JP2014135396A - 冷却ヘッド及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】 冷媒流路の圧損を低減しつつ冷却対象部品の均一な冷却を実現することが可能な冷却ヘッド等の提供。
【解決手段】 冷却ヘッドは、冷却対象物に接し、冷媒が流される第１冷媒流路と、冷媒が流される第２冷媒流路と、前記第１冷媒流路内の冷媒の流れ方向で前記第１冷媒流路における前記冷却対象物の両端部間に設けられ、ノズルを伴わずに前記第１冷媒流路と第２冷媒流路とを連通させる連通孔とを含む。
【選択図】 図２

Description

本開示は、冷却ヘッド及び電子機器に関する。
従来から、冷却液用の主流路および副流路を冷却面の側から順に形成し、副流路と主流路を隔てる隔壁を貫通して主流路内に突出する複数のノズルを主流路の流路方向に配列し、個々のノズルの先端部を冷却面に近接もしくは当接させ、主流路と副流路とに冷却液を流通させ、主流路を流れる冷却液の沸騰により冷却面を冷却すると共に、副流路側から各ノズルを介して副流路側の冷却液を冷却面近傍に滲み出るように供給する沸騰冷却方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開2007-150216号公報
しかしながら、上記の特許文献１に記載の構成では、液体の沸騰を利用した冷却を実現するために、主流路内に突出する複数のノズルを主流路の流路方向に配列するので、ノズルに起因して主流路における冷却水の流れに損失(圧損)が生じるという問題がある。
そこで、開示の技術は、冷媒流路の圧損を低減しつつ冷却対象部品の均一な冷却を実現することが可能な冷却ヘッド等の提供を目的とする。
本開示の一局面によれば、冷却対象物に接し、冷媒が流される第１冷媒流路と、
冷媒が流される第２冷媒流路と、
前記第１冷媒流路内の冷媒の流れ方向で前記第１冷媒流路における前記冷却対象物の両端部間に設けられ、ノズルを伴わずに前記第１冷媒流路と第２冷媒流路とを連通させる連通孔とを含む、冷却ヘッドが提供される。
本開示の技術によれば、冷媒流路の圧損を低減しつつ冷却対象部品の均一な冷却を実現することが可能な冷却ヘッド等が得られる。
冷却システム１の一例を概略的に示す図である。 冷却ヘッド３０と電子デバイス２との関係の一例を示す断面図である。 比較例として、ノズルを伴って第１冷媒流路と第２冷媒流路とを連通させる連通孔４０'の一例を示す図である。 本実施例の冷却効果を説明する図である。 第１冷媒流路３２の一例を上面視で示す図である。 第１冷媒流路３２が単一の流路を含む場合の連通孔４０付近の冷媒流れを上面視で模式的に示す図である。 第１冷媒流路３２が複数の流路３２ａ〜３２ｈを含む場合の連通孔４０付近の冷媒流れを上面視で模式的に示す図である。 第２冷媒流路３４及び連通孔４０の一例を上面視で示す図である。 第２冷媒流路３４及び連通孔４０の他の一例を上面視で示す図である。 電子デバイス２にホットスポットがある場合の連通孔４０の配置例を示す図である。 冷却ヘッド３０Ａの単品状態の一例を示す分解斜視図である。 他の例による冷却ヘッド３０Ｂを示す斜視図である。 図１１に示す冷却ヘッド３０Ｂの断面図である。 代替実施例による冷却ヘッド３０Ｃを示す断面図である。
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。
図１は、冷却システム１の一例を概略的に示す図である。図１に示す例では、冷却システム１は、電子デバイス２を冷却するためのシステムである。冷却システム１は、ポンプ４と、ラジエータ６と、冷却ヘッド３０と、配管１０，１２，１４，１６とを含む。尚、冷却ヘッド３０は、配管１０の一部、配管１２，１４の一部又は全部、及び／又は、配管１６の一部又は全部を含んでもよい。
冷却ヘッド３０は、図１に示すように、電子デバイス２に対して設けられる。電子デバイス２は、発熱するデバイスであれば任意であってよく、素子単位であってもよいし、部品・ユニット単位であってもよい。電子デバイス２は、例えば、ＬＳＩ（Large-Scale Integration）であってよい。尚、冷却ヘッド３０は、電子デバイス２と共に電子機器５０を構成する。電子機器５０は、エンハンスドサーバやスーパーコンピュータ等のコンピュータシステムを構成してもよい。
冷却ヘッド３０の吸入側には、配管１０から２つに分岐した配管１２，１４が接続される。冷却ヘッド３０の排出側には、配管１６が接続される。配管１０及び配管１６のそれぞれの他端は、ラジエータ６に接続される。このようにして、配管１０，１２，１４，１６及びラジエータ６は循環流路を画成する。配管１０にはポンプ４が設けられる。ポンプ４は、ラジエータ６にて冷却された冷媒（例えば冷却水）を吸入して冷却ヘッド３０に向けて吐出する。冷却ヘッド３０の排出側から出る冷媒（電子デバイス２の熱を受けた冷媒）はラジエータ６に供給されて冷却(放熱)される。
尚、図１に示す冷却システム１の構成はあくまで一例であり、多様な変形が可能である。例えば、図１に示す例では、１つのポンプ４から吐出される冷媒は２つの配管１２，１４に分岐して冷却ヘッド３０に供給されているが、２つのポンプを用いた独立した２系統の配管で冷却ヘッド３０に冷媒を供給してもよい。また、例えば配管１２等にバルブが設けられてもよい。尚、図１に示す冷却システム１は、後述の如く、液体の沸騰を利用した冷却を実現するものでないため、サブクール状態を作るための遷移槽等は設けられなくてよい。
図２は、冷却ヘッド３０と電子デバイス２との関係の一例を示す断面図である。図２において、矢印Ｐ０１，Ｐ０２，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ４は、冷媒の流れ方向を概略的に表す。また、Ｚ方向は、上下方向を表し、図２の上側が上下方向の上側であるとする。図３は、比較例として、ノズルを伴って第１冷媒流路と第２冷媒流路とを連通させる連通孔４０'の一例を示す図である。
冷却ヘッド３０は、第１冷媒流路３２と、第２冷媒流路３４と、連通孔４０とを含む。
第１冷媒流路３２は、冷却対象物３に下側部材３６ａを介して接する。冷却対象物３は、電子デバイス２自体、又は、電子デバイス２から熱を受ける物体であってよい。尚、図示の例では、下側部材３６ａに直接接する物体は、電子デバイス２のヒートスプレッダ３ａである。図２に示す例では、第１冷媒流路３２は、冷却対象物３に上側から接しているが、冷却対象物３に下側から接してもよいし、接する方向は任意である。第１冷媒流路３２は、典型的には、図２に示すように冷却対象物３の全面に亘って接するが、冷却対象物３の全面に対して部分的に接してもよい。
第１冷媒流路３２は、閉じた断面（連通孔４０の位置以外）の配管を画成する。図２に示す例では、第１冷媒流路３２の下側を画成する下側部材３６ａと、第１冷媒流路３２の上側を画成する中間部材３６ｂとが示される。第１冷媒流路３２の手前側又は奥側（Ｘ方向及びＺ方向に垂直な方向で手前側又は奥側）は、それぞれ側壁部材３６ｆ、３６ｅ（図５等参照）により画成されてよい。
第１冷媒流路３２は、冷媒が流される。配管１４からの冷媒は、図２にて矢印Ｐ０１に示すように、第１冷媒流路３２内に導入され、矢印Ｐ１に示すように、第１冷媒流路３２内を流れ、矢印Ｐ４に示すように、第１冷媒流路３２を出て後流側へと流れる。
第２冷媒流路３４は、第１冷媒流路３２に隣接して設けられる。図２に示す例では、第２冷媒流路３４は、第１冷媒流路３２の上側に隣接しているが、第１冷媒流路３２の下側に隣接して設けられてもよいし、第１冷媒流路３２の手前側又は奥側（Ｘ方向及びＺ方向に垂直な方向で手前側又は奥側）に隣接して設けられてもよいし、隣接する方向は任意である。
第２冷媒流路３４は、閉じた断面（連通孔４０の位置以外）の配管を画成する。図２に示す例では、第２冷媒流路３４の下側を画成する中間部材３６ｂと、第２冷媒流路３４の上側を画成する蓋部材３６ｃとが示される。第２冷媒流路３４の手前側又は奥側（Ｘ方向及びＺ方向に垂直な方向で手前側又は奥側）は、それぞれ側壁部材３６ｆ、３６ｅ（図７等参照）により画成されてよい。
第２冷媒流路３４は、好ましくは、第２冷媒流路３４内の冷媒の流れ方向で後流側の端部が閉塞される。図２に示す例では、第２冷媒流路３４は、後流側の端部が閉塞部材３６ｄにより閉塞されている。これにより、第２冷媒流路３４内の冷媒の流れは、閉塞部材３６ｄにより塞き止められるため、第２冷媒流路３４内の冷媒の連通孔４０を介した第１冷媒流路３２内への流入（後述）が促進される。
第２冷媒流路は、冷媒が流される。配管１２からの冷媒は、図２にて矢印Ｐ０２に示すように、第２冷媒流路３４内に導入され、第２冷媒流路３４内を流れ、矢印Ｐ２に示すように、連通孔４０を介して第１冷媒流路３２内に流入し、矢印Ｐ４に示すように、第１冷媒流路３２を出て後流側へと流れる。尚、図２に示す例では、閉塞部材３６ｄが設けられるので、第２冷媒流路３４内に導入された冷媒は、逆流しない限り、全て連通孔４０を介して第１冷媒流路３２内に流入し、その後、第１冷媒流路３２を出て後流側へと流れることになる。尚、閉塞部材３６ｄを設けない構成では、連通孔４０を介して第１冷媒流路３２内に流入しなかった冷媒（即ち第２冷媒流路の後流側の開口から出る冷媒）は、第１冷媒流路３２内の冷媒とは独立して又は合流して第１冷媒流路３２を出て後流側へと流れてよい。従って、閉塞部材３６ｄを設ける構成では、閉塞部材３６ｄを設けない構成に比べて、部品点数や冷却効率の観点からも有利となる。
連通孔４０は、第１冷媒流路３２内の冷媒の流れ方向で第１冷媒流路３２における冷却対象物３の両端部間に設けられる。図２に示す例では、３つの連通孔４０は、第１冷媒流路３２内の冷媒の流れ方向で第１冷媒流路３２における冷却対象物３の両端部間に設けられている。この場合、冷却対象物３の両端部の基準は、ヒートスプレッダ３ａの両端部であってもよいし、発熱源（電子デバイス２）の両端部であってもよい。
連通孔４０は、ノズルを伴わずに第１冷媒流路３２と第２冷媒流路３４とを連通させる。即ち、連通孔４０は、第１冷媒流路３２内に突出するノズルの形態（比較例として示す図３の連通孔４０'参照）ではなく、平面又は曲面上に形成される単なる孔である。ノズルを伴う連通孔４０'は、冷却対象物３に近接した位置に第２冷媒流路内の冷媒を供給することができるため、液体の沸騰を利用した冷却を実現する構成（即ち図３に示すような、冷却対象物からの熱で生じる気泡を除去する構成）では必要となる。しかしながら、ノズルを伴う連通孔４０'は、第１冷媒流路３２内の流れの損失（圧損）をもたらすため（ひいては冷却能力の低下をもたらすため）、ここでは採用されない。
ここで、配管１４から第１冷媒流路３２内に導入される冷媒のみに着目すると、配管１４から第１冷媒流路３２内に導入される冷媒は、後流側に向かうにつれて、冷却対象物３から熱を受けるため（冷却対象物３の冷却に伴って熱を受けるため）、温度（冷媒温度）が上昇していく。従って、配管１４から第１冷媒流路３２内に導入される冷媒のみでは、冷却対象物３の上流側の方が、冷却対象物３の後流側よりも温度が低くなり、不均一な冷却が実現されることとなる（図４の比較例参考）。
流れの前方と後方において発生する温度差は、電子デバイス面上の温度分布で考えた際に、温度ばらつきとなる。温度ばらつきがある状態は、電子デバイス２に与える熱の影響がばらついている状態であり、熱によって生じる各種歪、すなわち負荷が大きい状態である。電子デバイス２やそれを含むシステム（電子機器５０）を長期間安定的に動作させるうえで、電子デバイス２への負荷は極力少ない方が望ましい。
この点、本実施例では、上述の如く、連通孔４０が第１冷媒流路３２内の冷媒の流れ方向で第１冷媒流路３２における冷却対象物３の両端部間に設けられるので、かかる不均一な冷却を改善することができる。即ち、第１冷媒流路３２内に導入される冷媒の温度が上昇する位置で、第２冷媒流路３４内の冷媒（新鮮な冷媒）が連通孔４０を介して導入されるので、上昇した第１冷媒流路３２内の冷媒の温度が低下する（冷却能力が回復する）。これにより、流れ後方における冷媒温度の上昇が低減されるので、冷媒の冷却能力を流れ方向に沿って均一化することができる。これにより、電子デバイス２への負荷を効果的に低減することができる。
尚、本実施例において、連通孔４０の位置や数、第２冷媒流路３４内から連通孔４０を介して第１冷媒流路３２内に導入される冷媒の流量等は、冷却対象物３の発熱分布等を考慮して、流れ方向に沿った冷却対象物３の温度分布が所望の温度分布（例えば、均一な温度分布）となるように最適化されればよい。
図４は、比較例との対比で本実施例の冷却効果を説明する図であり、均一発熱の場合とホットスポットが存在する場合とで、それぞれ、２通りの温度分布を概略的に示す。均一発熱とは、電子デバイス２の各領域において発熱量が均一であることを意味する。ホットスポットは、不均一な発熱に起因して生じ、電子デバイス２における他の部位よりも発熱量が多い部位（電子デバイス２の単体状態で局所的に発熱量が極大となる部位）を意味する。図４に示す例では、ホットスポットＨは、模式的に示すように、電子デバイス２における冷媒の流れ方向で下流側に存在するものとする。図４に示す温度分布は、冷却後の温度分布であり、電子デバイス２の温度分布（電子デバイス面上の温度分布）と考えてよい。尚、温度分布を表す各グラフは、横軸が温度測定位置であり（原点側が冷媒の流れ方向の上流側に対応）、縦軸が温度である。即ち、各グラフは、冷媒の流れ方向に沿った温度分布を示す。
比較例では、均一発熱の場合、温度分布は、図４に示すように、中心部で大きく温度が上昇し、後流側に向かって穏やかに上昇する傾向となる。これは、流れ後方において冷媒温度が上昇するためである。ホットスポットの場合、温度分布は、図４に示すように、後流側に向かって穏やかに上昇し、ホットスポット付近で温度が急激に上昇する。これは、流れ後方において冷媒温度がホットスポットにより急激に上昇するためである。このように、比較例では、冷媒をある方向に循環している都合上、冷媒の温度状態の影響を受け、電子デバイス２を均一に冷却することが困難である。
これに対して本実施例によれば、上述の如く冷却対象物３が略均一に冷却されるので、均一発熱の場合、温度分布は、図４に示すように、山なりの温度分布となる。また、ホットスポットの場合も、温度分布は、図４に示すように、山なりの温度分布となり、ホットスポット付近で若干温度が上昇するに留まる。また、いずれの場合も、最高温度Ｔ１は比較例に比べて有意に低くなる。
図５は、第１冷媒流路３２の一例を上面視で示す図である。第１冷媒流路３２は、１つの冷却対象物３に対して、単一の流路であってもよいが、好ましくは、図５に示すように、１つの冷却対象物３に対して複数の流路３２ａ〜３２ｈを含む。複数の流路３２ａ〜３２ｈは、互いに平行に延在してよい。複数の流路３２ａ〜３２ｈは、Ｙ方向で側壁部材３６ｅ、３６ｆ間で仕切り壁３３により仕切られている。尚、図５に示す例では、複数の流路３２ａ〜３２ｈのＹ方向の間隔は、同一であるが、一部の流路又は全ての流路間で異なってもよい。また、複数の流路３２ａ〜３２ｈのＹ方向の間隔は、Ｘ方向に沿って一定であるが、例えば後流に向かうにつれて増加する等、変化してもよい。また、図５に示す例では、複数の流路３２ａ〜３２ｈは、Ｘ方向（流れ方向）で端部から端部まで存在するが、仕切り壁３３は第１冷媒流路３２の一部のみに形成されてもよい。この場合、仕切り壁３３は、流れ方向で電子デバイス２（又は冷却対象物３）の全範囲に亘って形成されてもよいし、連通孔４０の下方を通る範囲のみ形成されてもよい。また、図５に示す例では、複数の流路３２ａ〜３２ｈの全ては、同一の電子デバイス２（又は冷却対象物３）の上方を通過しているが、一部の複数の流路のみが同一の電子デバイス２（又は冷却対象物３）の上方を通過してもよい。
図６Ａは、第１冷媒流路３２が単一の流路を含む場合の連通孔４０付近の冷媒流れを上面視で模式的に示す図であり、図６Ｂは、第１冷媒流路３２が複数の流路３２ａ〜３２ｈを含む場合の連通孔４０付近の冷媒流れを上面視で模式的に示す図である。
図６Ａにて点線矢印で模式的に示すように、第１冷媒流路３２が単一の流路を含む場合は、第２冷媒流路３４内の冷媒が連通孔４０を介して第１冷媒流路３２内に流れ込む際、流れ込む冷媒の流れ方向が乱れ、渦や滞留が発生しやすくなる。
これに対して、図６Ｂにて点線矢印で模式的に示すように、第１冷媒流路３２が複数の流路３２ａ〜３２ｈを含む場合、第２冷媒流路３４内の冷媒が連通孔４０を介して第１冷媒流路３２内に流れ込む際、流れ込む冷媒の流れ方向の乱れ（それによる渦や滞留の発生）を低減することができる。これにより、連通孔４０を介して第１冷媒流路３２内に流れ込む第２冷媒流路３４内の冷媒を第１冷媒流路３２内の冷媒の流れ方向に沿って流し切ることが可能となる。
図７は、第２冷媒流路３４及び連通孔４０の一例を上面視で示す図である。尚、図７に示す構成と、図５に示す複数の流路３２ａ〜３２ｈを含む第１冷媒流路３２の構成と組み合わせた場合、上面視で完全に重なる態様で、第１冷媒流路３２上に第２冷媒流路３４が配置されればよい（上下２段構造となる）。
図７に示す例では、第２冷媒流路３４は、Ｙ方向で側壁部材３６ｅ、３６ｆ間に画成される単一の流路であるが、第１冷媒流路３２と同様に、複数の流路を含んでもよい。連通孔４０は、好ましくは、図７に示すように、第１冷媒流路３２内の冷媒の流れ方向（Ｘ方向）に対して横断する方向（Ｙ方向）が長くなる態様（細長い態様）で形成される。尚、図５に示す複数の流路３２ａ〜３２ｈを含む第１冷媒流路３２の構成と組み合わせた場合、１つの連通孔４０は、複数の流路３２ａ〜３２ｈの少なくとも２つ以上の流路に対して共通となる。尚、図７に示す例では、連通孔４０は、第１冷媒流路３２の流路３２ａ〜３２ｈのうち、Ｙ方向の端部の流路３２ａ及び流路３２ｈに対して連通していない。これは、均一発熱の場合、冷却対象物３の端部の冷却の必要性はさほど高くないためである。連通孔４０は、第１冷媒流路３２の流路３２ａ〜３２ｈの全てに連通するように形成されてもよい。
図８は、第２冷媒流路３４及び連通孔４０の他の一例を上面視で示す図である。尚、図８に示す構成と、図５に示す複数の流路３２ａ〜３２ｈを含む第１冷媒流路３２の構成と組み合わせた場合、上面視で完全に重なる態様で、第１冷媒流路３２上に第２冷媒流路３４が配置されればよい（上下２段構造となる）。
図８に示す例では、連通孔４０は、複数の流路３２ａ〜３２ｈ毎に設定されている点が上述した図７に示す例と異なる。尚、図８に示す例は、図７に示す例と組み合わせることも可能である。即ち、１つの電子デバイス２に対して複数設けられる連通孔４０のうち、ある連通孔４０は、複数の流路３２ａ〜３２ｈ毎に設定され、ある連通孔４０は、複数の流路３２ａ〜３２ｈのうちのいくつかに共通に形成されてもよい。
図９は、電子デバイス２にホットスポットがある場合の連通孔４０の配置例を示す図である。
連通孔４０は、電子デバイス２にホットスポットがある場合、Ｘ方向でホットスポットの位置に対応して設けられてもよいし、ホットスポットの位置よりも上流側に設けられてよい。これにより、電子デバイス２のホットスポット付近で高い冷却能力のある冷媒（第２冷媒流路３４内の冷媒）を導入することができるので、電子デバイス２のホットスポットを重点的に効率良く冷却することができる。尚、第２冷媒流路３４内の冷媒の連通孔４０を介した第１冷媒流路３２内への流入に十分な圧力が取られる場合は、連通孔４０は、ホットスポットＨ１の位置に対応してホットスポットＨ１の真上に設けられてよい。他方、第２冷媒流路３４内の冷媒の連通孔４０を介した第１冷媒流路３２内への流入に十分な圧力が取られない場合は、連通孔４０は、ホットスポットＨ１の位置よりも上流側に設けられてよい。図９に示す例では、Ｘ方向における２つのホットスポットの位置が記号Ｈ１，Ｈ２で示されている。この場合、上流側の連通孔４０は、ホットスポットＨ１の位置に対応してホットスポットＨ１の真上に形成され、後流側の連通孔４０は、ホットスポットＨ１の位置よりも上流側（直ぐ手前）に形成されている。
図１０は、冷却ヘッド３０Ａの単品状態の一例を示す分解斜視図である。尚、図１０に示す冷却ヘッド３０Ａは、図５及び図７に示した冷却ヘッド３０の部位とは詳細が異なる（例えば、仕切り板３３の数や連通孔４０の長さ違い等）が、基本的な構成は同一である。
冷却ヘッド３０Ａは、第１流路部材１００と、第２流路部材２００と、蓋部材３６ｃとを含む。第１流路部材１００、第２流路部材２００及び蓋部材３６ｃは、熱伝導性の良好な材料（例えば銅）により形成されてもよい。第１流路部材１００と、第２流路部材２００と、蓋部材３６ｃは、溶接等により一体化されてもよい。
第１流路部材１００には、第１冷媒流路３２が形成される。図１０に示す例では、図５に示した例と同様、第１流路部材１００には、複数の仕切り壁３３が設けられる。従って、第１冷媒流路３２は複数の流路を備える。第１流路部材１００は、ポンプ４からの配管１４（図１参照）と接続される継ぎ手部１０２と、ラジエータ６へ繋がる配管１６（図１参照）と接続される継ぎ手部１０４とを含む。尚、図１０に示す例では、継ぎ手部１０２を介して流入された冷媒は、後流側に向かって幅が広がる前段流路１０６を介して第１冷媒流路３２内に流れる。また、図１０に示す例では、第１冷媒流路３２を出て後流側へと流れる冷媒は、後流側に向かって幅が狭まる後段流路１０８を介して継ぎ手部１０４へと流れる。
第２流路部材２００は、第１流路部材１００上に積層される。第２流路部材２００には、第２冷媒流路３４及び連通孔４０が形成される。第２流路部材２００は、ポンプ４からの配管１２（図１参照）と接続される継ぎ手部２０２を含む。尚、第２流路部材２００は、後流側が閉塞部材３６ｄにより閉塞されているので、ラジエータ６へ繋がる継ぎ手部は存在しない。尚、図１０に示す例では、継ぎ手部２０２を介して流入された冷媒は、後流側に向かって幅が広がる前段流路２０６を介して第２冷媒流路３４内に流れる。また、図１０に示す例では、第２流路部材２００は、後段流路１０８に対応した後段流路２０８が形成されているが、閉塞部材３６ｄを上流側に移動させることで、後段流路２０８が無くされてもよい。但し、この場合も、中間部材３６ｂは、第１流路部材１００の後段流路１０８の上方に延在して蓋として機能してよい。
蓋部材３６ｃは、第２流路部材２００の周壁部に対応した形状を有する。蓋部材３６ｃは、第２流路部材２００上に載置され、第２冷媒流路３４の上側を画成する。
図１１は、他の例による冷却ヘッド３０Ｂを示す斜視図である。図１２は、図１１に示す冷却ヘッド３０Ｂの断面図であって、第２流路部材２２０の長手方向の中心線に沿った断面図である。
図１１及び図１２に示す冷却ヘッド３０Ｂは、図１０に示した冷却ヘッド３０Ａに対して、第２冷媒流路３４が配管形態の第２流路部材２２０内に形成される点が主に異なる。即ち、図１１及び図１２に示す冷却ヘッド３０Ｂでは、図１０に示した第２流路部材２００に代えて、配管形態の第２流路部材２２０が設けられる。冷却ヘッド３０Ｂの第１流路部材１００Ｂの基本構成は、第１流路部材１００と同様であってよい。
第２流路部材２２０は、継ぎ手部１０２から分岐して上方向に延在する配管部位２２１と、配管部位２２１から屈曲し、第１冷媒流路３２内の冷媒の流れ方向に沿って延在する配管部位２２２と、配管部位２２２から下方に延在する２つの配管部位２２３，２２４とを含む。尚、配管部位２２３は、図１１に示すように、下方に向かうにつれて幅が広がる形態を有している。配管部位２２２は、流れ方向の端部が閉じられており、第２流路部材２２０内に導入された冷媒は、逆流しない限り、配管部位２２３，２２４から連通孔４０を介して第１冷媒流路３２内に導入される。尚、連通孔４０は、上述したとおり、第１冷媒流路３２内の冷媒の流れ方向で第１冷媒流路３２における冷却対象物３（図１２では図示せず）の両端部間に設けられる。
図１１及び図１２に示す冷却ヘッド３０Ｂによっても、図１０に示した冷却ヘッド３０Ａと同様の効果が得られる。このように、第１流路部材１００及び第２流路部材２２０は、図１０に示した冷却ヘッド３０Ａにおける第１流路部材１００及び第２流路部材２００のように、必ずしも上下に積層される必要はない。特に図１１及び図１２に示す冷却ヘッド３０Ｂによれば、配管部位２２３，２２４は上下方向に延在するので、配管部位２２３，２２４を流れる際に冷媒は重力により重力方向の流速を得る。これにより、第２冷媒流路３４内の冷媒の連通孔４０を介して第１冷媒流路３２内への流入が促進される。
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。
例えば、上述した実施例では、第１冷媒流路３２及び第２冷媒流路３４は、同一の方向に冷媒が流れる位置関係（角度関係）であるが、第１冷媒流路３２及び第２冷媒流路３４は、互いに異なる方向（互いに交差又は対向する方向）に冷媒が流れる位置関係（角度関係）であってよい。例えば、図２に示した例において、第２冷媒流路３４は、Ｚ軸まわりの任意の角度回転された方向に延在してもよい。例えば、第２冷媒流路３４は左右反転されてもよいし（この場合、図２の右側から左側に向けて冷媒が流される）、Ｚ軸まわりに９０度回転されてもよい（この場合、Ｘ軸及びＺ軸に垂直な軸方向に冷媒が流される）。
また、図２に示した例では、第１冷媒流路３２及び第２冷媒流路３４は、中間部材３６ｂを介して上下方向で隣接しているが、第１冷媒流路３２及び第２冷媒流路３４は、上下方向で離間してもよい。例えば、図１３に示す冷却ヘッド３０Ｃでは、第１冷媒流路３２の上側部材３６０ｂと第２冷媒流路３４の下側部材３６２ｂとが上下方向にオフセットしており、上側部材３６０ｂ及び下側部材３６２ｂは、上下方向に延在する管部材３６４ｂにより接続される。管部材３６４ｂの下端は、連通孔４０にてノズルを伴わず開口する。
また、上述した実施例では、冷却ヘッド３０（冷却ヘッド３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃも同様）は、１つの電子デバイス２に対して設けられているが、２つ以上の電子デバイス２に対して共通に設けられてもよい。
また、図２に示した例において、下側部材３６ａは、ヒートスプレッダ３ａにより構成されてもよい。
また、上述した実施例では、冷媒として冷却水が想定されているが、冷媒は空気などの他の流体であってもよい。
なお、以上の実施例に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
冷却対象物に接し、冷媒が流される第１冷媒流路と、
冷媒が流される第２冷媒流路と、
前記第１冷媒流路内の冷媒の流れ方向で前記第１冷媒流路における前記冷却対象物の両端部間に設けられ、ノズルを伴わずに前記第１冷媒流路と第２冷媒流路とを連通させる連通孔とを含む、冷却ヘッド。
（付記２）
前記第２冷媒流路は、前記第２冷媒流路内の冷媒の流れ方向で後流側の端部が閉塞される、付記１に記載の冷却ヘッド。
（付記３）
前記第２冷媒流路は、前記第１冷媒流路の前記冷却対象物と接する側とは反対側に設けられる、付記１又は２に記載の冷却ヘッド。
（付記４）
前記第１冷媒流路は、１つの前記冷却対象物に対して複数の流路を含む、付記１〜３のうちのいずれか１項に記載の冷却ヘッド。
（付記５）
前記複数の流路は、互いに平行に延在する、付記４に記載の冷却ヘッド。
（付記６）
前記連通孔は、前記複数の流路のうちの少なくとも２つ以上に対して共通に設けられる、付記４に記載の冷却ヘッド。
（付記７）
前記連通孔は、前記第１冷媒流路内の冷媒の流れ方向に対して横断する方向が長くなる態様で形成される、付記６に記載の冷却ヘッド。
（付記８）
前記連通孔は、１つの前記冷却対象物に対して、前記第１冷媒流路内の冷媒の流れ方向で前後して複数個設けられる、付記１〜７のうちのいずれか１項に記載の冷却ヘッド。
（付記９）
前記冷却対象物は、発熱量が局所的に極大となるホットスポットを有し、
前記連通孔は、前記第１冷媒流路内の冷媒の流れ方向で前記冷却対象物における前記ホットスポットの位置に対応して設けられ又は前記ホットスポットの位置よりも上流側に設けられる、付記１〜８のうちのいずれか１項に記載の冷却ヘッド。
（付記１０）
前記第１冷媒流路が形成される第１流路部材と
前記第１流路部材と接して積層構造をなし、前記第２冷媒流路が形成される第２流路部材とを含む、付記１〜９のうちのいずれか１項に記載の冷却ヘッド。
（付記１１）
前記第２冷媒流路内の冷媒は、前記第１冷媒流路との連通位置で、前記第１冷媒流路内を流れる冷媒と合流して後流側へと流される、付記１〜１０のうちのいずれか１項に記載の冷却ヘッド。
（付記１２）
電子デバイスと
前記電子デバイスを冷却する冷却ヘッドとを含み、
前記冷却ヘッドは、
前記電子デバイスを冷却対象物とし又は前記電子デバイスに接する物体を冷却対象物として該冷却対象物に接し、冷媒が流される第１冷媒流路と、
冷媒が流される第２冷媒流路と、
前記第１冷媒流路内の冷媒の流れ方向で前記第１冷媒流路における前記冷却対象物の両端部間に設けられ、ノズルを伴わずに前記第１冷媒流路と第２冷媒流路とを連通させる連通孔とを含む、電子機器。
１ 冷却システム
２ 電子デバイス
３ 冷却対象物
３ａ ヒートスプレッダ
４ ポンプ
６ ラジエータ
１０，１２，１４，１６ 配管
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 冷却ヘッド
３２ 第１冷媒流路
３２ａ〜３２ｈ 複数の流路
３３ 仕切り壁
３４ 第２冷媒流路
４０ 連通孔
５０ 電子機器
１００ 第１流路部材
２００ 第２流路部材

Claims (6)

  1. 冷却対象物に接し、冷媒が流される第１冷媒流路と、
    冷媒が流される第２冷媒流路と、
    前記第１冷媒流路内の冷媒の流れ方向で前記第１冷媒流路における前記冷却対象物の両端部間に設けられ、ノズルを伴わずに前記第１冷媒流路と第２冷媒流路とを連通させる連通孔とを含む、冷却ヘッド。
  2. 前記第２冷媒流路は、前記第２冷媒流路内の冷媒の流れ方向で後流側の端部が閉塞される、請求項１に記載の冷却ヘッド。
  3. 前記第１冷媒流路は、１つの前記冷却対象物に対して複数の流路を含む、請求項１又は２に記載の冷却ヘッド。
  4. 前記冷却対象物は、発熱量が局所的に極大となるホットスポットを有し、
    前記連通孔は、前記第１冷媒流路内の冷媒の流れ方向で前記冷却対象物における前記ホットスポットの位置に対応して設けられ又は前記ホットスポットの位置よりも上流側に設けられる、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の冷却ヘッド。
  5. 前記第１冷媒流路が形成される第１流路部材と
    前記第１流路部材と接して積層構造をなし、前記第２冷媒流路が形成される第２流路部材とを含む、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の冷却ヘッド。
  6. 電子デバイスと、
    前記電子デバイスを冷却する冷却ヘッドとを含み、
    前記冷却ヘッドは、
    前記電子デバイスを冷却対象物とし又は前記電子デバイスに接する物体を冷却対象物として該冷却対象物に接し、冷媒が流される第１冷媒流路と、
    冷媒が流される第２冷媒流路と、
    前記第１冷媒流路内の冷媒の流れ方向で前記第１冷媒流路における前記冷却対象物の両端部間に設けられ、ノズルを伴わずに前記第１冷媒流路と第２冷媒流路とを連通させる連通孔とを含む、電子機器。
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