JP2019133976A - Liquid cooling type cooling device - Google Patents

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直久 東山
Naohisa Higashiyama
直久 東山
平山 貴司
Takashi Hirayama
貴司 平山
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Abstract

To improve efficiency of cooling of a plurality of electronic components by a liquid cooling type cooling device when the electronic components are mounted.SOLUTION: A liquid cooling type cooling device 10 has a plurality of slits S1-S7, hollowed away from a fin 16, formed at a bottom wall part 24 of a second casing 14. The plurality of slits S1-S7 are provided extending in a width direction orthogonal to a flow direction of a refrigerant to be between pluralities of electronic components E1a-E8a, E1b-E8b along the flow direction. Further, the slits S1-S7 are formed gradually increasing in width-directional length from an upstream to a downstream side. Then part of the refrigerant flows in the slits S1-S7 to flow out again to the side of a flow passage 28 to be thereby circulated upward by convection, and the slits S1-S7 can increase the convection quantity of the refrigerant as it flows downward.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、複数の流路を流れる冷媒との熱交換を行うことで複数の電子部品を冷却することが可能な液冷式冷却装置に関する。   The present invention relates to a liquid cooling type cooling device capable of cooling a plurality of electronic components by exchanging heat with a refrigerant flowing in a plurality of flow paths.

従来から、例えば、半導体等の熱を発する電子部品を冷却するための冷却装置が知られており、このような冷却装置は、例えば、特許文献1に開示されるように、筐体と、この筐体の内部に収納される複数のフィンとを有し、外側となる筐体の下面に電子部品を設けると共に、筐体の内部において前記フィンが前記下面に接するように設けられている。一方、筐体の上面には、内部側に向かって突出した突出部が形成され、前記上面とフィンとの間を流れる冷媒の一部が前記突出部へと衝突し偏向されてフィンの間へと流入することで、上面近傍を流れる低温の冷媒を電子部品の装着された筐体の下面側へと導いて冷却効率を高めている。   Conventionally, for example, a cooling device for cooling an electronic component that generates heat, such as a semiconductor, has been known. Such a cooling device includes, for example, a housing, A plurality of fins housed inside the housing, and electronic components are provided on the lower surface of the outer housing, and the fins are provided in contact with the lower surface inside the housing. On the other hand, a protrusion that protrudes toward the inside is formed on the upper surface of the casing, and a part of the refrigerant that flows between the upper surface and the fin collides with the protrusion and is deflected between the fins. As a result, the low-temperature refrigerant flowing in the vicinity of the upper surface is guided to the lower surface side of the casing on which the electronic components are mounted, thereby improving the cooling efficiency.

特開2012−38010号公報JP 2012-38010 A

上述したような冷却装置において、冷媒の流通方向に沿って複数の電子部品を配置した場合には、各電子部品と熱交換された冷媒は下流へ流れるに従って徐々に暖められ、上流側に配置された電子部品と比較して下流側に配置された電子部品の冷却効率が低下してしまうという問題がある。   In the cooling device as described above, when a plurality of electronic components are arranged along the refrigerant flow direction, the refrigerant heat-exchanged with each electronic component is gradually warmed as it flows downstream, and is arranged upstream. There is a problem in that the cooling efficiency of the electronic component arranged on the downstream side is lower than that of the electronic component.

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、複数の電子部品を装着した場合における各電子部品の冷却効率を向上させることが可能な液冷式冷却装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a liquid-cooled cooling device capable of improving the cooling efficiency of each electronic component when a plurality of electronic components are mounted. And

前記の目的を達成するために、本発明は、冷媒の供給される供給口と冷媒の排出される排出口とを有したケーシングと、ケーシング内に収納されるフィンとを備え、ケーシングに設けられた発熱を伴う複数の電子部品を冷媒との熱交換によって冷却する液冷式冷却装置において、
ケーシングには、電子部品の装着される第1壁部と、フィンを挟んで第1壁部と対向する第2壁部とを備え、
第2壁部においてフィンに臨む面には、フィンから離間する方向に窪み、冷媒の流通方向と略直交する幅方向に延在した凹部が形成され、凹部は流通方向に沿って複数設けられると共に、少なくとも一部の凹部の幅方向長さが、流通方向の上流側に配置される凹部に対して下流側に配置される凹部の方が長く形成されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention includes a casing having a supply port for supplying a refrigerant and a discharge port for discharging the refrigerant, and a fin housed in the casing, and is provided in the casing. In a liquid-cooled cooling device that cools a plurality of electronic components that have generated heat by heat exchange with a refrigerant,
The casing includes a first wall portion on which electronic components are mounted, and a second wall portion facing the first wall portion with the fin interposed therebetween,
On the surface facing the fin in the second wall portion, a recess is formed that is recessed in a direction away from the fin and extends in the width direction substantially orthogonal to the coolant flow direction, and a plurality of recesses are provided along the flow direction. The width direction length of at least a part of the recesses is characterized in that the recesses disposed on the downstream side are formed longer than the recesses disposed on the upstream side in the flow direction.

本発明によれば、液冷式冷却装置を構成するケーシングには、電子部品の装着された第1壁部と対向した第2壁部を有し、この第2壁部は、フィンから離間する方向に窪んで幅方向に延在する凹部を備え、この凹部は冷媒の流通方向に沿って複数設けられ、少なくとも一部の凹部の幅方向長さが流通方向の上流側に対して下流側の方が長くなるように形成されている。   According to the present invention, the casing constituting the liquid cooling type cooling device has the second wall portion facing the first wall portion on which the electronic component is mounted, and the second wall portion is separated from the fin. A plurality of recesses are provided along the flow direction of the refrigerant, and at least some of the recesses have a width direction length on the downstream side with respect to the upstream side in the flow direction. It is formed to be longer.

従って、供給口を通じてケーシング内へと供給された冷媒がフィンに沿って下流側へと流れる際、この冷媒の一部が凹部内に流入し再び流路へと戻るように流れることで、冷媒をケーシング内において第2壁部側から第1壁部側へと対流させることができ、しかも、凹部の幅方向長さを下流側がより長くなるように形成しているため、冷媒の対流量を上流側に対して下流側でより増加させることができる。   Therefore, when the refrigerant supplied into the casing through the supply port flows downstream along the fins, a part of the refrigerant flows into the recess and flows back to the flow path, so that the refrigerant is In the casing, the second wall portion side can be convected from the first wall portion side, and the length in the width direction of the recess is formed to be longer on the downstream side, so that the convective flow rate of the refrigerant is increased upstream. It can be increased more on the downstream side than on the side.

その結果、各電子部品との熱交換によって暖められた第1壁部側の冷媒と、第2壁部側の冷えている冷媒とを、凹部による冷媒の対流によって好適に混合させることができると共に、上流側の各電子部品との熱交換によって暖められた下流側の冷媒を幅方向長さの長い凹部によってより多く対流させることで第1壁部側における冷媒の温度をより一層低下させることができるため、複数の電子部品を設けた場合でも、下流側に配置された電子部品を含め冷却効率を向上させることが可能となる。   As a result, the refrigerant on the first wall side heated by heat exchange with each electronic component and the refrigerant cooled on the second wall side can be suitably mixed by convection of the refrigerant through the recess. The temperature of the refrigerant on the first wall side can be further reduced by causing more convection of the downstream refrigerant heated by heat exchange with each electronic component on the upstream side by the concave portion having a long width in the width direction. Therefore, even when a plurality of electronic components are provided, it is possible to improve the cooling efficiency including the electronic components arranged on the downstream side.

また、電子部品を、幅方向において少なくとも2列以上となるように設け、凹部も電子部品に対応した複数の列で形成し、且つ、複数の電子部品の間となるように配置するとよい。   In addition, the electronic components may be provided in at least two rows in the width direction, the recesses may be formed in a plurality of rows corresponding to the electronic components, and arranged so as to be between the plurality of electronic components.

さらに、凹部は、複数の列における一方の列における幅方向長さと、他方の列における幅方向長さとを異なるように形成するとよい。   Further, the recesses may be formed so that the width direction length in one row of the plurality of rows is different from the width direction length in the other row.

さらにまた、ケーシングに、冷媒の一部の流通方向を電子部品側へと偏向させる偏向部を設けるとよい。   Furthermore, it is good to provide the deflection | deviation part which deflects the distribution direction of a part of refrigerant | coolant to an electronic component side in a casing.

本発明によれば、以下の効果が得られる。   According to the present invention, the following effects can be obtained.

すなわち、ケーシングの第2壁部にはフィンから離間する方向に窪んで幅方向に延在する凹部を備え、この凹部を冷媒の流通方向に沿って複数設け、少なくとも一部の凹部の幅方向長さを流通方向の上流側に対して下流側の方が長くなるように形成しているため、ケーシング内をフィンに沿って流れる冷媒の一部を、凹部によって第2壁部側から第1壁部側へと対流させ、且つ、その対流量を上流側に対して下流側が多くなるように対流させることができる。   That is, the second wall portion of the casing is provided with a concave portion that is recessed in the direction away from the fin and extends in the width direction, and a plurality of the concave portions are provided along the flow direction of the refrigerant. Since the downstream side is longer than the upstream side in the flow direction, a part of the refrigerant flowing along the fins in the casing is partly passed from the second wall side to the first wall by the recess. Convection to the part side and the convection flow rate can be convection so that the downstream side is larger than the upstream side.

その結果、電子部品との熱交換によって暖められた第1壁部側の冷媒と、第2壁部側の冷えている冷媒とを凹部による対流によって好適に混合させることができると共に、上流側の電子部品との熱交換によって暖められた下流側の冷媒を幅方向長さの長い凹部によってより多く対流させることで第1壁部側における冷媒の温度を低下させることができるため、冷媒の流通方向に沿って複数の電子部品を設けた場合でも、下流側に配置された電子部品を含めた冷却効率をより向上させることができる。   As a result, the refrigerant on the first wall side heated by the heat exchange with the electronic component and the refrigerant cooled on the second wall side can be suitably mixed by convection by the recess, and the upstream side Since the temperature of the refrigerant on the first wall side can be lowered by causing more convection of the downstream refrigerant heated by the heat exchange with the electronic component by the concave portion having a longer width in the width direction, the refrigerant flow direction Even if a plurality of electronic components are provided along the cooling line, the cooling efficiency including the electronic components arranged on the downstream side can be further improved.

本発明の実施の形態に係る液冷式冷却装置の全体断面図である。1 is an overall cross-sectional view of a liquid cooling type cooling device according to an embodiment of the present invention. 図1の液冷式冷却装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the liquid cooling type cooling device of FIG. 図1の液冷式冷却装置を構成する第2ケーシング及びフィンを示す全体平面図である。It is a whole top view which shows the 2nd casing and fin which comprise the liquid cooling type cooling device of FIG. 図1におけるスリット近傍を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the slit vicinity in FIG. 変形例に係る液冷式冷却装置の第2ケーシング及びフィンを示す全体平面図である。It is a whole top view which shows the 2nd casing and fin of the liquid cooling type cooling device which concern on a modification.

本発明に係る液冷式冷却装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図1において、参照符号10は、本発明の実施の形態に係る液冷式冷却装置を示す。   A preferred embodiment of the liquid cooling type cooling apparatus according to the present invention will be described below and described in detail with reference to the accompanying drawings. In FIG. 1, reference numeral 10 indicates a liquid cooling type cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.

この液冷式冷却装置10は、図1及び図2に示されるように、上下方向に分割自在な第1及び第2ケーシング(ケーシング)12、14と、前記第1及び第2ケーシング12、14の内部に収納されるフィン16と、前記第2ケーシング14の下方を覆うカバープレート18を含む。   As shown in FIGS. 1 and 2, the liquid cooling type cooling apparatus 10 includes first and second casings (casings) 12 and 14 that can be divided in the vertical direction, and the first and second casings 12 and 14. And a cover plate 18 covering the lower side of the second casing 14.

第1及び第2ケーシング12、14は、例えば、金属製の板材を成形することで略同一形状に形成され、この第1ケーシング12は、平坦状の頂壁部(第1壁部)20と、該頂壁部20の外縁部に立設した第1側壁部22とからなり、前記頂壁部20の上面には冷却の必要とされる電子部品E1a〜E8a、E1b〜E8bが装着される。   The first and second casings 12 and 14 are formed in, for example, substantially the same shape by molding a metal plate, and the first casing 12 includes a flat top wall portion (first wall portion) 20. And the first side wall portion 22 erected on the outer edge portion of the top wall portion 20, and electronic components E1a to E8a and E1b to E8b that require cooling are mounted on the upper surface of the top wall portion 20. .

この電子部品E1a〜E8a、E1b〜E8bは、図1〜図3に示されるように、例えば、発熱を伴う半導体等からなり、第1ケーシング12の幅方向(矢印A方向)に互いに離間するように一組ずつ配置され、長手方向(矢印B1、B2方向)に沿ってそれぞれ等間隔離間して8列に配置された合計16個装着される。   The electronic components E1a to E8a and E1b to E8b are made of, for example, a semiconductor that generates heat, and are separated from each other in the width direction (arrow A direction) of the first casing 12, as shown in FIGS. A total of 16 are arranged in 8 rows arranged at equal intervals along the longitudinal direction (arrow B1, B2 direction).

換言すれば、幅方向一方側(矢印A1方向)の列に配置された電子部品E1a〜E8aと、幅方向他方側(矢印A2方向)の列に配置された電子部品E1b〜E8bとが、第1ケーシング12の幅方向中央に対してそれぞれ幅方向外側(矢印A1、A2方向)に離間するように2列になって長手方向に沿って配置される。なお、電子部品E1a〜E8a、E1b〜E8bは、上述した数量(16個)に限定されるものではなく、必要に応じた数量で適宜配置すればよい。   In other words, the electronic components E1a to E8a arranged in the row on the one side in the width direction (arrow A1 direction) and the electronic components E1b to E8b arranged in the row on the other side in the width direction (arrow A2 direction) The two casings are arranged along the longitudinal direction so as to be spaced apart from each other in the width direction (arrows A1 and A2 directions) with respect to the center of the casing 12 in the width direction. Note that the electronic components E1a to E8a and E1b to E8b are not limited to the above-described quantity (16 pieces), and may be appropriately arranged in quantities as necessary.

第2ケーシング14は、平坦状の底壁部(第2壁部)24と、該底壁部24の外縁部に立設した第2側壁部26とからなり、前記底壁部24は、第1ケーシング12の頂壁部20と略同一形状に形成されると共に、前記第2側壁部26の端部が第1ケーシング12における第1側壁部22の端部と当接した状態で、例えば、ろう付け等によって接続される。   The second casing 14 includes a flat bottom wall portion (second wall portion) 24 and a second side wall portion 26 erected on the outer edge portion of the bottom wall portion 24. In a state in which the end portion of the second side wall portion 26 is in contact with the end portion of the first side wall portion 22 in the first casing 12, for example, Connected by brazing or the like.

これにより、図1に示されるように、第1ケーシング12の頂壁部20と第2ケーシング14の底壁部24とが略平行となり、第1及び第2側壁部22、26に囲まれた第1及び第2ケーシング12、14の内部空間が冷媒の流通する流路28となる。   Thereby, as shown in FIG. 1, the top wall portion 20 of the first casing 12 and the bottom wall portion 24 of the second casing 14 are substantially parallel and surrounded by the first and second side wall portions 22 and 26. The internal spaces of the first and second casings 12 and 14 serve as the flow path 28 through which the refrigerant flows.

また、第2ケーシング14の底壁部24には、冷媒の供給される供給口30と、内部を流れた冷媒の排出される排出口32とがそれぞれ開口している。この供給口30は、第2ケーシング14の長手方向に沿った一端部側(矢印B1方向)において幅方向中央から第2側壁部26側(図3中、矢印A1方向)へとオフセットした位置に形成され、排出口32は、第2ケーシング14の他端部側(矢印B2方向)において幅方向中央から供給口30とは反対側(図3中、矢印A2方向)にオフセットして形成される。すなわち、第2ケーシング14の幅方向において供給口30と排出口32とが一直線状に配置されておらず、幅方向(矢印A方向)に互い違いとなるようにオフセットしている。   The bottom wall 24 of the second casing 14 has a supply port 30 to which a refrigerant is supplied and a discharge port 32 from which the refrigerant that has flowed inside is opened. The supply port 30 is at a position offset from the center in the width direction to the second side wall portion 26 side (in the direction of arrow A1 in FIG. 3) on one end portion side (in the direction of arrow B1) along the longitudinal direction of the second casing 14. The discharge port 32 is formed so as to be offset from the center in the width direction on the other end side (in the direction of arrow B2) of the second casing 14 to the side opposite to the supply port 30 (in the direction of arrow A2 in FIG. 3). . That is, the supply port 30 and the discharge port 32 are not arranged in a straight line in the width direction of the second casing 14 and are offset so as to be alternated in the width direction (arrow A direction).

さらに、底壁部24には、供給口30の下流側(矢印B2方向)に第1ガイド壁(偏向部)34が設けられると共に、排出口32の上流側(矢印B1方向)には第2ガイド壁(偏向部)36が設けられる。この第1及び第2ガイド壁34、36は、例えば、底壁部24に対してろう付け等で固定された板状に形成され、第2ケーシング14の幅方向中央に設けられ、冷媒の流通方向と直交する幅方向(矢印A方向)に延在すると共に、底壁部24に対して直交するように立設している。   Further, the bottom wall 24 is provided with a first guide wall (deflection part) 34 on the downstream side (in the direction of arrow B2) of the supply port 30, and on the upstream side (in the direction of arrow B1) of the discharge port 32. A guide wall (deflecting part) 36 is provided. The first and second guide walls 34 and 36 are formed in, for example, a plate shape fixed to the bottom wall portion 24 by brazing or the like, and are provided at the center in the width direction of the second casing 14 so that the refrigerant flows. It extends in the width direction (arrow A direction) orthogonal to the direction and is erected so as to be orthogonal to the bottom wall portion 24.

また、底壁部24には、冷媒の流れ方向となる第2ケーシング14の長手方向(矢印B1、B2方向)において、第1ガイド壁34と第2ガイド壁36との間となる位置に前記長手方向と直交する幅方向(図2及び図3中、矢印A方向)に延在した複数のスリットS1〜S7が形成される。   Further, the bottom wall portion 24 is located at a position between the first guide wall 34 and the second guide wall 36 in the longitudinal direction (arrow B1, B2 direction) of the second casing 14 that is the refrigerant flow direction. A plurality of slits S1 to S7 extending in the width direction orthogonal to the longitudinal direction (the direction of arrow A in FIGS. 2 and 3) are formed.

このスリットS1〜S7は、図1〜図4に示されるように、例えば、断面矩形状で底壁部24を貫通するように形成され、図3に示されるように、第1ケーシング12に配置される複数の電子部品E1a〜E8a、E1b〜E8bの間となるように前記長手方向(矢印B1、B2方向)に沿って互いに等間隔離間して設けられる。換言すれば、スリットS1〜S7は、図1及び図4に示されるように、底壁部24に対して重力方向下方(矢印C1方向)へと窪んで形成される。   The slits S1 to S7 are formed, for example, so as to penetrate the bottom wall 24 with a rectangular cross section as shown in FIGS. 1 to 4, and are arranged in the first casing 12 as shown in FIG. The electronic components E1a to E8a and E1b to E8b are provided at regular intervals along the longitudinal direction (arrow B1 and B2 directions). In other words, as shown in FIGS. 1 and 4, the slits S <b> 1 to S <b> 7 are formed to be recessed downward in the gravity direction (arrow C <b> 1 direction) with respect to the bottom wall portion 24.

また、スリットS1〜S7は、図3に示されるように、幅方向中央から幅方向外側(矢印A1、A2方向)にそれぞれ所定距離だけ離間し幅方向(矢印A方向)において対となるように形成される。   Further, as shown in FIG. 3, the slits S1 to S7 are spaced apart from each other by a predetermined distance from the center in the width direction (arrow A1, A2 direction) to be paired in the width direction (arrow A direction). It is formed.

そして、複数のスリットS1〜S7は、供給口30側となる上流側から排出口32側となる下流側(矢印B2方向)に向かって徐々に幅方向長さL(図3参照)が長くなるように形成される。すなわち、最も上流側(矢印B1方向)に形成されたスリットS1の幅方向長さLが最も短く、最も下流側(矢印B2方向)に形成されたスリットS7の幅方向長さLが最も長くなるように形成される。   The plurality of slits S1 to S7 gradually increase in length L in the width direction (see FIG. 3) from the upstream side on the supply port 30 side toward the downstream side (the arrow B2 direction) on the discharge port 32 side. Formed as follows. That is, the width direction length L of the slit S1 formed on the most upstream side (arrow B1 direction) is the shortest, and the width direction length L of the slit S7 formed on the most downstream side (arrow B2 direction) is the longest. Formed as follows.

詳細には、スリットS1〜S7は、図3に示されるように、第2側壁部26側となる幅方向外側(矢印A1、A2方向)の外端38が略同一位置となるように形成され、幅方向中央側となる内端40の位置を変化させることで幅方向長さLがそれぞれ異なるように形成される。   Specifically, as shown in FIG. 3, the slits S <b> 1 to S <b> 7 are formed such that the outer ends 38 on the outer side in the width direction (arrow A <b> 1 and A <b> 2 direction) on the second side wall portion 26 side are substantially at the same position. By changing the position of the inner end 40 on the center side in the width direction, the width direction lengths L are different from each other.

このように、スリットS1〜S7は、第1及び第2ケーシング12、14の長手方向(矢印B1、B2方向)において、電子部品E1a〜E8a、E1b〜E8bとスリットS1〜S7とが交互となるように配置され、上流側から下流側(矢印B2方向)に向かって徐々に幅方向中央側へと長くなるように形成されると共に、幅方向に2列に配置された電子部品E1a〜E8a、E1b〜E8bに対応して該幅方向において対(2列)で形成される。   Thus, in the slits S1 to S7, the electronic components E1a to E8a and E1b to E8b and the slits S1 to S7 are alternated in the longitudinal direction (arrow B1, B2 direction) of the first and second casings 12 and 14. Electronic components E1a to E8a arranged in two rows in the width direction and formed so as to gradually become longer in the width direction from the upstream side toward the downstream side (arrow B2 direction), A pair (two rows) is formed in the width direction corresponding to E1b to E8b.

カバープレート18は、図1及び図2に示されるように、第2ケーシング14における底壁部24に対して下方から当接し覆うように設けられることで、複数のスリットS1〜S7が全て覆われた状態となり、例えば、前記底壁部24に対してろう付けによって固定される。これにより、スリットS1〜S7が、カバープレート18によって第2ケーシング14の外側と非連通状態となる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the cover plate 18 is provided so as to come into contact with and cover the bottom wall portion 24 of the second casing 14 from below, so that the plurality of slits S <b> 1 to S <b> 7 are all covered. For example, it is fixed to the bottom wall portion 24 by brazing. Thereby, the slits S <b> 1 to S <b> 7 are brought out of communication with the outside of the second casing 14 by the cover plate 18.

フィン16は、例えば、アルミニウム材料等の薄板を成形することで断面波状に折曲され、第1及び第2ケーシング12、14の幅方向(矢印A方向)に沿って第1ケーシング12の頂壁部20と第2ケーシング14の底壁部24に対して交互に接するように配置されると共に、波状の断面形状で第1及び第2ケーシング12、14の長手方向(矢印B1、B2方向)に沿って延在するように形成されている。また、フィン16は、その上流側端部が第1ガイド壁34に臨み、下流側端部が第2ガイド壁36に臨むように設けられることで、複数のスリットS1〜S7を覆うように配置される(図1及び図3参照)。   The fin 16 is bent into a corrugated cross section by forming a thin plate made of, for example, an aluminum material, and the top wall of the first casing 12 along the width direction (direction of arrow A) of the first and second casings 12 and 14. The portions 20 and the bottom wall portion 24 of the second casing 14 are arranged alternately so as to be in contact with each other, and have a wavy cross-sectional shape in the longitudinal direction of the first and second casings 12 and 14 (arrow B1 and B2 directions). It is formed so as to extend along. Further, the fin 16 is disposed so as to cover the plurality of slits S <b> 1 to S <b> 7 by being provided such that the upstream end thereof faces the first guide wall 34 and the downstream end thereof faces the second guide wall 36. (See FIG. 1 and FIG. 3).

そして、冷媒は、第1及び第2ケーシング12、14において複数のフィン16に沿って流路28内を長手方向に沿って下流側(矢印B2方向)へと流通する。   The refrigerant flows in the first and second casings 12 and 14 along the plurality of fins 16 in the flow path 28 along the longitudinal direction downstream (in the direction of arrow B2).

本発明の実施の形態に係る液冷式冷却装置10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。   The liquid cooling type cooling device 10 according to the embodiment of the present invention is basically configured as described above. Next, the operation, action, and effect thereof will be described.

先ず、図示しない冷却液供給手段から配管42a(図1参照)を通じて供給口30へと冷媒が供給されることで、この冷媒は第1ガイド壁34によって幅方向中央から下流側(矢印B2方向)への流通が遮断され、幅方向外側(矢印A1、A2方向)へと分流して複数のフィン16に沿って流路28内を下流側へと流れる。   First, a coolant is supplied from a coolant supply means (not shown) to the supply port 30 through a pipe 42a (see FIG. 1), so that the coolant is downstream from the center in the width direction by the first guide wall 34 (in the direction of arrow B2). The flow into the flow path is interrupted, the flow is divided to the outside in the width direction (arrow A1, A2 direction), and flows in the flow path 28 along the plurality of fins 16 to the downstream side.

この第1ガイド壁34によって分流された冷媒が、電子部品E1a〜E8a、E1b〜E8bに臨む第1及び第2ケーシング12、14の幅方向外側(矢印A1、A2方向)をそれぞれフィン16に沿って下流側へと流れると同時に、底壁部24近傍を流れる冷媒の一部が重力方向下方(矢印C1方向)に窪んだスリットS1〜S7へと流入して再び流出することで上方向(矢印C2方向)への対流が生じる。   The refrigerant divided by the first guide wall 34 extends along the fins 16 on the outer sides in the width direction (arrows A1 and A2 directions) of the first and second casings 12 and 14 facing the electronic components E1a to E8a and E1b to E8b. When flowing to the downstream side, a part of the refrigerant flowing in the vicinity of the bottom wall portion 24 flows into the slits S1 to S7 recessed downward in the gravitational direction (arrow C1 direction) and flows out again to move upward (arrow). Convection in the (C2 direction) occurs.

この冷媒の対流によって、下方となる底壁部24近傍を流れる冷媒が、電子部品E1a〜E8a、E1b〜E8b側となる頂壁部20側(矢印C2方向)を流れる冷媒に向かって流れて混合される(図4参照)。   Due to the convection of the refrigerant, the refrigerant flowing in the vicinity of the bottom wall portion 24 which is the lower portion flows toward the refrigerant flowing on the top wall portion 20 side (in the direction of arrow C2) which is the electronic component E1a to E8a, E1b to E8b side and mixed. (See FIG. 4).

これにより、上流側(矢印B1方向)に設けられた電子部品E1a、E1bから下流側に向かって順番に冷媒によって冷却されていく。具体的には、電子部品E1a、E1bで発生した熱が、第1ケーシング12の頂壁部20からフィン16へと伝達され、このフィン16に沿って流れる冷媒のうち前記電子部品E1a、E1bと対峙する位置を流れる冷媒と熱交換され、前記フィン16及び第1ケーシング12の頂壁部20を通じて電子部品E1a、E1bへと伝達された冷熱によって冷却されると共に、この熱交換によって前記冷媒が加熱される。   Thereby, it cools by the refrigerant | coolant in order toward the downstream from the electronic components E1a and E1b provided in the upstream (arrow B1 direction). Specifically, heat generated in the electronic components E1a and E1b is transmitted from the top wall portion 20 of the first casing 12 to the fins 16, and the electronic components E1a and E1b out of the refrigerant flowing along the fins 16 Heat is exchanged with the refrigerant flowing in the opposite position, and the refrigerant is cooled by the cold heat transmitted to the electronic components E1a and E1b through the fins 16 and the top wall portion 20 of the first casing 12, and the heat is heated by the heat exchange. Is done.

そして、フィン16における幅方向外側(矢印A1、A2方向)を流れる冷媒は、電子部品E1a、E1bを冷却した後にさらに下流側(矢印B2方向)へと流通することで、下流側に配置された電子部品E2a〜E8a、E2b〜E8bと熱交換され順番に冷却していく。   And the refrigerant | coolant which flows through the width direction outer side (arrow A1, A2 direction) in the fin 16 is arrange | positioned downstream by distribute | circulating further downstream (arrow B2 direction) after cooling electronic components E1a and E1b. Heat exchange is performed with the electronic components E2a to E8a and E2b to E8b, and the electronic components are cooled in order.

この際、各スリットS1〜S7の幅方向長さLが下流側(矢印B2方向)に向かって徐々に長くなるように形成され、この幅方向長さLが長いほど冷媒が内部に流入した際の流通抵抗が大きくなるため、前記幅方向長さLに比例して下流側(矢印B2方向)に流れるに従って冷媒の流通抵抗が増加することとなる。   At this time, the width direction length L of each of the slits S1 to S7 is formed so as to become gradually longer toward the downstream side (the direction of the arrow B2), and when the width direction length L is longer, the refrigerant flows into the inside. Therefore, the flow resistance of the refrigerant increases as it flows downstream (in the direction of arrow B2) in proportion to the length L in the width direction.

そのため、第1及び第2ケーシング12、14において、底壁部24近傍を流れる冷媒の一部は、幅方向長さLの徐々に長くなるスリットS1〜S7へと流入することで、下流側へと流れるにつれて頂壁部20側(矢印C2方向)への対流が促進される。   Therefore, in the first and second casings 12 and 14, a part of the refrigerant flowing in the vicinity of the bottom wall portion 24 flows into the slits S <b> 1 to S <b> 7 that gradually increase in the length L in the width direction, thereby downstream. The convection toward the top wall 20 side (in the direction of arrow C2) is promoted as it flows.

これにより、冷媒の流通方向に沿って配置された複数のスリットS1〜S7によって第2ケーシング14の底壁部24近傍を流れる冷媒を上方向へと偏向させ対流を生じさせることで、各電子部品E1a〜E8a、E1b〜E8bによって加熱された第1ケーシング12側(頂壁部20側)の冷媒と、比較的冷えている第2ケーシング14側(底壁部24側)の冷媒とを好適に混ぜて冷媒温度を低下させることができる。   Thereby, each electronic component is produced by deflecting the refrigerant flowing in the vicinity of the bottom wall portion 24 of the second casing 14 upward by the plurality of slits S1 to S7 arranged along the refrigerant flow direction to cause convection. Preferably, the refrigerant on the first casing 12 side (top wall portion 20 side) heated by E1a to E8a and E1b to E8b and the relatively cool refrigerant on the second casing 14 side (bottom wall portion 24 side) are used. Mixing can lower the refrigerant temperature.

また、それに加え、スリットS1〜S7の幅方向長さLの変化によって上流側から下流側に向かって徐々に冷媒の上方への対流量を増加させることで、下流側に向かって積極的に底壁部24側の冷えた冷媒を対流させ、電子部品E1a〜E8a、E1b〜E8bとの熱交換によって徐々に暖められていく頂壁部20側の冷媒と混合させることができるため、第1ケーシング12側を流れる冷媒の冷媒温度をより効果的に低下させる。   In addition to that, by gradually increasing the counter flow rate from the upstream side toward the downstream side due to the change in the width direction length L of the slits S1 to S7, the bottom of the slits S1 to S7 is positively lowered toward the downstream side. Since the cold refrigerant on the wall 24 side can be convected and mixed with the refrigerant on the top wall 20 side that is gradually warmed by heat exchange with the electronic components E1a to E8a and E1b to E8b, the first casing The refrigerant temperature of the refrigerant flowing through the 12 side is reduced more effectively.

換言すれば、スリットS1〜S7の幅方向長さLを下流側に向けて長くなるように変化させることで、下流側に向かって徐々に冷媒の撹拌効果を高めることが可能となる。   In other words, by changing the length L in the width direction of the slits S1 to S7 so as to become longer toward the downstream side, it becomes possible to gradually increase the refrigerant stirring effect toward the downstream side.

最後に、各電子部品E1a〜E8a、E1b〜E8bと熱交換のなされた冷媒が、フィン16に沿って下流側となる排出口32へとそれぞれ流れ、この排出口32から配管42b(図1参照)へと排出される。なお、冷媒は、第1及び第2ケーシング12、14の外部において、再び冷却された後に冷却液供給手段から供給口30へと供給され循環する。   Finally, the refrigerant heat-exchanged with each of the electronic components E1a to E8a and E1b to E8b flows along the fin 16 to the discharge port 32 on the downstream side, and from the discharge port 32 to the pipe 42b (see FIG. 1). ). Note that the refrigerant is cooled again outside the first and second casings 12 and 14 and then circulated by being supplied from the coolant supply means to the supply port 30.

なお、フィン16の下流側に配置された第2ガイド壁36によって該フィン16に沿って流れる冷媒は、第1及び第2ガイド壁34、36の配置された幅方向中央近傍により流れにくく、複数の電子部品E1a〜E8a、E1b〜E8bの配置された幅方向外側(矢印A1、A2方向)へとより積極的に流通させることができる。   Note that the refrigerant flowing along the fin 16 by the second guide wall 36 disposed on the downstream side of the fin 16 is less likely to flow near the center in the width direction in which the first and second guide walls 34 and 36 are disposed. The electronic components E1a to E8a and E1b to E8b can be more actively distributed to the outside in the width direction (arrows A1 and A2 directions).

以上のように、本実施の形態では、液冷式冷却装置10を構成する第1及び第2ケーシング12、14において、フィン16に臨む第2ケーシング14の底壁部24に複数のスリットS1〜S7を設け、このスリットS1〜S7を、底壁部24に対して重量方向下方(矢印C1方向)へと窪ませ、且つ、冷媒の流通方向(矢印B2方向)と略直交した幅方向(矢印A方向)に延在させると共に、上流側から下流側(矢印B2方向)に向かって徐々に幅方向長さLが長くなるように形成している。   As described above, in the present embodiment, in the first and second casings 12 and 14 constituting the liquid cooling type cooling device 10, a plurality of slits S1 to S1 are formed in the bottom wall portion 24 of the second casing 14 facing the fins 16. S7 is provided, and the slits S1 to S7 are recessed downward in the weight direction (arrow C1 direction) with respect to the bottom wall portion 24, and in the width direction (arrows) substantially orthogonal to the refrigerant flow direction (arrow B2 direction). In addition to extending in the (A direction), the width direction length L gradually increases from the upstream side toward the downstream side (arrow B2 direction).

これにより、第2ケーシング14側(底壁部24側)を流れる冷媒の一部を、各スリットS1〜S7へと流入させ再び流路28側へと戻るように流すことで上方向(矢印C2方向)へと偏向させ流路28内で対流させると共に、各スリットS1〜S7の幅方向長さLの変化に応じて上流側から下流側に向けて前記冷媒の対流量を増加させることができる。   As a result, a part of the refrigerant flowing on the second casing 14 side (bottom wall portion 24 side) flows into the slits S1 to S7 and flows back to the flow path 28 side, thereby moving upward (arrow C2). And the convection in the flow path 28, and the convective flow rate of the refrigerant can be increased from the upstream side toward the downstream side according to the change in the width direction length L of each of the slits S1 to S7. .

その結果、電子部品E1a〜E8a、E1b〜E8bと熱交換され暖まった第1ケーシング12側(頂壁部20側、矢印C2方向)の冷媒と、第2ケーシング14側(矢印C1方向)の比較的冷えている冷媒とを対流によって好適に混合させることで、前記第1ケーシング12側(頂壁部20側)の冷媒が好適に冷却され、この第1ケーシング12に装着された電子部品E1a〜E8a、E1b〜E8bを効果的に冷却できる。また同時に、スリットS1〜S7によって第2ケーシング14側を流れる冷媒の上方への対流量を下流側に向けて積極的に増加させることで、下流側へ流れるにつれて暖まった第1ケーシング12側の冷媒と対流した冷えた冷媒とを混合させ冷媒温度を効果的に低下させ、下流側に配置された電子部品を含め、各電子部品E1a〜E8a、E1b〜E8bの冷却効率をより高めることができる。   As a result, the refrigerant on the first casing 12 side (top wall portion 20 side, direction of arrow C2) heated and exchanged with the electronic components E1a to E8a, E1b to E8b, and the second casing 14 side (direction of arrow C1) are compared. The refrigerant on the first casing 12 side (top wall portion 20 side) is suitably cooled by suitably mixing the refrigerant that is being cooled by convection, and the electronic components E1a to E1a mounted on the first casing 12 are cooled. E8a and E1b to E8b can be effectively cooled. At the same time, the refrigerant on the first casing 12 side warmed as it flows downstream by actively increasing the counter-flow rate upward of the refrigerant flowing on the second casing 14 side toward the downstream side by the slits S1 to S7. The temperature of the refrigerant can be effectively reduced by mixing the refrigerated refrigerant with the convection, and the cooling efficiency of each of the electronic components E1a to E8a and E1b to E8b including the electronic components arranged on the downstream side can be further increased.

また、複数のスリットS1〜S7は、上述した液冷式冷却装置10のように幅方向外側に設けられた2列がそれぞれ下流側(矢印B2方向)に向かって幅方向長さLが長くなるように変化する場合に限定されるものではなく、例えば、図5に示される液冷式冷却装置50のように、第2ケーシング52における幅方向一方側(矢印A1方向)のスリットS1a〜S7aが略同一の幅方向長さL1で形成され、幅方向他方側(矢印A2方向)のスリットS1b〜S7bの幅方向長さL2が下流側(矢印B2方向)に向かって徐々に長くなるように形成してもよい。   In addition, the plurality of slits S1 to S7, as in the liquid cooling type cooling device 10 described above, the width direction length L of the two rows provided on the outer side in the width direction becomes longer toward the downstream side (arrow B2 direction). However, the slits S1a to S7a on one side in the width direction (arrow A1 direction) in the second casing 52 are not limited, for example, as in the liquid cooling type cooling device 50 shown in FIG. The slits S1b to S7b on the other side in the width direction (arrow A2 direction) are formed such that the width direction length L2 is gradually increased toward the downstream side (arrow B2 direction). May be.

なお、この場合、幅方向一方側(矢印A1方向)のスリットS1a〜S7aの幅方向長さL1は、最も下流側となる幅方向他方側(矢印A2方向)のスリットS7bの幅方向長さL2と略同等に設定される。   In this case, the width direction length L1 of the slits S1a to S7a on one side in the width direction (arrow A1 direction) is the length L2 in the width direction of the slit S7b on the other side in the width direction (arrow A2 direction). Is set to be approximately equivalent.

これにより、上述した液冷式冷却装置50では、幅方向一方側(矢印A1方向)において上流側から下流側まで複数のスリットS1a〜S7aによって略同一の対流量で冷媒を対流させると共に、幅方向他方側(矢印A2方向)では、上流側から下流側に向かって複数のスリットS1b〜S7bによって対流量を徐々に増やすように冷媒を対流させることができる。   Thereby, in the liquid cooling type cooling device 50 described above, the refrigerant is convected at substantially the same counter flow rate by the plurality of slits S1a to S7a from the upstream side to the downstream side on the one side in the width direction (arrow A1 direction), and in the width direction. On the other side (in the direction of arrow A2), the refrigerant can be convected so as to gradually increase the convective flow rate by the plurality of slits S1b to S7b from the upstream side toward the downstream side.

そのため、例えば、第1ケーシング12において、幅方向一方側(矢印A1方向)に発熱量が比較的大きく冷却の必要とされる電子部品E1a〜E8aが配置されている場合に、略同一の幅方向長さL1のスリットS1a〜S7aを設けておくことで冷媒を積極的に対流させ、各電子部品E1a〜E8aの冷却効率を高めることができる。   Therefore, for example, in the first casing 12, when electronic components E1a to E8a that have a relatively large amount of heat generation and require cooling are arranged on one side in the width direction (arrow A1 direction), substantially the same width direction. By providing the slits S1a to S7a having the length L1, the refrigerant is positively convected, and the cooling efficiency of the electronic components E1a to E8a can be increased.

一方、幅方向他方側(矢印A2方向)に配置された電子部品E1b〜E8bには幅方向一方側ほどの冷却が必要とされない場合、下流側に向かって徐々に冷媒の対流量を増加させることで、下流側に向かって徐々に低下する電子部品E1b〜E8bに対する冷却効率を向上させることができる。   On the other hand, when the electronic components E1b to E8b arranged on the other side in the width direction (arrow A2 direction) do not require cooling as much as one side in the width direction, gradually increase the counter flow rate of the refrigerant toward the downstream side. Thus, it is possible to improve the cooling efficiency for the electronic components E1b to E8b that gradually decrease toward the downstream side.

このように、第2ケーシング52に対して幅方向に沿って2列に複数のスリットS1a〜S7a、S1b〜S7bが設けられる際、その幅方向一方側のスリットS1a〜S7aの幅方向長さL1と、幅方向他方側のスリットS1b〜S7bの幅方向長さL2とを異なるように設定することで、幅方向一方側(矢印A1方向)を流れる冷媒の流通量(対流量)と、幅方向他方側(矢印A2方向)を流れる冷媒の流通量(対流量)とを自在に調整し、電子部品E1a〜E8a、E1b〜E8bの発熱量等に応じて最適な冷却効率を実現することができる。   Thus, when the plurality of slits S1a to S7a and S1b to S7b are provided in two rows along the width direction with respect to the second casing 52, the width direction length L1 of the slits S1a to S7a on one side in the width direction is provided. By setting the width direction length L2 of the slits S1b to S7b on the other side in the width direction to be different from each other, the circulation amount (contrast flow rate) of the refrigerant flowing on one side in the width direction (arrow A1 direction) and the width direction It is possible to freely adjust the flow rate (counter flow rate) of the refrigerant flowing on the other side (in the direction of arrow A2) and to realize optimum cooling efficiency according to the heat generation amount of the electronic components E1a to E8a and E1b to E8b. .

なお、本発明に係る液冷式冷却装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。   In addition, the liquid cooling type cooling device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

10、50…液冷式冷却装置 12…第1ケーシング
14、52…第2ケーシング 16…フィン
20…頂壁部 24…底壁部
E1a〜E8a、E1b〜E8b…電子部品
S1〜S7、S1a〜S7a、S1b〜S7b…スリット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 50 ... Liquid cooling type cooling device 12 ... 1st casing 14, 52 ... 2nd casing 16 ... Fin 20 ... Top wall part 24 ... Bottom wall part E1a-E8a, E1b-E8b ... Electronic components S1-S7, S1a- S7a, S1b-S7b ... Slit

Claims (4)

冷媒の供給される供給口と該冷媒の排出される排出口とを有したケーシングと、前記ケーシング内に収納されるフィンとを備え、前記ケーシングに設けられた発熱を伴う複数の電子部品を前記冷媒との熱交換によって冷却する液冷式冷却装置において、
前記ケーシングには、前記電子部品の装着される第1壁部と、前記フィンを挟んで前記第1壁部と対向する第2壁部とを備え、
前記第2壁部において前記フィンに臨む面には、該フィンから離間する方向に窪み、前記冷媒の流通方向と略直交する幅方向に延在した凹部が形成され、前記凹部は前記流通方向に沿って複数設けられると共に、少なくとも一部の前記凹部の幅方向長さが、前記流通方向の上流側に配置される凹部に対して下流側に配置される凹部の方が長く形成されることを特徴とする液冷式冷却装置。
A casing having a supply port for supplying a refrigerant and an exhaust port for discharging the refrigerant; and a fin housed in the casing; and a plurality of electronic components with heat generation provided in the casing In a liquid cooling type cooling device that cools by heat exchange with a refrigerant,
The casing includes a first wall portion on which the electronic component is mounted, and a second wall portion facing the first wall portion with the fin interposed therebetween,
In the second wall portion, a surface facing the fin is formed with a recess that is recessed in a direction away from the fin and extends in a width direction substantially orthogonal to the flow direction of the refrigerant, and the recess is in the flow direction. A plurality of the recesses along the width direction, and the length in the width direction of at least a part of the recesses is longer in the recesses arranged on the downstream side than the recesses arranged on the upstream side in the flow direction. A liquid cooling type cooling device.
請求項1記載の液冷式冷却装置において、
前記電子部品は、前記幅方向において少なくとも2列以上となるように設けられ、前記凹部も前記電子部品に対応した複数の列で形成され、且つ、複数の電子部品の間となるように配置されることを特徴とする液冷式冷却装置。
In the liquid cooling type cooling device according to claim 1,
The electronic components are provided in at least two rows in the width direction, the recesses are also formed in a plurality of rows corresponding to the electronic components, and are arranged so as to be between the plurality of electronic components. A liquid cooling type cooling device.
請求項2記載の液冷式冷却装置において、
前記凹部は、複数の列における一方の列における幅方向長さと、他方の列における幅方向長さとが異なるように形成されることを特徴とする液冷式冷却装置。
In the liquid cooling type cooling device according to claim 2,
The concave portion is formed so that the width direction length in one row of the plurality of rows is different from the width direction length in the other row.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の液冷式冷却装置において、
前記ケーシングには、前記冷媒の一部の流通方向を前記電子部品側へと偏向させる偏向部が設けられることを特徴とする液冷式冷却装置。
In the liquid cooling type cooling device according to any one of claims 1 to 3,
The liquid cooling type cooling apparatus, wherein the casing is provided with a deflecting portion that deflects a part of the flow direction of the refrigerant toward the electronic component.
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