JP2003218571A - 冷却装置およびその製造方法 - Google Patents

冷却装置およびその製造方法

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JP2003218571A
JP2003218571A JP2002009841A JP2002009841A JP2003218571A JP 2003218571 A JP2003218571 A JP 2003218571A JP 2002009841 A JP2002009841 A JP 2002009841A JP 2002009841 A JP2002009841 A JP 2002009841A JP 2003218571 A JP2003218571 A JP 2003218571A
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cooling
cooling device
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cooling fins
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Yuzo Nishiie
裕造 西家
Hiroshi Yoshida
啓 吉田
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Sumitomo Precision Products Co Ltd
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Sumitomo Precision Products Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】シャーシの内部に配置された冷却フィンの間に
冷却媒体として通過させる液体媒体の漏洩を防止でき、
メインテナンス性に優れた冷却装置およびその製造方法
を提供する。 【解決手段】電子機器を実装し、シャーシの内部に配置
された冷却フィンの間を通過する液体媒体を用いて電子
機器を冷却する冷却装置において、シャーシを4つの板
状のシャーシ部材から構成し、各シャーシ部材を、シャ
ーシの外面となる方向から、冷却フィンをシャーシ部材
の内部に装入する構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発熱した電子機器
を液体媒体を介して冷却する冷却装置およびその製造方
法に係り、より詳しくは、航空機などに搭載する電子基
板、コンピュータなどに搭載する半導体チップ、ハード
ディスクドライブのような電子装置などの電子機器から
発生する熱を除去し、電子機器の誤作動を防止するため
の冷却装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電子部品は、その作動に伴い少なからず
発熱が生じる。そのような電子部品を組み合わせて製造
する電子基板、電子装置、または様々な電子部品を集積
化して一つの電子部品とした半導体チップなど(以下、
これらを総称して「電子機器」という)は、作動に伴う
発熱量も大きくなる。
【0003】電子機器は、一般に熱に弱く、自己の作動
に伴う発熱によりその作動に支障をきたす場合があるた
め、電子機器には、放熱効率を上げるための様々な対策
が施されていることが多い。例えば、半導体チップに対
しては、ヒートシンクと呼ばれる金属部品を直接取り付
ける、またはファンを取り付けて空気を直接吹き付ける
ことによって、放熱効率を上げて、半導体チップの誤動
作を防止している。
【0004】一方、近年では、電子部品の実装密度や集
積密度が向上したため、発熱量も増大した。そのため、
発熱量の大きな電子機器にヒートシンクを取り付けるだ
けでは、放熱が不十分であり、さらに、空気を直接吹き
付ける場合にも、その空気に含まれる埃、塵、水分など
が微細配線に付着すれば、付着部位より腐食が進行し、
容易に絶縁されるなどの問題が生じた。そこで、冷却空
気により間接的に電子機器を冷却する方法が開発されて
いる(例えば、特開平7−221479号公報参照)。
【0005】図1は、冷却空気により間接的に電子機器
を冷却する冷却装置(以下、「空冷装置」という)の一
例を示した斜視図である。同図に示す空冷装置では、箱
形のシャーシ1の内側に電子基板(図示せず)を実装で
きるように構成されており、シャーシ1の内部に配置さ
れた冷却フィン2により、電子基板で発生した熱を効率
よく分散させ、冷却フィン2の間に冷却空気を流すこと
により、分散した熱を冷却空気に放熱し、電子基板の誤
動作を防止する。
【0006】このとき、冷却空気が通過することにより
シャーシ2にかかる圧力は、4903Pa(0.05kg/cm)程度
であり、シャーシ2に亀裂などの破壊が起こるほどの大
きなものではない。例え、シャーシ2に亀裂が生じても
漏れるのは、冷却空気であるため、空冷装置の設計は、
極めて厳密に行われる必要はなく、また作製自体も困難
なものではない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】電子部品の実装密度や
集積密度がより向上すれば、電子機器からの発熱量もよ
り増大するため、さらに効率のよい放熱方法が必要とな
る。冷却空気による冷却方法に代わる方法としては、液
体媒体による冷却方法がある。例えば、特開平10−2
13370号公報には、配管に液体媒体を通過させ、半
導体チップの放熱を行う冷却装置の発明が開示されてい
る。
【0008】このような液体媒体による冷却方法を、上
述した図1に示す空冷装置に適用し、冷却空気の代わり
に液体媒体を通過させれば、液体媒体による放熱効果と
冷却フィンの熱分散効果により、極めて高い放熱効果を
得ることができる。
【0009】しかし、液体媒体は冷却空気に比べ密度が
高いことから、液体媒体を冷却フィン間に通過させるに
は、液体媒体に圧力をかけるためのポンプが必要とな
り、このとき、液体媒体が冷却フィン間を通過すること
によりシャーシにかかる圧力は、980665Pa(10kg/c
m)程度にも達する。
【0010】このため、図1に示すような空冷装置に対
し、単に冷却空気の代わりに液体媒体を使用すれば、シ
ャーシの破壊は免れない。さらに、冷却空気と違い液体
媒体を用いるため、破壊部位より液体媒体が漏洩すれ
ば、例え少量でも、電子機器の破損につながる。したが
って、従来は、このような液体媒体を用いた冷却装置の
製造は行われていなかった。
【0011】本発明は、以上のような課題を解決し、シ
ャーシの内部に配置された冷却フィンの間に液体媒体を
通過させることにより電子機器の冷却を行う冷却装置お
よびその製造方法を提供する。
【0012】
【課題を解決するための手段】発明者らは、冷却装置の
構造を設計するにあたり、液体媒体が漏洩する可能性の
ある部位について検討した。上述したように、液体媒体
は、冷却フィンの間を高圧で通過する。この際、冷却装
置にかかる圧力は、いずれの部位においても一定と考え
ることができる。このため、漏洩があるとすれば、比較
的、強度が弱い部位で漏洩があると考えられる。
【0013】本発明のようなシャーシの内部に冷却フィ
ンが配置された冷却装置の場合、シャーシの内部に冷却
フィンを配置するため、冷却フィンを封入する接合を行
うことが必要となる。また、シャーシは、複雑な構造を
有するため、一体に製造できない。そのため、シャーシ
は分割して複数のシャーシ部材を作製し、シャーシ部材
を接合して一体にする必要である。これらの接合部位
は、機械的に接合された部位であるため、比較的、強度
が弱い。したがって、これらの接合部位で漏洩が起こり
やすい。
【0014】そこで、内側での接合が避けられないシャ
ーシ部材の接合部位を除き、電子機器を実装するシャー
シの内側に接合部位を設けることを避けて、冷却装置を
設計した。
【0015】本発明は、以上示したように完成した発明
であって、下記(1)および(2)の冷却装置ならびに
(3)の冷却装置の製造方法を要旨としている。
【0016】(1)電子機器を実装し、シャーシの内部
に配置された冷却フィンの間を通過する液体媒体を用い
て電子機器を冷却する冷却装置であって、前記シャーシ
が、4つの板状のシャーシ部材から構成され、各シャー
シ部材が、シャーシの外面となる方向から、前記冷却フ
ィンをシャーシ部材の内部に装入する構造であることを
特徴とする冷却装置。
【0017】(2)上記シャーシ部材が溶接により接合
され、そのシャーシ部材の接合部が、その接合部に係る
一のシャーシ部材の内表面より所定の距離を有する位置
に設けられる(1)の冷却装置。
【0018】(3)電子機器を実装し、シャーシの内部
に配置された冷却フィンの間を通過する液体媒体を用い
て電子機器を冷却する冷却装置の製造方法であって、前
記シャーシの外面となる方向から、前記冷却フィンをシ
ャーシ部材の内部に装入して、冷却フィンを封入し、こ
のシャーシ部材を接合する際の接合部が、その接合部に
係る一のシャーシ部材の内表面より所定の距離を設けた
位置になるように溶接することを特徴とする冷却装置の
製造方法。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明は、電子機器を実装し、シ
ャーシの内部に配置された冷却フィンの間を通過する液
体媒体を用いて電子機器を冷却する冷却装置およびその
製造方法である。ここで、液体冷媒には、例えば、エチ
レングリコールなどの不凍液を用いることができる。以
下では、本発明について、図にしたがって説明する。
【0020】図2は、本発明の冷却装置の一例を示した
斜視図である。
【0021】図3は、本発明の冷却装置の一例を示した
断面図である。なお、図3は、図2に示す冷却装置のP
面を断面にしたものであり、説明の都合上、図3では、
冷却フィンの描写を省略した。
【0022】冷却装置には、電子機器が実装される。図
2または図3に示す冷却装置では、内側面に溝5が形成
されており、この溝5に電子基板(図示しない)を挟ん
で実装する構成を有する。電子機器の実装態様は、特に
限定されるものではなく、電子機器が電子装置、半導体
チップの場合には、適宜、それらに合わせて態様を代え
ることができる。
【0023】シャーシ6の内部には、冷却フィン7が配置
される。液体媒体の導入口8から導入される液体媒体
は、この冷却フィン7の間を通過する。このとき、液体
媒体は、図3の矢印に示されるように流れ、その際、発
熱する電子機器と液体媒体との間で熱交換が行われ、電
子機器が冷却される。熱交換により温度の上昇した液体
媒体は、液体媒体の導出口9から冷却装置の外へ放出さ
れる。
【0024】シャーシ6は、4つの板状のシャーシ部材
から構成され、各シャーシ部材は、シャーシ6の外面と
なる方向から、冷却フィンをシャーシ部材の内部に装入
する構造を有する。
【0025】図4は、シャーシを構成するシャーシ部材
とその内部構造を示した斜視図である。ここで、同図
(a)は、図2に示す冷却装置の左前面におけるシャー
シ部材を、同図(b)は、同右前面におけるシャーシ部
材を示すものである。なお、図2に示す冷却装置の右後
面および左後面は、それぞれ(a)、(b)と対称形状
を有するものであるため、図示を省略する。
【0026】シャーシ部材10、10'は、板状であるが、
図4においてAで示す部位のように、他のシャーシ部材
と組み合わせる部位などに凹凸を有していてもよい。シ
ャーシ部材10、10'には、冷却フィン7を装入するための
開口部14が存在し、開口部14には、他のシャーシ部材1
0、10'と接合したときに連結する液体媒体の通過用孔15
が形成される。
【0027】開口部14は、シャーシの外面となる方向か
ら開口されており、開口部14から冷却フィン7をシャー
シ部材10、10'の内部に装入することができる。開口部1
4は、板状のシャーシ部材10、10'を貫通するものではな
い。すなわち、図4においてBで示す面は、冷却装置の
内側を構成するシャーシ部材10、10'の内面である。
【0028】開口部14が、シャーシの外面となる方向か
ら開口されていることにより、万が一、液体媒体の漏洩
が発生しても、冷却装置の内側に漏洩せず、強度の弱い
接合部位のある外側に漏洩するため、液体媒体が内蔵す
る電子機器にかかることはなく、補修作業も容易に行え
る。さらには、メインテナンスも容易に行えることがで
きる。
【0029】冷却フィン7を開口部14に装入する際に
は、冷却フィン7をブレージングシート11に挟み、装入
することが好ましい。さらに、開口部14は、液体媒体の
導入口8または導出口9を有するポートプレート12または
サイドプレート13により閉口され、接合されることによ
って、冷却フィン7は、シャーシの内部に封入される。
このときの接合方法は、特に限定されるものではない。
しかし、前述したように、予めブレージングシート11を
挟んでいれば、ブレージングすることでろう付けによる
接合が行え、さらに高い熱伝導率が期待できる。接合後
は、各シャーシ部材10毎に、液体媒体の通過用孔15か
ら、液体媒体を流し、液体媒体の漏洩の有無を調査する
ことが好ましい。
【0030】冷却フィン7を封入した4つのシャーシ部
材10は、一つに組み立てられ、接合される。このときの
接合方法も、特に限定されるものではない。しかし、こ
の場合は、上記の冷却フィン7の封入と異なり、シャー
シの内側も接合する必要があるため、強固に接合するこ
とのできる溶接で行うことが好ましい。
【0031】図5は、シャーシ部材を組み立て、溶接を
したときの冷却装置の一例を示した斜視図である。同図
に示すように、シャーシ部材10を溶接したときの接合部
20は、その接合部に係る一のシャーシ部材の内表面より
所定の距離(LまたはL’)を有する位置に設けられる
ことが好ましい。言い換えれば、あらかじめ、図4
(b)においてAで示すような部位を有するシャーシ部
材を組み立てて、溶接することが好ましい。接合部(溶
接部)の位置を内側にずらすことで、溶接作業を容易に
行うことができる。なお、シャーシ部材10の上端部に形
成された溶接部は、機械加工により平滑化される。
【0032】この後、必要に応じ、熱処理、ネジ穴の形
成などの機械加工、表面処理などを行う。これらの処理
を行うことで、前述した図2に示すような冷却装置を製
造することができる。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、シャーシを構成する4
つのシャーシ部材が、シャーシの外面となる方向から、
冷却フィンをシャーシ部材の内部に装入する構造となっ
ており、封入のための接合部位が、冷却装置の外側とな
る。このため、万が一、液体媒体の漏洩が発生しても、
強度の弱い接合部位のある冷却装置の外側に漏洩し、冷
却装置に内蔵された電子機器に液体媒体がかかることは
ない。また、補修作業やメインテナンスも容易に行うこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】冷却空気により間接的に電子機器を冷却する従
来の冷却装置の一例を示した斜視図である。
【図2】本発明の冷却装置の一例を示した斜視図であ
る。
【図3】本発明の冷却装置の一例を示した平面図であ
る。
【図4】シャーシを構成するシャーシ部材とその内部構
造を示した斜視図である。
【図5】シャーシ部材を組み立て、溶接をしたときの冷
却装置の一例を示した斜視図である。
【符号の説明】
1、6 シャーシ 2、7 冷却フィン 8 液体媒体の導入口 9 液体媒体の導出口 10、10’ シャーシ部材 11 ブレージングシート 12 ポートプレート 13 サイドプレート 14 開口部 15 通過用孔 20 接合部 21 シャーシ部材の内面

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子機器を実装し、シャーシの内部に配置
    された冷却フィンの間を通過する液体媒体を用いて電子
    機器を冷却する冷却装置であって、前記シャーシが、4
    つの板状のシャーシ部材から構成され、各シャーシ部材
    が、シャーシの外面となる方向から、前記冷却フィンを
    シャーシ部材の内部に装入する構造であることを特徴と
    する冷却装置。
  2. 【請求項2】上記シャーシ部材が溶接により接合され、
    そのシャーシ部材の接合部が、その接合部に係る一のシ
    ャーシ部材の内表面より所定の距離を有する位置に設け
    られることを特徴とする請求項1に記載の冷却装置。
  3. 【請求項3】電子機器を実装し、シャーシの内部に配置
    された冷却フィンの間を通過する液体媒体を用いて電子
    機器を冷却する冷却装置の製造方法であって、前記シャ
    ーシの外面となる方向から、前記冷却フィンをシャーシ
    部材の内部に装入して、冷却フィンを封入し、このシャ
    ーシ部材を接合する際の接合部が、その接合部に係る一
    のシャーシ部材の内表面より所定の距離を設けた位置に
    なるように溶接することを特徴とする冷却装置の製造方
    法。
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