(57)【要約】  本発明の目的は、冷却パイプと発熱体との位置関係を適切に保ち、冷却パイプに比べて発熱体のサイズが同程度かそれ以下である場合も十分に冷却できる冷却構造体、電力増幅器及び送信器を提供することである。そのために本発明の冷却構造体は、冷媒の流路が形成された基材と前記基材の外側表面に形成された第１の層を有する冷却パイプと、前記冷却パイプを内部に鋳込んだコールドプレートと、を備え、前記冷却パイプは、前記コールドプレート上に配置される発熱体から見て前記発熱体の外側４５度の範囲内に前記冷却パイプの外形が存在する位置に配置される。
2019172233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒の流路が形成された基材と前記基材の外側表面に形成された第１の層を有する冷却パイプと、前記冷却パイプを内部に鋳込んだコールドプレートと、を備え、
前記冷却パイプは、前記コールドプレート上に配置される発熱体から見て前記発熱体の外側４５度の範囲内に前記冷却パイプの外形が存在する位置に配置されることを特徴とする冷却構造体。
【請求項２】
前記発熱体１つ当たりの発熱量が少なくとも１００Ｗである請求項１に記載の冷却構造体。
【請求項３】
前記発熱体は前記コールドプレートの両面に設けてある請求項１または２に記載の冷却構造体。
【請求項４】
前記発熱体の寸法は前記冷却パイプの径と同程度かそれより小さい請求項１から３のいずれか一項に記載の冷却構造体。
【請求項５】
前記コールドプレート内の前記冷却パイプの長さは前記発熱体の寸法の数十倍である請求項１から４のいずれか一項に記載の冷却構造体。
【請求項６】
前記冷却パイプは前記発熱体直下の前記コールドプレート内に設ける請求項１から５のいずれか一項に記載の冷却構造体。
【請求項７】
前記冷却パイプは複数本に分かれ互いに接している請求項１から６のいずれか一項に記載の冷却構造体。
【請求項８】
前記コールドプレートの厚さ方向において前記冷却パイプの断面が扁平な形状である請求項１から７のいずれか一項に記載の冷却構造体。
【請求項９】
前記冷却パイプは前記発熱体の下で複数本に分岐している請求項１から８のいずれか一項に記載の冷却構造体。
【請求項１０】
前記基材は熱伝導性の良い第１の材料で形成され、
前記第１の層の外側に第２の層が形成され、前記第１の層は耐熱性を有する第２の材料で構成され、前記第２の層は前記第２の材料と親和性の高い第３の材料で構成され、
前記コールドプレートは、熱伝導性の良い第４の材料で構成され、
前記第２の材料および前記第３の材料は、夫々前記第４の材料と親和性が高い、
請求項１から９のいずれか一項に記載の冷却構造体。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の冷却構造体を備える電力増幅器。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電力増幅器を備える送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却構造体、電力増幅器及び送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には次のようなブロー成形用金型の発明が記載されている。鋼ないし銅のパイプに予め所定の曲げ加工を行い、鋳型内に金型表面に沿って配置しておいて、アルミニウム合金で鋳ぐるむ。それによって金型の強度、剛性を向上させ、鋳抜きにより金型肉厚を薄くすることと、金型全体にわたって金型表面近くに表面プロファイルに沿って加熱冷却媒体の通路を設けることができる、としている。【０００３】
また特許文献２は水冷式コールドプレートの発明である。アルミニウムプレート３内に蛇行状の金属パイプ２が鋳込まれて冷却水の流路が形成されている。金属パイプの断面形状は、アルミニウムプレートに埋め込まれた部分では偏平、パイプ先端５では丸である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０４−１９７５６９号公報
【特許文献２】特開平０６−０３０４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，２では冷却パイプに比べて発熱体のサイズが大きい。特許文献１では金型自体が鋳込み時に溶湯で加熱される発熱部品であり、当然ながら冷却パイプよりサイズが大きい。特許文献２では図６から分かるように発熱部品１は最も寸法の小さい箇所でも金属パイプ２の径の数倍ある。そのため１つの発熱部品の下に冷却パイプを数回這わせることができ、冷却パイプと発熱体部品の位置関係に多少の誤差があっても、十分冷却可能である。つまり発熱体に対するパイプの配置がおおざっぱでも冷却性能に大きな違いは生じない。しかし発熱体の寸法が冷却パイプの寸法と同程度あるいは発熱体の方が小さい場合だと、冷却パイプを発熱部品に何度も近接させることはできない。発熱部品が高発熱だとこの問題はより深刻になる。【０００６】
本発明の目的は、以上述べた問題点を解決し、冷却パイプと発熱体との位置関係を適切に保ち、冷却パイプに比べて発熱体のサイズが同程度かそれ以下である場合も十分に冷却できる冷却構造体、電力増幅器及び送信器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、冷媒の流路が形成された基材と前記基材の外側表面に形成された第１の層を有する冷却パイプと、前記冷却パイプを内部に鋳込んだコールドプレートと、を備え、
前記冷却パイプは、前記コールドプレート上に配置される発熱体から見て前記発熱体の外側４５度の範囲内に前記冷却パイプの外形が存在する位置に配置されることを特徴とする冷却構造体である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、冷却パイプに比べて発熱体のサイズが同程度かそれ以下である場合も十分に冷却できる冷却構造体、電力増幅器及び送信器を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態の冷却構造体を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の冷却構造体を示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の冷却構造体を備えた電力増幅器を示す斜視図である。
【図４】図３の電力増幅器を備えた放送用送信機を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を説明する断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態を説明する断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態を説明する断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態を示す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態を示す断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態を示す断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態を示す平面図である。
【図１２】本発明の第６の実施形態の冷却構造体を示す断面図である。
【図１３】本発明の第７の実施形態の冷却構造体を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
図１を用いて本発明の第１の実施形態の冷却構造体１０を説明する。図１は冷却構造体１０の断面図である。冷却構造体１０は冷却パイプ２０（以下パイプと略称する）、コールドプレート３０（以下プレートと略称する）を備えている。プレート３０は、所定の厚みを持つ平板状の構造体である。プレート３０の形状は本実施形態では略矩形であるが、その他の形状であってもよい。発熱体４０はプレート３０上に搭載されており、本実施形態では高出力のＦＥＴ（Field Effect Transistor）である。図１では発熱体４０はプレート３０の表面を掘って形成した凹みに設置してある。パイプ２０はプレート３０内に鋳込まれており、パイプ２０は、冷却水の流路が形成されたパイプ形状の基材２１とこの基材の外側表面に第１の層２２を形成して構成している。パイプ２０の直径と発熱体４０の幅は同程度である。
【００１１】
図１では上下の発熱体４０の端から出る４５度の線を破線１００で示している。パイプ２０は、発熱体４０の端から見て、発熱体の外側のθ＝４５度の範囲内にパイプ２０の外形が存在する位置に配置すればよい。図１はパイプ２０の外形が、４５度の２本の破線１００の交点にちょうど接している状態、つまり図１はパイプ２０が、発熱体４０の左右の最外側つまり発熱体４０から最も遠い場所二か所に位置した状態を示している。図1内の破線で囲まれた内側領域のどこかにパイプ２０の外形が接触していればよい。高発熱体に対してこのような位置関係になるようにパイプを配置すれば、高発熱体とパイプを極めて近接させることができ、発熱体のサイズがパイプに比べて同程度かそれ以下の場合でも十分に冷却することができる。
【００１２】
特許文献１は金型自体が鋳込み時に溶湯で加熱される発熱部品であり、冷却パイプよりも寸法がかなり大きい。また特許文献２の発熱部品の最も寸法の小さい箇所でも金属パイプの径の数倍ある。特許文献１，２では冷却パイプと発熱部品の位置関係に多少の誤差があっても、１つの発熱部品の下に冷却パイプを数回這わせることができることもあって、十分冷却可能である。しかし本実施形態のように発熱体の寸法がパイプの寸法と同程度あるいは発熱体の方が小さい場合だと、冷却パイプを発熱部品に何度も近接させることはできない。発熱部品が高発熱だとこの問題はより深刻になる。しかし本実施形態では上述のように高発熱体とパイプを極めて近接させることができ、この問題を解決できる。
【００１３】
パイプ２０の基材２１は熱伝導性の良い材料例えば銅（Ｃｕ）、銅を含む合金、ステンレス鋼、黒鉛等を用いる。第１の層２２は基材２１の外側表面にメッキ等で形成した被覆層であり、通常は基材とは別の材料を用いる。材料としては黒鉛の塗装、吹付等による被覆層を用いるか、あるいは鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、チタン（Ｔｉ）その他の金属やそれらの合金のメッキ層を用いることができる。例えば銅パイプであれば黒鉛で被覆する。なお基材の熱伝導性が良いとは、発熱体を希望の温度まで冷却するのに十分な程度に熱を冷却水に伝達できるという意味である。
【００１４】
なお、プレート３０の材料は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることが好ましい。アルミニウムは熱伝導性が高いため、発熱体を冷却するための冷却水の冷却性能を十分に発揮させることができるからである。
【００１５】
なお、鋳込みの際に、プレート３０内部にできる空間（鬆）を電気的に除去する必要がある場合、該空間が比較的発生しづらい純アルミニウムを採用するとよい。
【００１６】
なお、第１の層２２の厚みは特に限定されず、パイプ２０内を流れる冷却水の冷却性能を十分に発揮でき、且つ、パイプ２０がプレート３０の溶湯によって損傷を受けない厚みであればよい。また、パイプ２０の内径および肉厚は特に限定されない。
【００１７】
プレート３０の厚みも、特に限定されず、パイプ２０の外径よりも大きく、且つ、冷却水の冷却性能を十分に発揮できる厚みであればよい。プレート３０は、所望の厚みよりやや厚く成形した後、所望の厚みになるまで切削することで形成してもよい。
【００１８】
図２は図１の冷却構造体１０をプレート３０の上方から見た平面図である。パイプ２０は発熱体４０を配置した箇所の下を通るよう蛇行させて配置している。発熱体４０の平面形状はほぼ長方形で、長手方向（長さ方向）と短手方向（幅方向）ある。実際にはパイプ２０はプレート内に鋳込まれていて外からは見えないが、図２ではそれを露出させて表示している。図中の矢印は冷却水の流れる方向である。プレート側面に設けたパイプ端部２０１，２０２で外部のホースと接続して冷却水を循環できるようにする。図２ではパイプ端部２０１，２０２はプレート３０の同じ側面に設けてあるが、異なる側面に設けても良い。
【００１９】
プレート３０上で、発熱体を６個、発熱体の長手方向に直線状に配列し、発熱体の下のプレート内にパイプが走っている。プレート３０の裏面上にも発熱体を６個、発熱体の長さ方向に直線状に搭載している（図２では不図示）。図２中のパイプ押さえ３５は、鋳込む際に金型内でパイプ２０が動かないように、金型に設ける押さえの形状が、プレート３０に移ったものである。
【００２０】
図１，図２では、発熱体４０をプレート３０の両面に搭載しているが、片面にだけ搭載してもよい。その場合も同様であり、発熱体４０の端から発熱体の外側のθ＝４５度の範囲内にパイプ２０の外形が存在すればよい。
【００２１】
図３は図１，２の冷却構造体１０を備えた電力増幅器５０を示す斜視図である。プレート上には発熱体４０としてＦＥＴ以外に例えばキャパシタ、インダクタ、抵抗等も搭載し、同軸ケーブル等で配線を施し、筐体に収容して電力増幅器５０を構成する。図３ではＦＥＴ以外の部品は示していない。図３では冷却構造体１０は１枚しか示していないが複数枚積層しても構わない。
【００２２】
図４は図３で述べた電力増幅器５０を備えた放送用送信機６０を示す斜視図である。冷却構造体１０を備えた電力増幅器５０をラック７０内に複数個収容している。電力増幅器５０は放送用の電波を増幅し、図示しないアンテナに出力する。地上デジタル放送であれば送信電波の周波数は数百ＭＨｚである。電力増幅器５０の数は特に制限はないが要求出力等に応じて設定する。放送用送信機６０は電力増幅器５０の他に電力増幅器５０の制御を行う制御部、冷却水の流出入機構（いずれも不図示）を備えている。
【００２３】
以下、発熱体がＦＥＴの場合の発熱量、寸法等を述べる。ＦＥＴ１個の発熱量はＦＥＴの種類によって変わるが、例えば１００Ｗ，１５０Ｗ、２００Ｗあるいはそれ以上である。１５０ＷのＦＥＴをパッケージに実装した場合の、パッケージの外形平面寸法は約４０ｍｍ×約１０ｍｍであり、１ｍｍ２当たりの発熱量が１５０Ｗ/（４０ｍｍ×１０ｍｍ）＝３７５ｍＷと、面積当たりの発熱量が極めて高い。
【００２４】
またプレートは矩形であり平面寸法は縦横それぞれ数百ｍｍ、厚さは２０ｍｍから３０ｍｍである。パイプの外径は約１２〜１３ｍｍであり、ＦＥＴの幅１０ｍｍより大きい。
プレートの厚さを２５ｍｍ、パイプ外径を１２ｍｍとすると、パイプとＦＥＴが最も接近した箇所で（２５−１２）/２＝６．５ｍｍとなり、両者が非常に近接し、冷却効率が向上する。
【００２５】
また使用するＦＥＴは種々あり、パイプの外径１３ｍｍと同じ幅もあり、また１、２ｍｍ大きいものもある。また１枚のプレート内を蛇行するパイプは引き回し長さが約１０００ｍｍ−２０００ｍｍで、１つのＦＥＴの長さの一例（約４０ｍｍ）に比べて極めて長く、数十倍になる。ＦＥＴの長さ方向をパイプが伸びる方向と平行に配置した場合、１０００/４０〜２０００/４０で２５倍から５０倍である。
（第２の実施形態）
図５は本発明の第２の実施形態を説明する断面図である。本実施形態ではパイプ２０はプレート３０の両面に搭載した発熱体４０の直下に位置するように鋳込んでいる。図５ではパイプ２０の基材２１と第１の層２２を一体に表示している。またパイプ２０は図の奥で左側に曲っており、それを２０５として示している。
【００２６】
本実施形態ではプレート３０の主面（面積の広い面）上方から見て上下の発熱体４０が同じ位置になるように搭載しており、しかも上下の発熱体４０の中心ｃ１、ｃ２を結ぶ線上にパイプ２０の中心ｃ３が来るように配置する。このような位置関係に配置すれば、１本のパイプ２０を２つの発熱体４０に近接させることができ、発熱体４０からの放熱が効率よくパイプ２０に到達する。パイプ２０に到達した熱はその中を流れる冷却水で排出される。２つの発熱体４０の発熱量が同じであれば、パイプ２０の中心ｃ３は２つの発熱体４０から等距離つまり上述の線の中央に位置するように配置するとよい。
【００２７】
しかし設計の都合によって、プレート３０の上方から見て上下の発熱体４０が同じ位置にならず、ずれることもある。その場合は図６に示すように、上下の発熱体４０の中心ｃ１、ｃ２を結ぶ線上にパイプ２０の中心ｃ３が位置するように配置するとよい。
【００２８】
設計の都合等によって２つの発熱体４０の発熱量が異なる場合は、パイプ２０は等距離ではなく、発熱量の大きい発熱体の近くに偏らせて配置するとよい。例えば２つの発熱体の発熱量が２：１である場合、図７に示すように、パイプ２０の中心を、上下の発熱体の中心を結ぶ線を１：２に分けた「１」の位置に来るように配置する。パイプには径があるので、このように配置してパイプが発熱量の大きい発熱体に接触したり、パイプと発熱体の間の距離が、鋳込みで十分溶湯が入らないほど薄くなったりすることがある。その場合は、製造技術上可能な範囲でパイプが「１」の位置に近づくようにする。
（第３の実施形態）
図８，図９は本発明の第３の実施形態を示す断面図である。パイプが発熱体４０の直下に位置するように鋳込むことに変わりはないが、本実施形態ではパイプを２本（冷却パイプ２０ａ，２０ｂ）にしている。冷却パイプ２０ａと冷却パイプ２０ｂは接している。図８ではプレート３０の主面と平行な方向に２本並べ、それぞれの冷却パイプ２０ａ，２０ｂの径は１本だけ配置する場合よりも小さくしている。２本にすると１本の場合よりも発熱体４０から見たパイプの表面積が増え、冷却水の流量等他の条件が同じでも、１本の場合に比べ冷却効率が向上する。
【００２９】
図９では２本のパイプ２０ａ，２０ｂをプレート３０の厚さ方向に並べている。それぞれのパイプ２０ａ，２０ｂの径は１本だけ配置する場合よりも小さくしている。
（第４の実施形態）
図１０は本発明の第４の実施形態を示す断面図である。本実施形態では冷却パイプ２３の断面を円形ではなく扁平な形状にする。図１０ではプレート３０の厚さ方向が主面方向より径を小さくしている。図１０ではパイプ断面は陸上競技のトラックに類似した形状である。扁平形状の長い側、図１０でいえばトラックの直線コースに相当する側を発熱体４０に面するようにする。このようにするとプレート３０を薄くすることができ、しかもプレート３０の主面の面積に対する扁平パイプの面積の割合が大きくなり冷却効率が向上する。別の言い方をすればプレートの厚さに制限があるときにパイプの断面積を大きくできる。
【００３０】
なおプレート３０内に鋳込んだパイプ全体を扁平形状にしても良く、発熱体の下だけを扁平形状にしてもよい。またパイプ断面の形状は、プレートの主面方向に長い楕円形等でもよく、図８、９のように２本にしてもよい。
（第５の実施形態）
図１１は本発明の第５の実施形態を示す平面図である。図５では１本のパイプを発熱体４０の下に配置したが、本実施形態では発熱体４０の下では冷却パイプ２０を２５ａ、２５ｂの２本に分岐させ、発熱体４０の斜め下のプレート３０内に位置するように鋳込む。
本実施形態でも第１の実施形態と同じく、分岐冷却パイプ２５ａ、２５ｂはそれぞれ発熱体から見て４５度以内のプレート３０内に鋳込んでいる。分岐冷却パイプ２５ａ、２５ｂの径は冷却パイプ２０の半分である。分岐冷却パイプ２５ａ、２５ｂの外径は同じである。内径も同様に２本で同じである。
【００３１】
パイプが発熱体直下にあると、他の条件が同じであれば、より効率よく冷却できるが、何らかの理由で直下に配置できないか、配置できても発熱体から距離を取らざるを得ない場合がある。その場合、本実施形態のようにパイプを分岐させ、発熱体の両側の斜め下方から冷却する。例えば次のような場合に分岐が有効である。プレート３０の表面にネジ穴を開孔しておき、プレート３０に発熱体を固定する際、雄ネジをネジ穴にねじ込んで発熱体の端子を雄ネジとプレート３０で挟んで固定する。ネジ穴とパイプ２０を接触させるわけにはいかないので、ネジ穴はパイプ２０が配置されない位置に開孔する必要がある。そのため発熱体の直下にパイプ２０を配置しようとすると、発熱体とパイプの距離を遠くせざるを得ない。すると発熱体の発熱量が大きい場合に十分な冷却ができなくなる恐れがある。しかし本実施形態ではパイプを発熱体４０の両脇に分岐させているため、ネジ穴と重ならないようにすることができる。
【００３２】
なお図１０ではパイプは発熱体の下で２本に分岐しているが、例えば３本かそれ以上分岐させてもよい。また分岐させたパイプの断面形状を図１０のように扁平にしてもよい。
（第６の実施形態）
図１２は本発明の第６の実施形態の冷却構造体１０を示す断面図である。上述の実施形態ではパイプ表面に形成する被覆層は一層であったが、本実施形態では二層形成する。パイプ２０は、パイプ状の基材である銅パイプ８１と、銅パイプ８１の外側表面に形成された第１の層である第１メッキ層８２と、第１メッキ層８２の外側に形成された第２の層である第２メッキ層８３とを有する。
【００３３】
基材は、冷却水の流路が形成されたパイプである。基材は、熱伝導性が良い材料（第１の材料）で構成される。基材の熱伝導性が良いとは、発熱体を希望の温度まで冷却するのに十分な程度に冷却水に熱を伝導できることを言う。熱伝導性が良い材料とは、例えば、ステンレス鋼よりも高い熱伝導率を有する材料である。なお、本実施形態の基材の材料は、銅であることが好ましい。なぜなら銅パイプ８１は、熱伝導性が良く、耐食性が高く、安価であるため、冷却構造体１０の生成コストを抑えることができるからである。従って本実施形態では基材が銅パイプであるとして説明する。なお、基材の材料は、銅に限定されず、銅を含む合金であってもよい。
【００３４】
第１の層は、銅パイプ８１の外側表面に形成される。第１の層は、鋳込みの際に溶湯に溶けない程度の耐熱性を有し、プレート３０の材料と親和性が高い材料（第２の材料）で構成される。なお、第１の層は、鉄で構成された鉄メッキであることが好ましい。なぜならば、鉄で構成された鉄メッキは、耐熱性が高いため、鋳込みの際に高温の溶湯（プレート３０の材料の溶湯）に溶融しない。その結果、銅パイプ８１が高温の溶湯に接触することを防ぐことができる。従って本実施形態では、第１の層である第１メッキ層８２が鉄メッキであるとして説明を行う。なお、第１の層は、鉄で構成される鉄メッキに限定されず、クロムメッキであってもよいし、ニッケルメッキであってもよいし、その他の、耐熱性を有しプレート３０の材料と親和性が高い材料であってもよい。
【００３５】
第２の層は、第１メッキ層８２の表面に形成される。第２の層は、第１の層の材料と親和性の高く、且つ、プレート３０の材料と親和性が高い材料（第３の材料）で構成される。プレート３０の材料と親和性が高いとは、鋳込み時に、第３の材料がプレート材料との間で濡れ性が良く、プレート内部に空間（鬆）が発生しにくいことを言う。なお、第２の層の材料は、プレート３０の形成に用いる溶湯によって少なくとも一部が熔解するものであることが好ましい。鋳込みの際に第２の層が溶湯によって少なくとも一部が溶融することにより、互いに親和性が高い材料で構成される、第１の層およびプレート３０は、これらと親和性が高い材料で構成される、溶け出した第２の層を介して、結合することができる。第２の層としては、銀（Ａｇ）で構成される銀メッキ、金（Ａｕ）で構成される金メッキ、チタン（Ｔｉ）で構成されるチタンメッキ、その他の金属やその合金で構成されるものを用いることができる。
【００３６】
以上のように、パイプ２０は、銅パイプ８１に対し、第１メッキ層８２が施され、更にその上に第２メッキ層８３が施されたものであることが好ましい。また、上述した通り、発熱体４０に沿うように形成されたパイプ２０がプレート３０の内部に鋳込まれるため、パイプ２０は、図１−１１に示す通り、発熱体４０を効果的に冷却可能な位置に配置される。これにより、冷却構造体１０は、パイプ２０の流路を流れる冷却水によって、発熱体４０を効果的に冷却することができる。
【００３７】
なお、パイプ２０は、鋳込みの前に発熱体４０に沿うような形状に形成されるが、このような形状に形成されるタイミングは、第１メッキ層８２および第２メッキ層８３が施された後であってもよいが、第１メッキ層８２および第２メッキ層８３を施される前の方が好ましい。つまり、パイプ２０は、発熱体４０に沿うように形成された銅パイプ８１に対し、第１メッキ層８２および第２メッキ層８３を施すことによって形成される方が好ましい。これにより、銅パイプ８１全体にわたって、第１メッキ層８２および第２メッキ層８３を、斑になることなく施すことができるからである。
【００３８】
プレート３０は、鋳型を用いて、パイプ２０（第１メッキ層８２及び第２メッキ層８３が施された銅パイプ８１）を内部に鋳込んで、プレート状に形成されたものである。プレート３０は、熱伝導性が良く、第２の材料および第３の材料と親和性が高い材料（第４の材料）で構成される。第４の材料の熱伝導性が良いとは、発熱体を希望の温度まで冷却するのに十分な程度に熱をパイプに伝達できるという意味である。第２の材料および第３の材料と親和性が高いとは、鋳込み時に、第４の材料が第２、第３の材料との間で濡れ性が良く、プレート内部に空間（鬆）が発生しにくいことを言う。
【００３９】
本実施形態の冷却構造体１０によれば、サイズを大きくすること無く、冷却水の流路の形状の自由度を上げ、且つ、冷却構造体１０の冷却性能を発揮することができる。
【００４０】
例えば、銅などの金属パイプを内部に設置した鋳型に、溶湯に流し込むことにより形成された冷却構造体は、上述した通り、該冷却構造体のサイズが大きくなればなるほど、鋳型内の溶湯の温度が低下するまでに時間がかかり、金属パイプが長時間高温の溶湯にさらされてしまう。従って例えば、１００ｍｍ×１００ｍｍ程度のサイズの冷却構造体の場合、金属パイプの機能を有した状態で該金属パイプを鋳込むことができるが、それ以上のサイズの冷却構造の場合、鋳込みの途中で該金属パイプが変形したり溶融したりし、冷却水を十分に流すことができなくなってしまう可能性がある。
【００４１】
しかしながら、本実施形態の冷却構造体１０では、パイプ２０は銅パイプ８１の表面に耐熱性を有する材料で構成された第１メッキ層８２が形成されているため、溶湯で溶け出さない。また、第１メッキ層８２の材料およびプレート３０の材料と親和性が高い材料で形成された第２の層（第２メッキ層８３）が第１メッキ層８２の表面に形成される。これにより、パイプ２０を内部に鋳込んだプレート３０は、パイプ２０と容易に結合する。従って、パイプ２０を流れる冷却水によって、冷却構造体１０に搭載される発熱体４０を十分に冷却することができ、冷却構造体１０の冷却性能を十分に発揮することができる。
【００４２】
従って、送信機のように、冷却構造体１０のサイズが大きい装置にも、本実施形態の冷却構造体１０を用いることができる。なお、本実施形態に係る冷却構造体１０は、ラック内に収納して使用する電力増幅器５０に搭載される冷却構造体１０であれば、どの様な機器であってもよい。例えば飲料水を冷却する冷却サーバ等にも適用できる。
（第７の実施形態）
図１３は本発明の第７の実施形態の冷却構造体９０を示す断面図である。
【００４３】
冷却構造体９０は、冷却パイプ９５０と冷却パイプ９５０を内部に鋳込んだコールドプレート９３０を備えている。発熱体９４０はコールドプレート９３０上に配置する。冷却パイプ９５０は冷媒の流路が形成された基材９１と基材９１の外側表面に形成された第１の層９２を有する。冷却パイプ９５０は、コールドプレート９３０上に配置される発熱体から見て発熱体の外側４５度の範囲内に冷却パイプの外形が存在する位置に配置する。
【００４４】
図１３では発熱体９４０から出る４５度の線を破線９００で示している。冷却パイプ９５０は、発熱体９４０から見て、２つの破線９００の範囲内にパイプ９５０の外形が存在する位置に配置すればよい。発熱体９４０が高発熱体であってもこのような位置関係になるように冷却パイプを配置すれば、高発熱体と冷却パイプを極めて近接させることができ、発熱体のサイズが冷却パイプに比べて同程度かそれ以下の場合でも十分に冷却することができる。
（他の実施形態）
上述の実施形態ではパイプに水を流して発熱体を冷却したが、水よりも低沸点の冷媒例えば代替フロン等を用いた沸騰冷却方式を用いることも可能である。
【００４５】
また上述の実施形態を組み合わせることも可能である。例えば扁平パイプを分岐させる等も可能である。
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
冷媒の流路が形成された基材と前記基材の外側表面に形成された第１の層を有する冷却パイプと、前記冷却パイプを内部に鋳込んだコールドプレートと、を備え、
前記冷却パイプは、前記コールドプレート上に配置される発熱体から見て前記発熱体の外側４５度の範囲内に前記冷却パイプの外形が存在する位置に配置されることを特徴とする冷却構造体。
（付記２）
前記発熱体１つ当たりの発熱量が少なくとも１００Ｗである付記１に記載の冷却構造体。
（付記３）
前記発熱体は前記コールドプレートの両面に設けてある付記１または２に記載の冷却構造体。
（付記４）
前記発熱体の寸法は前記冷却パイプの径と同程度かそれより小さい付記１から３のいずれか一項に記載の冷却構造体。
（付記５）
前記コールドプレート内の前記冷却パイプの長さは前記発熱体の寸法の数十倍である付記１から４のいずれか一項に記載の冷却構造体。
（付記６）
前記冷却パイプは前記発熱体直下の前記コールドプレート内に設ける付記１から５のいずれか一項に記載の冷却構造体。
（付記７）
前記冷却パイプは複数本に分かれ互いに接している付記１から６のいずれか一項に記載の冷却構造体。
（付記８）
前記コールドプレートの厚さ方向において前記冷却パイプの断面が扁平な形状である付記１から７のいずれか一項に記載の冷却構造体。
（付記９）
前記冷却パイプは前記発熱体の下で複数本に分岐している付記１から８のいずれか一項に記載の冷却構造体。
（付記１０）
前記基材は熱伝導性の良い第１の材料で形成され、
前記第１の層の外側に第２の層が形成され、前記第１の層は耐熱性を有する第２の材料で構成され、前記第２の層は前記第２の材料と親和性の高い第３の材料で構成され、
前記コールドプレートは、熱伝導性の良い第４の材料で構成され、
前記第２の材料および前記第３の材料は、夫々前記第４の材料と親和性が高い、
付記１から９のいずれか一項に記載の冷却構造体。
（付記１１）
付記１から１０のいずれか１項に記載の冷却構造体を備える電力増幅器。
（付記１２）
付記１１に記載の電力増幅器を備える送信機。
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
この出願は、２０１８年３月８日に出願された日本出願特願２０１８−０４１９２２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００４６】
１０、９０    冷却構造体
２０、２０ａ、２０ｂ、２３、２０５、９５０    冷却パイプ
２１、９１    基材
２２、９２    第１の層
２５ａ、２５ｂ    分岐冷却パイプ
３０、９３０    コールドプレート
３５    パイプ押さえ
４０、９４０    発熱体
５０    電力増幅器
６０    放送用送信機
７０    ラック
１００、９００    ４５度の破線
２０１、２０２    パイプ端部
【図１】
2019172233.tif 000003
【図２】
2019172233.tif 000004
【図３】
2019172233.tif 000005
【図４】
2019172233.tif 000006
【図５】
2019172233.tif 000007
【図６】
2019172233.tif 000008
【図７】
2019172233.tif 000009
【図８】
2019172233.tif 000010
【図９】
2019172233.tif 000011
【図１０】
2019172233.tif 000012
【図１１】
2019172233.tif 000013
【図１２】
2019172233.tif 000014
【図１３】
2019172233.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和2年7月22日(2020.7.22)
【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】
冷媒の流路が形成された基材と前記基材の外側表面に形成された第１の層を有する冷却パイプと、前記冷却パイプを内部に鋳込んだコールドプレートと、を備え、
前記冷却パイプは、前記コールドプレート上に配置される発熱体から見て前記発熱体の外側４５度の範囲内に前記冷却パイプの外形が存在する位置に配置されることを特徴とする冷却構造体。
【請求項２】
前記発熱体１つ当たりの発熱量が少なくとも１００Ｗである請求項１に記載の冷却構造体。
【請求項３】
前記発熱体の寸法は前記冷却パイプの径と同程度かそれより小さい請求項１または２に記載の冷却構造体。
【請求項４】
前記コールドプレート内の前記冷却パイプの長さは前記発熱体の寸法の数十倍である請求項１から３のいずれか一項に記載の冷却構造体。
【請求項５】
前記冷却パイプは複数本に分かれ互いに接している請求項１から４のいずれか一項に記載の冷却構造体。
【請求項６】
前記コールドプレートの厚さ方向において前記冷却パイプの断面が扁平な形状である請求項１から５のいずれか一項に記載の冷却構造体。
【請求項７】
前記冷却パイプは前記発熱体の下で複数本に分岐している請求項１から６のいずれか一項に記載の冷却構造体。
【請求項８】
前記基材は熱伝導性の良い第１の材料で形成され、
前記第１の層の外側に第２の層が形成され、前記第１の層は耐熱性を有する第２の材料で構成され、前記第２の層は前記第２の材料と親和性の高い第３の材料で構成され、
前記コールドプレートは、熱伝導性の良い第４の材料で構成され、
前記第２の材料および前記第３の材料は、夫々前記第４の材料と親和性が高い、
請求項１から７のいずれか一項に記載の冷却構造体。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の冷却構造体を備える電力増幅器。
【請求項１０】
請求項９に記載の電力増幅器を備える送信機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
図１，図２では、発熱体４０をプレート３０の両面に搭載しているが、片面にだけ搭載してもよい。その場合も同様であり、発熱体４０の端から見て、発熱体４０の外側のθ＝４５度の範囲内にパイプ２０の外形が存在すればよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
なお図１１ではパイプは発熱体の下で２本に分岐しているが、例えば３本かそれ以上分岐させてもよい。また分岐させたパイプの断面形状を図１０のように扁平にしてもよい。
（第６の実施形態）
図１２は本発明の第６の実施形態の冷却構造体１０を示す断面図である。上述の実施形態ではパイプ表面に形成する被覆層は一層であったが、本実施形態では二層形成する。パイプ２０は、パイプ状の基材である銅パイプ８１と、銅パイプ８１の外側表面に形成された第１の層である第１メッキ層８２と、第１メッキ層８２の外側に形成された第２の層である第２メッキ層８３とを有する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
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【国際調査報告】
2019172233.tif 000017
2019172233.tif 000018
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