JP2009141013A - 冷却プレート構造 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、構成簡易にして、熱処理効率の向上を図り得、且つ、多数の発熱体の高精度な熱制御を実現し得るようにすることにある。
【解決手段】導入側接続コネクタ１１及び排出側コネクタ１２をプレート本体１０に併設して配し、この導入側接続コネクタ１１に連通される導入側流路１３１を折り返して排出側接続コネクタ１２に連通される折り返し側流路１３２を併設した管路１３をプレート本体１３に埋設し、発熱体１４をプレート本体１０上の導入側流路１３１と折り返し側流路１３２との間の領域に搭載するように構成したものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば放送用送信機の電力増幅器等の電子機器に設けられる発熱体を熱制御するのに用いられる冷却プレート構造に関する。

一般に、送信機に搭載される電力増幅器は、その駆動に伴い多量の熱を発生するために、冷却プレートを用いて冷却して熱制御することにより、所望の性能特性を得る冷却構造が採用されている。

このような冷却構造に用いる冷却プレートは、電力増幅器等の発熱体を搭載するプレート本体がアルミニウム等の熱伝導性の優れた材料で形成され、このプレート本体には、冷却水等の作動流体が循環供給される管路が埋設されている。この冷却プレートは、そのプレート本体上に搭載した発熱体が駆動されて、熱を発生すると、管路に循環供給される作動流体が、その熱を奪って外部に排熱することで、発熱体を熱制御する。

ところで、最近の電力増幅器等の電子機器に搭載される発熱体においては、高性能化が促進され、その発熱量が大幅に増加されているために、その熱制御に用いる冷却プレートの冷却効率の向上が強く要請されている。

そこで、このような冷却プレートとしては、例えば管軸方向に接続され、冷却水が逆方向に流れる第１及び第２の流路を一体に形成した流路を埋設して、その一方面に第１及び第２の流路の双方を跨るように発熱体である半導体素子を搭載し、発熱体との十分な接触面積を得るようにして、冷却効率を高めるようにした構成のものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−１９７４５４号公報

しかしながら、上記冷却プレートでは、その構成上、流路の埋設位置と発熱体の搭載位置に制約を有し、しかも、プレート上に搭載するのに別体の部材を用いなければならないことで、構成が複雑となり、設計の自由度が劣るという問題を有する。

この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、構成簡易にして、熱処理効率の向上を図り得、且つ、多数の発熱体の高精度な熱制御を実現し得るようにした冷却プレート構造を提供することを目的とする。

この発明は、流体導入口と流体排出口が併設されて配置され、前記流体導入口からの作動流体が導入される導入側流路と、該導入側流路に折り返し形成され、導入された作動流体を前記流体排出口に導く折り返し側流路とが併設された管路が埋設される冷却プレートと、この冷却プレート上の前記管路上を除く領域に搭載される複数の発熱体とを備えて冷却プレート構造を構成した。

上記構成によれば、導入側流路と折り返し側流路が併設された管路をプレート本体に埋設し、プレート本体上の管路上を除く領域に発熱体を搭載していることにより、管路の経を大きくしたりすることなく、管路の熱伝達面積の増加が図れ、作動流体の供給量を増加させたり、大形化を図ることなく、熱処理効率の向上を図ることが可能となる。

そして、複数の発熱体を，プレート本体上の管路上を除く領域に搭載していることにより、その搭載位置に影響を受けることなく、熱制御の平均化を図ることが可能となる。

以上述べたように、この発明によれば、構成簡易にして、熱処理効率の向上を図り得、且つ、多数の発熱体の高精度な熱制御を実現し得るようにした冷却プレート構造を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、この発明の一実施の形態に係る冷却プレート構造を示すもので、プレート本体１０は、アルミニウム等の熱伝導性の優れた金属材料で形成されている。このプレート本体は、例えば矩形状に形成され、その一側部の一方側に、例えば冷却水等の作動流体の流体導入口及び流体排出口を構成する導入側接続コネクタ１１及び排出側コネクタ１２が併設されている。この導入側接続コネクタ１１及び排出側接続コネクタ１２は、図示しない作動流体供給源に接続される。

プレート本体１０には、例えば銅等の金属材料製の流路を構成する略Ｕ字状の管路１３が、例えば摩擦拡散法等の手法により埋設されている。この管路１３は、一端で連通された導入側流路１３１及び折り返し側流路１３２が添うように略Ｕ字状に折り曲げられてプレート本体１０内に埋設されている。例えば管路１３は、導入側流路の端部をいわゆるユーターンさせる如く折り返して、該導入側流路１３１と折り返し側流路１３２とが添うように併設されている。

導入側流路１３１の他端は、上記導入側接続コネクタ１１に連結されている。そして、折り返し側流路１３２の他端は、上記排出側接続コネクタ１２に連結されている。この導入側流路１３１及び折り返し側流路１３２は、例えば間隔Ｌだけ離間されて併設されてプレート本体１０に埋設されている。

この管路１３を構成する導入側流路１３１及び折り返し側流路１３２を形成する手法としては、例えば図２に示すようにプレート本体１０に一対の管路収容部１０１を導入側流路１３１及び折り返し側流路１３２の経路に対応して設けた凹部１０２が形成される。そして、プレート本体１０の凹部１０２には、その管路収容部１０１に対して管材が収容され、その上から蓋材１０３が被されて、この蓋材１０３が、上述した摩擦拡散法等の手法により接合されて製作される。

また、上記プレート本体１０には、その一方の面に電力増幅器等の多数の発熱体１４が、上記管路１３の導入側流路１３１と折り返し側流路１３２とで挟まれた領域に管路１３に沿って所定の間隔に配置されて、図示しない螺子部材等を用いて熱的に結合されて搭載されている。

上記構成により、プレート本体１０の導入側接続コネクタ１１から導入された作動流体は、管路１３の導入側流路１３１から折り返し側流路１３２に順に導かれ、排出側接続コネクタ１２から上記作動流体供給源（図示せず）に排出される。ここで、プレート本体１０上に搭載した多数の発熱体１４がそれぞれ駆動され、この多数の発熱体１４で発生した熱が、プレート本体１０に熱伝導される。

すると、上記導入側接続コネクタ１１から導入側流路１３１に導入された作動流体は、その流れに伴って導入側からプレート本体１０の周囲の熱を奪って徐々に温度が上昇されて、折り返し側流路１３２に導かれる。そして、折り返し側流路１３２に導かれた作動流体は、逆に折り返し側から順にプレート本体１０に周囲の熱を奪いながら移動して排出接続コネクタ１２から排出される。

これにより、プレート本体１０に搭載された多数の発熱体１４は、そのプレート本体１０の搭載位置とプレート本体１０に埋設した管路１３の経路上の配置位置に影響を受けることなく、管路１３を流れる作動流体により、均一的に熱制御され、略同様の温度に熱制御される。この結果、プレート本体１０に搭載した多数の発熱体１４の性能の均一化が図れる。

このように、上記冷却プレート構造は、導入側接続コネクタ１１及び排出側コネクタ１２をプレート本体１０に併設して配し、この導入側接続コネクタ１１に連通される導入側流路１３１を折り返して排出側接続コネクタ１２に連通される折り返し側流路１３２を併設した管路１３をプレート本体１３に埋設し、発熱体１４をプレート本体１０上の導入側流路１３１と折り返し側流路１３２との間の領域に搭載するように構成した。

これによれば、管路１３の経を大きくしたりすることなく、管路１３の熱伝達面積の増加が図れ、管路１３に供給する作動流体の供給量を増加させたり、パネル面積を大きくすることなく、熱処理効率の向上を図ることが可能となる。

そして、複数の発熱体１４をプレート本体１０上の導入側流路１３１と折り返し側流路１３２との間の領域に搭載していることにより、その搭載位置に影響を受けることなく、熱制御の平均化を図ることが可能となり、多数の発熱体１４の高精度な熱制御が実現される。

なお、上記実施の形態では、発熱体１４を管路１３の導入側流路１３１と折り返し側流路１３２との間のプレート本体１０上の領域に流路に沿って搭載するように構成した場合について説明したが、発熱体１４の搭載位置としては、これに限ることなく、その他、プレート本体１０の管路１３上を除く領域、例えば図３に示すように導入側管路１３１から離れた折り返し側流路１３２に沿った領域に搭載するように構成してもよく、同様の効果が期待される。

また、上記実施の形態では導入側流路１３１と折り返し側流路１３２を、略Ｕ字状に一回折り返した管路１３をプレート本体１０に埋設するように構成した場合について説明したが、これに限ることなく、例えば導入側流路１３１と折り返し側流路１３２を、２回あるいは２回以上折り返した管路１３を、プレート本体１０に埋設するように構成することも可能である。

よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。

例えば実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

この発明の一実施の形態に係る冷却プレート構造を説明するために示した構成図である。 図１の管路の形成方法を説明するために示した断面図である。 この発明の他の実施の形態に係る冷却プレート構造を説明するために示した構成図である。

符号の説明

１０…プレート本体、１０１…管路収容部、１０２…凹部、１０３…管材、１１…導入側接続コネクタ、１２…排出側接続コネクタ、１３…管路、１３１…導入側流路、１３２…折り返し側流路、１４…発熱体。

Claims (5)

1. 流体導入口と流体排出口が併設されて配置され、前記流体導入口からの作動流体が導入される導入側流路と、該導入側流路に折り返し形成され、導入された作動流体を前記流体排出口に導く折り返し側流路とが併設された管路が埋設される冷却プレートと、
   この冷却プレート上の前記管路上を除く領域に搭載される複数の発熱体と、
   を具備したことを特徴とする冷却プレート構造。
2. 前記複数の発熱体は、前記冷却プレート上の前記導入側流路と前記排出側流路との間の領域に搭載されることを特徴とする請求項１記載の冷却プレート構造。
3. 前記複数の発熱体は、前記冷却プレート上の前記排出側流路に沿った領域に搭載されることを特徴とする請求項１記載の冷却プレート構造。
4. 前記流体導入口と前記流体排出口は、前記プレート本体に離間されて配置され、且つ、前記管路は、前記導入側流路と前記排出側流路が、前記冷却プレートに離間されて埋設されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の冷却プレート構造。
5. 前記管路は、前記流体導入側流路及び折り返し側流路が複数重、折返し配管されて前記プレート本体に埋設されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の冷却プレート構造。

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