(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
小型電子計算機内で液体を冷媒として冷却を行う液冷システムにおける冷却液タンクであって、
前記冷却液タンクの内部を仕切り、
前記仕切られた各部屋を開閉弁で隔離又は連通させ、
前記仕切られた一の部屋に補充用冷却液の充填したチューブを付設し、
前記チューブ内の補充用冷却液は前記チューブの絞り操作によって前記一の部屋に連通可能であり、
前記チューブは前記冷却液タンクの材質より水分蒸発量の少ない材質を用いる
ことを特徴とする冷却液タンク。
【請求項２】
小型電子計算機内で液体を冷媒として冷却を行う液冷システムにおける冷却液タンクであって、
前記冷却液タンクの内部を仕切る仕切り板を設け、
前記仕切り板によって仕切られた各部屋を隔離又は連通させる開閉弁を設け、
前記仕切られた一の仕切部屋には、補充用冷却液を前記一の仕切り部屋に充填するための冷却液注入部に連なる充填口を設け、
前記仕切られた他の仕切部屋には、回収される冷却液及び／又は空気を前記他の仕切部屋から排出するための冷却液吸引部に連なる排出口を設け、
前記冷却液注入部と前記冷却液吸引部との連係によって、前記充填口を通した補充用冷却液の注入と、前記排出口を通した冷却液及び／又は空気の排出とを同時に行う
ことを特徴とする冷却液タンク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーソナルコンピュータに代表される小型電子計算機等を、冷却液を用いて冷却を行う液冷システムの冷却液補充を行うタンク構造、及び冷却液の充填・回収機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷却液を用いて冷却を行う液冷システムは、装置内部に設けたポンプにより、金属パイプの内部に冷却液を循環させ、ＣＰＵ等の発熱素子と熱交換を行うことで冷却を行う。
【０００３】
液冷システムでは、冷却液が蒸発したり気体の混入などによって冷却液が減少し不足が生じることがある。そのため、液冷システム内に冷却液タンクを設置し、内部に冷却液を充填しておき、液冷システムの減少した冷却液の補充を行う。また、冷却液タンクには、冷却液充填口が設けており、この充填口より、液冷システムへ冷却液の充填・補充を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
冷却液を用いて冷却を行う液冷システムのポンプ自体に自吸能力が充分にあれば、ポンプを動作させて冷却液を液冷システム内に吸い込むことにより、液冷システム系全体に冷却液を充填することが可能である。しかし、自吸能力の無いポンプを使用する際は、作業者（または、使用者）が手動（または、自動）で液冷システム系全体に冷却液を充填する必要がある。
【０００５】
その際、継ぎ手部などから注射器等を接続し冷却液を充填することも可能であるが、冷却液が装置に垂れたり作業者の手に冷却液が着いたり不都合が生じる。また、継ぎ手部などへの接続作業も困難を伴う。
【０００６】
本発明の目的は、パーソナルコンピュータの液冷システムへ冷却液を容易に充填、補充又は回収できる冷却液タンクの構造、並びに冷却液の充填・補充・回収機構を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は次のような構成を採用する。
小型電子計算機内で液体を冷媒として冷却を行う液冷システムにおける冷却液タンクであって、
前記冷却液タンクの内部を仕切り、前記仕切られた各部屋を開閉弁で隔離又は連通させ、前記仕切られた一の部屋に補充用冷却液の充填したチューブを付設し、前記チューブ内の補充用冷却液は前記チューブの絞り操作によって前記一の部屋に連通可能であり、前記チューブは前記冷却液タンクの材質より水分蒸発量の少ない材質を用いる冷却液タンク。
【０００８】
また、小型電子計算機内で液体を冷媒として冷却を行う液冷システムにおける冷却液タンクであって、
前記冷却液タンクの内部を仕切る仕切り板を設け、前記仕切り板によって仕切られた各部屋を隔離又は連通させる開閉弁を設け、前記仕切られた一の仕切部屋には、補充用冷却液を前記一の仕切り部屋に充填するための冷却液注入部に連なる充填口を設け、前記仕切られた他の仕切部屋には、回収される冷却液及び／又は空気を前記他の仕切部屋から排出するための冷却液吸引部に連なる排出口を設け、
前記冷却液注入部と前記冷却液吸引部との連係によって、前記充填口を通した補充用冷却液の注入と、前記排出口を通した冷却液及び／又は空気の排出とを同時に行う冷却液タンク。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係るパーソナルコンピュータ（ＰＣ）の冷却液タンク、並びに冷却液の充填・補充・回収機構について、図１〜図６を参照しながら以下説明する。全図面において同一符号は同一の構成を示しており、重複説明は省略する。
【００１１】
「第１の実施形態」
図１は冷却液を用いて冷却を行う液冷システムを塔載したＰＣの概略図である。液冷システムは、ポンプ１、水冷ジャケット２、金属パイプ３、放熱部４、冷却液タンク５を備えており、ポンプ１で送り出された冷却液６は、発熱部上に設置した水冷ジャケット２を通る。ここで、発熱部の熱を冷却液６（例えば、純水（真水）、不凍液等）に伝える。さらに、冷却液６は、ＰＣ本体部内のチューブを通って、ＰＣ表示部内の金属パイプ３内を流れる。その際に冷却液６の熱が金属パイプ３から放熱部４に伝わり、放熱部４から外気へ発散される。これにより冷却された冷却液６は、ポンプ１に戻り、再び同一経路で液冷システム内を流れ、この繰り返しにより、常に発熱部を冷却している。
【００１２】
図２は本発明の第１の実施形態に係る冷却液タンクの断面構造を示す図である。図２に示すように、冷却液タンク５の内部は板７により部屋８と部屋９に左右に仕切られ、各部屋は弁１０で接続されている。ここで、弁１０はその閉状態によって部屋８と部屋９を隔離し、その開状態によって部屋８と部屋９を連通するものであり、弁は開閉方向に特に強制的な付勢力を与えられているものではない部屋８，９には排出口１１，１２があり、接続用チューブ１３を介して金属パイプ３にそれぞれ接続されている（発熱体で温められた冷却液の熱は熱伝導率の良い金属パイプを介して放熱部４から放散される）。部屋８には充填口１４、部屋９には冷却液６を充填する際に液冷システム内部の空気を抜くための開口部１５を設けている。
【００１３】
図３は、液冷システムに冷却液６を充填（冷却液を空状態から満状態にする態様）するときの冷却液タンク５の断面を示す図である。部屋８の充填口１４より、冷却液の入った注射器等の冷却液注入器で圧力をかけて冷却液６を部屋８に注入する。この際、弁１０は冷却液６の圧力で閉じた状態となり部屋９には冷却液６が入らないようになる。
【００１４】
これにより、部屋８から冷却液６を注入すると、液冷システム系内部の空気を部屋９に押し出しながら冷却液６を充填することができる。部屋９に押し出された空気は開口部１５を通して外部に排出される。冷却液６が弁１０の上まで満たされると、冷却液６の水圧により弁１０が開き、冷却液の循環が可能になる。液冷システム動作時は弁１０は冷却液６の水圧で開いた状態となり、冷却液６は部屋９から部屋８に流れるようなる。
【００１５】
図４は、本実施形態における液冷システム動作時の冷却液タンク５の断面図である。充填口１４と開口部１５は、キャップ１６により閉じている。冷却液６は部屋８の排出口１１より液冷システムに循環され、部屋９の排出口１２から冷却液タンク５に循環される。この際、弁１０は水圧で開いた状態となり、冷却液６は部屋９から部屋８に流れるようなる。
【００１６】
図示したような冷却液タンク構造を液冷システム内に備えることにより、液冷システム内への冷却液６の充填が容易に行えるようになり、システム装置組立の作業性・保守性が向上される。
【００１７】
また、ポンプ１に電気を供給し動作させなくとも冷却液６の充填が可能となる。即ち、注入器の加圧力と弁の作用とによって（ポンプの自吸能力に頼らずに）、冷却液を液冷システム内を順に満たして充填できる。
【００１８】
「第２の実施形態」
本発明の第２の実施形態に係る、冷却液タンク並びに冷却液の充填・回収機構を図５に示す。図５は、第１の実施形態で説明した冷却液タンク５を備えた液冷システムに冷却液を充填及び回収するための機器１７（以下、機器と称する）の断面図である。部屋８の充填口１４に機器１７の注入部１８の注入口１９を接続し、部屋９の開口部１５に吸引部２０の吸引口２１を接続する。
【００１９】
機器１７は、注入ピストン２２、注入口１９を有する注入部１８と、吸引ピストン２３、吸引口２１を有する吸引部２０と、注入ピストン２２と吸引ピストン２３とを連結駆動する連結部２４と、を備える。
【００２０】
まず、液冷システムに冷却液を充填する場合は、注入部１８に冷却液６を入れておく。注入部１８に設けられた注入ピストン２２と吸引部２０に設けられた吸引ピストン２３は、連結部２４で可動な状態で連結されている。自動又は手動で注入ピストン２２を押すことにより、注入部１８に圧力をかけて冷却液６を注入することができる。この動作と同時に、注入ピストン２２と連結された吸引ピストン２３が動作することにより、吸引部２０に液冷システム内部の空気の吸引を同時に行う。
【００２１】
また、液冷システムから冷却液の回収を行う場合は、注入部１８に空気を入れておく。注入ピストン２２を押すことにより、注入部１８に圧力をかけて空気を注入し、この動作と同時に注入ピストン２２と連結された吸引ピストン２３が動作し液冷システム内部の冷却液６を機器１７の吸引部２０に吸引（回収）することができる。この際、冷却液タンク５は、際１の実施形態の図３で説明した状態となっている。
【００２２】
この機器１７を用いて、冷却液（又は空気）の注入と液冷システム内部の空気（又は冷却液）の吸引を同時に行うことで、液冷システムへの冷却液６の充填又は液冷システムから冷却液６の回収を容易に行うことができる。
【００２３】
なお、第２の実施形態では、冷却液の充填又は回収について説明したが、これに限らず、冷却液の補充にも適用可能である。
【００２４】
「第３の実施形態」
本発明の第３の実施形態に係る、冷却液タンク並びに冷却液の補充機構を図６に示す。ここにおいて、冷却液タンク５の材質は、透明な材料を使用することで冷却液残量の目視が可能になり、保守性、作業性を向上することができる。その場合、ガラス等の材料では加工が困難であり、コストが高くなるため、プラスチック材料が最適である。しかし、水分蒸発量が金属などに比べて多くなってしまうという事情がある。
【００２５】
本発明の第３の実施形態に係る冷却液補充機構は、プラスチック材料より水分蒸発量の少ない材質を使用したチューブに補充用冷却液を充填しておき、冷却液の補充が行えるようにするものである。
【００２６】
図６において、冷却液タンク５の下側に補充用冷却液２５の入ったチューブ２６，２７を備えている。図示ではチューブが２個有るが、大容量のチューブが１個でも良く、図示でチューブ２７は萎んでいるがこれは冷却液を補充した後の状態を示したものであり、当初は冷却液が満たされているものである。
【００２７】
このチューブ２６，２７の内部はアルミ等の水分蒸発量の少ない材質２８を使用している。チューブ２６，２７と冷却液タンク５とは、弁２９，３０でそれぞれ接続されており、液冷補充システム未使用時は、冷却液タンク５の冷却液６の水圧により、弁２９，３０は弁２９のように閉じている。
【００２８】
冷却液タンク５にチューブ２６，２７の補充用冷却液２５を注入（補充）する場合は、チューブ２６，２７をチューブ２７のように絞ることにより、冷却液タンク５の部屋８に補充用冷却液２５を注入（補充）する。この際、弁２９，３０は、弁３０のように開いた状態となり注入（補充）が可能になる。注入（補充）が終わると冷却液６の水圧により、弁２９，３０は弁２９のように閉じ、チューブ２６，２７に冷却液６が逆流しないようになっている。この際、冷却液タンク５は第１の実施形態の図３で説明した状態となっている。
【００２９】
このような補充システムを備えることで、液冷システムを搭載した装置を長期使用により減少した冷却液６を使用者あるいは作業者が容易に補充できる。敷衍すると、冷却液タンクを各部屋に仕切って各部屋を弁で隔離する構成を採用することによって、冷却液の循環経路に何等かの原因で空気が入り込んだ場合、冷却液に圧力を加えてポンプ入口側に冷却液を送り込むことができて、自吸能力のないポンプが空回りして冷却液が循環しないという現象を回避することができるのである。
【００３０】
本発明の実施形態では、液冷ＰＣ冷却液タンク５は液冷システムを搭載した装置と一体的に固着したが、液冷ＰＣ冷却液タンク５をカートリッジ式にし、装置に着脱（交換）を容易にすることで、冷却液６をユーザ（使用者）が容易に補充できるようにしてもよい。
【００３１】
以上説明したように、本発明の実施形態の特徴は、次のような構成と作用乃至機能を奏するものである。即ち、冷却液タンクは、その容器の内部を仕切り、各部屋を弁で接続することで、冷却液の充填・補充を容易に行えるようにしたものである。また、冷却液充填用機器は、注入部と吸引部を連結し、注入と吸引を同時に行うことで、冷却液タンクを備えた液冷システムに、冷却液を容易に充填及び回収できるようにしたものである。また、冷却液タンクは、冷却液タンクの下側に、補充用冷却液を冷却液タンクの材質より水分蒸発量の少ない材質を用いたチューブに充填しておく補充システムを設けることで、ユーザ（使用者）が容易に冷却液を補充できるようにしたものである。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、冷却液タンクの容器の内部を各部屋に仕切り、各部屋を弁で接続することにより、液冷システムへの冷却液の充填・補充を容易に行うことができる。
【００３３】
また、冷却液充填・回収機器を使用することで、液冷システムに冷却液を容易に充填・回収ができる。
【００３４】
また、冷却液タンクに補充システムを備えることで、液冷システムを搭載した装置を使用者あるいは作業者が、容易に冷却液の補充を行えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷却液を用いて冷却を行う液冷システムを搭載したパーソナルコンピュータ（ＰＣ）の概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る冷却液タンクの断面構造を示す図である。
【図３】第１の実施形態における、液冷システムに冷却液を充填するときの冷却液タンクの断面を示す図である。
【図４】第１の実施形態における、液冷システム動作時の冷却液タンクの断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る、冷却液タンク並びに冷却液の充填・回収機構を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る、冷却液タンク並びに冷却液の補充機構を示す図である。
【符号の説明】
１  ポンプ
２  水冷ジャケット
３  金属パイプ
４  放熱部
５  冷却液タンク
６  冷却液
７  板
８，９  部屋
１０  弁
１１，１２  排出口
１３  接続用チューブ
１４  充填口
１５  開口部
１６  キャップ
１７  冷却液充填・回収機器
１８  注入部
１９  注入口
２０  吸引部
２１  吸引口
２２  注入ピストン
２３  吸引ピストン
２４  連結部
２５  補充用冷却液
２６  冷却液を充填したチューブ（未使用時）
２７  冷却液を充填したチューブ（使用時）
２８  チューブ内側の材料
２９  弁（閉じた状態）
３０  弁（開いた状態）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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