数のソケットシステム（特に、二ソケットシステム）において用いられる。
【００１６】
これは、しかしながら、第１部品の後方の流出空気流内に位置する第２部品が、第１部品からの放出熱により加熱された空気の結果として付加的に加熱されるという不利点を有する。更に、第２部品は、第１部品の影に位置し、故にまた、冷却システムからの冷却空気は第２部品に達する。それらの因子すべてが、２つの部品間の熱伝導接続のために悪化され得る２つの部品間の温度アンバランスをもたらす。
【００１７】
熱伝導接続は好適にはヒートパイプを有する。このヒートパイプは特に、熱源（この場合には、より熱い部品）とヒートシンク（この場合には、より冷たい部品）との間の熱伝導のために用いられる。ヒートパイプにおける熱伝導は、２つの部品の動作温度の収束を可能にする。
【００１８】
更に有利な実施形態については、従属請求項及び以下の図についての説明において開示されている。
【００１９】
本発明については、３つの図に示す複数の例示としての実施形態に関連付けて詳細に説明されている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電子ユニットの第１の例示としての実施形態を示す図である。
【図２】ユニットの第２の例示としての実施形態を示す図である。
【図３】電子ユニットの更なる例示としての実施形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、筐体２を有する電子ユニットの第１の例示としての実施形態を示している。筐体２内には、例として、２つの発熱部品、即ち第１部品３及び第２部品４が備えられている。両方の部品３、４は、例えば、コンピュータシステムなどにおける２つのプロセッサであることが可能である。本明細書において例としてファンの形態をとる冷却システム５も、２つの部品３及び４を冷却する目的で筐体２内に備えられている。冷却システム５は、第１部品３に最初に入射し、次いで第２部品４に入射する冷却空気流７を生成する。例えば、冷却空気流７の方向の第２部品４の背後に位置する通気孔（図示せず）が、生成した放出熱を筐体２の外側に放熱するように、筐体２の外壁に備えられることが可能である。
【００２２】
冷却空気流７の方向に、一の部品が他の部品の後方にあるように位置している２つの部品３及び４のこのような配置は、第１部品３により加熱された流出空気流８が第２部品４に入射するという不利点をもたらす。更に、第２部品４は、冷却空気流７に関しては第１部品３の影に一部が位置し、故に、冷却空気流７の一部のみが、したがって新規空気流の一部のみが第２部品４に入射する。
【００２３】
上記の理由のために、また２つの部品３及び４の異なる電力及び性能の理由のために、第２部品４は第２部品に比べてより暖かくなり得る。第１部品３及び第２部品４の動作温度間のアンバランスが、故に、筐体内に存在する。
【００２４】
部品３及び４は共に、熱伝導接続６を介して接続され、熱力学の物理法則の結果として、両方の熱源、即ち２つの部品３及び４からの放出熱は、前記部品間でバランスが取られる。これは、部品４からの放出熱のより高いレベルがより冷たい部品３に輸送され、それにより、より冷たい部品３が僅かに加熱され、より暖かい部品４が僅かに冷却される。この熱伝達は、実線の矢印１０で象徴的に示されている。
【００２５】
したがって、２つの部品３及び４間の熱伝導接続６は、部品３及び４の２つの動作温度の収束をもたらし、理想的な場合には、それらの動作温度は、それら２つの動作温度間にあるほぼ等しい温度レベルに対してバランスが取られる。
【００２６】
熱伝導接続６は、例えば、ヒートパイプを有する。ヒートパイプ又は熱伝導パイプは、例えば、作動流体、例えば、水が輸送される、例えば、外箱及び内毛細管メッシュを有することが可能である。毛細管メッシュは、例えば、高い熱伝導性を有する銅線メッシュにより形成されることが可能である。そのようなヒートパイプの有利点は、作動流体の流れがヒートパイプ内の毛細管メッシュのウィック構造を介して維持されるために、熱が特に有効に輸送されることが可能であることである。その結果、大量の熱がヒートパイプ内を輸送される。そのようなヒートパイプは、コンピュータシステム用途において広く用いられている。
【００２７】
熱伝導接続は、例えば、２つの部品３及び４間の金属又は銅ブリッジにより形成されることも可能であり、熱流が、部品３及び４間の温度勾配の結果として、より暖かい部品４からより冷たい部品３へと確立される。
【００２８】
熱伝導接続６においてヒートシンクを備えることも可能であり、その場合、熱は、熱伝導接続６における熱輸送に加えて、ヒートシンクにおいて放熱されることが可能であり、故に、より熱い部品４からの放熱における全体的な改善を可能にする。
【００２９】
冷却システム５の冷却力は、冷却される最大動作温度が、この場合には、より暖かい部品４の動作温度が低下するために、上記手段により低減されることが可能である。更に、バランスが取れた温度関係が筐体２内で得られ、種々の熱源及びヒートシンクの領域ゾーンは、少なくとも一部において、バランスが取られることが可能である。
【００３０】
冷却システムの冷却電力における低減は、例えば、図１の例示としての実施形態にしたがって、ファン速度における低減、故に、電子ユニット１におけるノイズ放射における低減を意味する。
【００３１】
図２は、筐体２を有する電子ユニット１の第２の例示としての実施形態を示し、また、筐体２は、前記２つの部品における負荷にしたがって異なる動作温度を有する２つの部品３及び４を有する。この例示としての実施形態においては、ファンの形態をとる冷却システム５はまた、冷却空気流７を生成することにより２つの部品３及び４を冷却する。図２の例示としての実施形態にしたがって、部品３及び４は、図１におけるように互いから補償されるように配置されていないが、冷却空気流７の方向に互いの後方に直接位置している。そのような配置が、例えば、小さい部品堆積に対する高い部品密度を有するコンパクトな電子ユニットにおいて必要となる。
【００３２】
これは、第１部品３からの全体的な加熱された流出空気流８が第２部品４に達し、冷却空気流７からの新規空気の殆どが第２部品に達しないことを意味する。したがって、この場合、部品３及び４の動作温度間の高いアンバランスが予測される。動作温度のバランスを取り、より暖かい部品４からより冷たい部品３に伝導するように、２つの部品３及び４は、この場合には、プレートの形態にある熱伝導接続６上に配置されている。熱伝導接続６は、ここでは、上記の原理の何れかにしたがって動作することが可能である。
【００３３】
部品３及び４の動作温度は収束することが可能であり、特に均一な温度レベルに好適にバランスを取ることができる。これは、最高動作温度を低下させ、即ち、より暖かい部品４の温度が低下され、故に、冷却システム５の電力が同様に低下されることを可能にする。上で既に説明しているように、これは、より冷たい部品３が過度に冷却されず、より熱い部品４がなおも十分に冷却されるという有利点を有する。
【００３４】
図３は、電子ユニット１の実施形態の斜視図であり、筐体２の一部を模式的に示している。筐体２内には、熱を発生する第１部品３及び熱を発生する第２部品４と、それら２つの部品３と４との間の熱伝導接続６とが備えられている。部品３及び４並びに熱伝導接続６は、冷却システム（図示せず）からの冷却空気中に位置しているヒートシンク、冷却フィン又は冷却翼を有する。放出熱は、故に、部品３及び４から、並びに対流の結果として、熱伝導接続６から放熱される。２つの部品３と４との間の熱伝導接続６は、より熱い部品４の最大動作温度とより冷たい部品３のより低い動作温度との間のあるレベルで殆ど平衡に達した部品３及び４の動作温度をもたらす。より熱い部品４からより冷たい部品３への熱伝導接続６による接続の結果として確立される熱流は、冷却システムからの冷却空気流に対して反対方向にある。
【００３５】
更に、筐体２は、更なる部品９、例えば、ランダムアクセスメモリ装置（ＲＡＭ）、拡張ボード又はドーターボード及び電子部品を有する。部品３及び４は、例えば、コンピュータシステムのプロセッサである。
【００３６】
２つの部品３及び４は、図１の例示としての実施形態と同様に、この例示としての実施形態において補償する構成の状態にある。しかしながら、図２の構成にしたがって、部品３及び４を配置することも可能である。これは、システムボードが電子ユニット１においてどのように位置付けられるかに依存する。
【００３７】
実施形態には示していないが、例えば、接続された部品すべての動作温度のすべてが収束し、殆ど等しい温度レベルに有利にバランスを取るように、複数の部品が複数の熱伝導接続を介して接続されることも可能である。接続された部品すべての動作温度のすべてが、故に、平均化され、最も熱い部品の最大動作温度が低下されることを可能にする。これは、そのようなユニットにおける冷却システムは単に、平均動作温度についてデザインされる必要があるという有利点を有する。部品すべての間の熱伝導接続のために、均一な熱レベルが電子ユニットにおいて確立され、空間的に配置された熱源又はヒートシンクはバランスを取るようにされることが可能である。
【００３８】
熱伝導接続は、多くの異なる形態で具現化されることが可能である。本明細書では、例えば、熱伝導のための単なる金属又は銅ブリッジ、若しくは適切なプレート形状の接続を、若しくはヒートパイプ又は熱サイフォンなどのより複雑なデザインの構成を備えることが可能である。種々の作動流体、例えば、水又は冷却剤が、そのようなデザインの構成を通って流れることが可能である。熱伝導接続６の熱伝導性は、関連アプリケーションに適合するように適応させる必要がある。
【００３９】
更に、冷却システム５は、冷却システムの何れかの形態、例えば、ファンシステム、水又は冷却液等の流体による流体冷却システム、若しくはそれらの組み合わせを有することが可能である。図示している実施形態は単に例示として与えられているものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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