(57)【要約】【課題】装置を大型化させることなく、ベースプレートから冷媒への伝熱効率を向上させたコールドプレートを提供する。【解決手段】コールドプレート１は、並列された複数のフィン２ａを有するベースプレート２と、複数のフィンを覆い、ベースプレートとの間に内部空間を画成するカバー３と、を備える。カバーには、内部空間に連通する冷媒流入孔および冷媒流出孔が形成され、複数のフィン同士の間の流路における内面に、長手方向に沿って流路断面積を変化させる凹凸形状４が形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列された複数のフィンを有するベースプレートと、
複数の前記フィンを覆い、前記ベースプレートとの間に内部空間を画成するカバーと、を備え、
前記カバーには、前記内部空間に連通する冷媒流入孔および冷媒流出孔が形成され、
複数の前記フィン同士の間の流路における内面に、長手方向に沿って流路断面積を変化させる凹凸形状が形成されているコールドプレート。
【請求項２】
前記凹凸形状は、前記ベースプレートに形成されている、請求項１に記載のコールドプレート。
【請求項３】
前記凹凸形状は、前記カバーに形成されている、請求項１に記載のコールドプレート。
【請求項４】
前記カバーは、複数の前記フィン同士の間にそれぞれ配置される複数のリブを備え、
前記凹凸形状は、前記リブに形成されている、請求項３に記載のコールドプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コールドプレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、下記特許文献１に示されるようなコールドプレートが知られている。このコールドプレートは、並列された複数のフィンを有するベースプレートと、複数のフィンを覆い、ベースプレートとの間に内部空間を画成するカバーと、を備えている。カバーには、内部空間に連通する冷媒流入孔および冷媒流出孔が形成されている。このコールドプレートによれば、冷媒流入孔から内部空間に流入した冷媒が、複数のフィン同士の間の流路を通って冷媒流出孔から流出することで、ベースプレートの熱を奪ってこれを冷却することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２３８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種のコールドプレートでは、複数のフィン同士の間を小さくして、多数のフィンを設けることで伝熱面積を大きくすることができる。
しかしながら、多数のフィンを設けると、フィン同士の間の流路の幅が流路の長さに対して小さくなることで温度境界層が発達しやすく、フィンの表面における熱伝達率が低くなる。
さらに、冷媒はフィンの表面に拘束されるため、流路の幅が狭い場合には冷媒の流れが層流状態となって熱伝達率が低下しやすい。そして、冷媒の流れを乱流状態とするために、ポンプの出力を上げて流速を増加させた場合には、装置の大型化につながる。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、装置を大型化させることなく、ベースプレートから冷媒への伝熱効率を向上させたコールドプレートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るコールドプレートは、並列された複数のフィンを有するベースプレートと、複数の前記フィンを覆い、前記ベースプレートとの間に内部空間を画成するカバーと、を備え、前記カバーには、前記内部空間に連通する冷媒流入孔および冷媒流出孔が形成され、複数の前記フィン同士の間の流路における内面に、長手方向に沿って流路断面積を変化させる凹凸形状が形成されている。
【０００７】
上記態様に係るコールドプレートによれば、ベースプレートの複数のフィン同士の間の流路における内面に、長手方向に沿って流路断面積を変化させる凹凸形状が形成されている。これにより、フィン同士の間を流通する冷媒の流速が比較的小さくても、この流れを乱流状態とすることが可能となり、ポンプ等の装置を大型化させずにベースプレートから冷媒への伝熱効率を向上させることができる。
【０００８】
また、前記凹凸形状は、前記ベースプレートに形成されていてもよい。
【０００９】
この場合、乱流状態を作り出す凹凸形状がベースプレートに形成されているため、ベースプレートの近傍で乱流を発生させて、ベースプレートから冷媒への伝熱効率をより確実に向上させることができる。
【００１０】
また、前記凹凸形状は、前記カバーに形成されていてもよい。
【００１１】
この場合、凹凸形状がカバーに形成されているため、ベースプレートの幅の狭いフィン同士の間に凹凸形状を形成する場合と比較して、より容易に凹凸形状を形成することができる。
【００１２】
また、前記カバーは、複数の前記フィン同士の間にそれぞれ配置される複数のリブを備え、前記凹凸形状は、前記リブに形成されていてもよい。
【００１３】
この場合、凹凸形状が、複数のフィン同士の間に配置されるリブに形成されているため、凹凸形状により乱流状態を作り出す効果をより確実に奏功させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の上記態様によれば、装置を大型化させることなく、ベースプレートから冷媒への伝熱効率を向上させたコールドプレートを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係るコールドプレートの斜視図であり、（ａ）はカバーとベースプレートとが分離した状態を示し、（ｂ）はカバーがベースプレートに取り付けられた状態を示す。
【図２】第１実施形態に係るコールドプレートについての、（ａ）は流路方向に直交する平面における断面図であり、（ｂ）は並列方向に直交する平面における断面図である。
【図３】第２実施形態に係るコールドプレートについての、（ａ）は流路方向に直交する平面における断面図であり、（ｂ）は並列方向に直交する平面における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態に係るコールドプレートの構成を、図１〜図２を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材の形状を認識可能な大きさとするため縮尺を適宜変更している。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、コールドプレート１は、ベースプレート２と、カバー３と、を備える。ベースプレート２は、並列された複数のフィン２ａを有する。カバー３には、冷媒流入孔３ａおよび冷媒流出孔３ｂが形成されている。このコールドプレート１では、冷媒が冷媒流入孔３ａから流入し、コールドプレート１内を通過して、冷媒流出孔３ｂから流出する。
【００１７】
ここで本実施形態では、ＸＹＺ直交座標系を設定して各構成の位置関係を説明する。Ｘ方向は、複数のフィン２ａが延びて冷媒が流れる方向（以下、流路方向という）である。流路方向において、冷媒流入孔３ａが配置されている側を上流側といい、冷媒流出孔３ｂが配置されている側を下流側という。Ｙ方向は、複数のフィン２ａが並列されている方向（以下、並列方向という）である。また、Ｚ方向を上下方向といい、上下方向におけるカバー３側を上方といい、ベースプレート２側を下方という。
【００１８】
ベースプレート２は、例えば銅やアルミニウムなどの熱伝導率の大きい材質により形成されている。ベースプレート２に、例えばＣＰＵなどの発熱体を接触させることで、この発熱体の熱をベースプレート２が奪い、フィン２ａを介して冷媒に伝えることで、発熱体を冷却することができる。冷媒としては、例えば水やアルコールの他、公知の化合物などを適宜用いることができる。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、ベースプレート２には、下方に向けて窪む溝２ｃが形成されている。溝２ｃは、上面視において略矩形状に形成されている。複数のフィン２ａは、ベースプレート２の上面２ｂのうち、溝２ｃの内側の部分から上方に向けて延びている。
【００２０】
カバー３の材質としては、例えば樹脂、金属などを用いることができる。カバー３の材質として樹脂を用いた場合には、これを射出成形により形成することができる。カバー３は下方に向けて開口する箱状に形成されており、複数のフィン２ａを覆っている。カバー３は、上面視において略矩形状に形成されている。カバー３の周壁３ｃは、ベースプレート２の溝２ｃ内に嵌合する。これにより、カバー３のベースプレート２に対する位置が決まる。カバー３の周壁３ｃは、ロウ付けなどによって溝２ｃに液密に固定されている。
【００２１】
冷媒流入孔３ａおよび冷媒流出孔３ｂは、カバー３の頂壁を上下方向に貫通している。冷媒流入孔３ａおよび冷媒流出孔３ｂは、並列方向において互いに異なる位置に配置されている。より詳しくは、上面視において略矩形のカバー３の対角線上に位置する２つの角部の周辺に、冷媒流入孔３ａおよび冷媒流出孔３ｂがそれぞれ配置されている。これにより、冷媒流入孔３ａから冷媒流出孔３ｂに向かう冷媒の流速や流量が並列方向で偏るのを抑止することができる。
【００２２】
図２（ｂ）に示すように、ベースプレート２とカバー３との間には、内部空間Ｓが画成されている。また、図２（ａ）に示すように、複数のフィン２ａ同士の間には、冷媒の流路Ｐが設けられている。流路Ｐは、隣接する２つのフィン２ａの並列方向に向かい合う壁面と、ベースプレート２の上面２ｂと、カバー３の頂壁における下面３ｄと、により画成されている。
【００２３】
冷媒流入孔３ａおよび冷媒流出孔３ｂは、内部空間Ｓに連通している。冷媒流入孔３ａおよび冷媒流出孔３ｂは、不図示のポンプなどに接続されている。これにより、冷媒流入孔３ａから流入した冷媒が、内部空間Ｓおよび流路Ｐを通って冷媒流出孔３ｂから流出する。
【００２４】
ここで本実施形態のベースプレート２には、図２（ｂ）に示すように、その上面２ｂのうち流路Ｐの内面となる部分に、長手方向に沿って流路断面積を変化させる凹凸形状４が形成されている。図示の例では、ベースプレート２の上面２ｂに、半円状の凹部が長手方向に沿って複数設けられることで、凹凸形状４が形成されている。
【００２５】
凹凸形状４は、例えば回転するメタルソーをフィン２ａ同士の間に進入させ、ベースプレート２の上面２ｂを切削して形成することができる。このとき、メタルソーは下方に移動して一つの凹部を形成した後上昇し、流路方向に移動してから再度下降して、前記凹部に隣接する凹部を形成する。この動作を繰り返すことで、凹凸形状４を形成することができる。
【００２６】
次に、以上のように構成されたコールドプレート１の作用について説明する。
【００２７】
図２（ｂ）の矢印Ｆ１に示すように、冷媒流入孔３ａから内部空間Ｓ内に流入した冷媒は、フィン２ａ同士の間の流路Ｐに進入する。ここで、ベースプレート２には長手方向に沿って流路Ｐの断面積を変化させる凹凸形状４が形成されているため、凹凸形状４近傍の冷媒の流れが、矢印Ｆ２に示すような渦状になる。これにより、流路Ｐにおける冷媒の流れを乱流状態として、フィン２ａから冷媒へと効率よく熱を伝えることができる。流路Ｐにおいてフィン２ａから熱を受け取った冷媒は、矢印Ｆ３に示すように、冷媒流出孔３ｂから排出される。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態のコールドプレート１によれば、ベースプレート２の複数のフィン２ａ同士の間の流路Ｐにおける内面に、長手方向に沿って流路断面積を変化させる凹凸形状４が形成されている。これにより、フィン２ａ同士の間を流通する冷媒の流速が比較的小さくても、この流れを乱流状態とすることが可能となり、ポンプ等の装置を大型化させずにベースプレート２から冷媒への伝熱効率を向上させることができる。
【００２９】
また、乱流状態を作り出す凹凸形状４がベースプレート２に形成されているため、ベースプレート２の近傍で乱流を発生させて、ベースプレート２から冷媒への伝熱効率をより確実に向上させることができる。
【００３０】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について説明するが、第１実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００３１】
本実施形態では、図３（ａ）に示すように、カバー３が下方に向けて延びる複数のリブ３ｅを備えている。複数のリブ３ｅは、カバー３の頂壁における下面３ｄに形成されている。複数のリブ３ｅは、並列方向に並列し、流路方向に沿って延びている。複数のリブ３ｅは、複数のフィン２ａ同士の間に配置されている。
【００３２】
ここで、図３（ｂ）に示すように、リブ３ｅには上方に向けて窪む凹部が長手方向に沿って複数形成されており、これによってリブ３ｅに凹凸形状４が形成されている。複数のリブ３ｅおよび凹凸形状４は、例えばカバー３を射出成形する際に形成することができる。
【００３３】
本実施形態における凹凸形状４は、第１実施形態における凹凸形状４と同様に、フィン２ａ同士の間の流路Ｐの断面積を長手方向に沿って変化させている。そして、図３（ｂ）の矢印Ｆ２に示すように、凹凸形状４の近傍における冷媒の流れを渦状にして、乱流状態とすることができる。
【００３４】
本実施形態によれば、凹凸形状４がカバー３に形成されているため、ベースプレート２における幅の狭いフィン２ａ同士の間に凹凸形状４を形成する場合と比較して、より容易に凹凸形状４を形成することができる。
また、凹凸形状４が、複数のフィン２ａ同士の間に配置されるリブ３ｅに形成されているため、凹凸形状４により乱流状態を作り出す効果をより確実に奏功させることができる。
【００３５】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００３６】
例えば、前記第２実施形態では、リブ３ｅの下面に凹凸形状４が形成されていたが、本発明はこれに限られない。例えば、カバー３にリブ３ｅが設けられておらず、カバー３の下面３ｄに複数の凹部が設けられることで、凹凸形状４が形成されていてもよい。
【００３７】
また、前記第１実施形態および第２実施形態を組み合わせて、ベースプレート２およびカバー３の双方に凹凸形状４が形成された構成を採用してもよい。この場合、流路Ｐにおける上下の内面に凹凸形状が形成されるため、流路Ｐの流路断面積を流路方向に沿ってより大きく変化させて、冷媒の流れをより確実に乱流状態とすることができる。あるいは、凹凸形状４の上下方向の大きさ（凹部の深さ）を小さくしても流路断面積の変化量を大きくすることが可能となり、上記した作用効果を奏する凹凸形状４をより容易に形成することができる。
【００３８】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１…コールドプレート  ２…ベースプレート  ２ａ…フィン  ３…カバー  ３ａ…冷媒流入孔  ３ｂ…冷媒流出孔  ３ｅ…リブ  ４…凹凸形状
【図１】
2018081997.tif 000003
【図２】
2018081997.tif 000004
【図３】
2018081997.tif 000005