JP2003060145A - 冷却プレート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒートシンクによる強制空冷に比して、冷媒
を用いて高効率の冷却を実現できる、冷却プレートを提
供することである。 【解決手段】 断面波形の波板２及び枠体４を両面から
２枚の面板３１，３２により挟んでなる３層構造の冷却
部を備え、冷却部は、各面板３１，３２とそれに面した
波板２の波形凹部とによって構成された多数のチャネル
を有しており、冷却部のチャネルに冷媒を流すようにな
っていることを特徴とする冷却プレートである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートシンクによ
る強制空冷に比して、更に高効率に冷却を行うことがで
きる、冷媒を用いた冷却プレートに関するものである。

【０００２】

【従来技術及びその課題】近年、情報電子機器の分野に
おいては、軽薄短小化や高速化の要求に伴って、半導体
集積回路がますますミクロ化され、回路素子が高密度に
組合わされるようになってきており、そのため、発熱密
度が上昇する一方となっている。そこで、より効率の良
い冷却技術が要求されるようになってきている。

【０００３】また、高密度に実装された回路素子の冷却
においては、冷却空間を充分に確保できないことによっ
て空冷が困難となる場合があった。そこで、冷媒を用い
た冷却技術が検討されるようになってきている。

【０００４】本発明は、冷媒を用いて高効率の冷却を実
現できる冷却プレートを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
断面波形の波板を両面から２枚の面板により挟んでなる
３層構造の冷却部を備え、冷却部は、各面板とそれに面
した波板の波形凹部とによって構成された多数のチャネ
ルを有しており、冷却部のチャネルに冷媒を流すように
なっていることを特徴とする冷却プレートである。

【０００６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、２枚の面板間にて波板の周囲を囲む枠体を
備え、枠体は、波板の両側の波形端面に面して空間を確
保するよう設けられており、一方の上記空間に通じる冷
媒入口及び他方の上記空間に通じる冷媒出口が、２枚の
面板及び枠体のいずれかに設けられているものである。

【０００７】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、冷却部が複数段に積層されており、各冷却
部のチャネルに冷媒を流すようになっているものであ
る。

【０００８】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、複数個の波板が重なることなく２枚の面板
により挟まれることによって複数個の冷却部が並設され
ており、各冷却部のチャネルに冷媒を流すようになって
いるものである。

【０００９】請求項５記載の発明は、請求項３又は４に
記載の発明において、各冷却部のチャネルに、順番に冷
媒を流すようになっているものである。

【００１０】請求項６記載の発明は、請求項３又は４に
記載の発明において、各冷却部のチャネルに、それぞれ
独立して冷媒を流すようになっているものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】（実施形態１）図１は本実施形態
の冷却プレートの斜視図、図２は同じく分解斜視図であ
る。この冷却プレート１Ａは、断面波形の波板２と、２
枚の面板３１，３２と、枠体４とからなっている。図１
において、波板２は枠体４の中に嵌り込んでおり、面板
３１，３２は両面から波板２及び枠体４を挟んでおり、
これらは一体化されている。

【００１２】図３は波板２が枠体４に嵌り込んだ状態の
平面図である。図３に示すように、枠体４は、波板２の
両側の波形端面２１，２２に面して空間５１，５２を確
保している。

【００１３】図４は図１のIV−IV断面図である。図４に
示すように、面板３１とそれに面した波板２の波形凹部
２３とは多数のチャネル７１を構成しており、面板３２
とそれに面した波板２の波形凹部２４とは多数のチャネ
ル７２を構成している。即ち、冷却プレート１Ａにおい
ては、波板２を面板３１，３２により挟むことによって
３層構造の冷却部１００（図１）が構成されており、冷
却部１００は多数のチャネル７１，７２を有している。

【００１４】面板３１には空間５１に通じる冷媒入口６
１が貫通して設けられており、面板３２には空間５２に
通じる冷媒出口６２が貫通して設けられている。

【００１５】上記構成の冷却プレート１Ａにおいては、
図２の矢印に示すように、冷媒が、冷媒入口６１から空
間５１へ流入し、冷却部１００のチャネル７１，７２を
通って空間５２へ至り、冷媒出口６２から流出する。

【００１６】上記構成の冷却プレート１Ａにおいては、
冷媒がチャネル７１，７２を流れる際に、冷却部１００
の面板３１又は３２に設置された回路素子などの被冷却
部品が冷媒によって冷却される。その冷却は、チャネル
７１，７２が多数あるので、高効率に行われる。

【００１７】なお、上記構成の冷却プレート１Ａにおい
ては、次のような変形構造を採用してもよい。 （１）冷媒を図２の矢印方向とは逆に下方から流すよう
にする。

【００１８】（２）図５に示すように、面板３１のみ
に、矢印に示すように冷媒が流れるよう、冷媒入口６１
及び冷媒出口６２を設ける。又は、面板３２のみに同様
に冷媒入口６１及び冷媒出口６２を設ける。

【００１９】（３）図６に示すように、枠体４のみに、
矢印に示すように冷媒が流れるよう、冷媒入口６１及び
冷媒出口６２を設ける。

【００２０】（４）図示していないが、面板３１，３２
の一方に冷媒入口を設け、枠体４に冷媒出口を設ける。
又は、面板３１，３２の一方に冷媒出口を設け、枠体４
に冷媒入口を設ける。

【００２１】（実施形態２）冷却部を２段に積層しても
よい。図７は冷却部を２段に積層してなる冷却プレート
の分解斜視図である。この冷却プレート１Ｂは、冷却プ
レート１Ａと同じ構成を有する冷却プレート体１１Ｂ，
１２Ｂを積層した形態を有している。冷却プレート体１
１Ｂは、面板３２，３３が両面から波板２及び枠体４を
挟むことによって構成され、２段の内の下段の冷却部を
有しており、冷却プレート体１２Ｂは、面板３１，３２
が両面から波板２及び枠体４を挟むことによって構成さ
れ、上段の冷却部を有している。なお、面板３２は、冷
却プレート体１１Ｂ，１２Ｂにおいて、即ち、両段の冷
却部において、共用されている。また、各段の冷却部は
実施形態１の冷却部１００と同じ構成を有している。

【００２２】上記構成の冷却プレート１Ｂにおいては、
図７の矢印に示すように、冷媒が、冷却プレート体１２
Ｂにおいて、面板３１の冷媒入口６１から流入し、上段
の冷却部のチャネルを通って、冷媒出口６２から流出す
るとともに冷却プレート体１１Ｂに流入し、下段の冷却
部のチャネルを通って、枠体４の冷媒出口６３から流出
する。即ち、両段の冷却部に順番に冷媒が流れる。

【００２３】上記構成の冷却プレート１Ｂにおいては、
冷却部が２段に積層されているので、上段の冷却部の面
板３１又は下段の冷却部の面板３３に設置された回路素
子などの被冷却部品と、冷却部のチャネルを流れる冷媒
と、の単位面積当りの熱交換効率が、１段構造である図
１の冷却プレート１Ａに比して向上する。従って、被冷
却部品がより高効率に冷却される。

【００２４】なお、上記構成の冷却プレート１Ｂにおい
ては、次のような変形構造を採用してもよい。 （１）冷却プレート１Ｂの上下を逆にする。また、冷媒
を図７の矢印方向とは逆に下方から流すようにする。

【００２５】（２）冷媒出口６３を面板３３に形成す
る。また、冷媒入口６１を冷却プレート体１２Ｂの枠体
４に形成する。

【００２６】（３）冷却プレート体１１Ｂ，１２Ｂの冷
却部に、それぞれ独立して冷媒を流すようにする。例え
ば、冷却プレート体１１Ｂにおいて、枠体４に冷媒入口
及び冷媒出口を設けたり、枠体４に冷媒入口又は冷媒出
口を設けるとともに面板３３に冷媒出口又は冷媒入口を
設け、且つ、冷却プレート体１２Ｂにおいて、枠体４に
冷媒入口及び冷媒出口を設けたり、枠体４に冷媒入口又
は冷媒出口を設けるとともに面板３１に冷媒出口又は冷
媒入口を設ける。この構成によれば、冷却プレート体１
１Ｂ，１２Ｂの各冷却部において常に新鮮な冷媒を流す
ことができるので、上段の冷却部の面板３１及び下段の
冷却部の面板３３に設置した被冷却部品をより高効率に
冷却することができる。

【００２７】（４）図８に示すように、全体を平面視正
方形状とし、上段の冷却部のチャネルの方向と下段の冷
却部のチャネルの方向とが交叉するように構成する。こ
こでは、交叉は直交となっている。この冷却プレート１
Ｂにおいて、冷媒を、矢印に示すように流すと、下段の
冷却部における冷媒の流れ方向と上段の冷却部における
冷媒の流れ方向とが交叉することとなるため、上段の冷
却部の面板３１又は下段の冷却部の面板３３において冷
媒に伝達された熱が四方へ分散されることとなる。従っ
て、被冷却部品がより高効率に冷却される。なお、この
冷却プレート１Ｂにおいても、上記（１）〜（３）と同
様の変形が可能である。

【００２８】（実施形態３）図９は本実施形態の冷却プ
レート１Ｃにおける波板が枠体に嵌り込んだ状態の平面
図である。冷却プレート１Ｃは、この波板及び枠体を両
面から２枚の面板（図示せず）により挟んで構成されて
いる。図９に示すように、枠体４は仕切４１，４２を有
しており、枠体４中には、６個の波板２Ａ，２Ｂ，２
Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆが嵌り込むとともに、空間５３，
５４，５５，５６，５７，５８，５９が確保されてお
り、空間５４，５５，５６，５７，５８によって波板２
Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆをこの順番に連通し
ている。なお、６個の波板２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２
Ｅ，２Ｆが２枚の面板によって挟まれることにより、各
波板の部分には、多数のチャネルを有する３層構造の冷
却部が、実施形態１と同様に構成されている。即ち、冷
却プレート１Ｃは、６個の冷却部を有している。また、
冷媒入口６１は空間５３に通じるよう、冷媒出口６２は
空間５９に通じるよう、設けられており、図９において
は、その位置を示している。

【００２９】上記構成の冷却プレート１Ｃにおいては、
冷媒は、冷媒入口６１から空間５３に流入し、波板２Ａ
のチャネル、空間５４、波板２Ｂのチャネル、空間５
５、波板２Ｃのチャネル、空間５６、波板２Ｄのチャネ
ル、空間５７、波板２Ｅのチャネル、空間５８、波板２
Ｆのチャネル、及び空間５９を、この順に流れて、冷媒
出口６２から流出する。即ち、冷媒は６個の冷却部を順
番に流れる。従って、上記構成の冷却プレート１Ｃによ
れば、複数個の被冷却部品をそれぞれ、各冷却部の面板
に設置することによって、各被冷却部品を高効率に冷却
することができる。

【００３０】しかも、複数個の冷却部に対して１組の冷
媒入口及び冷媒出口を設けるだけであるので、構成を簡
素なものにできる。

【００３１】なお、冷却部の個数は、複数個であれば、
６個に限るものではない。

【００３２】（実施形態４）図１０は本実施形態の冷却
プレート１Ｄの斜視図である。冷却プレート１Ｄは、実
施形態３の冷却プレート１Ｃと同様に複数個の冷却部が
並設されているものであるが、各冷却部に冷媒が順番に
流れるようになっている冷却プレート１Ｃとは異なり、
各冷却部に冷媒が独立して流れるようになっている。冷
却プレート１Ｄは、面板３４の上に、枠体４及び面板３
５，３６，３７を積層して構成されている。

【００３３】面板３４は、平面図である図１１に示すよ
うに、単なる平板である。枠体４は、平面図である図１
２に示すように、７個の矩形の貫通部４３を有してい
る。そして、枠体４の各貫通部４３には、図１３に示す
７個の波板２がそれぞれ嵌め込まれている。図１４は波
板２が嵌め込まれた枠体４の平面図である。各貫通部４
３においては、波板２の両側に空間５１，５２が確保さ
れている。面板３５には、平面図である図１５に示すよ
うに、全貫通部４３の空間５１にそれぞれ通じる貫通孔
８１と、空間５２にそれぞれ通じる貫通孔８２とが、７
個ずつ形成されている。なお、図１４における符号８
１，８２は貫通孔の位置を示している。面板３６には、
平面図である図１６に示すように、７個の貫通孔８１に
通じる貫通流路９１と、７個の貫通孔８２に通じる貫通
流路９２とが形成されている。面板３７には、平面図で
ある図１７に示すように、貫通流路９１に通じる冷媒入
口６１と、貫通流路９２に通じる冷媒出口６２とが形成
されている。なお、７個の波板２が２枚の面板３４，３
５によって挟まれることにより、各波板２の部分には、
多数のチャネルを有する３層構造の冷却部が、実施形態
１と同様に構成されている。即ち、冷却プレート１Ｄ
は、７個の冷却部を有している。

【００３４】上記構成の冷却プレート１Ｄにおいては、
冷媒は、冷媒入口６１から流入して、貫通流路９１を流
れ、各貫通孔８１へ分かれて流入し、各空間５１を通
り、各波板２のチャネルを流れて、各空間５２、各貫通
孔８２を通って、貫通流路９２へ合流し、冷媒出口６２
から流出する。従って、冷媒は、波板２で構成される各
冷却部を独立して流れる。

【００３５】上記構成の冷却プレート１Ｄにおいては、
冷媒が各冷却部を独立して流れるようになっているの
で、各冷却部においては常に新鮮な冷媒が流れることと
なる。従って、上記構成の冷却プレート１Ｄによれば、
複数個の被冷却部品をそれぞれ、各冷却部の面板３４に
設置することによって、各被冷却部品をより高効率に冷
却することができる。

【００３６】なお、冷却部の個数は、複数個であれば、
７個に限るものではない。

【００３７】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、多数のチ
ャネルを流れる冷媒によって、面板に設置された被冷却
部品を冷却するので、高効率な冷却を実現できる。しか
も、形態が薄いので、冷却装置としての単位体積当りの
冷却効率を向上できる。

【００３８】請求項２記載の発明によれば、冷媒を冷却
部へ簡単且つ確実に流すことができる。

【００３９】請求項３記載の発明によれば、冷却部の面
板に設置された被冷却部品と、冷却部を流れる冷媒と、
の単位面積当りの熱交換効率を向上できる。従って、よ
り高効率な冷却を実現できる。

【００４０】請求項４記載の発明によれば、複数個の被
冷却部品をそれぞれ高効率に冷却できる。

【００４１】請求項５記載の発明によれば、冷媒を流す
構成を簡素なものにできる。

【００４２】請求項６記載の発明によれば、各冷却部に
おいて常に新鮮な冷媒を流すことができるので、複数個
の被冷却部品のそれぞれを各冷却部の面板に設置するこ
とによって、各被冷却部品をより高効率に冷却すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態１の冷却プレートの斜視図である。

【図２】 実施形態１の冷却プレートの分解斜視図であ
る。

【図３】 実施形態１の冷却プレートにおける波板が枠
体に嵌り込んだ状態の平面図である。

【図４】 図１のIV−IV断面図である。

【図５】 実施形態１の変形例の冷却プレートの分解斜
視図である。

【図６】 実施形態１の別の変形例の冷却プレートの分
解斜視図である。

【図７】 実施形態２の冷却プレートの分解斜視図であ
る。

【図８】 実施形態２の変形例の冷却プレートの分解斜
視図である。

【図９】 実施形態３の冷却プレートにおける波板が枠
体に嵌り込んだ状態の平面図である。

【図１０】 実施形態４の冷却プレートの斜視図であ
る。

【図１１】 実施形態４の冷却プレートの１層目の面板
の平面図である。

【図１２】 実施形態４の冷却プレートの枠体の平面図
である。

【図１３】 実施形態４の冷却プレートの波板の平面図
である。

【図１４】 実施形態４の冷却プレートにおける波板が
枠体に嵌り込んだ状態の平面図である。

【図１５】 実施形態４の冷却プレートの３層目の面板
の平面図である。

【図１６】 実施形態４の冷却プレートの４層目の面板
の平面図である。

【図１７】 実施形態４の冷却プレートの５層目の面板
の平面図である。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 冷却プレート ２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ 波板 ２１，２２ 波形端面 ２３，２４ 波形凹部 ３１，３２，３３，３４，３５ 面板 ４ 枠体 ５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５
９ 空間 ６１ 冷媒入口 ６２ 冷媒出口 ７１，７２ チャネル １００ 冷却部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面波形の波板を両面から２枚の面板に
   より挟んでなる３層構造の冷却部を備え、 冷却部は、各面板とそれに面した波板の波形凹部とによ
   って構成された多数のチャネルを有しており、 冷却部のチャネルに冷媒を流すようになっていることを
   特徴とする冷却プレート。
2. 【請求項２】 ２枚の面板間にて波板の周囲を囲む枠体
   を備え、 枠体は、波板の両側の波形端面に面して空間を確保する
   よう設けられており、 一方の上記空間に通じる冷媒入口及び他方の上記空間に
   通じる冷媒出口が、２枚の面板及び枠体のいずれかに設
   けられている、請求項１記載の冷却プレート。
3. 【請求項３】 冷却部が複数段に積層されており、各冷
   却部のチャネルに冷媒を流すようになっている、請求項
   １記載の冷却プレート。
4. 【請求項４】 複数個の波板が重なることなく２枚の面
   板により挟まれることによって複数個の冷却部が並設さ
   れており、各冷却部のチャネルに冷媒を流すようになっ
   ている、請求項１記載の冷却プレート。
5. 【請求項５】 各冷却部のチャネルに、順番に冷媒を流
   すようになっている、請求項３又は４に記載の冷却プレ
   ート。
6. 【請求項６】 各冷却部のチャネルに、それぞれ独立し
   て冷媒を流すようになっている、請求項３又は４に記載
   の冷却プレート。