JP4687706B2 - 液冷ジャケット - Google Patents

Description

本発明は、ＣＰＵなどの熱発生体を冷却する液冷ジャケットに関する。

近年、パーソナルコンピュータに代表される電子機器は、その性能が向上するにつれて、搭載されるＣＰＵ（熱発生体）の発熱量が増大し、ＣＰＵの冷却が益々重要になっている。従来、ＣＰＵを冷却するために、空冷ファン方式のヒートシンクが使用されてきたが、ファン騒音や、空冷方式での冷却限界といった問題がクローズアップされるようになり、次世代冷却方式として、液冷ジャケット（水冷ジャケット、液冷モジュールとも称される）が注目されている。

このような技術について、例えば特許文献１では、蛇行状に形成され、その両端に取込口、排出口が設けられた金属管を内蔵する液冷ジャケットが提案されている。
特開昭６３−２９３８６５号公報（第２頁右上欄第２行目〜左下欄第 １５行目、第１図、第２図）

しかしながら、特許文献１に記載の液冷ジャケットのように、冷却水が流通する流路が１本であると、冷却水が受ける圧力損失が大きくなる。これにより、ＣＰＵを効率的に冷却できないだけでなく、冷却水を供給するポンプの出力を大きくしなければならないという問題があった。

そこで、本発明は、前記問題を解決すべく、ＣＰＵなどの熱発生体を効率的に冷却できる液冷ジャケットを提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明は、熱発生体が所定位置に取り付けられ、当該熱発生体が発生する熱を、外部の熱輸送流体供給手段から供給され内部を流通する熱輸送流体に伝達させる液冷ジャケットであって、内部に前記熱輸送流体が流れると共に金属製のフィンを収容するフィン収容室と挿通孔を有する脚部とを有するジャケット本体と、前記フィン収容室を封止する封止体と、を備え、前記フィン収容室を取り囲む前記ジャケット本体の周壁と前記封止体との合わせ部が摩擦攪拌接合されており、摩擦攪拌接合において使用するツールの抜き位置は前記合わせ部から外されて前記挿通孔に相当する部分であると共に、前記金属製のフィンは、前記封止体に立設されており、当該封止体と一体であることを特徴とする液冷ジャケットである。

このような液冷ジャケットによれば、フィンと封止体とが一体であるため、両者間における熱伝達性は高い。よって、封止体にＣＰＵ等の熱発生体を取り付ければ、熱発生体の熱が封止体を介して、複数のフィンに良好に伝達する。その結果として、液冷ジャケットにおける熱発生体の放熱性能は高くなる。
また、複数の金属製のフィンと封止体とが一体であることにより、封止体でフィン収容室を封止すると同時に、複数の金属製のフィンをフィン収容室の所定位置に配置させることができる。すなわち、液冷ジャケットの生産工程を減らすことができ、容易に生産可能であると共に、その生産コストを下げることができる。また、このように複数の金属製のフィンと封止体とが一体であるものは、例えば、後記する第５実施形態に記載するように、アルミニウム合金製のプレート（板材）をスカイブ加工することで得ることができる。
また、このように、スカイブ加工等によって、フィンと封止体とが一体で成形されたものであれば、当然に、フィンと封止体とをロウ材等によって接合する必要はなく、これにより、熱輸送流体の汚染等を防止することができる。
さらに、ロウ材等を使用せずに、摩擦攪拌接合によって、封止体とジャケット本体とを接合するため、ロウ材等によって熱輸送流体（冷媒）が汚染されるおそれは全くなく、さらに、液冷システムを構成するマイクロポンプやラジエータ等の機器類が、ロウ材等によって腐食するおそれは全くない。
また、このような液冷ジャケットによれば、ツールの抜き位置が合わせ部から外されていることにより、ピンの抜け跡が合わせ部に形成されることはない。これにより、ジャケット本体と封止体とを好適に接合することができる。

また、前記摩擦攪拌接合における始端と終端とがオーバーラップしていることを特徴とする。

このような液冷ジャケットによれば、摩擦攪拌接合における始端と終端とがオーバーラップしていることにより、ジャケット本体の周壁と、封止体とを良好に接合することができる。これにより、熱輸送流体が外部に漏れにくくなる。

また、前記周壁が外側に変形しないように前記周壁に治具を当てながら前記摩擦攪拌接合されたことを特徴とする。

このような液冷ジャケットによれば、周壁に治具を当てながら摩擦攪拌接合することにより、摩擦攪拌接合によって周壁が外側に変形しにくくなる。また、このように治具を当てることにより、周壁が薄く、摩擦攪拌接合に使用するツールにおけるショルダーの外周面と、周壁の外周面との距離（隙間）が、例えば、２．０ｍｍ以下であっても、周壁を変形させずに、摩擦攪拌接合することができる。

また、前記摩擦攪拌接合において使用するツールのピンの長さは、前記封止体の厚さの６０％以下であることを特徴とする。

このような液冷ジャケットによれば、ツールのピンの長さが封止体の厚さの６０％以下であることにより、摩擦攪拌接合によって封止体がフィン収容室側に変形しにくくなる。これにより、フィン収容室の容積が小さくなることは防止される。

本発明によれば、ＣＰＵなどの熱発生体を効率的に冷却できる液冷ジャケットを提供することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を適宜参照して詳細に説明する。

≪第１実施形態≫
まず、第１実施形態に係る液冷システムおよび液冷ジャケットについて、図１から図８を参照して説明する。なお、本実施形態は参考の実施形態として説明する。図１は、第１実施形態に係る液冷システムの構成図である。図２は、第１実施形態に係る液冷ジャケットの全体斜視図である。図３は、第１実施形態に係る液冷ジャケットの下方からの全体斜視図である。図４は、第１実施形態に係る液冷ジャケットの斜視図であり、蓋ユニットを省略した状態を示す。図５は、第１実施形態に係る液冷ジャケットの平面図であり、取込パイプおよび排出パイプを省略している。図６は、図２に示す第１実施形態に係る液冷ジャケットのＸ−Ｘ断面図である。図７は、第１実施形態に係る液冷ジャケットの分解斜視図である。図８は、第１実施形態に係る液冷ジャケットの効果を模式的に示すグラフである。

≪液冷システムの構成≫
図１に示すように、第１実施形態に係る液冷システムＳ１は、タワー型のパーソナルコンピュータのパーソナルコンピュータ本体１２０（電子機器）に搭載されるシステムであって、パーソナルコンピュータ本体１２０を構成するＣＰＵ１０１（熱発生体）を冷却するシステムである。液冷システムＳ１は、ＣＰＵ１０１が所定位置に取り付けられる液冷ジャケットＪ１（図３参照）と、冷却水（熱輸送流体）が輸送する熱を外部に放出するラジエータ１２１（放熱手段）と、冷却水を循環させるマイクロポンプ１２２（熱輸送流体供給手段）と、温度変化による冷却水の膨張／収縮を吸収するリザーブタンク１２３と、これらを接続するフレキシブルチューブ１２４…と、熱を輸送する冷却水とを主に備えている。冷却水としては、例えば、エチレングリコール系の不凍液が使用される。
そして、マイクロポンプ１２２が作動すると、冷却水がこれら機器を循環するようになっている。

≪液冷ジャケットの構成≫
次に、液冷システムＳ１を構成する液冷ジャケットＪ１について、詳細に説明する。
図２、図３に示すように、液冷ジャケットＪ１は、その下方側（裏面側）の中央（所定位置）に、熱拡散シート１０２（ヒートスプレッダ）を介してＣＰＵ１０１が取り付けられている。このようにＣＰＵ１０１が取り付けられた状態で、液冷ジャケットＪ１内を冷却水が流通することにより、液冷ジャケットＪ１はＣＰＵ１０１が発生する熱を受熱すると共に、内部を流通する冷却水と熱交換することで、ＣＰＵ１０１から受け入れた熱を冷却水に伝達し、その結果として、ＣＰＵ１０１が効率的に冷却されるようになっている。なお、熱拡散シート１０２は、ＣＰＵ１０１の熱を、後記するジャケット本体１０の底壁１１に効率的に伝達させるためのシートであり、例えば銅などの高熱伝導性を有する金属から形成されている。

このような液冷ジャケットＪ１は、図４から図７に示すように、ジャケット本体１０と、扁平管束２０（管束）と、蓋ユニット３０とを主に備えている。ジャケット本体１０、扁平管束２０、蓋ユニット３０は、特に記載しない限り、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されている。これにより、液冷ジャケットＪ１は軽量化が図られており、取り扱い容易となっている。

＜ジャケット本体＞
ジャケット本体１０は、上方側（一方側）が開口した浅底の箱体であり（図７参照）、底壁１１と、周壁１２とを有しており、その内側に扁平管束２０を収容する収容室を備えている（図７参照）。このようなジャケット本体１０は、例えば、ダイキャスト（ダイカスト）、鋳造、鍛造などによって作製される。また、ジャケット本体１０は、その開口縁の一部に、後記する蓋本体３１の切欠部３１ｃに対応した形状の位置合わせ部１４を有している。

＜扁平管束＞
扁平管束２０は、ジャケット本体１０内において、その両端側にスペース１０ａおよびスペース１０ｃを確保しつつ（図４、図５参照）、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系などのアルミニウム合金からなるロウ材等によって、ジャケット本体１０の底壁１１に熱交換（熱移動）可能に接合・固定されている（図６参照）。スペース１０ａは第１流路Ａ１として機能しており、スペース１０ｃは第３流路Ｃ１として機能している。

扁平管束２０は、所定本数の扁平管２１が、その厚み方向に束ねられ、接合されたものである（図６、図７参照）。各扁平管２１は、１本または複数本（第１実施形態では２本）の中空部２１ａを有している。そして、各中空部２１ａは、冷却水が流通する第２流路Ｂ１ａとして機能している。すなわち、各第２流路Ｂ１ａは、その断面視が矩形であり、その両側に位置する扁平管２１の周壁２１ｂ、２１ｂからなる側壁部（第２流路構成部）と、その上下側に位置する周壁２１ｂまたは仕切壁２１ｃからなる上壁部（第２流路構成部）または下壁部（第２流路構成部）と、によって取り囲まれている。したがって、扁平管束２０は複数の第２流路Ｂ１ａ、つまり、複数の第２流路Ｂ１ａからなる第２流路群Ｂ１を有している。

ここで、ＣＰＵ１０１は、前記したように、底壁１１の下側（外側）の略中央位置に取り付けられている（図３参照）。これにより、ＣＰＵ１０１の熱は、底壁１１を介して、各扁平管２１の中空部２１ａ（第２流路Ｂ１ａ）を取り囲む周壁２１ｂと、隣り合う中空部２１ａを仕切る仕切壁２１ｃとに伝達するようになっている。そして、周壁２１ｂおよび仕切壁２１ｃ（熱交換部）に伝達した熱が、各第２流路Ｂ１ａを流通する冷却水に伝達するようになっている。このようにして、ＣＰＵ１０１は、第２流路群Ｂ１部分を流通する冷却水と主に熱交換するようになっている。
また、複数本の扁平管２１を束ねて扁平管束２０を構成したことにより、ＣＰＵ１０１からの熱が伝達し、かつ、冷却水と直接的に熱交換する周壁２１ｂ（熱交換部）が増加するため、ＣＰＵ１０１と冷却水との間で効率的に熱交換させることができる。これにより、ＣＰＵ１０１を効率的に冷却可能となっている。

［第１流路、第２流路群（複数の第２流路）、第３流路］
ここで、第１流路Ａ１、第２流路群Ｂ１（複数の第２流路Ｂ１ａ）、第３流路Ｃ１について、さらに説明する。
第１流路Ａ１は、マイクロポンプ１２２から冷却水が供給される流路であり、マイクロポンプ１２２側（第２流路群Ｂ１よりも上流側）に配置されている。
第２流路群Ｂ１は、第１流路Ａ１の下流側に配置されており、第２流路群Ｂ１を構成する各第２流路Ｂ１ａは、第１流路Ａ１から分岐している。これにより、冷却水が、第１流路Ａ１から分配されて、各第２流路Ｂ１ａに流れ込むようになっている。
第３流路Ｃ１は、第２流路群Ｂ１、つまり、複数の第２流路Ｂ１ａの下流側に配置されており、複数の第２流路Ｂ１ａを集合させている。これにより、各第２流路Ｂ１ａから流れ出た冷却水は、第３流路Ｃ１で集合した後、液冷ジャケットＪ１の外部に排出されるようになっている。

第１流路Ａ１および第３流路Ｃ１の流路断面積は、各第２流路Ｂ１ａの流路断面積より大きく設定されている。各第２流路Ｂ１ａの流路長（各扁平管２１の長さ）は、従来の技術に係る扁平管束２０に相当する部分の全てを経由して蛇行する１本の流路に対して、飛躍的に短くなっている。
したがって、第１流路Ａ１、各第２流路Ｂ１ａ、第３流路Ｃ１の順で流通する冷却水が受ける圧力損失は、第１流路Ａ１および第３流路Ｃ１では殆んど発生せず、各第２流路Ｂ１ａでは、前記蛇行する１本の流路から受ける圧力損失に対して、飛躍的に小さくなる。これにより、液冷ジャケットＪ１に冷却水を供給するマイクロポンプ１２２の定格出力を下げることができ、マイクロポンプ１２２の小型化や、その騒音が低減される。

＜蓋ユニット＞
蓋ユニット３０は、図７に示すように、蓋本体３１と、取込パイプ３２と、排出パイプ３３とを主に備えている。

［蓋本体］
蓋本体３１は、扁平管束２０を収容したジャケット本体１０に蓋をするように、ジャケット本体１０に接合・固定されている。蓋本体３１には、第１流路Ａ１（スペース１０ａ）に連通する取込口３１ａと、第３流路Ｃ１（スペース１０ｃ）に連通する排出口３１ｂが形成されている（図７参照）。
また、蓋本体３１は、切り欠かれてなる切欠部３１ｃを有しており、切欠部３１ｃの形状は、ジャケット本体１０の位置合わせ部１４と一致している。これにより、蓋本体３１（蓋ユニット３０）は、所定の向きでのみ、ジャケット本体１０と組み合わさるようになっている。

（取込口、排出口）
取込口３１ａおよび排出口３１ｂは、図５に示すように、平面視において、ＣＰＵ１０１を中心として点対称に配置されると共に、相対的に遠ざかるように配置されている。言い換えると、取込口３１ａ、排出口３１ｂ、ＣＰＵ１０１は、平面視が正方形を呈する液冷ジャケットＪ１の対角線上に配置されている。さらに説明すると、取込口３１ａは、図５における左上側に配置しており、一方、排出口３１ｂは図５における右下側に配置しており、取込口３１ａと排出口３１ｂの略中間位置（正方形を呈する液冷ジャケットＪ１の略中心）に、ＣＰＵ１０１が配置している。
したがって、取込パイプ３２からの冷却水は、取込口３１ａ、第１流路Ａ１を介して、第２流路群Ｂ１の全体（複数の第２流路Ｂ１ａの全体）に略均等に供給されるようになっている。そして、第２流路群Ｂ１全体を流通する冷却水の全体と、ＣＰＵ１０１との間で、効率的に熱交換されるようになっている。
次いで、複数の第２流路Ｂ１ａから流出した冷却水は、第３流路Ｃ１で集合した後、排出口３１ｂ、排出パイプ３３を介して、液冷ジャケットＪ１の外部に排出されるようになっている。

［取込パイプ、排出パイプ］
取込パイプ３２は、蓋本体３１に固定されている。取込パイプ３２には、液冷ジャケットＪ１の上流側のマイクロポンプ１２２（図１参照）に通じるフレキシブルチューブ１２４が接続される。そして、マイクロポンプ１２２からの冷却水は、取込パイプ３２の中空部および取込口３１ａを介して、第１流路Ａ１に供給されるようになっている。
排出パイプ３３は、蓋本体３１に固定されている。排出パイプ３３には、液冷ジャケットＪ１の下流側のラジエータ１２１（図１参照）に通じるフレキシブルチューブ１２４が接続される。そして、第３流路Ｃ１で集合した冷却水は、排出口３１ｂおよび排出パイプ３３の中空部を介して、液冷ジャケットＪ１の外部に排出されるようになっている。

取込パイプ３２および排出パイプ３３は、蓋本体３１の上面側に立設状態で固定されている。これにより、液冷ジャケットＪ１の上面側のみから、フレキシブルチューブ１２４、１２４を取込パイプ３２、排出パイプ３３に接続可能となっている。すなわち、スペースの限られたパーソナルコンピュータ本体１２０内において（図１参照）、液冷ジャケットＪ１に接続するフレキシブルチューブ１２４、１２４（図１参照）の取り回しが容易となっている。

≪液冷ジャケットの作用効果≫
次に、液冷ジャケットＪ１の作用効果について説明する。
パーソナルコンピュータ本体１２０（図１）の電源がＯＮされると、ＣＰＵ１０１が作動し、発熱し始める。そして、ＣＰＵ１０１の熱は、熱拡散シート１０２を介して、ジャケット本体１０の底壁１１に伝達し、さらに、主として扁平管束２０を構成する各扁平管２１の周壁２１ｂおよび仕切壁２１ｃに伝達する。

一方、パーソナルコンピュータ本体１２０の電源のＯＮに連動して、マイクロポンプ１２２が作動し、冷却水が循環する。そうすると、液冷ジャケットＪ１において、冷却水が、第１流路Ａ１、第２流路群Ｂ１（複数の第２流路Ｂ１ａ）、第３流路Ｃ１の順で流通する。

そして、各扁平管２１の周壁２１ｂおよび仕切壁２１ｃと各第２流路Ｂ１ａを流通する冷却水との間で、熱交換され、周壁２１ｂおよび仕切壁２１ｃに伝達したＣＰＵ１０１の熱が、冷却水に伝達（移動）し、冷却水は受熱する。
次いで、各第２流路Ｂ１ａで受熱した冷却水は、第３流路Ｃ１で集合した後、排出口３１ｂ、排出パイプ３３を経由して、液冷ジャケットＪ１の外部に排出される。排出された冷却水は、フレキシブルチューブ１２４を通って、ラジエータ１２１に供給され、ラジエータ１２１において冷却水の熱が放熱される。そして、温度が低下した冷却水は、リザーブタンク１２３、フレキシブルチューブ１２４を経由して、マイクロポンプ１２２に流れた後、再び、液冷ジャケットＪ１に供給される。

このような、（１）ＣＰＵ１０１から熱拡散シート１０２、底壁１１、各扁平管２１の周壁２１ｂおよび仕切壁２１ｃへの熱の伝達と、（２）周壁２１ｂおよび仕切壁２１ｃから冷却水への熱の伝達と、（３）ラジエータ１２１における冷却水の放熱とが連続することにより、ＣＰＵ１０１が効率的に冷却される。
また、ＣＰＵ１０１の熱が、複数の扁平管２１の周壁２１ｂおよび仕切壁２１ｃに分散して伝達し、この各周壁２１ｂおよび仕切壁２１ｃの熱が各第２流路Ｂ１ａを流通する冷却水に伝達するため、ＣＰＵ１０１を効率的に冷却することができる。

さらに、液冷ジャケットＪ１に供給された冷却水は、液冷ジャケットＪ１内において、流路断面積の大きい第１流路Ａ１を介して、流路長が短く、かつ、主に熱交換する複数の第２流路Ｂ１ａ（第２流路群Ｂ１）を流通した後、流路断面積の大きい第３流路Ｃ１で集合して排出されるため、液冷ジャケットＪ１において冷却水が受ける圧力損失が小さくなっている。これにより、マイクロポンプ１２２を小型化することができ、液冷システムＳ１の適用範囲が広くなる。
さらにまた、このような液冷ジャケットＪ１（本実施形態品）によれば、図８に示すように、１本の長い蛇行した第２流路を有する従来に係る液冷ジャケット（従来品）よりも、低い圧力損失かつ高い流量で、冷却水を通流させることができる。すなわち、図８に示すように、１つのマイクロポンプの圧力損失−流量曲線と、従来品に係る流量曲線との交点Ｍ１に対して、前記圧力損失−流量曲線と本実施形態品に係る流量曲線との交点Ｍ２は、右下側にシフトしており、液冷ジャケットＪ１（本実施形態品）によれば、圧力損失が小さく、流量が高くなることがわかる。

≪液冷ジャケットの作製方法≫
次に、液冷ジャケットＪ１の作製（製造）方法について、図７を主に参照して説明する。液冷ジャケットＪ１の作製方法は、扁平管束２０を作製する第１工程と、扁平管束２０をジャケット本体１０に接合・固定する第２工程とを主に含んでいる。

＜第１工程＞
複数本の扁平管２１を適宜な手段で接合しながら束ねる。次いで、束ねられたものの両端を、切断・研削して揃え、扁平管束２０を作製する。

＜第２工程＞
扁平管束２０を、ジャケット本体１０の底壁１１の所定位置に、適宜な手段（Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ等のロウ材とフラックス）で、熱交換可能に接合・固定する。なお、扁平管束２０をジャケット本体１０に固定する際、扁平管束２０の両端側に、前記したスペース１０ａ（第１流路Ａ１）、スペース１０ｃ（第３流路Ｃ１）を確保する。

その後、取込パイプ３２、排出パイプ３３が所定位置に固定された蓋本体３１を、適宜な手段によって、ジャケット本体１０に接合・固定する。このようにして、液冷ジャケットＪ１を得ることができる。
なお、蓋本体３１をジャケット本体１０に固定した後に、取込パイプ３２、排出パイプ３３を蓋本体３１に固定してもよい。

このように、第１実施形態に係る液冷ジャケットＪ１の作製方法によれば、複数の扁平管２１を扁平管束２０として、この扁平管束２０をジャケット本体１０に固定し、蓋本体３１を固定するという簡易な工程によって、液冷ジャケットＪ１を得ることができる。

≪第２実施形態≫
次に、第２実施形態に係る液冷ジャケットについて、図９、図１０を参照して説明する。なお、本実施形態は参考の実施形態として説明する。図９は、第２実施形態に係る液冷ジャケットの全体斜視図であり、蓋ユニットを省略した状態を示す。図１０は、図９に示す第２実施形態に係る液冷ジャケットのＹ−Ｙ断面図である。

図９、図１０に示すように、第２実施形態に係る液冷ジャケットＪ２は、第１実施形態に係る液冷ジャケットＪ１の扁平管束２０に代えて、扁平管束２３を備えたことを特徴とする。扁平管束２３は、その外形寸法が第１実施形態に係る扁平管束２０と同一であるものの、薄板状の扁平管２４を複数枚（図９、図１０では３枚）で重ね束ねられることで構成されている。各扁平管２４は、その内部に、複数の（図９、図１０では１２本）の中空部２４ａを有しており、各中空部２４ａが第２流路Ｂ２ａとなっている。その結果として、扁平管束２３は、複数の第２流路Ｂ２ａからなる第２流路群Ｂ２を有している。

ここで、各扁平管２４は薄板状であるため、その内部に形成された中空部２４ａの本数（図９では１２本）は、第１実施形態に係る扁平管２１内に形成された中空部２１ａの本数（２本）よりも多い。これにより、扁平管束２３を構成する扁平管２４の数（３枚）は、第１実施形態に係る扁平管束２０を構成する扁平管２１の数（図７参照、２０本）より少なくなる。すなわち、第２実施形態に係る扁平管束２３は、第１実施形態に係る扁平管束２０に対して、束ねる（重ねる）扁平管２４の数を減らすことができ、手間をかけずに容易に構成することができる。

≪第３実施形態≫
次に、第３実施形態に係る液冷ジャケットについて、図１１、図１２を参照して説明する。なお、本実施形態は参考の実施形態として説明する。図１１は、第３実施形態に係る液冷ジャケットの全体斜視図である。図１２は、第３実施形態に係る液冷ジャケットの平面図である。

≪液冷ジャケットの構成≫
図１１、図１２に示すように、第３実施形態に係る液冷ジャケットＪ３は、第１実施形態に係る液冷ジャケットＪ１と比較して、取込口３４ａと排出口３４ｂが異なる位置に形成された蓋本体３４を備えている。
取込口３４ａは、スペース１０ａ（第１流路Ａ１）の略中央位置に連通しており、冷却水がスペース１０ａの略中央位置に供給されるようになっている。排出口３４ｂは、スペース１０ｃ（第３流路）の略中央位置に連通しており、この略中央位置から冷却水が排出されるようになっている。取込口３４ａと排出口３４ｂは、平面視において、ＣＰＵ１０１と中心として対称に配置されると共に、ＣＰＵ１０１に近づく位置に配置されている。
なお、蓋本体３４も、第１実施形態に係る蓋本体３１と同様に、ジャケット本体１０の位置合わせ部１４に対応した形状の切欠部３４ｃを有している。

≪液冷ジャケットの作用効果≫
次に、液冷ジャケットＪ３の作用効果について簡単に説明する。
取込口３４ａと排出口３４ｂが、ＣＰＵ１０１に近づく位置に配置された構成としたことにより、取込口３４ａから第１流路Ａ１（スペース１０ａ）に供給された冷却水が、ＣＰＵ１０１の近傍の第２流路Ｂ１ａに優先的に流通しやすくなる。これにより、冷却水とＣＰＵ１０１との間で、好適に熱交換することができ、ＣＰＵ１０１を効率的に冷却することができる。

≪第４実施形態≫
次に、第４実施形態に係る液冷ジャケットについて、図１３から図２０を参照して説明する。なお、本実施形態は、摩擦攪拌接合におけるツールの動きを本発明に係る実施形態として説明する。図１３は、第４実施形態に係る液冷ジャケットの全体斜視図であり、蓋ユニットを省略した状態を示す。図１４は、図１３に示す第４実施形態に係る液冷ジャケットのＺ−Ｚ断面図である。図１５は、図１４に示すＺ−Ｚ断面図の拡大図である。図１６は、第４実施形態に係る液冷ジャケットのフィン部材の第１作製方法を示す斜視図であり、（ａ）は切断前、（ｂ）は切断後を示す。図１７は、第４実施形態に係る液冷ジャケットのフィン部材の第２作製方法を示す斜視図であり、（ａ）は切削前、（ｂ）は切削後を示す。図１８は、第４実施形態に係る摩擦攪拌接合を示す斜視図である。図１９は、第４実施形態に係る摩擦攪拌接合を示す断面図である。図２０は、第４実施形態に係る摩擦攪拌接合におけるツールの動きを示す平面図である。

≪液冷ジャケットの構成≫
図１３、図１４に示すように、第４実施形態に係る液冷ジャケットＪ４は、第１実施形態に係る液冷ジャケットＪ１の扁平管束２０に代えて、アルミニウムまたはアルミニウム合金製のフィン部材２５を備えたことを特徴とする。
なお、第４実施形態に係るジャケット本体１０は、その内側にフィン部材２５を収容するフィン収容室を備えており、このフィン収容室は周壁１２に取り囲まれている。そして、フィン部材２５は底壁１１にロウ付け固定されると共に、フィン収容室に収容されており、蓋本体３１（封止体）がジャケット本体１０の開口に蓋をすることで、フィン収容室は封止されている（図１４参照）。

＜フィン部材＞
フィン部材２５は、図１４に示すように、ベース板２５ａと、これに立設した複数のフィン２５ｂとを備えている。ベース板２５ａは、ジャケット本体１０の底壁１１に熱交換可能に接合・固定されている。したがって、ＣＰＵ１０１の熱が、熱拡散シート１０２、底壁１１を介して、各フィン２５ｂに伝達するようになっている。また、各フィン２５ｂの上側先端は、蓋本体３１の裏面に当接している。なお、ベース板２５ａとジャケット本体１０とは、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系などのアルミニウム合金からなるロウ材によって、確実に熱交換可能に接合されることが好ましい。
そして、隣り合うフィン２５ｂ、２５ｂの間が、それぞれ第２流路Ｂ３ａとなっている。すなわち、フィン部材２５は、複数の第２流路Ｂ３ａ、つまり、複数の第２流路Ｂ３ａからなる第２流路群Ｂ３を有している。

図１５に示すように、隣り合うフィン２５ｂ、２５ｂの距離、つまり、第２流路Ｂ３ａの幅である溝幅Ｗ１は、０．２〜１．１ｍｍに設計されている。これにより、液冷ジャケットＪ４の熱抵抗と、その内部を通る冷却水が受ける圧力損失とを、後記する実施例で説明するように、良好な範囲とすることができる。

また、溝幅Ｗ１と、フィン２５ｂの厚さＴ１、つまり、隣り合う第２流路Ｂ３ａ、Ｂ３ａの間のフィン２５ｂの厚さＴ１とは、次の式（１）の関係を満たしている。これにより、液冷ジャケットＪ４の熱抵抗が小さくなり、ＣＰＵ１０１と冷却水との間で、良好に熱交換することができる。
−０．３７５×Ｗ１＋０．８７５≦Ｔ１／Ｗ１≦−１．８７５×Ｗ１＋３．２７５・・・（１）

さらに、溝幅Ｗ１と、深さＤ１（第２流路Ｂ３ａの深さ）とは、次の式（２）の関係を満たしている。これにより、液冷ジャケットＪ４の熱抵抗を最適とすることができる。
５×Ｗ１＋１≦Ｄ１≦１６．２５×Ｗ１＋２．７５・・・（２）

≪液冷ジャケットの作用効果≫
次に、液冷ジャケットＪ４の作用効果について簡単に説明する。
冷却水が、第１流路Ａ１、第２流路群Ｂ３（複数の第２流路Ｂ３ａ）、第３流路Ｃ１の順に流通する。そして、第２流路群Ｂ３を流通する冷却水と、複数のフィン２５ｂとの間で主に熱交換される。その結果として、ＣＰＵ１０１を効率的に冷却することができる。

≪液冷ジャケットのフィン部材の作製方法≫
次に、液冷ジャケットＪ４のフィン部材２５の作製（製造）方法について例示する。

＜フィン部材の第１作製方法＞
まず、フィン部材２５の第１作製方法について、図１６を参照して説明する。
図１６（ａ）に示すように、所定の金型を使用して、底板４２と、底板４２に立設した複数の条４３とを有する金属製の押し出し型材４１を作製する。そして、押し出し型材４１を所定の切断面で切断することによって、ベース板２５ａ（底板４２の一部）と、複数のフィン２５ｂ（複数の条４３の一部）とを備えるフィン部材２５を作製することができる（図１６（ｂ）参照）。

＜フィン部材の第２作製方法＞
次に、フィン部材２５の第２作製方法について、図１７を参照して説明する。
図１７（ａ）に示すように、フィン部材２５の外形に対応した大きさの金属製のブロック４４に、適宜な切削工具を使用して、複数の溝４４ａを形成する。そうすると、ベース板２５ａと、複数のフィン２５ｂとを備えるフィン部材２５を作製することができる（図１７（ｂ）参照）。

≪液冷ジャケットの組み付け≫
次に、液冷ジャケットＪ４の組み付けにおいて、フィン部材２５が固定されたジャケット本体１０と、蓋ユニット３０との摩擦攪拌接合について、図１８から図２０を主に参照して説明する。
図１８に示すように、フィン部材２５がロウ付け固定されたジャケット本体１０に、切欠部３１ｃと位置合わせ部１４とを合わせながら、蓋ユニット３０を被せる。なお、図１９に示すように、ジャケット本体１０の開口縁は段違いとなっており、一段下がった段差部１５の上に、蓋本体３１が載せられる。段差部１５の幅Ｗ１１は、冷却水が流れる第１流路Ａ１及び第３流路Ｃ１等の容積を確保するため、なるべく小さく、具体的には０．１〜０．５ｍｍ程度に設定することが好ましい。

そして、周壁１２と蓋本体３１との合わせ部Ｐ１を、摩擦攪拌接合用のツール２００を使用して、摩擦攪拌接合する。そうすると、ツール２００の後方に、摩擦攪拌接合部Ｋ（図１５参照）が形成され、周壁１２と蓋本体３１とが接合される。ここで、ツール２００のピン２０１の長さＬ５は、被接合部材である蓋本体３１の厚さＴ２の６０％以下とすることが好ましい。このように６０％以下とすることで、蓋本体３１の材質にもよるが、前記した段差部１５の幅Ｗ１１が小さくても、ツール２００の押圧力により、合わせ部Ｐ１がジャケット本体１０の内側に変形しにくくなる。
なお、ツール２００は、ＮＣ等の工作機械（図示しない）によって制御され、自転されると共に、合わせ部Ｐ１に沿って動かされる（図１８参照）。

また、摩擦攪拌接合する際、ジャケット本体１０の周壁１２の周面に、適宜な治具２１０を当てる。これにより、周壁１２が薄く、ツール２００のショルダー２０２の外周面と、周壁１２の外周面との距離Ｌ６（隙間）が、例えば、２．０ｍｍ以下であっても、ツール２００の押圧力によって周壁１２が外側に変形しにくくなる。
これに加えて、このように周壁１２が薄い場合、ツール２００と治具２１０との接触を避けるため、治具２１０の表面を、合わせ部Ｐ１の表面に対して、１．０〜２．０ｍｍ程度下げておくことが好ましい。

さらに、図２０に示すように、摩擦攪拌接合における始端と終端とがオーバーラップ（符号Ｑ参照）するように、ツール２００を動かす。これにより、ジャケット本体１０と蓋本体３１とは隙間なく接合され、冷却水が外部に漏れにくくなる。次いで、ツール２００を合わせ部Ｐ１から外して、ピン２０１を抜く。これにより、ピン２０１の抜き跡が、合わせ部Ｐ１に形成されない。

≪第５実施形態≫
次に、第５実施形態に係る液冷ジャケットについて、図２１から図２５を参照して説明する。なお、本実施形態は本発明に係る実施形態として説明する。図２１は、第５実施形態に係る液冷ジャケットの断面図である。図２２は、図２１に示す断面図の拡大図である。図２３は、第５実施形態に係る液冷ジャケットのフィン部材の作製方法を示す図であり、（ａ）はスカイブ加工中、（ｂ）はスカイブ加工後を示す。図２４は、第５実施形態に係る液冷ジャケットのフィン部材の作製方法を示す図であり、図２３（ｂ）に示すスカイブフィンの一部を取り除いた後を示す。図２５は、第５実施形態に係る摩擦攪拌接合を示す断面図である。
なお、第４実施形態に係る液冷ジャケットＪ４に対して、異なる部分を説明する。

≪液冷ジャケットの構成≫
図２１に示すように、第５実施形態に係る液冷ジャケットＪ５は、ジャケット本体１０Ｃと、アルミニウムまたはアルミニウム合金製のフィン部材２９とを主に備えており、ＣＰＵ１０１がフィン部材２９の底壁２９ａ（封止体）に取り付けられる構成となっている。

ジャケット本体１０Ｃは、図２１の下側に開口しており、内部にフィン収容室を有する薄型の箱体である。
フィン部材２９は、後記するように、１枚のプレート６１をスカイブ加工したものであって（図２３（ａ）参照）、底壁２９ａと、複数の金属製のフィン２９ｂとを備えている。複数のフィン２９ｂは、底壁２９ａの上に立設しており、底壁２９ａと一体に構成されている。これにより、底壁２９ａとフィン２９ｂとの間において、熱が良好に伝達するようになっている。

また、底壁２９ａは、前記したフィン収容室を封止する封止体として機能している。さらに、隣り合うフィン２９ｂ、２９ｂの間が第２流路Ｂ４ａとして機能している（図２２参照）。そして、液冷ジャケットＪ５は、複数の第２流路Ｂ４ａによって構成された第２流路群Ｂ４を有している。なお、フィン部材２９がジャケット本体１０Ｃに取り付けられた状態において、第４実施形態と同様に、液冷ジャケットＪ５内には、第１流路Ａ１及び第３流路Ｃ１が形成されるようになっている（図１３参照）。

≪液冷ジャケットの作用効果≫
次に、液冷ジャケットＪ５の作用効果について簡単に説明する。
冷却水が、第１流路Ａ１（図１３参照）、第２流路群Ｂ４（複数の第２流路Ｂ４ａ）、第３流路Ｃ１（図１３参照）の順に流通する。そして、第２流路群Ｂ４を流通する冷却水と、複数のフィン２５ｂとの間で主に熱交換され、ＣＰＵ１０１を効率的に冷却することができる。ここで、底壁２９ａとフィン２９ｂとは、一体に構成されているので、ＣＰＵ１０１の熱が複数のフィン２９ｂに良好に伝達し、その結果として、良好に放熱することができる。

≪液冷ジャケットのフィン部材の作製方法≫
次に、スカイブ加工を利用した、液冷ジャケットＪ５のフィン部材２９の作製（製造）方法について、図２３及び図２４を参照して説明する。
図２３（ａ）に示すように、板状のプレート６１を、特開２００１−３２６３０８号公報、特開２００１−３５２０２０号公報等に記載されるスカイブ加工する。詳細には、プレート６１に切削工具６２を鋭角に切り込んで、プレート６１の一部を切り起こし、複数のスカイブフィン６３を形成する。これを複数回繰り返し、複数のスカイブフィン６３を有するスカイブ中間体６４を作製する（図２３（ｂ）参照）。因みに、切り起こされないプレート６１の部分は、フィン部材２９の底壁２９ａ（封止体）となる。

続いて、ジャケット本体１０Ｃと組み付けて液冷ジャケットＪ５を構成した際に、液冷ジャケットＪ５内に第１流路Ａ１及び第３流路Ｃ１が形成されるように、複数のスカイブフィン６３の外周側部分を、切削工具で取り除く。そうすると、図２４に示すように、底壁２９ａと、これに一体に立設した複数のフィン２９ｂとを備えるフィン部材２９を得ることができる。

ただし、フィン部材２９の制作方法はこれに限定されず、第４実施形態に係る押し出し型材４１を切断した後のフィン部材２５（図１６参照）、または、溝加工によって形成したフィン部材２５（図１７参照）における、フィン２５ｂの一部を取り除くことによって構成してもよい。

≪液冷ジャケットの組み付け≫
そして、図２５に示すように、ジャケット本体１０Ｃと、フィン部材２９とを組み合わせ、第４実施形態と同様にして、治具２１０を当てながら、その合わせ部Ｐ２を摩擦攪拌接合する。なお、ツール２００のピン２０１の長さＬ５は、被接合部材であるフィン部材２９の底壁２９ａ（封止体）の厚さＴ３の６０％以下とすることが好ましい。

≪第６実施形態≫
次に、第６実施形態に係る液冷ジャケットについて、図２６を参照して説明する。なお、本実施形態は本発明に係る実施形態として説明する。図２６は、第６実施形態に係る液冷ジャケットの断面図であり、（ａ）は組み付け後の完成状態、（ｂ）は組み付け前を示す。

≪液冷ジャケットの構成≫
図２６（ａ）に示すように、第６実施形態に係る液冷ジャケットＪ６は、第１実施形態に係る液冷ジャケットＪ１と比較して、ジャケット本体１０Ａ（第１フィン部材）と、蓋ユニット３５（第２フィン部材）とを備えたことを特徴とする。ジャケット本体１０Ａは、底壁１１（第１ベース板）と、底壁１１に所定間隔を隔てて立設された複数のフィン１３とを備えている。一方、蓋ユニット３５は、蓋本体３６（第２ベース板）と、蓋本体３６に所定間隔を隔てて立設した複数のフィン３７とを備えている。

ジャケット本体１０Ａと蓋ユニット３５とは、複数のフィン１３と複数のフィン３７とが噛み合わさるようにして、組み合わされており、蓋本体３６は、ジャケット本体１０Ａに接合・固定されている。液冷ジャケットＪ６のフィン全体は、噛み合わさった複数のフィン１３と複数のフィン３７とから構成されている。そして、隣り合うフィン１３とフィン３７との間が第２流路Ｂ５ａとなっており、液冷ジャケットＪ６は複数の第２流路Ｂ５ａからなる第２流路群Ｂ５を有している。

このように、複数のフィン１３と複数のフィン３７とを噛み合わせて、フィン全体を構成することにより、複数のフィン１３の間隔ｄ１と、複数のフィン３７の間隔ｄ２とを、それぞれ広くすることができ、切削工具などによる溝加工が容易となる。

複数のフィン１３の底壁１１からの突出長さＬ１は、図２６（ｂ）に示すように、複数のフィン３７の蓋本体３６からの突出長さＬ２と同一または短く設定されている。そして、複数のフィン３７と、底壁１１とは、適宜な手段によって、熱交換可能に接合・固定されており、熱的に接続している。これにより、ジャケット本体１０Ａ側（第１ベース板側）のＣＰＵ１０１の熱が、複数のフィン１３だけでなく、複数のフィン３７にも伝達するようになっている。
すなわち、複数のフィン１３の突出長さＬ１を、複数のフィン３７の突出長さＬ２と同一または短く設定したことにより、ジャケット本体１０Ａと蓋ユニット３５とを組み付けた際に、複数のフィン３７の先端（頂部）がジャケット本体１０Ａの底壁１１に確実に当接し、複数のフィン３７と底壁１１とを確実に熱的に接続することができる。

≪液冷ジャケットの作用効果≫
次に、液冷ジャケットＪ６の作用効果について簡単に説明する。
このような液冷ジャケットＪ６によれば、第２流路群Ｂ５に冷却水が流通すると、複数のフィン１３および複数のフィン３７に伝達したＣＰＵ１０１の熱が、流通する冷却水に伝達し、ＣＰＵ１０１が効率的に冷却される。

≪第７実施形態≫
次に、第７実施形態に係る液冷ジャケットについて、図２７を参照して説明する。なお、本実施形態は参考の実施形態として説明する。図２７は、第７実施形態に係る液冷ジャケットの断面図であり、（ａ）は組み付け後の完成状態、（ｂ）は組み付け前を示す。

≪液冷ジャケットの構成≫
図２７（ａ）、図２７（ｂ）に示すように、第７実施形態に係る液冷ジャケットＪ７は、第１実施形態に係る液冷ジャケットＪ１の扁平管束２０に代えて、複数の細孔２６ａを有する金属製のハニカム体２６を備えたことを特徴とする。

＜ハニカム体＞
ハニカム体２６は、ジャケット本体１０の底壁１１に、適宜な手段によって、熱交換可能に接合・固定されている。したがって、ＣＰＵ１０１の熱は、細孔２６ａを取り囲む周壁２６ｂに伝達するようになっている。各細孔２６ａは、冷却水が流通する第２流路Ｂ６ａとして機能している。すなわち、ハニカム体２６は、複数の第２流路Ｂ６ａからなる第２流路群Ｂ６を有している。なお、ここでは図２７に示すように、断面視が矩形を呈する細孔２６ａを有するハニカム体２６を例示したが、細孔２６ａの形状はこれに限定されず、その他に六角形などであってもよい。また、ハニカム体２６とジャケット本体１０の底壁１１とは、ロウ材によって、確実に熱交換可能に接合されることが好ましい。

≪液冷ジャケットの作用効果≫
次に、液冷ジャケットＪ７の作用効果について簡単に説明する。
冷却水が、第１流路Ａ１、第２流路群Ｂ６（複数の第２流路Ｂ６ａ）、第３流路Ｃ１の順で流通する。そして、ハニカム体２６の周壁２６ｂと、第２流路Ｂ５ａを流通する冷却水との間で主に熱交換され、周壁２６ｂの熱が冷却水に伝達するようになっている。その結果として、ＣＰＵ１０１が効率的に冷却されるようになっている。

≪第８実施形態≫
次に、第８実施形態に係る液冷ジャケットについて、図２８を参照して説明する。なお、本実施形態は参考の実施形態として説明する。図２８は、第８実施形態に係る液冷ジャケットの断面図であり、（ａ）は組み付け後の完成状態、（ｂ）は組み付け前を示す。

≪液冷ジャケットの構成≫
図２８（ａ）、図２８（ｂ）に示すように、第８実施形態に係る液冷ジャケットＪ８は、第１実施形態に係る液冷ジャケットＪ１の扁平管束２０に代えて、断面が波状の金属製の熱交換シート２７（ブレージングシート）を備えたことを特徴とする。

＜熱交換シート＞
熱交換シート２７は、Ａｌ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系などのアルミニウム合金から形成されたシート本体２７ａと、この下面側にＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系などのアルミニウム合金から形成されたロウ材層２７ｂとを備えている。そして、熱交換シート２７は、ロウ材層２７ｂが部分的に溶融、硬化されることで、ジャケット本体１０の底壁１１に、熱交換可能に接合・固定されている。したがって、ＣＰＵ１０１の熱は、底壁１１を介して、熱交換シート２７に伝達するようになっている。

そして、熱交換シート２７と、ジャケット本体１０または蓋本体３１との間に、複数の第２流路Ｂ７ａが形成されている。すなわち、液冷ジャケットＪ８は、複数の第２流路Ｂ７ａからなる第２流路群Ｂ７を有している。

≪液冷ジャケットの作用効果≫
次に、液冷ジャケットＪ８の作用効果について簡単に説明する。
冷却水が、第１流路Ａ１、第２流路群Ｂ７（複数の第２流路Ｂ７ａ）、第３流路Ｃ１の順で流通する。そして、熱交換シート２７と、第２流路Ｂ７ａを流通する冷却水との間で熱交換され、熱交換シート２７の熱が冷却水に伝達するようになっている。その結果として、ＣＰＵ１０１が効率的に冷却されるようになっている。

≪第９実施形態≫
次に、第９実施形態に係る液冷ジャケットについて、図２９を参照して説明する。なお、本実施形態は参考の実施形態として説明する。図２９は、第９実施形態に係る液冷ジャケットの平面図である。なお、図２９では、分かりやすくするために、蓋本体を外した状態を描いている。

≪液冷ジャケットの構成≫
図２９に示すように、第９実施形態に係る液冷ジャケットＪ９は、第１実施形態に係る液冷ジャケットＪ１は扁平管束２０を１つ備えたが、３つの扁平管束２０を備えている。そして、３つの扁平管束２０は、ジャケット本体１０Ｂ内に各扁平管束２０の中空部２１ａ（第２流路Ｂ１ａ）が同一方向となるように、一列状で配置されている。また、３つの扁平管束２０は、ジャケット本体１０Ｂ内に、上流の扁平管束２０と中流の扁平管束２０との間にスペース１０ｄが、中流の扁平管束２０と下流の扁平管束２０との間にスペース１０ｄが、それぞれ設けられた状態で、ジャケット本体１０Ｂの底壁１１に熱交換可能に接合・固定されている。

スペース１０ｄ、１０ｄは、扁平管束２０の第２流路群Ｂ１を直列に連通させる第４流路Ｅ１、Ｅ１（連結流路）として機能している。第４流路Ｅ１の流路断面積は、各第２流路群Ｂ１を構成する第２流路Ｂ１ａの流路断面積より大きく設定されている。すなわち、液冷ジャケットＪ９は、直列に配置された３つの第２流路群Ｂ１、Ｂ１、Ｂ１（第２流路群部）を有している。

≪液冷ジャケットの作用効果≫
次に、液冷ジャケットＪ９の作用効果について簡単に説明する。
冷却水が、第１流路Ａ１、上流の第２流路群Ｂ１、第４流路Ｅ１、中流の第２流路群Ｂ１、第４流路Ｅ１、下流の第２流路群Ｂ１、第３流路Ｃ１の順で流通する。すなわち、冷却水は、３つの第２流路群Ｂ１、Ｂ１、Ｂ１を直列的に流通する。ここで、冷却水が、隣り合う第２流路群Ｂ１、Ｂ１の間で、第４流路Ｅ１を経由することにより、第４流路Ｅ１において、冷却水が受ける圧力損失が低くなる。すなわち、第２流路群Ｂ１、Ｂ１間に、流路断面積の大きい第４流路Ｅ１を介在させたことにより、第４流路Ｅ１を介在しない流路長の長い第２流路群とした場合に比較して、マイクロポンプ１２２に作用する負荷を小さくすることができる。

≪第１０実施形態≫
次に、第１０実施形態に係る液冷ジャケットについて、図３０、図３１を参照して説明する。なお、本実施形態は参考の実施形態として説明する。図３０は、第１０実施形態に係る液冷ジャケットの平面図である。図３１は、折り返し数と熱抵抗との関係を示すグラフである。

図３０に示すように、第１０実施形態に係る液冷ジャケットＪ１０は、第９実施形態に係る液冷ジャケットＪ９と同様に、直列に接続された３つの第２流路群Ｂ１、Ｂ１、Ｂ１（第２流路群部）を有しており、冷却水の流通方向において、隣り合う第２流路群Ｂ１、Ｂ１は、第４流路Ｅ１（連結流路）を介して直列で接続されている。

ただし、液冷ジャケットＪ１０では、隣り合う第２流路群Ｂ１、Ｂ１が並設されると共に、隣り合う第２流路群Ｂ１のうち、上流側のものの下流端と、下流側のものの上流端とは、同一側に配置されており、前記下流端と上流端とが、第４流路Ｅ１を介して、直列で接続されている。具体的には、図３０に示すように、上流位置の第２流路群Ｂ１と、中流位置の第２流路群Ｂ１とは、冷却水の流通方向において隣り合っていると共に、図３０の横方向において並設されている。そして、例えば、上流位置の第２流路群Ｂ１の下流端と、中流位置の第２流路群Ｂ１の上流端とは、同一側である、図３０における下側を向いている。
ここで、本明細書では、このように隣り合う第２流路群Ｂ１、Ｂ１が並んで配置されている状態を、第９実施形態に対して、「折り返されている」と表現する。

したがって、このような液冷ジャケットＪ１０によれば、冷却水が蛇行して、その内部を流れる。そうすると、液冷ジャケットＪ１０の熱抵抗は、折り返されていない液冷ジャケットＪ９よりも小さくなる。

さらに説明すると、平面視における液冷ジャケットの大きさを一定とした場合、各第２流路群Ｂ１を構成する第２流路の本数を変えずに、折り返し数を増加させて、第２流路群Ｂ１の数を多くすれば、各第２流路群Ｂ１を構成する各第２流路の流路断面積が小さくなる。よって、液冷ジャケットを流通する冷却水の流量が一定とした場合、第２流路群Ｂ１の数が多くなれば、各第２流路を通る冷却水の流速が大きくなる。ゆえに、液冷ジャケットから冷却水に、熱が効率的に伝達し、液冷ジャケットの熱抵抗が下がる。

以上、本発明の好適な実施形態について一例を説明したが、本発明は前記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各種実施形態を適宜に組み合わせてもよいし、例えば以下のように変形することもできる。

前記した各実施形態では、熱発生体をＣＰＵ１０１とした場合について説明したが、熱発生体の種類はこれに限定されず、例えば、パワーモジュール、ＬＥＤランプなどであってもよい。

前記した第１実施形態では、扁平管束２０は、複数の扁平管２１がその厚さ方向に束ねられて構成されたとしたが、さらに幅方向に束ねられて構成されてもよい。

前記した第１実施形態に係る液冷ジャケットＪ１は、扁平管２１が複数本で束ねられて扁平管束２０を備えた場合について説明したが（図６参照）、その他に例えば、図３２に示すように、扁平管束２０に代えて、複数の仕切壁で仕切られた複数の中空部２８ａを有する扁平管２８を備えた液冷ジャケットＪ１１であってもよい。この場合、各中空部２８ａが第２流路Ｂ８ａとして機能しており、扁平管２８は、複数の第２流路Ｂ８ａからなる第２流路群Ｂ８を有している。

前記した第１実施形態に係る液冷ジャケットＪ１では、取込口３１ａおよび排出口３１ｂが蓋本体３１に形成された場合について説明したが、取込口３１ａおよび排出口３１ｂの位置はこれに限定されず、例えば、ジャケット本体１０の周壁１２に形成された場合であってもよい。これに付随して、取込パイプ３２および排出パイプ３３の位置も、液冷ジャケットＪ１の上面側に限定されず、側面側に位置してもよい。

前記した第６実施形態に係る液冷ジャケットＪ６では、フィン１３がジャケット本体１０Ａに、フィン３７が蓋本体３６に、それぞれ立設された構成としたが（図２６参照）、図３３（ａ）、図３３（ｂ）に示すように、第１ベース板５１と、第１ベース板５１に立設された複数の第１フィン５２とを具える第１フィン部材５０と、第２ベース板５６と、第２ベース板５６に立設された複数の第２フィン５７とを具える第２フィン部材５５と、を備えた液冷ジャケットＪ１２であってもよい。

図３３に示す液冷ジャケットＪ１２について、さらに説明すると、第１フィン部材５０と第２フィン部材５５とは、複数の第１フィン５２と複数の第２フィン５７とが噛み合わさるようにして、組み合わされており、液冷ジャケットＪ１２における金属製の複数のフィン全体は、複数の第１フィン５２と複数の第２フィン５７とで構成されており、隣り合う第１フィン５２と第２フィン５７との間に第２流路Ｂ９ａが形成されている。なお、第１フィン部材５０は、ＣＰＵ１０１側に位置しており、その第１ベース板５１は、ジャケット本体１０の底壁１１に熱交換可能に固定されている。

そして、液冷ジャケットＪ１２は、複数の第２流路Ｂ９ａからなる第２流路群Ｂ９を有している。また、複数の第１フィン５２の第１ベース板５１からの突出長さＬ３は、複数の第２フィン５７の第２ベース板５６からの突出長さＬ４と同一または短く設定されている。そして、複数の第２フィン５７と、第１ベース板５１とは、適宜な手段によって、熱交換可能に接合・固定されており、熱的に接続している。

前記した第１実施形態では、ジャケット本体１０と、扁平管束２０との間にスペース１０ａ、１０ｃを設けることで、第１流路Ａ１、第３流路Ｃ１をそれぞれ形成したが（図５参照）、その他に例えば、スペース１０ａ、１０ｃを設けず、ジャケット本体１０の外側であって、その上流側には分岐管を設け、その中空部を第１流路とし、下流側には集合管を設けて、その中空部を第３流路としてもよい。

前記した第４実施形態に係る液冷ジャケットＪ４（図１４参照）では、フィン部材２５はジャケット本体１０に固定された構成であったが、図３４に示すように、蓋本体３１のジャケット本体１０側面にフィン部材２５が固定された液冷ジャケットＪ１３であってもよい。また、図３４に示すように、ＣＰＵ１０１が蓋本体３１に取り付けられる構成であってもよい。さらに、液冷ジャケットＪ１３内への冷却水の取り込み口となる取込パイプ３２と、排出口となる排出パイプ３３とが、ジャケット本体１０に取り付けられた構成であってもよい。その他、蓋本体３１のジャケット本体１０側面に一体にフィンが形成された構成であってもよい。

さらにまた、図３５に示すように、ジャケット本体１０は挿通孔１６ａを有する脚部１６を４つ備え、各挿通孔１６ａにビス１２５が挿通され、液冷ジャケットＪ１３がパーソナルコンピュータ本体１２０（図１参照）の筐体１２６に取り付けられる場合、ツール２００の抜き位置は、挿通孔１６ａに相当する部分であることが好ましい。そして、このような位置でツール２００を抜いた後、その抜け跡部分に挿通孔１６ａを形成することによって、ツール２００の抜け跡を隠すことができる。
なお、図３４は、図３５のＸ１−Ｘ１断面である。

以下、実施例に基づいて、本発明をさらに具体的に説明する。

（１）実施例１、第２流路Ｂ３ａの溝幅Ｗ１の検討
第４実施形態に係る液冷ジャケットＪ４（図１３等参照）について、第２流路Ｂ３ａの溝幅Ｗ１（図１５参照）を、０．２ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍとしたアルミニウム合金製のものを作製した。表１に作製した液冷ジャケットＪ４の仕様を示す。
なお、表１において、全体流路幅Ｗ０は、第１流路Ａ１および第３流路Ｃ１の幅である。また、全体流路長Ｌ０は、第１流路Ａ１の長さと、第２流路Ｂ３ａの長さと、第３流路Ｃ１長さとの和である（図１３、図１４参照）。

そして、冷却水として水を使用し、この水が５（Ｌ／ｍｉｎ）で流れるように、マイクロポンプ１２２（図１参照）を稼動させ（表２参照）、第２流路Ｂ３ａの溝幅Ｗ１と、液冷ジャケットＪ４の熱抵抗および圧力損失との関係について検討した。熱抵抗および圧力損失は、適宜な方法で測定した。また、この仕様の液冷ジャケットＪ４では、目標とする熱抵抗を０．００８（℃／Ｗ）以下とした。

図３６に示すように、第２流路Ｂ３ａの溝幅Ｗ１が小さくなるにつれて、液冷ジャケットＪ４と冷却水との接触面積が大きくなるため、液冷ジャケットＪ４の熱抵抗が小さくなった。一方、第２流路Ｂ３ａの溝幅Ｗ１が１．１ｍｍより大きくなると、熱抵抗が目標である０．００８（℃／Ｗ）よりも大きくなることが確認された。
また、冷却水が液冷ジャケットＪ４により受ける圧力損失は、第２流路Ｂ３ａの溝幅Ｗ１が０．２ｍｍより小さくなると、０．０１（℃／Ｗ）よりも大きくなることが確認された。
したがって、第２流路Ｂ３ａの溝幅Ｗ１は、０．２〜１．１ｍｍであることが好ましいと考えられる。

（２）実施例２、フィン２５ｂの厚さＴ１と第２流路Ｂ３ａの溝幅Ｗ１との関係の検討
次に、実施例１と同様に、第２流路Ｂ３ａの溝幅Ｗ１を０．２ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍの３種類に設定し（表１参照）、各第２流路Ｂ３ａの溝幅Ｗ１に対して、フィン２５ｂの厚さＴ１を適宜に変化させて、「フィン２５ｂの厚さＴ１と溝幅Ｗ１との比率（Ｔ１／Ｗ１）」と、「熱抵抗」との関係について検討した。

図３７に示すように、各溝幅Ｗ１において、熱抵抗が小さくなる「Ｔ１／Ｗ１」の範囲があった。この範囲は、各溝幅Ｗ１おける最小熱抵抗の５％増しの値以下となる範囲とした。
具体的には、第２流路Ｂ３ａの溝幅Ｗ１が１．０ｍｍの場合、最小熱抵抗は０．００７３（℃／Ｗ）であるので、その５％増しの値は、０．００７３×１．０５＝０．００７６（℃／Ｗ）となる。そして、０．００７６（℃／Ｗ）以下となる範囲が、０．５≦Ｔ１／Ｗ１≦１．４となる。
これと同様にして、第２流路Ｂ３ａの溝幅Ｗ１が０．５ｍｍでは、前記範囲は、０．７≦Ｔ１／Ｗ１≦２．１となる。そして、第２流路Ｂ３ａの溝幅Ｗ１が０．２ｍｍでは、０．８≦Ｔ１／Ｗ１≦２．９となる。

そして、これに基づいて、Ｘ軸を「溝幅Ｗ１」、Ｙ軸を「フィン厚さＴ１／溝幅Ｗ１」として書き換えると、図３８に示すグラフが得られた。図３８に示すように、「溝幅Ｗ１」と、「フィン厚さＴ１／溝幅Ｗ１」とは、次の式（１）を満たすことが好ましいと確認された。
−０．３７５×Ｗ１＋０．８７５≦Ｔ１／Ｗ１≦−１．８７５×Ｗ１＋３．２７５・・・（１）

（３）第３実施例、第２流路Ｂ３ａの溝幅Ｗ１と深さＤ１との関係の検討
次に、第４実施形態に係る液冷ジャケットＪ４において、第２流路Ｂ３ａの溝幅Ｗ１を０．２ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍの３種類に設定し（表１参照）、各第２流路Ｂ３ａの溝幅Ｗ１に対して、その深さＤ１を適宜に変化させて、「深さＤ１」と「熱抵抗」との関係について検討した。

図３９に示すように、実施例２と同様に、各溝幅Ｗ１において、熱抵抗が小さくなる溝深さＤ１の範囲があることが確認された。そして、実施例２と同様にして、この範囲を求めると、溝幅Ｗ１が０．２ｍｍでは２≦Ｄ１≦６、溝幅Ｗ１が０．５ｍｍでは４≦Ｄ２≦１１、溝幅Ｗ１が１．０ｍｍでは６≦Ｄ１≦１８となった。

そして、これに基づいて、Ｘ軸を「溝幅Ｗ１」、Ｙ軸を「溝深さＤ１」として書き換えると、図４０に示すグラフが得られた。図４０に示すように、「溝幅Ｗ１」と「溝深さＤ１」とは、次の式（２）を満たすことが好ましいと確認された。
５×Ｗ＋１≦Ｄ≦１６．２５×Ｗ＋２．７５・・・（２）

（４）実施例４、治具の有効性の検討
次に、第４実施形態におけるジャケット本体１０と蓋本体３１との摩擦攪拌接合において、ジャケット本体１０の周壁１２に治具２１０を当てることの有効性について検討した。なお、この検討では、表３に示す２種類のツール２００を使用した。そして、表４に示すように、ＡツールまたはＢツールにおけるショルダー２０２の外周面と、ジャケット本体１０の周壁１２の外周面との距離Ｌ６を変化させると共に（図１９参照）、治具２１０の有り／無しを変えて、周壁１２と蓋本体３１とを摩擦攪拌接合した。そして、接合部の品質を目視により評価した。○は良好を、×は接合不良を示す。
なお、ツール２００の回転数は６０００ｒｐｍ、接合速度は２００ｍｍ／ｍｉｎとした。また、周壁１２の厚さＴ１１（図１９参照）は４ｍｍとした。

表４より明らかなように、治具２１０を使用した場合、周壁１２が薄く、距離Ｌ６が０．５ｍｍでも、周壁１２を変形させずに、蓋本体３１を良好に接合できることが確認された。

（５）実施例５、ピンの長さＬ５と蓋本体３１の厚さＴ２との関係
次に、ツール２００のピン２０１の長さＬ５と、蓋本体３１の厚さＴ２との関係について検討した（図１９参照）。この検討においては、表５に示すように、ピン２０１の長さＬ５を２．０ｍｍに固定し、蓋本体３１の厚さＴ２を変化させ、接合部品質を目視により評価した。

表５に示すように、ピン２０１の長さＬ５が、被接合部材である蓋本体３１の厚さＴ２の６０．０％以下の範囲では、周壁１２と蓋本体３１とを良好に接合できることが確認された。

第１実施形態に係る液冷システムの構成図である。 第１実施形態に係る液冷ジャケットの全体斜視図である。 第１実施形態に係る液冷ジャケットの下方からの全体斜視図である。 第１実施形態に係る液冷ジャケットの斜視図であり、蓋ユニットを省略した状態を示す。 第１実施形態に係る液冷ジャケットの平面図である。 図２に示す第１実施形態に係る液冷ジャケットのＸ−Ｘ断面図である。 第１実施形態に係る液冷ジャケットの分解斜視図である。 第１実施形態に係る液冷ジャケットの効果を模式的に示すグラフである。 第２実施形態に係る液冷ジャケットの全体斜視図であり、蓋ユニットを省略した状態を示す。 図９に示す第２実施形態に係る液冷ジャケットのＹ−Ｙ断面図である。 第３実施形態に係る液冷ジャケットの全体斜視図である。 第３実施形態に係る液冷ジャケットの平面図である。 第４実施形態に係る液冷ジャケットの全体斜視図であり、蓋ユニットを省略した状態を示す。 図１３に示す第４実施形態に係る液冷ジャケットのＺ−Ｚ断面図である。 図１４に示すＺ−Ｚ断面図の拡大図である。 第４実施形態に係る液冷ジャケットのフィン部材の第１作製方法を示す斜視図であり、（ａ）は切断前、（ｂ）は切断後を示す。 第４実施形態に係る液冷ジャケットのフィン部材の第２作製方法を示す斜視図であり、（ａ）は切削前、（ｂ）は切削後を示す。 第４実施形態に係る摩擦攪拌接合を示す斜視図である。 第４実施形態に係る摩擦攪拌接合を示す断面図である。 第４実施形態に係る摩擦攪拌接合におけるツールの動きを示す平面図である。 第５実施形態に係る液冷ジャケットの断面図である。 図２１に示す断面図の拡大図である。 第５実施形態に係る液冷ジャケットのフィン部材の作製方法を示す図であり、（ａ）はスカイブ加工中、（ｂ）はスカイブ加工後を示す。 第５実施形態に係る液冷ジャケットのフィン部材の作製方法を示す図であり、図２３（ｂ）に示すスカイブフィンの一部を取り除いた後を示す。 第５実施形態に係る摩擦攪拌接合を示す断面図である。 第６実施形態に係る液冷ジャケットの断面図であり、（ａ）は組み付け後、（ｂ）は組み付け前を示す。 第７実施形態に係る液冷ジャケットの断面図であり、（ａ）は組み付け後、（ｂ）は組み付け前を示す。 第８実施形態に係る液冷ジャケットの断面図であり、（ａ）は組み付け後、（ｂ）は組み付け前を示す。 第９実施形態に係る液冷ジャケットの平面図である。 第１０実施形態に係る液冷ジャケットの平面図である。 折り返し数と熱抵抗との関係を示すグラフである。 変形例に係る扁平管束の断面図である。 変形例に係る液冷ジャケットの断面図であり、（ａ）は組み付け後、（ｂ）は組み付け前を示す。 変形例に係る液冷ジャケットの断面図である。 変形例に係る液冷ジャケットの斜視図である。 溝幅Ｗ１と、熱抵抗及び圧力損失との関係を示すグラフである。 フィンの厚さＴ１／溝幅Ｗ１と、熱抵抗との関係を示すグラフである。 溝幅Ｗ１と、フィンの厚さＴ１／溝幅Ｗ１との関係を示すグラフである。 溝の深さＤ１と、熱抵抗との関係を示すグラフである。 溝幅Ｗ１と、溝の深さＤ１との関係を示すグラフである。

符号の説明

Ａ１ 第１流路
Ｂ１ 第２流路群
Ｂ１ａ 第２流路
Ｃ１ 第３流路
Ｊ１ 液冷ジャケット
１０ ジャケット本体
１０ａ スペース
１０ｃ スペース
１１ 底壁
１２ 周壁
１５ 段差部
２０ 扁平管束
２１ 扁平管
２１ａ 中空部
２１ｂ 周壁
２１ｃ 仕切壁
３１ 蓋本体
３１ａ 取込口
３１ｂ 排出口
１０１ ＣＰＵ（熱発生体）
２００ ツール
２０１ ピン
２０２ ショルダー
２１０ 治具
Ｋ 摩擦攪拌接合部
Ｌ５ ピンの長さ
Ｌ６ ツールの外周面と周壁の外周面との距離
Ｐ１ 合わせ部
Ｑ オーバーラップ部分
Ｔ１ フィンの厚さ
Ｔ２ 蓋本体の厚さ
Ｔ１１ 周壁の厚さ
Ｗ１ 溝幅
Ｗ１１ 段差部の幅

Claims (4)

1. 熱発生体が所定位置に取り付けられ、当該熱発生体が発生する熱を、外部の熱輸送流体供給手段から供給され内部を流通する熱輸送流体に伝達させる液冷ジャケットであって、
   内部に前記熱輸送流体が流れると共に金属製のフィンを収容するフィン収容室と挿通孔を有する脚部とを有するジャケット本体と、
   前記フィン収容室を封止する封止体と、
   を備え、
   前記フィン収容室を取り囲む前記ジャケット本体の周壁と前記封止体との合わせ部が摩擦攪拌接合されており、摩擦攪拌接合において使用するツールの抜き位置は前記合わせ部から外されて前記挿通孔に相当する部分であると共に、
   前記金属製のフィンは、前記封止体に立設されており、当該封止体と一体であることを特徴とする液冷ジャケット。
2. 前記摩擦攪拌接合における始端と終端とがオーバーラップしていることを特徴とする請求項１に記載の液冷ジャケット。
3. 前記周壁が外側に変形しないように前記周壁に治具を当てながら前記摩擦攪拌接合されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液冷ジャケット。
4. 前記摩擦攪拌接合において使用するツールのピンの長さは、前記封止体の厚さの６０％以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の液冷ジャケット。

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