JP4231838B2 - コールドプレート - Google Patents

Description

本発明は、電子装置の熱の管理に関する。より詳細には、液体による冷却システム用の新規のコールドプレートに関する。

コンピュータ・システムのような現代の電子デバイスは、インテル（登録商標）ｉ３８６、ｉ４８６、セレロン（登録商標）、またはペンティアム（登録商標）プロセッサを含むマイクロプロセッサ・チップのみならず、他の多くの集積回路（ＩＣ）およびの他の電子部品を更に備え、これらの大部分はプリント基板（ＰＣＢ）に搭載される。これらの構成要素の成分の多くは、通常の動作中に熱を発生する。例えばトランジスタや小規模集積回路（ＩＣ）のような、そのサイズに比べて比較的少数の機能しか有さない構成要素については、通常ヒートシンクを用いる事無く全ての熱が放散される。しかしながら、より複雑な構成要素は、全ての熱量を放散するために、ヒートシンクのような外部冷却装置を必要とし得る。

ヒートシンクは、例えばマイクロプロセッサのような熱源に熱的に接触して電子部品から熱を吸収する複数のフィンを備える押し出し加工されたアルミニウム板のような受動素子であって良い。ヒートシンクは主として対流によって熱を大気へ放散する。

通常のヒートシンク材は銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）ベースのヒートシンクを備え、ヒートシンクは、押し出し加工され、折り曲げられ、切削されたフィンを有する。ファンを有さなくても良いし、空気の流れの効率を促進するために稼動するファンを有しても良い。電子パッケージ上において、熱放出の経路を横切る方向にヒートシンクを固定するために、クリップのような保持メカニズムが必要である場合もある。装置の使用中に熱源からフィンを経由して大気まで熱を伝達するために、稼動中のファンは、通常はヒートシンクの上に搭載される。

家庭用コンピュータ・システムあるいはサーバのような高電力の電子装置は、他の冷却装置に替わり、あるいは該冷却装置に加えて、液体による冷却が必要となる場合、または、液体による冷却を使用する事が有利となる場合がある。図１に関して、液冷システム１０は熱源１１（例えばプロセッサあるいは他の電子デバイス）を備える。コールドプレート１２が、熱源１１に機械的かつ熱的に接触する。コールドプレート１２は、熱放出装置１３（例えばコンデンサおよび（または）ラジエータ）と液体連通状態にある。冷却サイクルを提供するために、コールドプレート１２から装置１３まで、そして装置１３から再びコールドプレート１２へと冷却液が循環する。例えば、コールドプレート１２はチュービング１４によって装置１３に環状に接続されて良い。チュービング１４内の冷却液を（例えば矢印Ｌの方向に）循環させるために、チュービング１４上にポンプ１５が提供されて良い。熱放出装置１３および（または）コールドプレート１２に空気の流れを提供するために、システム１０はファン１６を備えていても良い。
米国特許第６６６５１８４号明細書 特開２００２−１６７０２３号明細書 米国特許第６３０５４６３号明細書

コールドプレート１２の１つの機能は、熱源１１からコールドプレート１２を経由して循環する液体へ熱負荷を伝達することである。従来のコールドプレートは、１個の金属ストックから詳細な形状を機械加工することによって少量しか生産出来なかった。コールドプレートを製造するために、ダイカストのような大量生産技術が利用され得る。しかしながら一般に、大量生産技術においては、利用可能な材料が、例えばアルミニウム、亜鉛あるいはマグネシウムのような性能の比較的低い材料に制限されてしまう。さらに、大量生産技術は、一般にコスト効率良く製造出来る形状寸法が制限される。一般に、より小さな形状寸法はダイカスト鋳造するのが特に困難であるか、ダイカスト鋳造のコストが高価である。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、第１チャネル壁群を画定する第１部材と、第１部材に接続され、第２チャネル壁群を画定する第２部材と、第１部材および第２部材のうちのいずれかに提供される流体の入口と、第１部材および第２部材のうちのいずれかに提供される流体の出口とを備え、第１チャネル壁群が第１チャネル壁群の相互に相対する２つの壁の間に第１チャネル・ギャップを備え、第２チャネル壁群が、第１チャネル壁群に組み合わせられている装置が提供される。

組み合わせられた第１チャネル壁群と第２チャネル壁群の相互に相対する２つの壁の間の第２チャネル・ギャップが、第１チャネル・ギャップよりも狭い事が好ましい。

第１チャネル壁群と第２チャネル壁群によって画定されるチャネル構造が、流体の入口と流体の出口との間に少なくとも２つの流体流路を提供して良い。

第１チャネル壁群と第２チャネル壁群によって画定されるチャネル構造が、流体の入口と流体の出口との間に略非直線状の流路を提供して良い。

第１部材と第２部材を相互に整列させる事を支援するために、第１部材が、第２部材の対応する第２割り出し機構と協同する第１割り出し機構を備えて良い。

第１チャネル壁群の壁の一表面が、約５度を越えるテーパ形状を有して良い。

本発明の第２の形態においては、流体の入口と、流体の入口と流体連通状態に有る流体の出口とを有するエンクロージャと、エンクロージャ内において入口と出口との間に位置し、少なくとも２つの流路を画定するチャネル構造とを備える装置が提供される。

チャネル構造が、略非直線状の流路を提供して良い。

チャネル構造の壁が、約５度を越えるテーパ形状を有して良い。

本発明の第３の形態においては、第１チャネル壁群を画定する第１部材を形成する段階と、第２チャネル壁群を画定する第２部材を形成する段階と、第２チャネル壁群が第１チャネル壁群と組み合わされるように第１部材に第２部材を接続する段階と、第１部材および第２部材のうちのいずれかに流体の入口を提供する段階と、第１部材および第２部材のうちのいずれかに流体の出口を提供する段階とを備え、第１チャネル壁群が、第１チャネル壁群の相互に相対する２つの壁の間に第１チャネル・ギャップを備える方法が提供される。

組み合わせられた第１チャネル壁群と第２チャネル壁群の相互に相対する２つの壁の間の第２チャネル・ギャップが、第１チャネル・ギャップよりも狭い事が好ましい。

該方法が、流体の入口と流体の出口との間に少なくとも２つの流体流路を提供する段階を更に備えて良い。

該方法が、流体の入口と流体の出口との間に略非直線状の流路を提供する段階を更に備えて良い。

該方法が、第１部材に第１割り出し機構を提供する段階と、第２部材に第２割り出し機構を提供する段階と、第１割り出し機構および第２割り出し機構に従って、第１部材と第２部材とを整列させる段階とを更に備えて良い。

該方法が、第１チャネル壁群の壁の一表面に、約５度を越えるテーパを付ける段階を更に備えて良い。

本発明の第４の形態においては、流体の入口と、流体の入口と流体連通状態に有る流体の出口とを有するエンクロージャを提供する段階と、エンクロージャ内において入口と出口との間に位置し、少なくとも２つの流路を画定するチャネル構造を形成する段階とを更に備える方法が提供される。

該方法が、流体の入口と流体の出口との間に、略非直線状の流路を提供する段階を更に備えて良い。

該方法が、チャネル構造の壁の一表面に、約５度を越えるテーパをつける段階を更に備えて良い。

本発明の第５の形態においては、電子部品と、電子部品に熱的に接続されるコールドプレートとを備え、コールドプレートが、第１チャネル壁群を画定する第１部材と、第１部材に接続され、第２チャネル壁群を画定する第２部材と、第１部材および第２部材のうちのいずれかに提供される流体の入口と、第１部材および第２部材のうちのいずれかに提供される流体の出口とを備え、第１チャネル壁群が、第１チャネル壁群の相互に相対する２つの壁の間に第１チャネル・ギャップを備え、第２チャネル壁群が、第１チャネル壁群に組み合わせられているシステムが提供される。

組み合わせられた第１チャネル壁群と第２チャネル壁群の相互に相対する２つの壁の間の第２チャネル・ギャップが、第１チャネル・ギャップよりも狭い事が好ましい。

第１チャネル壁群と第２チャネル壁群によって画定されるチャネル構造が、流体の入口と流体の出口との間に少なくとも２つの流体流路を提供して良い。

第１チャネル壁群と第２チャネル壁群によって画定されるチャネル構造が、流体の入口と流体の出口との間に略非直線状の流路を提供して良い。

第１部材と第２部材を相互に整列させる事を支援するために、第１部材が、第２部材の対応する第２割り出し機構と協同する第１割り出し機構を備えて良い。

第１チャネル壁群の壁の一表面が、約５度を越えるテーパ形状を有して良い。

該システムが、ループ状のチュービングによってコールドプレートに接続される熱放出装置と、チュービングに封入される冷却液と、冷却液を循環させるように為されるポンプとを更に備えて良い。

該システムが、熱放出装置およびコールドプレートの少なくとも１つに冷却気を供給するように為されるファンを更に備えて良い。

本発明の第６の形態においては、電子部品と、電子部品に熱的に接続されるコールドプレートとを備え、コールドプレートが、流体の入口と、流体の入口と流体連通状態に有る流体の出口とを有するエンクロージャと、エンクロージャ内において入口と出口との間に位置し、少なくとも２つの流路を画定するチャネル構造とを備えるシステムが提供される。

チャネル構造が、略非直線状の流路を提供して良い。

チャネル構造の壁が、約５度を越えるテーパ形状を有して良い。

前記システムが、ループ状のチュービングによってコールドプレートに接続される熱放出装置と、チュービングに封入される冷却液と、冷却液を循環させるように為されるポンプとを更に備えて良い。

前記システムが、熱放出装置およびコールドプレートの少なくとも１つに冷却気を供給するように為されるファンを更に備えて良い。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

本発明の様々な特徴は、添付の図面にて図示したように、発明を実施するための最良の形態の以下の記載から明らかである。一般的に、図面の全体にわたって、同一の参照番号は同一の構成要素を指し示す。図面は必ずしも一定の縮尺であるというわけではなく、本発明の原理を例示するために強調されている部分を有する。

限定の目的では無くて説明のために、以下の記載において、本発明の様態の完全な理解を提供するために、特定の構造、構成、インタフェース、技術等の具体的な詳細が記載される。しかし、これらの具体的な詳細から逸脱する他の例において、様々な本発明の様態が実施され得ることは、本開示の利益を享受する当業者にとっては明白で有る。特定の例において、周知の装置、回路および方法の記載は、不必要な詳細によって本発明の記載を不明瞭にする事を避けるために省略される。

発明の幾つかの実施形態の１つの様態は、２つの部材を使用するように設計されるコールドプレートによって狭いチャネルを生成する事に関する。２つの部材のそれぞれが複数のチャネル壁を画定し、相互に相対する壁の間にギャップをそれぞれ有する。２個の部材が組み合わされる場合、それぞれに相対する壁の間に比較的狭いギャップを有する新たな複数のチャネル壁のセットを生成するために、２個の部材の複数のチャネル壁が組み合わせられる。

図２〜図１５に関して、コールドプレート２０は、本発明の幾つかの実施形態において２つのサブアセンブリから組み立てられる。コールドプレート２０は、第１チャネル壁群３２を画定する第１部材３０を備える。第１チャネル壁群３２は、第１チャネル壁群３２の２つの相互に相対する壁の間に第１チャネル・ギャップ７２（図７を参照）を有する。コールドプレート２０は、第２チャネル壁群４２を画定する第２部材４０を更に備え、第２部材４０は、第２チャネル壁群４２が第１チャネル壁群３２と組み合わせられるように第１部材３０に接続される（図１２および１４を参照）。流体の入口２２は、第１部材３０および第２部材４０のどちらか一方に提供される（図示された例においては、入口２２は第２部材４０に提供される）、流体の出口２４も、第１部材３０および第２部材４０のどちらか一方に提供される（図示された例においては、出口２４は第１部材３０に提供される）。組み合わせられた第１チャネル壁群３２および第２チャネル壁群４２の２つの相互に相対する壁の間の第２チャネル・ギャップ１２２（図１２を参照）は、第１チャネル・ギャップ７２よりも狭い。コールドプレート２０の典型的な用途として、サーバ、デスクトップ・サーバおよび他のコンピュータにおけるプロセッサあるいは他の電子部品を冷却する事が挙げられる。

流体の熱伝達率はチャネル・ギャップに反比例して増加するので、コールドプレート内の流路のサイズはコールドプレートの伝熱性能に影響を与える。従って、ギャップが小さければ小さいほど高い熱伝達率が達成され、結果として高い性能と低い熱抵抗を有するコールドプレートが得られる。換言すれば、コールドプレートにとって、チャネル・ギャップは狭ければ狭いほど好ましい。しかしながら、上述されたように、より狭いチャネル・ギャップは、大量生産技術で製造するのがより難しく、また製造コストが高い。

本発明の幾つかの実施形態においては、複数の狭いチャネル・ギャップを有する１つのコールドプレートを提供する事によってこの問題を克服し、これは比較的低コストで大量生産が可能であり得る。特に、本発明の幾つかの実施形態は、第１チャネル壁群を有する第１部材を提供する段階と、第２チャネル壁群を有する第２部材を提供する段階と、第２チャネル壁群と第１チャネル壁群を組み合わせる段階とを含む。個々の構成要素のチャネルと比較して、組み合わせられた壁に生じるチャネルは比較的小さい。しかしながら、個々の構成要素のチャネルのサイズは大きいので、大量生産する際にそれほど複雑で無く、製造コストも高く無い。好都合にも、２つの部材が組み合わされる際に、組み合わされたコールドプレートは良好な伝熱能力を有し、比較的低コストで大量生産され得る。

図５〜図７に関して、第１部材３０は、コールドプレート２０の２つの部材の第１の部材であって良い。第１部材３０は、略平面状のベース部分３４と、ベース部分３４から略垂直に突起する複数のフィン３６とを備える。例えば、複数のフィン３６は、第１チャネル壁群３２を形成するように配列される。第１部材３０は、ベース部分３４に１つ以上の溝３７を備えても良く、溝３７は、第２チャネル壁群４２の複数の端部を受け入れるように構成される。

図８〜図１０に関して、第２部材４０は、コールドプレート２０の２つの部材の第２の部材であって良い。第２部材４０は、略平面状の蓋部分４４と、蓋部分から略垂直に突起する複数のフィン４６とを備える。例えば、複数のフィン４６は、第２チャネル壁群４２を形成するように配列される。図示されていないが、第２部材４０は蓋部分４４に１つ以上の溝を備えても良く、この溝は、第１部材３０の複数のフィン３６を受け入れるように構成される。

図示された例において、第１部材３０は、第２部材４０の蓋部分４４を受け入れるべくサイジングされる肩部３８（図７を参照）を画定する。第１部材３０および第２部材４０の所望のアライメントを得るために、第１部材３０および第２部材４０はキー止め機構を備えても良い。例えば、第１部材３０は、第２部材４０の中の対応するタブ４９と結合するように為されるスロット３９を更に画定しても良い。他の割り出し、あるいはキー止め機構が利用されても良い。

図１１〜図１５に関して、第１チャネル壁群３２と第２チャネル壁群４２は、第１部材３０と第２部材４０が相互に嵌入した際に機械的に干渉しないように配列される。例えば、図示されるような円筒状のコールドプレートについては、第１チャネル壁群３２のそれぞれの壁は、第２チャネル壁群４２のそれぞれの壁と比べて異なった直径を有する（図１４を参照）。更に、第１チャネル壁群３２のそれぞれの壁の厚さは、第２チャネル壁群４２と干渉せず、かつ第２チャネル壁群４２と組み合わせられた場合に所望のチャネル・ギャップを提供するように選定される。第１部材３０の複数のフィン３６の長さまたは奥行きは、第２部材４０の蓋部分４４と接触するべく選定される事が好ましい。同様に、複数のフィン４６の長さまたは奥行きは、第１部材３０のベース部分３４と接触するべく選定される事が好ましい。例えば、複数のフィン４６は複数の溝３７中に受け入れられて良い。所望の流路を流体が流れるようにするために、それぞれのチャネル壁の間の漏れを防止する事が好ましい。しかしながら、流れの大勢に影響を及ぼさない少量の漏れは許容されて良い。あまり好適では無いが、幾つかの実施形態において、複数のフィン３６および複数のフィン４６の長さを、ベース部分３４および蓋部分４２とそれぞれ接触しないように選定し、複数の壁の間のチャネルの替わりに、あるいはそれに加えて、第１チャネル壁群３２および第２チャネル壁群４２を横断するような流れが提供される。

２つの部材が相互にシーリングされる場合、シーリングされたエンクロージャは、鋳造によって大量生産される本発明の製品と比べてより高い流体通路の横縦比を提供し得る。これらの形状が、銅のような高い伝導性を有する金属に適用される任意の周知の金属鋳造法によって製造される単一の鋳造品によって構成される場合、本発明の幾つかの実施形態によって提供されるチャネル幅を大量生産する事は容易ではない。銅あるいは同等の熱特性を有する材料は、高性能のコールドプレートに使用するのに好適であるが、しかしながら、銅から小さな形状を鋳造する事は困難であるので、高性能のコールドプレートを鋳造する際に、銅は通常使用されない。好都合にも、本発明の幾つかの実施形態は、部材を２つにすることによって個々の部材の形状を比較的大きくする事が容易なので、特定の用途に応じて、２つの部材を銅の鋳造または鍛造で製作する事が可能となり得る。あるいは、本発明の幾つかの実施形態によって（より良好な伝熱能力を提供する）より狭いチャネル・ギャップを提供するので、製造原価のより低いアルミニウムのようなより低性能の材料を利用したとしても満足な伝熱能力を得る事が出来る。

第１部材３０および第２部材４０は、部品を成形するための任意の公知の、または以下の発見された技術によって製造されて良い。例えば、第１部材３０および第２部材４０は、機械加工、金属ダイカスト、粉末金属／焼結および鍛造によって製造されて良い。第１部材３０および第２部材４０の各々は、単一体のサブアセンブリとして製造される事が好ましい。しかしながら、第１部材３０および第２部材４０は、例えばベース部分および蓋部分を別々に成形する段階と、突起する複数の壁をその後取り付ける段階とを含む複数の段階によって製造されても良い。例えば、ほとんどの冷却は壁で生じると考えられ、蓋部分および（または）ベース部分は、より伝導率の低い材料（例えばプラスチック、金属被膜されたプラスチックあるいはセラミック）によって製造されて良い。

第１部材３０および第２部材４０は、第１部材３０および第２部材４０の周縁部のシーリング、機械嵌め（例えばプレス嵌め）、エポキシ、冶金によるボンディング、および（または）蝋付け等の、周知または以下発見された技術によって結合されて良い。例えば、コールドプレート２０の第１部材３０および第２部材４０は、部品の周縁部（例えば肩部３９と蓋部分４４の接合部）を蝋付けまたは半田付けすることによって相互に結合されて良い。第１部材３０および第２部材４０は、全ての相対する突起形状において更に結合されて良い。コールドプレート２０から液体の漏洩を防止するために、ボンディング工程は第１部材３０および第２部材４０を相互にシーリングする事が好ましい。さらに、ボンディング工程は、第１部材３０と第２部材４０との間の良好な伝熱性能を提供する事が好ましい。冶金によるボンディングが好適で有り得るが、コールドプレートは、接着剤、機械的な締結、あるいは他の適切な技術でシーリングされても良い。

図１６に関して、コールドプレート１６０は入口１６２および出口１６４を備える。コールドプレートの入口１６２および出口１６４は任意の適切な場所に配置されて良い。例えば、入口１６２および出口１６４の双方がコールドプレート１６０の蓋部分４４に配置される。若しくは、幾つかの適用例において、入口１６２および出口１６４がベース部分３４に配置されても良い。また、更に他の適用例において、入口１６２がベース部分３４に、出口１６４が蓋部分４４に配置されても良い。幾つかの実施形態において、入口１６２と出口１６４との間のコールドプレートの内部に好適な流路が提供されるように、入口１６２と出口１６４は隣に、またはごく近傍に配置されて良い。コールドプレートは、円筒（図示された例）、楕円、正方形、長方形、または特定の用途に応じて所望され得る任意の形状またはフットプリントを有して良い。

図１７〜図１８に関して、本発明の幾つかの実施形態の別の様態は、大きくテーパが付けられているチャネル壁を使用する事に関する。コールドプレート１７０は、第１チャネル壁群１７４を有する第１部材１７２を備える。コールドプレート１７０は、第２チャネル壁群１８４を有する第２部材１８２を更に備える。少なくとも１つのチャネル壁の１つ以上の表面は、約５度超の角度でテーパが付けられている。第１部材１７２と第２部材１８２が相互に結合する際、相互に相対する壁の間に比較的狭いチャネル１７７を画定するために、内部壁の表面１７５および表面１８５の全てが相補的な様態でテーパが付けられる事が好ましい。

他の図において、壁の多くは蓋部分およびベース部分に対して正確に垂直であるように示されているが、鋳造のために、これらの壁は、これらの部分を鋳型から取り除くのを容易にするために、鋳型中においてわずかにテーパが付けられて良い（例えば０．５度〜３度）。幾つかの実施形態によれば、大きくテーパが付けられた壁面は、壁の露出面積を増加させるために利用される。例えば、幾つかの実施形態は、冷却液に対して露出する壁の面積を増加させて冷却効率を増加させるために、約５％超、好ましくは５度〜１５度のテーパが付けられた複数の壁を備えて良い。好都合にも、冷却効率を増加させる事によって、満足な冷却を得るために比較的安価な材料（例えば銅の代わりにアルミニウム）の使用が促進され得る。

テーパ状の壁の両表面のテーパ形状によって、チャネル壁は三角形のフィンとなる。直線状のフィン（あるいは、鋳造のためにわずかにテーパ形状を有するフィン）と比較して、三角形のフィンは流体に露出される表面積がより広くなり、この三角形の断面形状は、同じ質量を有する直線状のフィン（あるいはわずかにテーパ形状を有するフィン）と比べて熱伝導の損失が低減されるので好適である。比較的大きな断面のフィンによって比較的狭い流路が提供され、三角形のフィン形状によって自然対流がもたらされるので、大きなテーパ形状は鋳造の際に好適である。

本発明の別の様態は、コールドプレートの入口の好適な場所に関する。幾つかの実施形態において、入口は、コールドプレートに接続される電子部品の比較的高温の場所の近傍に設置される。例えば、幾つかの実施形態において、冷却流体は、コールドプレートの中央の領域にある入口から流入する（例えば、図２、図１６および図１９を参照）。液体冷却システム中に循環する流体は、コールドプレートの入口において最も低温で有り得る。多くの電子装置において、コールドプレートに接続される構成要素は、コールドプレートの中央近傍で最も高温である。好都合にも、コールドプレート内における電子部品が比較的高温となっている位置の近傍に最も低温の液体を流入させるように入口を形成する事によって、コールドプレートを横切る方向の表面−流体間の温度差が増加し、熱がより効率的に流体へ伝達される（つまり、熱抵抗がより低くなる）。

本発明の別の様態は、コールドプレートの内部壁によって画定される新規の流路に関する。幾つかの実施形態において、入口と出口との間に２つ以上の流路が存在する事が好適で有り得る。例えば、図１５は、２つの流路のチャネル壁の配置を示す。第１部材３０および第２部材４０のそれぞれが、外壁以外の壁に１つの切れ目を一直線上に備えた半循環的なチャネル壁を提供する。第１部材３０および第２部材４０が相互に結合している場合、それぞれの切れ目はお互いに対して１８０度の角度で位置する。図示されるように、この配置によって、中央の入口２２から流入し、周縁部の出口２４で合流して流出するような２つの略対称な流路ＡおよびＢが提供される。

図１９〜図２５に関して、本発明の幾つかの実施形態における他のコールドプレートが、入口から出口まで３つ以上の流路を提供する。コールドプレート１９０は、各部材のチャネル壁が、（それぞれの切れ目がお互いに対して１８０度の角度で位置するような）２つの切れ目を一直線上に備えた半循環的なチャネル壁を提供するという点を除いて、コールドプレート２０と同様に構築される。２つの部材が相互に結合した際、入口から流入し、出口で合流して流出するような４つの流路Ａ、Ｂ、ＣおよびＤを供給するために、各部材の切れ目はお互いに対して９０度の角度で位置する。この複数の流路の利点は、２つの流路と比較して、コールドプレート１９０内の圧力損失が低減され得る、という事である。

本発明の幾つかの実施形態の別の様態は、複数の流路の構成に関する。幾つかの実施形態において、冷却液の二次流れを促進するために、流路における直線部分の数は、最小限にされるか除去される事が好ましい。比較的屈曲している非直線状の流体チャネルによって、チャネル内に二次流れ（縦渦と衝突領域）が引き起こされ、これによって流体は良好に混合され、コールドプレートから流体への熱伝達率を向上させる。例えば、本願明細書に記述される様々な円筒状のコールドプレートは、略非直線状の流路を提供する。

幾つかの好適な実施形態において、良好な伝熱能力を高い生産性を持つコールドプレートに提供するために、先述された様々な様態が組み合わせられる。例えば、熱伝達の見地から、好適な円筒状のコールドプレートの構成は、従来のコールドプレートに対して幾つかの明瞭な長所を有する。１つは比較的狭い流体通路、比較的狭いチャネル・ギャップである。さらに、ループ状の設計によって、熱源（例えばマイクロプロセッサ）に関して幾何学的に対称となり得、熱源から流体までの熱伝導の経路を低減させ、拡散による熱伝導の損失を低減する。さらに、コールドプレート上の最も高温の場所で有り得るコールドプレートの中心から低温の流体が流入し、従って、コールドプレートを横切る方向の表面−流体の温度差が増加し、熱が流体によって容易に伝達されることを可能にする（つまり、熱抵抗がより低くなる）。さらに、流体チャネルの形状によって形成された屈曲した経路によって、流体が良好に混合し、コールドプレート表面から流体までのより高い熱伝達率を促進する二次流れ（縦渦と衝突領域）をチャネル内に引き起こし得る。

前述された、およびそれ以外の本発明の様態は、個々に、および組み合わせて達成される。本発明は、特定の請求項で明確に定められた場合を除いて、これらの様態の２以上を必要とすると解釈されるべきでは無い。さらに、現時点において好適な例であると見做される事に関して本発明が記載されたが、本発明は開示された例に限定されず、むしろ本発明の精神および範囲に含まれる様々な修正および均等物が本発明の範囲に含まれる事が意図されると理解されよう。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

液体による冷却を利用するシステムの概要を示す概略図である。 本発明の幾つかの実施形態におけるコールドプレートの斜視図である。 図２のコールドプレートの分解斜視図である。 図２のコールドプレートの別方向からの分解斜視図である。 図２のコールドプレートのベース部分の斜視図である。 図２のコールドプレートのベース部分の平面図である。 図６の線７−７についての断面図である。 図２のコールドプレートの蓋部分の斜視図である。 図２からのコールドプレートの蓋一部分の下面図である。 図９の線１０−１０についての断面図である。 ベース部分と蓋部分を組み立てる工程の一例を示す概略断面図である。 図１０のコールドプレートを組み立てた際の一例を示す概略断面図である。 図２のコールドプレートの概略側面図である。 図１３の線１４−１４についての断面図である。 本発明の幾つかの実施形態における流路の一例を示す、図２のコールドプレートの概略断面図である。 本発明の幾つかの実施形態における、他のコールドプレートの斜視図で有る。 本発明の幾つかの実施形態における、他のベース部分と他の蓋部分の組み立ての一例を示す概略断面図である。 図１７のコールドプレートを組み立てた際の一例を示す概略断面図である。 本発明の幾つかの実施形態における他のコールドプレートの分解斜視図である。 図１９のコールドプレートの他の分解斜視図である。 図１９のコールドプレートのベース部分の平面図である。 図２１の線２２−２２についての断面図である。 図１９からのコールドプレートの蓋部分の底面図である。 図２３の線２４−２４についての断面図である。 本発明の幾つかの実施形態における流路の一例を示す、図１９のコールドプレートの概略断面図である。

Claims (17)

1. 電子部品を液体により冷却するためのコールドプレートであって、
   第１チャネル壁群を含み、前記第１チャネル壁群の２つの対向する壁の間に第１チャネルギャップを画定する第１部材と、
   前記第１チャネル壁群の壁と交互に組み合わされる壁を有する第２チャネル壁群を含む第２部材と、
   前記第１部材および前記第２部材のうちのいずれかに設けられる前記液体の入口と、
   前記第１部材および前記第２部材のうちのいずれかに設けられる前記液体の出口と
   を備え、
   前記第１チャネル壁群および第２チャネル壁群の壁はそれぞれ同心円筒状に形成され、
   前記第１チャネル壁群は、半径方向に直線に整列した切れ目を有し、
   前記第２チャネル壁群は、前記第１チャネル壁群の前記切れ目に対して１８０度対向した位置で半径方向に直線に整列して設けられた切れ目を有する、コールドプレート。
2. 組み合わせられた前記第１チャネル壁群と前記第２チャネル壁群とによって画定されるチャネル構造が、前記円筒の直径に関して線対称をなす２つの流路を形成し、前記入口から流入する前記液体が前記２つの対称的な流路を通った後に合流して前記出口から流出する、請求項１に記載のコールドプレート。
3. 前記第１チャネル壁群と第２チャネル壁群とによって画定されるチャネル構造が、前記液体の入口と前記液体の出口との間に非直線状の流路を提供する、請求項１に記載のコールドプレート。
4. 前記第１部材は第１割り出し機構を含み、前記第１割り出し機構は前記第２部材の対応する第２割り出し機構と協同して前記第１部材と前記第２部材とを相互に整列させる、請求項１に記載のコールドプレート。
5. 前記第１チャネル壁群の壁の一表面が、約５度を越えるテーパ形状を有する、請求項１に記載のコールドプレート。
6. 電子部品を液体により冷却するためのコールドプレートを製造する方法であって、
   第１チャネル壁群を含み、第１チャネル壁群の２つの対向する壁の間に第１チャネルギャップを画定する第１部材を形成する段階と、
   前記第１チャネル壁群の壁と交互に組み合わされる壁を有する第２チャネル壁群を含む第２部材を形成する段階と、
   前記第２チャネル壁群が前記第１チャネル壁群と組み合わされるように前記第１部材に前記第２部材を接続する段階と、
   前記第１部材および前記第２部材のうちのいずれかに前記液体の入口を設ける段階と、
   前記第１部材および前記第２部材のうちのいずれかに前記液体の出口を設ける段階と
   を備え、
   前記第１チャネル壁群および第２チャネル壁群の壁はそれぞれ同心円筒状に形成され、
   前記第１チャネル壁群は、半径方向に直線に整列した切れ目を有し、
   前記第２チャネル壁群は、前記第１チャネル壁群の前記切れ目に対して１８０度対向した位置で半径方向に直線に整列して設けられた切れ目を有する、方法。
7. 前記液体の入口と前記液体の出口との間に前記円筒の直径に関して線対称をなす２つの流路を形成する段階を更に備える、請求項６に記載の方法。
8. 前記液体の入口と前記液体の出口との間に非直線状の流路を提供する段階を更に備える、請求項６に記載の方法。
9. 前記第１部材に第１割り出し機構を提供する段階と、
   前記第２部材に第２割り出し機構を提供する段階と、
   前記第１割り出し機構および前記第２割り出し機構に従って、前記第１部材と前記第２部材とを整列させる段階と、
   を更に備える、請求項６に記載の方法。
10. 前記第１チャネル壁群の壁の一表面に、約５度を越えるテーパを付ける段階を更に備える、請求項６に記載の方法。
11. 電子部品を液体により冷却するためのシステムであって、
    電子部品と、
    前記電子部品に熱的に接続されるコールドプレートと
    を備え、
    前記コールドプレートは、
    第１チャネル壁群を含み、前記第１チャネル壁群の２つの対向する壁の間に第１チャネルギャップを画定する第１部材と、
    前記第１チャネル壁群の壁と交互に組み合わされる壁を有する第２チャネル壁群を含む第２部材と、
    前記第１部材および前記第２部材のうちのいずれかに設けられる前記液体の入口と、
    前記第１部材および前記第２部材のうちのいずれかに設けられる前記液体の出口と
    を備え、
    前記第１チャネル壁群および第２チャネル壁群の壁はそれぞれ同心円筒状に形成され、
    前記第１チャネル壁群は、半径方向に直線に整列した切れ目を有し、
    前記第２チャネル壁群は、前記第１チャネル壁群の前記切れ目に対して１８０度対向した位置で半径方向に直線に整列して設けられた切れ目を有する、システム。
12. 組み合わせられた前記第１チャネル壁群と前記第２チャネル壁群とによって画定されるチャネル構造が前記円筒の直径に関して線対称をなす２つの流路を形成し、前記入口から流入する前記液体が前記２つの対称的な流路を通った後に合流して前記出口から流出する、請求項１１に記載のシステム。
13. 組み合わせられた前記第１チャネル壁群と前記第２チャネル壁群によって画定されるチャネル構造が、前記液体の入口と前記液体の出口との間に非直線状の流路を提供する、請求項１１に記載のシステム。
14. 前記第１部材は第１割り出し機構を含み、前記第１割り出し機構は前記第２部材の対応する第２割り出し機構と協同して前記第１部材と前記第２部材とを相互に整列させる、請求項１１に記載のシステム。
15. 前記第１チャネル壁群の壁の一表面が、約５度を越えるテーパ形状を有する、請求項１１に記載のシステム。
16. ループ状のチュービングによって前記コールドプレートに接続される熱放出装置と、
    前記チュービングに封入される冷却液と、
    前記冷却液を循環させるポンプと
    を更に備える、請求項１１に記載のシステム。
17. 前記熱放出装置および前記コールドプレートの少なくとも１つに冷却気を供給するファンを更に備える、請求項１６に記載のシステム。

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