(57)【要約】【課題】本発明は、放熱性の高いコールドプレートを提供することを目的とする。【解決手段】本発明のコールドプレートは、板状フィン３の一端側には複数の板状フィン３の一端部３ａとベースプレート２の主面２ａと蓋体４の内面４ａとで区画される第１空間部９が形成されており、前記板状フィン３の他端側には前記複数の板状フィン３の他端部３ｂと前記ベースプレート２の主面２ａと前記蓋体４の内面４ａとで区画される第２空間部１１が形成されており、冷媒流入用貫通孔５は前記第１空間部９に冷媒流出用貫通孔６は前記第２空間部１１にそれぞれ連通しており、前記第１空間部９及び前記第２空間部１１は前記冷媒流入用貫通孔５及び前記冷媒流出用貫通孔６から離れるに従い空間が狭くなることを特徴特徴とする。【選択図】図２
2015050287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースプレートと、前記ベースプレートに互いに平行に延びて立設される複数の板状フィンと、前記複数の板状フィンを覆うと共に冷媒流入用貫通孔及び冷媒流出用貫通孔が形成される蓋体とを備えるコールドプレートであって、
前記板状フィンの一端側には前記複数の板状フィンの一端部と前記ベースプレートの主面と前記蓋体の内面とで区画される第１空間部が形成されており、前記板状フィンの他端側には前記複数の板状フィンの他端部と前記ベースプレートの主面と前記蓋体の内面とで区画される第２空間部が形成されており、前記冷媒流入用貫通孔は前記第１空間部に前記冷媒流出用貫通孔は前記第２空間部にそれぞれ連通しており、前記第１空間部及び前記第２空間部は前記冷媒流入用貫通孔及び前記冷媒流出用貫通孔から離れるに従い空間が狭くなることを特徴とするコールドプレート。
【請求項２】
前記複数の板状フィンの一端部及び他端部が、前記板状フィンの延びる方向に傾斜して交わる方向に沿って並ぶことで、前記第１空間部及び前記第２空間部は前記冷媒流入用貫通孔及び前記冷媒流出用貫通孔から離れるに従い空間が狭くなることを特徴とする請求項１記載のコールドプレート。
【請求項３】
前記冷媒流入用貫通孔が、前記複数の板状フィンの配列方向において一端側に形成され、前記冷媒流出用貫通孔は、前記複数の板状フィンの並列方向において他端側に形成され、前記複数の板状フィンが、それぞれ略同一の長さであることを特徴とする請求項１又は２記載のコールドプレート。
【請求項４】
は、前記冷媒流入用貫通孔及び前記冷媒流出用貫通孔が、前記複数の板状フィンの配列方向において中央に形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のコールドプレート。
【請求項５】
前記板状フィンがベースプレート側が長辺となる台形状であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１校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、サーバ等に搭載されるＣＰＵなどの発熱体を冷却するコールドプレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、サーバやパーソナルコンピュータなど電子機器は、その性能が向上するにつれて、搭載されるＣＰＵの発熱量が増大しており、ＣＰＵを適切な範囲内の温度に保つように冷却しなければ正常に動作しないことから、ＣＰＵの冷却が益々重要になっている。従来、ＣＰＵを冷却するために、空冷ファン方式のヒートシンクが使用されてきたが、近年では、空冷方式での冷却限界といった問題から液冷方式のコールドプレートを用いて冷却する方式が採用されている。ここでいう液冷方式は、発熱体から熱を受ける受熱部と熱を発散させる放熱部とを通る循環流路が設けられたコールドプレートに、ポンプによって冷却液を強制的に循環させる方式である。
【０００３】
このようなコールドプレートとしては、例えば特許文献１に開示されている。具体的には図５に示すように複数の板状フィン１０３が立設されたベースプレート１０２と、このベースプレート１０２を覆い冷媒流入および冷媒流出用の貫通孔１０５，１０６が形成された蓋体１０４とを備えており、板状フィン１０３の形状が、ベースプレート１０２側が長辺となる台形状のコールドプレート１００が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
上記特許文献１に開示されたコールドプレートは、放熱部となる板状フィンの形状を受熱部となるベースプレート側が長い台形状としていることから、より伝熱面積を大きくでき熱を発散させやすい。また、板状フィンの形状を台形状とすることで、台形の側辺に対応する蓋内部に空間が形成され冷媒流路を確保しやすくなる。この結果、より放熱性の高いコールドプレートが実現できる。
【０００６】
しかしながら、近年の電子機器の性能向上に伴うＣＰＵ等の発熱量の増大に対応するために、更なる放熱性の高いコールドプレートが求められている。
【０００７】
そこで、本発明は、放熱性の高い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】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、以下の発明により、上記課題を解決し得ることを見出した。
【０００９】
すなわち本発明に係るコールドプレートは、ベースプレートと、前記ベースプレートに互いに平行に延びて立設される複数の板状フィンと、前記複数の板状フィンを覆うと共に冷媒流入用貫通孔及び冷媒流出用貫通孔が形成される蓋体とを備えるコールドプレートであって、前記板状フィンの一端側には前記複数の板状フィンの一端部と前記ベースプレートの主面と前記蓋体の内面とで区画される第１空間部が形成されており、前記板状フィンの他端側には前記複数の板状フィンの他端部と前記ベースプレートの主面と前記蓋体の内面とで区画される第２空間部が形成されており、前記冷媒流入用貫通孔は前記第１空間部に前記冷媒流出用貫通孔は前記第２空間部にそれぞれ連通しており、前記第１空間部及び前記第２空間部は前記冷媒流入用貫通孔及び前記冷媒流出用貫通孔から離れるに従い空間が狭くなることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るコールドプレートによれば、冷媒流入用貫通孔から流入する冷媒を複数の板状フィンに導くための第１空間部と、複数の板状フィンから流出する冷媒を前記冷媒流出用貫通孔に導くための第２空間部とが、前記冷媒流入用貫通孔及び前記冷媒流出用貫通孔から離れるに従い空間が狭くなっている。冷却性能を向上させるためには、板状フィン間に形成される流路に速やかに冷媒を導入し、更にこの流路から流出する冷媒を速やかに冷媒流出用貫通孔から排出させる必要があるところ、各空間部が上記特許文献１に記載されたコールドプレートのように冷媒流入用貫通孔及び冷媒流出用貫通孔から離れても同一広さの空間であると、各貫通孔から離れた場所において冷媒の流れが停滞しやすくなる。これに対し、本発明に係るコールドプレートでは、第１空間部及び第２空間部が冷媒流入用貫通孔及び冷媒流出用貫通孔から離れるに従い空間が狭くなるので、冷媒が、各貫通孔から離れた場所においても流れが停滞することなく板状フィン間に形成される流路に速やかに導入され、冷媒流出用貫通孔から速やかに排出するとができる。このため、放熱性が高くなる。
【００１１】
また、本発明に係るコールドプレートは、前記複数の板状フィンの一端部及び他端部が、前記板状フィンの延びる方向に傾斜して交わる方向に沿って並ぶことで、前記第１空間部及び前記第２空間部は前記冷媒流入用貫通孔及び前記冷媒流出用貫通孔から離れるに従い空間が狭くなることが好ましい。
これにより、コールドプレート全体の外形を変えることなく、放熱部となる複数の板状フィンの配置を変えるだけで第１空間部及び第２空間部の空間形状を容易に調整できる。
【００１２】
また、本発明に係るコールドプレートは、前記冷媒流入用貫通孔が、前記複数の板状フィンの配列方向において一端側に形成され、前記冷媒流出用貫通孔は、前記複数の板状フィンの並列方向において他端側に形成され、前記複数の板状フィンが、それぞれ略同一の長さであることが好ましい。
これにより、冷媒流入用貫通孔から冷媒流出用貫通孔までの流路長が、複数の板状フィンの間で形成される各流路で略同一となり、より均一に放熱することができる。
【００１３】
また、本発明に係るコールドプレートは、前記冷媒流入用貫通孔及び前記冷媒流出用貫通孔が、前記複数の板状フィンの配列方向において中央に形成されても良い。
これにより、冷媒流入用貫通孔及び冷媒流出用貫通孔から、配列方向において最も外側の板状フィンまでの距離をより短くすることができ、冷媒を効率よく放熱部に導入、排出することができる。
【００１４】
また、上記発明において、前記板状フィンがベースプレート側が長辺となる台形状であることが好ましい。
これにより、板状フィンが熱源に接するベースプレートにより多く接することになるので、より放熱性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、放熱性の高い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】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るコールドプレートの分解斜視図である。
【図２】（ａ）は同コールドプレートの正面図であり、（ｂ）は（ａ）のII-IIに沿った断面図である。
【図３】（ａ）は同コールドプレートの変形例を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）のIII-IIIに沿った断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の第２の実施形態に係るコールドプレートの正面図であり、（ｂ）は（ａ）のIV-IVに沿った断面図である。
【図５】（ａ）は従来のコールドプレートの正面図であり、（ｂ）は（ａ）のV-Vに沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るコールドプレートの分解斜視図であり、図２は、（ａ）が同コールドプレートの正面図、（ｂ）がII-IIに沿った断面図であるである。
【００１９】
図１及び図２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、板状フィン３と、蓋体４とを備えている。
【００２０】
ベースプレート２は、矩形状の板状をなし、熱伝導性の良好な材料、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅など金属から形成されている。ベースプレート２の裏面側には、例えばＣＰＵなどの発熱体が接触され、このベースプレート２が、発熱体の熱を受ける受熱部となる。ベースプレート２の厚さは、３ｍｍ〜５ｍｍ程度である。
【００２１】
板状フィン３は、ベースプレート２の主面２ａに複数設けられており、各々の板状フィン３は、互いに平行に延びてベースプレート２に対して直交して立設されている。板状フィン３はベースプレート２と同様に、アルミニウム、アルミニウム合金、銅など金属から形成されており、本実施形態ではベースプレート２と一体に形成されている。従って、本実施形態では、ベースプレート２と同様の金属から形成されている。一体に形成する場合は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅などの金属ブロックを切削加工することで形成することができる。
【００２２】
複数の板状フィン３は、各々矩形状をなしており、本実施形態では略同一の寸法で形成されている。具体的には、その厚さは０．２〜０．５ｍｍ、高さは３〜６ｍｍ、長さは５０〜１００ｍｍ程度である。また、隣接して設けられる板状フィン３の間にはスリット３１が形成されており、これが後述するように冷媒の流路となり、複数の板状フィン３が冷媒へ放熱するための放熱部となる。本実施形態では各スリット３１は同一の寸法で形成されており、各スリット３１を同一寸法とすることは冷媒の圧力損失を均一にする観点から好適である。具体的には、スリット３１の厚さは０．３〜０．５ｍｍ程度である。
【００２３】
蓋体４は、一面が開口した箱状即ち、矩形状の上壁４１と上壁４１の周辺部から上壁４１の直交方向に延びる矩形状の側壁４２とからなり、ベースプレート２と同様、アルミニウム、アルミニウム合金、銅など金属から形成されている。この蓋体４は、各板状フィン３を覆い、側壁４２の端部がベースプレート２の周縁部にロウ付けされている。更に、上壁４１の内面４１ａと各板状フィン３の上端部とが密着している。これにより、各スリット３１即ち隣接する板状フィン３の側面と、ベースプレート２の主面２ａと、上壁４１の内面４１ａとで区画される空間が形成され、これが放熱部の冷媒が流れる流路となる。
【００２４】
また、各板状フィン３の両端側には、二つの空間が形成されている。具体的には、板状フィン３の一端側（図中左側）には複数の板状フィン３の一端部３ａとベースプレート２の主面２ａと蓋体４の内面４ａ（蓋体４の上壁４１の内面４１ａ及び蓋体４１の側壁４２の内面４２ａ）とで区画される第１空間部９が形成されており、放熱部の流路に冷媒を導入するための空間となる。また、板状フィン３の他端側（図中右側）には複数の板状フィン３の他端部３ｂとベースプレート２の主面２ａと蓋体４の内面４ａとで区画される第２空間部１１が形成されており、放熱部の流路から流出した冷媒を受けるための空間となる。
【００２５】
更に上壁４１には、その周縁に冷媒流入用貫通孔５と、冷媒流出用貫通孔６とが形成されている。冷媒流入用貫通孔５は、第１空間部９を形成する蓋体４の領域に形成されており、第１空間部９に連通している。また、冷媒流出用貫通孔６は、第２空間部１１を形成する蓋体４の領域に形成されており、第２空間部１１に連通している。本実施形態では、冷媒流入用貫通孔５及び冷媒流出用貫通孔６は共に蓋体４の上壁４１に形成されているが、それぞれ、第１空間部９を形成する領域又は、第２空間部１１を形成する領域に形成されていればよい。従って、冷媒流入用貫通孔５又は冷媒流出用貫通孔６の何れか、または冷媒流入用貫通孔５及び冷媒流出用貫通孔６の双方を蓋体４の側壁４２に形成しても良い。
【００２６】
流入管７は、冷媒流入用貫通孔５に対応して配置されている。流入管７は、冷媒流入用貫通孔５に冷媒を導入するためのものであり、円筒形状をなしその内径は冷媒流入用貫通孔５の内径以上の径を有する。また、流出管８は、冷媒流出用貫通孔６から冷媒を排出させるためのものであり、円筒形状をなしその内径は冷媒流出用貫通孔６の内径以上の径を有する。この流入管７、流出管８もベースプレート２と同様、アルミニウム、アルミニウム合金、銅など金属から形成されており、蓋体４にロウ付けされている。
【００２７】
本実施形態では図２に示すように、第１空間部９及び第２空間部１１は冷媒流入用貫通孔５及び冷媒流出用貫通孔６から離れるに従い空間が狭くなっている。具体的には略同一長さの複数の板状フィン３が平行に並んだ配列方向（図中ｙ方向）において、一端側（図中下側）から他端側（図中上側）に向かうに従い板状フィン３の延びる方向（図中ｘ方向）に一定量ズレながら配置されている。これにより、複数の板状フィン３の一端部３ａ及び他端部３ｂが、板状フィン３の延びる方向（図中ｘ方向）に傾斜して交わる方向に沿って並ぶことになる。そして、冷媒流入用貫通孔５及び冷媒流出用貫通孔６は、それぞれ第１空間部９及び第２空間部１１の中で広い空間側即ち、複数の板状フィン３の配列方向において一端側に形成され、冷媒流出用貫通孔６は、複数の板状フィン３の配列方向において他端側に形成されている。
【００２８】
本実施形態に係るコールドプレート１によれば、冷媒流入用貫通孔５から流入する冷媒を複数の板状フィン３間の流路に導くための第１空間部９と、複数の板状フィン３間の流路から流出する冷媒を冷媒流出用貫通孔６に導くための第２空間部１１とが、冷媒流入用貫通孔５及び冷媒流出用貫通孔６から離れるに従い空間が狭くなっている。冷却性能を向上させるためには、板状フィン３間に形成される流路に速やかに冷媒を導入し、更にこの流路から流出する冷媒を速やかに冷媒流出用貫通孔６から排出させる必要がある。
【００２９】
図５に従来のコールドプレートの図を示す。図５のうち（ａ）は従来のコールドプレートの正面図であり、（ｂ）は（ａ）のV-Vに沿った断面図である。この従来のコールドプレート１００のように複数の板状フィン１０３の一端部１０３ａとベースプレート１０２の主面１０２ａと蓋体１０４の内面１０４ａとで区画される第１空間部１０９及び複数の板状フィン１０３の他端部１０３ｂとベースプレート１０２の主面１０２ａと蓋体１０４の内面１０４ａとで区画される第２空間部１１１が冷媒流入用貫通孔１０５及び冷媒流出用貫通孔１０６から離れても同一広さの空間であると、各貫通孔から離れた場所において冷媒の流れが停滞しやすくなる。
【００３０】
これに対し、本実施形態に係るコールドプレート１では、第１空間部９及び第２空間部１１が冷媒流入用貫通孔５及び冷媒流出用貫通孔６から離れるに従い空間が狭くなるので、冷媒が、各貫通孔５，６から離れた場所においても流れが停滞することなく板状フィン３間に形成される流路に速やかに導入され、冷媒流出用貫通孔６から速やかに排出するとができる。このため、放熱性が高くなる。
【００３１】
また、本実施形態に係るコールドプレート１は、複数の板状フィン３の一端部３ａ及び他端部３ｂが、板状フィン３の延びる方向に傾斜して交わる方向に沿って並ぶことで、第１空間部９及び第２空間部１１は冷媒流入用貫通孔５及び冷媒流出用貫通孔６から離れるに従い空間が狭くなっている。これにより、コールドプレート１全体の外形を変えることなく、放熱部となる複数の板状フィン３の配置を変えるだけで第１空間部９及び第２空間部１１の空間形状を容易に調整できる。
【００３２】
また、本実施形態に係るコールドプレート１は、冷媒流入用貫通孔５が、複数の板状フィン３の配列方向において一端側に形成され、冷媒流出用貫通孔６は、複数の板状フィン３の配列方向において他端側に形成され、複数の板状フィン３が、それぞれ略同一の長さである。これにより、冷媒流入用貫通孔５から冷媒流出用貫通孔６までの流路長が、複数の板状フィン３の間に形成される各流路で略同一となり、より均一に放熱することができる。
【００３３】
図３に本実施形態の変形例を示す。図３に示すように変形例に係るコールドプレート１は、各々の板状フィン３の形状をベースプレート２側が長辺となる台形状としても良い。ベースプレート２側を長辺とする台形状の板状フィン３とすることで、冷媒流入用貫通孔５及び冷媒流出用貫通孔６の直下まで板状フィン３を延在させることができ、熱源に接するベースプレート２により多く接することになるので、より放熱性を高めることができる。更には、板状フィン３の両端部が傾斜しているので、第１空間部９及び第２空間部１１を確実に確保することができる。
【００３４】
（第２の実施形態）
続いて、第２の実施形態に係るコールドプレートについて説明する。図４は、（ａ）が第２の実施形態に係るコールドプレートの正面図であり、（ｂ）が（ａ）のIV-IVに沿った断面図である。第２の実施形態に係るコールドプレート１０は、冷媒流入用貫通孔５及び前記冷媒流出用貫通孔６が、複数の板状フィン３の配列方向（図中ｙ方向）において中央に形成されている。そして、板状フィン３は、その配列方向において、冷媒流入用貫通孔５及び前記冷媒流出用貫通孔６から離れるに従い板状フィン３の長さが長くなっている。
【００３５】
より具体的には、中央の板状フィン３の長さが最も短く、これよりも外側に配列している板状フィン３は、外側に向かうに従い段階的に板状フィン３の両端方向に長さが長くなり、最も外側に配置されている板状フィン３の長さが最も長い。従って、複数の板状フィン３の一端部３ａ及び他端部３ｂは、冷媒流入用貫通孔５及び前記冷媒流出用貫通孔６が形成されている中央から、板状フィン３の延びる方向（図中ｘ方向）に傾斜して交わる方向に沿って並ぶことになる。
【００３６】
これにより、各々の板状フィン３の長さを変えることで、第１空間部９及び第２空間部１１は冷媒流入用貫通孔５及び冷媒流出用貫通孔６から離れるに従い空間を狭くすることができる。
【００３７】
本実施形態に係るコールドプレート１０によれば、冷媒流入用貫通孔５及び冷媒流出用貫通孔６が、複数の板状フィン３の配列方向において中央に形成され、第１空間部９及び第２空間部１１は冷媒流入用貫通孔５及び冷媒流出用貫通孔６から離れるに従い空間が狭くなっている。このため、冷媒流入用貫通孔５及び冷媒流出用貫通孔６から、最も外側の板状フィン３までの距離をより短くすることができ、冷媒を効率よく放熱部に導入、排出することができる。
【００３８】
本発明は上述の実施形態に限定されず、様々な変形態様が可能である。例えば、上記第２の実施形態に係るコールドプレートにおいて、板状フィンの形状を矩形状ではなく、ベースプレート側が長辺となる台形状としても良い。
【符号の説明】
【００３９】
１，１０，１００…コールドプレート、２，１０２…ベースプレート、２ａ，１０２ａ…主面、３，１０３…板状フィン、３ａ，１０３ａ…一端部、３ｂ，１０３ｂ…他端部、４，１０４…蓋体、４１…上壁、４２…側壁、４ａ，４１ａ，４２ａ，１０４ａ…内面、５，１０５…冷媒流入用貫通孔、６，１０６…冷媒流出用貫通孔、７，１０７…流入管、８，１０８…流出管、９，１０９…第１空間部、１１，１１１…第２空間部、３１…スリット。
【図１】
2015050287.tif 000003
【図２】
2015050287.tif 000004
【図３】
2015050287.tif 000005
【図４】
2015050287.tif 000006
【図５】
2015050287.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月31日(2014.10.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースプレートと、前記ベースプレートに互いに平行に延びて立設される複数の板状フィンと、前記複数の板状フィンを覆うと共に冷媒流入用貫通孔及び冷媒流出用貫通孔が形成される蓋体とを備えるコールドプレートであって、
前記板状フィンの一端側には前記複数の板状フィンの一端部と前記ベースプレートの主面と前記蓋体の内面とで区画される第１空間部が形成されており、前記板状フィンの他端側には前記複数の板状フィンの他端部と前記ベースプレートの主面と前記蓋体の内面とで区画される第２空間部が形成されており、前記冷媒流入用貫通孔は前記第１空間部に前記冷媒流出用貫通孔は前記第２空間部にそれぞれ連通しており、前記第１空間部及び前記第２空間部は前記冷媒流入用貫通孔及び前記冷媒流出用貫通孔から離れるに従い空間が狭くなり、
前記複数の板状フィンの一端部及び他端部が、前記板状フィンの延びる方向に傾斜して交わる方向に沿って並ぶことで、前記第１空間部及び前記第２空間部は前記冷媒流入用貫通孔及び前記冷媒流出用貫通孔から離れるに従い空間が狭くなり、
前記冷媒流入用貫通孔及び前記冷媒流出用貫通孔が、前記複数の板状フィンの配列方向において中央に形成され、
前記板状フィンは、前記配列方向において、前記冷媒流入用貫通孔及び前記冷媒流出用貫通孔から離れるに従い前記板状フィンの長さが長くなっていることを特徴とするコールドプレート。
【請求項２】
前記板状フィンがベースプレート側が長辺となる台形状であることを特徴とする請求項
１に記載のコールドプレート。