(57)【要約】【課題】液冷式冷却装置において簡素な構成でさらなる冷却効率の向上を図る。【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、その内部にはフィン１６が収納されると共に、前記フィン１６の一端部及び他端部に臨むように第１及び第２ガイド壁３４、３６が設けられる。第１及び第２ガイド壁３４、３６は、第２ケーシング１４の底壁部２２から第１ケーシング１２側に向かって立設し、且つ、幅方向に沿って所定長さで形成される。そして、第２ケーシング１４の供給口２８から供給された冷媒は、第１ガイド壁３４によって幅方向外側へと偏向されることで好適に分流され、第１ケーシング１２の頂壁部１８に設けられた電子部品Ｅに臨むように下流側へと流れることで熱交換によって前記電子部品Ｅが冷却される。【選択図】図３
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【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、
前記ケーシングは、少なくとも前記フィンの上流側に設けられ、前記冷媒の流通方向を偏向させる偏向部を備え、
前記偏向部は、前記流通方向と直交する幅方向において、前記電子部品と重複することがない位置に配置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、
前記偏向部は前記フィンの下流側にも設けられ、前記フィンの上流側に配置される一方の偏向部と、前記フィンの下流側に配置される他方の偏向部とが、前記流通方向に沿って一直線状に配置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又は２記載の液冷式冷却装置において、
前記偏向部は、前記ケーシングに対して立設し、該ケーシングと一体的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又は２記載の液冷式冷却装置において、
前記偏向部は、前記ケーシングに対して立設し、前記ケーシングの壁部を切り起こして形成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１〜４のいずれか１項に記載の液冷式冷却装置において、
前記偏向部は、前記フィンと略同等の高さで形成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、半導体等の熱を発する電子部品を冷却するための液冷式冷却装置が提案されており、この液冷式冷却装置は、例えば、特許文献１に開示されるように、断面波状に形成されたコルゲートフィンがケーシングの内部に設けられ、このケーシングの周壁において冷却液入口が右方に突出し、冷却液出口が左方に突出するように形成される。また、ケーシングの頂壁には、板状絶縁部材を介して発熱体である半導体素子が装着されている。
【０００３】
そして、冷却液入口からケーシングの内部へと供給された冷却液がコルゲートフィンの間を通過して冷却液出口へと流れる際、半導体素子から発せられた熱が、絶縁部材、ケーシング及びコルゲートフィンを経て冷却液へと伝わることで熱交換され前記半導体素子が冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５０２３０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記の提案に関連してなされたものであり、簡素な構成でさらなる冷却効率の向上を図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、
ケーシングは、少なくともフィンの上流側に設けられ、冷媒の流通方向を偏向させる偏向部を備え、
偏向部は、流通方向と直交する幅方向において、電子部品と重複することがない位置に配置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、その内部に収納されるフィンの少なくとも上流側に冷媒の流通方向を偏向させる偏向部が設けられ、この偏向部が、冷媒の流通方向と直交する幅方向において、ケーシングに装着された電子部品と重複することがないように配置される。
【０００８】
従って、供給口からケーシング内へと供給された冷媒が、偏向部によって幅方向へと流通方向が偏向されることで、偏向部と重複していない電子部品に臨む位置へと冷媒を導いてフィンに沿って流通させることが可能となる。その結果、ケーシングにおいて冷媒の流通方向を偏向させる偏向部を設けるという簡素な構成で、電子部品のさらなる冷却効率の向上を図ることができる。
【０００９】
また、偏向部をフィンの下流側にも設け、フィンの上流側に配置される一方の偏向部と、フィンの下流側に配置される他方の偏向部とを、流通方向に沿って一直線状に配置するとよい。
【００１０】
さらに、偏向部を、ケーシングに対して立設させケーシングと一体的に形成したり、ケーシングの壁部を切り起こして形成するとよい。
【００１１】
さらにまた、偏向部を、フィンと略同等の高さで形成するとよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１３】
すなわち、液冷式冷却装置を構成するケーシングにおいて、フィンの少なくとも上流側に冷媒の流通方向を偏向させる偏向部を設け、この偏向部を冷媒の流通方向と直交する幅方向において、ケーシングに装着された電子部品と重複することがない位置に配置することで、供給口から供給された冷媒が偏向部によって幅方向へと偏向され、偏向部と重複していない電子部品に臨む位置へと冷媒を好適に導いて下流側へと流通させることができる。その結果、ケーシングにおいて冷媒の流通方向を偏向させる偏向部を設けるという簡素な構成で、さらなる電子部品の冷却効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１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に示す液冷式冷却装置における第２ケーシング及びフィンの全体平面図である。
【図４】本発明の第２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５】図４に示す液冷式冷却装置における第２ケーシング及びフィンの全体平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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、本発明の第１の実施の形態に係る液冷式冷却装置を示す。
【００１６】
この液冷式冷却装置１０は、図１及び図２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１及び第２ケーシング１２、１４の内部に収納されるフィン１６とを含む。
【００１７】
第１及び第２ケーシング１２、１４は、例えば、金属製の板材を成形することで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１８と、該頂壁部１８の外縁部に立設した第１側壁部２０とからなり、前記頂壁部１８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。
【００１８】
この電子部品Ｅは、例えば、第１ケーシング１２の幅方向（矢印Ｂ方向）に互いに離間するように２個、長手方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿ってそれぞれ６個ずつとなる合計１２個装着される。換言すれば、第１ケーシング１２の幅方向中央に対してそれぞれ幅方向外側（矢印Ｂ１方向）に離間するように２列になって長手方向に沿って配置される。なお、電子部品Ｅは、上述した数量に限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定すればよい。
【００１９】
第２ケーシング１４は、図１〜図３に示されるように、平坦状の底壁部２２と、該底壁部２２の外縁部に立設した第２側壁部２４とからなり、前記底壁部２２は、第１ケーシング１２の頂壁部１８と略同一形状に形成されると共に、前記第２側壁部２４の端部が第１ケーシング１２における第１側壁部２０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、図１に示されるように、頂壁部１８と底壁部２２とが略平行となり、第１及び第２ケーシング１２、１４に囲まれた内部空間が冷媒の流通する流路２６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２２には、冷媒の供給される供給口２８と、内部を流れた冷媒の排出される排出口３０とがそれぞれ開口している。この供給口２８は、第２ケーシング１４の一端部側（矢印Ａ１方向）において幅方向中央に形成され、排出口３０は、第２ケーシング１４の他端部側（矢印Ａ２方向）において前記幅方向中央から第２側壁部２４側へとオフセットした位置に形成される。
【００２１】
すなわち、第２ケーシング１４の長手方向において、供給口２８と排出口３０とが一直線状に配置されておらず、幅方向（矢印Ｂ方向）にオフセットしている。
【００２２】
そして、供給口２８及び排出口３０には、それぞれ冷媒の供給・排出される配管３２ａ、３２ｂ（図１参照）が底壁部２２に対して略直交するようにそれぞれ接続され、第１及び第２ケーシング１２、１４において、冷媒が供給口２８から排出口３０へと長手方向（図１中、矢印Ａ２方向）に沿って流れることとなる。
【００２３】
さらに、第２ケーシング１４の底壁部２２には、第１ケーシング１２側に向かって立設し、幅方向（矢印Ｂ方向）に沿って延在した一組の第１及び第２ガイド壁（偏向部）３４、３６が設けられる。この第１及び第２ガイド壁３４、３６は、第２ケーシング１４を成形する際に同時に形成され、底壁部２２に対して略直立した断面略Ｕ字状に形成されると共に（図１参照）、フィン１６の高さと略同等以下となるように形成される。すなわち、第１及び第２ガイド壁３４、３６は、第２ケーシング１４と一体的、且つ、同一となる板厚で形成される。
【００２４】
また、第１ガイド壁３４は、供給口２８側となる第２ケーシング１４の上流側（矢印Ａ１方向）に設けられ、第２ガイド壁３６は、排出口３０側となる第２ケーシング１４の下流側（矢印Ａ２方向）に設けられると共に、前記第２ケーシング１４の幅方向中央にそれぞれ設けられる。すなわち、第２ケーシング１４の長手方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）において互いに一直線状となるように配置される。
【００２５】
さらに、第１ガイド壁３４は、長手方向において前記供給口２８より所定距離だけ離間した位置に配置され、第２ガイド壁３６は、前記長手方向において排出口３０から所定距離だけ離間した位置に配置される。
【００２６】
換言すれば、第１ガイド壁３４が供給口２８に臨むように配置され、第２ガイド壁３６が排出口３０に対して幅方向（矢印Ｂ方向）にオフセットして配置される。
【００２７】
フィン１６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（矢印Ｂ方向）に沿って第１ケーシング１２の頂壁部１８と第２ケーシング１４の底壁部２２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において複数のフィン１６に沿って流路２６内を長手方向（矢印Ａ２方向）へと流通する。
【００２８】
また、フィン１６は、第１及び第２ケーシング１２、１４内において第１ガイド壁３４と第２ガイド壁３６との間となるように配置され、その上流側となる一端部が第１ガイド壁３４に臨み、下流側となる他端部が第２ガイド壁３６に臨むように設けられている。
【００２９】
さらに、第１及び第２ケーシング１２、１４の一端部において、フィン１６の一端部との間に冷媒の供給される空間となる供給部３８が形成され、第１及び第２ケーシング１２、１４の他端部においてフィン１６の他端部との間に冷媒の排出される空間となる排出部４０が形成される。
【００３０】
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。
【００３１】
先ず、図示しない冷却液供給手段から配管３２ａを通じて冷媒が供給口２８から供給部３８へと供給され、この冷媒は、前記供給部３８において第１ガイド壁３４によって幅方向中央における下流側（矢印Ａ２方向）への流通が阻止され、幅方向外側（矢印Ｂ１方向）となる第１及び第２側壁部２０、２４側へと幅方向（矢印Ｂ１方向）に沿って二股状に分流し、前記第１ガイド壁３４の幅方向端部を越えた後に下流側（矢印Ａ２方向）へと流通する。
【００３２】
そして、分流された冷媒が、複数のフィン１６に沿って流路２６内を第１及び第２側壁部２０、２４に沿って下流側へと流れることで、この冷媒の流れに対峙するように頂壁部１８に設置された電子部品Ｅとの間で熱交換がなされ、この電子部品Ｅが好適に冷却されると共に冷媒が加熱される。
【００３３】
具体的には、電子部品Ｅで発生した熱が、第１ケーシング１２の頂壁部１８からフィン１６へと伝達され、このフィン１６に沿って流れる冷媒と熱交換され、前記フィン１６及び第１ケーシング１２の頂壁部１８を通じて電子部品Ｅへと伝達された冷熱によって冷却される。
【００３４】
すなわち、第１ガイド壁３４によって冷媒を電子部品Ｅの配置された第１ケーシング１２の幅方向外側（矢印Ｂ１方向）へと導いて下流側へと流通させることで、前記冷媒によって前記電子部品Ｅが効率的に冷却される。
【００３５】
最後に、熱交換のなされた冷媒が、複数のフィン１６に沿って下流側となる排出部４０へと流れ、排出口３０を通じて配管３２ｂ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２８へと供給される。
【００３６】
また、フィン１６の下流側において幅方向中央に第２ガイド壁３６を設けているため、前記フィン１６に沿って流れる冷媒は、第１及び第２ガイド壁３４、３６の配置された幅方向中央近傍には流れにくく、第１及び第２側壁部２０、２４側となる幅方向外側（矢印Ｂ１方向）に沿って積極的に流れることになる。
【００３７】
以上のように、第１の実施の形態では、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１６の上流側となる幅方向中央に第１ガイド壁３４を設け、この第１ガイド壁３４を冷媒の流通方向と略直交するように幅方向（矢印Ｂ方向）に延在させ、且つ、底壁部２２から所定高さで設けることにより、幅方向中央に開口した供給口２８から供給された冷媒を前記幅方向中央から幅方向外側（矢印Ｂ１方向）へと分流させ下流側へと流通させることができる。
【００３８】
その結果、第１ケーシング１２において幅方向外側（矢印Ｂ１方向）に複数の電子部品Ｅが装着された際、幅方向中央に第１ガイド壁３４を設けるという簡素な構成で、この電子部品Ｅに対峙するように冷媒を偏向させ流通させることが可能となるため、前記電子部品Ｅの冷却効率をさらに向上させることができる。
【００３９】
換言すれば、電子部品Ｅの配置されていない第１ケーシング１２の幅方向中央への冷媒の流通を抑制することで、この冷媒を効率的に利用して電子部品Ｅを好適に冷却可能となる。
【００４０】
また、第１及び第２ケーシング１２、１４において、フィン１６の下流側となる幅方向中央に第２ガイド壁３６を設け、第１ガイド壁３４と同様に、冷媒の流通方向と略直交するように幅方向（矢印Ｂ方向）に延在させ、且つ、底壁部２２に対して所定高さで設けることで、前記第１ガイド壁３４のみを設けた場合と比較し、冷媒のフィン１６における幅方向中央の流れをより抑制し、より一層効率的に冷媒を幅方向外側（矢印Ｂ１方向）へと流通させ電子部品Ｅを冷却することが可能となる。
【００４１】
さらに、第１及び第２ガイド壁３４、３６は、第２ケーシング１４を板材から成形する際に底壁部２２に対して同時に形成することで、製造工数が増加することがなく部品点数の増加が防止される。
【００４２】
さらにまた、第１及び第２ガイド壁３４、３６に対し、フィン１６の一端部及び他端部を突き当てるように配置することで、液冷式冷却装置１０を組み付ける際に、第２ケーシング１４に対する前記フィン１６の位置決めを容易に行うことができる。
【００４３】
次に、第２の実施の形態に係る液冷式冷却装置５０を図４及び図５に示す。なお、上述した第１の実施の形態に係る液冷式冷却装置１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００４４】
この第２の実施の形態に係る液冷式冷却装置５０では、第２ケーシング５２の底壁部５４に対して第１及び第２ガイド壁（偏向部）５６、５８を切り起こして形成すると共に、前記底壁部５４を覆うカバープレート６０を備えている点で、第１の実施の形態に係る液冷式冷却装置１０と相違している。
【００４５】
この液冷式冷却装置５０は、図４及び図５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、５２と、前記第２ケーシング５２の一部を覆うカバープレート６０と、前記第１及び第２ケーシング１２、５２の内部に収納されるフィン１６とを含み、前記第２ケーシング５２の底壁部５４には、フィン１６の一端部及び他端部に臨む位置にそれぞれ第１及び第２ガイド壁５６、５８が形成される。
【００４６】
この第１及び第２ガイド壁５６、５８は、例えば、第２ケーシング５２における底壁部５４の一部を切り欠き、該底壁部５４に対して略直角とし、且つ、幅方向（矢印Ｂ方向）に沿って延在するように折曲させることで形成される。また、第１及び第２ガイド壁５６、５８を形成することで、底壁部５４には、前記第１及び第２ガイド壁５６、５８と略同一面積となる断面長方形状の開口部６２ａ、６２ｂが開口する。
【００４７】
この開口部６２ａ、６２ｂは、図４に示されるように、第２ケーシング５２の底壁部５４に対して下方からカバープレート６０を覆うように装着することで覆われた状態となる。このカバープレート６０は、例えば、第２ケーシング５２に対してろう付けによって固定される。
【００４８】
なお、上述した第２ケーシング５２では、第１ガイド壁５６が底壁部５４に対して開口部６２ａの上流側（矢印Ａ１方向）に切り起こされ、第２ガイド壁５８が前記底壁部５４に対して開口部６２ｂの下流側（矢印Ａ２方向）に切り起こされる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、前記第１及び第２ガイド壁５６、５８が共に開口部６２ａ、６２ｂの上流側又は下流側にそれぞれ切り起こされていてもよいし、上記とは反対に、第１ガイド壁５６が開口部６２ａに対して下流側（矢印Ａ２方向）、第２ガイド壁５８が開口部６２ｂに対して上流側（矢印Ａ１方向）となるように切り起こされてもよい。
【００４９】
以上のように、第２の実施の形態では、液冷式冷却装置５０を構成する第１及び第２ケーシング１２、５２において、フィン１６の上流側となる幅方向中央に第１ガイド壁５６を設け、この第１ガイド壁５６を冷媒の流通方向と略直交するように幅方向（矢印Ｂ方向）に延在させ、且つ、所定高さで設けることにより、供給口２８から供給された冷媒を前記幅方向中央から幅方向外側（矢印Ｂ１方向）へと分流させ下流側へと流通させることができる。
【００５０】
その結果、第１ケーシング１２において幅方向外側（矢印Ｂ１方向）に複数の電子部品Ｅが装着された場合に、第１ガイド壁５６によってこの電子部品Ｅに対峙するように冷媒を偏向させ流通させることが可能となるため、前記電子部品Ｅの冷却効率をさらに向上させることができる。換言すれば、電子部品Ｅの配置されていない第１ケーシング１２の幅方向中央における冷媒の流通を抑制することで、この冷媒を利用して電子部品Ｅを好適に冷却可能となる。
【００５１】
また、第１及び第２ガイド壁５６、５８を、第２ケーシング５２における底壁部５４の一部を切り起こして形成することで、液冷式冷却装置５０の部品点数が増加してしまうことがない。
【００５２】
さらに、上述した第１及び第２の実施の形態に係る液冷式冷却装置１０、５０では、第１及び第２ガイド壁３４（５６）、３６（５８）が幅方向中央に配置され、幅方向外側（矢印Ｂ１方向）に配置された二列の電子部品Ｅを分流させた冷媒によって冷却する構成について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、前記電子部品Ｅの配置に応じ、第１及び第２ケーシング１２、１４（５２）の幅方向（矢印Ｂ方向）において該電子部品Ｅと重複することがないようにガイド壁を配置すればよい。これにより、供給口２８及び排出口３０の位置にかかわらず、冷媒を電子部品Ｅに臨む位置へと好適に偏向させ流通させることで効率的に冷却することが可能となる。
【００５３】
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】
【００５４】
１０、５０…液冷式冷却装置          １２…第１ケーシング
１４、５２…第２ケーシング          １６…フィン
１８…頂壁部                        ２２、５４…底壁部
２８…供給口                        ３０…排出口
３４、５６…第１ガイド壁            ３６、５８…第２ガイド壁
Ｅ…電子部品
【図１】
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【図２】
2019079836.tif 000004
【図３】
2019079836.tif 000005
【図４】
2019079836.tif 000006
【図５】
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