(57)【要約】【課題】冷媒と冷却フィンとの熱交換を促進させることで冷却能力を向上させる。【解決手段】冷却フィン１４−１，１４−２の側面１４−１ａ，１４−２ａ間に形成される冷媒流路１６には、この冷媒流路１６に流入した冷媒の流れ方向を冷却フィン１４−１，１４−２の側面１４−１ａ，１４−２ａへ向けてそれぞれ傾斜させる流れ制御部材２０が配置されている。流れ方向の傾斜した冷媒が冷却フィン１４−１，１４−２の側面１４−１ａ，１４−２ａにそれぞれ衝突することで、冷却フィン１４−１，１４−２との熱交換を促進させることができる。【選択図】図６
2009224652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一主面に発熱体が載置される冷却板と、
冷却板の一主面の裏面と間隔をおいて対向配置された底部材と、
冷却板の裏面に立設され、互いに間隔をおいて配列された複数の冷却フィンであって、互いに隣接する冷却フィンの側面間に冷媒流路が形成される複数の冷却フィンと、
を備える冷却装置であって、
冷媒流路には、当該冷媒流路に流入した冷媒の流れの方向を冷却フィンの側面へ向けて導く流れ制御部材が配置されている、冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却装置であって、
流れ制御部材は、冷媒流路の上流側から下流側へ向かうにつれて冷却フィンの側面との間隔が徐々に減少するように冷却フィンの側面に対し傾斜した傾斜面を有し、
冷媒流路に流入した冷媒が傾斜面に衝突することで、冷媒の流れの方向が冷却フィンの側面へ向けて導かれる、冷却装置。
【請求項３】
請求項２に記載の冷却装置であって、
流れ制御部材は、傾斜面より下流側の部分において、冷却フィンの側面に直交する断面の面積が冷媒流路の上流側から下流側へ向かうにつれて徐々に減少する部材である、冷却装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の冷却装置であって、
底部材に立設された上流側連結部材であって、その一端部が冷却フィンの側面に連結され、その他端部が流れ制御部材の傾斜面に連結され、冷却板の裏面との間に上流側局所流路が形成される上流側連結部材をさらに備え、
上流側連結部材においては、冷却フィンの側面に連結された一端部が流れ制御部材の傾斜面に連結された他端部よりも冷媒流路の上流側に配置されている、冷却装置。
【請求項５】
請求項４に記載の冷却装置であって、
上流側局所流路の流路面積が冷媒流路の入口部の流路面積と同等以下である、冷却装置。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか１に記載の冷却装置であって、
底部材に立設された下流側連結部材であって、その一端部が冷却フィンの側面に連結され、その他端部が流れ制御部材における傾斜面より下流側の部分に連結され、冷却板の裏面との間に下流側局所流路が形成される下流側連結部材をさらに備え、
下流側連結部材においては、冷却フィンの側面に連結された一端部が流れ制御部材における傾斜面より下流側の部分に連結された他端部よりも冷媒流路の下流側に配置されている、冷却装置。
【請求項７】
請求項４または５に係る請求項６に記載の冷却装置であって、
下流側局所流路の流路面積が上流側局所流路の流路面積と同等である、冷却装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１に記載の冷却装置であって、
流れ制御部材は冷却板の裏面に立設されている、冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱体で発生した熱を冷媒を用いて除熱するための冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発熱体で発生した熱を除熱するための冷却装置の一例として、マイクロチャンネル型ヒートシンクが知られている（例えば特許文献１，２及び非特許文献１）。マイクロチャンネル型ヒートシンクにおいては、冷却液の流れる微小流路（マイクロチャンネル）を内部に多数形成することで、伝熱面積の拡大及び熱伝達率の増加を図っている。特許文献１では、複数のマイクロチャンネルの各々は、重ねられた少なくとも第１及び第２のプレート状積層体によって形成され、第１のプレート状積層体のマイクロチャンネル用流路部分と第２のプレート状積層体のマイクロチャンネル用流路部分とは、冷却液の流通方向にて連続通路を作るように位置をずらして形成されている。これによって、蛇行流路構造を利用して微小渦流を作り、熱交換能力の向上を図っている。
【０００３】
また、特許文献２及び非特許文献１では、流路長さの短いマイクロチャンネルを集積化しており、冷媒は、図１４に示すように、フィン間流路１→フィン上流路３→フィン間流路２の順に流れることで、冷却フィン４との間で熱交換を行う。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１２７１９号公報
【特許文献２】国際公開第０７／０６５７０５号パンフレット
【非特許文献１】Jurgen J. Brandner他,"A new Enhanced Microstructure Heat Exchanger with Reduced Pressure Drop",4th International Workshop on Micro Chemical Process Technology,Forschungszentrum Karlsruhe,January 26,2006
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マイクロチャンネル型ヒートシンクでは、マイクロチャンネルを多数形成して伝熱面積の拡大及び熱伝達率の増加を図っているが、冷媒の流れる冷媒流路（マイクロチャンネル）の流路断面積が小さいため、冷媒の圧力損失が増大する。圧力損失が増大すると、マイクロチャンネルにおける冷媒流量を増やせなくなり、マイクロチャンネルを流れる冷媒の温度上昇量が増加する。その結果、発熱体の温度が均一になるように冷却することが困難となり、冷却能力の低下を招くことになる。
【０００６】
前述の特許文献２及び非特許文献１では、フィン上流路３の流路長さを短くすることで、マイクロチャンネルとしては圧力損失を比較的小さくしている。しかし、フィン間流路１への流入部５やフィン間流路２からの流出部６では、冷媒の流路面積が急縮小や急拡大するために大きな圧力損失が生じる。さらに、フィン間流路１の領域７やフィン間流路２の領域８には、流速が小さなよどみ域が生じる。この領域では冷媒の流れがよどむために、他の領域よりも冷却性能が低下し、発熱体を均一に冷却することが困難になる。その結果、発熱体に温度分布が生じる。例えば発熱体が半導体素子等の場合は、温度分布により素子に熱応力が発生し、素子の劣化の原因となる。
【０００７】
本発明は、冷媒と冷却フィンとの熱交換を促進させることで冷却能力を向上させることが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】
【０００８】
本発明に係る冷却装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００９】
本発明に係る冷却装置は、一主面に発熱体が載置される冷却板と、冷却板の一主面の裏面と間隔をおいて対向配置された底部材と、冷却板の裏面に立設され、互いに間隔をおいて配列された複数の冷却フィンであって、互いに隣接する冷却フィンの側面間に冷媒流路が形成される複数の冷却フィンと、を備える冷却装置であって、冷媒流路には、当該冷媒流路に流入した冷媒の流れの方向を冷却フィンの側面へ向けて導く流れ制御部材が配置されていることを要旨とする。
【００１０】
本発明によれば、冷媒流路に流入した冷媒の流れ方向を冷却フィンの側面に向けることで、冷媒流路を流れる冷媒が冷却フィンの側面に衝突して冷却フィンとの熱交換を促進させることができ、冷却能力を向上させることができる。
【００１１】
本発明の一態様では、流れ制御部材は、冷媒流路の上流側から下流側へ向かうにつれて冷却フィンの側面との間隔が徐々に減少するように冷却フィンの側面に対し傾斜した傾斜面を有し、冷媒流路に流入した冷媒が傾斜面に衝突することで、冷媒の流れの方向が冷却フィンの側面へ向けて導かれることが好適である。
【００１２】
本発明の一態様では、流れ制御部材は、傾斜面より下流側の部分において、冷却フィンの側面に直交する断面の面積が冷媒流路の上流側から下流側へ向かうにつれて徐々に減少する部材であることが好適である。この態様によれば、流れが冷却フィンの側面に衝突する領域でのよどみ域の発生を防止することができ、冷媒の圧力損失の低減とともに冷却性能を向上させることができる。
【００１３】
本発明の一態様では、底部材に立設された上流側連結部材であって、その一端部が冷却フィンの側面に連結され、その他端部が流れ制御部材の傾斜面に連結され、冷却板の裏面との間に上流側局所流路が形成される上流側連結部材をさらに備え、上流側連結部材においては、冷却フィンの側面に連結された一端部が流れ制御部材の傾斜面に連結された他端部よりも冷媒流路の上流側に配置されていることが好適である。この態様によれば、上流側局所流路を通る冷媒と冷却板との熱交換を促進させることができ、冷却能力をさらに向上させることができる。また、この態様では、上流側局所流路の流路面積が冷媒流路の入口部の流路面積と同等以下であることにより、圧力損失を抑制することができる。
【００１４】
本発明の一態様では、底部材に立設された下流側連結部材であって、その一端部が冷却フィンの側面に連結され、その他端部が流れ制御部材における傾斜面より下流側の部分に連結され、冷却板の裏面との間に下流側局所流路が形成される下流側連結部材をさらに備え、下流側連結部材においては、冷却フィンの側面に連結された一端部が流れ制御部材における傾斜面より下流側の部分に連結された他端部よりも冷媒流路の下流側に配置されていることが好適である。この態様によれば、下流側局所流路を通る冷媒と冷却板との熱交換を促進させることができ、冷却能力をさらに向上させることができる。また、この態様では、下流側局所流路の流路面積が上流側局所流路の流路面積と同等であることにより、圧力損失を抑制することができる。
【００１５】
本発明の一態様では、流れ制御部材は冷却板の裏面に立設されていることが好適である。この態様によれば、冷媒流路を流れる冷媒と流れ制御部材との熱交換を促進させて冷却能力をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１７】
図１〜６は、本発明の実施形態に係る冷却装置１０の概略構成を示す図である。図１は上面側から見た内部の概略構成を示し、図２は側面側から見た内部の概略構成（図１のＡ−Ａ断面図）を示し、図３は冷媒流入口側から見た内部の概略構成（図１のＢ−Ｂ断面図）を示し、図４は冷媒流出口側から見た内部の概略構成（図１のＣ−Ｃ断面図）を示し、図５は内部の概略構成の斜視図を示し、図６は図１のＤ部の拡大図を示す。冷却板１２の表面（一主面）１２ａ上には発熱体３０が載置されている。ここでの発熱体３０の具体例としては、例えばＩＧＢＴやパワーＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子（パワーデバイス）を挙げることができるが、他の電子部品であってもよい。冷却板１２の表面積（表面１２ａの面積）は、発熱体３０の面積より大きく設定されている。冷却板１２の裏面（一主面の裏面）１２ｂ側には、底部材として底板２２が冷却板１２の裏面１２ｂと間隔をおいて対向配置されている。
【００１８】
冷却板１２の裏面１２ｂにおける発熱体３０の裏側（直下）の位置には、複数の冷却フィン１４−１，１４−２が立設されており、各冷却フィン１４−１，１４−２の立設方向に関する先端部は底板２２に接合されているか、もしくは先端部と底板２２との間にわずかな隙間を有する。ここでの冷却フィン１４−１，１４−２については、冷却板１２と一体で形成することもできるし、冷却板１２と別体で形成して接合することもできる。複数の冷却フィン１４−１，１４−２は、薄板状のストレートフィンであり、その厚さ方向（図１の上下方向）に関して互いに間隔をおいて平行に配列されている。図１〜６に示す例では、各冷却フィン１４−１，１４−２の立設方向（図２の上下方向）は、冷却板１２の裏面１２ｂと垂直方向であり、各冷却フィン１４−１，１４−２の長手方向（図１の左右方向）は、各冷却フィン１４−１，１４−２の立設方向及び厚さ方向と垂直方向である。厚さ方向に互いに隣接する冷却フィン１４−１，１４−２の側面１４−１ａ，１４−２ａ間、より具体的には、冷却板１２の裏面１２ｂと底板２２と冷却フィン１４−１，１４−２の側面１４−１ａ，１４−２ａとに囲まれた空間には、冷媒の流れる冷媒流路１６が形成されている。本実施形態では、冷媒流路１６の流路面積がマイクロチャンネル型ヒートシンクと比較して十分大きく設定される。冷却フィン長手方向に関する冷却装置１０の両端部には、冷媒流路１６に連通する冷媒流入口３６及び冷媒流出口４６がそれぞれ形成されており、冷媒は冷媒流入口３６から冷媒流路１６に冷却フィン長手方向に沿って流入し、冷媒流出口４６から流出する。ここでの冷媒の具体例としては、例えば水やフロン等の液体冷媒を挙げることができる。
【００１９】
本実施形態では、冷媒流路１６には、この冷媒流路１６に流入した冷媒の流れ方向を、この冷媒流路１６を形成する冷却フィン１４−１，１４−２の側面１４−１ａ，１４−２ａへ向けて導く（傾斜させる）ための流れ制御部材２０が配置されている。流れ制御部材２０は、冷却板１２の裏面１２ｂにおける発熱体３０の裏側（直下）の位置に立設されており、冷媒流路１６（側面１４−１ａ，１４−２ａ間）の中央部に配置されている。流れ制御部材２０の立設方向に関する先端部は底板２２に接合されているか、底板２２との間にわずかな隙間を有する。ここでの流れ制御部材２０については、冷却板１２と一体で形成することもできるし、冷却板１２と別体で形成して接合することもできる。流れ制御部材２０は、冷媒流路１６の上流側（冷媒流入口３６側）から下流側（冷媒流出口４６側）へ向かうにつれて冷却フィン１４−１の側面１４−１ａとの間隔が徐々に減少するように冷却フィン１４−１の側面１４−１ａに対し傾斜した上流側傾斜面２０−１ａと、冷媒流路１６の上流側から下流側へ向かうにつれて冷却フィン１４−２の側面１４−２ａとの間隔が徐々に減少するように冷却フィン１４−２の側面１４−２ａに対し傾斜した上流側傾斜面２０−２ａと、を有する。冷却フィン１４−１の側面１４−１ａに対する上流側傾斜面２０−１ａの傾斜角度は、冷却フィン１４−２の側面１４−２ａに対する上流側傾斜面２０−２ａの傾斜角度に等しく設定されており、上流側傾斜面２０−１ａ，２０−２ａは、冷媒流路１６（側面１４−１ａ，１４−２ａ間）の中心面１６ａに対して互いに対称に配置されている。上流側傾斜面２０−１ａ，２０−２ａは、冷媒流入口３６と対向し且つ中心面１６ａ上に位置する流れ制御部材２０の上流側先端部２０ａにて互いに結合されており、上流側から下流側へ向かうにつれて互いの間隔が徐々に増大するように所定の角度（鋭角）を成して互いに傾斜している。そのため、流れ制御部材２０は、上流側傾斜面２０−１ａ，２０−２ａが形成された上流側の部分において、その厚さが下流側から上流側へ向かうにつれて徐々に薄くなる形状、より具体的には、上流側先端部２０ａが鋭角となるくさび形状を呈している。流れ制御部材２０は、この形状によって、上流側傾斜面２０−１ａ，２０−２ａが形成された上流側の部分において、冷却フィン１４−１，１４−２の側面１４−１ａ，１４−２ａに直交する断面の面積が下流側から上流側へ向かうにつれて徐々に減少する。
【００２０】
さらに、流れ制御部材２０は、上流側傾斜面２０−１ａ，２０−２ａよりも下流側の部分に、冷媒流路１６の上流側（冷媒流入口３６側）から下流側（冷媒流出口４６側）へ向かうにつれて冷却フィン１４−１の側面１４−１ａとの間隔が徐々に増大するように冷却フィン１４−１の側面１４−１ａに対し傾斜した下流側傾斜面２０−１ｂと、冷媒流路１６の上流側から下流側へ向かうにつれて冷却フィン１４−２の側面１４−２ａとの間隔が徐々に増大するように冷却フィン１４−２の側面１４−２ａに対し傾斜した下流側傾斜面２０−２ｂと、を有する。冷却フィン１４−１の側面１４−１ａに対する下流側傾斜面２０−１ｂの傾斜角度は、冷却フィン１４−２の側面１４−２ａに対する下流側傾斜面２０−２ｂの傾斜角度に等しく設定されており、下流側傾斜面２０−１ｂ，２０−２ｂは、冷媒流路１６の中心面１６ａに対して互いに対称に配置されている。さらに、冷却フィン１４−１の側面１４−１ａに対する下流側傾斜面２０−１ｂの傾斜角度は、冷却フィン１４−１の側面１４−１ａに対する上流側傾斜面２０−１ａの傾斜角度に等しく設定されており、上流側傾斜面２０−１ａと下流側傾斜面２０−１ｂは、流れ制御部材２０（先端部２０ａ，２０ｂ間）の中央面２０ｃに対して互いに対称に配置されている。さらに、冷却フィン１４−２の側面１４−２ａに対する下流側傾斜面２０−２ｂの傾斜角度は、冷却フィン１４−２の側面１４−２ａに対する上流側傾斜面２０−２ａの傾斜角度に等しく設定されており、上流側傾斜面２０−２ａと下流側傾斜面２０−２ｂは、流れ制御部材２０の中央面２０ｃに対して互いに対称に配置されている。下流側傾斜面２０−１ｂ，２０−２ｂは、冷媒流出口４６と対向し且つ中心面１６ａ上に位置する流れ制御部材２０の下流側先端部２０ｂにて互いに結合されており、下流側から上流側へ向かうにつれて互いの間隔が徐々に増大するように所定の角度（鋭角）を成して互いに傾斜しており、下流側傾斜面２０−１ｂ，２０−２ｂ同士が成す角度は、上流側傾斜面２０−１ａ，２０−２ａ同士が成す角度に等しく設定されている。そのため、流れ制御部材２０は、下流側傾斜面２０−１ｂ，２０−２ｂが形成された下流側の部分（上流側傾斜面２０−１ａ，２０−２ａよりも下流側の部分）において、その厚さが上流側から下流側へ向かうにつれて徐々に薄くなる形状、より具体的には、下流側先端部２０ｂが鋭角となるくさび形状を呈している。流れ制御部材２０は、この形状によって、下流側傾斜面２０−１ｂ，２０−２ｂが形成された下流側の部分において、冷却フィン１４−１，１４−２の側面１４−１ａ，１４−２ａに直交する断面の面積が上流側から下流側へ向かうにつれて徐々に減少する。図１〜６は、流れ制御部材２０が菱形形状である例を示している。
【００２１】
そして、本実施形態では、底板２２における発熱体３０の裏側（直下）の位置には、薄板状の上流側連結部材２６−１，２６−２が立設されている。底板２２上に立てられた上流側連結部材２６−１は、その一端部が冷却フィン１４−１の側面１４−１ａに連結され、その他端部が流れ制御部材２０の上流側傾斜面２０−１ａに連結されていることで、冷却フィン１４−１の側面１４−１ａと流れ制御部材２０の上流側傾斜面２０−１ａとを連結する。上流側連結部材２６−１と冷却板１２の裏面１２ｂとの間には、冷媒の流れる上流側局所流路１８−１が形成されている。そして、上流側連結部材２６−１は、冷却フィン１４−１の側面１４−１ａに連結された一端部が流れ制御部材２０の上流側傾斜面２０−１ａに連結された他端部よりも冷媒流路１６の上流側に配置されるように、流れ制御部材２０の中央面２０ｃに対し傾斜している。同様に、底板２２上に立てられた上流側連結部材２６−２は、その一端部が冷却フィン１４−２の側面１４−２ａに連結され、その他端部が流れ制御部材２０の上流側傾斜面２０−２ａに連結されていることで、冷却フィン１４−２の側面１４−２ａと流れ制御部材２０の上流側傾斜面２０−２ａとを連結する。上流側連結部材２６−２と冷却板１２の裏面１２ｂとの間には、冷媒の流れる上流側局所流路１８−２が形成されている。そして、上流側連結部材２６−２は、冷却フィン１４−２の側面１４−２ａに連結された一端部が流れ制御部材２０の上流側傾斜面２０−２ａに連結された他端部よりも冷媒流路１６の上流側に配置されるように、流れ制御部材２０の中央面２０ｃに対し傾斜している。中央面２０ｃに対する上流側連結部材２６−１の傾斜角度は、中央面２０ｃに対する上流側連結部材２６−２の傾斜角度に等しく設定されており、上流側連結部材２６−１，２６−２は、冷媒流路１６の中心面１６ａに対して互いに対称に配置されている。そのため、上流側局所流路１８−１，１８−２は、冷媒流路１６の中心面１６ａに対して互いに対称に形成されており、その流路断面積が互いに等しい。なお、上流側連結部材２６−１，２６−２については、流れ制御部材２０と一体で形成することもできるし、流れ制御部材２０と別体で形成して接合することもできる。また、上流側連結部材２６−１，２６−２については、底板２２と一体で形成することもできるし、底板２２と別体で形成して接合することもできる。
【００２２】
さらに、底板２２における発熱体３０の裏側（直下）の位置には、薄板状の下流側連結部材２７−１，２７−２が立設されている。底板２２上に立てられた下流側連結部材２７−１は、その一端部が冷却フィン１４−１の側面１４−１ａに連結され、その他端部が流れ制御部材２０の下流側傾斜面２０−１ｂ（上流側傾斜面２０−１ａよりも下流側の部分）に連結されていることで、冷却フィン１４−１の側面１４−１ａと流れ制御部材２０の下流側傾斜面２０−１ｂとを連結する。下流側連結部材２７−１と冷却板１２の裏面１２ｂとの間には、冷媒の流れる下流側局所流路１９−１が形成されている。そして、下流側連結部材２７−１は、冷却フィン１４−１の側面１４−１ａに連結された一端部が流れ制御部材２０の下流側傾斜面２０−１ｂに連結された他端部よりも冷媒流路１６の下流側に配置されるように、流れ制御部材２０の中央面２０ｃに対し傾斜している。同様に、底板２２上に立てられた下流側連結部材２７−２は、その一端部が冷却フィン１４−２の側面１４−２ａに連結され、その他端部が流れ制御部材２０の下流側傾斜面２０−２ｂ（上流側傾斜面２０−２ａよりも下流側の部分）に連結されていることで、冷却フィン１４−２の側面１４−２ａと流れ制御部材２０の下流側傾斜面２０−２ｂとを連結する。下流側連結部材２７−２と冷却板１２の裏面１２ｂとの間には、冷媒の流れる下流側局所流路１９−２が形成されている。そして、下流側連結部材２７−２は、冷却フィン１４−２の側面１４−２ａに連結された一端部が流れ制御部材２０の下流側傾斜面２０−２ｂに連結された他端部よりも冷媒流路１６の下流側に配置されるように、流れ制御部材２０の中央面２０ｃに対し傾斜している。中央面２０ｃに対する下流側連結部材２７−１の傾斜角度は、中央面２０ｃに対する下流側連結部材２７−２の傾斜角度に等しく設定されており、下流側連結部材２７−１，２７−２は、冷媒流路１６の中心面１６ａに対して互いに対称に形成されている。そのため、下流側局所流路１９−１，１９−２は、冷媒流路１６の中心面１６ａに対して互いに対称に形成されており、その流路断面積が互いに等しい。さらに、中央面２０ｃに対する下流側連結部材２７−１の傾斜角度は、中央面２０ｃに対する上流側連結部材２６−１の傾斜角度に等しく設定されており、上流側連結部材２６−１と下流側連結部材２７−１は、中央面２０ｃに対して互いに対称に配置されている。そのため、上流側局所流路１８−１と下流側局所流路１９−１は、中央面２０ｃに対して互いに対称に形成されており、その流路断面積が互いに等しい。さらに、中央面２０ｃに対する下流側連結部材２７−２の傾斜角度は、中央面２０ｃに対する上流側連結部材２６−２の傾斜角度に等しく設定されており、上流側連結部材２６−２と下流側連結部材２７−２は、中央面２０ｃに対して互いに対称に配置されている。そのため、上流側局所流路１８−２と下流側局所流路１９−２は、中央面２０ｃに対して互いに対称に形成されており、その流路断面積が互いに等しい。なお、下流側連結部材２７−１，２７−２についても、流れ制御部材２０と一体で形成することもできるし、流れ制御部材２０と別体で形成して接合することもできる。また、下流側連結部材２７−１，２７−２についても、底板２２と一体で形成することもできるし、底板２２と別体で形成して接合することもできる。
【００２３】
本実施形態に係る冷却装置１０において、発熱体３０で発生した熱は、冷却板１２に伝えられ、さらに、冷却フィン１４−１，１４−２及び流れ制御部材２０に伝えられる。冷媒流入口３６から供給された冷媒（液体冷媒）は、冷却フィン長手方向に沿って冷媒流路１６に流入し、この冷媒流路１６を形成する冷却フィン１４−１，１４−２との間で熱交換を行うことで、発熱体３０からの除熱が行われる。本実施形態では、冷媒流路１６に流入した冷媒は、図６に示すように、流れ制御部材２０の上流側先端部２０ａよりも下流側で二分して流れる。二分した冷媒の一方は、流れ制御部材２０の上流側傾斜面２０−１ａに衝突することで、この冷媒の流れ方向が冷却フィン１４−１の側面１４−１ａへ向けて傾斜する。そして、この流れ方向の傾斜した冷媒が冷却フィン１４−１の側面１４−１ａに衝突することで、冷却フィン１４−１との熱交換を促進させることができる。同様に、二分した冷媒の他方は、流れ制御部材２０の上流側傾斜面２０−２ａに衝突することで、この冷媒の流れ方向が冷却フィン１４−２の側面１４−２ａへ向けて傾斜する。そして、この流れ方向の傾斜した冷媒が冷却フィン１４−２の側面１４−２ａに衝突することで、冷却フィン１４−２との熱交換を促進させることができる。さらに、冷媒が流れ制御部材２０の上流側傾斜面２０−１ａ，２０−２ａに衝突することで、流れ制御部材２０との間で熱交換が行われる。この熱交換によっても、発熱体３０からの除熱が行われる。その際には、流れ制御部材２０における上流側傾斜面２０−１ａ，２０−２ａが形成された部分の厚さを下流側（中央面２０ｃ）から上流側（上流側先端部２０ａ）へ向かうにつれて徐々に薄くして上流側先端部２０ａの厚さを薄くすることで、冷媒流路１６の冷媒流れが二分する前後において流路断面積が急激に縮小するのを抑制して、冷媒流れの縮流が起こるのを抑制することができる。これによって、流れ制御部材２０の上流側先端部２０ａ付近にて冷媒流れのよどみ域が発生するのを抑制し、冷媒流れが二分する際に生じる圧力損失を抑制することができる。
【００２４】
さらに、本実施形態では、冷媒流路１６で二分した冷媒は、冷却板１２の裏面１２ｂに面する上流側局所流路１８−１，１８−２をそれぞれ通ってから冷却フィン１４−１，１４−２の側面１４−１ａ，１４−２ａにそれぞれ衝突する。上流側局所流路１８−１，１８−２を通る冷媒は、冷却板１２の裏面１２ｂ（発熱体３０の直下）に衝突することで、冷却板１２との間で熱交換を行う。この熱交換によっても、発熱体３０からの除熱が行われる。その際には、冷却フィン１４−１，１４−２と流れ制御部材２０（上流側傾斜面２０−１ａ，２０−２ａ）との間に上流側連結部材２６−１，２６−２をそれぞれ形成することで、発熱体３０の直下側の境界層を薄くすることができ、冷却板１２の裏面１２ｂ（発熱体３０の直下）側へ冷媒が流れ、冷却板１２との熱交換を促進させることができる。
【００２５】
冷却フィン１４−１，１４−２の側面１４−１ａ，１４−２ａにそれぞれ衝突した冷媒は、流れ制御部材２０の下流側傾斜面２０−１ｂ，２０−２ｂにそれぞれ衝突することで、流れ制御部材２０との間で熱交換を行う。この熱交換によっても、発熱体３０からの除熱が行われる。流れ制御部材２０の下流側傾斜面２０−１ｂ，２０−２ｂにそれぞれ衝突した冷媒は、流れ制御部材２０の下流側先端部２０ｂよりも下流側で合流して、冷媒流路１６（冷媒流出口４６）から流出する。冷媒流入口３６から冷媒流出口４６へ冷媒流路１６を冷媒が流れる際には、流れ制御部材２０は、冷媒流れを冷却フィン１４−１，１４−２の厚さ方向（側面１４−１ａ，１４−２ａに垂直な方向）に蛇行させる役割を果たす。本実施形態では、流れ制御部材２０における下流側傾斜面２０−１ｂ，２０−２ｂが形成された部分の厚さを上流側（中央面２０ｃ）から下流側（下流側先端部２０ｂ）へ向かうにつれて徐々に薄くして下流側先端部２０ｂの厚さを薄くすることで、冷媒流路１６の冷媒流れが合流する前後において流路断面積が急激に拡大するのを抑制することができる。これによって、流れ制御部材２０の下流側先端部２０ｂ付近にて冷媒流れのよどみ域が発生するのを抑制し、冷媒流れが合流する際に生じる圧力損失を抑制することができる。
【００２６】
さらに、本実施形態では、冷却フィン１４−１，１４−２の側面１４−１ａ，１４−２ａにそれぞれ衝突した冷媒は、冷却板１２の裏面１２ｂに面する下流側局所流路１９−１，１９−２をそれぞれ通ってから合流する。下流側局所流路１９−１，１９−２を通る冷媒は、冷却板１２の裏面１２ｂ（発熱体３０の直下）に衝突することで、冷却板１２との間で熱交換を行う。この熱交換によっても、発熱体３０からの除熱が行われる。その際には、冷却フィン１４−１，１４−２と流れ制御部材２０（下流側傾斜面２０−１ｂ，２０−２ｂ）との間に下流側連結部材２７−１，２７−２をそれぞれ形成することで、発熱体３０の直下側の境界層を薄くすることができ、冷却板１２の裏面１２ｂ（発熱体３０の直下）側へ冷媒が流れ、冷却板１２との熱交換を促進させることができる。冷媒流入口３６から冷媒流出口４６へ冷媒流路１６を冷媒が流れる際には、上流側連結部材２６−１，２６−２及び下流側連結部材２７−１，２７−２は、冷媒流れを冷却フィン１４−１，１４−２の立設方向（冷却板１２の裏面１２ｂに垂直な方向）に蛇行させる役割を果たす。
【００２７】
以上説明した本実施形態では、冷媒流路１６に流入した冷媒が流れ制御部材２０の上流側傾斜面２０−１ａ，２０−２ａにそれぞれ衝突することで、冷媒の流れ方向が冷却フィン１４−１，１４−２の側面１４−１ａ，１４−２ａへ向けてそれぞれ誘導される。そして、冷媒が冷却フィン１４−１，１４−２の側面１４−１ａ，１４−２ａにそれぞれ衝突することで、冷却フィン１４−１，１４−２との熱交換を促進させることができる。その結果、冷却装置１０の冷却能力を向上させることができる。さらに、冷媒が流れ制御部材２０の上流側傾斜面２０−１ａ，２０−２ａにそれぞれ衝突することで、流れ制御部材２０との熱交換を促進させることができる。その際には、発熱体３０の温度の高い中央部直下に流れ制御部材２０を配置することで、冷却装置１０の冷却能力が高まり、また均一な冷却が可能となる。さらに、流れ制御部材２０の上流側傾斜面２０−１ａ，２０−２ａが形成された部分において、冷却フィン１４−１，１４−２の側面１４−１ａ，１４−２ａに直交する断面の面積を下流側（中央面２０ｃ）から上流側（上流側先端部２０ａ）へ向かうにつれて徐々に減少させて上流側先端部２０ａの断面積を小さくすることで、流れ制御部材２０の上流側先端部２０ａ付近にて冷媒流れのよどみ域が発生するのを抑制することができる。したがって、冷媒流路１６の冷媒流れが二分する際に生じる圧力損失を抑制することができる。また、流れ制御部材２０の上流側先端部２０ａを冷媒流路１６の中心面１６ａ上に配置して流れ制御部材２０の上流側傾斜面２０−１ａ，２０−２ａを中心面１６ａに対して互いに対称に形成することで、冷媒を冷却フィン１４−１，１４−２の側面１４−１ａ，１４−２ａへ向けて均一に分配することができる。
【００２８】
さらに、本実施形態では、冷却フィン１４−１，１４−２と流れ制御部材２０（上流側傾斜面２０−１ａ，２０−２ａ）との間に上流側連結部材２６−１，２６−２をそれぞれ設け、上流側連結部材２６−１，２６−２と冷却板１２の裏面１２ｂとの間に上流側局所流路１８−１，１８−２をそれぞれ形成することで、上流側局所流路１８−１，１８−２を通過する冷媒が冷却板１２の裏面１２ｂに衝突し、冷却板１２との熱交換を促進させることができる。また、冷却フィン１４−１，１４−２と流れ制御部材２０（下流側傾斜面２０−１ｂ，２０−２ｂ）との間に下流側連結部材２７−１，２７−２をそれぞれ設け、下流側連結部材２７−１，２７−２と冷却板１２の裏面１２ｂとの間に下流側局所流路１９−１，１９−２をそれぞれ形成することで、下流側局所流路１９−１，１９−２を通過する冷媒が冷却板１２の裏面１２ｂに衝突し、冷却板１２との熱交換を促進させることができる。その結果、冷却装置１０の冷却能力をさらに向上させることができる。
【００２９】
また、本実施形態では、流れ制御部材２０の下流側傾斜面２０−１ｂ，２０−２ｂが形成された部分（上流側傾斜面２０−１ａ，２０−２ａよりも下流側の部分）において、冷却フィン１４−１，１４−２の側面１４−１ａ，１４−２ａに直交する断面の面積を上流側（中央面２０ｃ）から下流側（下流側先端部２０ｂ）へ向かうにつれて徐々に減少させて下流側先端部２０ｂの断面積を小さくすることで、流れ制御部材２０の下流側先端部２０ｂ付近にて冷媒流れのよどみ域が発生するのを抑制することができる。したがって、冷媒流路１６の冷媒流れが合流する際に生じる圧力損失を抑制することができる。
【００３０】
なお、本実施形態において、冷媒が冷媒流路１６を流れる際に生じる圧力損失をさらに低減するためには、冷媒流路１６の流路断面積の急縮小・急拡大を抑制することが好ましい。例えば、図７，８Ａ，８Ｂに示すように、上流側局所流路１８−１，１８−２の流路断面積（２つの合計値）を冷媒流路１６の入口部の流路断面積と同等以下にすることが好ましい。ここで、図８Ａは図７のＡ−Ａ断面図（冷媒流路１６の入口部の断面図）を示し、図８Ｂは図７のＢ−Ｂ断面図（上流側局所流路１８−１，１８−２の断面図）を示す。上流側局所流路１８−１，１８−２の流路断面積（２つの合計値）を冷媒流路１６の入口部の流路断面積に等しく（あるいはほぼ等しく）することで、冷媒が上流側局所流路１８−１，１８−２を通る際に生じる圧力損失を抑制することができる。一方、上流側局所流路１８−１，１８−２の流路断面積（２つの合計値）を冷媒流路１６の入口部の流路断面積よりも（若干）小さくすることで、冷媒が上流側局所流路１８−１，１８−２を通る際の流速（冷却板１２の裏面１２ｂへの衝突速度）を増大させることができ、冷却板１２との熱交換をさらに促進させることができる。
【００３１】
また、冷媒が冷媒流路１６を流れる際に生じる圧力損失をさらに低減するためには、図７，８Ｂ，８Ｃに示すように、中央面２０ｃにおける冷媒流路１６の流路断面積（２つの合計値）を上流側局所流路１８−１，１８−２の流路断面積（２つの合計値）に等しく（あるいはほぼ等しく）することが好ましい。そして、図７，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄに示すように、下流側局所流路１９−１，１９−２の流路断面積（２つの合計値）を、中央面２０ｃにおける冷媒流路１６の流路断面積（２つの合計値）、及び上流側局所流路１８−１，１８−２の流路断面積（２つの合計値）に等しく（あるいはほぼ等しく）することで、冷媒が下流側局所流路１９−１，１９−２を通る際に生じる圧力損失を抑制することができる。ここで、図８Ｃは図７のＣ−Ｃ断面図（中央面２０ｃにおける冷媒流路１６の断面図）を示し、図８Ｄは図７のＤ−Ｄ断面図（下流側局所流路１９−１，１９−２の断面図）を示す。
【００３２】
次に、本実施形態の他の構成例について説明する。
【００３３】
本実施形態では、例えば図９に示すように、薄板状の上流側連結部材２６−１，２６−２を湾曲させることも可能である。同様に、例えば図９に示すように、薄板状の下流側連結部材２７−１，２７−２を湾曲させることも可能である。
【００３４】
また、本実施形態では、例えば図１０に示すように、上流側連結部材２６−１，２６−２の一部分を冷却板１２の裏面１２ｂに接触させることで、上流側局所流路１８−１，１８−２のそれぞれを複数の流路に分割して形成することも可能である。ここで、図１０は図７のＢ−Ｂ断面に相当する図を示す。同様に、下流側連結部材２７−１，２７−２の一部分を冷却板１２の裏面１２ｂに接触させることで、下流側局所流路１９−１，１９−２のそれぞれを複数の流路に分割して形成することも可能である。その場合は、分割された各流路は、必ずしも同じ形状である必要はない。
【００３５】
また、本実施形態では、上流側連結部材２６−１，２６−２の形状は必ずしも薄板状である必要はなく、例えば図１１に示すように、上流側連結部材２６−１，２６−２における上流側局所流路１８−１，１８−２よりも上流側の部分に、上流側局所流路１８−１，１８−２に近づくにつれて高さが徐々に高くなる（冷却板１２の裏面１２ｂとの間隔が徐々に減少する）ように冷却板１２の裏面１２ｂに対し傾斜した入口側傾斜面２６−１ａ，２６−２ａをそれぞれ形成することもできる。これによって、上流側局所流路１８−１，１８−２に流入する冷媒の流れ方向を冷却板１２の裏面１２ｂ側へ向けて傾斜させることができ、冷却板１２との熱交換をさらに促進させることができる。さらに、上流側局所流路１８−１，１８−２の入口付近にて冷媒流れのよどみ域が発生するのを抑制することができる。また、例えば図１１に示すように、上流側連結部材２６−１，２６−２における上流側局所流路１８−１，１８−２よりも下流側の部分に、上流側局所流路１８−１，１８−２から離れるにつれて高さが徐々に低くなる（冷却板１２の裏面１２ｂとの間隔が徐々に増大する）ように冷却板１２の裏面１２ｂに対し傾斜した出口側傾斜面２６−１ｂ，２６−２ｂをそれぞれ形成することもできる。これによって、上流側局所流路１８−１，１８−２の出口付近にて冷媒流れのよどみ域が発生するのを抑制することができる。
【００３６】
同様に、下流側連結部材２７−１，２７−２の形状は必ずしも薄板状である必要はなく、例えば図１１に示すように、下流側連結部材２７−１，２７−２における下流側局所流路１９−１，１９−２よりも上流側の部分に、下流側局所流路１９−１，１９−２に近づくにつれて高さが徐々に高くなる（冷却板１２の裏面１２ｂとの間隔が徐々に減少する）ように冷却板１２の裏面１２ｂに対し傾斜した入口側傾斜面２７−１ａ，２７−２ａをそれぞれ形成することもできる。これによって、下流側局所流路１９−１，１９−２に流入する冷媒の流れ方向を冷却板１２の裏面１２ｂ側へ向けて傾斜させることができ、冷却板１２との熱交換をさらに促進させることができる。さらに、下流側局所流路１９−１，１９−２の入口付近にて冷媒流れのよどみ域が発生するのを抑制することができる。また、例えば図１１に示すように、下流側連結部材２７−１，２７−２における下流側局所流路１９−１，１９−２よりも下流側の部分に、下流側局所流路１９−１，１９−２から離れるにつれて高さが徐々に低くなる（冷却板１２の裏面１２ｂとの間隔が徐々に増大する）ように冷却板１２の裏面１２ｂに対し傾斜した出口側傾斜面２７−１ｂ，２７−２ｂをそれぞれ形成することもできる。これによって、下流側局所流路１９−１，１９−２の出口付近にて冷媒流れのよどみ域が発生するのを抑制することができる。
【００３７】
また、本実施形態では、例えば図１２に示すように、冷媒流入口３６と冷媒流出口４６との間には、流れ制御部材２０と上流側連結部材２６−１，２６−２と下流側連結部材２７−１，２７−２とを多段階に（直列に）設けることもできる。
【００３８】
また、本実施形態では、例えば図１３に示すように、流れ制御部材２０の形状は必ずしも菱形である必要はない。
【００３９】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係る冷却装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る冷却装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る冷却装置の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る冷却装置の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る冷却装置の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る冷却装置の概略構成を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る冷却装置の概略構成を示す図である。
【図８Ａ】本発明の実施形態に係る冷却装置の概略構成を示す図である。
【図８Ｂ】本発明の実施形態に係る冷却装置の概略構成を示す図である。
【図８Ｃ】本発明の実施形態に係る冷却装置の概略構成を示す図である。
【図８Ｄ】本発明の実施形態に係る冷却装置の概略構成を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る冷却装置の他の概略構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る冷却装置の他の概略構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る冷却装置の他の概略構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る冷却装置の他の概略構成を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る冷却装置の他の概略構成を示す図である。
【図１４】関連技術に係る冷却装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  冷却装置、１２  冷却板、１４−１，１４−２  冷却フィン、１４−１ａ，１４−２ａ  側面、１６  冷媒流路、１８−１，１８−２  上流側局所流路、１９−１，１９−２  下流側局所流路、２０  流れ制御部材、２０−１ａ，２０−２ａ  上流側傾斜面、２０−１ｂ，２０−２ｂ  下流側傾斜面、２２  底板、２６−１，２６−２  上流側連結部材、２７−１，２７−２  下流側連結部材、３０  発熱体、３６  冷媒流入口、４６  冷媒流出口。
【図１】
2009224652.tif 000003
【図２】
2009224652.tif 000004
【図３】
2009224652.tif 000005
【図４】
2009224652.tif 000006
【図５】
2009224652.tif 000007
【図６】
2009224652.tif 000008
【図７】
2009224652.tif 000009
【図８Ａ】
2009224652.tif 000010
【図８Ｂ】
2009224652.tif 000011
【図８Ｃ】
2009224652.tif 000012
【図８Ｄ】
2009224652.tif 000013
【図９】
2009224652.tif 000014
【図１０】
2009224652.tif 000015
【図１１】
2009224652.tif 000016
【図１２】
2009224652.tif 000017
【図１３】
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【図１４】
2009224652.tif 000019