JP2017004364A

JP2017004364A - クーリングプレート及びクーリングプレートを備える情報処理装置

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Publication number: JP2017004364A
Application number: JP2015119322A
Authority: JP
Inventors: 俊一菊池; Shunichi Kikuchi; 昌久岩切; Masahisa Iwakiri; 中村　直章; Naoaki Nakamura; 直章中村; 浩史大貫; Hiroshi Onuki
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2015-06-12
Publication date: 2017-01-05
Anticipated expiration: 2035-06-12
Also published as: US9642287B2; JP6477276B2; US20160366793A1

Abstract

【課題】流路分配型のクーリングプレートにおいて、冷媒分配路を流れる冷媒が仕切壁からの熱伝達で温度上昇せず、発熱素子を万遍なく除熱できるようにする。【解決手段】発熱体除熱用の下部空間１５を備える本体１の上部空間１０の両端に形成された冷媒流入用の第１冷媒貯留部１１と冷媒流出用の第２冷媒貯留部１２の間の空間をメアンダ状の仕切壁２５で仕切って第１冷媒貯留部１１に接続する冷媒分配路１３と、第２冷媒貯留部１２に接続する冷媒集合路１４とを形成し、冷媒分配路１３と冷媒集合路１４の底面は複数の貫通孔２６で下部空間１５に連通し、仕切壁２５の冷媒分配路側の側面には第１冷媒貯留部１１からの冷媒を流す副流路１６を形成したクーリングプレート４０である。副流路１６を流れる冷媒で仕切壁２５を冷却して冷媒の温度上昇を防ぎ、冷媒出口側の冷却効率を向上させる。【選択図】図８

Description

本出願は、クーリングプレート及びクーリングプレートを備える情報処理装置に関する。

近年、サーバやスーパーコンピュータ等の電子機器の高速化、高機能化に伴い、電子機器に内蔵された電子素子（例えばＣＰＵ：中央処理装置）がその動作時に発生する熱量が増大している。一般に、サーバのような電子機器には複数の電子素子が実装されており、これらから発生する熱量は多大である。そして、電子素子が発生する熱によって電子機器内が高温になると電子機器の機能が損なわれ、電子機器の故障の原因となる。そこで、電子素子の機能を維持し、且つ電子機器の故障を回避する為には、発熱した電子素子を冷却する必要がある。電子素子を冷却するものとしては、電子素子に本体を接触させ、本体内に冷媒を流して電子素子を冷却するクーリングプレートと呼ばれる冷却器が知られている。電子素子を冷却して温度が上昇した冷媒は、冷却器の外部に設けられた冷却装置で冷やされ、冷却器に還流する。

このような冷却器としては、電力変換装置に内蔵された複数の半導体素子を備える半導体モジュールを冷却する冷却器や、パワーエレクトロニクス装置の冷却用の複数のヘッダを持つ噴流方式の冷却器が知られている。また、流路分配型の冷却器も知られている。

ところが、これまでの多くの冷却器は、冷媒流れの下流側には温度上昇した冷媒が供給される構造であるために、下流側の半導体モジュールの温度が高くなる問題点があった。

これに対して、流路分配型の冷却器は、発熱部材を冷却する前の冷媒が流れる流路（分配路）と、発熱部材を冷却した後の冷媒が流れる流路（集合路）とが分れているので、発熱部材の冷却効率が高い。ここで、図１から図６を用いて、流路分配型の冷却器（以後クーリングプレートと記す）について説明する。

図１は、比較技術の空冷システムと液冷システムを備えたスタンドアロン装置９０を示しており、クーリングプレートを使用する液冷システムに、空冷システムを併用した冷却システムが内蔵されている。スタンドアロン装置９０の前方側には液冷システムを備えた複数のＣＰＵユニット９１が搭載されており、ＣＰＵユニット９１にはスタンドアロン装置９０とは別に設けられた冷媒冷却装置３０から冷媒が供給される。一方、スタンドアロン装置９０の後方側には空冷システム用のファン９２、９３が設けられている。

図２（ａ）は図１に示したスタンドアロン装置９０に搭載されるＣＰＵユニット９１における空冷システム９４と液冷システム８０の配置を示すものである。ＣＰＵユニット９１の回路基板９６の上にはメモリ素子９５や隠れているＣＰＵ及びインターフェイス素子がある。メモリ素子９５は空冷システム９４の冷却風ＣＷによって冷却される。液冷システム８０にはＣＰＵを冷却するためのクーリングプレート８３やインターフェイス素子を冷却するためのクーリングプレート８４があり、冷媒配管８２Ａ，８２Ｂで冷媒入口８１と冷媒出口８５に接続されている。冷媒入口８１と冷媒出口８５は図１（ａ）に示した冷媒冷却装置３０に接続されている。

図２（ｂ）は図２（ａ）に示したＣＰＵユニット９１における空冷システム９４と液冷システム８０の冷却動作を説明するものである。空冷システム９４では、回路基板９６の上に設けられたメモリ素子９５を冷却風ＣＷで冷却するのに対して、液冷システム８０の冷媒配管８２は冷却風ＣＷの流れに対して直交する方向に配置されている。冷媒入口８１に接続する冷媒配管８２は、回路基板９６の一端から他端に向かって配置された冷媒供給管８２Ａと、他端において折り返されて冷媒出口８５に戻る冷媒回収管８２Ｂとを備える。この例では、冷媒供給管８２Ａと冷媒回収管８２Ｂはそれぞれ２系統設けられている。

冷媒供給管８２Ａの途中にはＣＰＵを冷却する複数のクーリングプレート８３とインターフェイス素子を冷却する複数のクーリングプレート８４が設けられているが、冷媒回収管８２Ｂの途中には何も設けられていない。冷媒入口８１から入った冷媒は、冷媒供給管８２Ａを通じて複数のクーリングプレート８３を順に流れてＣＰＵを冷却し、次に複数のクーリングプレート８４を順に流れてインターフェイス素子を冷却した後、冷媒回収管８３Ｂを通じて冷媒出口８５に戻る。

図３は、図２（ａ）に示したクーリングプレート８３，８４の一例のクーリングプレート２０の構造を示すものである。クーリングプレート２０は、天井板２２で封止された本体２１を備えている。天井板２２の上には、図２（ａ）、（ｂ）に示した冷媒供給管８２Ａに接続する冷媒入口２３Ａを備える冷媒流入管２３と、冷媒回収管８２Ｂに接続する冷媒出口２４Ａを備える冷媒流出管２４がある。クーリングプレート２０は、本体２１が回路基板９６の上に実装された発熱素子９７の上に置かれて発熱素子９７が発生する熱を吸熱することによって発熱素子９７を除熱する。

図４は、図３に示したクーリングプレート２０の、冷媒流入管２３と冷媒流出管２４が取り付けられた天井板２２を取り外して、本体２１の内部の構造を示すものである。本体２１の内部は、後述する隔壁５によって上部空間１０と図４には図示されない下部空間に分かれている。上部空間１０の内部には、仕切壁２５によって仕切られた第１流路と第２流路がある。第１流路は、冷媒流入管２３から流入する冷媒を貯留する第１冷媒貯留部１１と、第１冷媒貯留部１１内の冷媒を冷媒流出管２４の方向に導き、隔壁５に設けられた貫通孔２６を通じて下部空間に流す冷媒分配路１３を備える。第２流路は、隔壁５に設けられた貫通孔２６を通じて下部空間から戻る冷媒を冷媒流出管２４の方向に流す冷媒集合路１４と、冷媒集合路１４から流入した冷媒を貯留して冷媒流出管２４に送り出す第２冷媒貯留部１２がある。貫通孔２６を通じて下部空間から戻る冷媒は、下部空間において発熱体の熱を吸熱した後の冷媒である。

上部空間１０を仕切る仕切壁２５はメアンダ状をしており、第１冷媒貯留部１１側に折り返し壁２５Ａがあり、第２冷媒貯留部１２側に折り返し壁２５Ｂがあって、折り返し壁２５Ａ、２５Ｂの間が平行な側壁２５Ｃで接続されている。第１冷媒貯留部１１に接続する複数の冷媒分配路１３は、側壁２５Ｃと折り返し壁２５Ｂの内周面に囲まれて形成されており、冷媒分配路１３の底面となる隔壁５に貫通孔２６が第１冷媒貯留部１１側から折り返し壁２５Ｂの内周面に向かって形成されている。冷媒集合路１４は側壁２５Ｃと折り返し壁２５Ａの内周面に囲まれて形成されており、冷媒集合路１４の底面となる隔壁５に貫通孔２６が折り返し壁２５Ｂの内周面側から第２冷媒貯留部１２に向かって形成されている。この例の貫通孔２６は、冷媒分配路１３と冷媒集合路１４の底面の中央部に直線状に並んで設けられているが、貫通孔２６の配置は直線状でなくても良く、特に決まりはない。図４に網点を付した部分が天井板２２の底面と接続する部分である。

図５（ａ）は、図４に示したクーリングプレート２０の天井板２２を取り除いた本体２１をＡ−Ａ線で切断した時の、第１冷媒貯留部１１側の本体２１を示している。図５（ａ）には隔壁５によって上部空間１０の下側に設けられた下部空間１５が示されている。下部空間１５には貫通孔２６を通じて冷媒分配路１３から冷媒が流入し、本体１の底面１Ｂを通じて底面１Ｂの下方にある発熱体が発生する熱を吸熱して発熱体を除熱する。発熱体の熱を吸熱した冷媒は貫通孔２６を通じて下部空間１５から冷媒集合路１４に流入する。よって、下部空間１５は、発熱体の熱を除熱する除熱液室であり、以後、下部空間１５を除熱液室１５とも記載する。

図５（ｂ）及び図６は、クーリングプレート２０内の冷媒の流れを説明する説明図である。冷媒流入管２３に流入した冷媒は、第１冷媒貯留部１１を経て複数の冷媒分配路１３にそれぞれ入る。冷媒分配路１３に入った冷媒は、冷媒分配路１３を流れながら貫通孔２６を通じて除熱液室１５に流入し、本体２１の底面２１Ｂに接する発熱素子（図示省略）が発生する熱を吸熱する。発熱素子の熱を吸熱した冷媒は、除熱液室１５から貫通孔２６を通じて冷媒集合路１４に入り、冷媒分配路１３を流れる冷媒と同じ方向に冷媒集合路１４を流れて第２冷媒貯留部１２に集まる。第２冷媒貯留部１２に集まった冷媒は、図４に示した冷媒流出管２４からクーリングプレート２０の外部に排出される。

なお、以上説明したクーリングプレート２０では、第１冷媒貯留部１１が複数の冷媒分配路１３が接続する１つの空間であり、第２冷媒貯留部１２も複数の冷媒集合路１４が接続する１つの空間になっている。一方、第１冷媒貯留部１１は、仕切壁２５の折り返し壁２５Ａの外側に設けた区画壁によって各冷媒分配路１３毎に区切られていても良い。同様に、第２冷媒貯留部１２も、仕切壁２５の折り返し壁２５Ｂの外側に設けた区画壁によって各冷媒集合路１４毎に区切られていても良い。また、図５（ｂ）では、天井板２２が本体２１と別部材として描かれているが、天井板２２は本体２１と同じ部材で形成して全体を本体と呼ぶこともある。

特開２００９−１９４０３８号公報

特開２００４−９５７１１号公報

"Journal of Heat Transfer" AUGUST 2010,Vol.132/081402-1-10「Experimental Investigation of an Ultrathin Manifold Microchannel Heat Sink for Liquid-Cooled Chips」

ところが、比較技術における流路分配型のクーリングプレート２０においても、図６に示すように、冷媒分配路１３と冷媒集合路１４を分けている仕切壁２５の側壁２５Ｃが冷媒集合路１４を流れる冷媒により暖められて熱Ｈを帯びる。すると、側壁２５Ｃからの熱伝達により、冷媒分配路１３を流れる冷媒が、冷媒分配路１３の下流側に流れるに従い、徐々に温度上昇していく。この結果、下流部の冷媒分配路１３に位置する除熱液室には温度上昇した冷媒が供給されることになり、冷媒分配路１３の下流側に位置する発熱素子の温度が高くなる問題がある。

この問題を解決する手法として、冷媒分配路１３と冷媒集合路１４とを仕切っている仕切壁２５を伝熱しにくい材料にすることが考えられる。しかしこの手法では、クーリングプレート全体の冷却性能が著しく低下し、除熱面（本体２０の底面２１Ｂ）全体が温度上昇する問題がある。

１つの側面では、本出願は、流路分配型のクーリングプレートにおいて、冷媒分配路を流れる冷媒が、冷媒分配路の先端部に達しても仕切壁からの熱伝達によって温度上昇せず、冷媒出口側の冷媒による冷却能力を向上させることができるクーリングプレートの提供を目的とする。他の側面では、発熱素子の温度を万遍なく除熱できるクーリングプレートを備える情報処理装置を提供することを目的とする。

１つの形態によれば、隔壁によって分離された上部空間と下部空間とを備え、底面が発熱体に載置される本体と、隔壁の上部空間側に突設され、上部空間内を、吸熱前の冷媒が流れる第１流路と、発熱体の熱の吸熱後の冷媒が流れる第２流路とに仕切る仕切壁と、第１流路内の冷媒を下部空間に流し、下部空間内の冷媒を第２流路に流す、隔壁に設けられた複数の貫通孔、及び仕切壁に設けられ、吸熱前の冷媒の一部を流す第３流路を備えるクーリングプレートが提供される。

他の形態によれば、情報処理回路が形成された基板上に実装された発熱素子を、冷媒を用いて冷却するクーリングプレートを備える情報処理装置であって、クーリングプレートが、隔壁によって分離された上部空間と下部空間とを備え、底面が発熱体に載置される本体と、隔壁の上部空間側に突設され、上部空間内を、吸熱前の冷媒が流れる第１流路と、発熱体の熱の吸熱後の冷媒が流れる第２流路とに仕切る仕切壁と、第１流路内の冷媒を下部空間に流し、下部空間内の冷媒を第２流路に流す、隔壁に設けられた複数の貫通孔、及び仕切壁に設けられ、吸熱前の冷媒の一部を流す第３流路を備えるクーリングプレートを備える情報処理装置が提供される。

開示のクーリングプレートによれば、仕切壁に吸熱前の冷媒の一部が流れて仕切壁が冷却されるので、第１流路を流れる冷媒が仕切壁からの熱伝達によって温度上昇し難く、冷媒の出口側のクーリングプレートの冷却能力を向上させることができるという効果がある。開示のクーリングプレートを備える情報処理装置によれば、クーリングプレートによって発熱素子が万遍なく除熱されるので発熱素子の性能低下がなく、処理効率が低下しないという効果がある。

比較技術の空冷システムと液冷システムを備えたスタンドアロン装置の斜視図である。（ａ）は図１に示したスタンドアロン装置に搭載されるＣＰＵユニットにおける空冷システムと液冷システムの配置を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示したＣＰＵユニットにおける空冷システムと液冷システムの動作を示す平面図である。図２（ｂ）に示した液冷システムの１つのクーリングプレートが発熱素子に取り付けられる様子を示す斜視図である。図３に示したクーリングプレートのカバーを取り外した状態を示す分解斜視図である。（ａ）は図４に示したクーリングプレートをＡ−Ａ線で切断した時の冷媒入口側の本体部分の斜視図、（ｂ）はクーリングプレート内の冷媒の流路を示す説明図である。図３に示したクーリングプレートの上部カバーを取り外した状態の部分平面図である。（ａ）はクーリングプレートの第１の実施形態の一部切欠斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。図７に示したクーリングプレートの仕切壁の側壁部分の構造を示す部分斜視図である。（ａ）は第３流路の第１の実施例を示す部分断面図、（ｂ）は第３流路の第２の実施例を示す部分断面図である。（ａ）は第３流路の第３の実施例を示す部分断面図、（ｂ）は第３流路の第４の実施例を示す部分断面図である。（ａ）は第３流路の第５の実施例を示す部分断面図、（ｂ）は第３流路の第６の実施例を示す部分断面図である。（ａ）はクーリングプレートの第１の実施形態の部分平面図、（ｂ）はクーリングプレートの第１の実施形態の変形実施形態の部分平面図である。クーリングプレートの第２の実施形態の一部切欠斜視図である。（ａ）はクーリングプレートを備える情報処理装置の第１の実施例の構成図、（ｂ）はクーリングプレートを備える情報処理装置の第２の実施例の構成図である。

以下、添付図面を用いて本出願の実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。なお、本出願の実施の形態におけるクーリングプレートの説明では、図４から図６を用いて説明した比較技術におけるクーリングプレート２０と同じ構成部材については同じ符号を付して説明する。

図７（ａ）は、クーリングプレート４０の第１の実施形態の構造を示すものであり、本体１の上部にある天井板２２を除去した状態のクーリングプレート４０の上部空間１０の構造を示してある。また、図７（ｂ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を示しており、その一部分を拡大した図面が図９（ａ）に示してある。更に、図８は、図７に示したクーリングプレート４０の第１冷媒貯留部１１側の一部分を拡大して示すものであり、仕切壁２５の冷媒分配路１３側の側壁２５Ｃの部分に設けた第３流路１６の構造を説明するものである。

開示のクーリングプレート４０の構造は、仕切壁２５の部分の構造を除いて比較技術のクーリングプレート２０の構造と同じである。従って、クーリングプレート４０には、隔壁５によって仕切られた上部空間１０と除熱液室（下部空間）１５があり、上部空間１０の内部には、メアンダ状の仕切壁２５によって仕切られた第１流路と第２流路がある。第１流路は第１冷媒貯留部１１と冷媒分配路１３を備えており、第２流路は冷媒集合路１４と第２冷媒貯留部１２を備えている。

第１冷媒貯留部１１に接続する複数の冷媒分配路１３は、側壁２５Ｃと折り返し壁２５Ｂの内周面に囲まれて形成されており、隔壁５の冷媒分配路１３の底面となる部分は貫通孔２６で除熱液室１５に連通されている。同様に、第２冷媒貯留部１２に接続する複数の冷媒集合路１４は、側壁２５Ｃと折り返し壁２５Ａの内周面に囲まれて形成されており、隔壁５の冷媒集合路１４の底面となる部分は貫通孔２６で除熱液室１５に連通されている。冷媒分配路１３を流れる冷媒が貫通孔２６を通って除熱液室１５に流入し、除熱液室１５において発熱体の熱を吸熱した冷媒が貫通孔２６を通じて除熱液室１５から冷媒集合路１４に流入する点も同じである。

一方、開示のクーリングプレート４０では、図８及び図９（ａ）に示すように、仕切壁２５の冷媒分配路１３側の側壁２５Ｃの部分に、複数条の第３流路１６が副流路として形成されている。図９（ａ）に示す第３流路１６は第３流路１６の第１の実施例を示している。第１の実施例の第３流路１６は、側壁２５Ｃに設けられた複数条の平行な溝ｍが封止板１７で塞がれて形成されている。第３流路１６の入口は第１冷媒貯留部１１に開口し、出口は第２冷媒貯留部１２に開口している。このため、第３流路１６には、第１冷媒貯留部１１の吸熱前の冷媒の一部が第２冷媒貯留部１２に向かって流れる。これにより、第３流路１６を流れる吸熱前の冷媒により、冷媒分配路１３を流れる冷媒の上流から下流に渡って側壁２５Ｃの温度上昇が防止され、クーリングプレート４０の冷媒分配路１３の下流側の冷媒温度の上昇が抑えられて冷却能力が向上する。

図９（ｂ）は第３流路１６の第２の実施例を示すものであり、図９（ａ）に示した第３流路１６の第１の実施例と同じ部位を示している。第１の実施例の第３流路１６は、側壁２５Ｃに設けられた複数条の平行な溝ｍが封止板１７で塞がれて形成されていた。一方、第２の実施例の第３流路１６は、側壁２５Ｃの高さ方向に１条の幅広な溝Ｍが形成されており、幅広な溝Ｍが封止板１７で塞がれて第３流路１６となっている。第２の実施例の第３流路１６にも第１冷媒貯留部１１の吸熱前の冷媒の一部が第２冷媒貯留部１２に向かって流れる。このため、第３流路１６を流れる吸熱前の冷媒により、冷媒分配路１３を流れる冷媒の上流から下流に渡って側壁２５Ｃの温度上昇が防止され、クーリングプレート４０の冷媒分配路１３の下流側の冷媒温度の上昇が抑えられて冷却能力が向上する。

図１０（ａ）は第３流路１６の第３の実施例を示すものであり、図９（ａ）に示した第３流路１６の第１の実施例と同じ部位を示している。第１の実施例の第３流路１６は、側壁２５Ｃに設けられた複数条の平行な溝ｍが封止板１７で塞がれて形成されていた。一方、第３の実施例の第３流路１６は、側壁２５Ｃに設けられた複数条の平行な溝ｍの内周面に断熱部材４が積層されている点が第１の実施例の第３流路１６と異なる。断熱部材４が積層された溝ｍが封止板１７で塞がれる点は第１の実施例と同じである。

溝ｍの内周面に断熱部材４が積層されていると、冷媒集合路１４を流れる除熱液室１５において発熱体の熱を吸熱した冷媒からの熱や隔壁５の熱で側壁２５Ｃの温度が上昇しても、側壁２５Ｃの熱が断熱部材４により第３流路１６を流れる冷媒に伝わり難い。一方、封止板１７を熱伝導率の高い部材で形成しておけば、第３流路１６を流れる吸熱前の冷媒により封止板１７の温度が下がる。このため、封止板１７に接する冷媒分配路１３の中の冷媒の温度上昇が防止され、クーリングプレート４０の冷媒分配路１３の下流側の冷媒温度の上昇が抑えられて冷却能力が更に向上する。

図１０（ｂ）は第３流路１６の第４の実施例を示すものであり、図９（ｂ）に示した第３流路１６の第２の実施例と同じ部位を示している。第２の実施例の第３流路１６は、側壁２５Ｃの高さ方向に１条の幅広な溝Ｍが形成されており、幅広な溝Ｍが封止板１７で塞がれて第３流路１６となっていた。一方、第４の実施例の第３流路１６は、側壁２５Ｃに設けられた幅広な溝Ｍの内周面に断熱部材４が積層されている点が第２の実施例の第３流路１６と異なる。断熱部材４が積層された幅広な溝Ｍが封止板１７で塞がれる点は第１の実施例と同じである。

溝Ｍの内周面に断熱部材４が積層されていると、冷媒集合路１４を流れる除熱液室１５において発熱体の熱を吸熱した冷媒からの熱や隔壁５の熱で側壁２５Ｃの温度が上昇しても、側壁２５Ｃの熱が断熱部材４により第３流路１６を流れる冷媒に伝わり難い。ここでも封止板１７を熱伝導率の高い部材で形成しておけば、第３流路１６を流れる吸熱前の冷媒により封止板１７の温度が下がる。このため、封止板１７に接する冷媒分配路１３の中の冷媒の温度上昇が防止され、クーリングプレート４０の冷媒分配路１３の下流側の冷媒温度の上昇が抑えられて冷却能力が更に向上する。

図１１（ａ）は第３流路１６の第５の実施例を示すものであり、図９（ａ）に示した第３流路１６の第１の実施例と同じ部位を示している。第１の実施例の第３流路１６は、側壁２５Ｃに設けられた複数条の平行な溝ｍが封止板１７で塞がれて形成されていた。一方、第５の実施例の第３流路１６は、冷媒分配路１３に近い側の側壁２５Ｃの内部に複数本の平行な孔ｈが形成されている点が第１の実施例の第３流路１６と異なる。第５の実施例の第３流路１６では複数本の平行な孔ｈの中を吸熱前の冷媒の一部が第２冷媒貯留部１２に向かって流れる。このため、第３流路１６を流れる吸熱前の冷媒により、冷媒分配路１３を流れる冷媒の上流から下流に渡って側壁２５Ｃの温度上昇が防止され、クーリングプレート４０の冷媒分配路１３の下流側の冷媒温度の上昇が抑えられて冷却能力が向上する。なお、孔ｈの断面形状は矩形に限定されず、円形等でも良い。

図１１（ｂ）は第３流路１６の第６の実施例を示すものであり、図９（ｂ）に示した第３流路１６の第２の実施例と同じ部位を示している。第２の実施例の第３流路１６は、側壁２５Ｃの高さ方向に１条の幅広な溝Ｍが形成されており、幅広な溝Ｍが封止板１７で塞がれて第３流路１６となっていた。一方、第６の実施例の第３流路１６は、冷媒分配路１３に近い側の側壁２５Ｃの内部に１条の幅広な孔Ｈが形成されている点が第２の実施例の第３流路１６と異なる。第６の実施例の第３流路１６では１条の幅広な孔Ｈの中を吸熱前の冷媒の一部が第２冷媒貯留部１２に向かって流れる。このため、第３流路１６を流れる吸熱前の冷媒により、冷媒分配路１３を流れる冷媒の上流から下流に渡って側壁２５Ｃの温度上昇が防止され、クーリングプレート４０の冷媒分配路１３の下流側の冷媒温度の上昇が抑えられて冷却能力が向上する。

図１２（ａ）はクーリングプレート４０の第１の実施形態の部分平面図であり、第３流路１６には前述の第１から第６の実施例の第３流路１６の何れかが設けられている。クーリングプレート４０の第１の実施形態では、第３流路１６の冷媒入口が第１冷媒貯留部１１に開口しており、第３流路１６の冷媒出口が第２冷媒貯留部１２に開口している。このため、第３流路１６内を流れる冷媒は第２冷媒貯留部１２に排出される。一方、第３流路１６の冷媒出口は、図１２（ｂ）に示す変形実施形態のように冷媒集合路１４内に開口させても良い。

図１３はクーリングプレート４０の第２の実施形態の構成を示すものである。第２の実施形態のクーリングプレート４０では、前述の第１から第６の実施例の第３流路１６の冷媒の入口１６Ａが冷媒分配路１３の途中に設けられている点が第１の実施形態のクーリングプレート４０と異なる。第２の実施形態のクーリングプレート４０では、冷媒分配路１３の途中から第３流路１６へ吸熱前の冷媒を流入させている。これは、冷媒分配路１３の上流側では側壁２５Ｃは余り温度上昇しておらず、冷媒分配路１３の上流側の冷媒温度が側壁２５Ｃの影響を余り受けないからである。このように、冷媒分配路１３の途中から第３流路１６へ吸熱前の冷媒を流入させても、特に温度上昇が著しい下流側に対し温度の低い冷媒を供給することが可能となり、第３流路１６で生じる圧力損失の低減効果も得られる。

図１４（ａ）はクーリングプレート４０を備える情報処理装置５０の第１の実施例の構成を示すものである。第１の実施例では、基板６上に発熱素子７が複数個設けられており、各発熱素子７にはそれぞれクーリングプレート４０が取り付けられている。そして、各クーリングプレート４０の上部空間１０は、冷媒供給管８２Ａによって直列に接続されている。開示のクーリングプレート４０を備える情報処理装置５０によれば、クーリングプレート４０によって発熱素子７が万遍なく除熱されるので発熱素子７の性能低下がなく、処理効率が低下しない。

図１４（ｂ）はクーリングプレート４０を備える情報処理装置５０の第２の実施例の構成を示すものである。第２の実施例では、基板６上に発熱素子７が複数個設けられており、各発熱素子７にはそれぞれクーリングプレート４０が取り付けられている。そして、各クーリングプレート４０の上部空間１０は、冷媒供給管８２Ａによって並列に接続されている。開示のクーリングプレート４０を備える情報処理装置５０によれば、クーリングプレート４０によって発熱素子７が万遍なく除熱されるので発熱素子７の性能低下がなく、処理効率が低下しない。

以上、本出願を特にその好ましい実施の形態を参照して詳細に説明した。本出願の容易な理解のために、本出願の具体的な形態を以下に付記する。

（付記１）隔壁によって分離された上部空間と下部空間とを備え、底面が発熱体に載置される本体と、
前記隔壁の前記上部空間側に突設され、前記上部空間内を、吸熱前の冷媒が流れる第１流路と、前記発熱体の熱の吸熱後の前記冷媒が流れる第２流路とに仕切る仕切壁と、
前記第１流路内の前記冷媒を前記下部空間に流し、前記下部空間内の前記冷媒を前記第２流路に流す、前記隔壁に設けられた複数の貫通孔、及び
前記仕切壁に設けられ、吸熱前の前記冷媒の一部を流す第３流路を備えるクーリングプレート。
（付記２）前記仕切壁が、折り返し壁と側壁を備えるメアンダ状であり、
前記第１流路が、一方の前記折り返し壁の外側に位置して外部からの冷媒が流入する第１冷媒貯留部と、他方の前記折り返し壁の内周面とその両側に位置する前記側壁で囲まれて前記第１冷媒貯留部に接続する冷媒分配路から形成され、
前記第２流路が、他方の前記折り返し壁の外側に位置して外部に排出する前記冷媒が集合する第２冷媒貯留部と、一方の前記折り返し壁の内周面とその両側に位置する前記側壁で囲まれて前記第２冷媒貯留部に接続する冷媒集合路から形成される付記１に記載のクーリングプレート。
（付記３）前記貫通孔は、前記冷媒分配路の底面と、前記冷媒集合路の底面に、それぞれ前記冷媒が流れる方向に沿って並んで設けられている付記２に記載のクーリングプレート。
（付記４）前記第３流路は、前記冷媒分配路の両側面に位置する前記仕切壁の側壁に形成されている付記２または３に記載のクーリングプレート。
（付記５）前記第３流路は、前記仕切壁の側壁の上下方向に平行に複数本形成されている付記４に記載のクーリングプレート。

（付記６）前記第３流路は、前記仕切壁の側壁を窪ませることによって形成されており、前記第３流路の前記冷媒分配路との接触面は熱伝導性の高い部材で形成され、前記第３流路の残りの内周面には断熱部材が積層されている付記４又は５に記載のクーリングプレート。
（付記７）前記第３流路は、前記仕切壁の内部に形成されている付記１から３の何れかに記載のクーリングプレート。
（付記８）前記第３流路は、前記仕切壁の内部に平行に複数本形成されている付記７に記載のクーリングプレート。
（付記９）前記第３流路の前記冷媒の出口が、前記冷媒集合路に面する前記仕切壁の側壁に開口している付記２から８の何れかに記載のクーリングプレート。
（付記１０）前記第３流路の前記冷媒の出口が、前記第２冷媒貯留部内に開口している付記２から８の何れかに記載のクーリングプレート。

（付記１１）情報処理回路が形成された基板上に実装された発熱素子を、冷媒を用いて冷却するクーリングプレートを備える情報処理装置であって、前記クーリングプレートが、
隔壁によって分離された上部空間と下部空間とを備え、底面が発熱体に載置される本体と、
前記隔壁の前記上部空間側に突設され、前記上部空間内を、吸熱前の冷媒が流れる第１流路と、前記発熱体の熱の吸熱後の前記冷媒が流れる第２流路とに仕切る仕切壁と、
前記第１流路内の前記冷媒を前記下部空間に流し、前記下部空間内の前記冷媒を前記第２流路に流す、前記隔壁に設けられた複数の貫通孔、及び
前記仕切壁に設けられ、吸熱前の前記冷媒の一部を流す第３流路を備えるクーリングプレートを備える情報処理装置。
（付記１２）前記基板上に前記発熱素子が複数個設けられており、各発熱素子にはそれぞれ前記クーリングプレートが取り付けられており、前記各クーリングプレートの前記上部空間は直列に接続されている付記１１に記載のクーリングプレートを備える情報処理装置。
（付記１３）前記基板上に前記発熱素子が複数個設けられており、各発熱素子にはそれぞれ前記クーリングプレートが取り付けられており、前記各クーリングプレートの前記上部空間は並列に接続されている付記１１に記載のクーリングプレートを備える情報処理装置。

１本体
４断熱部材
５隔壁
６基板
７発熱素子
１０上部空間
１１第１冷媒貯留部（第１流路）
１２第２冷媒貯留部（第２流路）
１３冷媒分配路（第１流路）
１４冷媒集合路（第２流路）
１５除熱液室（下部空間）
１６副流路（第３流路）
２５仕切壁
２５Ａ、２５Ｂ折り返し壁
２５Ｃ側壁
２６貫通孔
４０クーリングプレート
５０情報処理装置

Claims

隔壁によって分離された上部空間と下部空間とを備え、底面が発熱体に載置される本体と、
前記隔壁の前記上部空間側に突設され、前記上部空間内を、吸熱前の冷媒が流れる第１流路と、前記発熱体の熱の吸熱後の前記冷媒が流れる第２流路とに仕切る仕切壁と、
前記第１流路内の前記冷媒を前記下部空間に流し、前記下部空間内の前記冷媒を前記第２流路に流す、前記隔壁に設けられた複数の貫通孔、及び
前記仕切壁に設けられ、吸熱前の前記冷媒の一部を流す第３流路を備えるクーリングプレート。
前記仕切壁が、折り返し壁と側壁を備えるメアンダ状であり、
前記第１流路が、一方の前記折り返し壁の外側に位置して外部からの冷媒が流入する第１冷媒貯留部と、他方の前記折り返し壁の内周面とその両側に位置する前記側壁で囲まれて前記第１冷媒貯留部に接続する冷媒分配路から形成され、
前記第２流路が、他方の前記折り返し壁の外側に位置して外部に排出する前記冷媒が集合する第２冷媒貯留部と、一方の前記折り返し壁の内周面とその両側に位置する前記側壁で囲まれて前記第２冷媒貯留部に接続する冷媒集合路から形成される請求項１に記載のクーリングプレート。
前記貫通孔は、前記冷媒分配路の底面と、前記冷媒集合路の底面に、それぞれ前記冷媒が流れる方向に沿って並んで設けられている請求項２に記載のクーリングプレート。
前記第３流路は、前記冷媒分配路の両側面に位置する前記仕切壁の側壁に形成されている請求項２または３に記載のクーリングプレート。
前記第３流路は、前記仕切壁の側壁を窪ませることによって形成されており、前記第３流路の前記冷媒分配路との接触面は熱伝導性の高い部材で形成され、前記第３流路の残りの内周面には断熱部材が積層されている請求項４に記載のクーリングプレート。
情報処理回路が形成された基板上に実装された発熱素子を、冷媒を用いて冷却するクーリングプレートを備える情報処理装置であって、前記クーリングプレートが、
隔壁によって分離された上部空間と下部空間とを備え、底面が発熱体に載置される本体と、
前記隔壁の前記上部空間側に突設され、前記上部空間内を、吸熱前の冷媒が流れる第１流路と、前記発熱体の熱の吸熱後の前記冷媒が流れる第２流路とに仕切る仕切壁と、
前記第１流路内の前記冷媒を前記下部空間に流し、前記下部空間内の前記冷媒を前記第２流路に流す、前記隔壁に設けられた複数の貫通孔、及び
前記仕切壁に設けられ、吸熱前の前記冷媒の一部を流す第３流路を備えるクーリングプレートを備える情報処理装置。