JP2005191474A

JP2005191474A - 回路基板の冷却装置

Info

Publication number: JP2005191474A
Application number: JP2003434213A
Authority: JP
Inventors: Kenji Okamoto; 憲治岡本; Yoshi Sukigara; 宜鋤柄
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2005-07-14

Abstract

【課題】発熱する複数の素子を効率よく冷却することができ、構造簡単でコンパクトであると共に回路基板からの取り外しを容易に行うことができる冷却装置を提供する。
【解決手段】回路基板１に設けられた複数の発熱する素子４を液状の冷媒によって冷却する冷却装置を設ける。冷却装置は、回路基板１に対面して設けられた冷却ユニット２を備える。冷却ユニット２は、回路基板１に対応する板状のフレーム５と、フレーム５に一体に形成されて基板本体３の発熱する各素子４に当接する複数の熱交換器６と、フレーム５に形成されて各熱交換器６に冷媒を供給排出する冷媒流路とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、回路基板に設けられた発熱する複数の素子を冷却する回路基板の冷却装置に関する。

従来、回路基板に取り付けられているＣＰＵ等の素子における発熱の高まりに対応するため、発熱する素子を液状の冷媒（冷却水）により冷却する冷却装置が設けられる（特許文献１参照）。この種の冷却装置は、発熱する素子にボルトで密着固定された熱交換器と、熱交換器に冷却水を供給・排出する配管とを備えている。

しかし、この種の冷却装置においては、複数の発熱する素子の夫々に熱交換器がボルトにより固定されているので、基板本体から冷却装置を取り外す際には複数のボルトを取り外す作業を行わなければならず、メンテナンスや解体作業等の作業性が極めて低い不都合がある。また、複数の熱交換器に冷却水を供給するために配管が複雑となり、構成が大掛かりとなる不都合がある。しかも、回路基板と共に熱交換や配管をラック内に収納する場合には、ラックに比較的大きな設置スペースが必要となり、ラックの形状も大型化する不都合がある。
特開平８−３２２６２号公報

かかる不都合を解消して、本発明は、発熱する複数の素子を効率よく冷却することができ、構造簡単でコンパクトであると共に回路基板からの取り外しを容易に行うことができる冷却装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、回路基板に設けられた複数の発熱する素子を液状の冷媒によって冷却する冷却装置において、該回路基板に対面して設けられた冷却ユニットを備え、該冷却ユニットは、回路基板に対応する板状のフレームと、該フレームに一体に形成されて基板本体の発熱する各素子に当接する複数の熱交換器と、該フレームに形成されて各熱交換器に冷媒を供給排出する冷媒流路とを備えることを特徴とする。

本発明の冷却装置は、前記冷却ユニットのフレームに形成された冷媒流路を介して冷媒が各熱交換器に送られ、各熱交換器に当接する複数の素子が確実に冷却される。そして、熱交換器と冷媒流路とを前記冷却ユニットのフレームに一体に形成したことにより、回路基板に対面する位置での配管が不要となり、熱交換器を複数備えているにもかかわらず、冷却ユニットをコンパクトに構成することができる。

また、本発明において、前記冷却ユニットは、前記回路基板の基板本体に着脱自在に連結されていることが好ましい。これにより、素子と熱交換器とをボルト等により連結することなく、冷却ユニットと基板本体とを連結するだけで、各素子に各熱交換器を当接することができる。しかも、基板本体と冷却ユニットとの連結を解除するだけで、各素子から各熱交換器を離反することができ、回路基板からの冷却ユニットの取り外しを容易とすることができる。

また、本発明において、前記冷却ユニットのフレームに形成された冷媒流路は、単一の冷媒入口を有する冷媒供給路と、該冷媒供給路から分岐して各熱交換器に連通する複数の冷媒導入路と、各熱交換器から延びる複数の冷媒導出路と、各冷媒導出路が合流して冷媒を排出する単一の冷媒出口を有する冷媒排出路とを備え、冷媒入口と冷媒出口とは、前記フレームの一側端部に並設されていることが好ましい。これにより、冷媒供給路と冷媒排出路との間で、各冷媒導入路と各冷媒導出路とを介して複数の熱交換器が並列に接続されるので、各熱交換器における冷媒の温度を略均等とすることができ、熱交換効率を向上させることができる。しかも、冷媒入口と冷媒出口とが前記フレームの一側端部に並設されているので、冷媒入口と冷媒出口とへの外部から配管接続が単純化でき、例えば、ラック内に冷却ユニットと回路基板とを収納したときにも、収納スペースを小とすることができる。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態における回路基板への冷却ユニットの取り付け状態を示す斜視図、図２は回路基板からの冷却ユニットの取り外し状態を示す斜視図、図３は図１のIII−III線断面説明図、図４（ａ）乃至（ｃ）は冷却ユニットのフレームの各部の構造を示す説明図である。

本実施形態の冷却装置は、図１に示すように、回路基板１に対面して取り付けられた冷却ユニット２を備えている。該冷却ユニット２は後述するように内部に液状の冷媒である冷却水が循環するように形成されており、図示しないが、冷却水を供給する供給手段に接続される。

回路基板１は、図２に示すように、基板本体３と、該基板本体３に設けられたＣＰＵ等の複数の電子デバイス４（発熱する素子）とを備えて構成されている。

冷却ユニット２は、図２に示すように、金属製のフレーム５をその本体として、各電子デバイス４に当接して各電子デバイス４の冷却を行う複数の熱交換器６を備えている。フレーム５は、図３に示すように、冷媒流路７が溝状に形成された流路形成部８と、流路形成部８に重合して冷媒流路７を管状に閉塞する流路閉塞板９と、熱交換器６を固着する熱交換器用ベース１０とを備えている。また、図２に示すように、フレーム５の後端縁部には、フレーム５の冷媒流路７へその外部から冷却水を導入する導入パイプ１１とフレーム５の冷媒流路７からその外部へ冷却水を導出する導出パイプ１２を接続する接続ブロック１３が設けられている。

フレーム５の流路形成部８は、基板本体３と略同じ大きさの矩形状の金属板材であり、図４（ａ）に示すように、溝状の冷媒流路７が深さ約１mmで加工可能な厚みを有している。冷媒流路７は、冷媒供給路１４と冷媒排出路１５とを備え、その間に、複数の冷媒導入路１６と複数の冷媒導出路１７とを備えている。各冷媒導入路１６は、冷媒供給路１４から各熱交換器用ベース１０にかけて連通して延びている。各冷媒導出路１７は、各熱交換器用ベース１０から冷媒排出路１５にかけて連通して延びている。そして、冷媒供給路１４には冷媒入口１８が連続して形成され、冷媒排出路１５には冷媒出口１９が連続して形成されている。冷媒入口１８と冷媒出口１９とは、流路形成部８の一側端部に平行して設けられている。

なお、流路形成部８は基本的には板状であるが、本実施形態においては、フレーム５の周縁部を枠状に残して、各冷媒導入路１６、各冷媒導出路１７、及び、各熱交換器用ベース１０が形成されている部分以外が除去され、軽量化が図られている。また、流路形成部８の四隅部には基板本体３に連結するためのボルト２０（図１及び図２参照）が貫通する孔部２１が形成されている。

フレーム５の流路閉塞板９は、図４（ｂ）に示すように、流路形成部８と平面視同一形状に形成されている。また、流路閉塞板９における熱交換器用ベース１０の対応位置１０ａには、貫通孔２１が形成されている。そして、流路形成部８に流路閉塞板９を重合させ、互いにろう付け等により貼り合わせることにより、図３に示すように管状の冷媒流路７が形成される。

熱交換器６は、図４（ｃ）に裏面側を示すように、冷却水の入口２２と出口２３との間に複数の冷媒導通路２４が溝状に形成されている。該熱交換器６は、流路形成部８と流路閉塞板９とによって形成された各熱交換器用ベース１０にろう付け等により固設される。これにより、図３に示すように、フレーム５に熱交換器６が一体に設けられる。

以上のように、フレーム５に冷媒流路７を設けると共に熱交換器６を一体に設けて冷却ユニット２を構成したことにより、図１及び図２に示すように、基板本体３と重ね合わせてフレーム５の四隅を基板本体３にボルト２０により着脱自在に連結することにより、各熱交換器６が電子デバイス４に密着して各電子デバイス４を冷却することができる。また、フレーム５の四隅のボルト２０による連結を解除するだけで、回路基板１から冷却ユニット２を取り外すことができるので、メンテナンスや解体作業が極めて容易に行える。そして、フレーム５が板状に形成されてその内部に冷媒流路７を備えることにより、回路基板１に対面する位置に、従来のような配管を設けることが不要となり、冷却ユニット２を極めてコンパクトに形成することができる。

本発明の一実施形態における回路基板への冷却ユニットの取り付け状態を示す斜視図。回路基板からの冷却ユニットの取り外し状態を示す斜視図。図１のIII−III線断面説明図。冷却ユニットのフレームの各部の構造を示す説明図。

符号の説明

１…回路基板、２…冷却ユニット、３…基板本体、４…電子デバイス（発熱する素子）、５…フレーム、６…熱交換器、７…冷媒流路、１４…冷媒供給路、１５…冷媒排出路、１６…冷媒導入路、１７…冷媒導出路、１８…冷媒入口、１９…冷媒出口。

Claims

回路基板に設けられた複数の発熱する素子を液状の冷媒によって冷却する冷却装置において、
該回路基板に対面して設けられた冷却ユニットを備え、
該冷却ユニットは、回路基板に対応する板状のフレームと、該フレームに一体に形成されて基板本体の発熱する各素子に当接する複数の熱交換器と、該フレームに形成されて各熱交換器に冷媒を供給排出する冷媒流路とを備えることを特徴とする回路基板の冷却装置。
前記冷却ユニットは、前記回路基板の基板本体に着脱自在に連結されていることを特徴とする請求項１記載の回路基板の冷却装置。
前記冷却ユニットのフレームに形成された冷媒流路は、単一の冷媒入口を有する冷媒供給路と、該冷媒供給路から分岐して各熱交換器に連通する複数の冷媒導入路と、各熱交換器から延びる複数の冷媒導出路と、各冷媒導出路が合流して冷媒を排出する単一の冷媒出口を有する冷媒排出路とを備え、
冷媒入口と冷媒出口とは、前記フレームの一側端部に並設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の回路基板の冷却装置。