(57)【要約】【課題】液冷式冷却装置において、冷媒の流通抵抗を抑制しつつ冷却効率をさらに向上させる。【解決手段】液冷式冷却装置１０は、上下に分割自在な第１及び第２ケーシング１２、１４を有し、この第１及び第２ケーシング１２、１４の内部にはフィン１８が収納されると共に、前記フィン１８に臨む第２ケーシング１４の底壁部２４には、フィン１８から離間する方向に窪んだ複数のスリット３６が形成される。スリット３６は、冷媒の流れ方向と略直交する第２ケーシング１４の幅方向に沿って一直線状に延在すると共に、前記流れ方向に沿って等間隔離間して複数設けられる。そして、第１及び第２ケーシング１２、１４の上流側から下流側へと冷媒が流れる際、この冷媒の一部がスリット３６へと流入して再び流出することで、上方向へ対流させることができ、混合され冷却された冷媒を第１ケーシング１２側へ供給することで電子部品Ｅの冷却効率を高めることができる。【選択図】図１
2019054103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒の供給される供給口と該冷媒の排出される排出口とを有したケーシングと、前記ケーシング内に収納されるフィンとを備え、前記ケーシングに設けられた発熱を伴う電子部品を前記冷媒との熱交換によって冷却する液冷式冷却装置において、
前記ケーシングには、前記電子部品の装着される第１壁部と、
前記フィンを挟んで前記第１壁部と対向する第２壁部と、
を備え、
前記第２壁部において前記フィンに臨む面には、該フィンから離間する方向に窪んだ凹部が形成されることを特徴とする液冷式冷却装置。
【請求項２】
請求項１記載の液冷式冷却装置において、
前記凹部は、前記冷媒の流通方向に対して略直交するように形成されることを特徴とする液冷式冷却装置。
【請求項３】
請求項１記載の液冷式冷却装置において、
前記凹部は、前記冷媒の流通方向に対して所定角度傾斜するように形成されることを特徴とする液冷式冷却装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の液冷式冷却装置において、
前記凹部は前記冷媒の流通方向に沿って複数設けられ、且つ、互いに等間隔離間して配置されることを特徴とする液冷式冷却装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の液冷式冷却装置において、
前記凹部は前記冷媒の流通方向に沿って複数設けられ、且つ、不等間隔で離間するように配置されることを特徴とする液冷式冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の流路を流れる冷媒との熱交換を行うことで電子部品を冷却することが可能な液冷式冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、半導体等の熱を発する電子部品を冷却するための冷却装置が知られており、このような冷却装置は、例えば、特許文献１に開示されるように、筐体と、この筐体の内部に収納される複数のフィンとを有し、外側となる筐体の下面に電子部品を設けると共に、前記フィンが筐体の内部において前記下面に接するように設けられている。一方、筐体の上面には、内部側に向かって突出した突出部が形成され、前記上面とフィンとの間を流れる冷媒の一部が突出部へと衝突し偏向されてフィンの間へと流入することで、上面近傍を流れる低温の冷媒を電子部品の装着された筐体の下面側へと導いて冷却効率を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−３８０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した冷却装置では、冷媒が突出部へと衝突することで流通抵抗が増加してしまうと共に、筐体内における一部の冷媒しかフィン側へ流通させることができないため電子部品の冷却効率を十分に高めることができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、冷媒の流通抵抗を抑制しつつ冷却効率をさらに向上させることが可能な液冷式冷却装置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】
前記の目的を達成するために、本発明は、冷媒の供給される供給口と冷媒の排出される排出口とを有したケーシングと、ケーシング内に収納されるフィンとを備え、ケーシングに設けられた発熱を伴う電子部品を冷媒との熱交換によって冷却する液冷式冷却装置において、
ケーシングには、電子部品の装着される第１壁部と、
フィンを挟んで第１壁部と対向する第２壁部と、
を備え、
第２壁部においてフィンに臨む面には、フィンから離間する方向に窪んだ凹部が形成されることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、液冷式冷却装置を構成するケーシングには、その第１壁部に発熱を伴う電子部品が装着され、内部に収納されるフィンを挟んで第１壁部と対向するように第２壁部が形成され、この第２壁部には、フィンに臨む面にフィンから離間する方向に窪んだ凹部が形成される。
【０００８】
従って、供給口を通じてケーシング内へと供給された冷媒がフィンに沿って下流側となる排出口まで流れる際、この冷媒の一部が凹部内に流入し再び流路へと戻るように流れることで、ケーシング内において冷媒を第２壁部側から第１壁部側へと対流させることができる。
【０００９】
その結果、電子部品との熱交換によって暖められた第１壁部側の冷媒と、第２壁部側の冷えている冷媒とを好適に混合させることができ、第１壁部側における冷媒の温度を低下させることで電子部品の冷却効率を向上させることができる。
【００１０】
また、凹部が第２壁部からケーシング内へと突出することがないため、ケーシング内を流れる冷媒の流通抵抗の増加を抑制することが可能となる。
【００１１】
さらに、凹部を、冷媒の流通方向に対して略直交するように形成したり、冷媒の流通方向に対して所定角度傾斜するように形成するとよい。
【００１２】
さらにまた、凹部を冷媒の流通方向に沿って複数設け、且つ、互いに等間隔離間して配置したり、不等間隔で離間するように配置するとよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１４】
すなわち、ケーシングにおける第１壁部に発熱を伴う電子部品が装着され、内部に収納されるフィンを挟んで第１壁部と対向した第２壁部に、フィンから離間する方向に窪んだ凹部を形成することで、ケーシング内を流れる冷媒の一部が凹部内に流入し再び流路へと戻るように流れることで、ケーシング内において冷媒を第２壁部側から第１壁部側へと対流させることができる。その結果、電子部品によって暖められた第１壁部側の冷媒と、第２壁部側の冷えている冷媒とをケーシング内で好適に混合させ、第１壁部側における冷媒の温度を低下させることで電子部品の冷却効率を向上させることができ、しかも、凹部がケーシング内へと突出することがないため、従来技術に係る冷却装置と比較しケーシング内を流れる冷媒の流通抵抗を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る液冷式冷却装置の全体断面図である。
【図２】図１の液冷式冷却装置の分解斜視図である。
【図３】図１の液冷式冷却装置における第２ケーシングの底壁部近傍を示す拡大断面図である。
【図４】図１に示す液冷式冷却装置における第２ケーシングの全体平面図である。
【図５】図５Ａは、第１変形例に係るスリットを有した第２ケーシングの全体平面図であり、図５Ｂは、第２変形例に係るスリットを有した第２ケーシングの全体平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る液冷式冷却装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る液冷式冷却装置を示す。
【００１７】
この液冷式冷却装置１０は、図１〜図３に示されるように、上下に分割自在な第１及び第２ケーシング（ケーシング）１２、１４と、前記第２ケーシング１４の一部を覆うカバープレート１６と、前記第１及び第２ケーシング１２、１４の内部に収納されるフィン１８とを含む。
【００１８】
第１及び第２ケーシング１２、１４は、例えば、金属製材料から略同一形状に形成され、この第１ケーシング１２は、平坦状の頂壁部（第１壁部）２０と、該頂壁部２０の外縁部に立設した第１側壁部２２とからなり、前記頂壁部２０の上面には冷却の必要とされる半導体等の電子部品Ｅが装着される。この電子部品Ｅは、例えば、第１ケーシング１２の長手方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿って２個装着される。
【００１９】
第２ケーシング１４は、図１〜図４に示されるように、平坦状の底壁部（第２壁部）２４と、該底壁部２４の外縁部に立設した第２側壁部２６とからなり、前記底壁部２４は、第１ケーシング１２の頂壁部２０と略同一形状に形成されると共に、前記第２側壁部２６の端部が第１ケーシング１２における第１側壁部２２の端部と当接した状態で、例えば、ろう付け等によって接続される。これにより、頂壁部２０と底壁部２４とが略平行となり、第１及び第２ケーシング１２、１４の内部に形成された空間が冷媒の流通する流路２８となる。
【００２０】
また、第２ケーシング１４の長手方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿った底壁部２４の一端部及び他端部には、冷媒の供給される供給口３０と、前記冷媒の排出される排出口３２がそれぞれ開口し、冷媒の供給・排出される配管３４ａ、３４ｂが底壁部２４に対して略直交するようにそれぞれ接続される。すなわち、冷媒は、第１及び第２ケーシング１２、１４において供給口３０から排出口３２へと長手方向（図１中、矢印Ａ１方向）に沿って流れることとなる。
【００２１】
さらに、底壁部２４には、冷媒の流れ方向となる長手方向（矢印Ａ１方向）と直交する幅方向（図２及び図４中、矢印Ｂ方向）に延在するスリット３６が形成され、このスリット３６は、例えば、断面矩形状で底壁部２４を貫通するように形成されると共に、前記長手方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿って互いに等間隔離間するように複数設けられる。また、スリット３６は、第２ケーシング１４の幅方向に沿った一方の第２側壁部２６近傍から他方の第２側壁部２６近傍まで一直線状に形成される。
【００２２】
カバープレート１６は、第２ケーシング１４における底壁部２４に対して下方から当接し覆うように設けられることで、複数のスリット３６が全て覆われた状態となる。そして、カバープレート１６は、例えば、第２ケーシング１４の底壁部２４に対してろう付けによって固定されることで、スリット３６が第２ケーシング１４の外側と非連通状態となる。
【００２３】
フィン１８は、例えば、アルミニウム材料等の薄板を成形することで断面波状に折曲され、第１及び第２ケーシング１２、１４の幅方向に沿って第１ケーシング１２の頂壁部２０と第２ケーシング１４の底壁部２４に対して交互に接するように配置されると共に、波状の断面形状で第１及び第２ケーシング１２、１４の長手方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿って延在するように形成されている。そして、冷媒は、第１及び第２ケーシング１２、１４の内部において複数のフィン１８に沿って流路２８内を長手方向（矢印Ａ１方向）へと流通する。
【００２４】
本発明の実施の形態に係る液冷式冷却装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００２５】
先ず、図示しない冷却液供給手段から配管３４ａを通じて供給口３０へと冷媒が供給され、複数のフィン１８に沿って流路２８内を第１及び第２ケーシング１２、１４の下流側へと流れる。
【００２６】
そして、図１に示されるように、複数のフィン１８に沿って冷媒が排出口３２側（矢印Ａ１方向）に向かってそれぞれ一直線状に流れると同時に、図３に示されるように、冷媒の一部が重力方向下方（矢印Ｄ方向）に窪んだスリット３６内に流入して再び流出することで上方向（矢印Ｃ方向）への対流が生じる。この第１及び第２ケーシング１２、１４内を流れる冷媒と電子部品Ｅで発生した熱とが、フィン１８及び該フィン１８の接続された前記第１ケーシング１２の頂壁部２０を介して熱交換され、前記電子部品Ｅが冷却されると同時に冷媒が加熱される。
【００２７】
すなわち、スリット３６によって該第２ケーシング１４の底壁部２４近傍を流れる冷媒を上方向へと偏向させることで、電子部品Ｅによって加熱された第１ケーシング１２側の冷媒と、比較的冷えている第２ケーシング１４側の冷媒とを好適に混ぜ第１ケーシング１２側の冷媒温度を低下させることで、前記電子部品Ｅを効果的に冷却できる。
【００２８】
最後に、熱交換のなされた冷媒が、フィン１８に沿って下流側となる排出口３２へとそれぞれ流れ、この排出口３２から配管３４ｂへと排出される。なお、冷媒は、第１及び第２ケーシング１２、１４の外部において、再び冷却された後に冷却液供給手段から供給口３０へと供給され循環する。
【００２９】
以上のように、本実施の形態では、液冷式冷却装置１０を構成する第１及び第２ケーシング１２、１４において、フィン１８に臨む第２ケーシング１４の底壁部２４に複数のスリット３６を設け、このスリット３６を、底壁部２４に対して窪ませ、且つ、冷媒の流通方向（矢印Ａ１方向）と略直交するように延在させることで、前記第１及び第２ケーシング１２、１４の流路２８を長手方向（矢印Ａ１方向）に沿って流れる冷媒の一部を、スリット３６内に流入させ再び流路２８へと戻るように流すことで上方向（矢印Ｃ方向）へと偏向させ流路２８内で対流させることができる。
【００３０】
その結果、電子部品Ｅと熱交換され暖まった第１ケーシング１２側の冷媒と、第２ケーシング１４側の冷えている冷媒とを好適に混合させることで、前記第１ケーシング１２側の冷媒が好適に冷却され、この第１ケーシング１２に装着された電子部品Ｅを冷却することで、その冷却効率を高めることができる。
【００３１】
また、複数のスリット３６は、第１及び第２ケーシング１２、１４内において冷媒の流れる流路２８内に突出することがないため、筐体の上面から内部へと突出する突出部を設けていた従来技術に係る冷却装置と比較し、前記冷媒の流通抵抗の増加が抑制され円滑に流通させることができる。
【００３２】
さらに、スリット３６を冷媒の流通方向に沿って複数設けることで、前記冷媒の流通方向に沿って連続的に該冷媒を上方向（矢印Ｃ方向）に向けて偏向させ流路２８内で対流させることが可能となる。
【００３３】
さらにまた、スリット３６を第２ケーシング１４の幅方向（矢印Ｂ方向）に沿って一直線状に延在させることにより、このスリット３６を通じて冷媒を幅方向（矢印Ｂ方向）にも行き来させ、電子部品Ｅの装着されている幅方向中央の冷媒と幅方向外側（矢印Ｂ方向）の冷媒とを好適に混合させることで、前記電子部品Ｅをより温度の低い冷媒によって冷却することが可能となり、その冷却効率をさらに高めることができる。
【００３４】
またさらに、複数のスリット３６を、図４に示されるように、冷媒の流通方向（矢印Ａ１方向）に沿って等間隔離間するように配置することで、前記流通方向に沿って均等に冷媒を対流させ混合することができ、一方、図５Ａに示される液冷式冷却装置５０の第２ケーシング５２のように、スリット（凹部）５４を流通方向に沿った下流側に向けてピッチが小さくなるように不等間隔で配置することで、電子部品Ｅとの熱交換によって上流側（矢印Ａ２方向）と比較して温度の上昇している下流側（矢印Ａ１方向）の冷媒を積極的に対流させ混ぜ、下流側に配置された電子部品Ｅの冷却効率を高めることが可能となる。
【００３５】
一方、スリット３６は、第２ケーシング１４の幅方向に沿って一直線状に延在する場合に限定されるものではなく、例えば、図５Ｂに示される液冷式冷却装置６０の第２ケーシング６２のように、幅方向中央から下流側（矢印Ａ１方向）に向かって幅方向外側（矢印Ｂ方向）へと拡がるように所定角度だけ傾斜した断面Ｖ字状のスリット６４としてもよい。これにより、スリット６４内に流入した冷媒を、その上流側から下流側への流れを利用して前記スリット６４の幅方向中央から幅方向外側へと流通させることができるため、電子部品Ｅとの熱交換によって加熱されている幅方向中央の冷媒を幅方向外側（矢印Ｂ方向）へと流通させ、幅方向外側の冷媒と混ぜて冷却することが可能となる。その結果、幅方向外側の冷媒と混合され温度の低下した冷媒によって電子部品Ｅを冷却することで、その冷却効率を高めることができる。
【００３６】
なお、本発明に係る液冷式冷却装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００３７】
１０、５０、６０…液冷式冷却装置    １２…第１ケーシング
１４、５２、６２…第２ケーシング    １６…カバープレート
１８…フィン                        ２０…頂壁部
２４…底壁部                        ２８…流路
３６、５４、６４…スリット          Ｅ…電子部品
【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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