JP6194504B2 - 冷却装置 - Google Patents

Description

この発明は、曲面の放熱面を有する発熱体や帯熱体などの冷却対象を冷却する冷却装置に関するものである。

従来、曲面の放熱面を有する発熱体や帯熱体などの冷却対象を冷却する冷却装置には、冷却装置と発熱体を十分に接触・固定させ、放熱面積を確保するために、細管ヒートパイプを用い曲面に接触させる技術がある（例えば、特許文献１参照）。

また、冷却構造部材（冷却装置）には、配管（パイプ）内に冷却剤を流通するものがある（例えば、特許文献２参照）。なお、冷却器（冷却装置）と試料（冷却対象）との間に緩衝部材を配置したものがある（例えば、特許文献３参照）。

一般的には、空冷の場合、放熱面形状に大きく影響されず冷却できるが、発熱量に応じて大型の送風装置が必要となり、高い発熱量を持つものに対応できない。液冷の場合、空冷よりも冷却能力が高いといわれているが、さらに、曲面の放熱面を有する発熱体や帯熱体などの冷却対象を冷却する外付の冷却装置では、発熱体の放熱面が曲面である場合、放熱面と冷却装置の吸熱面を点接触や線接触では熱交換面積が小さくなり冷却能力が低下する為、面接触をさせて熱交換面積を十分に確保することが重要と考えられている。

特開平６−２９１５４３号公報（第１図〜第４図） 特開平６−７２７８３号公報（第４図） 特開平７−４９１６７号公報（第１図）

しかし、特許文献１に記載の従来技術では、曲面の放熱面を有する発熱体や帯熱体などの冷却対象に対して、必要時にのみ外部から取付け、取り外し可能な冷却装置に関しての記載がないという課題がある。さらに、特許文献２に記載の従来技術では、面の放熱面を有する発熱体や帯熱体などの冷却対象を想定していないという課題があった。

また、特許文献１及び２に記載の従来技術では、冷却装置と発熱体との接触又は固定に関しては、明記されていないという課題もあった。なお、特許文献３に記載の従来技術では、冷却対象である試料全体を覆う構造であるために、冷却対象が大型なものである場合、装置も非常に大きくなってしまうと課題があった。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、曲面の放熱面を有する発熱体や帯熱体などの冷却対象を外部から効率よく冷却することができる冷却装置に関するものである。

この発明に係る冷却装置は、冷却板、この冷却板の内部に形成され、冷媒が通過する流路、前記冷却板の片面に形成された曲面部からなる冷却部と、複数の前記冷却部をマトリックス状に配列し、少なくとも二つの前記冷却板の一方を他方に対し、傾斜させて支持する支持部とを備え、前記支持部は、前記冷却部をボールジョイントとサスペンションとにより支持することを特徴とするものである。

以上のように、この発明によれば、曲面の放熱面を有する発熱体や帯熱体などの冷却対象を外部から効率よく冷却することができる冷却装置を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）の外観図である。 この発明の実施の形態１に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）の冷却部の透視図である。 この発明の実施の形態１に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）の冷却部の断面図である。 この発明の実施の形態１に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）の冷却部の断面図である。 この発明の実施の形態１に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）の外観図（固定部付き）である。 この発明の実施の形態１に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）の外観図（固定部付き）である。 この発明の実施の形態１に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）の外観図（固定具付き）である。 この発明の実施の形態１に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）の外観図（固定具付き）である。 この発明の実施の形態２に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）の外観図である。 この発明の実施の形態２に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）の冷却部の断面図である。 この発明の実施の形態２に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）の冷媒の流れを示す模式図である。 この発明の実施の形態２に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）の冷媒の流れを示す模式図である。 この発明の実施の形態２に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）の冷媒の流れを示す模式図である。 この発明の実施の形態３に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）の冷却部の断面図である。 この発明の実施の形態３に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）の冷却部の可動を示す模式図である。 この発明の実施の形態３に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）の冷却部の可動を示す模式図である。 この発明の実施の形態３に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）の冷却部の可動を示す模式図である。 この発明の実施の形態３に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）の冷却部の可動を示す模式図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図１〜８を用いて説明する。図３（ａ）は図２の一点鎖線で示す断面Ｂにおける冷却部（冷却板）の断面図、図３（ｂ）は図２の一点鎖線で示す断面Ｃにおける冷却部（冷却板）の断面図、図４は図１の一点鎖線で示す断面Ａにおける冷却部（冷却板）の断面図、図５は冷却対象及び冷却対象に巻き付けられた冷却部（冷却板）の一方から見た斜視図、図６は冷却対象及び冷却対象に巻き付けられた冷却部（冷却板）の他方から見た斜視図である。

図１〜図８において、０は本願に係る冷却装置は冷却する対象物である冷却対象（冷却対象物，発熱体，帯熱体）である。冷却対象０は実施の形態１に係る冷却装置と接触している面（部分）以外は模式的に図示している。１は冷却板、２は冷却板の内部に形成され、冷媒が通過する流路である。流路２の内部で配送さ（搬送さ、流）れる冷媒は一般的なものでよい。冷媒は冷媒液を含むものとする。３は冷却板１の片面に形成された曲面部、４は冷却板１，流路２，曲面部３から構成される冷却部である。冷却部４は冷却板１，流路２，曲面部３に加えて後述する熱伝導部材３ｓを含めてもよい。熱伝導部材３ｓは、冷却部４と冷却対象０間の隙間の吸収代（しろ）として利用してもよい。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

冷却板１は熱伝導性が良い平板で構成された第１の板（上板）１ａと第２の板（下板）１ｂとが重なり構成されている。また、第１の板１ａと第２の板１ｂとは締結具（締結用ねじ）１ｃによって固定されている。本願では、第１の板１ａと第２の板１ｂとは金属平板で構成されている場合を例に説明するが、これに限るものではない。第１の板１ａと第２の板１ｂには、締結具１ｃ用の締結孔（締結用ねじ穴）１ｄが穿たれている。冷却板１は第１の板１ａと第２の板１ｂとが重なり構成されている。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

曲面部３は第１の板１ａにおける第２の板１ｂと反対側に面に形成されている。流路２は、第１の板１ａに形成された複数のフィン１ｆと第２の板１ｂの面との間に形成されるものを含む、第１の板１ａの面と第２の板１ｂの面との間に形成された空間と、冷却板１（第１の板１ａ）に穿たれた開口２ｗとから構成される。換言すると、流路２と開口２ｗとは連通しているといえ、複数のフィン１ｆに挟まれた部分も流路２といえる。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

流路２は、第１の板１ａに形成された複数のフィン１ｆと第２の板１ｂの面に設けられた窪みとの間に形成されるものでもよい。曲面部３は、柔軟性（可撓性）を有する熱伝導部材３ｓを介して冷却対象０と接触させるとよい。冷却対象０は曲面の放熱面を有する発熱体や帯熱体など発熱するものや熱を帯びているものである。曲面部３の曲面と冷却対象の曲面とが十分に接触することできる場合は、熱伝導部材３ｓを用いなくてもよい。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

熱伝導部材３ｓは、冷却対象０が、載置されたとき、又は、押し当てられたときに冷却対象０と接触する面が曲面状に変形するもの、或いは、該曲面状の面の曲率と同じ曲率の曲面を冷却対象０が載置される又は押し当てられる面を熱伝導部材３ｓが有するものであればよい。熱伝導部材３ｓの曲面は、曲面部３に載置することで生じる曲面であってもよい。これは、曲面部３の曲面に沿って熱伝導部材３ｓが屈曲していることを意味している。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

なお、本願では、「接触」と「押し当て」とを同義的に用いるとする。これは、冷却対象０に冷却部４を接触させるだけの場合と、接触的に押し当てる場合とがあるためである。接触的に押し当てる場合とは、固定具７，固定具（固定用ねじ）７ａ，固定具（固定用ガイド）７ｂ，固定部（固定用ベルト）８を用いて、冷却対象０に冷却部４を押し当てる場合や冷却対象０の自重によって冷却対象０が冷却部４に押し当てられる場合を指す。

また、熱伝導部材３ｓを曲面部３（冷却部４）の一部とみなしてもよい。この場合、曲面部３は、「熱伝導部材３ｓが形成された曲面部」又は「熱伝導部材３ｓが形成された平坦部」となる。前者の場合、前記熱伝導部材と接触する前記冷却板の面は、前述した冷却対象０による熱伝導部材３ｓが有する曲率以下、又は、熱伝導部材３ｓが元々有する曲率以下の曲率を有する曲面（曲面部３）であればよりよい。冷却対象０を冷却部４に載置する場合、熱伝導部材３ｓの厚みと形状は冷却対象０の重要も考慮して選択すればよい。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

続いて、図１〜図８において、５は冷却板１の開口２ｗを介して、冷却板１の流路２同士をそれぞれ接続する複数の配管、６は流路２と配管５とが形成する冷媒の循環路における送出側と流入側とに接続され、流入側から流入する冷媒を冷却して送出側から送り出すポンプ、ポンプ６は冷媒を送出するポンプ機能と冷媒を冷却する冷却機能との二つの機能を有しておればよいので、ポンプ機能と冷却機能とが別体でもよい。７は冷却対象を固定する固定具であり、固定具７ａは第２の板１ｂにおける第１の板１ａと反対側に面側から挿入され、冷却板１を固定する固定用ねじである。また、固定具７ｂは曲面部３上に載置する冷却対象を固定することが可能な固定用ガイドである。８は冷却板１が曲面部３を内側に向けて円環状に複数配置し、該複数の冷却板同士を固定し、冷却対象を固定するする固定部（固定用ベルト）である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

実施の形態１に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）の構成を図１に示す。実施の形態１に係る冷却装置の冷却部４は、第１の板１ａと第２の板１ｂとによる金属平板内部に流路２を設け、内部を流れる冷媒と金属平板間で熱交換を行なう。金属平板間の第１の板１ａ側にフィン１ｆを形成することで、冷却対象に対する冷却効率をさらに高めることができる。流路２は開口２ｗを介して、冷媒を冷却するポンプ６との間を配管５で接続され、冷媒が循環する。開口２ｗは、第１の板１ａに穿たれたものを図示しているが、開口２ｗは第２の板２ａに穿たれ、流路２と連通するものでもよいし、開口２ｗは、第１の板１ａに設けられた窪みと第２の板１ｂに設けられた窪みとが第１の板１ａと第２の板１ｂと重ね合わせることで形成されるものでもよい。

冷却板１の例として、図２及び図３を示す。ポンプ６から冷却された冷媒が送出され、配管５を経由して、開口２ｗを介して、流路２に流れ込む。冷媒は、複数のフィン１ｆに挟まれた細長い複数の流路２を通過する過程で、熱交換により、冷却部４の曲面部３上の冷却対象から熱を奪い、流入した開口２ｗと反対側に設えられた開口２ｗから排出されて、配管５を経由して、ポンプ６に戻ってきて、ポンプ６により冷却される。熱交換のため、流入側の開口２ｗにおける冷媒は低温であり、流出側の開口２ｗにおける冷媒は高温となる。

流路２は、複数のフィン１ｆに挟まれた細長い部分（複数）と開口２ｗとの間に前室に相当する空間が冷却部４の内部に形成されており、この空間と開口２ｗとが連通している。また、実施の形態１に係る冷却装置において、配管５に可撓性（柔軟性）を有するものを使用することで、冷媒が循環するポンプ６との間及び冷却部４間を配管５が有する可撓性の範囲で、配管５を変形させることができるので、設置の自由度が高まる。

冷却板１は、第１の板１ａと第２の板１ｂを重ね合わせて締結具１ｃなどで固定され、内部の流路２を冷媒が流れ、さらに、前述のように、吸熱面（曲面部３）を有する第１の板１ａにフィン１ｆを設けることにより、冷媒と冷却板１との熱交換を促進できる構造である第２の板１ｂの四隅に締結用ねじ（締結具）１ｃの頭を配置し、締結用ねじ１ｃが曲面部３から突出しないようにすることで、曲面部３の冷却に有効な面積を減らすことなく、冷却板１を構成することができる。図２に示すように、第２の板１ｂの四隅には、締結用ねじ１ｃの頭が隠れるような切り欠きや窪みを形成してもよい。

実施の形態１に係る冷却装置の曲面部３に熱伝導部材３ｓを形成すること、具体的には、冷却板１の吸熱面（曲面部３）には、柔軟性のある高い熱伝導材料である熱伝導部材３ｓが接着又は密着させることで、曲面部３の曲面と冷却対象０の放熱面（曲面）の形状が一致していない場合でも、柔軟性を有する熱伝導部材３ｓが緩衝材となる。よって、図４に示すように、冷却部４の曲面部３と冷却対象０の放熱面との間に隙間が殆どなくなり、熱伝導部材３ｓを介して冷却対象０の熱が効率よく放熱される。

つまり、熱伝導部材３ｓにより、冷却対象０の放熱面と曲面部３とお形状に差異があっても、熱伝導部材３ｓが冷却対象０の放熱面の形状をある程度は吸収することができるため、放熱面と吸熱面（曲面部３）間の細かな位置決めが不必要となり、接触面積を常に十分確保でき、安定した冷却能力が得られる。また、曲面以外にも、凹凸形状をもつ表面の場合においても熱伝導部材３ｓが凹凸の隙間に入り込むことにより、接触面積を稼ぐことができ、十分な熱交換を期待できる。なお、冷却対象０の放熱面との熱伝導部材３ｓの接触面とが、非粘着の性質を持つことで、実施の形態１に係る冷却装置を必要な時にのみ接触させ冷却し、不必要なときには取り外すことができる。

実施の形態１に係る冷却装置によって冷却する対象である冷却対象０の発熱量が、より大きいときは、金属（熱伝導部材）である冷却板１と比較して熱伝導部材３ｓの熱抵抗が大きくなるため、冷却板１の曲面部３の形状を冷却対象０の放熱面の形状に近づけ、熱伝導部材３ｓの厚さを薄くし、接触又は載置させることにより、熱抵抗を小さくし、冷却能力を向上できる。

特に、熱伝導部材と接触する前記冷却板の面は、前述した冷却対象０による熱伝導部材３ｓが有する曲率以下、又は、熱伝導部材３ｓが元々有する曲率以下の曲率を有する曲面（曲面部３）であれば、図４に記載のとおり、熱伝導部材３ｓの端部（縁端）での撓みを少なくすることができるので、冷却対象０と熱伝導部材３ｓとの接触をより確実にすることができる。これは、熱伝導部材３ｓの端部（縁端）に向かうにつれ、曲面部３と熱伝導部材３ｓとの距離が広がっていき、押しつぶされた熱伝導部材３ｓの逃げ場となる空間が生じ得るためである。

実施の形態１に係る冷却装置は、冷却装置の吸熱面に柔軟性のある高熱伝導材料（熱伝導部材３ｓ）を接着させることにより、放熱面側の曲面形状にかかわらず容易に運用可能なものである。また、実施の形態１に係る冷却装置は、空冷では対応できない高い発熱量をもつ発熱体に対して、容易に運用可能なものである。

ここで、実施の形態１に係る冷却装置によって、冷却対象０を冷却板１に固定する場合について説明する。まず、図５及び図６を用いて、固定部（固定用ベルト）８による固定態様を説明し、次に、図７及び図８を用いて、固定具（固定用ねじ）７ａ又は固定具（固定用ガイド）７ｂによる固定態様を説明する。なお、いずれの固定態様においても、柔軟性のある熱伝導部材３ｓを用いると、熱伝導部材３ｓが変形し、冷却板１と冷却対象０との適宜隙間を埋めるため、冷却板１と冷却対象０との厳密な位置決めの必要はなく、常に安定した冷却能力を発揮できる。

まず、図５及び図６を用いて、固定部（固定用ベルト）８による固定態様を説明する。図５及び図６に示すように、冷却部４の背面（冷却板１の冷却対象側と反対の面，第２の板１ｂにおける第１の板１ｂと接触する面とは反対面）に固定用ベルト８を通すことができる構造を持たせる。これによって、冷却対象０が柱状のものである場合、複数の冷却部４（図５及び図６では４つであるが、これに限るものではない）を冷却対象０の周囲に配置して、複数の冷却部４を含む固定用ベルト８で冷却対象０を縛ることにより、複数の冷却部４を冷却対象０に固定できるので、冷却対象０の周囲から冷却することができる。

図５及び図６に示すように、複数の冷却部４である冷却部４ａ，冷却部４ｂ，冷却部４ｃ，冷却部４ｄは、それぞれ、配管５で接続され、冷却部４ａとポンプ６，冷却部４ｄとポンプ６も配管５で接続されている。ポンプ６で冷却された冷媒は、冷却部４ａ→配管５→冷却部４ｂ→配管５→冷却部４ｃ→配管５→冷却部４ｄと配送され、熱交換により、それぞれ冷却部４ａ，冷却部４ｂ，冷却部４ｃ，冷却部４ｄの曲面部３上の冷却対象０から熱を奪い、冷媒は冷却部４ｄから配管５を通ってポンプ６へ戻る。

このため、冷媒は配送される過程で低温から高温になるので、冷却部４ｄにおける熱交換の度合いが低いことがある場合は、配管５の長さを長く取り、配管から放熱されるようにしたり、図５及び図６に記載の冷却装置を冷却対象０に二列巻きつけ、冷媒の流れを一方と他方とでは範囲になるようにしたりすればよい。

また、配管５に可撓性（柔軟性）を有するものを使用することで、冷媒が循環するポンプ６との間及び冷却部４間を配管５が有する可撓性の範囲で、配管５を変形させることができるので、固定用ベルト８で冷却対象０を縛ることにより、冷却部４ａ，冷却部４ｂ，冷却部４ｃ，冷却部４ｄ間の距離が大きく変わる場合でも、配管５が変形することで、冷却部４ａ，冷却部４ｂ，冷却部４ｃ，冷却部４ｄ間の距離が変ることによる悪影響を減ずることができる。

なお、図５及び図６は、冷却部４が曲面部３を内側に向けて円環状に複数配置し、該複数の冷却部４（冷却部４ａ，冷却部４ｂ，冷却部４ｃ，冷却部４ｄ）同士を固定する固定部８によって冷却対象０を固定している状態を示しているともいえる。また、図５には、ポンプ６→配管５→冷却部４ａ，冷却部４ｂ→配管５→冷却部４ｃ，冷却部４ｄ→配管５→ポンプ６の配管５の接続が図示されている。図６には、冷却部４ａ→配管５→冷却部４ｂ，冷却部４ｃ→配管５→冷却部４ｄの配管５の接続が図示されている。つまり、図５及び図６は、冷却対象０の一方及び他方から見た斜視図になっている。

もちろん、一つの冷却部４を固定用ベルト８によって、冷却対象０に固定してもよい。但し、この場合、固定用ベルト８が冷却対象０に直接的に接触しないようにするか、接触する場合は、冷却対象０と固定用ベルト８とが接触する部分が固定用ベルト８に対して悪影響が出ない程度の温度であるか、固定用ベルト８に耐熱素材を用いる必要がある。

次に、図７及び図８を用いて、固定具（固定用ねじ）７ａ又は固定具（固定用ガイド）７ｂによる固定態様を説明する。図７に示すように、冷却部４に固定用ねじ７ａなどの取り付け穴を設けることで、必要時に固定用ねじ７ａを取り付けて冷却部４を冷却対象０に固定（姿勢支持）できる。図７のように、固定用ねじ７ａと締結用ねじ１ｃを共有（一体化）することで、固定用ねじ７ａの取り付け穴も締結用ねじ穴１ｄも共用（一体化）することができ、曲面部３（平坦部３）や熱伝導部材３ｓの面積を広く取ることができる。

また、冷却対象０の放熱面に固定用ねじ７ａ（締結用ねじ１ｃ）などの取り付け穴を設けることで、固定用ねじ７ａ（締結用ねじ１ｃ）を冷却対象０へ挿入して、より強固に固定してもよい。換言すると、図６に記載の冷却部４は、第２の板１ｂにおける第１の板１ａと反対側に面側から挿入される固定具７ａによって冷却対象０に固定されたものであるといえる。

図８に示すように、冷却対象０又は冷却部４に、予め固定用ガイド７ｂを設けることで、固定用ガイド７ｂによって冷却対象０に冷却部４が固定されたものであるといえる。固定用ガイド７ｂを冷却対象０に形成した場合は、必要時に二枚の固定用ガイド７ｂの間に冷却部４を挿入して冷却対象０を冷却することができる。固定用ガイド７ｂを冷却部４に形成した場合は、冷却対象０の放熱面に固定用ガイド７ｂの取り付け穴又は固定用ガイド７ｂの取り付け溝を設けることで、曲面部３上に載置する冷却対象０、又は、曲面部３に押し当てる冷却対象０を固定することが可能である。

実施の形態１に係る冷却装置は、冷却板１の内部に形成され、冷媒が通過する流路２、冷却板１の片面に形成された柔軟性を有する熱伝導部材３ｓからなる冷却部４を備えたものともいえる。

実施の形態２．
この実施の形態２は、実施の形態１に係る冷却装置の冷却部４（冷却板１）を複数用いた場合（図５及び図６に記載のものと異なるもの）を説明する。よって、実施の形態２では実施の形態１と異なる部分を中心に説明を行い、実施の形態２では実施の形態１及び２で共通する部分の説明は省略している場合がある。

発明の実施の形態２について、図９〜図１３を用いて説明する。図１０（ａ）は図９の一点鎖線で示す断面Ｄにおける冷却部（冷却板）の断面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に記載の冷却対象０に冷却部４（冷却板１）を接触させたときの断面図、図１１（ａ）は図９の一点鎖線で示す断面Ｅにおける冷却部（冷却板）の断面の近傍図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）に記載の複数の冷却部４（冷却板１）を接続する配管５の接続形態の別構成を示す図、図１２は図１１（ａ）に記載の冷却部４（冷却板１）群を複数組形成して、複数の冷却部４のうち、所定の数（９つ）ごとに異なる系統で配管５をそれぞれ配設したもの示す図、図１３は図１１（ｂ）に記載の冷却部４（冷却板１）群を複数組形成して、複数の冷却部４のうち、所定の数（９つ）ごとに異なる系統で配管５をそれぞれ配設したもの示す図である。また、図１１，図１２，図１３に示す点線矢印は、配管５内を流れる冷媒の進行方向を指している。図１２及び図１３は、図９の一点鎖線で示す断面Ｅにおける冷却部（冷却板）の断面の近傍図に相当する図である。

図９〜図１３において、９は複数の冷却部４をマトリックス（行列）状に配列し、少なくとも二つの冷却部４（冷却板１）の一方を他方に対し、傾斜させて支持する支持部（架台）、支持部９によって、大型の冷却対象０の放熱面（曲面）に、前述の少なくとも二つの冷却部４（冷却板１）の一方を他方に対し、傾斜した冷却部４（冷却板１）を対応させることができる。１０は支持部９の冷却部４が形成された側と反対側に形成され、支持部９を昇降させて、冷却部４と冷却対象０との距離を変更することが可能な昇降部である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

昇降部１０はジャッキやウインチなどの一般的な昇降機構であればなんでもよい。また、冷却時に冷却部４へ冷却対象０の自重が掛からない場合は、昇降部１０は簡易的なものでもよい。本願では、昇降部１０の形状は、模式的に図示する。また、本願でいう昇降部とは単に上下運動するものではなく、冷却部４と冷却対象０との距離を変更することが可能な機構を指すとする。つまり、昇降部１０を伸縮部１０と称してもよい。

複数の冷却部４の流路２はそれぞれ配管５により連結されている。実施の形態２に係る冷却装置においても、配管５に可撓性（柔軟性）を有するものを使用することで、冷媒が循環するポンプ６との間及び冷却部４間を配管５が有する可撓性の範囲で、配管５を変形させることができるので、設置の自由度が高まる。

図９に示すように、冷却部４を複数、冷却対象０の放熱面に沿ってマトリックス状に配置し、それぞれ冷却板１（冷却部４）間を配管５で接続することで、大型の冷却板を模擬することができる。また、冷却対象０の放熱面である曲面に対応する曲面は、二つの冷却部４の一方を他方に対し、傾斜させて支持することで得ることができる。そして、これらの冷却板１（冷却部４）群を冷却対象０の放熱面に接触させることにより、放熱面全体を冷却できる。

冷却部４の枚数は、図９に図示するように行方向に３枚、列方向に３枚の９枚だけでなく、冷却対象０と冷却部１（冷却部４）の大きさに応じて適宜選択可能であり、大きな放熱面に対しては冷却板の大型化に加え冷却板の数を増やすことで対応でき、複雑な形状の放熱面に対しては、より多くの小型の冷却部４を用いることで対応できる。冷却対象０の放熱面の形状を考慮した支持部９（架台９）を設ける。つまり、冷却対象０の放熱面である曲面の直線的に模擬した構造や、冷却対象０の放熱面である曲面と同じ曲面を支持部９に形成する。図９及び図１０は、冷却対象０の放熱面である曲面の直線的に模擬した構造を有する支持部９（架台９）を示している。

図１０では、複数設けた冷却部４ごとに冷却対象０の放熱面に接触させる昇降機構（昇降部１０）をそれぞれ形成させるのではなく、冷却対象０の放熱面の形状を考慮した支持部９（架台９）を設け、その上に複数の冷却部４を設置し（図９，図１０（ａ））、支持部９のみを昇降部１０で押し上げることで、全冷却板１（冷却部４）を同時に接触させることができる（図１０（ｂ））。もちろん、複数設けた冷却部４ごとに冷却対象０の放熱面に接触させる昇降機構（昇降部１０）を形成してもよいが、図９及び図１０に記載の昇降部１０のようにすることで、複数の冷却部４の押し上げ構造が簡素化され、冷却対象０に対する冷却部４の着脱が容易となる。

さらに、冷却対象０の放熱面の形状を考慮した支持部９（架台９）を設けているので、冷却部４の形状を統一することが容易であるので、冷却部４の製作コストを低減できる。また、支持部９の形状を放熱面の形状に対応させ、冷却対象０が、載置されたとき、又は、押し当てられたときに冷却対象０と接触する面が曲面状に変形するもの、或いは、該曲面状の面の曲率と同じ曲率の曲面を冷却対象０が載置される又は押し当てられる面を熱伝導部材３ｓが有するものであれば、熱伝導部材３ｓの厚さを小さくし、熱抵抗を下げることにより、より高い冷却能力を得ることができる。

図１０に複数の冷却部４間をつなぐ配管５接続構造の例を示す。図１０（ａ）は、複数の冷却部４を配管５で直列に接続した例であり、模擬した大型の冷却板内の温度は、配管５のルートに沿って入口から出口に向かうにつれ冷媒の温度が高くなる。よって、冷却対象０の放熱面の温度が高い部分に接触させる冷却部４を配管５の出口近傍になるように接続し、放熱面の温度が比較的低い部分に、接触させる冷却部４を配管５の入口近傍になるように接続すれば、効率よく冷却できる。

一方、図１０（ｂ）は、複数の冷却部４を配管５で並列に接続することにより、模擬した大型の冷却板内の冷媒の温度分布が入口側で低温、出口側で高温となり、冷却部４と同一形状の１枚の大型の冷却板を模擬した構造を有する冷却装置になる。以上より、冷却対象０の放熱面の温度分布に合わせて、冷却部４間の配管５の接続を決定することにより、効率的に冷却を行うことができる。

また、実施の形態２に係る冷却装置は、配管５が、複数の冷却部４（冷却板１）のうち、所定の数ごとに異なる系統で配設してもよいが、系統ごとの冷却部４（冷却板１）の枚数や行方向及び列方向の枚数は互いにそろえておく方が実用的である。この例を図１２及び１３に示す一系統が行方向に３枚、列方向に３枚の９枚の冷却部４（冷却板１）を有する場合を用いて説明する。図１２及び１３から分かるように、隣り合う系統同士の冷媒の流れる方向が異なるものとなっているので、模擬した大型の冷却板内の冷媒の温度分布が入口側で低温、出口側で高温となることが隣り合う系統同士で、ある程度は相殺されるので、全体的に、均一若しくは均一に近い冷却機能を得ることができる。

なお、図１３に示す配列では、隣り合う系統同士の冷媒の流れる方向が、列方向では、冷却部４の配列だけで、隣り合う系統同士の冷媒の流れる方向が異なるものなるが、行方向では、冷却部４の配列だけでは、そうならないので、図１３における系統１の冷媒流入側と系統３の冷媒流出側との配管を同じ方向（側）に曲がったものを使用することで、隣り合う系統同士の冷媒の流れる方向が異なるものとする必要がある。同じく、図１３における系統２の冷媒流出側と系統４の冷媒流入側との配管を同じ方向（側）に曲がったものを使用することで、隣り合う系統同士の冷媒の流れる方向が異なるものとする必要がある。

全体的に、均一若しくは均一に近い冷却機能を得ることは、系統数を増やせば増やすほど効果が高まる。よって、構造の複雑化とトレードオフして系統数を決定すればよい。なお、図１２及び図１３では、配管５の系統は４つとしているがこれに限るものではない。また、各系統の配管５が全て同じポンプ６に接続されていてもよいし、各系統の配管５ごとに異なるポンプ６に接続されていてもよい。

実施に形態２に係る冷却装置は、冷却板１の内部に形成され、冷媒が通過する流路２、冷却板１の片面に形成された柔軟性を有する熱伝導部材３ｓからなる冷却部４と、複数の冷却部４をマトリックス状に配列し、少なくとも二つの冷却板１の一方を他方に対し、傾斜させて支持する支持部９と、複数の冷却部４の流路を連結する配管５とを備えたものともいえる。熱伝導部材３ｓによる冷却部４と冷却対象０間の隙間の吸収代（しろ）を超える放熱面をもつ大型の冷却対象０の場合、もしくは大型の冷却対象０に対し１枚の大型の冷却部４の作成が困難である場合に好適なものといえる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３について、図１４〜図１８を用いて説明する。実施の形態３は、実施の形態１に係る冷却装置の冷却部４（冷却板１）を複数用いた場合（図５及び図６に記載のものと異なるもの）を説明する。よって、実施の形態３では実施の形態１と異なる部分を中心に説明を行い、実施の形態１及び３で共通する部分の説明は省略している場合がある。なお、実施の形態２に係る冷却装置に、複数の冷却部４の支持角度を所定の範囲で変更が可能なものとする支持角度可変部が追加されたものが、実施の形態３に係る冷却装置に相当する。よって、実施の形態３では実施の形態２と異なる部分を中心に説明を行い、実施の形態３では、実施の形態２及び３で共通する部分の説明は省略している場合がある。図１４の点線内は、一つの冷却部４を拡大したものである。

図１４〜１８において、１１は複数の冷却部４（冷却部１）の支持角度を所定の範囲で変更が可能なものとする支持部（支持角度可変部）であり、支持部１１（支持角度可変部１１）は、冷却部４（冷却部１の背面）をボールジョイント１１ｊとサスペンション１２とにより支持するものであり、冷却部４（冷却部１）を支持する機構としては、実施の形態２における支持部９の一部に相当する。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

図１４〜１８では、ボールジョイントのボール部分を冷却部４側に配置されたものを図示しているが、ボールジョイントのボール部分を支持部９側に配置してもよい。ボールジョイントのボール部分を支持部９側に配置した場合は、サスペンション１２の長さ分だけ、冷却部４の支持角度を変更する所定の範囲を広げることができる。また、ボールジョイントのボール部分を冷却部４側に配置した場合は、冷却部４の支持角度を変更する所定の範囲は狭まるが、複数の冷却部４を密にマトリックス状に配列することができる。冷却部４が可動するので、それぞれ冷却板１（冷却部４）間を柔軟性のある配管５で接続することで、大型の冷却板を模擬する。

実施の形態３に係る冷却装置は、図１４に示すように、冷却部４の底面（背面）にボールジョイント１１ｊとサスペンション１２が取り付き、それぞれの冷却板１（冷却部４）のサスペンション１２は、一つの支持部９に設置されている。この支持部９には、実施の形態２と同様に、昇降部１０（伸縮部１０）が形成されている。冷却部４は、ボールジョイント１１ｊとサスペンション１２により、冷却部４の回転と高さ方向の調整ができる構造となっている。また、冷却板１間を柔軟性のある配管５で接続することで、冷却板は周囲の冷却板の姿勢に拘束されずに自由に動くことができる。

支持部９を昇降部１０で押し上げることにより、複数の冷却部４がそれぞれ、ボールジョイント１１ｊにより冷却部４が冷却対象０の放熱面に沿う向きに回転（首振り）し、サスペンション１２により冷却部４が高さ方向に適宜移動するため、支持部９を押し上げる動作のみで全冷却板１が自動的に放熱面に沿うように接触し、冷却を行うことができる。また、冷却板１を小さくし、数を増やすことで、より複雑な形状に対応できる。

次に、実施の形態３に係る冷却装置において、配管５が可撓性を有することで得られる効果を図１５〜図１８を用いて説明する。図１５に示す冷却部４（冷却板１）の位置を冷却部４が冷却対象０の放熱面に沿う向きの定常状態とする。図１５では配管５は屈曲していない。図１６は、実施の形態３に係る冷却装置の隣り合う冷却部４が１８０°以内の角度を持って互いに傾斜している場合を示しており、このような位置関係に隣り合う冷却部４が配置されても、配管５が下方に屈曲することで、配管の冷媒搬送に支障をきたさない。

図１７は、実施の形態３に係る冷却装置の隣り合う冷却部４が１８０°以上の角度を持って互いに傾斜している場合を示しており、このような位置関係に隣り合う冷却部４が配置されても、配管５が上方に屈曲することで、配管の冷媒搬送に支障をきたさない。

図１８は、実施の形態３に係る冷却装置の隣り合う冷却部４が同じ方向に傾斜している場合を示しており、このような位置関係に隣り合う冷却部４が配置されても、配管５がＳ字状に屈曲することで、配管の冷媒搬送に支障をきたさない。

図１６，図１７，図１８に示す配管５の屈曲形状は、あくまでも一例であり、配管の材料や冷媒の流入によっては異なる例もありうる。また、図１５では、配管５が直線状になっているもの図示しているが、図１６に示す配管５のように屈曲した（垂れ下がった）状態を冷却部４が冷却対象０の放熱面に沿う向きの定常状態としてもよい。

実施の形態２及び３に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）において、熱伝導部材３ｓを使用する場合、複数の冷却部４（冷却板１）に亘って、一枚の熱伝導部材３ｓを載置（接着）させてもよい。もちろん、実施の形態１に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）において、複数の冷却部４（冷却板１）を使用する場合も同様である（例えば、図５に記載の冷却装置）。

以上、実施の形態１〜３に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）は、熱伝導部材３ｓを使用した場合、冷却板１上に柔軟性があり、さらに片面非粘着の特性をもつ高熱伝導材料（熱伝導部材３ｓ）を接着させ、冷却板１を介して熱伝導部材３ｓを曲面もしくは凹凸形状などの放熱面をもつ冷却対象０に接触させることにより、熱伝導部材３ｓが冷却対象０と冷却板１との隙間を埋め、常に十分な熱交換面積を確保でき、取り外し可能なものであるといえる。

実施の形態１〜３に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）を構成する冷却板１の吸熱面に柔軟性のある熱伝導部材３ｓを接着させる。さらに、冷却対象０の放熱面に接触する側を非粘着の材料を選定することによって、接触後、取り外しを容易に行うことができる。接触する材料が柔軟であるため、放熱面側の曲面の形状にかかわらず、十分な接触面積を得ることができ、高い冷却性能の実現が可能である。よって、実施の形態１〜３に係る発明では、容易に運用可能な高性能な外付の液冷冷却装置を構成できる。さらに、複数の冷却板を発熱体に沿って並べ、冷却板間を柔軟性のある配管５で接続することにより、大型の冷却板１を模擬でき、大型の冷却対象０に対して冷却可能となる。

実施の形態１〜３に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）では、熱伝導部材３ｓを使用した場合、冷却板１（曲面部３）を冷却対象０に接触させる際に、熱伝導部材３ｓを冷却板１（曲面部３）と冷却対象０との間に挟みこむようにしてもよい。つまり、冷却板１（曲面部３）と熱伝導部材３ｓとが別体になっていてもよい。また、冷却対象０の放熱面、つまり、冷却板１（曲面部３）と接触する面において冷却対象０に熱伝導部材３ｓを形成してもよい。もちろん、実施の形態２及び３に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）における複数の冷却部４（冷却板１）に亘って、一枚の熱伝導部材３ｓを冷却板１（曲面部３）と冷却対象０との間に挟みこむようにしてもよい。

実施の形態１〜３に係る冷却装置（外付液冷冷却装置）は、冷却板１の内部に形成され、冷媒が通過する流路２、冷却板１の片面に形成された、柔軟性を有する熱伝導部材３ｓ、又は、曲面部３からなる冷却部４、或いは、冷却板１の内部に形成され、冷媒が通過する流路２、冷却板１の片面に形成された曲面部３と該曲面部３に形成された柔軟性を有する熱伝導部材３ｓからなる冷却部４を備えたものといえる。

０・・冷却対象（冷却対象物，発熱体，帯熱体）、１・・冷却板、４ａ・・第１の板（上板）、１ｂ・・第２の板（下板）、１ｃ・・締結具（締結用ねじ）、１ｄ・・締結孔（締結用ねじ穴）、１ｆ・・フィン、２・・流路、２ｗ・・開口、３・・曲面部（熱伝導部材３ｓが形成された曲面部，熱伝導部材３ｓが形成された平坦部）、３ｓ・・熱伝導部材、４・・冷却部、５・・配管、６・・ポンプ、７・・固定具、７ａ・・固定具（固定用ねじ）、７ｂ・・固定具（固定用ガイド）、８・・固定部（固定用ベルト）、９・・支持部（架台）、１０・・昇降部（ジャッキ，ウインチ，伸縮部）、１１・・支持部（支持角度可変部）、１１ｊ・・ボールジョイント、１２・・サスペンション。

Claims (10)

1. 第１の板と第２の板とが重なり構成された冷却板、この冷却板の内部に形成され、冷媒が通過する流路、前記第１の板における前記第２の板と反対側に面に形成された曲面部からなる冷却部と、複数の前記冷却部をマトリックス状に配列し、少なくとも二つの前記冷却板の一方を他方に対し、傾斜させて支持する支持部と、複数の前記冷却部の流路を連結する配管とを備え、
   前記支持部は、前記冷却部をボールジョイントとサスペンションとにより支持するものである冷却装置。
2. 前記支持部は、複数の前記冷却部の支持角度を所定の範囲で変更が可能なものである請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記ボールジョイントのボール部分は、前記冷却部側に配置された請求項１又は２に記載の冷却装置。
4. 前記配管は、可撓性を有するものである請求項１、２、３のいずれか１項に記載の冷却装置。
5. 前記配管は、複数の前記冷却部のうち、所定の数ごとに異なる系統で配設されたものである請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷却装置。
6. 前記流路は、前記第１の板に形成された複数のフィンと前記第２の板の面との間に形成されるものである請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷却装置。
7. 前記支持部は、昇降が可能なものである請求項１〜６のいずれか１項に記載の冷却装置。
8. 冷却板、この冷却板の内部に形成され、冷媒が通過する流路、前記冷却板の片面に形成された曲面部からなる冷却部と、複数の前記冷却部をマトリックス状に配列し、少なくとも二つの前記冷却板の一方を他方に対し、傾斜させて支持する支持部とを備え、前記支持部は、前記冷却部をボールジョイントとサスペンションとにより支持するものである冷却装置。
9. 前記曲面部は、柔軟性を有する熱伝導部材を介して冷却対象と接触するものである請求項１〜８のいずれか１項に記載の冷却装置。
10. 前記熱伝導部材は、冷却対象が、載置されたとき、又は、押し当てられたときに前記冷却対象と接触する面が曲面状に変形し、或いは、該曲面状の面の曲率と同じ曲率の曲面を前記冷却対象が載置される又は押し当てられる面を前記熱伝導部材が有し、
    前記熱伝導部材と接触する前記冷却板の面は、前記熱伝導部材の曲面状の面の曲率以下の曲率を有する曲面である請求項９に記載の冷却装置。

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