(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボード上の集積回路チップと接触されるように締結されて前記集積回路チップから発生する熱を吸収する蒸発器と、
該蒸発器と第１連結管により連結された圧縮機と、
該圧縮機と第２連結管により連結された凝縮器と、
該凝縮器と第３連結管により連結されると共に第４連結管により前記蒸発器と連結される膨脹手段と、
前記ボード上に締結されて、前記圧縮機、凝縮器及び膨脹手段が夫々装着される装着ボードと、
前記圧縮機の振動を吸収するように、前記ボードと前記装着ボードとの間に備えられ、前記装着ボードを前記ボード上に弾持するボード締結手段と、を含んで構成されることを特徴とする集積回路チップの冷却装置。
【請求項２】
前記圧縮機は、前記装着ボードの上面に穿孔形成された圧縮機収納部に収納されて締結され、
前記凝縮器は、前記装着ボードの上面に穿孔形成された凝縮器収容口に下面が挿入して係合され、
前記膨脹手段は、前記装着ボードの上面に形成されて、
前記第２連結管及び第３連結管は、前記装着ボードの上下面に夫々連続形成されることを特徴とする請求項１記載の集積回路チップの冷却装置。
【請求項３】
前記凝縮器収納口は、前記装着ボードの上面一方側に穿孔形成された開放口であることを特徴とする請求項２記載の集積回路チップの冷却装置。
【請求項４】
前記凝縮器は、
前記第２連結管及び第３連結管から連結された複数個の冷媒流路と、
それら冷媒流路に連結された放熱フィンと、を包含して構成されることを特徴とする請求項２記載の集積回路チップの冷却装置。
【請求項５】
前記膨脹手段は、毛細管であることを特徴とする請求項２記載の集積回路チップの冷却装置。
【請求項６】
前記集積回路チップの温度が予め設定された温度範囲を維持するように制御するための制御手段が追加して包含されることを特徴とする請求項１又は２記載の集積回路チップの冷却装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記装着ボードの上面に装着されることを特徴とする請求項６記載の集積回路チップの冷却装置。
【請求項８】
前記圧縮機の駆動装置は、リニアモータであることを特徴とする請求項１又は２記載の集積回路チップの冷却装置。
【請求項９】
前記圧縮機の駆動装置は、相互対向しながら配置された１対のリニアモータであることを特徴とする請求項１又は２記載の集積回路チップの冷却装置。
【請求項１０】
前記圧縮機は、前記装着ボードの上面に穿孔形成された圧縮機収納部に収納されて締結されることを特徴とする請求項１記載の集積回路チップの冷却装置。
【請求項１１】
前記圧縮機収納部は、前記装着ボードの上面一方側に穿孔形成されることを特徴とする請求項１０記載の集積回路チップの冷却装置。
【請求項１２】
前記蒸発器に連結される第１連結管及び第４連結管は、前記圧縮機から発生する振動を吸収するように柔軟な材質を有する資材にて形成されることを特徴とする請求項１記載の集積回路チップの冷却装置。
【請求項１３】
前記第１連結管及び第４連結管は、一部がコイル型に形成されることを特徴とする請求項１２記載の集積回路チップの冷却装置。
【請求項１４】
前記蒸発器は、前記集積回路チップの上方側に装着され、該蒸発器の上方側に装着ボードが締結されることを特徴とする請求項１又は２記載の集積回路チップの冷却装置。
【請求項１５】
前記蒸発器は、内部に冷媒が流動する流路が形成された板状熱交換器であることを特徴とする請求項１又は２記載の集積回路チップの冷却装置。
【請求項１６】
前記蒸発器は、前記集積回路チップと接触する面のみを露出させて他の部分は断熱部材により被覆されることを特徴とする請求項１記載の集積回路チップの冷却装置。
【請求項１７】
前記凝縮器は、前記第２連結管及び第３連結管から連結された複数の冷媒流路と、
それら冷媒流路に連結された放熱フィンとにより構成された熱交換器と、
前記装着ボード上に装着されて前記熱交換機の周辺に空気流動を発生させるファンと、を包含して構成されることを特徴とする請求項１記載の集積回路チップの冷却装置。
【請求項１８】
前記ボード締結手段は、
前記装着ボードに形成された貫通穴に挿入される固定ボルトと、
該固定ボルトに突成された螺子部に締結される固定ナットと、
前記装着ボードを弾持するために前記螺子部の装着ボードの上下両方側に挿入されたスプリングとを含んで構成されることを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の集積回路チップの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路チップの冷却装置に係るもので、詳しくは、集積回路のチップから発生する熱を效率的に冷却し得る集積回路チップの冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、コンピュータは情報のデータが入力される入力装置、該入力装置により入力されたデータを所望の状態に処理する中央処理処置及び該中央処理処置により処理されたデータを出力させる出力装置を包含して構成され、使用者が入力装置からデータを入力すると、該入力されたデータが中央処理処置により処理されて出力装置により出力される。
コンピュータの入力装置としては、キーボード、マーク判読器、光学文字判読器及び音声入力器などがあって、出力装置としては、モニター、プリンタなどがある。
【０００３】
且つ、通常、中央処理処置（以下、ＣＰＵと略称す）としてのコンピュータ本体は、ＣＰＵの集積回路チップ及びその他の電子部品が付着されたメーンボード、格納装置としてのハードディスク、入力装置、出力装置、信号の送受信をする連結部品、前記メーンボード、前記ハードディスク及び連結部品などが収納されるケースを包含して構成されている。
又、コンピュータ本体のケースの内部には、電源を供給するためのパワーサプライが装着されて、前記本体ケースの内部に装着されたメーンボード、ハードディスク及びパワーサプライから発生する熱を放熱して冷却させる冷却装置が装着されている。
【０００４】
このようなコンピュータ本体の内部から発生する熱を冷却させる従来の冷却装置の一つとして、ＣＰＵを冷却する冷却装置においては、図６及び図７に示したように、ＣＰＵ２０が装着されたメーンボード３０の一方側上面にヒートシンク４０が装着されて、該ヒートシンク４０の上面の四方側にボルト６０及びナットにより空気の流動を発生するファンアセンブリ５０が装着されている。
【０００５】
又、前記ヒートシンク４０は、前記メーンボード３０のＣＰＵ２０に接触される接触面４１と、該接触面４１の一方側壁に沿って垂直方向に所定厚さ及び面積を有して複数個延長形成された放熱フィン４２と、から構成され、前記ファンアセンブリ５０は、ファンハウジング５１の上下方内部に夫々装着されたファン５２及びファンモータ５３により構成されている。
【０００６】
上記のように構成されたＣＰＵを冷却させる冷却装置は、先ず、コンピュータに電源が印加されてコンピュータが動作すると、前記メーンボード３０のＣＰＵ２０から高温の熱が発生して該ＣＰＵ２０から発生する熱が前記ヒートシンク４０により伝達されると同時に、該ヒートシンク４０に装着されたファンアセンブリ５０が動作して空気の流動が発生されると、該ファンアセンブリ５０から発生された空気の流動により前記本体ケース１０の一方側に形成された送風口（図示されず）から外部の空気が流入され、前記ヒートシンク４０に伝達される熱を放熱させて前記メーンボード３０のＣＰＵ２０を冷却させるようになっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このような従来のコンピュータ冷却装置においては、冷却能力及び冷却速度に限界があるし、空気の流動によりＣＰＵ２０を冷却させるため、外部の異質物が本体ケース１０の内部に流入されて、内部部品の故障を誘発させるだけでなく、ファンアセンブリ５０の動作によって騷音の発生が誘発されるという不都合な点があった。
【０００８】
又、情報化社会の発達に従ってＣＰＵ等の集積回路チップのデータ処理速度が急速に速くなってそのデータ処理容量が漸次増大されているため、高集積化されて、構成部品も高性能化されることで、コンピュータの動作中発生する熱量が漸次増加する傾向であるが、このようなファンアセンブリを使用する従来の集積回路チップ冷却装置は、高集積化されたＣＰＵ等の集積回路チップを冷却させる場合、チップから発生される熱量を十分に冷却させることができず、過熱により集積回路チップの誤動作が誘発したり、又は故障が発生するという不都合な点があった。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、集積回路チップから発生される熱を速い速度で且つ、效果的に冷却し得る集積回路チップの冷却装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係る集積回路チップの冷却装置においては、ボード上の集積回路チップと接触されるように締結されて該集積回路チップから発生する熱を吸収する蒸発器と、該蒸発器と第１連結管により連結された圧縮機と、該圧縮機と第２連結管により連結された凝縮器と、該凝縮器と第３連結管により連結されると共に第４連結管により前記蒸発器と連結される膨脹手段と、前記ボード上にボード締結手段により締結されて、前記圧縮機、凝縮器及び膨脹手段が夫々装着される装着ボードと、を包含して構成されることを特徴とする。
【００１１】
又、本発明に係る集積回路チップの冷却装置においては、フレームに固定されたボード上の集積回路チップと接触されるように締結されて前記集積回路チップから発生する熱を吸収する蒸発器と、該蒸発器と第１連結管により連結された圧縮機と、該圧縮機と第２連結管により連結された凝縮器と、該凝縮器と第３連結管により連結されると共に第４連結管により前記蒸発器と連結される膨脹手段と、ボード締結手段によって前記フレームに締結されて、前記圧縮機、凝縮器及び膨脹手段が夫々装着される装着ボードと、を包含して構成されることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に対し、図面を用いて説明する。
本発明に係る集積回路チップの冷却装置の第１実施形態においては、図１乃至図４に示したように、ボード３０の上面に装着された集積回路チップ２０と接触されるように締結されて該集積回路チップ２０から発生する熱を吸収する蒸発器１００と、該蒸発器１００と第１連結管Ｐ１により後述する装着ボード５００の上面に連結された圧縮機２００と、該圧縮機２００と第２連結管Ｐ２により連結された凝縮器３００と、該凝縮器３００と第３連結管Ｐ３により連結されると共に第４連結管Ｐ４により前記蒸発器１００と連結された膨脹手段４００と、前記ボード３０の上面にボード締結手段５３０によって締結されて、前記圧縮機２００、凝縮器３００及び膨脹手段４００が夫々上下側に装着される装着ボード５００と、を包含して構成されてある。
【００１３】
且つ、前記集積回路チップ２０は、ＣＰＵであって、本発明に係る集積回路チップの冷却装置は、所定基準以上の熱を発生させる集積回路チップの全てに適用される。
又、前記ボード３０は必要な部品と一緒にケース１０の内部に装着されて、該ボード３０の上面に前記装着ボード５００がボード締結手段５３０により締結され、後述する圧縮機２００がボード３０に接触しないように所定間隔を置いて連結されている。
【００１４】
且つ、前記装着ボード５００は、所定面積を有する上板と下板とが相互密着された板状に形成されて、前記装着ボード５００には、前記圧縮機２００及び後述する制御手段６００を作動するための電源連結手段（図示されず）、及びその他の回路などが装着されている。
又、前記ボード締結手段５３０は、装着ボード５００に穿孔形成された貫通孔５４０に挿入される固定ボルト５３１と、該固定ボルト５３１に突成された螺子部５３２に締結される固定ナット５３３と、前記装着ボード５００を弾持するために前記螺子部５３２の装着ボード５００の上下両方側に夫々挿入されたスプリング５３４と、から構成されている。
【００１５】
且つ、前記固定ボルト５３１は、ボルトの頭部５３５と、該ボルトの頭部５３５から上方に延長形成されたボルト本体部５３６と、該ボルト本体部５３６から連続して該本体部５３６の外径より小さい径を有して延長されて外周面に螺線が切削形成された螺子部５３２と、から構成されることで、前記固定ボルト５３１は、前記ボード３０の回路基板に貫通してそのボルトの頭部５３５が回路基板に掛合されて前記螺子部５３２が前記装着ボード５００の貫通孔５４０を貫通して上方に突成されている。
【００１６】
この時、前記固定ボルト５３１の本体部５３６と螺子部５３２に螺合される固定ナット５３３間には前記装着ボード５００の上下方側にスプリング５３４が夫々挿入されることで、前記螺子部５３２に固定ナット５３３が螺入して締結されるとき、前記装着ボード５００が前記二つのスプリング５３４により弾持されるようになっている。
又、前記蒸発器１００は、集積回路チップ２０と接触された状態に前記ボード３００の上面に装着されて、内部に冷媒の流路が形成された板状の熱交換器であって、該蒸発器１００の外周壁面中前記集積回路チップ２０と接触する部分を除いた全ての面は、断熱部材１１０により被覆されて熱損失を最小化させ、前記装着ボード５００からの振動及び熱伝達を防止するようになっている。
【００１７】
又、前記蒸発器１００と前記圧縮機２００とを連結する第１連結管Ｐ１と前記蒸発器１００と膨脹手段４００とを連結する第４連結管Ｐ４とは、振動を吸収して、容易に屈曲される材質に形成されて、一部位がコイル形態に屈曲形成されている。
前記第１及び第４連結管中コイル部分は、他の部分の外径より小さく縮小して形成されてコイル状に巻線されている。
且つ、前記第１連結管Ｐ１は、前記装着ボード５００を貫通して前記圧縮機２００及び蒸発器１００に連結されて、一部は装着ボード５００内に挿入形成されている。
【００１８】
又、前記圧縮機２００は、装着ボード５００の一方側に形成された圧縮機収納部２２０に収納されて前記装着ボード５００に係合されるが、この時、前記圧縮機収納部２２０は、前記装着ボード５００の一方側に開口部が形成された中空円筒状に形成されている。
前記圧縮機２００は多様な形態の圧縮機が使用されるが、本発明は、中空円筒状の圧縮機ケーシング２１０に収納された１対の線形モータ（図示されず）を有する圧縮駆動部（図示されず）と、該圧縮駆動部の駆動によって冷媒を圧縮する圧縮部（図示されず）と、を包含して構成された圧縮機２００が使用され、このように、１対の線形モータを対向して配置する場合、線形モータ（リニアモータ）の駆動によって発生する振動の一部を相殺し得る効果がある。
【００１９】
そして、前記圧縮機２００は、該圧縮機２００で圧縮された冷媒が前記第２連結管Ｐ２を介して前記凝縮器３００に連結される。
前記凝縮器３００は、前記第２連結管Ｐ２及び第３連結管Ｐ３から連結された複数個の冷媒流路３２０と、それら冷媒流路３２０に連結された放熱フィン３３０とにより構成され、装着ボード５００の上面に穿孔形成された凝縮器収納口３１０に下面が挿入して係合されている。
【００２０】
このとき、前記凝縮器３００が外部空気と熱交換を円滑に行うように、空気の流動を発生させるファン（図示されず）を適切な位置に装着することもできる。又、前記膨脹手段４００は、前記装着ボード５００の上面に前記凝縮器３００と第３連結管Ｐ３により連結された、毛細管から構成されている。
又、本発明に係る集積回路チップの冷却装置は、図４に示したように、装着ボード５００の一方側に各チップＣが装着されるチップ装着部５１０が装着されて、該チップ装着部５１０は、前記装着ボード５００の一方側に所定面積を有するように絶縁処理されている。
【００２１】
又、本発明に係る集積回路チップの冷却装置を制御する制御手段６００は、前記ボード３０又は装着ボード５００に装着されて、前記集積回路チップ２０に装着された温度センサー（図示されず）から測定された温度に従って集積回路チップ２０の表面温度が予め設定された温度範囲を維持するように本発明に係る冷却装置を制御するようになっている。この時、予め設定される温度範囲は、通常の実験により集積回路チップ２０が円滑に動作し得る範囲内で決定される。
【００２２】
一方、本発明の第２実施形態として、前記凝縮器３００、膨脹手段４００及び第２、３連結管Ｐ２、Ｐ３を一体に形成した一体型アセンブリー８００を構成し、該一体型アセンブリの下面に対応する開口部を前記装着ボード５００に穿孔形成して、該装着ボード５００の開口部に前記一体型アセンブリ８００の下面が挿入して係合されるようにし、その他は第１実施形態と同様に形成することもできる。
即ち、前記一体型アセンブリー８００は、圧縮機２００と凝縮器３００とを連結する第２連結管Ｐ２、凝縮器３００、該凝縮器３００及び膨脹手段４００とを夫々連結する第３連結管Ｐ３並びに膨脹手段４００の全てが、装着ボード５００の開口部に一体に挿入係合された構造になっている。
【００２３】
又、前記一体型アセンブリーは、圧縮機２００、凝縮器３００、膨脹手段４００及び蒸発器１００などを包含した全ての高さが、前記ボード３０の底面から４０ｍｍ以内に構成される。
又、本発明の集積回路チップの冷却装置の第３実施形態として、図５に示したように、蒸発器１００を除いた圧縮機２００、凝縮器３００及び膨脹手段４００と、前記圧縮機、凝縮器及び膨脹手段とを連結する第２及び３連結管と、が一体に形成された一体型アセンブリー９００を形成し、前記ボード３０が装着されたケース１０を形成して、該ケース１０の内側壁に前記蒸発器１００及び一体型アセンブリー９００を夫々装着して構成することもできる。
【００２４】
ここで、前記一体型アセンブリー９００は、前記一体型アセンブリー８００とほぼ同様な構造に形成されて、蒸発器１００と圧縮機２００とは第１連結管Ｐ１によって連結され、前記蒸発器１００と膨脹手段４００とは第４連結管Ｐ４によって連結され、圧縮機２００の振動を吸収するために、前記第１及び第４連結管Ｐ１、Ｐ４は容易に屈曲される材質にて形成される。
【００２５】
以下、本発明に係る集積回路チップの冷却装置の動作に対して説明する。
先ず、電源の印加によって集積回路チップ２０が動作すると、前記ボード３０上の集積回路チップ２０から熱が発生される。
前記集積回路チップ２０の動作と同時に前記圧縮機２００に電源が印加されて該圧縮機２００が動作することで、該圧縮機２００で圧縮された高温高圧状態の冷媒が前記凝縮器３００及び膨脹手段４００を通過しながら低温低圧状態に変化され、前記蒸発器１００に流入されて低温低圧状態の冷媒が蒸発器１００を通過しながら蒸発されることで前記圧縮機２００に流入される過程を反復するが、この時、前記蒸発器１００から冷媒が蒸発されながら外部の熱を吸収し、前記集積回路チップ２０から発生する高温の熱が前記蒸発器１００に吸収されながら前記集積回路チップ２０を冷却させる。
【００２６】
且つ、前記蒸発器１００から吸収される熱量及び冷却速度は、前記集積回路チップ２０の温度が予め設定された温度範囲内に維持されるように、前記制御装置６００の制御によって前記圧縮機２００の運転が制御されることで、調節される。
本発明は、冷凍サイクル装置を構成する蒸発器１００から冷媒が蒸発されながら該蒸発器１００に接触された集積回路チップ２０から発生される熱を吸収して該集積回路チップ２０を冷却させることで、該集積回路チップ２０の動作が円滑に行われるようになっている。
【００２７】
特に、ＣＰＵとしての集積回路チップの技術の高度化に随伴して集積回路チップが高集積化及び処理速度の高速化になることで、動作中熱量が大いに発生する場合も、前記集積回路チップから発生される熱量を十分に吸収して前記集積回路チップの動作を円滑に行うことができる。
又、従来のように、外部の空気を強制的に流入させて集積回路チップを冷却させることなく、前記集積回路チップから発生される熱を吸収して集積回路チップを冷却させるため、外部の異質物の流入を最小に制御することができる。
【００２８】
又、本発明は、圧縮機を構成する一対の線形モータが相互対向しながら直線往復駆動力により冷媒が圧縮されるため、冷媒圧縮時発生される振動が相互相殺されて外部に伝達される振動が極めて微小になる。
又、前記蒸発器１００と連結される各連結管Ｐ１、Ｐ４がコイル状に形成されると共に、前記蒸発器１００に振動が伝達されることを防止する断熱材１５０が被覆され、且つ、前記ボード３０と装着ボード５００とを連結するボード締結手段にスプリング１００が備えられて前記装着ボード５００を弾持するため、前記蒸発器１００により前記ボード３０の集積回路チップ２０に振動が伝達されることを最小化することができる。
【００２９】
又、前記圧縮機２００の外径を小さく具現し得ると共に、構成部品の組立の高さを４０ｍｍ以内に構成し得るので、全体的な大きさが小さくなることで装着空間を減らすことができるし、装着時の制約が少なくて組立作業が簡単になる。
本発明は、ＣＰＵの集積回路チップが使用されるコンピュータと、電子機器中高熱が発生する集積回路チップのような多様な機器に適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る集積回路チップの冷却装置においては、動作時に発生する熱として集積回路チップから発生する高温の熱を蒸発器が吸収し、前記集積回路チップを冷却させて該集積回路チップの冷却が充分に行われるため、前記集積回路チップの動作が円滑になって製品の信頼性を向上し得ると共に、前記集積回路チップの高集積化技術が高度化されても前記集積回路チップの冷却に能動的に対処し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る集積回路チップの冷却装置の第１及び第２実施形態の構造を示した平面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】図１の側面図である。
【図４】図１の集積回路チップの冷却装置が構成された装着ボードを示した背面図である。
【図５】本発明に係る集積回路チップの冷却装置の第２実施形態を示した一部斜視図である。
【図６】従来のコンピュータを概略的に示した一部斜視図である。
【図７】図６のコンピュータの冷却装置を示した断面図である。
【符号の説明】
１０…ケース
２０…集積回路チップ
３０…ボード
１００…蒸発器
２００…圧縮機
２１０…圧縮機ケーシング
２２０…圧縮機収納部
３００…凝縮器
３１０…凝縮器収納口
３２０…冷媒流路
３３０…放熱フィン
４００…膨張手段
５００…装着ボード
５１０…チップ装着部
５３０…ボード締結手段
５３１…固定ボルト
５３２…螺子部
５３３…固定ナット
５３４…スプリング
５３５…ボルトの頭部
５３６…本体部
５４０…貫通孔
６００…制御手段
８００、９００…一体形アセンブリ
Ｃ…チップ
Ｐ１…第１連結管
Ｐ２…第２連結管
Ｐ３…第３連結管
Ｐ４…第４連結管
【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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【図７】
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