JP2008004667A - 冷却構造及び冷却構造の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微細なフィン及びフィンピッチで形成されるマイクロチャネルは、製造方法が限られるため、フィンの厚さ方向の寸法精度を確保することが難しい。そのため、マイクロチャネルをチャンバーに収容したときに、外側のフィンとチャンバーとの間に隙間が生じる。この隙間を流れる冷媒のバイパス流が生じると、所望の冷却性能が確保されない。
【解決手段】マイクロチャネル（３）は、フィン長手方向（Ｙ方向）の寸法精度を確保することは比較的容易である。そこで、外側のフィン（３１）とチャンバー（１）との間の隙間（２４）から見て上流方向（Ｙ方向の逆方向）又は下流方向（Ｙ方向）に物体（４、５）を設置し、冷媒がこの隙間（２４）を流れることを防止する。この物体（４、５）とチャンバー（１）の外郭材（１２、１４）とを一体に形成すれば、組み立て工程が効率化され、コストが削減される。
【選択図】図１

Description

本発明は、集積回路のような電子部品を冷却する冷却構造及びその製造方法に関し、特に、液冷式の冷却構造とその製造方法に関する。

計算機に使用されるＬＳＩは、世代毎に集積度が加速度的に増加している。これに伴ない、ＬＳＩの発熱量も世代毎に増加している。ＬＳＩを高速で動作させるためには、ＬＳＩの動作温度を一定温度以下に制御する必要がある。そこで、ＬＳＩには、その発熱量に応じた冷却構造が取りつけられる。

一方、近年では、ＬＳＩの演算速度を向上させることだけでなく、メモリーのような周辺部とＬＳＩとの間の信号伝達速度を向上させることも、計算機の高速化にとって重要となっている。信号伝達速度を向上させるためには、ＬＳＩとメモリー等を接続する配線長を短くする必要がある。そのため、計算機の筐体内に十分な空きスペースを確保することが困難になっている。したがって、ＬＳＩの発熱量の増加に対応するためには、冷却構造の大型化を伴なわないようにその冷却能力を高める必要がある。

そこで、ＬＳＩ上に微細な放熱フィンを設け、放熱フィンの間に冷却水を流してＬＳＩを冷却するマイクロチャネル冷却が提案されている。

特許文献１は、ワイヤー加工を用いてマイクロチャネルを形成する方法を開示している。

特許文献２は、マイクロチャネルを有する冷却プレートを開示している。この冷却プレートは、コルゲートフィンと、コルゲートフィンを取り囲む外郭プレートとから構成される。

特許文献３は、フィン付き伝熱体の製造方法であって、伝熱体に対してスカイブ切削加工を行って湾曲フィンを微細ピッチで形成する工程を含むものを開示している。

特許文献４は、多数の微細な流路からなる並列流路と、各流路へ冷媒を分配する第１のヘッダーと、並列流路から流出した冷媒が合流する第２のヘッダーとを有する半導体素子用冷却器を開示している。

特許文献５は、冷媒を導入する導入路と、内部に設けられた複数の微細な流路とを備えたヒートシンクを開示している。
特開２００２−１５１６４０号公報 特開２００５−０８５８８７号公報 特開２００２−３２９８２０号公報 特開２００１−０３５９８１号公報 特開２００３−３１８３４３号公報

本発明の目的は、冷却性能が優れた冷却構造及びその製造方法を提供することである。

本発明の他の目的は、製造が容易な冷却構造及び冷却構造を容易に製造する方法を提供することである。

以下に、（発明を実施するための最良の形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための最良の形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明による冷却構造は、内部空間（２）を有するチャンバー（１）と、電子部品（９９）が発生する熱を放熱する複数のフィン（３１、３２、３３）と、前記内部空間に設けられた物体（４、５）とを具備している。前記複数のフィンは、前記内部空間に並列されている。前記チャンバーの外から前記内部空間に流入した液体は、前記複数のフィンの間のフィン間流路（２３）を流れてから前記チャンバーの外に流出する。前記複数のフィンは、最も外側に位置する外側フィン（３１）を含んでいる。前記チャンバーは、前記外側フィンと対向している内壁面（１４ａ）を備えている。前記液体が前記フィン間流路を流れる第１方向（Ｙ方向）と、その逆方向としての第２方向とが定義されている。前記物体は、前記液体が前記外側フィンと前記内壁面とに挟まれた第１空間（２４）から見て前記第１方向又は前記第２方向の一方に配置されている。

本発明による冷却構造は、前記フィン間流路と並列関係にある前記第１空間を液体冷媒が流れることが前記物体によって防がれているため、冷却性能が優れている。

また、前記複数のフィンは前記第１方向に平行な方向の寸法精度を確保することが比較的容易である。本発明による冷却構造は、前記物体が前記第１空間から見て前記第１方向又は前記第２方向に配置されているため、製造が容易である。

本発明による冷却構造においては、前記外側フィンは、前記一方側に端縁（３１ａ、３１ｂ）を備えている。前記端縁と前記物体との前記第１方向の間隔（Ｄ）は、前記複数のフィンのフィンピッチ（Ｐ）より狭いことが好ましい。

本発明による冷却構造は、前記内部空間に設けられた他の物体（４、５）を具備していることが好ましい。前記他の物体は、前記第１空間から見て第１方向又は第２方向の他方に配置されている。

本発明による冷却構造においては、前記内部空間は、前記複数のフィンから見て前記一方に位置し、且つ、前記液体が流れる部分空間（２１、２２）を含んでいる。前記物体は、前記部分空間に面し、且つ、前記内壁面に対して傾斜した傾斜面（４ｂ、５ｂ）を備えていることが好ましい。前記内壁面と前記傾斜面との間隔は、前記第１空間に近い側で広く、前記第１空間から遠い側で狭い。

本発明による冷却構造の製造方法は、内部空間（２）を有するチャンバー（１）と、電子部品（９９）が発生する熱を放熱する複数のフィン（３１、３２、３３）と、前記内部空間に設けられた物体（４、５）とを具備する冷却構造を製造する方法である。前記複数のフィンは、前記内部空間に並列されている。前記チャンバーの外から前記内部空間に流入した液体は、前記複数のフィンの間のフィン間流路（２３）を流れてから前記チャンバーの外に流出する。前記複数のフィンは、最も外側に位置する外側フィン（３１）を含んでいる。前記チャンバーは、前記外側フィンと対向している内壁面（１４ａ）を備えている。前記液体が前記フィン間流路を流れる第１方向（Ｙ方向）と、その逆方向としての第２方向とが定義されている。前記物体は、前記液体が前記外側フィンと前記内壁面とに挟まれた第１空間（２４）から見て前記第１方向又は前記第２方向の一方に配置されている。

本発明による冷却構造の製造方法においては、前記チャンバーは、チャンバー底板（１１）と、チャンバー側壁（１４）とを備えている。本発明による冷却構造の製造方法は、前記チャンバー側壁と前記物体とを一体に形成するステップと、前記物体が一体に形成された前記チャンバー側壁と、前記複数のフィンが固定された前記チャンバー底板とを用いて本冷却構造を組み立てるステップとを具備することが好ましい。

本発明による冷却構造の製造方法においては、前記チャンバーは、チャンバー上蓋（１２）と、チャンバー底板（１１）とを備えている。本発明による冷却構造の製造方法は、前記チャンバー上蓋と前記物体とを一体に形成するステップと、前記物体が一体に形成された前記チャンバー上蓋と、前記複数のフィンが固定された前記チャンバー底板とを用いて本冷却構造を組み立てるステップとを具備することが好ましい。

本発明によれば、冷却性能が優れた冷却構造及びその製造方法が提供される。

また、本発明によれば、製造が容易な冷却構造及び冷却構造を容易に製造する方法が提供される。

添付図面を参照して、本発明による冷却構造を実施するための最良の形態を以下に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る冷却構造１００を示している。冷却構造１００に対してＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向が定義されている。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、互いに直交している。冷却構造１００は、内部空間２を有するチャンバー１と、フィン付き構造体３と、ブロック形状をした物体４及び物体５とを具備している。フィン付き構造体３と、物体４及び物体５とは、内部空間２に設けられている。チャンバー１の外形は、平板形状である。チャンバー１は、チャンバー底板１１と、平板形状をしたチャンバー上蓋１２と、チャンバー枠体１３とを備えている。チャンバー底板１１はチャンバー枠体１３が有する一の開口を閉じており、チャンバー上蓋１２はチャンバー枠体１３が有する他の開口を閉じている。チャンバー底板１１及びチャンバー上蓋１２は、Ｚ方向に対向している。チャンバー枠体１３は、フィン付き構造体３から見てＹ方向の逆方向に配置されたチャンバー上流側壁１６と、フィン付き構造体３から見てＹ方向に配置されたチャンバー下流側壁１７と、フィン付き構造体３を挟んで互いにＸ方向に対向した２つのチャンバー側壁１４とを備えている。チャンバー上流側壁１６とチャンバー下流側壁１７は、Ｙ方向に対向している。２つの物体４と、２つの物体５とが、チャンバー枠体１３の４隅に配置されている。すなわち、物体４がチャンバー側壁１４とチャンバー上流側壁１６とによって形成された隅部に配置され、物体５がチャンバー側壁１４とチャンバー下流側壁１７とによって形成された隅部に配置されている。上流側空間２１は、フィン付き構造体３の上流に位置する空間であり、チャンバー上流側壁１６と、フィン付き構造体３と、２つの物体４とに囲まれている。下流側空間２２は、フィン付き構造体３の下流に位置する空間であり、フィン付き構造体３と、チャンバー下流側壁１７と、２つの物体５とに囲まれている。上流側空間２１及び下流側空間２２のそれぞれは、内部空間２の一部である。チャンバー上流側壁１６には、上流側空間２１に液体冷媒を流入させるための流入口１８が設けられ、チャンバー下流側壁１７には下流側空間２２から液体冷媒を流出させるための流出口１９が設けられている。

なお、流入口１８は、上流側空間２１に液体冷媒を流入させることが可能であれば、チャンバー側壁１４やチャンバー上蓋１２に設けられていてもよい。流出口１９も、下流側空間２２から液体冷媒を流出させることが可能であれば、チャンバー側壁１４やチャンバー上蓋１２に設けられていてもよい。

図２は、第１の実施形態に係る冷却構造１００をＹ方向に垂直な平面で切った断面図を示している。２つのチャンバー側壁１４が有する２つの内壁面１４ａはフィン付き構造体３を挟んでＹ方向に対向している。チャンバー底板１１が有する内側面１１ａと、チャンバー上蓋１２が有する内側面１２ａとは、フィン付き構造体３を挟んでＺ方向に対向している。チャンバー底板１１は、内側面１１ａの反対側に外側面１１ｂを有している。外側面１１ｂと内側面１１ａとは互いに反対方向を向いている。外側面１１ｂは、電子部品９９の上面９９ａに密着している。電子部品９９は、例えば、計算機が備える演算装置のような集積回路であり、冷却構造１００から見てＺ方向の逆方向に配置されている。電子部品９９は、図示されない配線基板に取りつけられている。配線基板は、電子部品９９から見てＺ方向の逆方向に配置されている。フィン付き構造体３は、板形状をした基部３０と、基部３０に設けられた複数のフィン、例えば、フィン３１〜３３とを備えている。基部３０は、フィン配設面３０ａ及び接合面３０ｂを備えている。フィン配設面３０ａ及び接合面３０ｂは、基部３０の反対側に配置され、互いに反対方向を向いている。接合面３０ｂは、内側面１１ａに密着している。フィン３１〜３３を含む複数のフィンは、互いに並列となるように。フィン配設面３０ａに固定されている。各フィンの高さ方向は、Ｚ方向に平行である。各フィンの厚さ方向は、Ｘ方向に平行である。各フィンの長手方向はＹ方向に平行である。

図３は、第１の実施形態に係る冷却構造１００の内部構造を示す平面図である。フィン３２とフィン３３とは、フィン間流路２３を挟んで対向するように隣り合っている。フィン付き構造体３には、フィン間流路２３のようなフィン間流路が複数設けられている。これらのフィン間流路は互いに並列の関係にある。複数のフィンの中で最も外側に位置しているフィン３１と内壁面１４ａとは、隙間空間２４を挟んでＸ方向に対向している。隙間空間２４とフィン間流路２３とは、並列関係を有している。

冷却構造１００の外から流入口１８を通って上流側空間２１に流入した液体冷媒は、フィン付き構造体３に設けられた複数のフィン間流路のいずれか、例えばフィン間流路２３を通って下流側空間２２に流入し、そこから流出口１９を通って冷却構造１００の外に流出する。したがって、電子部品９９で発生し、チャンバー底板１１と基部３０とを経由してフィン３１〜３３のようなフィンに移動した熱は、そこからフィン間流路をＹ方向に流れる液体冷媒へと放熱され、液体冷媒によって冷却構造１００の外へと運ばれる。

電子部品９９を効率的に冷却するためには、電子部品９９の真上（Ｚ方向）に位置するフィン間流路、例えばフィン間流路２３を流れる液体冷媒の流速を速くすることが重要である。ここで、フィン付き構造体３をチャンバー１に取り付けるための取り付けしろが必要であるため、隙間空間２４の幅Ｗ２４をゼロにすることができない。幅Ｗ２４は、内壁面１４ａとフィン３１との間隔として定義される。隙間空間２４とフィン間流路２３とが並列関係にあるから、幅Ｗ２４がフィン付き構造体３のフィンピッチＰよりも大きい場合には、何らかの手段で液体冷媒が隙間空間２４を流れることを防止しないと、液体冷媒は圧力損失の小さい隙間空間２４を流れてしまい、フィン間流路２３を流れる液体冷媒の流速が遅くなる。

冷却構造１００においては、上流側空間２１に流入した液体冷媒が隙間空間２４を通って下流側空間２２に達することを妨げるように物体４及び物体５が設けられている。そのため、液体冷媒が隙間空間２４をバイパスすることが防がれ、液体冷媒がフィン間流路２３のようなフィン間流路を確実に流れるようになっている。したがって、冷却構造１００の冷却効率は優れている。

ここで、フィン付き構造体３においては、フィンがその厚さ方向に倒れやすいため、Ｘ方向の寸法精度がＹ方向の寸法精度よりも劣る。したがって、物体４及び物体５を隙間空間２４に配置せず、物体４及び物体５を隙間空間２４から見てＹ方向の逆方向及びＹ方向にそれぞれ配置することにすれば、冷却構造１００の組み立てが容易になる。物体４は隙間空間２４に面している第１面４ａを備え、物体５は隙間空間２４に面している第１面５ａを備えている。第１面４ａはＹ方向を向いており、第１面５ａはＹ方向の逆方向を向いている。第１面４ａ及び第１面５ａは、フィン３１の長手方向の延長線上に配置されている。フィン３１は、上流側（Ｙ方向の逆方向側）に端縁３１ａを備え、下流側（Ｙ方向側）に端縁３１ｂを備えている。液体冷媒は、隙間空間２４を流れる場合には、第１面４ａと端縁３１ａとの隙間を通過してから垂直に曲がって隙間空間２４を流れ、もう一度垂直に曲がって第１面５ａと端縁３１ｂとの隙間を通過しなければならない。このため、上流側空間２１から隙間空間２４を通って下流側空間２２に達する流路の圧力損失が大きくなり、液体冷媒が隙間空間２４をバイパスすることが確実に防がれる。

また、フィン付き構造体３のフィンが設けられている部分のＸ方向の幅Ｗ３が電子部品９９のＸ方向の幅Ｗ９９よりも大きく、２つの物体４間のＸ方向の間隔として定義される上流側空間２１の幅Ｗ２１と幅Ｗ９９とが一致し、２つの物体５のＸ方向の間隔として定義される下流側空間２２の幅Ｗ２２と幅Ｗ９９とが一致していることが好ましい。この場合、フィン付き構造体３が備えるフィンの形状が、図１に示されるような平板形状ではなく、後述する湾曲した形状をしている場合であっても、フィン付き構造体３の寸法精度を細かく規定しなくても、液体冷媒が隙間空間２４をバイパスすることを容易に防止することができる。

第１面４ａと端縁３１ａとの間隔ＤはフィンピッチＰよりも大きくても良いが、間隔ＤがフィンピッチＰよりも小さいことが好ましい。間隔ＤがフィンピッチＰよりも小さい場合にはバイパス流を防ぐ効果が高くなる。第１面５ａと端縁３１ｂとの間隔についても同様である。このような寸法となるように冷却構造１００を製造することは、フィン付き構造体３のフィンの長手方向の寸法精度が高いために容易である。

ここで、フィンピッチＰが１ｍｍ以下の場合、フィン間流路２３のようなフィン間流路はマイクロチャネルと呼ばれる。この場合、フィンが薄くなるためにフィン３１のような外側のフィンはその厚さ方向に倒れやすく、フィン３１とチャンバー側壁１４との間には十分な取りつけしろを確保する必要があるため、幅Ｗ２４はフィンピッチＰの２倍から３倍になってしまう。幅Ｗ２４がフィンピッチＰの２倍から３倍である場合には、液体冷媒が隙間空間２４をバイパスすることによる冷却性能の低下は２０％以上になることもある。したがって、フィンピッチＰが小さい場合には、液体冷媒が隙間空間２４をバイパスすることを防止することは特に重要である。

第１の実施形態に係る冷却構造１００を製造する方法について以下に説明する。以下の説明においては、フィンピッチＰが１ｍｍ以下の場合について説明するが、フィン付き構造体３のフィンピッチＰが１ｍｍより大きい冷却構造１００を製造する方法は、以下の説明と技術水準とから明らかである。

はじめに、フィン付き構造体３を製造する。フィン付き構造体３は、アルミニウムや銅のような熱伝導率が高い金属材料に対し、ワイヤーカットによって微細なフィンを形成することで製造される。フィン付き構造体３は、プレス加工による製造も可能である。

つぎに、フィン付き構造体３をチャンバー底板１１に密着させて固定する。フィン付き構造体３は、ろう付け、又は、熱伝導性の接着剤による接着によりチャンバー底板１１に固定される。なお、チャンバー底板１１の材料は、熱伝導率が高い金属であることが好ましい。

なお、フィン付き構造体３とチャンバー底板１１とを一つの部品として製造してもよい。この場合、共通の母材を加工してフィン付き構造体３とチャンバー底板１１を一体的に製造する。

つぎに、フィン付き構造体３が固定されたチャンバー底板１１と、チャンバー上蓋１２と、チャンバー側壁１４と、チャンバー上流側壁１６と、チャンバー下流側壁１７と、物体４及び物体５とを用いて、冷却構造１００を組み立てる。このとき、液体冷媒がチャンバー１の外に漏れないように、チャンバー１をろう付けやＯリングでシールする。物体４及び物体５は、高い熱伝導率が必要とはならないため、金属以外の材料で形成されてもよいが、ろう付けによりチャンバー１に固定する場合にはチャンバー１と同一の金属材料で形成されていることが好ましい。

図４は、冷却構造１００の製造方法であって、生産性を向上させるための一の製造方法を示している。図４においては、チャンバー上蓋１２は省略されている。

この方法においては、あらかじめ物体４及び物体５をチャンバー側壁１４と一体に形成し、物体４及び物体５が形成されたチャンバー側壁１４と、フィン付き構造体３が固定されたチャンバー底板１１と、チャンバー上蓋１２と、チャンバー上流側壁１６と、チャンバー下流側壁１７とを用いて、冷却構造１００を組み立てる。チャンバー側壁１４は、冷却構造１００の組み立て時にチャンバー底板１１にろう付けする。この方法においては、物体４及び物体５とチャンバー側壁１４とをプレス加工又は押し出し加工により一体に形成することが可能であるため、コスト面や生産性の面で有利である。なお、フィン付き構造体３はフィンの長手方向の寸法精度が高いため、冷却構造１００を組み立てるときの物体４又は物体５とフィン付き構造体３との位置決めは容易である。

図４に示す製造方法においては、あらかじめ、物体４をチャンバー上流側壁１６と一体に形成し、物体５をチャンバー下流側壁１７と一体に形成し、その後、フィン付き構造体３が固定されたチャンバー底板１１と、チャンバー上蓋１２と、チャンバー側壁１４と、物体４が形成されたチャンバー上流側壁１６と、物体５が形成されたチャンバー下流側壁１７とを用いて、冷却構造１００を組み立てることとしてもよい。チャンバー上流側壁１６及びチャンバー下流側壁１７は、冷却構造１００の組み立て時にチャンバー底板１１にろう付けする。この場合も、物体４とチャンバー上流側壁１６とをプレス加工や押し出し加工により一体に形成し、物体５とチャンバー下流側壁１７とをプレス加工や押し出し加工により一体に形成することが可能であるため、コスト面や生産性の面で有利である。

また、物体４及び物体５とチャンバー枠体１３とをプレス加工や押し出し加工により一体に形成してもよい。

図５は、冷却構造１００の製造方法であって、生産性を向上させるための他の製造方法を示している。

この製造方法においては、あらかじめ物体４及び物体５とチャンバー上蓋１２とをプレス加工や押し出し加工により一体に形成し、フィン付き構造体３が固定されたチャンバー底板１１と、物体４及び物体５が形成されたチャンバー上蓋１２と、チャンバー側壁１４と、チャンバー上流側壁１６と、チャンバー下流側壁１７とを用いて冷却構造１００を組み立てる。

チャンバー上蓋１２は、チャンバー枠体１３にろう付けしてもよいが、Ｏリングのようなシール材を介してチャンバー枠体１３にねじ止めしてもよい。ねじ止めをする場合には、物体４及び物体５と一体に形成されたチャンバー上蓋１２は金属である必要はなく、樹脂材料であってもよい。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る冷却構造１００は、内部空間２を有するチャンバー１と、図６に示されたフィン付き構造体３と、物体４及び物体５とを具備している。第２の実施形態に係る冷却構造１００は、第１の実施形態に係る冷却構造１００において、図１に示されたフィン付き構造体３を図６に示されたフィン付き構造体３で置き換えたものである。フィン付き構造体３は、平板形状をしたフィンを備えるかわりに、湾曲したフィン、例えば、フィン３１〜３３を備えている。各フィンの湾曲している凹面は、Ｘ方向を向いている。

図７は、第２の実施形態に係る冷却構造１００をＹ方向に垂直な平面で切った断面図を示している。第２の実施形態に係る冷却構造１００においては、各フィンが湾曲しており、一方、チャンバー側壁１４が平板形状であるため、隙間空間２４の流路断面積がフィン間流路２３の流路断面積よりも大きくなりやすい。したがって、第２の実施形態に係る冷却構造１００においては、液体冷媒が隙間空間２４をバイパスすることを防がなければならない必要性が高いが、物体４及び物体５により液体冷媒が隙間空間２４をバイパスすることが有効に防がれる。

第２の実施形態に係るフィン付き構造体３は、アルミニウムや銅のような熱伝導率が高い金属材料に対し、スカイブ切削加工を行って微細な湾曲フィンを形成することで製造する。

第２の実施形態に係る冷却構造１００の製造方法は、フィン付き構造体３を製造する工程を除いて、第１の実施形態に係る冷却構造１００の製造方法と同様である。

（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態に係る冷却構造１００を示している。図８においては、チャンバー上蓋１２は省略されている。第３の実施形態に係る冷却構造１００は、内部空間２を有するチャンバー１と、フィン付き構造体３と、物体４及び物体５とを具備している。第３の実施形態に係る冷却構造１００は、第１の実施形態に係る冷却構造１００において、図１に示された物体４及び物体５を図８に示された物体４及び物体５で置き換えたものである。第１の実施形態に係る物体４及び物体５がブロック形状をしているのに対し、第３の実施形態に係る物体４及び物体５は板形状をしている。

なお、物体４及び物体５は、図１に示されたものと図８に示されたものとの中間的な形状をしていてもよい。

第３の実施形態に係る冷却構造１００の製造方法は、第１の実施形態に係る冷却構造１００の製造方法と同様である。

また、第３の実施形態に係る冷却構造１００は、図１に示されたフィン付き構造体３のかわりに図６に示されたフィン付き構造体３を具備してもよい。この場合の第３の実施形態に係る冷却構造１００の製造方法は、第２の実施形態に係る冷却構造１００の製造方法と同様である。

（第４の実施形態）
図９は、本発明の第４の実施形態に係る冷却構造１００を示している。図９においては、チャンバー上蓋１２は省略されている。第４の実施形態に係る冷却構造１００は、内部空間２を有するチャンバー１と、フィン付き構造体３と、物体４及び物体５とを具備している。第４の実施形態に係る冷却構造１００は、第１の実施形態に係る冷却構造１００において、図１に示された物体４及び物体５を図９に示された物体４及び物体５で置き換えたものである。第１の実施形態に係る物体４及び物体５がブロック形状をしているのに対し、第４の実施形態に係る物体４及び物体５は三角柱形状をしている。

第４の実施形態に係る物体４は、第２面４ｂを備えている。第２面４ｂは、上流側空間２１に面し、Ｚ方向に平行である。第２面４ｂは、内壁面１４ａと第２面４ｂとの間隔が隙間空間２４に近い側で広く、隙間空間２４から遠い側で狭くなるように内壁面１４ａに対して傾斜している。同様に、第４の実施形態に係る物体５は、第２面５ｂを備えている。第２面５ｂは、下流側空間２２に面し、Ｚ方向に平行である。第２面５ｂは、内壁面１４ａと第２面５ｂとの間隔が隙間空間２４に近い側で広く、隙間空間２４から遠い側で狭くなるように内壁面１４ａに対して傾斜している。したがって、第４の実施形態に係る冷却構造１００においては、液体冷媒がスムーズに流れる。

なお、第４の実施形態に係る物体４及び物体５は、底面が台形の柱体形状をしていてもよい。

第４の実施形態に係る冷却構造１００の製造方法は、第１の実施形態に係る冷却構造１００を製造する方法と同様である。

また、第４の実施形態に係る冷却構造１００は、図１に示されたフィン付き構造体３のかわりに図６に示されたフィン付き構造体３を具備してもよい。この場合の第４の実施形態に係る冷却構造１００の製造方法は、第２の実施形態に係る冷却構造１００の製造方法と同様である。

なお、上記各実施形態に係る冷却構造１００は、物体４及び物体５の両方を具備することが好ましいが、物体４又は物体５のいずれか一方のみを具備する場合であっても液体冷媒が隙間空間２４をバイパスすることが防がれる。

上記各実施形態に係る冷却構造１００は、小型化が容易で冷却性能が優れているため、計算機の計算速度の向上が図られる。

また、上記各実施形態に係る冷却構造１００は、計算機に限らず、様々な電子機器の冷却に用いることも可能である。

本発明の第１の実施形態に係る冷却構造の斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る冷却構造の断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る冷却構造の平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る冷却構造を製造する一の方法について説明するための斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る冷却構造を製造する他の方法について説明するための斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係るフィン付き構造体の斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る冷却構造の断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る冷却構造の斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係る冷却構造の斜視図である。

符号の説明

１…チャンバー
１１…チャンバー底板
１１ａ…内側面
１１ｂ…外側面
１２…チャンバー上蓋
１２ａ…内側面
１３…チャンバー枠体
１４…チャンバー側壁
１４ａ…内壁面
１６…チャンバー上流側壁
１７…チャンバー下流側壁
１８…流入口
１９…流出口
２…内部空間
２１…上流側空間
２２…下流側空間
２３…フィン間流路
２４…隙間空間（バイパス流路）
３…フィン付き構造体
３０…基部
３０ａ…フィン配設面
３０ｂ…接合面
３１〜３３…フィン
３１ａ、３１ｂ…端縁
４、５…物体
４ａ、５ａ…第１面
４ｂ、５ｂ…第２面
９９…電子部品
９９ａ…上面
１００…冷却構造

Claims (7)

1. 内部空間を有するチャンバーと、
   電子部品が発生する熱を放熱する複数のフィンと、
   前記内部空間に設けられた物体と
   を具備し、
   前記複数のフィンは、前記内部空間に並列され、
   前記チャンバーの外から前記内部空間に流入した液体は、前記複数のフィンの間のフィン間流路を流れてから前記チャンバーの外に流出し、
   前記複数のフィンは、最も外側に位置する外側フィンを含み、
   前記チャンバーは、前記外側フィンと対向している内壁面を備え、
   前記液体が前記フィン間流路を流れる第１方向と、その逆方向としての第２方向とが定義され、
   前記物体は、前記液体が前記外側フィンと前記内壁面とに挟まれた第１空間から見て前記第１方向又は前記第２方向の一方に配置されている
   冷却構造。
2. 前記外側フィンは、前記一方側に端縁を備え、
   前記端縁と前記物体との前記第１方向の間隔は、前記複数のフィンのフィンピッチより狭い
   請求項１の冷却構造。
3. 前記内部空間に設けられた他の物体を具備し、
   前記他の物体は、前記第１空間から見て第１方向又は第２方向の他方に配置されている
   請求項１又は２の冷却構造。
4. 前記内部空間は、前記複数のフィンから見て前記一方に位置し、且つ、前記液体が流れる部分空間を含み、
   前記物体は、前記部分空間に面し、且つ、前記内壁面に対して傾斜した傾斜面を備え、
   前記内壁面と前記傾斜面との間隔は、前記第１空間に近い側で広く、前記第１空間から遠い側で狭い
   請求項１又は２の冷却構造。
5. 内部空間を有するチャンバーと、
   電子部品が発生する熱を放熱する複数のフィンと、
   前記内部空間に設けられた物体と
   を具備し、
   前記複数のフィンは、前記内部空間に並列され、
   前記チャンバーの外から前記内部空間に流入した液体は、前記複数のフィンの間のフィン間流路を流れてから前記チャンバーの外に流出し、
   前記複数のフィンは、最も外側に位置する外側フィンを含み、
   前記チャンバーは、前記外側フィンと対向している内壁面を備え、
   前記液体が前記フィン間流路を流れる第１方向と、その逆方向としての第２方向とが定義され、
   前記物体は、前記液体が前記外側フィンと前記内壁面とに挟まれた第１空間から見て前記第１方向又は前記第２方向の一方に配置されている
   冷却構造の製造方法。
6. 前記チャンバーは、チャンバー底板と、チャンバー側壁とを備え、
   前記チャンバー側壁と前記物体とを一体に形成するステップと、
   前記物体が一体に形成された前記チャンバー側壁と、前記複数のフィンが固定された前記チャンバー底板とを用いて本冷却構造を組み立てるステップと
   を具備する
   請求項５の冷却構造の製造方法。
7. 前記チャンバーは、チャンバー上蓋と、チャンバー底板とを備え、
   前記チャンバー上蓋と前記物体とを一体に形成するステップと、
   前記物体が一体に形成された前記チャンバー上蓋と、前記複数のフィンが固定された前記チャンバー底板とを用いて本冷却構造を組み立てるステップと
   を具備する
   請求項５の冷却構造の製造方法。

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