JP5365284B2 - 電子部品冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、レーザーやＬＥＤ等の発熱性を有する電子部品を冷却するための冷却構造に関するものである。

従来、発熱性を有する電子部品を冷却するための冷却構造として下記先行技術文献記載のものが知られている。この冷却構造は、冷却基板の下面に流管を密接配置する一方、上面に発熱性を有する電子部品を実装する。そして、前記流管に冷却液を通流させることにより、電子部品の冷却を行うように構成されている。

特開平９−１６２５７９号公報

しかしながら、前述した従来の電子部品冷却構造においては、流管内を通流する冷却液と電子部品との間に、冷却管の管壁及び冷却基板の二部材が介在することとなる。したがって、冷却液と電子部品との間に二部材が介在することによって熱伝導が阻害されることから、冷却効率が低く、電子部品に十分な冷却効果が得られないという問題があった。

本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、冷却効率を高めることのできる電子部品冷却構造を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、請求項１記載の発明に係る電子部品冷却構造にあっては、冷却液が流入する流入口及び流出する流出口と、前記流入口から流入した冷却液を内部に貯留し前記流出口から流出する貯留室と、この貯留室を形成する壁部の外面に実装された電子部品とを備え、前記壁部に貫通孔が形成され、前記貫通孔に装着されて、前記貯留室内に面して放熱させる侵入部と前記壁部の外部に突出する保持部とを有する保持部材が設けられ、前記保持部の先端に凹部が形成され、前記凹部の一部に、前記電子部品に接続された配線を受容する切欠部が設けられ、前記電子部品は前記保持部の前記凹部内に前記電子部品が配置されて保持されていることを特徴とする。
請求項２記載の発明に係る電子部品冷却構造にあっては、冷却液が流入する流入口及び流出する流出口と、前記流入口から流入した冷却液を内部に貯留し前記流出口から流出する貯留室と、この貯留室を形成する壁部の外面に実装された電子部品とを備え、前記壁部に貫通孔が形成され、前記貫通孔に装着されて、前記貯留室内に面して放熱させる侵入部と前記壁部の外部に突出する保持部とを有する保持部材が設けられ、前記電子部品は前記保持部に保持され、前記保持部材が装着されていない前記貫通孔を閉鎖する蓋部材が着脱自在に設けられていることを特徴とする。
また、請求項３記載の発明に係る電子部品冷却構造にあっては、前記保持部の先端に凹部が形成され、この凹部内に前記電子部品が配置されていることを特徴とする。

また、請求項４記載の発明に係る電子部品冷却構造にあっては、前記侵入部は、前記貫通孔と螺合していることを特徴とする。

また、請求項５記載の発明に係る電子部品冷却構造にあっては、前記保持部は、前記侵入部よりも大径であって、その基端面が前記壁部の外面に接触していることを特徴とする。

また、請求項６記載の発明に係る電子部品冷却構造にあっては、前記侵入部には、その軸方向に沿ってスリットが設けられていることを特徴とする。

また、請求項７記載の発明に係る電子部品冷却構造にあっては、前記スリットが複数設けられ、前記侵入部がフィン状に形成されていることを特徴とする。

また、請求項９記載の発明に係る電子部品冷却構造にあっては、冷却液が流入する流入口及び流出する流出口と、前記流入口から流入した冷却液を内部に貯留し前記流出口から流出する貯留室と、この貯留室を形成する壁部の外面に実装された電子部品とを備え、前記電子部品は、その底面が前記貯留室を形成する壁部の外面に接触して配置され、その側面にて前記壁部の外面に接着固定されていることを特徴とする。

また、請求項９記載の発明に係る電子部品冷却構造にあっては、前記壁部の内面には、前記電子部品の底面に対応する部位に前記貯留室内に突出するフィンが形成されていることを特徴とする。

また、請求項１０記載の発明に係る電子部品冷却構造にあっては、前記電子部品は、その底面が前記貯留室を形成する壁部の外面に接触して配置され、その側面に脚部が突設され、この脚部にて前記壁部の外面に接着固定されていることを特徴とする。

また、請求項１１記載の発明に係る電子部品冷却構造にあっては、前記電子部品は、その底面が前記貯留室を形成する壁部の外面に接触して配置され、その側面に前記壁部の外面に接触する脚部が設けられ、この脚部にて前記壁部の外面にネジにより固定されていることを特徴とする。

また、請求項１２記載の発明に係る電子部品冷却構造にあっては、前記脚部を固定するネジの長さが、前記壁部の厚さ以下に設定されていることを特徴とする。

また、請求項１３記載の発明に係る電子部品冷却構造にあっては、前記脚部を固定するネジの長さが、前記壁部の厚さ以上に設定され、その先端部が前記貯留室内に突出していることを特徴とする。

本発明によれば、電子部品の冷却効率を高めて十分な冷却効果を得ることができる。

本発明の第１の実施の形態を示す斜視図である。 同実施の形態の平面図である。 同実施の形態における図２のＡ−Ａ線断面矢示図である。 同実施の形態における図２のＢ−Ｂ線断面矢示図である。 本発明の第２の実施の形態を示す図２の右側面図に相当する図である。 同実施の形態における図２のＣ−Ｃ線断面矢示図に相当する図である。 本発明の第３の実施の形態を示す水平断面図である。 本発明の第４の実施の形態を示す水平断面図である。 本発明の第５の実施の形態を示す水平断面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１〜図４は、本発明の第１の実施の形態を示し、図１は斜視図、図２は平面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面矢示図、図４は図２のＢ−Ｂ線断面矢示図である。図示のように、液冷ジャケット１は、下面開口状のジャケット本体２とこのジャケット本体２の底面を閉鎖する底板３とで構成されて、内部に冷却水を貯留する貯留室４を形成している。前記ジャケット本体２は、左右側面部５、６、上下側面部７、８及び前面部９を一体的に有している。左側面部５の端部には、冷却水を貯留室４に流入させる流入口１０が設けられ、右側面部６の端部には、貯留室４に貯留した冷却水を流出させる流出口１１が設けられている。

前記前面部９には、複数（本実施の形態においては３行３列）の貫通孔１２が設けられており、各貫通孔１２の内周面には雌ネジ１３が刻設されている。

さらに、前記前面部９には、各貫通孔１２の周部に同心円状の環状溝１４が形成され、環状溝１４内にはパッキン１５が圧入される。

右上端部の貫通孔１２を除く他の貫通孔１２には、各々ホルダー１６が螺着されている。ホルダー１６は、侵入部１７とこの侵入部１７の一端部に形成された保持部１８とを一体的に有する長尺状の部材であり、侵入部１７の周面には、前記雌ネジ１３と螺合する雄ネジ１９が形成されている。保持部１８は、侵入部１７よりも大径であって、先端には凹部２０が形成され、この凹部２０の一部には切欠部２１が設けられている。

そして、ホルダー１６は、前記侵入部１７の雄ネジ１９を貫通孔１２の雌ネジ１３に螺合させ、パッキン１５を収縮変形させて、保持部１８の基端面を前面部９の外面に接触させた状態で、液冷ジャケット１に固定されている。また、この固定状態において、ホルダー１６の侵入部１７は、その先端が底板３の近傍まで延びる長さを有している。

前記凹部２０内には、レーザー、ＬＥＤ等の発光素子のように動作に伴って発熱する発熱性を有する電子部品２２が収容されて嵌着されている。また、この電子部品２２に接続された配線２３は、前記切欠部２１内に受容されて外部に配索されている。

なお、前記ホルダー１６が装着されていない右上端部の貫通孔１２には、当該貫通孔１２を閉鎖する蓋部材２４が着脱自在に螺着されている。

以上の構成に係る本実施の形態において、冷却水は流入口１０から貯留室４内に侵入して、該貯留室４内に一時的に貯留した後、流出口１１を介して外部に流出する。したがって、液冷ジャケット１と、侵入部１７が貯留室４内に突出しているホルダー１６とは貯留室４内の冷却水により冷却される。

一方、電子部品２２の動作に伴って発生した熱は、ホルダー１６に伝達される。このホルダー１６にあっては、貯留室４内に突出している侵入部１７を有していることから、ホルダー１６に伝達された熱は、直接的に侵入部１７にて冷却水と熱交換される。つまり、冷却液と電子部品２２との間に介在する部材は、ホルダー１６の一部材のみであることから、電子部品２２の冷却効率を高めて十分な冷却効果を得ることができる。

しかも、ホルダー１６の保持部１８は、侵入部１７よりも大径であって、その基端面が前面部９の外面に接触していることから、保持部１８及び前面部９を介しても冷却水と熱交換が行われることとなる。したがって、侵入部１７にての直接的な熱交換と、保持部１８及び前面部９を介しての熱交換とにより一層電子部品２２の冷却効果を高めることができる。

また、ホルダー１６は侵入部１７により貫通孔１２に螺着されていることから、液冷ジャケット１より取り外すことができる。したがって、電子部品２２を凹部２０に嵌着するに際しては、ホルダー１６を取り外した状態で作業を行うことができる。そして、電子部品２２を凹部２０に嵌着した後、ホルダー１６を貫通孔１２に螺着すればよい。

無論、予めホルダー１６を貫通孔１２に螺着しておき、この状態でホルダー１６の保持部１８に電子部品２２を嵌着するようにしてもよい。この場合であっても、凹部２０に電子部品２２を嵌着する簡単な作業により、電子部品２２を実装することができる。

また、凹部２０内に配置された電子部品２２の配線２３は、切欠部２１内に受容することより、整然とした配線形態とすることができる。

さらに、電子機器との関係で、配置する電子部品２２の数が貫通孔１２の数よりも少ない場合には、余分な貫通孔１２に蓋部材２４を螺着させることにより、同一の液冷ジャケット１を電子部品２２の使用点数が異なる機器に共用することができる。

（第２の実施の形態）
図５及び図６は、本発明の第２の実施の形態を示し、図５は図２の右側面図に相当する図、図６は図２のＣ−Ｃ線断面矢示図に相当する図である。この実施の形態においては、ホルダー１６の侵入部１７に、その軸方向に沿って先端側から複数のスリット２５が設けられ、これにより侵入部１７はフィン状に形成されている。

係る本実施の形態によれば、冷却液は複数のスリット２５内を通流することができ、これにより侵入部１７での放熱効果が高められる。よって、電子部品２２の冷却効率もより高めることができる。

なお、本実施の形態においては、複数のスリット２５を設けるようにしたが、単一のスリット２５を設ける構成であってもよい。この構成であっても、冷却液はスリット２５内を通流することができ、これにより侵入部１７での放熱効果が高められて、電子部品２２の冷却効率もより高められる。

（第３の実施の形態）
図７は、本発明の第３の実施の形態を示す水平断面図である。この実施の形態においても、前述した実施の形態と同様に、液冷ジャケット１は、下面開口状のジャケット本体２とこのジャケット本体２の底面を閉鎖する底板３とで構成されて、内部に冷却水を貯留する貯留室４を形成しており、貯留室４には図示しない流入口と流出口とが連通されている。

ジャケット本体２に設けられた前面部９上には、発熱性を有する複数の電子部品２２が配置されている。各電子部品２２はその底面２６が前面部９の外面に接触しており、側面には接着剤２７が塗布されている。そして、各電子部品２２はこの接着剤２７により、底面２６が前面部９の外面に接触させた状態で固定されている。

他方、液冷ジャケット１が有する前面部９の内面には、前記電子部品２２の底面２６に対応する部位に前記貯留室４内に突出する複数のフィン３１が形成されている。

以上の構成に係る本実施の形態において、電子部品２２は底面２６を前面部９の外面に接触させた状態で固定されていることから、動作に伴って発生した熱は前面部９に伝達され、この前面部９に伝達された熱は、直接的に貯留室４内の冷却水と熱交換される。つまり、冷却液と電子部品２２との間に介在する部材は、前面部９の一部材のみであることから、電子部品２２の冷却効率を高めて十分な冷却効果を得ることができる。

しかも、前面部９の内面には、電子部品２２の底面２６に対応する部位に貯留室４内に突出する複数のフィン３１が形成されていることから、当該部位における熱交換効率及び冷却効率が一層高められ、優れた冷却効果を得ることができる。

（第４の実施の形態）
図８は、本発明の第４の実施の形態を示す水平断面図である。この実施の形態においても、前述した実施の形態と同様に、液冷ジャケット１は、下面開口状のジャケット本体２とこのジャケット本体２の底面を閉鎖する底板３とで構成されて、内部に冷却水を貯留する貯留室４を形成しており、貯留室４には図示しない流入口と流出口とが連通されている。

ジャケット本体２に設けられた前面部９上には、発熱性を有する複数の電子部品２２が配置されている。各電子部品２２はその底面２６が前面部９の外面に接触しており、両側面には各々脚部２８が突設されている。そして、各電子部品２２はこの脚部２８の下面に塗布された接着剤２７により、前面部９の外面に固定されている。

以上の構成に係る本実施の形態において、電子部品２２は底面２６を前面部９の外面に接触させた状態で固定されていることから、動作に伴って発生した熱は前面部９に伝達され、この前面部９に伝達された熱は、直接的に貯留室４内の冷却水と熱交換される。つまり、冷却液と電子部品２２との間に介在する部材は、前面部９の一部材のみであることから、電子部品２２の冷却効率を高めて十分な冷却効果を得ることができる。

しかも、各電子部品２２はこの脚部２８の下面に塗布された接着剤２７により、前面部９に固定され、脚部２８と前面部９と間に接着剤２７が存在することから、脚部２８と前面部９との面結合により、電子部品２２を確実に固定することができる。

（第５の実施の形態）
図９は、本発明の第５の実施の形態を示す水平断面図である。この実施の形態においても、前述した実施の形態と同様に、液冷ジャケット１は、下面開口状のジャケット本体２とこのジャケット本体２の底面を閉鎖する底板３とで構成されて、内部に冷却水を貯留する貯留室４を形成しており、貯留室４には図示しない流入口と流出口とが連通されている。

ジャケット本体２に設けられた前面部９上には、発熱性を有する複数の電子部品２２が配置されている。各電子部品２２はその底面２６が前面部９の外面に接触しており、両側面には前記前面部９の外面に接触する高さ位置に各々脚部２９が突設されている。そして、各電子部品２２はこの脚部２９にてネジ３０により、前面部９の外面に固定されている。ネジ３０は、脚部２９を貫通し、かつ前面部９を貫通しない長さに設定されている。

以上の構成に係る本実施の形態において、電子部品２２は底面２６を前面部９の外面に接触させた状態で固定されていることから、動作に伴って発生した熱は前面部９に伝達され、この前面部９に伝達された熱は、直接的に貯留室４内の冷却水と熱交換される。つまり、冷却液と電子部品２２との間に介在する部材は、前面部９の一部材のみであることから、電子部品２２の冷却効率を高めて十分な冷却効果を得ることができる。

しかも、各電子部品２２に設けられた脚部２９も前面部９と接触していることから、脚部２９及び前面部９を介しても冷却水と熱交換が行われることとなる。したがって、底面２６にての直接的な熱交換と、脚部２９を介しての熱交換とにより一層電子部品２２の冷却効果を高めることができる。

また、ネジ３０は、前面部９を貫通しない長さに設定されていることから、パッキン等の冷却水の漏洩を防止する構造を設ける必要がなく、ネジ３０を用いながらも漏水構造の省略可を図ることができる。

なお、本実施の形態においては、ネジ３０が前面部９を貫通しない長さに設定されている場合を示したが、前面部９を貫通して貯留室４内に突出する長さに設定しもよい。このような構成にすると、電子部品２２の動作に伴って発生した熱は、脚部２９及びネジ３０を介して貯留室４内の冷却水と熱交換される。したがって、本来電子部品２２を固定するためのネジ３０を有効利用して、電子部品２２の冷却効率を高めることができる。

また、図８及び図９に示した第４及び第５の実施の形態においても、図７に示した第３の実施の形態と同様、液冷ジャケット１が有する前面部９の内面であって、電子部品２２の底面２６に対応する部位に貯留室４内に突出するフィン３１が形成するようにしてもよい。これにより、当該部位における熱交換効率及び冷却効率を一層高めて、より優れた冷却効果を得ることができる。

１ 液冷ジャケット
２ ジャケット本体
３ 底板
４ 貯留室
９ 前面部
１０ 流入口
１１ 流出口
１２ 貫通孔
１３ 雌ネジ
１６ ホルダー
１７ 侵入部
１８ 保持部
１９ 雄ネジ
２０ 凹部
２１ 切欠部
２２ 電子部品
２３ 配線
２４ 蓋部材
２５ スリット
２６ 底面
２７ 接着剤
２８ 脚部
２９ 脚部
３０ ネジ
３１ フィン

Claims (13)

1. 冷却液が流入する流入口及び流出する流出口と、
   前記流入口から流入した冷却液を内部に貯留し前記流出口から流出する貯留室と、
   この貯留室を形成する壁部の外面に実装された電子部品と
   を備え、
   前記壁部に貫通孔が形成され、
   前記貫通孔に装着されて、前記貯留室内に面して放熱させる侵入部と前記壁部の外部に突出する保持部とを有する保持部材が設けられ、
   前記保持部の先端に凹部が形成され、前記凹部の一部に、前記電子部品に接続された配線を受容する切欠部が設けられ、
   前記電子部品は前記保持部の前記凹部内に前記電子部品が配置されて保持されていることを特徴とする電子部品冷却構造。
2. 冷却液が流入する流入口及び流出する流出口と、
   前記流入口から流入した冷却液を内部に貯留し前記流出口から流出する貯留室と、
   この貯留室を形成する壁部の外面に実装された電子部品と
   を備え、
   前記壁部に貫通孔が形成され、
   前記貫通孔に装着されて、前記貯留室内に面して放熱させる侵入部と前記壁部の外部に突出する保持部とを有する保持部材が設けられ、
   前記電子部品は前記保持部に保持され、
   前記保持部材が装着されていない前記貫通孔を閉鎖する蓋部材が着脱自在に設けられていることを特徴とする電子部品冷却構造。
3. 前記保持部の先端に凹部が形成され、この凹部内に前記電子部品が配置されていることを特徴とする請求項２記載の電子部品冷却構造。
4. 前記侵入部は、前記貫通孔と螺合していることを特徴とする請求項１から３いずれか記載の電子部品冷却構造。
5. 前記保持部は、前記侵入部よりも大径であって、その基端面が前記壁部の外面に接触していることを特徴とする請求項４記載の電子部品冷却構造。
6. 前記侵入部には、その軸方向に沿ってスリットが設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか記載の電子部品冷却構造。
7. 前記スリットが複数設けられ、前記侵入部がフィン状に形成されていることを特徴とする請求項６記載の電子部品冷却構造。
8. 冷却液が流入する流入口及び流出する流出口と、
   前記流入口から流入した冷却液を内部に貯留し前記流出口から流出する貯留室と、
   この貯留室を形成する壁部の外面に実装された電子部品と
   を備え、
   前記電子部品は、その底面が前記貯留室を形成する壁部の外面に接触して配置され、その側面にて前記壁部の外面に接着固定されていることを特徴とする電子部品冷却構造。
9. 前記壁部の内面には、前記電子部品の底面に対応する部位に前記貯留室内に突出するフィンが形成されていることを特徴とする請求項８記載の電子部品冷却構造。
10. 前記電子部品は、その底面が前記貯留室を形成する壁部の外面に接触して配置され、その側面に脚部が突設され、この脚部にて前記壁部の外面に接着固定されていることを特徴とする請求項８または９記載の電子部品冷却構造。
11. 前記電子部品は、その底面が前記貯留室を形成する壁部の外面に接触して配置され、その側面に前記壁部の外面に接触する脚部が設けられ、この脚部にて前記壁部の外面にネジにより固定されていることを特徴とする請求項１０記載の電子部品冷却構造。
12. 前記脚部を固定するネジの長さが、前記壁部の厚さ以下に設定されていることを特徴とする請求項１１記載の電子部品冷却構造。
13. 前記脚部を固定するネジの長さが、前記壁部の厚さ以上に設定され、その先端部が前記貯留室内に突出していることを特徴とする請求項１１記載の電子部品冷却構造。

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