(57)【要約】【課題】本発明は、高発熱電子部品の様々な配置に対応できる冷却装置を提供することを目的としている。【解決手段】本発明の冷却装置１は、外縁２ａと底面４で構成した容器２と、段差７ａを有する複数のフィン７、複数のフィン７を貫通させるスリット９を長辺の一端側に長辺と平行に設けたカバー８、カバー８を貫通した複数のフィン７をさらに貫通させるスリット１１を設けたプレート１０、プレート１０内の全周に設けカバー８とプレート１０との間隔を保持するスペーサ１２（スペーサＡ１２ａ、スペーサＢ１２ｂ）で構成したカバーユニット３で構成し、容器２は、底面４は開口面５と受熱面６からなり、受熱面６は、冷却対象の高発熱部品２０の配置に対応したねじ止め位置に突起６ａを複数設け、スペーサＡ１２ａはコの字形状をしており、スペーサＢ１２ｂには冷媒が通過する溝１３が複数設けられている。【選択図】図２
2015175542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
段差を有する複数のフィンと、
前記複数のフィンの枚数分のスリットを長辺の一端側に長辺と平行に設けた長方形の平板のカバーと、
前記複数のフィンの枚数分のスリットを設けたプレートと、
前記カバーと前記プレート間に設けたスペーサと、
を備えたカバーユニットと、
底面に冷却対象の発熱部品の配置に対応した複数の突起を設けるとともに前記底面の対向面に開口を有する容器を備え、
前記カバーユニットと前記容器とで構成した密閉空間内に充填した冷媒の相変換循環により発熱体を冷却する冷却装置であって、
前記カバーと前記スペーサと前記プレートにより放熱空間を形成し、
前記カバーユニットは、
前記複数のフィンを前記段差が前記カバーに当接するまで前記カバーのスリット、前記プレートのスリットに挿入し、前記放熱空間内に前記複数のフィンを存在させた状態でロウ付けにより形成し、
前記容器の開口に、前記プレート側に突出した前記複数のフィンを挿入し、前記容器の底面と前記カバーで受熱空間を形成するように前記容器と前記カバーユニットを配置し、
前記カバーと前記容器の継ぎ目を摩擦撹拌接合し、前記放熱空間と前記受熱空間を密封するとともに前記放熱空間と前記受熱空間を連通させることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
スペーサは、プレートの全周に設けられるとともに、放熱空間と受熱空間の境界に設けられる前記スペーサは、冷媒が通過する溝を複数設けたことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、高発熱電子部品を搭載した携帯基地局等の冷却に用いられる冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、高発熱電子部品を搭載した携帯基地局等の冷却に用いられる冷却装置として、サーモサイフォン式冷却器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この冷却装置は、凝縮部と蒸発部を直に繋ぐ構造として、複数の通路を構成する押し出し型材を摩擦撹拌接合（ＦＳＷ）にて１枚のプレート状に接合形成した蒸発部に所定の開口部を設けて、Ｔ字型に凝縮部を穴あきブレージングシート、あるいはロウ材のクラッド材シートを挟んでロウ付けして直接接合した構成とすることで、接合部を減少させ、構造を比較的簡単な構成としたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１３４６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来の冷却装置においては、蒸発部に押し出し型材を用いた構成となっていたので、蒸発部に複数の高発熱電子部品を個々にねじ止めで取り付ける用途に使用するような場合には、ねじ止め位置には雌ねじ用の突起が必要となり、高発熱電子部品の様々な配置に対応できないという課題を有していた。
【０００６】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、高発熱電子部品の様々な配置に対応できる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】
【０００７】
そして、この目的を達成するために、本発明の冷却装置は、段差を有する複数のフィンと、前記複数のフィンの枚数分のスリットを長辺の一端側に長辺と平行に設けた長方形の平板のカバーと、前記複数のフィンの枚数分のスリットを設けたプレートと、前記カバーと前記プレート間に設けたスペーサと、を備えたカバーユニットと、底面に冷却対象の発熱部品の配置に対応した複数の突起を設けるとともに前記底面の対向面に開口を有する容器とで構成した密閉空間内に充填した冷媒の相変換循環により発熱体を冷却する冷却装置であって、前記カバーと前記スペーサと前記プレートにより放熱空間を形成し、前記カバーユニットは、前記複数のフィンを前記段差が前記カバーに当接するまで前記カバーのスリット、前記プレートのスリットに挿入し、前記放熱空間内に前記複数のフィンを存在させた状態でロウ付けにより形成し、前記容器の開口に、前記プレート側に突出した前記複数のフィンを挿入し、前記容器の底面と前記カバーで受熱空間を形成するように前記容器と前記カバーユニットを配置し、前記カバーと前記容器の継ぎ目を摩擦撹拌接合し、前記放熱空間と前記受熱空間を密封するとともに前記放熱空間と前記受熱空間を連通させるものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように本発明の冷却装置は、段差を有する複数のフィンと、前記複数のフィンの枚数分のスリットを長辺の一端側に長辺と平行に設けた長方形の平板のカバーと、前記複数のフィンの枚数分のスリットを設けたプレートと、前記カバーと前記プレート間に設けたスペーサと、を備えたカバーユニットと、底面に冷却対象の発熱部品の配置に対応した複数の突起を設けるとともに前記底面の対向面に開口を有する容器とで構成した密閉空間内に充填した冷媒の相変換循環により発熱体を冷却する冷却装置であって、前記カバーと前記スペーサと前記プレートにより放熱空間を形成し、前記カバーユニットは、前記複数のフィンを前記段差が前記カバーに当接するまで前記カバーのスリット、前記プレートのスリットに挿入し、前記放熱空間内に前記複数のフィンを存在させた状態でロウ付けにより形成し、前記容器の開口に、前記プレート側に突出した前記複数のフィンを挿入し、前記容器の底面と前記カバーで受熱空間を形成するように前記容器と前記カバーユニットを配置し、前記カバーと前記容器の継ぎ目を摩擦撹拌接合し、前記放熱空間と前記受熱空間を密封するとともに前記放熱空間と前記受熱空間を連通させているので、複数の突起は容器の底面に自由に配置されることにより高発熱電子部品の様々な配置に対応できる。
【０００９】
さらにフィンをカバーとプレートを貫通させるとともに放熱空間内に存在させているので、受熱空間で気化した冷媒との接触効率が向上し、高発熱部品の冷却効率を向上できる。
【００１０】
また、カバーとプレート間に設けたスペーサにより、カバーとプレートおよび容器の材質にかかわらず摩擦撹拌接合できる。
【００１１】
さらに受熱空間と放熱空間の境界に配したスペーサに複数の溝を設けたことにより、摩擦撹拌接合するための強度を保つとともに、受熱空間から放熱空間及び放熱空間から受熱空間への冷媒の循環を妨げず、安定的に発熱部品の冷却が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１の冷却装置の斜視図
【図２】同冷却装置の分解斜視図
【図３】同カバーユニットの分解斜視図
【図４】同カバーユニットの断面（図２の平面Ａによる切断断面）を示す構成図
【図５】図１の平面Ｂによる切断断面を示す構成図
【図６】（ａ）同冷却装置の接合部を示すカバー側から見た正面図、（ｂ）同冷却装置の接合部を示す背面図
【図７】図１の平面Ａによる切断断面を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１から図７は、冷却装置の一実施形態を示すのもので、図１に示すように、冷却装置１は容器２とカバーユニット３で構成されている。
【００１５】
図２に示すように、容器２は外縁２ａと底面４で構成し、底面４は開口面５と受熱面６からなり、受熱面６は、冷却対象の発熱体としての高発熱部品２０の配置に対応したねじ止め位置に突起６ａを複数設けている。カバーユニット３は、複数のフィン７と、カバー８と、プレート１０と、スペーサ１２で構成されている。
【００１６】
図３に示すように、カバーユニット３は、段差７ａを有する複数のフィン７と、複数のフィン７を貫通させるスリット９を長辺の一端側に長辺と平行に設けたカバー８と、カバー８を貫通した複数のフィン７をさらに貫通させるスリット１１を設けたプレート１０と、プレート内の全周に設けカバー８とプレート１０との間隔を保持するスペーサ１２（スペーサＡ１２ａ、スペーサＢ１２ｂ）で構成されている。
【００１７】
また、スペーサＡ１２ａはコの字形状をしており、スペーサＢ１２ｂには冷媒が通過する溝１３が複数設けられている。
【００１８】
次にフィン７の詳細構成を説明する。図３に示すように、複数のフィン７は長辺の両側の一部を切り欠き、段差７ａを形成している。複数のフィン７の最外側の片側のフィン７ｂは他のフィンより小さく、このフィン７ｂに対応したカバー８のスリット９ａも短く、カバー８の短くしたスリット９ａを設けない箇所に、真空引き及び冷媒充填に用いるパイプ１５を取付けるパイプ用孔８ａが設けられている。
【００１９】
フィン７ｂに対応したプレート１０のスリット１１ａもスリット９ａと同様に短くなっている。
【００２０】
また、図２のカバーユニット３の平面Ａによる切断断面の構成図である図４に示すように、カバー８とスペーサ１２とプレート１０により放熱空間１４を形成し、放熱空間１４内を複数のフィン７が貫通している。
【００２１】
カバーユニット３の図３から図２への組立ては、複数のフィン７を段差７ａがカバー８に当接するまでカバー８のスリット９（９ａを含む）、プレート１０のスリット１１（１１ａを含む）に挿入し、放熱空間１４内に複数のフィン７を存在させた状態でロウ付けにより形成する。
【００２２】
そして図２に示すように、ロウ付けで組立てたカバーユニット３のプレート１０側に突出した複数のフィン７を容器２の開口面５に挿入し、容器２の底面４及び外縁２ａの一部とカバー８で受熱空間１６を形成するように容器２とカバーユニット３を配置し、カバー８と容器２および容器２とプレート１０の継ぎ目を摩擦撹拌接合し、放熱空間１４と受熱空間１６を密封する。
【００２３】
その後、カバー８に取付けたパイプ１５により、放熱空間１４と受熱空間１６内を真空引きし、適量の冷媒を充填して図１の冷却装置１が完成する。
【００２４】
ここで、上記構成の部品は、全て材質はアルミで、充填する冷媒はフロン系である。
【００２５】
このアルミ製の容器で気密性を確保できる接合方法が摩擦撹拌接合で、摩擦撹拌接合はアルミのダイキャスト等鋳物に適用でき、レーザ等を使用した溶接時に鋳物内部の気泡の影響で起こる破裂現象によるピンホールの発生がなく、安定した気密品質が得られる。また、熱をあまりかけず、反りが少なくなるため好ましい接合方法である。
【００２６】
次に摩擦撹拌接合による製造工程を説明する。
【００２７】
容器２とカバーユニット３の組み立ては、図２の平面Ｂによる切断断面の構成図である図５に示すように、カバー８がプレート１０より外周側に少し長くなっており、この長い分が、容器２の開口面５に対応した天面側の外縁２ａの内周に設けた段差の低面に載せ、外縁２ａの両面がカバー８、プレート１０のそれぞれの外面とスペーサ１２を介して面一になるようにしている。
【００２８】
そして、図の矢印で示す、外縁２ａとカバー８、プレート１０のそれぞれとの境界を摩擦撹拌接合して、放熱空間１４と受熱空間１６を密封している。
【００２９】
図６に、摩擦撹拌接合する範囲を破線部で示す。図６（ａ）は冷却装置１のカバー８側から見た図で、カバー８の全周を摩擦撹拌接合している。図６（ｂ）は冷却装置１のプレート１０側から見た図で、プレート１０の全周を摩擦撹拌接合している。
【００３０】
上記構成における、高発熱部品２０の冷媒による冷却作用について説明する。
【００３１】
図７は垂直に設置された冷却装置の断面図（図１の平面Ｃでの切断断面）で、高発熱部品２０から熱を受けた冷媒２１が気化方向２２に気化し、複数のフィン７が設けられた上部において液化し、液化方向２３で還流する。このサイクルを繰り返すことで高発熱部品２０の冷却を行う。
【００３２】
ここで、冷媒２１は容器２内の高発熱部品２０の設置高さまで封入されている。
【００３３】
次に本発明の最も主要な特徴について説明する。
【００３４】
背景技術で述べたように、従来の冷却装置は冷媒の通路（蒸発部）を押し出し型材で形成しているため、摩擦撹拌接合できる通路の強度はあるが、高発熱部品２０の様々な配置には適用できない。
【００３５】
本発明は、高発熱部品２０の様々な配置にも適用可能にねじ止め用の突起を受熱面６に形成できる容器２形状で、さらにレーザ等の溶接には適さないアルミ鋳物の容器２を摩擦撹拌接合する点に特徴がある。
【００３６】
ここで摩擦撹拌接合できる強度に高めた構成は、スペーサ１２である。
【００３７】
すなわち、上記摩擦撹拌接合による製造工程で説明した、外縁２ａとプレート１０の境界を摩擦撹拌接合する場合にはスペーサ１２がないとプレート１０が保持できず、摩擦撹拌接合できない。
【００３８】
さらに、スペーサ１２を、コの字形状のスペーサＡ１２ａと、冷媒が通過する溝１３を複数設けたスペーサＢ１２ｂで構成し、スペーサＢ１２ｂを放熱空間１４と受熱空間１６の境界に設けたことにより、放熱空間１４と受熱空間１６を連通させ、冷媒２１の循環が可能となる。
【００３９】
さらに複数のフィン７がカバー８とプレート１０を貫通している構成により、受熱空間で気化した冷媒との接触効率が向上し、高発熱部品の冷却効率を向上できるとともに、複数のフィン７がカバー８とプレート１０にロウ付けで固定されているため、放熱空間１４が冷媒２１の飽和蒸気圧によりフィン７の長手方向に膨らむことも防止できる。
【００４０】
なお、本実施形態では、スペーサ１２を、コの字形状のスペーサＡ１２ａと、溝１３を複数設けたスペーサＢ１２ｂで構成したが、摩擦撹拌接合の強度が保てれば、柱状のスペーサを多数設けてもよく、スペーサ１２の形状は本実施形態に限定されないが、本実施形態の構成が部品点数も少なく好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように本発明の冷却装置は、段差を有する複数のフィンと、前記複数のフィンの枚数分のスリットを長辺の一端側に長辺と平行に設けた長方形の平板のカバーと、前記複数のフィンの枚数分のスリットを設けたプレートと、前記カバーと前記プレート間に設けたスペーサと、を備えたカバーユニットと、底面に冷却対象の発熱部品の配置に対応した複数の突起を設けるとともに前記底面の対向面に開口を有する容器とで構成される冷却装置であって、前記カバーと前記スペーサと前記プレートにより放熱空間を形成し、前記カバーユニットは、前記複数のフィンを前記段差が前記カバーに当接するまで前記カバーのスリット、前記プレートのスリットに挿入し、前記放熱空間内に前記複数のフィンを存在させた状態でロウ付けにより形成し、前記容器の開口に、前記プレート側に突出した前記複数のフィンを挿入し、前記容器の底面と前記カバーで受熱空間を形成するように前記容器と前記カバーユニットを配置し、前記カバーと前記フレームの継ぎ目を摩擦撹拌接合し、前記放熱空間と前記受熱空間を密封するとともに前記放熱空間と前記受熱空間を連通させているため、複数の突起は容器の底面に自由に配置されることにより高発熱電子部品の様々な配置に対応できる。
【００４２】
このため、本発明の冷却装置は、ＣＰＵや電力変換素子等の高発熱電子部品を使用する遠隔無線装置（ＲＲＵ）等の冷却に用いることが出来る。
【符号の説明】
【００４３】
１    冷却装置
２    容器
３    カバーユニット
４    底面
５    開口面
６    受熱面
６ａ    突起
７、７ｂ    フィン
７ａ  段差
８    カバー
８ａ  パイプ用孔
９、９ａ    スリット
１０    プレート
１１、１１ａ  スリット
１２  スペーサ
１２ａ  スペーサＡ
１２ｂ  スペーサＢ
１３  溝
１４  放熱空間
１５  パイプ
１６  受熱空間
２０  高発熱部品
２１  冷媒
２２  気化方向
２３  液化方向
【図１】
2015175542.tif 000003
【図２】
2015175542.tif 000004
【図３】
2015175542.tif 000005
【図４】
2015175542.tif 000006
【図５】
2015175542.tif 000007
【図６】
2015175542.tif 000008
【図７】
2015175542.tif 000009