JP2014060340A - 冷却装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】冷媒流路に接するヒートシンク内部に冷媒を引き込む空洞を設けるとともに、その空洞内を冷媒が良く流れるようにして発熱体の冷却効率を高める技術を提供する。
【解決手段】本明細書が開示する冷却装置2は、発熱体であるMOS50と接触するヒートシンク20と、ヒートシンク20と接しており、水を通過させる冷媒管10を備える。ヒートシンク20の内部には冷媒管10内の水を引き込む空洞30が設けられている。さらに、空洞30と冷媒管10との間に、水の通過方向に沿って設けられており、膨らんでいる面(翼上面)48を空洞30側に向けている断面翼型のフィン40が備えられている。
【選択図】図1
【解決手段】本明細書が開示する冷却装置2は、発熱体であるMOS50と接触するヒートシンク20と、ヒートシンク20と接しており、水を通過させる冷媒管10を備える。ヒートシンク20の内部には冷媒管10内の水を引き込む空洞30が設けられている。さらに、空洞30と冷媒管10との間に、水の通過方向に沿って設けられており、膨らんでいる面(翼上面)48を空洞30側に向けている断面翼型のフィン40が備えられている。
【選択図】図1
Description
本明細書で開示する技術は、発熱体を冷却する冷却装置に関する。
発熱量の多い電子部品などの発熱体を冷却するために、発熱体に取り付けるヒートシンクと、ヒートシンクの表面に冷媒を流す流路で構成される冷却装置が用いられることがある。例えば、特許文献1に、そのような冷却装置が開示されている。特許文献1の技術はさらに、ヒートシンクの冷媒が接触する面に微細な窪みを設け、ヒートシンク表面に形成される温度境界層の発達を抑制し、伝熱特性を向上させる。
ヒートシンクは、アルミニウムなどの熱伝導率の高い物質で作られており、発熱体の熱を拡散し、冷媒との熱交換を活発にするために設けられる。何らかの都合(例えば、発熱体と冷媒流路の間に相当の空間がある場合など)でヒートシンクの厚みを厚くする場合がある。ヒートシンクの厚みを厚くすると、発熱体の熱の冷媒への移送効率が低下する虞がある。そのような課題に対してヒートシンクの内部をくり抜き、そのくり抜いた空洞へ冷媒を引き込むことが考えられるが、冷媒は空洞内で滞留して伝熱効率が思うように上がらない虞がある。本明細書は、冷媒流路に接するヒートシンク内部に冷媒を引き込む空洞を設けるとともに、その空洞内を冷媒が良く流れるようにして発熱体の冷却効率を高める技術を提供する。
本明細書が開示する冷却装置は、発熱体と接触するヒートシンクと、ヒートシンクと接しており冷媒を通過させる流路を備える。ヒートシンクの内部には流路内の冷媒を引き込む空洞が設けられている。さらに、空洞と流路との間に、冷媒の通過方向に沿って設けられており、膨らんでいる面を空洞側に向けている断面翼型のフィンが備えられている。なお、断面翼型のフィンの「膨らんでいる面」とは、一般に翼の上面と呼ばれている面である。
上記の構成によると、膨らんでいる面(翼上面)を空洞側に向けた翼型のフィンにより、空洞側が負圧となり(空洞内の流体の圧力が流路内の流体の圧力よりも小さくなり)流路の冷媒が空洞内に引き込まれる。その結果、空洞内を冷媒がスムーズに流れることになり、ヒートシンクを含む冷却装置の冷却効率が向上する。
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は発明を実施するための形態の欄にて詳しく説明する。
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。
(特徴1)フィンの流路側の面(翼下面)は平らに形成されている。
(特徴2)冷媒は水である。
(実施例)
図1に示す本実施例の冷却装置2は、発熱体であるMOS50を冷却するための冷却装置である。MOS50は、基板52に設けられた電気回路(図示しない)と電気的に接続されており、その電気回路から供給される電力によって動作する。MOS50は、動作に伴って発熱する。
図1に示す本実施例の冷却装置2は、発熱体であるMOS50を冷却するための冷却装置である。MOS50は、基板52に設けられた電気回路(図示しない)と電気的に接続されており、その電気回路から供給される電力によって動作する。MOS50は、動作に伴って発熱する。
冷却装置2は、MOS50と接触するヒートシンク20と、ヒートシンク20と接しており、水を通過させる冷媒管10と、フィン40を備える。
ヒートシンク20は、アルミニウム製の板材である。他の例では、ヒートシンク20は、熱伝導率が高い他の物質(例えば銅)で形成されていてもよい。本実施例では、MOS50と冷媒管10との間の距離が比較的大きいため、ヒートシンク20は比較的厚く形成されている。ヒートシンク20の上面22はMOS50と接触している。ヒートシンク20の内部には空洞30が形成されている。空洞30は、ヒートシンク20の下面からヒートシンク20の内部に向かって凹んだ形状に形成されている。ヒートシンク20は、MOS50の熱を拡散し、空洞30内を流れる水との熱交換を活発にする。上記の通り、ヒートシンク20は比較的厚く形成されているが、内部に空洞30を備えるため、MOS50の熱を空洞30内の水に効率良く移送することができる。
冷媒管10は、アルミニウム製の管状部材である。他の例では、冷媒管10は、他の物質で形成されていてもよい。冷媒管10の内部空間は、冷媒である水を通過させる流路14である。冷媒管10の上面10aはヒートシンク20の下面と接している。また、冷媒管10aの上面10aには孔12が開口している。孔12は、ヒートシンク20の空洞30と連通している。即ち、ヒートシンク20の空洞30は、冷媒管10の流路14と通じている。そのため、冷媒管10内の水の一部は孔12を介して空洞30内に導入され、空洞30内の水は孔12を通じて冷媒管10内に戻される。図示を省略しているが、冷媒管10の上流側には、水を供給するタンクと水を圧送するポンプが備えられており、冷媒管10の下流側は、タンクに接続している。タンク内の水は、冷媒管10を通じて循環する。なお、冷却装置2は、MOS50の他にも冷却対象を有していてもよい。即ち、冷媒管10には、ヒートシンク20の他に別のヒートシンクや別のデバイスが接していてもよい。
フィン40は、冷媒管10の孔12の内側であって、ヒートシンク20の空洞30と冷媒管10の間に設けられた部材である。フィン40は、支柱80によって、冷媒管10の下面10bに固定されている。なお、フィン40は、流路14の内部に設けられる支柱80に代えて、図1の手前側と奥側で冷媒管10の壁面に支持されてもよい。フィン40は、冷媒管10内の水の通過方向に沿って設けられている。フィン40は、その断面が翼型に形成されている。フィン40の膨らんでいる面(以下では翼上面と呼ぶ)48は、空洞30側に向けられている。フィン40の翼上面48の上端部は、空洞30内に位置する。一方、フィン40の平らな面(以下では翼下面と呼ぶ)46は、流路14側に向けられている。また、フィン40のうち、水の通過方向上流側の端部42が翼の前縁として機能し、下流側の端部44が翼の後縁として機能する。
上記の構成を有する冷却装置2において、冷媒管10内に水を流した場合の水の動きを、図1の矢印60、62、64、66、68を参照して説明する。
冷媒管10内に水を流すと、矢印60に示すように、水は冷媒管10内の上流側(図1中左側)から下流側(図1中右側)に向けて流れ始める。本実施例の冷却装置2では、フィン40が断面翼型に形成されているため、冷媒管10内に水を流すと、フィン40の空洞30側(翼上面48側)が負圧となる。ここで、「空洞側が負圧」とは、冷媒管10の流路内の水圧よりも空洞内の水圧が低いことを意味する。その結果、矢印62に示すように、冷媒管10を流れてきた水の一部が空洞30内に引き込まれる。矢印64に示すように、空洞30内に引き込まれた水は、空洞30内で滞留することなく、フィン40の翼上面48に沿って空洞30をスムーズに流れ、冷媒管10内に戻される。その結果、空洞30内では水が継続してスムーズに流れ、空洞30内の水とヒートシンク20との間では熱交換が活発に行われる。従って、ヒートシンク20を含む冷却装置2の冷却効率が向上する。
一方、矢印66に示すように、冷媒管10を流れてきた水の他の一部は、空洞30内に引き込まれることなく、冷媒管10内を下流に向けて流れる。矢印68に示すように、冷媒管10内を流れた水は、フィン40の下流側で、空洞30内から冷媒管10内に戻された水と合流し、冷媒管10をさらに下流に向けて流れる。
以上、本実施例の冷却装置2について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、以下の変形例を含んでもよい。
(変形例1)フィン40の形状は、翼上面48が空洞30側に膨らんでいる断面翼型であれば、上記の形状には限られない。従って、例えば、フィン40の翼下面46が、平らではなく、翼上面48に比べて小さく流路14側に膨らんでいてもよい。また、フィン40の翼下面46が、フィン40の内側に向けて凹んでいてもよい。これらの場合も、フィン40の断面形状は翼型であると言える。
(変形例2)冷媒管10内を流れる冷媒は、水に限られず、他の冷媒であってもよい。例えば、冷媒として、LLC(LONG LIFE COOLANT)、あるいは、不凍液を用いてもよい。
実施例では冷媒管10の断面のみを示した。冷媒管10の横断面(流れに垂直な断面)の形状に限定はない。冷媒管10の横断面形状は円形でもよいし矩形でもよい。また、図1では、フィン40の翼下面46が、冷媒管10の内面と同一平面となる。フィン40の位置は、流路14の側にずれていてもよいし(即ち、フィン40の一部が流路14内に位置していてもよい)、逆に、空洞30の側にずれていてもよい(即ち、フィン40の全体が完全に空洞30の内部に位置していてもよい。後者の場合であってもフィンの翼上面48の側が負圧となるので、流路14の水は、空洞内に引き込まれる。
図1は、冷却装置2の一部である。冷却装置2は、他に、通常の冷却装置が備える部品、例えば、冷媒(水)を一時的に溜めるリザーブタンクや冷媒を圧送するポンプなどを備える。さらに、冷却装置2は、ヒートシンク20(即ちヒートシンク20に接しているMOS50)だけでなく、他のデバイスを冷却するように別のヒートシンクを備えていてもよい。例えば、図1に示さない部分において冷却管10に多数のヒートシンクが接していてもよい。なお、全てのヒートシンクが断面翼型のフィンを備えている必要はない。少なくとも一つのヒートシンクが断面翼型のヒートシンクを備えていればよい。
実施例の冷却装置2は、ヒートシンク20と冷媒管10が別部品であった。ヒートシンクと冷媒管が一体であってもよい。即ち、本明細書が開示する冷却装置の別の態様は、発熱体に接する冷却装置であり、断面において液体冷媒が流れる流路が発熱体に向かって窪んでおり、窪みの入り口に、上記したフィン(即ち、断面翼型であり、翼上面を窪みの奥側に向けたフィン)が備えられているものであってもよい。
2:冷却装置
10:冷媒管
10a:冷媒管の上面
10b:冷媒管の下面
12:孔
14:流路
20:ヒートシンク
22:ヒートシンクの上面
30:空洞
40:フィン
42:フィンの上流側の端部
44:フィンの下流側の端部
46:フィンの翼下面
48:フィンの翼上面
50:MOS
52:基板
80:支柱
10:冷媒管
10a:冷媒管の上面
10b:冷媒管の下面
12:孔
14:流路
20:ヒートシンク
22:ヒートシンクの上面
30:空洞
40:フィン
42:フィンの上流側の端部
44:フィンの下流側の端部
46:フィンの翼下面
48:フィンの翼上面
50:MOS
52:基板
80:支柱
Claims (1)
- 発熱体と接触するヒートシンクと、
ヒートシンクと接しており、冷媒を通過させる流路と、
を備えており、
ヒートシンクの内部に流路内の冷媒を引き込む空洞が設けられており、
前記空洞と流路の間に、冷媒の通過方向に沿って設けられており、膨らんでいる面を空洞側に向けている断面翼型のフィンが備えられていることを特徴とする冷却装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012205761A JP2014060340A (ja) | 2012-09-19 | 2012-09-19 | 冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012205761A JP2014060340A (ja) | 2012-09-19 | 2012-09-19 | 冷却装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014060340A true JP2014060340A (ja) | 2014-04-03 |
Family
ID=50616535
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012205761A Pending JP2014060340A (ja) | 2012-09-19 | 2012-09-19 | 冷却装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014060340A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016032101A (ja) * | 2014-07-29 | 2016-03-07 | インテル コーポレイション | 向上した熱伝達効率のための流体流路 |
CN111642103A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-09-08 | 西南电子技术研究所(中国电子科技集团公司第十研究所) | 高热流密度多孔热沉流动冷却装置 |
-
2012
- 2012-09-19 JP JP2012205761A patent/JP2014060340A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016032101A (ja) * | 2014-07-29 | 2016-03-07 | インテル コーポレイション | 向上した熱伝達効率のための流体流路 |
US10030916B2 (en) | 2014-07-29 | 2018-07-24 | Intel Corporation | Fluid flow channel for enhanced heat transfer efficiency |
CN111642103A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-09-08 | 西南电子技术研究所(中国电子科技集团公司第十研究所) | 高热流密度多孔热沉流动冷却装置 |
CN111642103B (zh) * | 2020-04-29 | 2023-06-23 | 西南电子技术研究所(中国电子科技集团公司第十研究所) | 高热流密度多孔热沉流动冷却装置 |
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