JP5793105B2 - クーリングユニット用固定・搬送治具 - Google Patents

Description

この発明は、電子素子などの発熱体に密着させられ、かつ冷却用媒体が供給されるクーリングユニットを固定し、また搬送するための治具に関するものである。

電子素子などの発熱体を冷却する手段として、従来、電動ファンなどによって送風する強制空冷装置が採用されていたが、発熱量の増大により更に多量の熱を運び去ることのできる冷却装置が必要になってきており、そこで本出願人は特許文献１や特許文献２によってコールドプレートを既に提案している。

これらの特許文献１，２に記載されているコールドプレートは、チップセットあるいはマイクロプロセッサなどと称される半導体素子もしくはその構成体（アッセンブリー）を冷却するためのものであって、ベースプレートとトップカバーとによって中空状に形成され、その内部に冷媒を循環させるように構成されている。そして、使用に際してはそのベースプレートを冷却対象物に密着させ、冷却対象物から伝達された熱を冷媒によって外部に運び去るように構成されている。

特開２０１０−１２３８８１号公報 特開２０１０−１２３８８２号公報

上述したコールドプレートは冷媒を供給および排出するための配管を施し、また複数のコールドプレートを配管によって連結してクーリングユニットとして構成され、そのクーリングユニットごと搬送され、あるいは適宜な箇所に固定される。その場合、コールドプレートと配管との相対位置のずれやコールドプレート同士の位置のずれなどによって配管に過剰な応力が掛かることを防止するために、所定の固定板に各コールドプレートおよび配管を固定している。その例を図３および図４ならびに図５に示してある。

ここに示す例は、二枚のコールドプレート１，２を連通管３で接続するとともに、一方のコールドプレート１に冷媒の供給管４を接続し、かつ他方のコールドプレート２に排出管５を接続してクーリングユニット６を構成し、そのクーリングユニット６を搬送のために固定するように構成した例である。各コールドプレート１，２は連通管３によって連結された相対位置を維持するように、ネジなどの固定部品７によって固定板８に取り付けられており、また供給管４および排出管５の自由端部は、固定板８に一体化させて設けられている接続用部品９によって固定されている。このように固定して搬送されたクーリングユニット６は、スーパーコンピュータなどに組み込まれて使用されるが、その冷却対象物であるＣＰＵなどの発熱体との間での熱授受はコールドプレート１，２と発熱体との接触面を介して行われる。したがって、各コールドプレート１，２におけるベースプレートは、ＣＰＵなどの放熱面に正確に密着させる必要があるから、クーリングユニット６をスーパーコンピュータなどに組み付けるのに先だって、そのベースプレートの平面度を測定して所定の平面度になっていることを確認することが必須である。

上述した図３ないし図５に示す固定板８では、各コールドプレート１，２におけるベースプレートの底面を固定板８の上面に対向させて固定するように構成されているので、ベースプレートの平面度を測定する場合、クーリングユニット６を固定板８から一旦取り外し、その状態でベースプレートの底面（発熱体に密着させるべき箇所）の平面度を測定することになる。その場合、各コールドプレート１，２には連通管３や供給管４および排出管５が接続されているので、これらの配管に過剰な応力が掛からないように取り扱う必要があり、その作業には慎重さが要求され、作業性が必ずしも良好とは言い得ず、改善すべき余地があった。

この発明は、上記の課題に着目してなされたものであって、クーリングユニットを冷却対象物に組み付けるなどの実際に使用する際に要求される作業の作業性をも改善することのできる固定・搬送治具を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、冷却用流体が供給される中空部に前記冷却用流体を流通させるための配管が接続され、その配管が接続されていない所定の外表面が冷却対象物に密着させられる平坦な熱接触面とされたコールドプレートを少なくとも一つ有するクーリングユニットを、前記コールドプレートと配管との相対位置を維持させた状態に固定するクーリングユニット用固定・搬送治具において、前記熱接触面を上面に対向させて前記コールドプレートを固定する固定板と、前記配管を前記固定板に連結して固定する配管固定部とを有し、前記固定板のうち前記熱接触面に対向する箇所に、前記熱接触面を前記固定板の裏面側に露出させる開口部が形成されていることを特徴とするものである。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記開口部は、前記熱接触面の輪郭と相似形状の開口形状を有し、かつ前記熱接触面より広い開口面積を有することを特徴とするクーリングユニット用固定・搬送治具である。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記配管固定部は、前記固定板に固定された前記クーリングユニットの全高さ以上の高さに形成され、その配管固定部以上の高さであって、前記配管固定部と共に前記固定板を表裏反転させた状態に支持する支柱部が前記固定板に設けられていることを特徴とするクーリングユニット用固定・搬送治具である。

この発明によれば、クーリングユニットを取り付けてある固定板を表裏反転させるように裏返せば、固定板に形成されている開口部からコールドプレートにおける熱接触面が露出し、したがってその開口部から適宜の測定部材を差し込んで熱接触面に接触させることにより、その熱接触面の平面度を測定することができる。すなわち、この発明によれば、クーリングユニットを固定板から取り外すことなく、熱接触面の平面度を測定でき、あるいは判定することができるので、クーリングユニットをスーパーコンピュータなどの冷却対象物に組み込む際のいわゆる評価作業を簡素化あるいは容易化することができる。

特に請求項３の発明によれば、固定板の表裏を判定させるように裏返した場合、配管固定部と支柱部とによって、裏返し状態に安定的に設置できるので、熱接触面の平面度の測定などの作業性が更に良好になる。

この発明の具体例を示す裏面側から見た平面図である。 その表裏を反転させるように裏返した状態での側面図である。 クーリングユニットを取り付けた状態での固定板の平面図である。 その側面図である。 その裏面側から見た底面図である。

この発明を図に示す具体例に基づいて説明すると、図１および図２において、符号１０はこの発明に係る固定・搬送治具を示し、矩形の固定板１１を備えている。この固定板１１は、金属あるいは合成樹脂などの所定の剛性あるいは強度のある平板であり、その表面（上面）にクーリングユニット１２を固定するように構成されている。そのクーリングユニット１２は一対のコールドプレート１３，１４を主体として構成されたものであり、前述した図３および図４に示すクーリングユニット６と同様な構成を備えている。すなわち、コールドプレート１３，１４は中空の平板状の部材であって、ベースプレート１５，１６の上面にトップカバー１７，１８を液密状態に取り付けて中空形状に構成されている。

そのベースプレート１５，１６の裏面（下面）の中央部分が、電子素子などの発熱体（図示せず）を密着させる熱接触面１９，２０であり、図１には破線で囲んで示してある。各コールドプレート１３，１４はその熱接触面１９，２０が固定板１１の表面（上面）に対向するように固定板１１にネジなどの固定部品２１によって固定される。このように固定したコールドプレート１３，１４における熱接触面１９，２０に対応する位置には、固定板１１の一部をくり抜いて開口部２２，２３が形成されている。その開口部２２，２３は、要は、熱接触面１９，２０を固定板１１の裏面側に露出させるためのものであり、したがって開口部２２，２３は熱接触面１９，２０と同じ大きさで同じ形状であってもよく、あるいは熱接触面１９，２０と相似形状でかつ広い面積で開口する部分であってもよい。

各コールドプレート１３，１４は、前述した図３に示すものと同様に、連通管２４によって接続されており、また一方のコールドプレート１３には供給管２５が接続され、他方のコールドプレート１２には排出管２６が接続されている。これらの連通管２４および供給管２５ならびに排出管２６はコールドプレート１３，１４におけるトップカバー１７，１８に取り付けられており、したがってこれらの連通管２４および供給管２５ならびに排出管２６は各コールドプレート１３，１４の上側を横切る状態に配置されており、クーリングユニット１２の全高さは、ベースプレート１５，１６の底面からこれらの連通管２４および供給管２５ならびに排出管２６の最も高い点までの寸法である。

さらに、供給管２５および排出管２６は、各コールドプレート１３，１４の配列方向と同方向に伸びた状態に屈曲されている。これら供給管２５および排出管２６の先端側の部分であるいわゆる自由端部を固定する配管固定部２７が設けられている。この配管固定部２７は、直方体状のブロック状部分もしくは壁部であって固定板１１に立設されており、供給管２５および排出管２６の先端部を貫通させた状態でこれら供給管２５および排出管２６の自由端部を保持するように構成されている。したがって、クーリングユニット１２を固定板１１に取り付けたままの状態でコンピュータなどの冷却対象物に組み込む場合には、この配管固定部２７およびこれによって保持されている供給管２５および排出管２６の先端部が、図示しない他の配管との接続部となる。

上記の配管固定部２７は、固定板１１上のクーリングユニット１２の全高さ以上の長さ（もしくは高さ）に設定されていて、固定板１１の長手方向での一方の端部側に設けられており、これとは反対側の端部には配管固定部２７とほぼ同じ長さ（高さ）の支柱部２８が設けられている。この支柱部２８は、クーリングユニット１２を取り付けた固定板１１を表裏が反転するように裏返した場合に、配管固定部２７と共に固定板１１を支えるためのものであり、固定板１１の表面に立設された板状もしくは棒状（軸状）の部分である。

この発明に係る上記の治具によれば、各コールドプレート１３，１４を固定板１１の表面（上面）に所定の姿勢で設置し、その状態でネジなどの固定部品２１によって各コールドプレート１３，１４を固定板１１に固定し、併せて供給管２５および排出管２６の自由端部を配管固定部２７に貫通させて固定する。これは、図３ないし図５に示す場合と同様である。この状態で固定板１１ごとクーリングユニット１２を搬送すれば、各コールドプレート１３，１４同士およびコールドプレート１３，１４と配管との相対位置のずれなどが生じないので、クーリングユニット１２を損傷したり、変形させたりすることなく搬送でき、また保管することができる。

そして、スーパーコンピュータなどの冷却対象物に組み込む場合、固定板１１と共にクーリングユニット１２を裏返すと、固定板１１に形成されている開口部２３を介して各コールドプレート１３，１４における熱接触面１９，２０が露出する。したがって、その開口部２３から平面度測定プローブなどの測定機器（図示せず）をコールドプレート１３，１４に向けて差し込むことにより、熱接触面１９，２０の平面度などを測定でき、あるいは判定することができる。またその場合、固定板１１は、その表面側に設けてある配管固定部２７と支柱部２８とによってテーブル状に支えられるので、固定板１１を所定の箇所においたまま作業を行うことが可能になって作業性が向上する。しかも、荷重は配管固定部２７および支柱部２８が受け、クーリングユニット１２に荷重が掛かることがないので、クーリングユニット１２の変形や損傷を確実に防止することができる。

なお、この発明は上述した具体例に限定されないのであって、クーリングユニットは単一のコールドプレートを備えた構成、あるいは三つ以上のコールドプレートを備えた構成など、適宜な構成のものであってよく、また配管の構成も上述した構成以外のものであってよい。

１０…固定・搬送治具、 １１…固定板、 １２…クーリングユニット、 １３，１４…コールドプレート、 １５，１６…ベースプレート、 １７，１８…トップカバー、 １９，２０…熱接触面、 ２１…固定部品、 ２２，２３…開口部、 ２４…連通管、 ２５…供給管、 ２６…排出管、 ２７…配管固定部、 ２８…支柱部。

Claims (3)

1. 冷却用流体が供給される中空部に前記冷却用流体を流通させるための配管が接続され、その配管が接続されていない所定の外表面が冷却対象物に密着させられる平坦な熱接触面とされたコールドプレートを少なくとも一つ有するクーリングユニットを、前記コールドプレートと配管との相対位置を維持させた状態に固定するクーリングユニット用固定・搬送治具において、
   前記熱接触面を上面に対向させて前記コールドプレートを固定する固定板と、前記配管を前記固定板に連結して固定する配管固定部とを有し、前記固定板のうち前記熱接触面に対向する箇所に、前記熱接触面を前記固定板の裏面側に露出させる開口部が形成されていることを特徴とするクーリングユニット用固定・搬送治具。
2. 前記開口部は、前記熱接触面の輪郭と相似形状の開口形状を有し、かつ前記熱接触面より広い開口面積を有することを特徴とする請求項１に記載のクーリングユニット用固定・搬送治具。
3. 前記配管固定部は、前記固定板に固定された前記クーリングユニットの全高さ以上の高さに形成され、
   その配管固定部以上の高さであって、前記配管固定部と共に前記固定板を表裏反転させた状態に支持する支柱部が前記固定板に設けられている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のクーリングユニット用固定・搬送治具。

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