JP2016217632A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】十分な冷却性性能を有する冷却装置を提供する。
【解決手段】内部を冷媒が循環する冷却装置であって、冷媒を内部に有する受熱部と、受熱部から流入する前記が外部流体と熱交換する放熱部と、受熱部と放熱部とを接続する第１配管および第２配管と、を備え、放熱部は、第１配管と接続する第１接続部と、第２配管と接続する第２接続部と、一端が第１接続部と接続し他端が第２接続部と接続する熱交換部と、を有し、第１接続部は、熱交換部の端面を含む面である第１の面と、熱交換部の軸方向と突き当たる面のうち、熱交換部と接する面とは異なる面である第２の面と、を有し、第１の面の断面積は、第２の面の断面積よりも小さい冷却装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、冷却装置、放熱装置および冷却方法に関する。

通信インフラの発展に伴って情報処理量が増加している一方で、プロセス技術の進歩により電子機器の小型化が進んでいる。この結果、電子機器に搭載する発熱体の発熱量の増加や、高密度化が進んでいる。このため近年、水冷や相変化冷却等の冷却手法が注目されている。

従来の冷却手法として空冷がある。空冷では発熱体直上にヒートシンク等の冷却器を配置し、冷却器に冷却風を吹き付ける。しかし、電子機器内部へ高密度に発熱体を搭載する場合には、発熱体直上の空間が小さいため配置できる冷却器のサイズも小さい。このため、十分な放熱面積が得られず十分に冷却できない。

一方、水冷や相変化冷却などの冷却手法では冷却器を受熱部と放熱部に分割する。発熱体直上にジャケット等の受熱部を、発熱体から離れた位置にラジエータ等の放熱部を配置し、受熱部と放熱部を配管で環状に接続する。冷却器内に封入した冷媒を介して熱を受熱部から放熱部へ輸送する。放熱部の配置に比較的自由度があるため、空冷と比較して放熱面積の確保が容易である。

ところで液体を冷媒として用いた場合、配管の端部に冷媒が集中滞留してしまうという問題があった。そこで特許文献１では並列状に配置された多数本のチューブと、これらチューブの両端が連通接続された１対の中空ヘッダーとを備え、少なくとも一方のヘッダーの全部あるいは一部が液状冷媒流入部となされたヒートポンプ用パラレルフロー熱交換器が記載されている。ヘッダーの液状冷媒流入部に連通接続されたチューブの該流入部との接続部ないしはその近傍に冷媒流入制限手段を形成することにより、冷媒をチューブ夫々に均一に分流させて熱交換効率を向上させている。

また、特許文献２では一端部の流入口を通じて流入した冷媒を、閉塞された他端部に向けて通過させる分配流路が内部に形成された管状の分配ヘッダと、それぞれが複数の冷媒通路を水平方向に沿って並設させた扁平状を成し、各冷媒通路の入口が分配流路を臨む態様で、分配ヘッダの管軸方向に沿って挿入されて取り付けられた複数の冷媒管とを備える蒸発器が記載されている。一端部側の冷媒管の分配ヘッダに対する挿入量よりも他端部側の冷媒管の挿入量を大きくする。下流側冷媒管における冷媒通路入口の流体抵抗が増加することになる。この結果、上流側冷媒管における冷媒流路への冷媒流入を促進することができ、冷媒通路に流入する冷媒の均一化を図っている。

特開平６−２４１６８２号公報 特開２０１２−３２１１２号公報

特許文献１、２では冷媒流入制限手段を設けたり冷媒管の挿入量を大きくしたりすることで流体抵抗を増加することが記載されている。しかし特許文献１、２に記載の構成では冷媒管それぞれの流路抵抗を低下させていない。このため特許文献１、２に記載の熱交換器では性能の低いポンプや自然循環を用いた場合に冷媒が循環しない恐れがある。この結果、冷却性能が低下する恐れがある。本発明の目的は、高い放熱性能を有する冷却装置、放熱装置および冷却方法を提供することにある。

本発明の冷却装置は、
内部を冷媒が循環する冷却装置であって、
冷媒を内部に有する受熱部と、
受熱部から流入する冷媒が外部流体と熱交換する放熱部と、
受熱部と放熱部とを接続する第１配管および第２配管と、を備え、
放熱部は、
第１配管と接続する第１接続部と、第２配管と接続する第２接続部と、一端が第１接続部と接続し他端が第２接続部と接続する熱交換部と、を有し、
第１接続部の熱交換部の端面を含む面である第１の面の断面積が、第１接続部の熱交換部の軸方向と突き当たる面のうち熱交換部と接する面とは異なる面である第２の面の断面積よりも小さい。

本発明における冷却装置によれば、十分な冷却性能を有する冷却装置、放熱装置および冷却方法を得ることができる。

本実施形態における電子機器の構成の一例を示す図である。 本実施形態における放熱部の外観の一例を示す図である。 本実施形態における第１接続部の一例のＢＢ断面を示す図である。 本実施形態における第１接続部の変形例のＡＡ断面を示す図である。 本実施形態における放熱部の変形例のＢＢ断面を示す図である。 本実施形態における第１接続部および熱交換部の外観の一例を示す図である。 本実施形態における放熱部の変形例のＡＡ断面を示す図である。 本実施形態における放熱部の一例のＡＡ断面を示す図である。 本実施形態における第１接続部の一例のＣＣ断面を示す図である。 本実施形態における第１接続部の一例のＢＢ断面を示す図である。 本実施形態における第１接続部の変形例のＡＡ断面を示す図である。 本実施形態における放熱部の変形例のＡＡ断面を示す図である。 本実施形態における第１接続部の変形例のＤＤ断面を示す図である。 本実施形態における第１接続部のＡＡ断面を示す図である。 本実施形態における第１接続部の変形例のＡＡ断面を示す図である。

以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。
〔第１の実施形態〕

本実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本実施形態における電子機器００１の構成を示す図である。本実施形態における電子機器００１は、発熱体００２、冷却装置００３を有する。冷却装置００３は受熱部００３Ａと放熱部００３Ｂと第１配管００４Ａと第２配管００４Ｂとファン００５とを有する。

受熱部００３Ａは内部に冷媒を蓄え、発熱体００２が発生した熱を吸収する。受熱部００３Ａと放熱部００３Ｂとは配管００４で環状に接続されており、内部を冷媒が循環する。ファン００５は放熱部００３Ｂへ外部流体を供給する。

以降では図１中の点線枠で囲んだ放熱部００３Ｂについて詳細を説明する。図２（ａ）（ｂ）に本実施形態における放熱部００３Ｂの外観図の一例を示す。放熱部００３Ｂは、熱交換部１０３と第１接続部１０４Ａと第２接続部１０４Ｂとを有する。

熱交換部１０３は、内部を流通する冷媒を外部流体との間で熱交換させる。熱交換部１０３は冷媒が流通する管の外側にフィンやチューブ等を有する。なお、本実施形態では熱交換部１０３を外部流体に熱を放熱する放熱部００３Ｂとして使用するが、外部流体から熱を吸収する受熱部００３Ａとして用いてもよい。

図２（ａ）に示すように第１接続部１０４Ａは第１配管００４Ａと接続し、第２接続部１０４Ｂは第２配管００４Ｂと接続する。熱交換部１０３は、第１接続部１０４Ａと第２接続部１０４Ｂとの間に配置される。熱交換部１０３は、一端が第１接続部１０４Ａと接続し他端が第２接続部１０４Ｂと接続する。本実施形態では、第１配管００４Ａの管軸方向および第２配管００４Ｂの管軸方向と、熱交換部１０３の軸方向と、が直交する。熱交換部１０３は中空を有し、両端面の開口を介して第１接続部１０４Ａおよび第２接続部１０４Ｂと連通する。 図２（ｂ）に示すように本一例では第１接続部１０４Ａおよび第２接続部１０４Ｂの一面に第１配管００４Ａおよび第２配管００４Ｂがそれぞれ接続する。そして熱交換部１０３は、上記一面とは異なる面で第１接続部１０４Ａおよび第２接続部１０４Ｂと接続する。

第１配管００４Ａから第１接続部１０４Ａへ流入した冷媒は、熱交換部１０３へ流入する。冷媒は、熱交換部１０３内を通過する間に熱交換部１０３の外部を流通する外部流体と熱交換する。熱交換部１０３を通過した冷媒は第２接続部１０４Ｂへ流入し、第２接続部１０４Ｂから第２配管００４Ｂへ流出する。

なお、以降では図２の放熱部００３Ｂにおけるｘｙ平面の断面をＡＡ断面、ｙｚ平面の断面をＢＢ断面と記載する。

図３に本実施形態における第１接続部１０４ＡのＢＢ断面図の一例を示す。第１接続部１０４Ａの外壁と、熱交換部１０３の端面とが接して固定される。また、第１接続部１０４Ａは、熱交換部１０３の端面を含む断面（第１の面１０６）の面積が、熱交換部１０３の軸方向と突き当たる面（第２の面１０７）の断面積よりも小さい。言い換えると、第１接続部１０４Ａは、熱交換部１０３の端面と平行な面の面積が熱交換部１０３の端面に近づくほど小さくなる漏斗状構造を有する。

第１の面１０６の面積が第２の面１０７の面積よりも小さいことで、第１接続部１０４Ａ内で冷媒が整流され冷媒通路の流路抵抗を低下させることができる。また、第１接続部１０４Ａの外壁と熱交換部１０３の端面とが接することで、第１接続部１０４Ａと熱交換部１０３との接続部がシャープエッジ型またはベルマウス型となる。この構成により冷媒が整流されるので、さらに流路抵抗を低下させることができる。上記構成により放熱部００３Ｂの冷媒の流通が促進され、放熱性能を向上させることができる。

次に本実施形態における放熱部００３Ｂの変形例について図を用いて説明する。

図４に放熱部００３Ｂの変形例のＡＡ断面を示す。本変形例では、放熱部００３Ｂは複数の熱交換部１０３を有する。熱交換部１０３Ａと熱交換部１０３Ｂとが、第１配管００４Ａの管軸方向に沿って配置される。熱交換部１０３Ａ、１０３Ｂそれぞれは、一端が第１接続部１０４Ａと接続し、他端が第２接続部１０４Ｂと接続する。熱交換部１０３Ａおよび熱交換部１０３Ｂの端部は、第１接続部１０４Ａおよび第２接続部１０４Ｂの内部に突出する。

本変形例における第１接続部１０４Ａと熱交換部１０３ＢのＢＢ断面図の一例を図５に示す。第１接続部１０４Ａは、内側に突出する突出部１０５を有する。突出部１０５は第１接続部１０４Ａを形成する面のうち、熱交換部１０３Ｂの軸方向と突き当たる面とは異なる面に形成される。本変形例の第１接続部１０４Ａは、ＢＢ断面において熱交換部１０３Ｂの軸方向と平行な２面に２つの突出部１０５を有する。

第１接続部１０４Ａは、並設した複数の熱交換部１０３の端面を含む断面（第１の面１０６）の面積が、第１接続部１０４Ａの熱交換部１０３の軸方向と突き当たる面（第２の面１０７）の面積より小さい。そして突出部１０５と、熱交換部１０３Ｂの端面とが接する。つまり第１の面１０６は、熱交換部１０３の端面と、突出部１０５の熱交換部１０３の端面と接続する面と、を含む。第１接続部１０４Ａの第１の面１０６と平行な面の断面積は、第２の面１０７から第１の面１０６に向かって漸次減少する。

第１の面１０６の面積が第２の面１０７の面積より小さいため第１接続部１０４Ａを流通する冷媒を整流することができる。具体的には、冷媒が複数の熱交換部１０３それぞれの冷媒流入口に向かって流通する。第１接続部１０４Ａを通過する冷媒を整流するため、冷媒の流路抵抗を小さくすることができる。その結果、高いポンプ性能を持つポンプを用いない場合にも、冷媒を循環させることができる。

突出部１０５と熱交換部１０３Ｂの端面とが接して固定される。このため、第１接続部１０４Ａと熱交換部１０３Ｂとの接続部がシャープエッジ型またはベルマウス型となり、流路抵抗をさらに小さくすることができる。

なお上記では第１接続部１０４Ａおよび熱交換部１０３ＢのＢＢ断面を示したが、第１接続部１０４Ａおよび熱交換部１０３ＡのＢＢ断面も同様の構造を有す。

なお上記変形例では放熱部００３Ｂが複数の熱交換部１０３を有する場合の構造について説明した。しかし、放熱部００３Ｂが１つの熱交換部１０３を有する場合に第１接続部１０４Ａが突出部１０５を有してもよい。または第１接続部１０４Ａが突出部１０５を有さず、複数の熱交換部１０３それぞれの端面が第１接続部１０４Ａの外壁と接していてもよい。

第１接続部１０４Ａの、第１の面１０６よりも第２接続部１０４Ｂ側の形状は特に限定されない。例えば箱型であってもよいし、第１の面１０６から第２接続部１０４Ｂ側の端面に向かって断面積が小さくなる円錐型や角錐型であってもよい。

第１接続部１０４Ａの外壁や突出部１０５と熱交換部１０３の端面とが必ずしも接していなくてもよい。流路抵抗が急激に増加しない程度であれば、熱交換部１０３の端面と、第１接続部１０４Ａの外壁や突出部１０５とが離れていてもよい
なお、電子機器００１はファン００５がなくてもよい。またはファン００５の代わりに外部冷媒を供給するポンプを有してもよい。

次に放熱部００３Ｂの製造方法を説明する。

第１接続部１０４Ａおよび第２接続部１０４Ｂとして、中空構造を有する箱状または筒状の部材を用いることができる。

第１接続部１０４Ａを、熱交換部１０３の端面を有する断面（第１の面１０６）の面積が熱交換部１０３の軸方向と突き当たる面（第２の面１０７）の面積より小さくなるような構造に形成する方法として例えば以下の方法を用いることができる。例えば、第１接続部１０４Ａの一部を外側から圧潰し、第１接続部１０４Ａの内部に突出部１０５を形成してもよい。または、第１の面１０６の面積が第２の面１０７の面積より小さくなるように第１接続部１０４Ａの内部に整流板を配置し、突出部１０５としてもよい。または、第１の面１０６の面積が第２の面１０７の面積より小さくなるような凹みを有する金型を用いて第１接続部１０４Ａを形成してもよい。

第１接続部１０４Ａおよび第２接続部１０４Ｂはそれぞれに少なくとも２つの開口を形成する。第１接続部１０４Ａは、一方の開口を含む面の断面積が、該開口と対向する面の断面積よりも小さくなるような位置に開口を形成する。なお、第１接続部１０４Ａが突出部１０５を有する場合には、突出部１０５と開口とが平行になるような位置に開口を形成する。そして形成した上記一方の開口へ熱交換部１０３の端部を差し込む。第１接続部１０４Ａが突出部１０５を有さない場合には、第１接続部１０４Ａおよび第２接続部１０４Ｂの開口と熱交換部１０３の端面とが接するように接続してもよい。

そして他方の開口に第１配管００４Ａおよび第２配管００４Ｂを接続する。開口と熱交換部１０３、開口と第１配管００４Ａ、開口と第２配管００４Ｂとは溶接、ろう付け、ネジ止め等によって固定することができる。または第１接続部１０４Ａと熱交換部１０３と第２接続部１０４Ｂとを同一部材で形成してもよい。

熱交換部１０３の形状は筒状、平板状などを用いることができる。１つの熱交換部１０３の中にこれらの形状の冷媒流路が１つあってもよいし、複数あってもよい。例えば、熱交換部１０３の内部に筒状や平板状の流路を複数有する構造であってもよい。また、熱交換部１０３は直線状であってもよいし、第１接続部１０４Ａと第２接続部１０４Ｂとの間で蛇行してもよい。

熱交換部１０３はフィンやチューブを有する。このため、フィンやチューブの端部が第１接続部１０４Ａと接する位置によって、第１接続部１０４Ａへの熱交換部１０３の差し込み量を確認できるようにするとよい。フィンやチューブの端部が第１接続部１０４と接する位置で、第１接続部１０４Ａの突出部１０５と熱交換部１０３の端面と接するようにしておくとよい。第１接続部１０４Ａの内部を視認せずに熱交換部１０３の差し込み量を確認することができるため、製造工程を簡略化し、製造コストを低減することができる。

受熱部００３Ａおよび放熱部００３Ｂを構成する材料には、熱伝導特性に優れた金属、例えばアルミニウムや銅などを用いることができる。また熱交換部１０３と第１接続部１０４Ａと第２接続部１０４Ｂは同じ材料で形成してもよいし、異なる材料で形成してもよい。

本実施形態における冷媒として低沸点のハイドロフロロカーボンやハイドロフロロエーテルを用いた場合には気液の密度差による浮力によって冷却装置００３を自然循環させることができる。この場合、第１配管００４Ａは受熱部００３Ａの重力方向上側と接続する。受熱部００３Ａ内部の冷媒が沸騰することにより発生した蒸気は気液の密度差による浮力によって重力方向上側に移動し、第１配管００４Ａに流動する。受熱部００３Ａと第２配管００４Ｂとの接続箇所は、冷媒の液面よりも低い位置であることが好ましい。受熱部００３Ａで蒸発した冷媒と受熱部００３Ａへ流入する液化した冷媒とが接触することを防止できる。このため、受熱部００３Ａ内の圧力低下を防止することができ、冷媒が冷却装置００３内を循環しやすくなる。

第１配管００４Ａや第２配管００４Ｂの途中にポンプを配置し、ポンプによって冷媒を強制循環させてもよい。複数の受熱部００３Ａを有する場合、第２接続部１０４Ｂと受熱部００３Ａとの間にタンクを配置してもよい。第２接続部１０４Ｂとタンク、タンクと複数の受熱部００３Ａとがそれぞれ第２配管００４Ｂと接続する。タンクから複数の受熱部００３Ａへ冷媒を分配するので、複数の受熱部００３Ａそれぞれへの冷媒の分配量を調整することができる。

第１接続部１０４Ａと第２接続部１０４Ｂとがそれぞれ配管００４Ａ、００４Ｂと一体であってもよい。

また熱交換部１０３としてラジエータを用いてもよい。この場合、放熱部００３Ｂは第１配管００４Ａが第１接続部１０４Ａを兼ね、第２配管００４Ｂが第２接続部１０４Ｂを兼ねてもよい。図６に熱交換部１０３としてラジエータを用いた場合の外観図の一例を示す。本一例では、第１配管００４Ａと複数のラジエータとを有する。第１配管００４Ａの開口へラジエータヘッドを挿入し、第１配管００４Ａとラジエータとを接続する。この場合、第１配管００４Ａのラジエータヘッドの端面を含む面の断面積が、第１配管００４Ａのラジエータヘッドの軸方向と突き当たる面の断面積よりも小さい。

複数の熱交換部１０３Ａ、１０３Ｂそれぞれを第１接続部１０４Ａおよび第２接続部１０４Ｂの同一平面上に並設する必要はない。図７に放熱部００３Ｂの変形例のＡＡ断面図を示す。変形例では第１接続部１０４Ａは対向する２面に熱交換部１０３との接続部を有する。複数の熱交換部１０３は一端が第１接続部１０４Ａと接続し、他端はそれぞれ異なる第２接続部１０４Ｂと接続する。

次に本実施形態における冷却装置００３のサイズの一例を示す。なお以下のサイズは冷却装置００３のサイズは発熱体００２の発熱量や電子機器００１のサイズによって適宜変更するとよい。

発熱体００２の消費電力が３００−１０００Ｗ程度の場合、受熱部００３Ａは幅(Ｗ)２００−３００ｍｍ程度、奥行き（Ｄ）４０−８０ｍｍ程度、高さ（Ｈ）２０−４０ｍｍ程度であるとよい。

第１配管００４Ａ及び第２配管００４Ｂの外径は、放熱部００３Ｂの合計放熱量によって適宜変更するとよい。上述のサイズの受熱部００３Ａを用いた場合、第１配管００４Ａの外径は１０−２０ｍｍ程度、第２配管００４Ｂの外径は１０−２０ｍｍ程度であってもよい。なお、相変化冷却を用いる場合には、第２配管００４Ｂの外径は第１配管００４Ａの外径より小さくてもよく、５−１０ｍｍ程度であってもよい。

熱交換部１０３のサイズは、受熱部００３Ａのサイズや放熱部００３Ｂの合計放熱量によって適宜変更するとよい。例えば上述の受熱部００３Ａを用いた場合の熱交換部１０３は、幅（Ｗ）１５０−２００ｍｍ程度、奥行き（Ｄ）２０−６０ｍｍ程度、高さ５−１５ｍｍ程度であってもよい。なお、熱交換部１０３の放熱フィンやチューブは熱交換部１０３のサイズや合計放熱量に応じて、そのサイズや数を適宜変更するとよい。

以上、本実施形態における第１接続部１０４Ａは、熱交換部１０３の端面に沿った断面（第１の面１０６）の面積が、熱交換部１０３の軸方向と突き当たる面（第２の面１０７）の面積よりも小さい。このような本実施形態によれば、第１接続部１０４Ａから熱交換部１０３の端面にかけて漏斗状構造を形成することができる。この構成により流路抵抗を低減することができる。これによって、冷却装置００３の放熱性能を向上させることができる。

また本実施形態によれば、第１接続部１０４Ａの突出部１０５と熱交換部１０３の端面とが接する。このような本実施形態よれば、第１接続部１０４Ａと熱交換部１０３の接続部がシャープエッジ型やベルマウス型となるため、流路抵抗をさらに軽減することができる。
〔第２の実施形態〕

次に第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態は、複数の１０３Ａ、１０３Ｂの第１接続部１０４Ａ側の端面それぞれが熱交換部１０３Ａおよび熱交換部１０３Ｂの軸方向に対して垂直以外の角度を形成する。そしてこれら端面と、第１接続部１０４Ａと第１配管００４Ａとの接続部と、が対向する点で、第１の実施形態と異なる。

なお、上述した第１の実施形態と同一の構成を有するものには同一の符号を付してその説明を省略する。

図８に本実施形態における放熱部００３ＢのＡＡ断面図の一例を示す。本実施形態における放熱部００３Ｂは、複数の熱交換部１０３Ａ、１０３Ｂと、第１接続部１０４Ａと、第２接続部１０４Ｂと、を有する。複数の熱交換部１０３Ａ、１０３Ｂはそれぞれ、一端が第１接続部１０４Ａと接続し他端が第２接続部１０４Ｂと接続する。

第１接続部１０４Ａは、熱交換部１０３との接続部を有する面および熱交換部１０３の軸方向と突き当たる面とは異なる面において、第１配管００４Ａと接続する。図８に示す一例では、第１接続部１０４Ａは、熱交換部１０３の軸方向と直交する面で第１配管００４Ａと接続する。また、熱交換部１０３Ａから第１配管００４Ａまでの長さ（Ｌ１）は、熱交換部１０３Ｂから第１配管までの長さ（Ｌ２）より短い。つまり、冷媒流路の上流側に熱交換部１０３Ａが配置され、冷媒流路の下流側に熱交換部１０３Ｂが配置される。

熱交換部１０３Ａ、熱交換部１０３Ｂそれぞれの第１接続部１０４Ａに接続する側の端面が、熱交換部１０３の軸方向に対して垂直以外の角度を有する。言い換えると熱交換部１０３Ａおよび熱交換部１０３Ｂの端面の面積は、熱交換部１０３Ａおよび熱交換部１０３Ｂの軸方向に対して垂直な断面の面積よりも大きい。また、熱交換部１０３Ａの端面と熱交換部１０３Ａの軸方向とが形成する角度と、熱交換部１０３Ｂの端面と熱交換部１０３Ｂの軸方向とが形成する角度と、が等しい。

そして、熱交換部１０３Ａおよび熱交換部１０３Ｂの第１接続部１０４Ａと接続する側の端面と、第１接続部１０４Ａと第１配管００４Ａとが接続する面と、が対向する。つまり、熱交換部１０３Ａおよび熱交換部１０３Ｂの端面は、冷媒流路の上流に向けて開口する。

熱交換部１０３の第１接続部１０４Ａ側の端面が、第１接続部１０４Ａの壁面と接していることが好ましい。第１接続部１０４Ａの熱交換部１０３の端面と接する面は、熱交換部１０３の端面と同様に熱交換部１０３の軸方向に対して垂直以外の角度を形成する。熱交換部１０３と第１接続部１０４Ａとの接続部がベルマウス型またはシャープエッジ型を形成するので、流路抵抗を小さくすることができる。

第１配管００４Ａから流入した冷媒は、第１接続部１０４Ａの内部を第１配管００４Ａとの接続部とは反対側の端部へ向けて通過しながら端面から複数の熱交換部１０３Ａ、１０３Ｂ内に進入する。つまり、冷媒は熱交換部１０３Ａと熱交換部１０３Ｂへ分配される。

熱交換部１０３Ａ、１０３Ｂそれぞれの端面が熱交換部１０３Ａ、１０３Ｂの軸方向と垂直な場合を考える。第１接続部１０４Ａと第１配管００４Ａとの接続部から端面までの長さが最も長い熱交換部１０３Ｂの端面は、第１接続部１０４Ａの第１配管００４Ａと接続する面とは反対側の面と隣接する。つまり、第１接続部１０４Ａを流通する冷媒は上記反対側の面に突き当たった後、熱交換部１０３Ｂへ流入する。よって、熱交換部１０３Ｂは第１接続部１０４Ａからの冷媒流路がＬ字を形成する。

一方で熱交換部１０３Ｂ以外の熱交換部である熱交換部１０３Ａは、第１接続部１０４Ａの流路途中に接続する。第１接続部１０４Ａを流通する冷媒の一部は熱交換部１０３Ａへ流入するが、大半は慣性力により第１配管００４Ａとの接続部から反対側の面へ向かって流通する。つまり、第１接続部１０４Ａからの冷媒流路がＴ字で接続する。

このため、第１接続部１０４Ａと熱交換部１０３Ａとの流路抵抗は、第１接続部１０４Ａと熱交換部１０３Ｂとの流路抵抗より大きくなる。

しかし、本実施形態における放熱部００３Ｂは熱交換部１０３Ａおよび熱交換部１０３Ｂの端面と、熱交換部１０３Ａおよび熱交換部１０３Ｂの軸方向と、がそれぞれ垂直以外の角度を有し、各端面は第１接続部１０４Ａと第１配管００４Ａとの接続部と対向する。このため、熱交換部１０３Ａおよび熱交換部１０３Ｂの両方を第１接続部１０４ＡとＬ字で接続することができる。この結果、第１接続部１０４Ａと熱交換部１０３Ａとの流路抵抗と、第１接続部１０４Ａと熱交換部１０３Ｂとの流路抵抗とを近付けることができる。

図９に本実施形態における第１接続部１０４ＡのＣＣ断面図の一例を示す。熱交換部１０３Ａおよび熱交換部１０３Ｂの端面が開口する。第１接続部１０４Ａを通過する冷媒は、熱交換部１０３Ａおよび熱交換部１０３Ｂの端面から熱交換部１０３Ａおよび熱交換部１０３Ｂへ流入する。本実施形態における熱交換部１０３Ａと熱交換部１０３Ｂとは、端面の面積が等しい。つまり、熱交換部１０３Ａと熱交換部１０３Ｂとの流路が等価になる。これによって熱交換部１０３Ａと熱交換部１０３Ｂとで冷媒の流路抵抗が等しくなる。この結果、熱交換部１０３Ａと熱交換部１０３Ｂとへ冷媒を均等に分配することができ、冷却装置００３の放熱性能を向上させることができる。

図１０に本実施形態における放熱部００３ＢのＢＢ断面図の一例を示す。第１接続部１０４Ａは、熱交換部１０３の端面に沿った断面（第１の面１０６）の面積が、熱交換部１０３の軸方向と突き当たる面（第２の面１０７）の断面積よりも小さい。この構成により冷媒通路の流路抵抗を軽減することができる。

図１１に本実施形態における放熱部００３Ｂの変形例のＡＡ断面図を示す。

本変形例における複数の熱交換部１０３Ａ、１０３Ｂそれぞれの端部は、第１接続部１０４Ａの内部へ突出する。本変形では、熱交換部１０３Ａの端面から熱交換部１０３の軸方向と突き当たる面（第２の面１０７）までの長さ（ｌ１）は、熱交換部１０３Ｂの端面から第２の面１０７までの長さ（ｌ２）よりも長い。つまり、冷媒流路下流側の熱交換部１０３Ｂの方が、冷媒流路上流側の熱交換部１０３Ａよりも第１接続部１０４Ａの内部への突出量が大きい。

第１接続部１０４Ａの内部に突出した熱交換部１０３Ａ、１０３Ｂそれぞれの端面は、第１接続部１０４Ａの内壁に当接するか、または接続していることが好ましい。例えば、第１接続部１０４Ａが第１の面１０６に沿った突出部１０５を有するとよい。突出部１０５と熱交換部１０３Ａおよび熱交換部１０３Ｂの端面とが接する。この構成により、第１接続部１０４Ａと熱交換部１０３Ａ及び熱交換部１０３Ｂそれぞれとの接続部がシャープエッジ型またはベルマウス型となり流路抵抗が低下する。

第２接続部１０４Ｂ側の熱交換部１０３の端面も、熱交換部１０３の軸方向に対して垂直以外の角度を有してもよい。図１２に放熱部００３Ｂの変形例のＡＡ断面図を示す。本変形例における熱交換部１０３は、平行四辺形状の構造を有する。熱交換部１０３の第２接続部１０４Ｂ側の端面は、第２接続部１０４Ｂの第２配管００４Ｂとの接続部を有する面とは反対側の面と対向する。第１接続部１０４Ａと第１配管００４Ａの接続部と、第２接続部１０４Ｂと第２配管００４Ｂの接続部とが、反対方向にある場合には、冷媒を速やかに受熱部００３Ａへ通過させることができる。しかし、第１接続部１０４Ａと配管００４Ａとの接続部と、第２接続部１０４Ｂと配管００４Ｂとの接続部とが同じ方向にある場合、熱交換部１０３の端面と第２配管００４Ｂとが反対方向を向く。このため、冷媒が熱交換部１０３から第２配管００４Ｂへ通過しづらくなる恐れがある。そこで、図１３のＤＤ断面に示すようにｚ軸方向、つまり軸方向と垂直な方向に第２接続部１０４Ｂを大きくする。これにより、熱交換部１０３の第２接続部１０４Ｂ側の端部と、第２接続部１０４Ｂの端面との間に隙間を形成する。これにより形成した隙間を冷媒が流通するため、第２配管００４Ｂへ冷媒を流出させることができる。本変形例のように全ての熱交換部１０３を同じ形状とすることで製造コストを低減することができる。また、各熱交換部１０３の両端面を平行にすることで、製造工程をまとめることができ、さらに低コスト化することができる。

なお、熱交換部１０３Ａおよび熱交換部１０３Ｂどちらか一方の端面の面積を大きくすることで、熱交換部１０３Ａと熱交換部１０３Ｂとに分配する冷媒の比率を変化させることができる。端面の面積が大きい方の熱交換部１０３への冷媒流入が促進される。例えば第１接続部１０４Ａの冷媒流路上流側に位置する熱交換部１０３ほど、端面の面積が大きくなるようしてもよい。または、外部流体の流路上流にある熱交換部１０３により多くの冷媒が流入するように、複数の熱交換部１０３の端面の断面積の比を調整してもよい。

これらの場合には互いの面積が異なるように、熱交換部１０３Ａの端部と熱交換部１０３Ｂの端部をそれぞれ斜めに切ればよい。多くの冷媒を流入させたい熱交換部１０３ほど、端面が熱交換部１０３の軸方向に対して平行に近い角度を有するとよい。

以上、本実施形態によれば第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また本実施形態では、熱交換部１０３の第１接続部１０４Ａと接続する側の端面が熱交換部１０３の軸方向に対して垂直以外の角度を有する。そして熱交換部１０３の端面と、第１接続部１０４Ａの第１配管００４Ａと接続する面と、が対向する。このため、各熱交換部１０３への冷媒の流入を促進することができる。

本実施形態では、熱交換部１０３Ａの端面と熱交換部１０３Ａの軸方向とが形成する角度と、熱交換部１０３Ｂの端面と熱交換部１０３Ｂの軸方向とが形成する角度と、が等しい。熱交換部１０３Ａの端面の面積と熱交換部１０３Ｂの端面の面積とが等しくなる。この結果、熱交換部１０３Ａと熱交換部１０３Ｂとへ均等に冷媒を流入させることができる。熱交換部１０３Ａおよび熱交換部１０３Ｂを有効に利用することができるので、第１の実施形態と比べて冷却装置００３の放熱性能が向上する。

本実施形態では、第１接続部１０４Ａ側の熱交換部１０３Ａの端面と第１接続部１０４Ａ側の熱交換部１０３Ｂの端面との面積比を変えることで、熱交換部１０３Ａおよび熱交換部１０３Ｂへの冷媒の分配比を制御することができる。他の機器を付加せずに分配比を制御することができるので、製造コストを低減することができる。
〔第３の実施形態〕

複数の熱交換部１０３Ａ、１０３Ｂそれぞれに流通する冷媒量を制御したい場合がある。例えば、外部流体の流路が複数の熱交換部１０３Ａ、１０３Ｂの配列方向に対して平行である場合には、外部流体の流路上流に位置する熱交換部１０３に流入する冷媒の量が流路下流に位置する熱交換部１０３に流入する冷媒の量より多い方がよい。一方、外部流体の流路が複数の熱交換部１０３の配列方向に対して垂直な場合には、複数の熱交換部１０３Ａ、１０３Ｂそれぞれに均一に冷媒が流入するとよい。そこで、本実施形態では、第１接続部１０４Ａが仕切り板を有する。

図１４に本実施形態における放熱部００３ＢのＡＡ断面図の一例を示す。本実施形態における放熱部００３Ｂは、第１配管００４Ａ、複数の熱交換部１０３Ａ、１０３Ｂ、第１接続部１０４Ａ、第２接続部１０４Ｂ、第２配管００４Ｂを有する。以下では第１および第２の実施形態と共通の構成については説明を省略する。なお、以降の説明では熱交換部１０３Ａへの冷媒の分配量が、熱交換部１０３Ｂへの冷媒の分配量より多い場合について説明する。

第１接続部１０４Ａは複数の熱交換部１０３Ａ、１０３Ｂと接続する面および複数の熱交換部１０３Ａ、１０３Ｂと接続する面と対向する面以外の面に開口を有する。この開口と第１配管００４Ａとが接続し、第１配管００４Ａから冷媒が流入する冷媒流入口となる。

第１接続部１０４Ａは内部に仕切り板１０８を有する。仕切り板１０８の一辺は熱交換部１０３Ａと熱交換部１０３Ｂとの間に配置する。そして仕切り板１０８の該一辺と反対側の辺は、第１接続部１０４Ａの開口の上に配置する。熱交換部１０３Ａの端面と対向する開口の面積が、熱交換部１０３Ｂの端面と対向する開口の面積よりも大きくなるように仕切り板１０８を配置する。

本実施形態において熱交換部１０３Ａの端面と熱交換部１０３Ａの軸方向とが形成する角度と、熱交換部１０３Ｂの端面と熱交換部１０３Ｂの軸方向とが形成する角度と、が等しい。仕切り板１０８は、第１配管００４Ａの管軸方向に対して平行になるように配置する。仕切り板１０８が第１配管００４Ａに対して平行であることにより、流路抵抗を減少させることができる。そして、第１接続部１０４Ａと第１配管００４Ａとが接続する開口は、第１接続部１０４Ａのｙ軸方向の中点よりも第２接続部１０４Ｂ側に設ける。

次に第１配管００４Ａから複数の熱交換部１０３Ａ、１０３Ｂへの冷媒の流れについて説明する。

第１配管００４Ａを流通する冷媒は、冷媒流入口から第１接続部１０４Ａへ流入する。第１接続部１０４Ａの冷媒流入口は仕切り板１０８と接続するので、第１配管００４Ａから熱交換部１０３Ａ側へ流入する冷媒と、第１配管００４Ａから熱交換部１０３Ｂ側へ流入する冷媒と、が分流される。第１接続部１０４Ａへ流入した冷媒は、冷媒流入口を有する面とは反対側の面へ向かって流通する。そして熱交換部１０３Ａおよび熱交換部１０３Ｂそれぞれの端面から、熱交換部１０３Ａおよび熱交換部１０３Ｂへ流入する。

仕切り板１０８を配置する位置や、第１接続部１０４Ａと第１配管００４Ａとが接続する位置によって各熱交換部１０３Ａ、１０３Ｂへの冷媒の分配量を制御することができる。図１５に第１接続部１０４Ａの変形例のＡＡ断面図を示す。本変形例では冷媒流入口の中心を通過するように仕切り板１０８を配置する。この場合、熱交換部１０３Ａと熱交換部１０３Ｂへ均等に冷媒を分配することができる。

仕切り板１０８を第１配管００４Ａへ固定する方法は特に限定されない。例えば、第１接続部１０４Ａの内壁と、仕切り板１０８の辺とを溶接してもよい。または第１接続部１０４Ａの外壁に切り欠きを形成し、切り欠きから仕切り板１０８を挿入してもよい。

仕切り板１０８は、熱交換部１０３Ａと熱交換部１０３Ｂとの間に固定される辺およびその反対側の辺とは異なる二辺が第１接続部１０４Ａの内壁と接しているとよい。

なお、上記では２つの熱交換部１０３Ａ、１０３Ｂを有する構成を示したがこれに限定されるものではない。熱交換部１０３は３以上であってもよい。この場合、仕切り板１０８は各熱交換部１０３それぞれの間に配置してもよい。または、複数の熱交換部１０３を複数のグループに分け、各グループへの冷媒の流入量を分配するように仕切り板を配置してもよい。

〔付記１〕
冷却装置と、発熱体と、放熱装置と、を有し、
前記冷却装置は、
前記冷媒を内部に有する受熱部と、
前記受熱部から流入する前記冷媒が外部流体と熱交換する放熱部と、
前記受熱部と前記放熱部とを接続する第１配管および第２配管と、を備え、
前記放熱部は、
前記第１配管と接続する第１接続部と、前記第２配管と接続する第２接続部と、一端が前記第１接続部と接続し他端が前記第２接続部と接続する熱交換部と、を有し、
前記第１接続部の前記熱交換部の端面を含む面である第１の面の断面積が、前記第１接続部の前記熱交換部の軸方向と突き当たる面のうち前記熱交換部と接する面とは異なる面である第２の面の断面積よりも小さく、
前記放熱装置は、前記放熱部へ前記外部流体を供給する、
電子機器。

〔付記２〕
内部を冷媒が流通する放熱装置であって、
前記冷媒を外部流体との間で熱交換する熱交換部と、
前記熱交換部の一端と接続する第１接続部と、
前記熱交換部の他端と接続する第２接続部と、を有し、
前記第１接続部の前記熱交換部の端面を含む面である第１の面の断面積が、前記第１接続部の前記熱交換部の軸方向と突き当たる面のうち前記熱交換部と接する面とは異なる面である第２の面の断面積よりも小さい
放熱装置。

〔付記３〕
内部を冷媒が循環する冷却装置であって、
前記冷媒を内部に有する受熱部と、
前記受熱部から流入する前記冷媒が外部流体と熱交換する放熱部と、を備え、
前記放熱部は、
前記受熱部から冷媒が流入する第１接続部と、前記受熱部へ冷媒が流出する第２接続部と、一端が前記第１接続部と接続し他端が前記第２接続部と接続する熱交換部と、を有し、
前記第１接続部は、
前記熱交換部の前記端面を含む面である第１の面と、
前記熱交換部の軸方向と突き当たる面のうち、前記熱交換部と接する面とは異なる面である第２の面と、を有し、
前記第１の面の断面積は、前記第２の面の断面積よりも小さい
冷却装置。

００１ 電子機器
００２ 発熱体
００３ 冷却装置
００３Ａ 受熱部
００３Ｂ 放熱部
００４Ａ 第１配管
００４Ｂ 第２配管
００５ ファン
１０３ 熱交換部
１０４Ａ 第１接続部
１０４Ｂ 第２接続部
１０５ 突出部
１０６ 第１の面
１０７ 第２の面
１０８ 仕切り板

Claims (10)

1. 内部を冷媒が循環する冷却装置であって、
   前記冷媒を内部に有する受熱部と、
   前記受熱部から流入する前記冷媒が外部流体と熱交換する放熱部と、
   前記受熱部と前記放熱部とを接続する第１配管および第２配管と、を備え、
   前記放熱部は、
   前記第１配管と接続する第１接続部と、前記第２配管と接続する第２接続部と、一端が前記第１接続部と接続し他端が前記第２接続部と接続する熱交換部と、を有し、
   前記第１接続部は、
   前記熱交換部の前記端面を含む面である第１の面と、
   前記熱交換部の軸方向と突き当たる面のうち、前記熱交換部と接する面とは異なる面である第２の面と、を有し、
   前記第１の面の断面積は、前記第２の面の断面積よりも小さい
   冷却装置。
2. 複数の前記熱交換部を有し、
   複数の前記熱交換部の端部それぞれが前記第１接続部および前記第２接続部と接続する、
   請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記第１接続部は内側に突出する突出部を有し、
   前記突出部と前記熱交換部の端面とが接し、
   前記第１接続部の前記第１の面と平行な面の断面積は、前記第１の面から前記第２の面に向かって漸次増加する、請求項１または２に記載の冷却装置。
4. 前記第１接続部は、前記熱交換部の軸方向と突き当たる面とは異なる面に開口を有し、
   前記開口と前記第１配管とが接続する
   請求項１から３いずれか１項に記載の冷却装置。
5. 複数の前記熱交換部を有し、
   前記開口から前記熱交換部の端面までの長さが小さい前記熱交換部ほど、前記端面から前記第２の面までの長さが大きい
   請求項１から３いずれか１項に記載の冷却装置。
6. 前記熱交換部の前記第１接続部と接続する前記一端の端面は、前記熱交換部の軸方向とが９０°以外の角度を有し、
   前記端面は、前記第１接続部の前記開口を有する面と対向する、
   請求項４または５に記載の冷却装置。
7. 前記複数の熱交換部それぞれの端面の面積が等しい、請求項２から５いずれか１項に記載の冷却装置。
8. 前記熱交換部の前記第２接続部と接続する前記他端の端面と前記一端の端面とが平行である、請求項６に記載の冷却装置。
9. 前記第１接続部は仕切り板を有し、
   前記仕切り板は、一辺が前記複数の熱交換部のうち少なくとも２つの間に配置され、前記一辺とは反対側の辺が前記第１接続部の前記開口の上に配置される
   請求項２から８いずれか１項に記載の冷却装置。
10. 前記第１接続部は前記仕切り板を挿入する切欠きを有する、
    請求項９に記載の冷却装置。

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