(57)【要約】【課題】電子部品を内部に実装した電子機器を間接冷却する冷却部材において、冷却板内面と冷媒間の温度差をより小さく抑え、電子部品の温度を許容値内にとどめる電子部品の冷却部材を提供する。【解決手段】発熱性の電子部品と熱的に間接的に接続され、冷媒の流れる内部流路を形成する内壁面を有し、その内壁面に流路縮小部が構成された冷却部材において、流路縮小部の形状を流路の中心に対して非対象に形成することにより、冷却板内面と冷媒間の熱伝達率を向上し、冷却板内面と冷媒間の温度差を小さくする。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱性の電子部品と熱的に間接的に接続され、冷媒の流れる内部流路を形成する内壁面を有し、その内壁面に流路の幅を縮小する流路縮小部の構成された冷却部材であって、当該流路縮小部の形状が流路の中心に対して非対象に形成されたことを特徴とする冷却部材。
【請求項２】
冷却部材の流路縮小部は、上記内壁面に配置された複数の突起で形成されたことを特徴とする請求項１記載の冷却部材。
【請求項３】
上記冷却部材は、少なくとも２つ以上の平板が対向配置されて内部流路の内壁面を構成するとともに、当該平板の流路と接する面に形成されて流路縮小部を構成する複数の突起を有し、
当該複数の突起は、少なくとも２つの対向する突起の冷媒流入側もしくは排出側の面の位置を異なる位置に配置したことを特徴とする請求項１記載の冷却部材。
【請求項４】
上記冷却部材は、少なくとも２つ以上の平板が対向配置されて内部流路の内壁面を構成するとともに、当該平板の流路と接する面に形成されて流路縮小部を構成する複数の突起を有し、
当該複数の突起は、少なくとも２つの対向する突起の冷媒の流れ方向における長さを異なるように形成したことを特徴とする請求項１記載の冷却部材。
【請求項５】
上記冷却部材は、少なくとも２つ以上の平板が対向配置されて内部流路の内壁面を構成するとともに、当該平板の流路と接する面に形成されて流路縮小部を構成する複数の突起を有し、
当該複数の突起は、少なくとも２つの対向する突起の形状もしくは位置関係が冷媒の流れ方向に沿って変化するように形成したことを特徴とする請求項１記載の冷却部材。
【請求項６】
上記冷却部材は、少なくとも２つ以上の平板が対向配置されて内部流路の内壁面を構成するとともに、当該平板の流路と接する面に形成されて流路縮小部を構成する複数の突起を有し、
当該複数の突起は、少なくとも２つの対向する突起の形状もしくは位置関係が冷媒の流れ方向に沿って交互に規則的に配置することを特徴とする請求項１記載の冷却部材。
【請求項７】
上記冷却部材は、少なくとも２つ以上の平板が対向配置されて内部流路の内壁面を構成するとともに、当該平板の流路と接する面に形成されて流路縮小部を構成する複数の突起を有し、
当該複数の突起は、少なくとも２つの対向する突起の冷媒流れ方向における断面形状が異なることを特徴とする請求項１記載の冷却部材。
【請求項８】
上記冷却部材は、少なくとも２つ以上の平板が対向配置されて内部流路の内壁面を構成するとともに、当該平板の流路と接する面に形成されて流路縮小部を構成する複数の突起を有し、
当該複数の突起は、当該流路縮小部と交差する方向に少なくとも１つ以上のスリットを設けたことを特徴とする請求項１記載の冷却部材。
【請求項９】
上記冷却部材は、少なくとも２つ以上の平板が対向配置されて内部流路の内壁面を構成するとともに、当該平板の流路と接する面に形成されて流路縮小部を構成する複数の突起を有し、
当該複数の突起は、当該流路縮小部と交差する方向に少なくとも１つ以上のスリットを設け、当該スリットの位置を冷媒流れ方向に沿った夫々の突起毎に変化させたことを特徴とする請求項１記載の冷却部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を内部に実装した電子機器を間接冷却する冷却部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子機器冷却用の冷却板においては、冷却板は冷媒の流れる流路溝を加工した薄肉平板と均一厚さの極めて薄い平板を接合して構成される。したがって、上記冷却板内には薄肉平板で囲まれた矩形断面の流路が構成されこの内部を冷媒が流れる。流路に冷媒が流れだすと冷却板内の内圧が上昇し内圧上昇により平板が膨張してその表面がエレクトロニクスモジュールに密着しエレクトロニクスモジュールと冷却板間の空気層を減じ、接触熱抵抗を減じ、エレクトロニクスモジュール内の電子部品の発生した熱を放熱することができる。（例えば特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特公平３−２２０７４号公報（第３頁、図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電子機器冷却用の冷却板は、冷却板内面は平坦な矩形の断面を有するため、冷媒の流れは乱流に発達せず層流状態の流れとなり、冷媒の流れと冷却板内面は剥離した状態であり、冷却板内面と冷媒間の熱伝達率は大きくない状態であった。
そのため、従来の電子機器に搭載される電子部品からの発熱量を移送するためには十分な熱伝達率であるものの、電子部品の高出力化、高密度実装化、稼動率向上などに伴い増大した発熱量を移送するには不十分であり、冷却板内面と冷媒間に許容できない温度差が生じ、結果として電子部品の温度が許容できない温度に上昇するという問題があった。
【０００５】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、冷却板内面と冷媒間の温度差をより小さく抑え、電子部品の温度を許容値内にとどめる電子部品の冷却部材を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するために、本発明の冷却部材は、発熱性の電子部品と熱的に間接的に接続され、冷媒の流れる内部流路を形成する内壁面を有し、その内壁面に流路縮小部が構成された冷却部材において、流路縮小部の形状を流路の中心に対して非対象に形成するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１（ａ）はこの本発明の実施の形態１において、例えば電子走査アンテナ装置のようにモジュール１が規則正しく配列された電子装置の斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａにおける断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂにおける断面図である。高出力増幅器、低雑音増幅器等の電子部品２を内蔵したモジュール１は、シャーシ５の上にアレイ状に配置されている。
【０００８】
冷却板３は、長尺の平板２枚を対向させて並べ、平板の短手方向の２つの端面を他の長尺の平板で夫々接合して形成される。これによって、冷媒４の流れる長方形状断面の内部流路を形成する内壁面を有し、断面が長方形の枠型形状を成すと共に、側面が帯状に長い外壁面（の長手方向）は冷却面を形成している。
【０００９】
電子部品２を内蔵し電子部品２の保護や所定の性能を得るために冷却が必要なモジュール１は、冷却板３の冷却面に接触して配置される。冷却板３の内部を流れる冷媒４は、冷却板に沿って、冷却面の長手方向に流れる。冷媒４は冷却面の長手方向に流れ、同方向を図１（ｃ）に流れ方向４１ｂとして示す。冷却板の長手方向へ垂直に流入流出する冷媒４は図１（ｂ）に示す流れ方向４１ａに流れる。モジュール１の内部の電子部品２で発生した熱は冷却板３の壁面を通過し冷媒に伝達され、冷媒の流れ方向４１ａに冷媒４を介して移送される。この実施の形態による冷却板３は、その内壁面に流路縮小部を構成し、流路縮小部の形状を流路の中心に対して非対象に形成している。
【００１０】
一方、近年、実装される電子部品２の高出力化、モジュール１内に実装される電子部品２の高密度実装化に伴い、モジュール１の発熱量が増大する傾向にある。これに対応して冷却性能を向上させるために、冷却板３の内部に例えば図２の比較例に示すような冷却構造を設けることも検討されている。図２の冷却板３は、流路に所定の間隔で突起３１を設け、流路を急縮小させる流路縮小部３２ｂを形成する。これにより、冷媒４の流れを乱流化させ、冷却板３内面と冷媒４との間の熱伝達率を向上させる。
しかし、このように構成された電子機器の間接冷却構造では、乱流化した冷媒の流れは冷却板３の内面に向かわないため、冷媒の流れと冷却板内面は依然として剥離状態であって、冷却板３内面と冷媒４との間の熱伝達率を向上させる効果は不十分であった。
【００１１】
図３は実施の形態１による冷却板の断面構造を示す図であり、この図に示す冷却構造では上述の比較例で示したような問題点を解消している。
冷却板３の内面の流路と接する面には複数の突起（第１の突起７及び第２の突起８）が設けられ、第１の突起７及び第２の突起８は冷媒の流れ方向において断面が矩形形状を有している。冷却板を構成する平板それぞれからの第１の突起７及び第２の突起８により流路の幅が縮小される複数の流路縮小部３２が構成される。流路縮小部３２において、第１の突起７の冷媒流入側の面と、第２の突起８の冷媒流入側の面とが、互いに対向するように配置される。第１の突起７は第２の突起８よりも長さが長い。
【００１２】
ここで、第１の突起７の冷媒流入側の面の位置と、第２の突起８の冷媒流入側の面の位置とが、異なる位置になるように配置している。流路縮小部３２において冷媒は乱流化し、乱流化した冷媒の流れは、突起の冷媒流入側の面の位置の違いによって流路縮小部３２に侵入するときに、流れに偏りを生じさせる。
【００１３】
これにより、或る流路縮小部３２と冷媒の流れ方向４１ｂに配置された別の流路縮小部３２との間で冷媒４の流れに偏りが生じる。この偏った流れは、第２の突起８の側の冷却板３の内面に衝突することにより、冷媒４の冷却板３の内面への付着領域が更に増える。その結果、冷却板３の内面と冷媒４との間の熱伝達率を向上させる効果を得る。
【００１４】
このように、冷媒４の流れる内部流路を形成する内壁面を有し、その内壁面に流路縮小部３２が構成され、流路縮小部３２の形状を流路の中心に対して非対称に形成した冷却板３では、冷却板内面と冷媒間の熱伝達率を向上し、冷却板内面と冷媒間の温度差を小さくし、電子部品２の温度をより低減できる。
【００１５】
冷媒の流れる内部流路を形成する内壁面に複数の突起を設け、当該突起により流路の幅が縮小される複数の流路縮小部が構成され、流路縮小部の形状を流路の中心に対して非対称に形成した冷却板では、冷却板内面と冷媒間の熱伝達率を向上し、冷却板内面と冷媒間の温度差を小さくし、電子部品の温度をより低減できる。
【００１６】
少なくとも２つ以上の平板が対向配置されて内部流路の内壁面を構成するとともに、当該平板の流路と接する面に形成された複数の突起を有し、当該突起は冷媒流れ方向において矩形形状を有し、当該平板それぞれからの突起により流路の幅が縮小される複数の流路縮小部が構成され、当該流路縮小部において対向する少なくとも２つの突起の冷媒流入側の面の位置を異なる位置に配置した冷却板では、冷却板内面と冷媒間の熱伝達率を向上し、冷却板内面と冷媒間の温度差を小さくし、電子部品の温度を低減できる。
【００１７】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２による冷却板の断面を示す図であり、冷却板３の内面の流路と接する面には複数の突起を有し、当該突起は冷媒流れ方向において矩形形状を有している。当該平板それぞれからの突起により流路の幅が縮小される複数の流路縮小部３２が構成され、流路縮小部３２において、第１の突起９の冷媒排出側の面の位置と対向して配置された第２の突起１０の冷媒排出側の面の位置を、異なる位置に配置している。流路縮小部３２において冷媒は乱流化し、乱流化した冷媒の流れは突起の冷媒排出側の面の位置の違いにより、流路縮小部３２から排出するときに流れに偏りが生じる。
【００１８】
これにより、或る流路縮小部と冷媒の流れ方向に配置された別の流路縮小部との間の冷媒の流れに偏りが生じ、冷却板内面に衝突することにより冷媒の冷却板３の内面への付着領域が増え、その結果、冷却板３内面と冷媒４との間の熱伝達率を向上させる効果を得る。
【００１９】
少なくとも２つ以上の平板が対向配置されて内部流路の内壁面を構成するとともに、当該平板の流路と接する面に形成された複数の突起を有し、当該突起は冷媒流れ方向において矩形形状を有し、当該平板それぞれからの突起により流路の幅が縮小される複数の流路縮小部が構成され、当該流路縮小部において対向する突起の冷媒排出側の面の位置を異なる位置に配置した冷却板では、冷却板内面と冷媒間の熱伝達率を向上し、冷却板内面と冷媒間の温度差を小さくし、電子部品の温度を低減できる。
【００２０】
実施の形態３．
図５は、実施の形態３による冷却板の断面を示す図であり、冷却板３の内面の流路と接する面には複数の突起を有し、当該突起は冷媒流れ方向において矩形形状を有している。当該平板それぞれからの突起により流路の幅が縮小される複数の流路縮小部３２が構成される。
【００２１】
流路縮小部３２において、第１の突起  １１の冷媒の流れ方向の長さと、第１の突起  １１と対向して配置された第２の突起１２の冷媒の流れ方向の長さを異なるように設定している。流路縮小部３２において冷媒は乱流化し、乱流化した冷媒の流れは第１の突起  １１と第２の突起１２の冷媒の流れ方向の長さの違いにより、流路縮小部に侵入するとき及び流路縮小部から排出するときに流れに偏りが生じる。
【００２２】
これより、或る流路縮小部と冷媒の流れ方向に配置された別の流路縮小部の間の冷媒の流れに偏りが生じ、冷却板内面に衝突することにより冷媒の冷却板３の内面への付着領域が増え、その結果、冷却板３内面と冷媒４との間の熱伝達率を向上させる効果を得る。また、第１の突起  １１と第２の突起１２の冷媒の流れ方向の長さの違いにより、流路縮小部の冷媒の侵入する側の開口と排出する側の開口は両者とも冷媒の流れの方向に拡く開口していることになり、冷媒の流れの抵抗はより小さくなり、結果として圧力損失が小さくなる効果を得る。
【００２３】
少なくとも２つ以上の平板が対向配置されて内部流路の内壁面を構成するとともに、当該平板の流路と接する面に形成された複数の突起を有し、当該突起は冷媒流れ方向において矩形形状を有し、当該平板それぞれからの突起により流路の幅が縮小される複数の流路縮小部が構成される。流路縮小部において対向する突起の冷媒の流れ方向の長さを異なるように設定した冷却板では、冷却板内面と冷媒間の熱伝達率を向上し、冷却板内面と冷媒間の温度差を小さくし、電子部品の温度を低減できる。
【００２４】
実施の形態４．
図６は、実施の形態４による冷却板の断面を示す図であり、冷却板３の内面の流路と接する面には複数の突起を有し、当該突起は冷媒流れ方向において矩形形状を有している。当該平板それぞれからの突起により流路の幅が縮小される複数の流路縮小部が構成される。
【００２５】
第１の流路縮小部３３においては、第１の突起３の冷媒流入側の面はそれに対向して配置される第１の突起４の冷媒流入側の面の位置に対して冷媒の流れ方向に対して前に位置し、第２の流路縮小部３４においては、第３の突起１５の冷媒流入側の面はそれに対向して配置される第４の突起１６の冷媒流入側の面の位置に対して冷媒の流れ方向に対して前に位置するように、冷媒の流れ方向に対して対向する突起の位置を交互に変化させる。流路縮小部３３，３４において冷媒は乱流化し、乱流化した冷媒の流れは突起の冷媒流入面及び排出側の面の位置の違いにより、流路縮小部から排出するときに流れに偏りが生じる。
【００２６】
これより、或る流路縮小部と冷媒の流れ方向に配置された別の流路縮小部の間の冷媒の流れに偏りが生じ、冷却板内面に衝突することにより冷媒の冷却板３の内面への付着領域が増え、その結果、冷却板３内面と冷媒４との間の熱伝達率を向上させる効果を得る。さらに、冷媒の流れ方向に対して対向する突起の位置を交互に変化させることにより、冷媒の流れの偏り方向が交互に変化し、冷媒の衝突する冷却板内面が交互に規則的に変化することにより、冷却板３内面と冷媒４との間の熱伝達率は冷却板内面の両面に対して均等に向上し、冷却板３の両面に接触固定した電子部品の温度を同様に低減できる。
【００２７】
少なくとも２つ以上の平板が対向配置されて内部流路の内壁面を構成するとともに、当該平板の流路と接する面に形成された複数の突起を有し、当該突起は冷媒流れ方向において矩形形状を有し、当該平板それぞれからの突起により流路の幅が縮小される複数の流路縮小部が構成される。流路縮小部において対向する突起の形状もしくは位置関係を冷媒の流れ方向に沿って変化する冷却板では、冷却板の少なくとも２面において冷却板内面と冷媒間の熱伝達率を向上し、冷却板内面と冷媒間の温度差を小さくし、冷却板の２面に接触固定した電子部品の温度を低減できる。
【００２８】
少なくとも２つ以上の平板が対向配置されて内部流路の内壁面を構成するとともに、当該平板の流路と接する面に形成された複数の突起を有し、当該突起は冷媒流れ方向において矩形形状を有し、当該平板それぞれからの突起により流路の幅が縮小される複数の流路縮小部が構成される。流路縮小部において対向する突起の形状もしくは位置関係を冷媒の流れ方向に沿って交互に規則的に配置する冷却板では、冷却板の少なくとも２面において冷却板内面と冷媒間の熱伝達率を向上し、冷却板内面と冷媒間の温度差を小さくし、冷却板の２面に接触固定した電子部品の温度を低減できる。
【００２９】
実施の形態５．
図７は、実施の形態５による冷却板の断面を示す図であり、冷却板３の内面の流路と接する面には複数の突起を有する。当該平板それぞれからの突起により流路の幅が縮小される複数の流路縮小部３２が構成され、当該流路縮小部３２において、第１の突起１７は冷媒流れ方向において矩形断面形状を有し、対向して配置された第２の突起１８の冷媒流れ方向における断面形状は冷媒流入側に傾斜面を有する断面形状を有する。当該流路縮小部３２において冷媒は乱流化し、乱流化した冷媒の流れは突起の冷媒流れ方向における断面形状の違いにより、当該流路縮小部に侵入するときに流れに偏りが生じる。これより当該流路縮小部と冷媒の流れ方向に配置された別の流路縮小部の間の冷媒の流れに偏りが生じ、冷却板内面に衝突することにより冷媒の冷却板３の内面への付着領域が増え、その結果、冷却板３内面と冷媒４との間の熱伝達率を向上させる効果を得る。なお第２の突起１８の傾斜面が比較的大きい例を示したが、面取り程度の傾斜面を適用する場合もある。
【００３０】
少なくとも２つ以上の平板が対向配置されて内部流路の内壁面を構成するとともに、当該平板の流路と接する面に形成された複数の突起を有し、当該平板それぞれからの突起により流路の幅が縮小される複数の流路縮小部が構成され、当該流路縮小部において対向する突起の冷媒流れ方向における断面形状が異なる冷却板では、冷却板内面と冷媒間の熱伝達率を向上し、冷却板内面と冷媒間の温度差を小さくし、電子部品の温度を低減できる。
【００３１】
実施の形態６．
図８（ａ）は、実施の形態６による冷却板の断面を示す図であり、冷却板３の内面の流路と接する面には複数の突起を有し、当該突起は冷媒流れ方向において矩形形状を有している。当該平板それぞれからの突起により流路の幅が縮小される複数の流路縮小部３２が構成される。
【００３２】
図８（ｂ）は、図８（ａ）に示される冷却板をＡ方向から見た図であり、第１の突起１９には当該流路縮小部と交差する方向にスリット２１が、第２の突起２０にはスリット２２が設けられており、当該スリットにおいても、流路は縮小し冷媒は乱流化する。図８（ｃ）は、図８（ａ）に示される冷却板をＢ方向から見た図であり、突起には、第１の突起１９，第２の突起２０とは異なる位置関係の箇所にスリット２１、２２が設けられている。冷媒の流れは、流路縮小部３２及びスリットにより乱流化し、スリットの位置関係の違いにより、或る流路縮小部と冷媒の流れ方向に配置された別の流路縮小部との間の冷媒の流れに偏りが生じ、冷却板内面に衝突することにより冷媒の冷却板３の内面への付着領域が増え、その結果、冷却板３内面と冷媒４との間の熱伝達率を向上させる効果を得る。
【００３３】
少なくとも２つ以上の平板が対向配置されて内部流路の内壁面を構成するとともに、当該平板の流路と接する面に形成された複数の突起を有し、当該平板それぞれからの突起により流路の幅が縮小される複数の流路縮小部が構成されるとともに、当該突起に当該流路縮小部と交差する方向に少なくとも１つ以上のスリットを設けた冷却板では冷却板内面と冷媒間の熱伝達率を向上し、冷却板内面と冷媒間の温度差を小さくし、電子部品の温度を低減できる。
【００３４】
少なくとも２つ以上の平板が対向配置されて内部流路の内壁面を構成するとともに、当該平板の流路と接する面に形成された複数の突起を有し、当該平板それぞれからの突起により流路の幅が縮小される複数の流路縮小部が構成されるとともに、当該突起に当該流路縮小部と交差する方向に少なくとも１つ以上のスリットを設け、スリットの位置を冷媒流れ方向に沿ったそれぞれの突起ごとに変化させた冷却板では冷却板内面と冷媒間の熱伝達率を向上し、冷却板内面と冷媒間の温度差を小さくし、電子部品の温度を低減できる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、発熱性の電子部品と熱的に間接的に接続され、冷媒の流れる内部流路を形成する内壁面を有し、その内壁面に流路縮小部が構成された冷却部材において、流路縮小部の形状を流路の中心に対して非対象に形成したことにより、冷却板内面と冷媒間の熱伝達率を向上し、冷却板内面と冷媒間の温度差を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示す図である。
【図２】この発明の比較例として示す冷却板の断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１における冷却板の断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２における冷却板の断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３における冷却板の断面図である。
【図６】この発明の実施の形態４における冷却板の断面図である。
【図７】この発明の実施の形態５における冷却板の断面図である。
【図８】この発明の実施の形態６における冷却板の断面図である。
【符号の説明】
１  モジュール、２  電子部品、３  冷却板、４  冷媒、５  シャーシ、７  第１の突起、８  第２の突起、９  第１の突起、１０  第２の突起、１１  第１の突起、１２  第２の突起、１３  第１の突起、    １４  第２の突起、１５  第３の突起、１６  第４の突起、１７  第１の突起、１８  第２の突起、１９  第１の突起、２０第２の突起、２１  スリット、２２  スリット、３１  突起、３２  流路縮小部、３３  流路縮小部、３４  流路縮小部。
【図１】
2004221315.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004221315.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004221315.tif 000009
【図８】
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