JP2004193389A - 冷却部材および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来の電子機器の冷却構造では、電子部品の高発熱化に伴って、冷媒とヒートシンクとの間の熱伝達特性の向上や、性能に温度依存性がある複数の電子部品を冷却する場合の保持温度の均一化が必要となり、冷媒の流量、圧力損失が増大し、電子機器に冷媒を供給する冷却装置の大型化、エネルギー消費量の増大を招いていた。
【解決手段】冷却を行う電子部品の配置位置に対応して内部を流れる冷媒との熱伝達率を、流れ方向の位置により変化させるようにヒートシンクを構成し、電子部品を冷却する。
【選択図】 図１
【解決手段】冷却を行う電子部品の配置位置に対応して内部を流れる冷媒との熱伝達率を、流れ方向の位置により変化させるようにヒートシンクを構成し、電子部品を冷却する。
【選択図】 図１
Description
【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および、冷却部材を備えた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、複数の素子アンテナが配置されたアレイアンテナ装置の場合、各素子アンテナで受信された信号を増幅し所要の処理を行う各素子アンテナ対応のモジュールが高密度に複数実装される。モジュールは、小型高出力で高発熱の半導体素子やその性能が温度に依存する電子部品が高密度に実装されており、電子機器装置の性能を維持するためには、装置内に実装された全てのモジュールにおいて内装された電子部品を規定の温度範囲内に保持する必要がある。
【０００３】
従来、このようなモジュールを実装したアレイアンテナ装置において、省スペースにて高密度に実装されたモジュールを冷却する方式として、内部を冷媒が流れる薄型の平板状ヒートシンクをモジュールに接触させて冷却を行う間接冷却方式が適用されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２６４９８１号公報（第２頁、図５、図６）
【０００５】
従来の電子機器装置の例としてアレイアンテナ装置の構造を図８に示す。図８（ａ）は従来の電子機器装置の斜視図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ断面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図において、１はモジュール、２はモジュール１内部に実装された冷却を必要とする高出力増幅器、低雑音増幅器等の電子部品、３０はモジュール１に接触するように配置され内部を冷媒が流れるヒートシンク、５が電子機器装置のシャーシである。
【０００６】
従来の電子機器装置の冷却構造は上記のように構成され、シャーシ５内においてモジュール１の内部に実装された電子部品２から発生した熱は、モジュール１のヒートシンク３０との接触面よりヒートシンク３０に伝導され、ヒートシンク３０内部を４１に示す方向で流れる冷媒に伝達される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように構成された電子機器装置の間接冷却構造では、以下のような問題点がある。 図８のような冷却構造の場合、ヒートシンク３０内の流れの下流側において冷媒４はその上流にてモジュール１で発生した熱を吸収しているため、冷媒温度は上流側より高くなり上流側と下流側で温度差を生じる。例えば アレイアンテナ装置のようにモジュール１内部にその性能に温度依存性がある電子部品が実装され、装置内に実装されたモジュール１の温度差が機器の性能劣化を招く場合、装置内に実装される多数のモジュール１の温度を均一化することが要求される。
【０００８】
しかし、この冷媒４の温度差が上流側に配置されるモジュールと下流側に配置されるモジュールとの間に温度差を生じさせ、モジュール温度の均一化を妨げる要因となる。この解決策として、発熱量に対する冷媒流量を増大させ下流側における冷媒の温度上昇を極力抑える方策が考えられるが、冷媒流量を増大させるためには、装置への冷媒供給圧力を著しく上昇させる必要が有り、冷却装置の冷媒循環系への負荷の増大、装置内の冷媒配管系に対する耐冷媒圧力性要求値の上昇を伴うこととなった。
【０００９】
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、内部に実装された電子部品の温度の均一化を可能とする電子機器装置の間接冷却構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る冷却部材は、異なる位置に配設された複数の発熱性電子部品の夫々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た冷却部材であって、上記冷却部材の内壁面の熱伝達率を、冷媒の流れ方向に変化させたものである。
【００１１】
また、この冷却部材は、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た複数の突起を有し、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を構成し、当該流路縮小部の流路の幅を、冷媒の流れ方向に変化させても良い。
【００１２】
また、この冷却部材は、内部流路を構成する管状の内壁面を有し、当該内壁面に形成された複数の突起を有するとともに、当該突起により流路の径が縮小される複数の流路縮小部を構成し、当該流路縮小部の流路の径を、冷媒の流れ方向に変化させても良い。
【００１３】
また、この冷却部材は、内部流路を形成する内壁面に複数の突起を有し、上記冷媒の流れ方向で隣接する突起間のピッチを、冷媒の流れ方向に変化させても良い。
【００１４】
また、この冷却部材は、互いに連結された複数の冷却管、および冷却管の連結部をシールするとともに冷却管の内部流路に突出したＯリングを有し、Ｏリングのつぶし量を、冷媒の流れ方向に変化させても良い。
【００１５】
さらに、この冷却部材は、内部流路に複数のフィンが突出するワイヤフィンを配置し、隣接するフィンのピッチが冷媒の流れ方向に変化させても良い。
【００１６】
【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、例えばアレイアンテナ装置のように発熱する電子部品を内蔵したモジュールが規則正しく配列された電子機器装置の冷却構造を示す図である。
【００１７】
図において、１は発熱する電子部品が内蔵されその性能を維持するために冷却が必要な電子ユニットとしてのモジュールであって、図では複数有るモジュール１の夫々を、モジュール１−１〜１−ｎとして図示している。３はモジュール１の冷却を行うために片面当たりｎ個のモジュール１に接触して配置され内部に冷媒の流路を備える冷却部材であるヒートシンク、４１は冷媒の流れ方向を示す。ヒートシンク３は、ヒートシンクを構成する壁面３ａ側の接触面Ｓa、およびヒートシンクを構成する壁面３ｂ側の接触面Ｓbを介在させて、モジュール１の夫々の外壁面と熱的に接触している。
【００１８】
すなわち、モジュール１内部に設けられた複数の電子部品（例えば、図８に示す電子部品２）は、ヒートシンク３の両側に夫々配置され、ヒーシンク３に接触することによって間接的に冷却される。ヒートシンク３は、モジュール１から伝達された熱を、冷媒４を通じて廃熱する。また、ここでのヒートシンク内面と冷媒４との間の熱伝達率は、冷媒の流れ方向の位置によって変化するように、内部流路が構成されている（内部流路の詳細構造については図２の説明で後述する）。ヒートシンク３は、図８のヒートシンク３０と同程度の大きさを有し、シャーシ５内で図８のヒートシンク３０の配置と同様にして配置される。
【００１９】
図１（ｂ）〜（ｅ）は、図１（ａ）の構成に関する本実施の形態による適用例の冷却特性を示す図であり、同図中には、比較のために従来技術の適用例の冷却特性を示している。従来技術の適用例としては、冷媒流路の断面が一定形状のものや、ヒートシンク内部に、一定形状のフィンを一定の間隔で規則的に配置したものを仮定している。なお、電子機器装置に実装される複数のモジュール１の発熱量は全て等しく、等間隔で配列された場合を仮定している。
【００２０】
図において、横軸には図１（ａ）において流れ方向に配列されたモジュール１−１〜１−ｎの位置をとり、図１（ｂ）では冷媒温度、図１（ｃ）ではヒートシンク３に設定されたヒートシンク内面と冷媒との間の熱伝達率、図１（ｄ）では流れ方向単位長さ当たりの冷媒の圧力損失、図１（ｅ）ではモジュール１の温度の変化を示している。
【００２１】
この実施の形態では、冷媒温度が流れの下流に行くに従い上昇する為、流れの最下流に位置するモジュールの温度を、許容温度Ｔａ以下に冷却することを前提として、ヒートシンク３と冷媒との熱伝達率が設定されるように、冷媒の流量（流速）を与える。従来技術では、この最下流に位置するモジュールの冷却を考慮して熱伝達率ｈａを設定し、この熱伝達率ｈａがヒートシンク３の全ての流れ方向の位置で均一に適用されるように構成されている。このため、上流に位置するモジュールは冷媒温度に準じて低くなり、上流に位置するモジュールと下流に位置するモジュールとの間で温度差を生じていた。
【００２２】
このような場合に、本発明では図１（ｃ）に示すように冷媒温度の低い上流では熱伝達率を低く、冷媒温度の高い下流では従来の技術と同等に熱伝達率を高く設定する。これにより、下流に位置するモジュールでは従来の技術と同様に許容温度Ｔａ以下で温度を保持しつつ、上流に位置するモジュールでは温度が上昇し、流れ方向での位置により発生していたモジュール温度差を冷媒の流量を増大させることなく低減できる。
【００２３】
一方、近年、実装される電子部品の高出力化、モジュール内における電子部品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り、これに対応して冷却性能を向上させるため、ヒートシンク３内部に例えば図９に示すような冷却構造を適用することが検討されている。図９の構成例では、ヒートシンク３の流路に所定の間隔で突起３１を用いた流路の急縮小部３２を設け、流れを乱流化させ、ヒートシンク３と冷媒４との間の熱伝達率を向上させる効果を発生させている。
【００２４】
しかし、電子機器装置の間接冷却を行うために、冷却部材をこのように構成すると、冷却性能が向上する反面、流れの乱流化により冷却板内の圧力損失の増大を招くことになる。特に、流れ方向での位置により発生していたモジュールの温度差を低減させるために、冷媒の流量を増加させた場合の圧力損失の増加が大きくなり、さらなる冷媒循環系の負荷の増大、冷却装置の大型化、エネルギー消費量増加を招くことにつながる。
【００２５】
このため、本実施の形態では、図１（ｃ）の特性を持つヒートシンクを備えることによって、冷媒の流量の増加を伴うことなく流れ方向での位置により発生していたモジュール温度差を低減することができる。また、一般的にヒートシンク３と冷媒４との熱伝達率を高めるためには圧力損失の上昇を伴う為、本実施の形態のように上流域に行くにしたがって熱伝達率が低くなるように設定する。これにより、図１（ｄ）に示すように単位長さ当たりの圧力損失が低減され（特に上流側で低減され）、図９の流れ方向に同一の熱伝達率を有するヒートシンクに比較して圧力損失を低減することができる。
【００２６】
図２は、実施の形態１によるヒートシンクの詳細構造を示す図で、図２（ａ）はヒートシンクの構成を示した斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図中の点線はヒートシンク３の外壁面に接触するように配置したモジュール１−１、１−ｎの想像線を示している。図２の矢視Ｘは、図１（ａ）の紙面下方向を示している。
【００２７】
図において、２つの壁面３ａ、３ｂは何れも平板で構成され、この２枚の平板は内部流路を構成するように、互いに対向して配置される。平板状の壁面３ａ、３ｂの内壁面には、複数の突起３１が設けられる。壁面３ａに設けられた突起３１と壁面３ｂに設けられた突起３１とが、内部流路の急縮小部３２を構成する。流路の急縮小部３２は、冷媒４とヒートシンク３内面との間の熱伝達率を向上させる。この実施の形態では、急縮小部３２の流路の幅を冷媒の流れ方向４１の位置により変えている。図では例として流れ方向にI、I I 、I I Iの３つの領域に分け、各領域における急縮小部３２の流路幅をｄ１＞ｄ２＞ｄ３の関係となるように段階的に変えた例を示している。
【００２８】
ヒートシンク３内の流路に突起３１による急縮小部３２を設けた場合、熱伝達率は急縮小部３２の幅が小さいほど、ヒートシンク３内面と冷媒４との間の熱伝達率は向上し、圧力損失も上昇する。図２の例ではヒートシンク３の加工を簡単にするため、流れ方向に３つの領域I、I I、I I Iに分け、急縮小部３２の流路幅を段階的に変化させており、熱伝達率、単位長さ当たりの圧力損失を領域により変化させている。
【００２９】
例えば、図１（ａ）の例と同様に発熱量の等しいモジュール１を等間隔で配置し、図２のヒートシンク３を構成する壁面３ａ、３ｂの外壁面をモジュール１の外壁面に接触させている。このとき、流路急縮小部３２の幅の小さい側が冷媒の下流側に位置するように設定して、ヒートシンク３とモジュール１を装着することにより、電子機器装置内に実装される電子部品（モジュール１）間の温度差、及びヒートシンク３全体の圧力損失を低減することができる。
【００３０】
以上の説明では、発熱部品の発熱量が等しく、冷媒の流れ方向に等間隔で配置された場合に関して適用例を示したが、例えば異なる発熱量の電子部品もしくはモジュールが１枚の基板上に不規則に配置された場合においても、冷却する電子部品の直下のヒートシンクの熱伝達率をその発熱量と直下の冷媒の温度を考慮して設定することにより、電子機器装置内に実装される電子部品間の温度差及びヒートシンク全体の圧力損失を低減することができる。
【００３１】
この実施の形態では、以上のように、冷媒の流れ方向に熱伝達率が変化するように構成されたヒートシンクを使用し、電子機器装置の間接冷却を行うことにより、従来のヒートシンクで使用していたスペースの範囲内で、流量増加を伴わずに電子機器装置内に実装される電子部品の温度差を低減することができると共に、ヒートシンク全体の圧力損失を低減することができる。
【００３２】
また、平板状ヒートシンク内部に設けられた突起による流路縮小部の幅を、各電子部品の直下において電子部品の発熱量、冷媒の温度を考慮して設定することにより、従来のヒートシンクで使用していたスペースの範囲内で、比較的簡単な構造のヒートシンクを用いて、流量増加を伴わずに電子機器装置内に実装される電子部品の温度差を低減することができると共に、ヒートシンク全体の圧力損失を低減することができる。
【００３３】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２を示す図で、この実施の形態による冷却部材であるヒートシンク３の内部構造を示した斜視図である。図３の矢視Ｘは、図１（ａ）の紙面下方向を示している。ヒートシンク３は、図８のヒートシンク３０と同程度の大きさを有し、シャーシ５内で図８のヒートシンク３０の配置と同様にして配置される。
【００３４】
この実施の形態では、管状ヒートシンク３内に設けた突起３１により流路の急縮小部を設けて冷媒とヒートシンク内面との間の熱伝達率を向上させている。この際、急縮小部の流路の径を冷媒の流れ方向４１の位置により変えている。図では例として流れ方向にI、I I、I I Iの３つの領域に分け、急縮小部の流路の径を段階的に変えた例を示している。
【００３５】
ヒートシンク３内の流路に突起３１による急縮小部を設けた場合、急縮小部の径が小さいほど、ヒートシンク３内面と冷媒との間の熱伝達率は向上し、圧力損失も上昇する。
【００３６】
また、この実施の形態では、実施の形態１と同様に管状ヒートシンク３内部に設けられた突起３１による流路縮小部の径を、各電子部品の直下において電子部品の発熱量、冷媒の温度を考慮して設定している。これによって、従来のヒートシンクで使用していたスペースの範囲内で、流量増加を伴わずに電子機器装置内に実装される電子部品の温度差を低減することができると共に、ヒートシンク全体の圧力損失を低減することができる。
【００３７】
実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態４を示す図で、図４（ａ）はこの実施の形態による冷却部材であるヒートシンク３の内部構造を示した斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。図４の矢視Ｘは、図１（ａ）の紙面下方向を示している。
【００３８】
この実施の形態では、図４に示すように平板状ヒートシンク３内に設けた突起３１により流路の急縮小部３２を設けて、冷媒４とヒートシンク３内面との間の熱伝達率を向上させている。急縮小部３２の配置ピッチは冷媒の流れ方向４１の位置により変えている。図では例として、流れ方向にI、I I、I I Iの３つの領域に分け、各領域における急縮小部３２のピッチを、ｐ１＞ｐ２＞ｐ３の関係となるように段階的に変えた例を示している。
【００３９】
ヒートシンク３内の流路に突起３１による急縮小部３２を設けた場合、熱伝達率は急縮小部３２の配置ピッチを変化させると、ヒートシンク３内面と冷媒４との間の熱伝達率と圧力損失も変化する。図４の例ではヒートシンク３の加工を簡単にするため、流れ方向４１に３つの領域に分け、急縮小部３２の配置ピッチを段階的に変化させており、熱伝達率、単位長さ当たりの圧力損失を領域により変化させている。
例えば、実施の形態１の例と同様に等間隔で配置された発熱量の等しいモジュールの冷却において図４に示すヒートシンク３を使用し、熱伝達率が高くなるように流路急縮小部３２の配置ピッチを設定した側を、冷媒の流れの下流側に設定して装着することにより、電子機器装置内に実装される電子部品間の温度差及びヒートシンク全体の圧力損失を低減することができる。
【００４０】
この実施の形態は以上のように構成され、電子機器装置の間接冷却を行うために、平板状ヒートシンク内部に突起を設け、この突起による流路縮小部の配置ピッチを、各電子部品の直下において電子部品の発熱量、冷媒の温度を考慮して設定する。これによって、従来のヒートシンクで使用していたスペースの範囲内で、流量増加を伴わずに、電子機器装置内に実装される電子部品の温度差を低減することができると共に、ヒートシンク全体の圧力損失を低減することができる。
【００４１】
実施の形態４．
図５は、この発明の実施の形態４を示す図で、この実施の形態による冷却部材であるヒートシンク３の内部構造を示した斜視図である。図５の矢視Ｘは、図１（ａ）の紙面下方向を示している。ヒートシンク３は、図８のヒートシンク３０と同程度の大きさを有し、シャーシ５内で図８のヒートシンク３０の配置と同様にして配置される。
【００４２】
この実施の形態では、管状ヒートシンク３内に設けた突起３１により流路の急縮小部を設けて冷媒とヒートシンク３内面との間の熱伝達率を向上させている。この際、急縮小部の配置ピッチを冷媒の流れ方向４１の位置により変えている。図では例として流れ方向にI、I I、I I Iの３つの領域に分け、急縮小部の配置ピッチを段階的に変えた例を示している。
【００４３】
ヒートシンク３内の流路に突起３１による急縮小部を設けた場合、急縮小部の配置ピッチを変化させると、ヒートシンク３内面と冷媒との間の熱伝達率と圧力損失も変化する。
例えば、図５のヒートシンクを実施の形態１の例と同様に等間隔で配置された発熱量の等しいモジュールの冷却において、熱伝達率が高くなるように流路急縮小部の配置ピッチを設定した側を冷媒の流れの下流側に設定して装着することにより、装置内に実装される電子部品間の温度差及びヒートシンク全体の圧力損失を低減することができる。
【００４４】
この実施の形態では、流路縮小部の配置ピッチを、各電子部品の直下において電子部品の発熱量、冷媒の温度を考慮して設定している。これにより、従来のヒートシンクで使用したいたスペースの範囲内で、流量増加を伴わずに電子機器装置内に実装される電子部品の温度差を低減することができると共に、ヒートシンク全体の圧力損失を低減することができる。
【００４５】
実施の形態５．
図６は、この発明の実施の形態５を示す図で、この実施の形態による冷却部材であるヒートシンク３の内部構造を示した断面図である。図６の矢視Ｘは、図１（ａ）の紙面下方向を示している。ヒートシンク３は、図８のヒートシンク３０と同程度の大きさを有し、シャーシ５内で図８のヒートシンク３０の配置と同様にして配置される。
【００４６】
この実施の形態では、複数の管３３を連結してヒートシンクを構成する。連結部に配置されたシール用のＯリング３４は、管内の内部流路に突出させることにより、流路の急縮小部３２を設けている。この流路の急縮小部３２は、冷媒とヒートシンク内面との間の熱伝達率を向上させる。この際、Ｏリング３４のつぶし量を、冷媒の流れ方向４１の位置により変えて、Ｏリング３４が管３３内へ突出する突出量を変化させている。
【００４７】
図では例として、流れ方向にI、I I、I I Iの３つの領域に分け、Ｏリング３４のつぶし量を管理するための、Ｏリング３４が嵌合する（Ｏリング３４を潰すための）隙間を、ａ１＞ａ２＞ａ３の関係とすることにより、急縮小部の流路径を段階的に変えた例を示している。
【００４８】
Ｏリングによりヒートシンク内の流路に急縮小部を設けた場合、Ｏリングのつぶし量を大きくして急縮小部の径を小さくするほど、ヒートシンク内面と冷媒との間の熱伝達率は向上し、圧力損失も上昇する。
【００４９】
この実施の形態では、Ｏリングのつぶし量を、各電子部品の直下において電子部品の発熱量、冷媒の温度を考慮して設定している。これにより、従来のヒートシンクで使用していたスペースの範囲内で、流量増加を伴わずに電子機器装置内に実装される電子部品の温度差を低減することができると共に、ヒートシンク全体の圧力損失を低減することができる。
【００５０】
実施の形態６．
図７は、この発明の実施の形態６を示す図で、この実施の形態による冷却部材であるヒートシンク３の内部構造を示した斜視図である。図７の矢視Ｘは、図１（ａ）の紙面下方向を示している。ヒートシンク３は、図８のヒートシンク３０と同程度の大きさを有し、シャーシ５内で図８のヒートシンク３０の配置と同様にして配置される。
【００５１】
この実施の形態では、図７に示すように平板状ヒートシンク３内面にアルミ等の熱伝導の良いワイヤ３５を、ワイヤボンディング装置等で内壁面３ａ、３ｂに固着してフィンを構成し、冷媒とヒートシンク３内面との間の熱伝達率を向上させたものである。ワイヤ３５を固着するピッチは、冷媒の流れ方向４１の位置により変えている。図では例として流れ方向にI 、I I、 I I Iの３つの領域に分け、ワイヤ３５を固着するピッチを段階的に変えた例を示している。
【００５２】
ヒートシンク３内の流路にワイヤ３５を固着してフィンを設けた場合、ワイヤ３５を固着するピッチが小さいほど、ヒートシンク３内面と冷媒との間の熱伝達率は向上し、圧力損失も上昇する。図７の例ではヒートシンク３の製造を簡単にするため、流れ方向にI 、I I、 I I Iの３つの領域に分け、ワイヤ３５を固着する流れ方向のピッチＡ及びは流れ方向に垂直なピッチＢの両方を段階的に変化させており、熱伝達率、単位長さ当たりの圧力損失を領域により変化させている。
【００５３】
例えば、図７のヒートシンク３を実施の形態１の例と同様に等間隔で配置された発熱量の等しいモジュールの冷却において、ワイヤ３５を固着するピッチの小さい側を冷媒の下流側に設定して装着することにより、ヒートシンク３全体の圧力損失及び装置内に実装される電子部品間の温度差を低減することができる。
【００５４】
また、ワイヤ３５によるフィンの製造方法は、従来よりフィンの製造に多く採用されている鋳造や鍛造等の型によりフィンを製造する方法とは異なり、ワイヤボンディング装置等へのプログラム指示によりフィンの配置ピッチを設定して、フィンを壁面３ａ、３ｂに固着し製造する方法である。
【００５５】
この実施の形態のように、冷却する電子部品に対応してフィンの配置ピッチを変化させる場合、従来のフィンの製造方法のように型の変更や種類の増加を伴わず、プログラムの変更により容易にフィンを製造することができる。
【００５６】
この実施の形態は以上のように構成され、電子機器装置の間接冷却を行うために、平板状ヒートシンク内部に設けられたワイヤによるフィンを固着するピッチを、各電子部品の直下において電子部品の発熱量、冷媒の温度を考慮して設定している。これにより、従来のヒートシンクで使用したいたスペースの範囲内で、流量増加を伴わずに電子機器装置内に実装される電子部品の温度差を低減することができると共に、ヒートシンク全体の圧力損失を低減することができる。
【００５７】
また、フィンを固着するピッチはワイヤボンディング装置等のプログラムにより容易に設定できるため、冷却する電子部品の配置に対応したフィンを備えるヒートシンクの製造が容易である。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電子機器の間接冷却構造において冷却部材の内面と冷媒との間の熱伝達率を、冷媒の流れ方向の位置により変化させることにより、冷媒流量の大きな増加を伴わずに電子機器内に実装される電子部品の温度差を低減することができると共に、ヒートシンク全体の圧力損失を低減することができる。
【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】この発明の実施の形態１におけるヒートシンクの斜視図及び断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２におけるヒートシンクの斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態３におけるヒートシンクの斜視図及び断面図である。
【図５】この発明の実施の形態４におけるヒートシンクの斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態５におけるヒートシンクの断面図である。
【図７】この発明の実施の形態６におけるヒートシンクの斜視図である。
【図８】従来の電子機器装置の冷却構造を示す斜視図及び断面図である。
【図９】電子機器装置の冷却構造のヒートシンクの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ モジュール
２ 電子部品
３ ヒートシンク
４ 冷媒
５ シャーシ
３１ 突起
３２ 急縮小部
３３ 管
３４ Ｏリング
３５ ワイヤ
４１ 流れ方向
【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および、冷却部材を備えた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、複数の素子アンテナが配置されたアレイアンテナ装置の場合、各素子アンテナで受信された信号を増幅し所要の処理を行う各素子アンテナ対応のモジュールが高密度に複数実装される。モジュールは、小型高出力で高発熱の半導体素子やその性能が温度に依存する電子部品が高密度に実装されており、電子機器装置の性能を維持するためには、装置内に実装された全てのモジュールにおいて内装された電子部品を規定の温度範囲内に保持する必要がある。
【０００３】
従来、このようなモジュールを実装したアレイアンテナ装置において、省スペースにて高密度に実装されたモジュールを冷却する方式として、内部を冷媒が流れる薄型の平板状ヒートシンクをモジュールに接触させて冷却を行う間接冷却方式が適用されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２６４９８１号公報（第２頁、図５、図６）
【０００５】
従来の電子機器装置の例としてアレイアンテナ装置の構造を図８に示す。図８（ａ）は従来の電子機器装置の斜視図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ断面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図において、１はモジュール、２はモジュール１内部に実装された冷却を必要とする高出力増幅器、低雑音増幅器等の電子部品、３０はモジュール１に接触するように配置され内部を冷媒が流れるヒートシンク、５が電子機器装置のシャーシである。
【０００６】
従来の電子機器装置の冷却構造は上記のように構成され、シャーシ５内においてモジュール１の内部に実装された電子部品２から発生した熱は、モジュール１のヒートシンク３０との接触面よりヒートシンク３０に伝導され、ヒートシンク３０内部を４１に示す方向で流れる冷媒に伝達される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように構成された電子機器装置の間接冷却構造では、以下のような問題点がある。 図８のような冷却構造の場合、ヒートシンク３０内の流れの下流側において冷媒４はその上流にてモジュール１で発生した熱を吸収しているため、冷媒温度は上流側より高くなり上流側と下流側で温度差を生じる。例えば アレイアンテナ装置のようにモジュール１内部にその性能に温度依存性がある電子部品が実装され、装置内に実装されたモジュール１の温度差が機器の性能劣化を招く場合、装置内に実装される多数のモジュール１の温度を均一化することが要求される。
【０００８】
しかし、この冷媒４の温度差が上流側に配置されるモジュールと下流側に配置されるモジュールとの間に温度差を生じさせ、モジュール温度の均一化を妨げる要因となる。この解決策として、発熱量に対する冷媒流量を増大させ下流側における冷媒の温度上昇を極力抑える方策が考えられるが、冷媒流量を増大させるためには、装置への冷媒供給圧力を著しく上昇させる必要が有り、冷却装置の冷媒循環系への負荷の増大、装置内の冷媒配管系に対する耐冷媒圧力性要求値の上昇を伴うこととなった。
【０００９】
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、内部に実装された電子部品の温度の均一化を可能とする電子機器装置の間接冷却構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る冷却部材は、異なる位置に配設された複数の発熱性電子部品の夫々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た冷却部材であって、上記冷却部材の内壁面の熱伝達率を、冷媒の流れ方向に変化させたものである。
【００１１】
また、この冷却部材は、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た複数の突起を有し、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を構成し、当該流路縮小部の流路の幅を、冷媒の流れ方向に変化させても良い。
【００１２】
また、この冷却部材は、内部流路を構成する管状の内壁面を有し、当該内壁面に形成された複数の突起を有するとともに、当該突起により流路の径が縮小される複数の流路縮小部を構成し、当該流路縮小部の流路の径を、冷媒の流れ方向に変化させても良い。
【００１３】
また、この冷却部材は、内部流路を形成する内壁面に複数の突起を有し、上記冷媒の流れ方向で隣接する突起間のピッチを、冷媒の流れ方向に変化させても良い。
【００１４】
また、この冷却部材は、互いに連結された複数の冷却管、および冷却管の連結部をシールするとともに冷却管の内部流路に突出したＯリングを有し、Ｏリングのつぶし量を、冷媒の流れ方向に変化させても良い。
【００１５】
さらに、この冷却部材は、内部流路に複数のフィンが突出するワイヤフィンを配置し、隣接するフィンのピッチが冷媒の流れ方向に変化させても良い。
【００１６】
【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、例えばアレイアンテナ装置のように発熱する電子部品を内蔵したモジュールが規則正しく配列された電子機器装置の冷却構造を示す図である。
【００１７】
図において、１は発熱する電子部品が内蔵されその性能を維持するために冷却が必要な電子ユニットとしてのモジュールであって、図では複数有るモジュール１の夫々を、モジュール１−１〜１−ｎとして図示している。３はモジュール１の冷却を行うために片面当たりｎ個のモジュール１に接触して配置され内部に冷媒の流路を備える冷却部材であるヒートシンク、４１は冷媒の流れ方向を示す。ヒートシンク３は、ヒートシンクを構成する壁面３ａ側の接触面Ｓa、およびヒートシンクを構成する壁面３ｂ側の接触面Ｓbを介在させて、モジュール１の夫々の外壁面と熱的に接触している。
【００１８】
すなわち、モジュール１内部に設けられた複数の電子部品（例えば、図８に示す電子部品２）は、ヒートシンク３の両側に夫々配置され、ヒーシンク３に接触することによって間接的に冷却される。ヒートシンク３は、モジュール１から伝達された熱を、冷媒４を通じて廃熱する。また、ここでのヒートシンク内面と冷媒４との間の熱伝達率は、冷媒の流れ方向の位置によって変化するように、内部流路が構成されている（内部流路の詳細構造については図２の説明で後述する）。ヒートシンク３は、図８のヒートシンク３０と同程度の大きさを有し、シャーシ５内で図８のヒートシンク３０の配置と同様にして配置される。
【００１９】
図１（ｂ）〜（ｅ）は、図１（ａ）の構成に関する本実施の形態による適用例の冷却特性を示す図であり、同図中には、比較のために従来技術の適用例の冷却特性を示している。従来技術の適用例としては、冷媒流路の断面が一定形状のものや、ヒートシンク内部に、一定形状のフィンを一定の間隔で規則的に配置したものを仮定している。なお、電子機器装置に実装される複数のモジュール１の発熱量は全て等しく、等間隔で配列された場合を仮定している。
【００２０】
図において、横軸には図１（ａ）において流れ方向に配列されたモジュール１−１〜１−ｎの位置をとり、図１（ｂ）では冷媒温度、図１（ｃ）ではヒートシンク３に設定されたヒートシンク内面と冷媒との間の熱伝達率、図１（ｄ）では流れ方向単位長さ当たりの冷媒の圧力損失、図１（ｅ）ではモジュール１の温度の変化を示している。
【００２１】
この実施の形態では、冷媒温度が流れの下流に行くに従い上昇する為、流れの最下流に位置するモジュールの温度を、許容温度Ｔａ以下に冷却することを前提として、ヒートシンク３と冷媒との熱伝達率が設定されるように、冷媒の流量（流速）を与える。従来技術では、この最下流に位置するモジュールの冷却を考慮して熱伝達率ｈａを設定し、この熱伝達率ｈａがヒートシンク３の全ての流れ方向の位置で均一に適用されるように構成されている。このため、上流に位置するモジュールは冷媒温度に準じて低くなり、上流に位置するモジュールと下流に位置するモジュールとの間で温度差を生じていた。
【００２２】
このような場合に、本発明では図１（ｃ）に示すように冷媒温度の低い上流では熱伝達率を低く、冷媒温度の高い下流では従来の技術と同等に熱伝達率を高く設定する。これにより、下流に位置するモジュールでは従来の技術と同様に許容温度Ｔａ以下で温度を保持しつつ、上流に位置するモジュールでは温度が上昇し、流れ方向での位置により発生していたモジュール温度差を冷媒の流量を増大させることなく低減できる。
【００２３】
一方、近年、実装される電子部品の高出力化、モジュール内における電子部品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り、これに対応して冷却性能を向上させるため、ヒートシンク３内部に例えば図９に示すような冷却構造を適用することが検討されている。図９の構成例では、ヒートシンク３の流路に所定の間隔で突起３１を用いた流路の急縮小部３２を設け、流れを乱流化させ、ヒートシンク３と冷媒４との間の熱伝達率を向上させる効果を発生させている。
【００２４】
しかし、電子機器装置の間接冷却を行うために、冷却部材をこのように構成すると、冷却性能が向上する反面、流れの乱流化により冷却板内の圧力損失の増大を招くことになる。特に、流れ方向での位置により発生していたモジュールの温度差を低減させるために、冷媒の流量を増加させた場合の圧力損失の増加が大きくなり、さらなる冷媒循環系の負荷の増大、冷却装置の大型化、エネルギー消費量増加を招くことにつながる。
【００２５】
このため、本実施の形態では、図１（ｃ）の特性を持つヒートシンクを備えることによって、冷媒の流量の増加を伴うことなく流れ方向での位置により発生していたモジュール温度差を低減することができる。また、一般的にヒートシンク３と冷媒４との熱伝達率を高めるためには圧力損失の上昇を伴う為、本実施の形態のように上流域に行くにしたがって熱伝達率が低くなるように設定する。これにより、図１（ｄ）に示すように単位長さ当たりの圧力損失が低減され（特に上流側で低減され）、図９の流れ方向に同一の熱伝達率を有するヒートシンクに比較して圧力損失を低減することができる。
【００２６】
図２は、実施の形態１によるヒートシンクの詳細構造を示す図で、図２（ａ）はヒートシンクの構成を示した斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図中の点線はヒートシンク３の外壁面に接触するように配置したモジュール１−１、１−ｎの想像線を示している。図２の矢視Ｘは、図１（ａ）の紙面下方向を示している。
【００２７】
図において、２つの壁面３ａ、３ｂは何れも平板で構成され、この２枚の平板は内部流路を構成するように、互いに対向して配置される。平板状の壁面３ａ、３ｂの内壁面には、複数の突起３１が設けられる。壁面３ａに設けられた突起３１と壁面３ｂに設けられた突起３１とが、内部流路の急縮小部３２を構成する。流路の急縮小部３２は、冷媒４とヒートシンク３内面との間の熱伝達率を向上させる。この実施の形態では、急縮小部３２の流路の幅を冷媒の流れ方向４１の位置により変えている。図では例として流れ方向にI、I I 、I I Iの３つの領域に分け、各領域における急縮小部３２の流路幅をｄ１＞ｄ２＞ｄ３の関係となるように段階的に変えた例を示している。
【００２８】
ヒートシンク３内の流路に突起３１による急縮小部３２を設けた場合、熱伝達率は急縮小部３２の幅が小さいほど、ヒートシンク３内面と冷媒４との間の熱伝達率は向上し、圧力損失も上昇する。図２の例ではヒートシンク３の加工を簡単にするため、流れ方向に３つの領域I、I I、I I Iに分け、急縮小部３２の流路幅を段階的に変化させており、熱伝達率、単位長さ当たりの圧力損失を領域により変化させている。
【００２９】
例えば、図１（ａ）の例と同様に発熱量の等しいモジュール１を等間隔で配置し、図２のヒートシンク３を構成する壁面３ａ、３ｂの外壁面をモジュール１の外壁面に接触させている。このとき、流路急縮小部３２の幅の小さい側が冷媒の下流側に位置するように設定して、ヒートシンク３とモジュール１を装着することにより、電子機器装置内に実装される電子部品（モジュール１）間の温度差、及びヒートシンク３全体の圧力損失を低減することができる。
【００３０】
以上の説明では、発熱部品の発熱量が等しく、冷媒の流れ方向に等間隔で配置された場合に関して適用例を示したが、例えば異なる発熱量の電子部品もしくはモジュールが１枚の基板上に不規則に配置された場合においても、冷却する電子部品の直下のヒートシンクの熱伝達率をその発熱量と直下の冷媒の温度を考慮して設定することにより、電子機器装置内に実装される電子部品間の温度差及びヒートシンク全体の圧力損失を低減することができる。
【００３１】
この実施の形態では、以上のように、冷媒の流れ方向に熱伝達率が変化するように構成されたヒートシンクを使用し、電子機器装置の間接冷却を行うことにより、従来のヒートシンクで使用していたスペースの範囲内で、流量増加を伴わずに電子機器装置内に実装される電子部品の温度差を低減することができると共に、ヒートシンク全体の圧力損失を低減することができる。
【００３２】
また、平板状ヒートシンク内部に設けられた突起による流路縮小部の幅を、各電子部品の直下において電子部品の発熱量、冷媒の温度を考慮して設定することにより、従来のヒートシンクで使用していたスペースの範囲内で、比較的簡単な構造のヒートシンクを用いて、流量増加を伴わずに電子機器装置内に実装される電子部品の温度差を低減することができると共に、ヒートシンク全体の圧力損失を低減することができる。
【００３３】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２を示す図で、この実施の形態による冷却部材であるヒートシンク３の内部構造を示した斜視図である。図３の矢視Ｘは、図１（ａ）の紙面下方向を示している。ヒートシンク３は、図８のヒートシンク３０と同程度の大きさを有し、シャーシ５内で図８のヒートシンク３０の配置と同様にして配置される。
【００３４】
この実施の形態では、管状ヒートシンク３内に設けた突起３１により流路の急縮小部を設けて冷媒とヒートシンク内面との間の熱伝達率を向上させている。この際、急縮小部の流路の径を冷媒の流れ方向４１の位置により変えている。図では例として流れ方向にI、I I、I I Iの３つの領域に分け、急縮小部の流路の径を段階的に変えた例を示している。
【００３５】
ヒートシンク３内の流路に突起３１による急縮小部を設けた場合、急縮小部の径が小さいほど、ヒートシンク３内面と冷媒との間の熱伝達率は向上し、圧力損失も上昇する。
【００３６】
また、この実施の形態では、実施の形態１と同様に管状ヒートシンク３内部に設けられた突起３１による流路縮小部の径を、各電子部品の直下において電子部品の発熱量、冷媒の温度を考慮して設定している。これによって、従来のヒートシンクで使用していたスペースの範囲内で、流量増加を伴わずに電子機器装置内に実装される電子部品の温度差を低減することができると共に、ヒートシンク全体の圧力損失を低減することができる。
【００３７】
実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態４を示す図で、図４（ａ）はこの実施の形態による冷却部材であるヒートシンク３の内部構造を示した斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。図４の矢視Ｘは、図１（ａ）の紙面下方向を示している。
【００３８】
この実施の形態では、図４に示すように平板状ヒートシンク３内に設けた突起３１により流路の急縮小部３２を設けて、冷媒４とヒートシンク３内面との間の熱伝達率を向上させている。急縮小部３２の配置ピッチは冷媒の流れ方向４１の位置により変えている。図では例として、流れ方向にI、I I、I I Iの３つの領域に分け、各領域における急縮小部３２のピッチを、ｐ１＞ｐ２＞ｐ３の関係となるように段階的に変えた例を示している。
【００３９】
ヒートシンク３内の流路に突起３１による急縮小部３２を設けた場合、熱伝達率は急縮小部３２の配置ピッチを変化させると、ヒートシンク３内面と冷媒４との間の熱伝達率と圧力損失も変化する。図４の例ではヒートシンク３の加工を簡単にするため、流れ方向４１に３つの領域に分け、急縮小部３２の配置ピッチを段階的に変化させており、熱伝達率、単位長さ当たりの圧力損失を領域により変化させている。
例えば、実施の形態１の例と同様に等間隔で配置された発熱量の等しいモジュールの冷却において図４に示すヒートシンク３を使用し、熱伝達率が高くなるように流路急縮小部３２の配置ピッチを設定した側を、冷媒の流れの下流側に設定して装着することにより、電子機器装置内に実装される電子部品間の温度差及びヒートシンク全体の圧力損失を低減することができる。
【００４０】
この実施の形態は以上のように構成され、電子機器装置の間接冷却を行うために、平板状ヒートシンク内部に突起を設け、この突起による流路縮小部の配置ピッチを、各電子部品の直下において電子部品の発熱量、冷媒の温度を考慮して設定する。これによって、従来のヒートシンクで使用していたスペースの範囲内で、流量増加を伴わずに、電子機器装置内に実装される電子部品の温度差を低減することができると共に、ヒートシンク全体の圧力損失を低減することができる。
【００４１】
実施の形態４．
図５は、この発明の実施の形態４を示す図で、この実施の形態による冷却部材であるヒートシンク３の内部構造を示した斜視図である。図５の矢視Ｘは、図１（ａ）の紙面下方向を示している。ヒートシンク３は、図８のヒートシンク３０と同程度の大きさを有し、シャーシ５内で図８のヒートシンク３０の配置と同様にして配置される。
【００４２】
この実施の形態では、管状ヒートシンク３内に設けた突起３１により流路の急縮小部を設けて冷媒とヒートシンク３内面との間の熱伝達率を向上させている。この際、急縮小部の配置ピッチを冷媒の流れ方向４１の位置により変えている。図では例として流れ方向にI、I I、I I Iの３つの領域に分け、急縮小部の配置ピッチを段階的に変えた例を示している。
【００４３】
ヒートシンク３内の流路に突起３１による急縮小部を設けた場合、急縮小部の配置ピッチを変化させると、ヒートシンク３内面と冷媒との間の熱伝達率と圧力損失も変化する。
例えば、図５のヒートシンクを実施の形態１の例と同様に等間隔で配置された発熱量の等しいモジュールの冷却において、熱伝達率が高くなるように流路急縮小部の配置ピッチを設定した側を冷媒の流れの下流側に設定して装着することにより、装置内に実装される電子部品間の温度差及びヒートシンク全体の圧力損失を低減することができる。
【００４４】
この実施の形態では、流路縮小部の配置ピッチを、各電子部品の直下において電子部品の発熱量、冷媒の温度を考慮して設定している。これにより、従来のヒートシンクで使用したいたスペースの範囲内で、流量増加を伴わずに電子機器装置内に実装される電子部品の温度差を低減することができると共に、ヒートシンク全体の圧力損失を低減することができる。
【００４５】
実施の形態５．
図６は、この発明の実施の形態５を示す図で、この実施の形態による冷却部材であるヒートシンク３の内部構造を示した断面図である。図６の矢視Ｘは、図１（ａ）の紙面下方向を示している。ヒートシンク３は、図８のヒートシンク３０と同程度の大きさを有し、シャーシ５内で図８のヒートシンク３０の配置と同様にして配置される。
【００４６】
この実施の形態では、複数の管３３を連結してヒートシンクを構成する。連結部に配置されたシール用のＯリング３４は、管内の内部流路に突出させることにより、流路の急縮小部３２を設けている。この流路の急縮小部３２は、冷媒とヒートシンク内面との間の熱伝達率を向上させる。この際、Ｏリング３４のつぶし量を、冷媒の流れ方向４１の位置により変えて、Ｏリング３４が管３３内へ突出する突出量を変化させている。
【００４７】
図では例として、流れ方向にI、I I、I I Iの３つの領域に分け、Ｏリング３４のつぶし量を管理するための、Ｏリング３４が嵌合する（Ｏリング３４を潰すための）隙間を、ａ１＞ａ２＞ａ３の関係とすることにより、急縮小部の流路径を段階的に変えた例を示している。
【００４８】
Ｏリングによりヒートシンク内の流路に急縮小部を設けた場合、Ｏリングのつぶし量を大きくして急縮小部の径を小さくするほど、ヒートシンク内面と冷媒との間の熱伝達率は向上し、圧力損失も上昇する。
【００４９】
この実施の形態では、Ｏリングのつぶし量を、各電子部品の直下において電子部品の発熱量、冷媒の温度を考慮して設定している。これにより、従来のヒートシンクで使用していたスペースの範囲内で、流量増加を伴わずに電子機器装置内に実装される電子部品の温度差を低減することができると共に、ヒートシンク全体の圧力損失を低減することができる。
【００５０】
実施の形態６．
図７は、この発明の実施の形態６を示す図で、この実施の形態による冷却部材であるヒートシンク３の内部構造を示した斜視図である。図７の矢視Ｘは、図１（ａ）の紙面下方向を示している。ヒートシンク３は、図８のヒートシンク３０と同程度の大きさを有し、シャーシ５内で図８のヒートシンク３０の配置と同様にして配置される。
【００５１】
この実施の形態では、図７に示すように平板状ヒートシンク３内面にアルミ等の熱伝導の良いワイヤ３５を、ワイヤボンディング装置等で内壁面３ａ、３ｂに固着してフィンを構成し、冷媒とヒートシンク３内面との間の熱伝達率を向上させたものである。ワイヤ３５を固着するピッチは、冷媒の流れ方向４１の位置により変えている。図では例として流れ方向にI 、I I、 I I Iの３つの領域に分け、ワイヤ３５を固着するピッチを段階的に変えた例を示している。
【００５２】
ヒートシンク３内の流路にワイヤ３５を固着してフィンを設けた場合、ワイヤ３５を固着するピッチが小さいほど、ヒートシンク３内面と冷媒との間の熱伝達率は向上し、圧力損失も上昇する。図７の例ではヒートシンク３の製造を簡単にするため、流れ方向にI 、I I、 I I Iの３つの領域に分け、ワイヤ３５を固着する流れ方向のピッチＡ及びは流れ方向に垂直なピッチＢの両方を段階的に変化させており、熱伝達率、単位長さ当たりの圧力損失を領域により変化させている。
【００５３】
例えば、図７のヒートシンク３を実施の形態１の例と同様に等間隔で配置された発熱量の等しいモジュールの冷却において、ワイヤ３５を固着するピッチの小さい側を冷媒の下流側に設定して装着することにより、ヒートシンク３全体の圧力損失及び装置内に実装される電子部品間の温度差を低減することができる。
【００５４】
また、ワイヤ３５によるフィンの製造方法は、従来よりフィンの製造に多く採用されている鋳造や鍛造等の型によりフィンを製造する方法とは異なり、ワイヤボンディング装置等へのプログラム指示によりフィンの配置ピッチを設定して、フィンを壁面３ａ、３ｂに固着し製造する方法である。
【００５５】
この実施の形態のように、冷却する電子部品に対応してフィンの配置ピッチを変化させる場合、従来のフィンの製造方法のように型の変更や種類の増加を伴わず、プログラムの変更により容易にフィンを製造することができる。
【００５６】
この実施の形態は以上のように構成され、電子機器装置の間接冷却を行うために、平板状ヒートシンク内部に設けられたワイヤによるフィンを固着するピッチを、各電子部品の直下において電子部品の発熱量、冷媒の温度を考慮して設定している。これにより、従来のヒートシンクで使用したいたスペースの範囲内で、流量増加を伴わずに電子機器装置内に実装される電子部品の温度差を低減することができると共に、ヒートシンク全体の圧力損失を低減することができる。
【００５７】
また、フィンを固着するピッチはワイヤボンディング装置等のプログラムにより容易に設定できるため、冷却する電子部品の配置に対応したフィンを備えるヒートシンクの製造が容易である。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電子機器の間接冷却構造において冷却部材の内面と冷媒との間の熱伝達率を、冷媒の流れ方向の位置により変化させることにより、冷媒流量の大きな増加を伴わずに電子機器内に実装される電子部品の温度差を低減することができると共に、ヒートシンク全体の圧力損失を低減することができる。
【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】この発明の実施の形態１におけるヒートシンクの斜視図及び断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２におけるヒートシンクの斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態３におけるヒートシンクの斜視図及び断面図である。
【図５】この発明の実施の形態４におけるヒートシンクの斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態５におけるヒートシンクの断面図である。
【図７】この発明の実施の形態６におけるヒートシンクの斜視図である。
【図８】従来の電子機器装置の冷却構造を示す斜視図及び断面図である。
【図９】電子機器装置の冷却構造のヒートシンクの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ モジュール
２ 電子部品
３ ヒートシンク
４ 冷媒
５ シャーシ
３１ 突起
３２ 急縮小部
３３ 管
３４ Ｏリング
３５ ワイヤ
４１ 流れ方向
Claims (10)
- 異なる位置に配設された複数の発熱性の電子部品の夫々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た冷却部材であって、
上記冷却部材の内壁面の熱伝達率は、冷媒の流れ方向に変化することを特徴とする冷却部材。 - 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た複数の突起を有し、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を構成し、
当該流路縮小部の流路の幅は、冷媒の流れ方向に変化することを特徴とする請求項１記載の冷却部材。 - 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た複数の突起を有し、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を構成し、
当該流路縮小部の流路の幅は、冷媒の下流側の幅が上流側の幅よりも狭くなるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の冷却部材。 - 上記冷却部材は、内部流路を構成する管状の内壁面を有し、当該内壁面に形成された複数の突起を有するとともに、当該突起により流路の径が縮小される複数の流路縮小部を構成し、
当該流路縮小部の流路の径は、冷媒の流れ方向に変化することを特徴とする請求項１記載の冷却部材。 - 上記冷却部材は、内部流路を構成する管状の内壁面を有し、当該内壁面に形成された複数の突起を有するとともに、当該突起により流路の径が縮小される複数の流路縮小部を構成し、
当該流路縮小部の流路の径は、冷媒の下流側の径が上流側の径よりも狭くなるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の冷却部材。 - 上記冷却部材は、内部流路を形成する内壁面に複数の突起を有し、
上記冷媒の流れ方向で隣接する突起間のピッチは、冷媒の流れ方向に変化することを特徴とする請求項１記載の冷却部材。 - 上記冷却部材は、内部流路を形成する内壁面に複数の突起を有し、
上記突起の配置されるピッチは、冷媒の下流側のピッチが上流側のピッチよりも狭くなるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の冷却部材。 - 上記冷却部材は、互いに連結された複数の冷却管、および冷却管の連結部をシールするとともに冷却管の内部流路に突出したＯリングを有し、
上記Ｏリングのつぶし量は、冷媒の流れ方向に変化することを特徴とする請求項１記載の冷却部材。 - 上記冷却部材は、内部流路に複数のフィンが突出するワイヤフィンが配置され、
上記ワイヤフィンは、隣接するフィンのピッチが冷媒の流れ方向に変化することを特徴とする請求項１記載の冷却部材。 - 複数の電子部品の搭載された１つもしくは複数の電子ユニットと、
上記請求項１乃至９記載の何れか記載の冷却部材とを備え、
上記電子ユニットは、上記冷却部材の内部流路外側の壁面に当接されたことを特徴とする電子機器。
Priority Applications (1)
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