JP7002410B2 - 部品冷却装置 - Google Patents
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Description
すなわち、電子部品に流れる電流の量が増えると、電子部品の発熱量も上昇する。これにより、電子部品の発熱部に近い位置において、局部的に水等の液冷媒の温度が上昇して、沸騰するという事態も生じ得る。
上記冷却管の冷却面(31)に熱的に接触配置された第1電子部品(21)及び第2電子部品(22)と、を有し、
上記第1電子部品は、上記第2電子部品よりも、上記冷媒流路における上流側に配置されており、
上記冷媒流路は、上記第1電子部品よりも下流側かつ上記第2電子部品よりも上流側の中間領域(3M)と、上記第1電子部品の上流端と下流端との間の上流側領域(3U)と、上記第2電子部品の上流端と下流端との間の下流側領域(3D)と、を有し、
上記中間領域には、上記下流側領域から上記上流側領域へ向かう方向の流路抵抗を、上記上流側領域から上記下流側領域へ向かう方向の流路抵抗よりも大きくする、流体ダイオード部(32)が設けてあり、
上記流体ダイオード部は、上記冷媒流路の流路方向(Y)に対して傾斜した部分を有する傾斜フィン(41)と、該傾斜フィンの下流側端部よりも上流側において上記傾斜フィンと接続された接続フィン(42)とによって構成されており、該接続フィンは上記傾斜フィンとの接続部から下流側へ延びるように形成されている、部品冷却装置(1)にある。
上記冷却管の冷却面(31)に熱的に接触配置された第1電子部品(21)及び第2電子部品(22)と、を有し、
上記第1電子部品は、上記第2電子部品よりも、上記冷媒流路における上流側に配置されており、
上記冷却管は、上記冷媒流路を、流路方向(Y)に沿って並走する複数の分岐流路(37)に仕切る内部フィン(4)を有し、
上記冷媒流路は、上記第1電子部品よりも下流側かつ上記第2電子部品よりも上流側の中間領域(3M)と、上記第1電子部品の上流端と下流端との間の上流側領域(3U)と、上記第2電子部品の上流端と下流端との間の下流側領域(3D)と、を有し、
上記内部フィンは、上記上流側領域と上記中間領域と上記下流側領域とのうち、上記中間領域のみにおいて、隣り合う上記分岐流路を連通させる拡散部(5)を設けている、部品冷却装置(10)にある。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
部品冷却装置に係る参考形態について、図1、図2を参照して説明する。
本形態の部品冷却装置1は、冷却管3と、第1電子部品21及び第2電子部品22と、を有する。冷却管3は、内部に冷媒を流通させる冷媒流路30を設けている。第1電子部品21及び第2電子部品22は、冷却管3の冷却面31に熱的に接触配置されている。なお、図1、図2に示す矢印wは、沸騰が生じていないときの冷媒の流れを表す。以降の図においても同様である。
冷媒流路30は、下記のように定義される、中間領域3Mと上流側領域3Uと下流側領域3Dとを有する。中間領域3Mは、冷媒流路30における、第1電子部品21よりも下流側かつ第2電子部品22よりも上流側の領域である。上流側領域3Uは、冷媒流路30における、上記第1電子部品の上流端と下流端との間の領域である。下流側領域3Dは、冷媒流路30における、上記第2電子部品の上流端と下流端との間の領域である。
上記部品冷却装置1においては、中間領域3Mに、流体ダイオード部32が設けてある。これにより、下流側の第2電子部品22の熱によって、下流側領域3Dの液冷媒の一部が蒸発して蒸気となった場合にも、この蒸気が上流側領域3Uにまで逆流することを抑制することができる。その結果、蒸気を冷媒流路30の下流端から早期に排出し、液冷媒を円滑に冷媒流路に導入し、流通させやすくなる。
本形態は、図3~図7に示すごとく、複数の冷却管3を、第1電子部品21及び第2電子部品22と共に積層してなる、部品冷却装置1の形態である。
すなわち、複数の冷却管3を、X方向に略平行に並べると共に、隣り合う冷却管3の間に、第1電子部品21及び第2電子部品22を配置する。これにより、第1電子部品21及び第2電子部品22は、X方向に隣り合う2つの冷却管3の間に挟持された状態となる。つまり、第1電子部品21及び第2電子部品22は、両面から冷却されることとなる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
本比較形態は、図8に示すごとく、流体ダイオード部を備えていない冷却管9を有する、部品冷却装置の形態である。より具体的には、実施形態2に示した冷却管3において、傾斜フィン41を設けていない形態としてある。また、内部フィン4は、上流側領域3Uの上流側から下流側領域3Dの下流側まで、Y方向に沿って連続して形成されている。
その他の構成は、実施形態2と同様である。
本実施形態は、図9、図10に示すごとく、流体ダイオード部32が、内部フィン4としてのウェーブフィン4Wの一部に形成されている、部品冷却装置1の形態である。
本形態においては、図9に示すごとく、冷媒流路30には、ウェーブフィン4Wが配置されている。ウェーブフィン4Wは、冷却面31の法線方向(すなわちX方向)から見て、流路方向(すなわちY方向)に対する傾斜方向が交互に変化する波型形状を有する。流体ダイオード部32は、ウェーブフィン4Wの一部に形成されている。
特に、本形態においては、上下連通部35の下流端に隣接して、傾斜フィン41が形成されている。そして、この傾斜フィン41の下流端付近に、流体ダイオード部32が形成されている。また、傾斜フィン41の上流側の主面が、ガイド面410となる。
その他の構成は、参考形態1と同様である。
その他、実施形態2と同様の作用効果を有する。
沸騰領域においては、流体ダイオード部32によって、下流側領域3Dから上流側領域3Uへの冷媒の逆流を抑制し、下流側領域3DのZ方向の中央付近への冷媒の導入量を増やすことができるためと考えられる。
本形態は、図14に示すごとく、実施形態3に対して、上下連通部35の配置を変更した形態である。
すなわち、上側の連通空間352の一つを、Y方向において、下側の連通空間351よりも下流側に配置している。
その他、実施形態3と同様の構成および作用効果を有する。
本形態は、図15に示すごとく、実施形態3に対して、上下連通部35と流体ダイオード部32との位置関係を変更した形態である。
すなわち、下側の流体ダイオード部32を、下側の2つの連通空間351の間に配置している。
その他、実施形態3と同様の構成および作用効果を有する。
本形態は、図16に示すごとく、1本の下側の連通空間351と、1本の上側の連通空間352とによって、上下連通部35が形成された形態である。本形態においては、下側の連通空間351が、上側の連通空間352よりも、Y方向の上流側に配置されている。また、下側の流体ダイオード部32が、上側の流体ダイオード部32よりも上流側に配置されている。
その他の構成は、実施形態3と同様である。
その他、実施形態3と同様の作用効果を有する。
本形態も、図17に示すごとく、1本の下側の連通空間351と、1本の上側の連通空間352とによって、上下連通部35が形成された形態である。本形態においては、下側の連通空間351が、上側の連通空間352よりも、Y方向の下流側に配置されている。また、下側の流体ダイオード部32が、上側の流体ダイオード部32よりも下流側に配置されている。
その他、実施形態3と同様の構成および作用効果を有する。
本形態は、図18に示すごとく、上下連通部35が、Z方向の位置が互いに異なる6個の連通空間353によって構成されている形態である。
6個の連通空間353は、Z方向の中央部に近いものほど、Y方向の下流側に位置するように配置されている。そして、Z方向の中央付近に配された2つの連通空間353の下流側に、それぞれ、流体ダイオード部32が形成されている。
その他、実施形態3と同様の構成および作用効果を有する。
なお、本形態において、連通空間353の個数は、3個以上であれば、特に限定されるものではない。
本形態は、図19に示すごとく、下側の連通空間351が、上側の連通空間352よりも、Y方向の幅が大きい形態である。
上側の連通空間352と下側の連通空間351とは、直接接続されている。また、上側の連通空間352と下側の連通空間351とは、Y方向の中心位置を、互いに略同一の位置に配置している。
その他、実施形態3と同様の構成および作用効果を有する。
本形態は、図20に示すごとく、上側の連通空間352が、下側の連通空間352よりも、Y方向の幅が大きい形態である。
上側の連通空間352と下側の連通空間351とは、直接接続されている。また、上側の連通空間352と下側の連通空間351とは、Y方向における上流端の位置を、互いに略同一の位置に配置している。
その他の構成、実施形態9と同様の構成および作用効果を有する。
本形態は、図21に示すごとく、1本の連通空間によって、上下連通部35を形成している形態である。
すなわち、1本の連通空間からなる上下連通部35が、第1電子部品21の中央よりも下側から、第2電子部品22の上端よりも上側までZ方向に直線的に形成されている。特に、本形態においては、上下連通部35の下端は、Z方向における、第2電子部品22の下端位置に配置されている。
その他の構成は、実施形態3と同様である。
その他、実施形態3と同様の作用効果を有する。
本形態は、図22に示すごとく、上側の連通空間352を2本、下側の連通空間351を1本とした形態である。
そして、上側の流体ダイオード部32は、Y方向に並んだ2本の連通空間352のうち、下流側の連通空間352の下流側に形成されている。
その他、実施形態3と同様の構成および作用効果を有する。
本形態は、図23に示すごとく、冷媒流路30の中間領域3Mにおける、Z方向の両端部に、絞り部36を配置した形態である。
すなわち、一対の絞り部36は、冷媒流路30のZ方向の両端から、中央に向って突出している。そして、一対の絞り部36の間には、冷媒流路30をY方向に連通させる絞り開口部360が形成されている。絞り開口部360は、Z方向において、第1電子部品21及び第2電子部品22に対応する位置に形成されている。
また、上流側の内部フィン4と下流側の内部フィン4との間の空間は、隣り合う分岐流路37を連通させる拡散部5を構成している。
その他の構成は、実施形態2と同様である。
また、中間領域3Mには、拡散部5が形成されているため、後述する実施形態17にて詳述する作用効果と同様の作用効果にて、冷却性能を効果的に向上させることができる。
その他、実施形態2と同様の作用効果を有する。
本形態は、図25、図26に示すごとく、流体ダイオード部32の形状を、実施形態13のものに対して変更した形態である。
すなわち、本形態においては、流体ダイオード部32は、内部フィン4のフィン本体部40の上流端におけるZ方向の両側に、傾斜フィン41を設けてなる。これにより、フィン本体部40の両側に、鋭角空間301がそれぞれ設けられる。
その他の構成は、参考形態1と同様である。
その他、参考形態1と同様の作用効果を有する。
本形態は、図27に示すごとく、実施形態14に対して、絞り部36の形状を変更した形態である。
本形態においては、絞り部36のZ方向における突出端に、Y方向の下流側へ向かうにつれてZ方向の中央側へ向かうように傾斜した傾斜端面361を設けている。
その他の構成は、実施形態14と同様である。
その他、実施形態14と同様の作用効果を有する。
本形態は、図28、図29に示すごとく、実施形態9に対して、内部フィン4の形状を変更した形態である。
本形態においては、実施形態9と同様に、中間領域3Mに、上下連通部35を有する。上下連通部35は、下側の連通空間351と上側の連通空間352とを、Z方向に接続してなる。下側の連通空間351と上側の連通空間352とは、下流端の位置が揃っている。
また、内部フィン4の全体にわたり、分岐流路37同士を連通させる連絡部370が形成されている。
その他の構成は、実施形態9と同様である。
その他、実施形態9と同様の作用効果を有する。
本形態は、図30~図34に示すごとく、内部フィン4における特定の一部に、下記の拡散部5を設けた部品冷却装置10の形態である。
冷却管3は、冷媒流路30を、流路方向Yに沿って並走する複数の分岐流路37に仕切る内部フィン4を有する。
なお、流路方向Yに沿って並走するとは、複数の分岐流路37が、全体的に流路方向Yに沿うように、並列して形成されている状態を表し、流路方向Yに対して傾斜した部分を有している場合も含む。
本形態においては、内部フィン4を構成する金属板の一部に、切り込みを入れると共に、切り込みを入れた部分に曲げ加工を施す。これにより、内部フィン4の一部に、突出部51が形成されると共に、開口部52が形成される。
その他の構成は、実施形態2と同様である。
本形態は、図38に示すごとく、突出部51を大きくした形態である。
すなわち、突出部51が、単位側壁部402aの一端から中央部までの間の全域に形成されている。これに伴い、開口部52も、単位側壁部402aの一端から中央部までの間の全域に形成されている。
その他の構成は、実施形態17と同様である。
また、拡散部5の構成を簡素化することができ、内部フィン4を製造容易にすることができる。その結果、生産性に優れた部品冷却装置10を得ることができる。
その他、実施形態17と同様の作用効果を有する。
本形態は、図39に示すごとく、突出部51の一部を屈曲させて、分岐流路37側へ延ばした延設部511を有する形態である。
すなわち、側壁部402に対して傾斜するように突出させた突出部51の一部を、底壁部401に沿った方向に延設して、延設部511が形成されている。
その他の構成は、実施形態18と同様である。
その他、実施形態18と同様の作用効果を有する。
本形態は、図41に示すごとく、突出部51が、板厚方向に湾曲している形態である。
すなわち、突出部51は、開口部52側に凸となるような曲面部を有する。
また、側壁部402における突出部51との接続部と反対側の底壁部401と、開口部52の一端との間に、段差がある。
その他の構成は、実施形態17と同様である。
その他、実施形態17と同様の作用効果を有する。
本形態は、図42に示すごとく、実施形態20に対して、突出部51の向きを変更した形態である。
すなわち、突出部51における、側壁部402との接続部を、冷媒流路30の上流側としている。
その他、実施形態20と同様の構成および作用効果を有する。
本形態も、図43に示すごとく、実施形態20に対して、突出部51の向きを変更した形態である。
ただし、本形態においては、一部の突出部51における、側壁部402との接続部を、冷媒流路30の下流側としている。
その他、実施形態20と同様の構成および作用効果を有する。
本形態も、図44に示すごとく、実施形態20に対して、突出部51の向きを変更した形態である。
ただし、本形態においては、いずれの突出部51も、側壁部402との接続部を、冷媒流路30の下流側としている。
その他、実施形態20と同様の構成および作用効果を有する。
本形態は、図45に示すごとく、拡散部5に、突出部51を設けていない形態である。
すなわち、実施形態17とは異なり、拡散部5が、突出部51を有さない。そして、側壁部402に形成された開口部52によって、拡散部5を構成している。なお、本形態においては、開口部52は、略矩形状を有する。
その他の構成は、実施形態17と同様である。
その他、実施形態17と同様の作用効果を有する。
本形態も、図46に示すごとく、拡散部5に、突出部51を設けていない形態である。
本形態においては、拡散部5を構成する開口部52の形状を、略円形としたものである。
その他の構成は、実施形態24と同様である。
本形態においても、実施形態24と同様の作用効果を得ることができる。
本形態は、図47、図48に示すごとく、拡散部5が、内部フィン4の一部に形成された開口部52と、開口部52を閉塞する蓋部53とを有する形態である。
蓋部53は、所定の圧力が板厚方向に作用したときに弾性変形するよう構成されている。
なお、蓋部53に作用する圧力が所定の圧力未満のとき、蓋部53は、開口部52を完全に塞いでもよいし、完全に塞がなくてもよい。蓋部53に作用する圧力が所定の圧力未満のときの開口部52の開放度合が、蓋部53に作用する圧力が所定の圧力以上のときの開口部52の開放度合よりも小さければよい。
その他の構成は、実施形態17と同様である。
その他、実施形態17と同様の作用効果を有する。
なお、本形態において、開口部52及び蓋部53の形状は、適宜変更することができる。
21 第1電子部品
22 第2電子部品
3 冷却管
30 冷媒流路
31 冷却面
32 流体ダイオード部
3U 上流側領域
3D 下流側領域
3M 中間領域
Claims (11)
- 内部に冷媒を流通させる冷媒流路(30)を設けた冷却管(3)と、
上記冷却管の冷却面(31)に熱的に接触配置された第1電子部品(21)及び第2電子部品(22)と、を有し、
上記第1電子部品は、上記第2電子部品よりも、上記冷媒流路における上流側に配置されており、
上記冷媒流路は、上記第1電子部品よりも下流側かつ上記第2電子部品よりも上流側の中間領域(3M)と、上記第1電子部品の上流端と下流端との間の上流側領域(3U)と、上記第2電子部品の上流端と下流端との間の下流側領域(3D)と、を有し、
上記中間領域には、上記下流側領域から上記上流側領域へ向かう方向の流路抵抗を、上記上流側領域から上記下流側領域へ向かう方向の流路抵抗よりも大きくする、流体ダイオード部(32)が設けてあり、
上記流体ダイオード部は、上記冷媒流路の流路方向(Y)に対して傾斜した部分を有する傾斜フィン(41)と、該傾斜フィンの下流側端部よりも上流側において上記傾斜フィンと接続された接続フィン(42)とによって構成されており、該接続フィンは上記傾斜フィンとの接続部から下流側へ延びるように形成されている、部品冷却装置(1)。 - 上記冷却管の上流側領域および上記下流側領域には、上記冷媒流路を、流路方向(Y)に沿って並走する複数の分岐流路(37)に仕切る内部フィン(4)を有する、請求項1に記載の部品冷却装置。
- 上記冷媒流路には、上記冷却面の法線方向(X)から見て、流路方向に対する傾斜方向が交互に変化する波型のウェーブフィン(4W)が配置されており、上記流体ダイオード部は、上記ウェーブフィンの一部に形成されている、請求項1又は2に記載の部品冷却装置。
- 上記流体ダイオード部は、上記冷媒流路の流路方向と上記冷却面の法線方向との双方に直交する幅方向(Z)において、上記冷媒を外側から内側へ導くガイド面(410)を備えている、請求項1~3のいずれか一項に記載の部品冷却装置。
- 上記冷却管は、上記冷媒流路の流路方向と上記冷却面の法線方向との双方に直交する幅方向が鉛直方向となる姿勢にて配設されており、上記冷媒流路は、上記中間領域において、上記第1電子部品の中央よりも下側から、上記第2電子部品の上端よりも上側まで、鉛直方向に連通した上下連通部(35)が形成されている、請求項1~4のいずれか一項に記載の部品冷却装置。
- 上記上下連通部の下流側に、上記流体ダイオード部が形成されている、請求項5に記載の部品冷却装置。
- 内部に冷媒を流通させる冷媒流路(30)を設けた冷却管(3)と、
上記冷却管の冷却面(31)に熱的に接触配置された第1電子部品(21)及び第2電子部品(22)と、を有し、
上記第1電子部品は、上記第2電子部品よりも、上記冷媒流路における上流側に配置されており、
上記冷却管は、上記冷媒流路を、流路方向(Y)に沿って並走する複数の分岐流路(37)に仕切る内部フィン(4)を有し、
上記冷媒流路は、上記第1電子部品よりも下流側かつ上記第2電子部品よりも上流側の中間領域(3M)と、上記第1電子部品の上流端と下流端との間の上流側領域(3U)と、上記第2電子部品の上流端と下流端との間の下流側領域(3D)と、を有し、
上記内部フィンは、上記上流側領域と上記中間領域と上記下流側領域とのうち、上記中間領域のみにおいて、隣り合う上記分岐流路を連通させる拡散部(5)を設けている、部品冷却装置(10)。 - 上記内部フィンは、上記冷却面の法線方向から見て、流路方向に対する傾斜方向が交互に変化する波型のウェーブフィン(4W)を有し、上記拡散部は、上記ウェーブフィンの一部に形成されている、請求項7に記載の部品冷却装置。
- 上記拡散部は、上記内部フィンの一部をいずれかの上記分岐流路側へ突き出した突出部(51)を有する、請求項7又は8に記載の部品冷却装置。
- 上記突出部は、板厚方向に湾曲している、請求項9に記載の部品冷却装置。
- 上記拡散部は、上記内部フィンの一部に形成された開口部と、該開口部を閉塞する蓋部とを有し、該蓋部は、所定の圧力が板厚方向に作用したときに弾性変形するよう構成されている、請求項7又は8に記載の部品冷却装置。
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