(57)【要約】【課題】コストの安い冷却装置を提供する。【解決手段】冷却装置１は、上下方向に広がった発熱体取付面３を有するとともに、発熱体取付面３に複数の発熱体取付部４が上下方向に間隔をおいて設けられたベース２を備えている。ベース２内の上端寄りの部分に冷媒入口ヘッダ部５を設け、下端寄りの部分に冷媒出口ヘッダ部６を設ける。ベース２内に、冷媒入口ヘッダ部５と冷媒出口ヘッダ部６とを通じさせる複数の冷媒流路９を、互いに離隔した状態で並列状となるように形成する。冷媒流路９は、上下方向に間隔をおいて設けられて左右方向に延びる直線部9aおよび隣り合う直線部9aどうしを左右交互に連結する連結部9bからなる蛇行状である。ベース２の各発熱体取付部４を、冷媒流路９の各直線部9aと対応する位置に設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に広がった発熱体取付面を有するとともに、当該発熱体取付面に複数の発熱体取付部が上下方向に間隔をおいて設けられているベースを備えており、ベース内の上端寄りの部分および下端寄りの部分のうちいずれか一方に冷媒入口ヘッダ部が設けられるとともに、同他方に冷媒出口ヘッダ部が設けられ、ベース内に、冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とを通じさせる複数の冷媒流路が、互いに離隔した状態で並列状となるように形成され、冷媒流路が、上下方向に間隔をおいて設けられて左右方向に延びる直線部および隣り合う直線部どうしを左右交互に連結する連結部からなる蛇行状であり、ベースの各発熱体取付部が、冷媒流路の各直線部と対応する位置に設けられており、発熱体取付部に取り付けられた発熱体が、冷媒流路内を流れる冷媒の蒸発潜熱により冷却されるようになっている冷却装置。
【請求項２】
ベースの冷媒流路の直線部に、インナーフィンが設けられている請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
ベースがアルミニウム製であり、冷媒として、アルミニウムに対して非腐食性を有する非水系冷媒が用いられる請求項１または２記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、たとえば半導体デバイスなどの電子部品からなる発熱体を冷却する冷却装置に関する。
【０００２】
この明細書および特許請求の範囲において、図２および図６の上下、左右を上下、左右というもとのとする。
【背景技術】
【０００３】
たとえば、サーバ、ファイル装置、ネットワーク装置等の情報処理機器に用いられる半導体デバイスにおいては、近年、高集積化、処理能力の高速化、高機能化によって発熱量が極めて多くなっている。
【０００４】
サーバにおいて、種々の半導体デバイスを冷却する冷却装置として、比較的発熱量の大きな半導体デバイスからの発熱を外部に輸送する複数のサーモサイフォンと、比較的発熱量の小さな半導体デバイスからの発熱をサーモサイフォンへ輸送する複数のヒートパイプと、複数のサーモサイフォンと熱的に接続され、半導体デバイスからの熱を外部に輸送するサーマルハイウェイと、外部に輸送された熱を筐体の外部へ輸送する凝縮器とから構成された冷却装置が知られている(特許文献１参照)。
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の冷却装置においては、複数のサーモサイフォンやヒートパイプを必要とするので、コストが高くなるとともに、製造が困難であるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−７９４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明の目的は、上記問題を解決し、特許文献１記載の冷却装置に比較してコストの安い冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。
【０００９】
1)上下方向に広がった発熱体取付面を有するとともに、当該発熱体取付面に複数の発熱体取付部が上下方向に間隔をおいて設けられているベースを備えており、ベース内の上端寄りの部分および下端寄りの部分のうちいずれか一方に冷媒入口ヘッダ部が設けられるとともに、同他方に冷媒出口ヘッダ部が設けられ、ベース内に、冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とを通じさせる複数の冷媒流路が、互いに離隔した状態で並列状となるように形成され、冷媒流路が、上下方向に間隔をおいて設けられて左右方向に延びる直線部および隣り合う直線部どうしを左右交互に連結する連結部からなる蛇行状であり、ベースの各発熱体取付部が、冷媒流路の各直線部と対応する位置に設けられており、発熱体取付部に取り付けられた発熱体が、冷媒流路内を流れる冷媒の蒸発潜熱により冷却されるようになっている冷却装置。
【００１０】
2)ベースの冷媒流路の直線部に、インナーフィンが設けられている上記1)記載の冷却装置。
【００１１】
3)ベースがアルミニウム製であり、冷媒として、アルミニウムに対して非腐食性を有する非水系冷媒が用いられる上記1)または2)記載の冷却装置。
【発明の効果】
【００１２】
上記1)〜3)の冷却装置によれば、上下方向に広がった発熱体取付面を有するとともに、当該発熱体取付面に複数の発熱体取付部が上下方向に間隔をおいて設けられているベースを備えており、ベース内の上端寄りの部分および下端寄りの部分のうちいずれか一方に冷媒入口ヘッダ部が設けられるとともに、同他方に冷媒出口ヘッダ部が設けられ、ベース内に、冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とを通じさせる複数の冷媒流路が、互いに離隔した状態で並列状となるように形成され、冷媒流路が、上下方向に間隔をおいて設けられて左右方向に延びる直線部および隣り合う直線部どうしを左右交互に連結する連結部からなる蛇行状であり、ベースの各発熱体取付部が、冷媒流路の各直線部と対応する位置に設けられており、発熱体取付部に取り付けられた発熱体が、冷媒流路内を流れる冷媒の蒸発潜熱により冷却されるようになっているので、ベースの発熱体取付面の発熱体取付部に取り付けられた複数の発熱体をほぼ等しい温度となるように冷却することができる。すなわち、複数の冷媒流路が互いに離隔した状態で並列状となるように形成されており、冷媒入口ヘッダ部に流入し、各冷媒流路内を流れる冷媒の沸騰による蒸発潜熱により複数の発熱体を冷却するようになっていると、各冷媒流路で発生した気相冷媒は冷媒流路の上部を流れるとともに液相冷媒は冷媒流路の下部を流れることになり、しかも全冷媒流路を流れる冷媒は、冷媒出口ヘッダ部に至るまでの間に混じることはなく、各冷媒流路の上下間のみで温度差が生じるだけである。したがって、複数の発熱体をほぼ等しい温度となるように冷却することができる。さらに、複数のサーモサイフォンやヒートパイプが用いられている特許文献１記載の冷却装置に比較してコストが安くなる。
【００１３】
上記2)の冷却装置によれば、ベースの発熱体取付部に取り付けられた発熱体の冷却効率が向上する。
【００１４】
上記3)の冷却装置によれば、ベースの軽量化を図った上で、発熱体から冷媒流路内を流れる冷媒への熱伝導性を向上させることができ、しかもベースの腐食が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の冷却装置を示す分解斜視図である。
【図２】この発明の冷却装置を示す垂直断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線拡大断面図である。
【図５】図２のＣ−Ｃ線拡大断面図である。
【図６】この発明の冷却装置の他の実施形態を示す垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１７】
この明細書において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
【００１８】
また、以下の説明において、上下方向および左右方向と直交する方向を前後方向とし、図３および図５の上側(図４の左側)を前、これと反対側を後というものとする。
【００１９】
図１および図２は冷却装置の全体構成を示し、図３〜図５はその要部の構成を示す。
【００２０】
図１および図２において、冷却装置(1)は、扁平な縦長直方体状のアルミニウム製ベース(2)を備えている。ベース(2)における上下方向および左右方向に広がりかつ互いに反対側を向いた前後両側面のうち少なくとも一面、ここでは前面が発熱体取付面(3)となっており、発熱体取付面(3)に複数の発熱体取付部(4)が上下方向に間隔をおいて設けられている。
【００２１】
ベース(2)内の上端寄りの左側部分に冷媒入口ヘッダ部(5)が設けられるとともに、ベース(2)内の下端寄りの右側部分に冷媒出口ヘッダ部(6)が設けられている。冷媒入口ヘッダ部(5)は、ベース(2)の左側面の上端寄りの部分から右方に向かって形成されて冷媒入口ヘッダ部(5)内に至る穴状の冷媒入口(7)を介してベース(2)の外部に通じさせられている。冷媒出口ヘッダ部(6)は、ベース(2)の右側面の下端寄りの部分から左方に向かって形成されて冷媒出口ヘッダ部(6)内に至る穴状の冷媒出口(8)を介して外部に通じさせられている。
【００２２】
ベース(2)内に、冷媒入口ヘッダ部(5)と冷媒出口ヘッダ部(6)とを通じさせる複数の冷媒流路(9)が、仕切壁(10)を介して互いに離隔した状態で並列状となるように形成されている。各冷媒流路(9)は、上下方向に間隔をおいて設けられて左右方向に延びる直線部(9a)、および隣り合う直線部(9a)どうしを左右交互に連結する連結部(9b)からなる蛇行状である。各冷媒流路(9)の直線部(9a)内には、左右方向に延びるインナーフィン(11)が設けられている。
【００２３】
ベース(2)の各発熱体取付部(4)は、冷媒流路(9)の各直線部(9a)と対応する位置に設けられている。そして、半導体デバイスなどからなる複数の発熱体(12)が、ベース(2)の発熱体取付面(3)の各発熱体取付部(4)に、左右方向に間隔をおいて取り付けられる。図１および図２に示す例では、各発熱体取付部(4)に、複数の発熱体(12)が１列となるように取り付けられているが、これに限定されるものではなく、各発熱体取付部(4)に、上下方向に間隔をおいて並んだ２以上の発熱体(12)からなる組が、左右方向に間隔をおいて複数取り付けられる場合もあり、あるいは１つの発熱体(12)と、上下方向に間隔をおいて並んだ２以上の発熱体(12)からなる組とが混ざり合うように左右方向に間隔をおいて取り付けられる場合もある。
【００２４】
冷却装置のベース(2)は、冷媒入口ヘッダ部用凹所(14)、冷媒出口ヘッダ部用凹所(15)、複数の冷媒流路用凹所(16)、冷媒入口(7)および冷媒出口(8)が形成されるとともに、冷媒流路用凹所(16)の直線部(9a)となる部分の底面にインナーフィン(11)が立ち上がり状に一体に設けられている第１アルミニウム板(13)と、冷媒入口ヘッダ部用凹所(14)、冷媒出口ヘッダ部用凹所(15)および複数の冷媒流路用凹所(16)の開口を塞ぐように、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシート(17)を利用して第１アルミニウム板(13)にろう材により接合されて第１アルミニウム板(13)の全体を覆う第２アルミニウム板(18)とからなる。なお、インナーフィン(11)の立ち上がり高さは、冷媒流路用凹所(16)の深さ、すなわち隣り合う冷媒流路用凹所(16)間の仕切壁(10)の高さと同一であり、インナーフィン(11)の突出端は、アルミニウムブレージングシート(17)を利用して第２アルミニウム板(18)にろう材により接合されている。そして、第２アルミニウム板(18)の外面がベース(2)の発熱体取付面(3)となっている。
【００２５】
冷却装置(1)においては、アルミニウムに対して非腐食性を有しており、かつ発熱体取付部(4)に取り付けられた発熱体(12)から発せられる熱により蒸発するとともに、冷媒入口ヘッダ部(5)から冷媒出口ヘッダ部(6)に至るまでの間に完全に気相となることのない使用温度範囲が２０〜９０℃である非水系冷媒、たとえばハイドロフルオロカーボン、ハイドロフルオロオレフィン、ハイドロカーボン、ハイドロフルオロエーテルなどが用いられる。
【００２６】
上述した冷却装置(1)において、液相冷媒が冷媒入口(7)を通して冷媒入口ヘッダ部(5)内に送り込まれ、複数の冷媒流路(9)に分流して各冷媒流路(9)内を冷媒出口ヘッダ部(6)に向かって流れる。そして、各発熱体取付部(4)に取り付けられた発熱体(12)は、冷媒流路(9)内を流れる冷媒の沸騰による蒸発潜熱により冷却される。ここで、複数の冷媒流路(9)が仕切壁(10)を介して互いに離隔した状態で並列状となるように形成されており、冷媒入口ヘッダ部(5)に流入し、各冷媒流路(9)内を流れる冷媒の沸騰による蒸発潜熱により複数の発熱体(12)を冷却するようになっていると、各冷媒流路(9)で発生した気相冷媒は冷媒流路(9)の上部を流れるとともに液相冷媒は冷媒流路(9)の下部を流れることになり、しかも全冷媒流路(9)を流れる冷媒は、冷媒出口ヘッダ部(6)に至るまでの間に混じることはなく、各冷媒流路(9)の上下間のみで温度差が生じるだけである。したがって、複数の発熱体(12)をほぼ等しい温度となるように冷却することができる。
【００２７】
冷媒出口ヘッダ部(5)に流入した冷媒は、冷媒出口(8)を通って外部に流出し、冷媒中の気相冷媒が適当な凝縮手段により再液化された後、再度用いられる。
【００２８】
図６はこの発明の冷却装置の他の実施形態を示す。
【００２９】
図６に示す冷却装置(20)の場合、ベース(2)内の上端寄りの左側部分に冷媒入口ヘッダ部(5)が設けられるとともに、ベース(2)内の下端寄りの左側部分に冷媒出口ヘッダ部(6)が設けられている。冷媒入口ヘッダ部(5)は、ベース(2)の左側面の上端寄りの部分から右方に向かって形成されて冷媒入口ヘッダ部(5)内に至る穴状の冷媒入口(7)を介してベース(2)の外部に通じさせられている。冷媒出口ヘッダ部(6)は、ベース(2)の右側面の下端寄りの部分から左方に向かって形成されて冷媒出口ヘッダ部(6)内に至る穴状の冷媒出口(8)を介して外部に通じさせられている。したがって、ベース(2)内に、互いに離隔した状態で並列状となるように形成され、かつ冷媒入口ヘッダ部(5)と冷媒出口ヘッダ部(6)とを通じさせる複数の冷媒流路(9)の直線部(9a)の数は、上述した実施形態の冷却装置(1)の冷媒流路(9)の直線部の数よりも１つ大きくなっている。
【００３０】
その他の構成は、上述した実施形態の冷却装置(1)と同様である。
【００３１】
上述した２つの実施形態において、ベース内の上端寄りの部分に冷媒入口ヘッダ部が設けられるとともに下端寄りの部分に冷媒出口ヘッダ部が設けられ、冷媒が上から下に流れるようになっているが、冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とを通じさせる複数の冷媒流路が、互いに離隔した状態で並列状となるように形成されているので、上記とは逆に、ベース内の下端寄りの部分に冷媒入口ヘッダ部が設けられるとともに上端寄りの部分に冷媒出口ヘッダ部が設けられ、冷媒が下から上に流れるようになっていたとしても、複数の発熱体をほぼ等しい温度となるように冷却することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
この発明による冷却装置は、サーバ、ファイル装置、ネットワーク装置等の情報処理機器に用いられる半導体デバイスを冷却するのに好適に用いられる。
【符号の説明】
【００３３】
(1)(20)：冷却装置
(2)：ベース
(3)：発熱体取付面
(4)：発熱体取付部
(5)：冷媒入口ヘッダ部
(6)：冷媒出口ヘッダ部
(9)：冷媒流路
(9a)：直線部
(9b)：連結部
(11)：インナーフィン
(12)：発熱体
【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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