(57)【要約】【課題】メモリーの冷却性能に優れ、またコンパクト化の容易な水冷構造を提供する。【解決手段】表裏両面にメモリー３が実装されかつスロット５に差し込まれたボード２を冷却水によって冷却する高密度メモリーボードの水冷構造であって、ボード２を挟んだ両側に配置された冷却板７と、冷却板７が熱伝達可能に連結されるとともに、スロット５に沿わせて配置され、かつ冷却水が流通させられる水冷管６と、ボード２の表裏両面側の冷却板７をボード２とは反対側からメモリー３に向けて押し付けるようにボード２の表裏両面側の冷却板７を挟み付けるクリップ部材８と、クリップ部材８と冷却板７との互いに対向する面のいずれか一方の面に設けられかつ冷却板７をメモリー３に向けて押し付ける弾性力を生じる弾性変形部９とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏両面にメモリーが実装されかつスロットに差し込まれたボードを冷却水によって冷却する高密度メモリーボードの水冷構造において、
前記ボードを挟んだ両側に配置された冷却板と、
前記冷却板が熱伝達可能に連結されるとともに、前記スロットに沿わせて配置され、かつ冷却水が流通させられる水冷管と、
前記ボードの表裏両面側の前記冷却板を前記ボードとは反対側から前記メモリーに向けて押し付けるように前記ボードの表裏両面側の前記冷却板を挟み付けるクリップ部材と、
前記クリップ部材と前記冷却板との互いに対向する面のいずれか一方の面に設けられかつ前記冷却板を前記メモリーに向けて押し付ける弾性力を生じる弾性変形部と
を備えていることを特徴とする高密度メモリーボードの水冷構造。
【請求項２】
複数本の前記水冷管が互いに平行に配置され、
前記複数本の水冷管の一端部が連通し、かつ前記冷却水が流入する第１ヘッダー管と、前記複数本の水冷管の他端部が連通し、かつ前記冷却水が流出する第２ヘッダー管とを更に備えている
ことを特徴とする請求項１に記載の高密度メモリーボードの水冷構造。  
【請求項３】
前記複数本の水冷管と前記第１ヘッダー管と前記第２ヘッダー管とによって一組の冷却ユニットが形成され、
前記冷却水の流れる方向で上流側の冷却ユニットにおける第２ヘッダー管から下流側の第１ヘッダー管に冷却水が流れるように複数の冷却ユニットが直列に連通され、
前記冷却水の流れる方向で最上流側の冷却ユニットにおける第１ヘッダー管に給水管が連通されるとともに、前記冷却水の流れる方向で最下流側の冷却ユニットにおける第２ヘッダー管に排水管が連通され、
演算素子が熱伝達可能に接触させられる冷却ブロックが設けられるとともに、
前記冷却ブロックは前記給水管から分岐して冷却水が供給されるとともに、前記排水管に冷却水を還流させるように構成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の高密度メモリーボードの水冷構造。
【請求項４】
前記ボードを挟んだ両側に配置されている前記冷却板は、前記ボードから離れる方向に作用する弾性力を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の高密度メモリーボードの水冷構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶素子（メモリー）が高密度に実装されたボードを水によって冷却する水冷構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボードに実装された電子部品を水冷する構造が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された構造では、電子部品が実装されたボートの両端部のそれぞれを挟み付ける伝熱ブロックが設けられ、前記ボードの前記電子部品が実装された面とは反対側の面に沿わせて設けられたヒートパイプの端部が、伝熱ブロックにまで延びている。また、伝熱ブロックは、内部に冷却水が流通させられる水冷用レールに取り付けられている。特許文献１に記載された構造では、電子部品で発生した熱がヒートパイプによって伝熱ブロックにまで運ばれ、その伝熱ブロックが冷却水によって冷却されていることにより、結局、電子部品が冷却水によって間接的に冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−６９０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された構造では、電子部品で発生した熱は、ボードの反対側の面に沿わされているヒートパイプに、ボードを介して伝達され、かつヒートパイプが伝熱ブロックまで熱を輸送し、ヒートパイプから伝熱ブロックに伝達された熱は、冷却用レールを介して冷却水に伝達され、その冷却水によって外部に運び去られる。このように、特許文献１に記載された構造では、電子部品から冷却水に到るまでの間に、互いに接触している部品同士の間での熱伝達箇所が多数存在する。これらの熱伝達箇所における熱抵抗は、不可避的な隙間や接触面積の制限などに起因して大きくならざるを得ない。
【０００５】
これに対して、近年、演算処理すべきデータの増大などのために記憶素子（メモリー）の容量や実装密度が増大し、それに伴ってメモリーでの発熱量が増大している。このような大容量化および高密度化したメモリーを冷却する場合、上述した特許文献１に記載されている構造など、従来の構造では、熱抵抗の生じる箇所が多く、大容量化あるいは高密度化したメモリーの冷却を必要十分に行うことが困難であることが懸念された。
【０００６】
また、特許文献１に記載された構造では、前記ボードのうち電子部品が実装されていない面とは反対側の面にヒートパイプを沿わせて配置することになるから、ボードの両面にメモリーなどの電子部品を実装することができず、あるいは両面に実装することが制約される。さらに、ボード同士の間にヒートパイプに対応させてスペースを確保する必要があるために、前記ボードを備えたサーバーやコンピュータなどの電子機器が大型化する不都合が懸念された。
【０００７】
本発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、表裏両面に高密度にメモリーを実装したボードを必要十分に冷却でき、かつ小型化を図ることのできる水冷構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の目的を達成するために、表裏両面にメモリーが実装されかつスロットに差し込まれたボードを冷却水によって冷却する高密度メモリーボードの水冷構造において、前記ボードを挟んだ両側に配置された冷却板と、前記冷却板が熱伝達可能に連結されるとともに、前記スロットに沿わせて配置され、かつ冷却水が流通させられる水冷管と、前記ボードの表裏両面側の前記冷却板を前記ボードとは反対側から前記メモリーに向けて押し付けるように前記ボードの表裏両面側の前記冷却板を挟み付けるクリップ部材と、前記クリップ部材と前記冷却板との互いに対向する面のいずれか一方の面に設けられかつ前記冷却板を前記メモリーに向けて押し付ける弾性力を生じる弾性変形部とを備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明は、上述した構成に加えて、複数本の前記水冷管が互いに平行に配置され、前記複数本の水冷管の一端部が連通し、かつ前記冷却水が流入する第１ヘッダー管と、前記複数本の水冷管の他端部が連通し、かつ前記冷却水が流出する第２ヘッダー管とを更に備えていてよい。
【００１０】
本発明は、上述した構成に加えて、前記複数本の水冷管と前記第１ヘッダー管と前記第２ヘッダー管とによって一組の冷却ユニットが形成され、前記冷却水の流れる方向で上流側の冷却ユニットにおける第２ヘッダー管から下流側の第１ヘッダー管に冷却水が流れるように複数の冷却ユニットが直列に連通され、前記冷却水の流れる方向で最上流側の冷却ユニットにおける第１ヘッダー管に給水管が連通されるとともに、前記冷却水の流れる方向で最下流側の冷却ユニットにおける第２ヘッダー管に排水管が連通され、演算素子が熱伝達可能に接触させられる冷却ブロックが設けられるとともに、前記冷却ブロックは前記給水管から分岐して冷却水が供給されるとともに、前記排水管に冷却水を還流させるように構成されていてよい。
【００１１】
本発明では、前記ボードを挟んだ両側に配置されている前記冷却板は、前記ボードから離れる方向に作用する弾性力を有していてよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、スロットに差し込まれているボードの表裏両面に実装されているメモリーに冷却板が接触させられている。前記ボードの表裏両側に配置されている冷却板は、クリップ部材によって挟み付けられ、そのクリップ部材に設けられている弾性変形部の弾性力によって冷却板がメモリーに押し付けられる。メモリーで発生した熱は冷却板に伝達され、さらにその冷却板から水冷管の内部を流れる冷却水に伝達される。したがって、互いに異なる部材同士の間での熱伝達が生じる箇所が少なくなるので、全体としての熱抵抗を低減して、メモリーを必要十分に冷却することができる。また、ボード同士の間には、冷却板とクリップ部材の一部とが介在するだけであるため、ボード同士の間隔を小さくして、全体としての構成をコンパクト化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例を示す部分縦断面図である。
【図２】弾性変形部の一例を示す模式的な部分斜視図である。
【図３】図１のIII−III線に沿う矢視断面図である。
【図４】複数のユニットと複数の冷却ブロックとを一括して冷却するように構成した例を示す模式的な構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は本発明の一実施例を示す部分縦断面図であって、ここに示す例はＤＩＭＭ（Dual Inline Memory Module ）を冷却するように構成した例である。ＤＩＭＭ１は、本発明のボードに相当するプリント配線板２の表裏両面に多数のメモリー３を実装して構成されている。マザーボード４上に複数のスロット５が互いに一定の間隔をあけて平行に配置されており、それらの各スロット５にＤＩＭＭ１が差し込まれている。
【００１５】
スロット５は、ＤＩＭＭ１の差し込み口を上部に形成した広く知られている細長いブロック状の部材であり、それぞれのスロット５に沿わせて、かつ互いに平行に水冷管６が配置されている。したがって、水冷管６はＤＩＭＭ１のいわゆる根元の部分に配置されている。水冷管６は、冷却水を内部に流すことにより、メモリー３を冷却するためのものであって、スロット５の長さあるいはＤＩＭＭ１の幅と同程度の長さを有している。水冷管６は、内部に冷却水を流通させることができるように構成されていればよく、したがって単純なパイプによって構成されていてもよく、あるいは断面形状が矩形もしくは方形の中空部材によって構成されていてもよく、さらには断面形状が矩形もしくは方形の部材にパイプを嵌合させて構成されていてもよい。また、水冷管６は熱伝導率に優れた材料、例えば銅やアルミニウムもしくはその合金などによって形成されていることが好ましい。なお、水冷管６は、各ＤＩＭＭ１について二本、設けてもよいが、図１に示すように、ＤＩＭＭ１同士の間には一本の水冷管６を設けて、当該一本の水冷管６を、その水冷管６を挟んで位置する二枚のＤＩＭＭ１の冷却に使用するよう構成してもよい。
【００１６】
水冷管６には、スロット５に差し込まれているＤＩＭＭ１のメモリー３に接触してメモリー３から熱が伝達される冷却板７が連結されている。冷却板７はメモリー３から水冷管６に熱を伝達するためのものであるから、水冷管６と同一材料によって水冷管６と一体に形成されていてよく、あるいは水冷管６に熱伝達可能に連結されていてよい。なお、二枚のＤＩＭＭ１の間に位置する水冷管６には、当該二枚のＤＩＭＭ１のメモリー３を冷却するために冷却板７が連結されている。各冷却板７は、スロット５に差し込まれているＤＩＭＭ１における全てのメモリー３に接触する幅および高さを有する薄板であって、熱伝導率に優れた材料、例えば銅やアルミニウムもしくはその合金などによって形成されている。さらに、ＤＩＭＭ１を挟んで位置する一対（二枚）の冷却板７の間隔は、ＤＩＭＭ１の厚さＴとほぼ同一になっている。また、これら一対の冷却板７は、前記間隔が広がってＤＩＭＭ１から離れるよう作用する弾性力を有している。
【００１７】
上記の冷却板７をメモリー３の表面に密着させるためのクリップ部材８が設けられている。クリップ部材８は、一枚のＤＩＭＭ１を挟んで位置している一対（二枚）の冷却板７をＤＩＭＭ１と共に一括して挟み付けることにより、各冷却板７をメモリー３に押し付けるように構成され、複数のクリップ部材８が一定の間隔をあけて配置されている。図１に示す例では、冷却板７に対向する一対の押圧板部８ａの図１での上端縁を繋ぐことにより、断面形状が下向きのいわゆる「コ字状」に形成されている。したがって、クリップ部材８は、スロット５に差し込まれているＤＩＭＭ１に対してその上側から被せることにより、押圧板部８ａによって、一対の冷却板７をＤＩＭＭ１と共に一括して挟み込み、その結果、冷却板７をＤＩＭＭ１に実装されているメモリー３に密着させるように構成されている。また、クリップ部材８を取り外せば、冷却板７は自らの弾性力によってＤＩＭＭ１から離隔する。したがって、ＤＩＭＭ１を換装する場合、クリップ部材８を抜き取ることにより冷却板７がＤＩＭＭ１から離れているので、ＤＩＭＭ１の換装を容易に行うことができる。
【００１８】
クリップ部材８は、冷却板７を上記のように挟み付ける弾性力を生じるように、金属板や合成樹脂板によって構成されている。なお、クリップ部材８の弾性力は前記冷却板７の弾性力より大きくなるように構成されている。また、クリップ部材８あるいは冷却板７には、冷却板７をメモリー３に押し付ける弾性力を発生する弾性変形部９が複数設けられている。図２には、クリップ部材８における前記押圧板部８ａに形成された弾性変形部９の一例を示してある。図２に示す弾性変形部９は、押圧板部８ａの一部に細い幅で二本の切り目を入れ、その切り目の間の部分を冷却板７側に円弧状に突出させて形成され、その円弧状の部分が弾性的に撓むように構成されている。
【００１９】
前記各水冷管６は、図３に示すように、スロット５あるいはＤＩＭＭ１を越えた両端側で、マザーボード４から離れる方向に湾曲し、各水冷管６に対して直交する方向（ＤＩＭＭ１の配列方向）に向けて配置されているヘッダー管１０ａ，１０ｂに連通されている。これらのヘッダー管１０ａ，１０ｂのいずれか一方が給水ヘッダーであり、またいずれか他方が排水ヘッダーであり、したがって複数の水冷管６に対して一括して冷却水を流すように構成されている。
【００２０】
本発明では、メモリーボードの冷却と並行して演算素子を冷却するように構成することもできる。図４はその一例を模式的に示しており、上述した複数本の水冷管６および各ヘッダー管１０ａ，１０ｂによって一組のユニットが構成されており、複数のユニット（図４に示す例では二組のユニット）Ｕ１，Ｕ２が直列に繋がれている。また、これらのユニットＵ１，Ｕ２に対して並列に、電子素子を冷却するための冷却ブロックＢ１，Ｂ２が設けられている。冷却水の流れる方向で上流側に位置する第１ユニットＵ１における一方のヘッダー管１０ａが本発明における第１ヘッダー管に相当し、給水管１１が接続されている。また、他方のヘッダー管１０ｂが本発明における第２ヘッダー管に相当し、接続管１２によって、第２ユニットＵ２における一方のヘッダー管１０ａに接続されている。したがって、第２ユニットＵ２における前記一方のヘッダー管１０ａが本発明の第１ヘッダー管に相当している。そして、第２ユニットＵ２における他方のヘッダー管１０ｂが本発明の第２ヘッダー管に相当し、当該他方のヘッダー管１０ｂに排水管１３が接続されている。
【００２１】
冷却ブロックＢ１，Ｂ２は、薄い矩形の中空部材であって、内部に冷却水を流通させるとともに、一方の面に演算素子（図示せず）を密着させることにより、演算素子を水冷するように構成されている。各冷却ブロックＢ１，Ｂ２はそれぞれの内部に冷却水を流通させるために、流入ポートと流出ポートとが設けられており、冷却水が流れる方向で上流側に位置する第１冷却ブロックＢ１における流入ポートに給水管１４が接続されている。また、冷却水が流れる方向で下流側に位置する第２冷却ブロックＢ２における流入ポートと前記第１冷却ブロックＢ１における流出ポートとが接続管１５によって接続されている。さらに、第２冷却ブロックＢ２における流出ポートに排水管１６が連通されている。すなわち、第１冷却ブロックＢ１と第２冷却ブロックＢ２とが、冷却水の流れる方向に直列に連結されている。
【００２２】
上記の各給水管１１，１４および各排水管１３，１６は、配管部１７に接続されている。この配管部１７は、各給水管１１，１４同士、および各排水管１３，１６同士を分岐させるためのものであって、冷却水源１８から供給された冷却水を各給水管１１，１４に分割して供給し、また各排水管１３，１６から還流してきた冷却水を、放熱部などの冷却部１９にまとめて送るように構成されている。なお、冷却部１９で放熱して温度の低下した冷却水は、冷却水源１８に戻される。
【００２３】
上述した本発明による水冷構造では、ＤＩＭＭ１は以下のようにして水冷される。ＤＩＭＭ１は、スロット５に差し込まれることにより、一対の冷却板７の間に配置される。その状態で前記クリップ部材８をＤＩＭＭ１の上側（先端側）からＤＩＭＭ１に被せるように挿入すると、ＤＩＭＭ１はその両側に位置している冷却板７と共に、一括してクリップ部材８における押圧板部８ａの間に挟み込まれる。その結果、ＤＩＭＭ１におけるメモリー３に冷却板７が密着させられる。特に、押圧板部８ａと冷却板７との間には、弾性変形部９が弾性変形することによる押圧力が作用しているから、冷却板７は、その弾性変形部９による押圧力によって、メモリー３に確実に密着させられる。なお、メモリー３と冷却板７との間に高熱伝導性部材（ＴＩＭ：Thermal Interface Material）などの熱伝導部材を介在させてもよい。
【００２４】
メモリー３はデータを入出力することによって発熱し、温度が上昇する。その熱は、メモリー３に密着している冷却板７に伝達される。冷却板７は水冷管６に連結され、その水冷管６には冷却水が流通させられているから、冷却板７の熱は冷却水に伝達されて外部に運び去られる。すなわち、メモリー３で発生した熱は冷却水に伝達されて外部に放出されるから、結局、メモリー３は間接的に水冷される。このようにメモリー３から冷却水に到る熱の伝達は、主として冷却板７を介して行われ、その冷却板７は実質的に、メモリー３と冷却水との両方に接触していることになる。そのため、メモリー３から冷却水に到る間の熱抵抗が小さくなり、効率良くメモリー３を冷却することができる。このように本発明の水冷構造によれば、ＤＩＭＭ１の実装密度や記憶容量が増大した場合であっても、過度に温度が上昇したり、それに伴って動作不良が生じたりすることを防止もしくは抑制することができる。
【００２５】
また、上述した水冷構造では、水冷管６をスロット５に沿わせて配置し、ＤＩＭＭ１同士の間には、冷却板７とクリップ部材８における押圧板部８ａとが介在するのみであるから、ＤＩＭＭ１同士の間隔を広くする要因がなく、そのためＤＩＭＭ１の設置間隔を狭くして全体としての構成をコンパクト化することができる。特に、ＤＩＭＭ１やクリップ部材８は、スロット５に向けて抜き差しして装着および取り外しを行うことができるから、これらの操作性を損なうことなくＤＩＭＭ１の設置間隔を狭くし、あるいは設置密度を高くすることができる。
【００２６】
図４に示すように、複数のユニットＵ１，Ｕ２を直列に連結した場合、給水管１１から第１ユニットＵ１のヘッダー管１０ａに供給された冷却水は、第１ユニットＵ１における各水冷管６に分散して供給され、第１ユニットＵ１における各ＤＩＭＭ１を冷却する。その後、第１ユニットＵ１におけるヘッダー管１０ｂから第２ユニットＵ２におけるヘッダー管１０ａに接続管１２を介して流入し、ここから第２ユニットＵ２における各水冷管６に分散して供給され、第２ユニットＵ２における各ＤＩＭＭ１を冷却する。その後、第２ユニットＵ２におけるヘッダー管１０ｂから排水管１３を経由して冷却部１９に還流させられる。したがって、複数のユニットＵ１，Ｕ２におけるＤＩＭＭ１を一括して冷却することができる。なおその場合、冷却水の温度は下流側で高くなるから、直列に連結するユニットＵ１，Ｕ２の数は、下流側での冷却性能が損なわれない範囲の数とする。
【００２７】
一方、図４に示す構成において、冷却水源１８から配管部１７に送られた冷却水は、上記の各ユニットＵ１，Ｕ２側に分割されて流れるとともに、冷却ブロックＢ１，Ｂ２側に給水管１４を介して流れる。第１冷却ブロックＢ１ではその流入ポートに冷却水が供給され、その内部を通って流出ポートから接続管１５を介して第２冷却ブロックＢ２に冷却水が供給される。そして、第２冷却ブロックＢ２でその流入ポートに供給された冷却水が内部を通過して流出ポートから排水管１６に送り出され、さらに配管部１７を経て冷却部１９に還流する。冷却水がこのようにして流通する各冷却ブロックＢ１，Ｂ２には図示しない演算素子が接触させられていて、演算素子の熱が各冷却ブロックＢ１，Ｂ２に伝達される。冷却ブロックＢ１，Ｂ２の熱はその内部を流通する冷却水によって運び去られるから、結局、演算素子は冷却水によって間接的に水冷される。配管部１７では各排水管１３，１６を経由して還流した冷却水が合流し、ＤＩＭＭ１や演算素子を冷却して温度の上昇した冷却水は配管部１７から冷却部１９に送られる。
【００２８】
このように図４に示す構成では、ＤＩＭＭ１とＤＩＭＭ１に対してデータを出し入れする演算素子とが冷却水によって冷却される。言い換えれば、空気を流通させて冷却する必要がない。そのため、各ＤＩＭＭ１同士の間や演算素子同士の間など、動作することにより発熱する電子部品の間に、空気を積極的に流通させるための間隔をあける必要がなくなり、電子部品同士の間隔を狭くして実装密度を高くし、全体としての構成をコンパクト化することが容易になる。
【００２９】
なお、本発明は上述した実施例に限定されないのであって、複数のＤＩＭＭを一括して冷却する構成以外に、単一のＤＩＭＭを単一の水冷管および冷却板で冷却するように構成してもよい。また、複数のユニットを直列に連結する構成に替えて、単一のユニットを冷却するよう構成してもよい。さらに、ＤＩＭＭと併せて演算素子を冷却する構成に替えて、ＤＩＭＭのみを冷却するように構成してもよい。上述した実施例では、ＤＩＭＭを鉛直方向に立てた状態に装着する例を示したが、本発明は、ＤＩＭＭをスロットに対して水平に差し込むように構成した場合でも適用することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１…ＤＩＭＭ（Dual Inline Memory Module ）、  ２…プリント配線板、  ３…メモリー、  ４…マザーボード、  ５…スロット、  ６…水冷管、  ７…冷却板、  ８…クリップ部材、  ８ａ…押圧板部、  ９…弾性変形部、  １０ａ，１０ｂ…ヘッダー管、  Ｕ１，Ｕ２…ユニット（図４に示す例では二組のユニット）、  Ｂ１，Ｂ２…冷却ブロック、  １１…給水管、  １２…接続管、  １３…排水管、  １４…給水管、  １５…接続管、  １６…排水管、  １７…配管部、  １８…冷却水源、  １９…冷却部。
【図１】
2017021460.tif 000003
【図２】
2017021460.tif 000004
【図３】
2017021460.tif 000005
【図４】
2017021460.tif 000006