JP3656607B2 - Boiling cooler - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒の沸騰と凝縮による潜熱移動によって半導体素子等の発熱体を冷却する沸騰冷却装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来技術として、図6に示す沸騰冷却装置がある。この沸騰冷却装置100は、内部に冷媒を貯留する冷媒槽110と、この冷媒槽110に組付けられる放熱コア部120とで構成され、冷媒槽110の一壁面を形成する受熱面111に発熱体(半導体素子等)10が取付けられる。
【0003】
放熱コア部120は、冷媒槽110の受熱面111と対向する放熱面112に対し略直立して組付けられる一組のヘッダ121と、両ヘッダ121間を連通する複数本の放熱チューブ122と、放熱面積を増大するための放熱フィン123より構成される。
【0004】
冷媒槽110内に貯留された冷媒は、発熱体10の熱を受けて沸騰気化し、上昇して冷媒槽110から一方のヘッダ121を通って放熱チューブ122内へ流れ込み、放熱チューブ122内を流れる際に、例えば図中下側から供給される冷却風を受けて外気に放熱して凝縮し、凝縮液となって他方のヘッダ121から冷媒槽110に還流する。これにより、発熱体10から発生した熱が冷媒に伝達されて放熱コア部120で外気に放散されることで発熱体10が冷却される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記沸騰冷却装置100において、別々の発熱体10、11を冷却したい場合には、図7に示すように、放熱面112側にもう1つの発熱体11を取付けることになる。この場合、放熱面112側に取付けられる発熱体11は、冷却風に直接晒されることになるので、冷却風に含まれるゴミや塵等による配線ショートの虞が生ずる。
【0006】
一方、本発明者は特願2001−231299で、図8に示すように、1つの放熱コア部120に2つの冷媒槽110を設けることで、別々の発熱体10、11を冷却可能とする沸騰冷却装置100を提案しているが、この沸騰冷却装置100においては、ろう付け時に放熱コア部120に対する2つの冷媒槽110の組付け角度(直角度)を出すために形状保持用の治具等を必要とし、製造工数がかかるという問題を有していた。
【0007】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、製造が容易で、別々の発熱体の冷却が可能となる沸騰冷却装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【0009】
請求項1に記載の発明では、略直立する一方の表面(111)の下側に発熱体(10)が取付けられ、内部に冷媒を貯留する冷媒槽(110)と、一方の表面(111)に対向する他方の表面(112)の上側に設けられると共に、発熱体(10)によって沸騰気化した冷媒を凝縮液化して、冷媒槽(110)に戻す放熱部(120)とから成る沸騰冷却器(101)を2つ有し、2つの沸騰冷却器(101、102)は、それぞれの他方の表面(112)が互いに向かい合うように配置され、且つ、それぞれの放熱部(120)は、冷媒槽(110)の略直立する方向に並ぶように配置されたことを特徴としている。
【0010】
これにより、冷媒槽(110)と放熱部(120)とから成る沸騰冷却器(101)を2つ組み合わせることで、別々の発熱体(10、11)の冷却を可能とする沸騰冷却装置(100)を容易に形成できる。この時、2つの冷媒槽(110)の間に冷却風を供給することで、発熱体(10、11)に直接冷却風が晒されることはなく、配線ショートを起こす心配がない。
【0011】
請求項2に記載の発明では、それぞれの放熱部(120)間には、放熱部(120)の端部(124、124)同士を斜めに繋ぐ仕切り板(130)が設けられ、2つの送風手段(141、142)によってそれぞれの放熱部(120)に冷却風が供給されるようにしたことを特徴としている。
【0012】
これにより、一方の放熱部(120)を通過する冷却風が他方の放熱部(120)に流入しないようにできるので、相手側の放熱部(120)によって温度上昇した冷却風の影響を受けることがなく、冷却性能を向上させることができる。
【0013】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
本発明の沸騰冷却装置100における第1実施形態を図1に示す。沸騰冷却装置100は、別々に設けられる半導体素子等の発熱体10、11を冷却するようにしたもので、2つの沸騰冷却器101と102とから構成されている。そして、以下説明する各部材は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金より成り、各部材間で接合される部位に施されたろう材により一体でろう付けされている。
【0015】
沸騰冷却器101、102は、共に冷媒槽110と放熱コア部120とから成る。尚、両沸騰冷却器101、102の基本構成は同一のため、以下、沸騰冷却器101側を代表にして説明する。
【0016】
まず、冷媒槽110は、縦長の扁平箱状の冷媒容器であり、略直立する一方の表面となる受熱面111の下側には発熱体10が図示しないボルト等の締め付けにより固定される。ここで、発熱体10と受熱面111との間の接触熱抵抗を小さくするために、両者間に熱伝導グリースを介在させても良い。
【0017】
そして、冷媒槽110の内部空間には所定量の冷媒が封入されている。冷媒は、水、アルコール、フロロカーボン、フロン等が用いられる。
【0018】
放熱コア部(放熱部)120は、2本のヘッダ121と、その2本のヘッダ121を連通する複数本の放熱チューブ122と、各放熱チューブ122間に介在される放熱フィン123とから構成される。
【0019】
2本のヘッダ121は、それぞれ冷媒槽110の受熱面111に対向する放熱面112の上側に略直立して組付けられ、冷媒槽110の内部空間と連通して設けられている。
【0020】
放熱チューブ122は、ヘッダ121が組付けられる冷媒槽110の放熱面112および放熱面112の長手方向端部と略平行に(あるいは放熱面112の長手方向端部に対して若干傾斜して)配列され、2本のヘッダ121を介して冷媒槽110の内部空間と連通している。
【0021】
放熱フィン123は、周知のコルゲートフィンであり、放熱面積を増大させるために使用される。
【0022】
このように形成される沸騰冷却器101および102のそれぞれの放熱面112が互いに向かい合うように配置され、且つ、それぞれの放熱コア部120が冷媒槽110の略直立する方向に並ぶように配置されて沸騰冷却装置100が形成される。
【0023】
次に、上記構成に基づく沸騰冷却装置100の作動および作用効果について説明する。
【0024】
冷媒槽110に貯留されている冷媒は、発熱体10、11から受熱して沸騰気化し、冷媒槽110内を上昇し、一方のヘッダ121内に流れ込み(図1中の冷媒槽110内の破線)、そのヘッダ121から各放熱チューブ122に分散して流れる。放熱チューブ122内へ流入した冷媒蒸気は、この放熱チューブ122内を流れる際に、冷媒槽110間において例えば図1中の下側に配置される送風手段141から供給される冷却風を受けて冷却され、凝縮液となって他方のヘッダ121から冷媒槽110へと還流する(図1中の冷媒槽110内の実線)。
【0025】
これにより、発熱体10、11から発生した熱が冷媒に伝達されて放熱コア部120へ輸送され、この放熱コア部120で冷媒蒸気が凝縮する際に凝縮潜熱として放出され、放熱フィン123を介して外気(冷却風)に放熱される。
【0026】
本発明においては、冷媒槽110と放熱コア部120とから成る沸騰冷却器101と102を2つ組み合わせることで、別々の発熱体10、11の冷却を可能とする沸騰冷却装置100を容易に形成できる。この時、2つの冷媒槽110の間に冷却風を供給することで、発熱体10、11に直接冷却風が晒されることがなく、配線ショートを起こす心配がない。
【0027】
尚、冷媒槽110は、扁平箱状の容器として説明したが、複数の平板部材を積層した積層構造体として形成するようにしても良い。具体的には、受熱面111、放熱面112をそれぞれ形成する受熱プレートと放熱プレートとの間に開口部を有する中間プレートを複数介在させることで、内部空間を有する冷媒容器として形成でき、安価で容易に対応が可能である。
【0028】
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態を図2、図3に示す。第2実施形態は、上記第1実施形態に対して、2つの放熱コア部120間に仕切り板130を設けたものである。
【0029】
仕切り板130は、各放熱コア部120の反冷媒槽側の端部124同士を斜めに繋ぐように設けられている。そして、例えばそれぞれの放熱コア部120の上側および下側の2ヶ所に送風手段141、142(141は押込みタイプ、142は吸込みタイプ)を設け、それぞれの放熱コア部120に冷却風が供給されるようにしている。
【0030】
即ち、送風手段141によって図2、図3中の実線で示すように、冷却風は下側の放熱コア部120を通過した後に仕切り板130に沿って図中の左上方にぬける。また、送風手段142によって図3中の破線で示すように、冷却風は仕切り板130と上側の放熱コア部120との間の空間から吸引され、上側の放熱コア部120を通過して上方にぬける。
【0031】
これにより、一方の放熱コア部120を通過する冷却風が他方の放熱コア部120に流入しないようにできるので、相手側の放熱コア部120によって温度上昇した冷却風の影響を受けることがなく、冷却性能を向上させることができる。
【0032】
尚、仕切り板130は、上記実施形態に限らず、図4に示すように、それぞれの放熱コア部120の冷媒槽側の端部同士を斜めに繋ぐようにしても良い。また、図5に示すように、それぞれの放熱コア部120のヘッダ121側の端部同士を斜めに繋ぐようにしても良い(図5(b)中の破線あるいは2点鎖線)。更に、送風手段141、142は、図5(b)中の破線で示すように配置しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態における沸騰冷却装置全体を示す正面図である。
【図2】第2実施形態における沸騰冷却装置を示す正面図である。
【図3】送風手段によって放熱コア部に冷却風が供給される状態を示す斜視図である。
【図4】仕切り板の変形例1を示す正面図である。
【図5】仕切り板の変形例2を示す(a)は正面図、(b)は(a)のA方向からの矢視図である。
【図6】従来技術における沸騰冷却装置を示す斜視図である。
【図7】従来技術の沸騰冷却装置を用いて別々の発熱体を冷却する場合の正面図である。
【図8】出願中の沸騰冷却装置を示す正面図である。
【符号の説明】
10 発熱体
100 沸騰冷却装置
101、102 沸騰冷却器
110 冷媒槽
111 受熱面(一方の表面)
112 放熱面(他方の表面)
120 放熱コア部(放熱部)
124 端部
130 仕切り板
141、142 送風手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a boiling cooling device that cools a heating element such as a semiconductor element by latent heat transfer caused by boiling and condensation of a refrigerant.
[0002]
[Prior art]
As a prior art, there is a boiling cooling device shown in FIG. The boiling
[0003]
The heat radiating
[0004]
The refrigerant stored in the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when it is desired to cool the
[0006]
On the other hand, as shown in FIG. 8, the present inventor in Japanese Patent Application No. 2001-231299 is provided with two
[0007]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a boiling cooling device that is easy to manufacture and that can cool separate heating elements.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.
[0009]
In the first aspect of the present invention, the heating element (10) is attached to the lower side of the substantially upright surface (111), the refrigerant tank (110) for storing the refrigerant therein, and the one surface (111). And a heat dissipating part (120) which condenses and liquefies the refrigerant evaporated by the heating element (10) and returns it to the refrigerant tank (110). (101) the having two, two boiling cooler (101, 102), each other surface (112) is disposed so as to face each other and each of the heat radiating portion (120), the refrigerant vessel (110) are arranged so as to be lined up in a substantially upright direction.
[0010]
Thus, by combining two boiling coolers (101) composed of the refrigerant tank (110) and the heat radiating section (120), the boiling cooling device (100) that enables cooling of the separate heating elements (10, 11). ) Can be easily formed. At this time, by supplying cooling air between the two refrigerant tanks (110), the cooling air is not directly exposed to the heating elements (10, 11), and there is no fear of causing a wiring short circuit.
[0011]
In the second aspect of the present invention, a partition plate (130) that diagonally connects the end portions (124, 124) of the heat dissipating part (120) is provided between the heat dissipating parts (120). It is characterized in that the cooling air is supplied to each heat radiating section (120) by means (141, 142).
[0012]
As a result, the cooling air passing through one of the heat radiating portions (120) can be prevented from flowing into the other heat radiating portion (120), so that it is affected by the cooling air whose temperature has risen by the counterpart heat radiating portion (120). The cooling performance can be improved.
[0013]
In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment description mentioned later.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
1st Embodiment in the boiling
[0015]
Both the boiling
[0016]
First, the
[0017]
A predetermined amount of refrigerant is sealed in the internal space of the
[0018]
The heat radiating core portion (heat radiating portion) 120 includes two
[0019]
The two
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
Next, the operation and effect of the boiling
[0024]
The refrigerant stored in the
[0025]
As a result, heat generated from the
[0026]
In the present invention, by combining two boiling
[0027]
In addition, although the
[0028]
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention is shown in FIGS. 2nd Embodiment provides the
[0029]
The
[0030]
That is, as shown by the solid lines in FIGS. 2 and 3, the cooling air passes through the lower
[0031]
As a result, the cooling air passing through one of the
[0032]
Note that the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an entire boiling cooling device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing a boiling cooling device in a second embodiment.
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which cooling air is supplied to the heat radiating core by the blowing means.
FIG. 4 is a front view showing a first modification of the partition plate.
5A is a front view and FIG. 5B is a view as viewed from the direction A in FIG.
FIG. 6 is a perspective view showing a boil cooling device in the prior art.
FIG. 7 is a front view in the case of cooling different heating elements using a boiling cooling device of the prior art.
FIG. 8 is a front view showing a boiling cooling device in application.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
112 Heat dissipation surface (the other surface)
120 Heat dissipation core (heat dissipation)
124
Claims (2)
前記一方の表面(111)に対向する他方の表面(112)の上側に設けられると共に、前記発熱体(10)によって沸騰気化した冷媒を凝縮液化して、前記冷媒槽(110)に戻す放熱部(120)とから成る沸騰冷却器(101)を2つ有し、
前記2つの沸騰冷却器(101、102)は、それぞれの前記他方の表面(112)が互いに向かい合うように配置され、
且つ、それぞれの前記放熱部(120)は、前記冷媒槽(110)の略直立する方向に並ぶように配置されたことを特徴とする沸騰冷却装置。A heating element (10) is attached to the lower side of one surface (111) that is substantially upright, and a refrigerant tank (110) that stores refrigerant therein,
A heat dissipating part which is provided above the other surface (112) opposite to the one surface (111), condenses and liquefies the refrigerant boiled and vaporized by the heating element (10) and returns it to the refrigerant tank (110). Two boiling coolers (101) consisting of (120)
The two boiling cooler (101, 102), each said other surface (112) is disposed so as to face each other,
And each said thermal radiation part (120) is arrange | positioned so that it may be located in a line with the substantially upright direction of the said refrigerant | coolant tank (110), The boiling cooling device characterized by the above-mentioned.
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