JP6307931B2 - 冷却器および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、発熱素子を冷却する冷却器およびこの冷却器を備える電子機器に関する。

従来、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの発熱素子を冷却するために、この発熱素子上に冷却器が配置されることがある。冷却器は、例えば板状のフィンにより仕切られた、冷媒が流れる複数の流路を備える。

冷却器としては、冷媒に乱流を生じさせるもの、冷媒を均等に分配するために中央の流路の流路長（つまり冷媒の流れ方向の長さ）を短くしたもの、同一流速を得るために流路長に応じて流路幅を変更するものなどが知られている。また、冷却器として、流路における圧力損失を異ならせるためにフィンの形状を異ならせるものや、高温部分の流体速度が速くなるように流路の形状が設計されるものなども知られている。（例えば、特許文献１〜５参照）

国際公開第２０１２／１１４４７５号 特開２００１−２４１２６号公報 特開２００７−３３３３５７号公報 特開２０１１−２２８５６６号公報 特表２００８−５３５２６１号公報

図１３は、参考技術に係る電子機器２０１を示す平面図である。
図１４は、図１３のXIV-XIV断面図である。

図１３に示す電子機器２０１は、基板本体２０２と、発熱素子２０３と、供給配管２０４と、排出配管２０５と、冷却器２１０と、を備える。

図１３に示される例では、基板本体２０２には、３個の発熱素子２０３が実装されている。基板本体２０２は、例えばＸＹ平面に拡がる。基板本体２０２は、例えば、絶縁された基材に回路パターンが形成されたものである。なお、図１３は、基板本体２０２を一部のみ示しているため、基板本体２０２の周囲の部分を不規則な波線（破断線）で示している。

図１４に示すように、発熱素子２０３は、半導体チップであるダイ（ｄｉｅ）２０３ａと、素子基板本体２０３ｂと、半田である接合部２０３ｃと、を含む。ダイ２０３ａは、素子基板本体２０３ｂ上に配置されている。この素子基板本体２０３ｂは、接合部２０３ｃを介して基板本体２０２に実装されている。

供給配管２０４は、供給主配管２０４ａと、この供給主配管２０４ａから分岐した複数の供給副配管２０４ｂと、を含む。複数の供給副配管２０４ｂは、互いに異なる冷却器２１０におけるケーシング２１１の上面に接続されている。ケーシング２１１は、板状のベース２１１ａと、カバー２１１ｂと、を含み、内部に図１４に示される冷媒Ｒが流れる。

各供給副配管２０４ｂは、供給主配管２０４ａを流れる冷媒Ｒを、ケーシング２１１に流す。なお、図１３および図１４に示される白抜きの矢印は、冷媒Ｒの流れを表している。冷媒Ｒは、液体である。

排出配管２０５は、排出主配管２０５ａと、この排出主配管２０５ａから分岐した複数の排出副配管２０５ｂと、を含む。複数の排出副配管２０５ｂは、互いに異なる冷却器２１０におけるケーシング２１１の上面に接続されている。各排出副配管２０５ｂは、ケーシング２１１から排出される冷媒Ｒを排出主配管２０５ａに流す。

供給主配管２０４ａおよび排出主配管２０５ａは、冷媒Ｒが発熱素子２０３から受けた熱を放熱する熱交換装置に接続されている。そして、冷媒Ｒは、熱交換装置と供給配管２０４と冷却器２１０と排出配管２０５との間を循環する。

なお、供給副配管２０４ｂおよび排出副配管２０５ｂは、冷却器２１０のケーシング２１１の上面において、図１３に示されるように対角線上に配置されるか、或いは、同一の中心線上に配置される。

ところで、近年、電子機器の演算性能の向上に伴い、発熱素子の発熱密度が高くなってきている。また、演算コア部の集約化（マルチコア化またはマルチチップ化）などにより、発熱素子の放熱面における温度分布が不均一になってきている。

図１５は、放熱面２０３ａ−１の温度分布を説明するための発熱素子２０３の平面図である。

図１３および図１４に示される上述の発熱素子２０３では、図１５に示されるように、例えばダイ２０３ａ上に放熱面２０３ａ−１が位置する。この放熱面２０３ａ−１は、例えば４箇所に位置する高温部分２０３ａ−１ａと、この高温部分２０３ａ−１ａの周囲を取り囲む中温部分２０３ａ−１ｂと、それ以外の部分である低温部分２０３ａ−１ｃと、を含む。なお、高温部分２０３ａ−１ａは、例えば演算コア部が置かれている箇所に対応する。

図１５の例では、温度分布が不均一になっている。そのため、従来のように冷却器２１０において均一に冷媒が流れる場合、冷媒Ｒの流量が、高温部分２０３ａ−１ａの冷却に適した流量であると、中温部分２０３ａ−１ｂや低温部分２０３ａ−１ｃにおいては流量が過剰となる。また、冷媒Ｒの流量が、中温部分２０３ａ−１ｂや低温部分２０３ａ−１ｃの冷却に適した流量であると、高温部分２０３ａ−１ａにおいては流量が不足する。

本発明の１つの側面における目的は、発熱素子の冷却効率を向上させることができる冷却器および電子機器を提供することである。

１つの態様では、冷却器は、ケーシングと、第１の流路と、第２の流路と、を備える。前記ケーシングは、発熱素子の放熱面に対向して配置される。前記第１の流路は、前記ケーシング内に設けられ、冷媒が流れる。前記第２の流路は、前記ケーシング内に設けられ、冷媒が流れる。前記第１の流路は、前記発熱素子のコア部に対向する。前記第２の流路は、前記発熱素子のうち前記コア部を除く部分に対向する。前記第１の流路における、前記放熱面に直交する方向における前記放熱面側である一端側の経路長は、前記第２の流路のうち前記放熱面に直交する方向における前記放熱面側である一端側の流路長よりも短い。

１つの態様によれば、発熱素子の冷却効率を向上させることができる。

一実施の形態に係る電子機器を示す平面図である。 図１のII-II断面図である。 一実施の形態に係る冷却器の内部構造を示す断面図（図４のIII-III断面図）である。 図３のIV-IV断面図である。 図３のＶ-Ｖ断面図である。 図３のVI-VI断面図である。 図４のVII-VII断面図である。 他の実施の形態に係る冷却器の内部構造を示す断面図（図９のVIII-VIII断面図）である。 図８のIX-IX断面図である。 図８のX-X断面図である。 図８のXI-XI断面図である。 図９のXII-XII断面図である。 参考技術に係る電子機器を示す平面図である。 図１３のXIV-XIV断面図である。 放熱面の温度分布を説明するための発熱素子の平面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る冷却器および電子機器について説明する。
＜一実施の形態＞
図１は、一実施の形態に係る電子機器１を示す平面図である。

図２は、図１のII-II断面図である。
図１および図２に示される電子機器１は、基板本体２と、発熱素子３と、供給配管４と、排出配管５と、冷却器１０と、を備える。基板本体２は、例えば、電子機器に配置されるプリント基板である。

基板本体２は、例えば板状を呈する。図１に示される例では、基板本体２には、３個の発熱素子３が実装されている。基板本体２は、例えばＸＹ平面に拡がる。基板本体２は、例えば、絶縁された基材に回路パターンが形成されたものである。なお、図１は、基板本体２を一部のみ示しているため、基板本体２の周囲の部分を不規則な波線（破断線）で示している。

発熱素子３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。一例ではあるが、図２に示されるように、発熱素子３は、半導体チップであるダイ（ｄｉｅ）３ａと、素子基板本体３ｂと、半田である接合部３ｃと、を含む。

ダイ３ａは、素子基板本体３ｂ上に配置されている。ダイ３ａの上面が放熱面３ａ−１の一例である。なお、基板本体２が縦置きされた場合には、発熱素子３は、基板本体２の上方ではなく側方に配置され得る。また、放熱面３ａ−１は、発熱素子３の上面ではなく側面に位置し得る。

素子基板本体３ｂは、接合部３ｃを介して基板本体２に実装されている。素子基板本体３ｂは、基板本体２と同様に、例えば、絶縁された基材に回路パターンが形成されたものである。発熱素子３としては、基板本体２に直接的に実装された半導体チップなどであってもよい。

詳しくは後述するが、図３および図７に点線で示されるように、放熱面３ａ−１は、例えば４箇所に位置する高温部分（高発熱部）３ａ−１ａを含む。この高温部分３ａ−１ａは、演算コア部（コア部の一例）が置かれている箇所に対応する。また、高温部分３ａ−１ａは、放熱面３ａ−１のうち「放熱面３ａ−１の平均温度よりも高温の領域」の一例である。

放熱面３ａ−１のうち高温部分３ａ−１ａ以外の部分は、高温部分３ａ−１ａよりも低温の低温部分（低発熱部）３ａ−１ｂである。なお、低温部分３ａ−１ｂは、演算コア部を除く部分に対応し、「放熱面３ａ−１のうち高温の領域よりも低温の領域」の一例である。

図１および図２に示されるように、供給配管４は、供給主配管４ａと、この供給主配管４ａから分岐した複数の供給副配管４ｂと、を含む。供給主配管４ａは、例えばＹ方向に延びる。供給副配管４ｂは、例えばＸ方向に延びる。なお、Ｘ方向、Ｙ方向、および後述するＺ方向は、互いに直交する方向である。

複数の供給副配管４ｂは、互いに異なる冷却器１０において、後述するケーシング１１の供給口１１ｃに接続されている。各供給副配管４ｂは、供給主配管４ａを流れる図２に示される冷媒Ｒを、ケーシング１１の供給口１１ｃに流す。なお、図１および図２に示される白抜きの矢印は、冷媒Ｒの流れを表している。冷媒Ｒは、液体である。ただし、冷媒Ｒは、気体であってもよいし、液体および気体が混合された混合体であってもよい。

排出配管５は、排出主配管５ａと、この排出主配管５ａから分岐した複数の排出副配管５ｂと、を含む。排出主配管５ａは、例えばＹ方向に延びる。排出副配管５ｂは、例えばＸ方向に延びる。

複数の排出副配管５ｂは、互いに異なる冷却器１０において、ケーシング１１の排出口１１ｄに接続されている。各排出副配管５ｂは、ケーシング１１の排出口１１ｄから排出される冷媒Ｒを排出主配管５ａに流す。

供給主配管４ａおよび排出主配管５ａは、冷媒Ｒが発熱素子３から受けた熱を放熱する熱交換装置に接続されているとよい。そして、冷媒Ｒは、熱交換装置と供給配管４と冷却器１０と排出配管５との間を循環するとよい。なお、熱交換装置は、電子機器１の外部または内部に配置される。

ケーシング１１について詳しくは後述するが、ケーシング１１の供給口１１ｃおよび排出口１１ｄは、ケーシング１１のカバー１１ｂの４つの側面のうち同一の側面（図２では右側の側面）に形成されている。そのため、供給口１１ｃおよび排出口１１ｄがベース１１ａの上面或いは異なる側面に形成される場合と比較して、図１および図２に示される供給配管４および排出配管５が配置される領域を例えばＸ方向およびＺ方向に小さくできる。

また、供給主配管４ａおよび排出主配管５ａは、冷却器１０に対して同一側（例えばＸ方向の片側）で側方を通って延びる。そのため、供給主配管４ａおよび排出主配管５ａが冷却器１０に対して両側の各々において側方を通って延びる場合と比較して、供給配管４および排出配管５が配置される領域を例えばＸ方向に小さくできる。なお、供給主配管４ａおよび排出主配管５ａは、冷却器１０の真横を通って延びなくてもよく、例えば、冷却器１０の斜め上方において、冷却器１０の側方を通って延びてもよい。このように、冷却器１０の側方は、冷却器１０の真上および真下を除く部分である。

供給副配管４ｂと排出副配管５ｂとは異なる高さに位置する。また、供給副配管４ｂと排出副配管５ｂとの長さは異なる。これにより、供給主配管４ａと排出主配管５ａとの干渉を防止することができる。なお、図２に示される例では、供給口１１ｃは排出口１１ｄよりも上方に位置し、供給副配管４ｂは排出副配管５ｂよりも長い。

図３は、一実施の形態に係る冷却器１０の内部構造を示す断面図（図４のIII-III断面図）である。

図４、図５、および図６は、図３のIV-IV断面図、Ｖ-Ｖ断面図、およびVI-VI断面図である。

図７は、図４のVII-VII断面図である。
図３〜図７に示されるように、冷却器１０は、ケーシング１１と、複数の流路１２（１２−１〜１２−１３）と、複数のフィン１３（１３−１〜１３−１２）と、複数の制限部１４と、を備える。冷却器１０は、発熱素子３上に配置されている。なお、基板本体２が縦置きされた場合には、冷却器１０は発熱素子３の上方ではなく側方に配置され得る。

一例ではあるが、ケーシング１１は、ベース１１ａと、カバー１１ｂと、を含む。
ベース１１ａは、発熱素子３のダイ３ａの放熱面３ａ−１上に、例えば、放熱グリスまたは放熱シートを挟んで配置されている。これにより、ケーシング１１は、放熱面３ａ−１に対向して配置されている。ベース１１ａは、例えば板状を呈する。また、ベース１１ａは、例えばＸＹ平面に拡がる。ベース１１ａの材料は、金属などの熱伝導性の良好な材料であることが望ましい。

カバー１１ｂは、ベース１１ａとの間の空間に冷媒Ｒを流入させるために、底面側が開口した直方体形状を呈する。上述のとおり、カバー１１ｂの側面には、供給口１１ｃおよび排出口１１ｄが形成されている。なお、供給口１１ｃおよび排出口１１ｄは、図３の各切断線の手前に位置するため、図４〜図６においては実際には表れない。そのため、供給口１１ｃおよび排出口１１ｄは、図４〜図６においては二点鎖線（想像線）で示されている。

流路１２は、例えば、板状のフィン１３によって仕切られることで、ケーシング１１内に設けられている。図３および図７に示される例では、流路１２は１３個設けられ（１２−１，・・・，１２−１３）、フィン１３は１２個設けられている（１３−１，・・・，１３−１２）。

フィン１３は、例えばＹＺ平面に配置されている。フィン１３には、発熱素子３から発せられた熱がベース１１ａを介して熱伝導される。そのため、少なくとも一部のフィン１３は、発熱素子３の放熱面３ａ−１の上方に形成されることが望ましい。

フィン１３の材料は、ベース１１ａの材料と同様に、金属などの熱伝導性の良好な材料であることが望ましい。フィン１３は、例えば、ケーシング１１のベース１１ａと一体に形成されている。

なお、流路１２は、フィン１３により仕切られるのではなく、例えばブロック状の部材に形成された孔であってもよい。

図５〜図７に示されるように、例えば両端のフィン１３−１，１３−１２以外のフィン１３には、凹部１３ａ（１３−６ａ，１３−７ａ，１３−８ａ，１３−９ａ等）が形成されている。

凹部１３ａは、フィン１３のうち冷媒Ｒの流れ方向（Ｙ方向）の上流側の端部（図７に示される例では左端）に形成されている。なお、凹部１３ａは、冷媒Ｒの流れ方向（Ｙ方向）の下流側の端部に形成されていてもよい。図３は、各フィン１３の下端における、凹部１３ａにより形成される上流側の端部の位置を、符号１３ａを付した１本の点線で示している。

望ましい一例ではあるが、凹部１３ａは、フィン１３のＹ方向の長さが上端から下端にかけて漸減するように形成されている。なお、フィン１３のＹ方向の長さが漸減する場合には、凹部１３ａの端面が凹凸形状（例えばギザギザの形状）を呈することで、凹凸部分の一部ではＹ方向の長さが増えているような場合も含まれる。ここで、流路１２およびフィン１３の下端側（下端）は、放熱面３ａ−１に直交するＺ方向における放熱面３ａ−１側である「一端側（一端）」の一例である。また、流路１２およびフィン１３の上端側（上端）は、放熱面３ａ−１に直交するＺ方向における、放熱面３ａ−１とは反対側である「他端側（他端）」の一例である。

図３に示されるように、各フィン１３の上端におけるＹ方向の長さは、同一の長さＬ０である。ただし、各フィン１３の上端におけるＹ方向の長さは、互いに同一でなくともよい。

図３に示される両端のフィン１３−１，１３−１２のうち一方のフィン１３−１には、図４に示されるように凹部１３ａが形成されていない。そして、フィン１３−１は、例えば矩形板状を呈する。そのため、フィン１３−１のＹ方向における長さは、高さ方向の位置によらず長さＬ０である。なお、図３に示される両端のフィン１３−１，１３−１２のうち他方のフィン１３−１２も、凹部１３ａが形成されていない。そして、フィン１３−１２は、例えば矩形板状を呈する。そのため、フィン１３−１２のＹ方向における長さも、高さ方向の位置によらず長さがＬ０である。

図３に示される両端のフィン１３−１，１３−１２とケーシング１１との間の流路１２−１，１２−１３の流路長（つまり冷媒Ｒの流れ方向（Ｙ方向）の長さ）は、フィン１３−１，１３−２のＹ方向の長さＬ０と同一であると考えられる。そして、両端のフィン１３−１，１３−１２には凹部１３ａが形成されていないため、両端の流路１２−１，１２−１３の流路長は、図４に示されるように、高さ方向の位置によらず長さＬ１（＝Ｌ０）である。

図３に示されるように、放熱面３ａ−１のうち高温部分３ａ−１ａに対向する流路１２−９は、図５にも示される２つのフィン１３−８，１３−９の間に位置する。ここで、図５に示される流路１２−９は、「第１の流路」の一例であり、演算コア部に対向する。なお、図５においては表れないはずの、図３のV-V切断線手前のフィン１３−８は、二点鎖線（想像線）で示されている。

図７に示されるように凹部１３ａの大きさにはばらつきがある。そのため、図５に示されるように、２つのフィン１３−８，１３−９の間の流路１２−９は、各高さにおいて、２つのフィン１３−８，１３−９の上流側の端部間の中心位置から下流側の端部間の中心位置までの範囲に位置すると考える。図５は、流路１２−９を一点鎖線で示している。

図５に示されるように、フィン１３−８，１３−９に上述の凹部１３−８ａ，１３−９ａが形成されていることで、流路１２−９の流路長は、下端側で上端側よりも短い（Ｌ９＜Ｌ０）。また、流路１２−９の流路長は、上端（Ｌ０）から下端（Ｌ９）にかけて漸減する。

なお、図５に示される例とは異なり、流路１２−９の流路長が「下端」において、「上端」と同じまたは「上端」よりも長くなっている場合（例えば、上端の流路長を局所的に短くした場合など）について考える。この場合においても、流路１２−９の高さ方向の下半分の流路長の平均が上半分の流路長の平均よりも短ければ、下端「側」の流路長が上端「側」の流路長よりも短いということとする。

図５に示されるように、流路１２−９の流路長は、上端（Ｌ０）から下端（Ｌ９）にかけて連続的に漸減するが、不連続に漸減していてもよい。なお、流路１２−９の流路長は、上端（Ｌ０）から下端（Ｌ９）にかけて、局所的に長くなる部分を有していても、他の部分が漸減している場合には、漸減していることとする。

あくまで一例ではあるが、図５に示されるように、流路１２−９の流路長は、上端（Ｌ０）から下端（Ｌ９）に近づくほど短くなる度合いが小さくなっている。これにより、流路１２−９における上流側の端部（図５に示される例では左端）を繋ぐ線は、曲線になっている。

図３に示されるように放熱面３ａ−１のうち低温部分３ａ−１ｂのみに対向する流路１２−７は、図６にも示される２つのフィン１３−６，１３−７の間に位置する。ここで、図６に示される流路１２−７は、「第２の流路」の一例であり、演算コア部を除く部分に対向する。なお、図６においては表れないはずの、図３のVI-VI切断線手前のフィン１３−６は、二点鎖線（想像線）で示されている。また、図６において、流路１２−７は、一点鎖線で示されている。

図６に示されるように、フィン１３−６，１３−７に上述の凹部１３−６ａ，１３−７ａが形成されていることで、流路１２−７の流路長は、下端側で上端側よりも短い（Ｌ７＜Ｌ０）。

図６に示される流路１２−７の流路長は、図５に示される流路１２−９の流路長と同様に、上端（Ｌ０）から下端（Ｌ７）にかけて漸減する。また、流路１２−７の流路長は、流路１２−９の流路長と同様に、上端（Ｌ０）から下端（Ｌ７）に近づくほど短くなる度合いが小さくなっている。

なお、図５に示される流路１２−９（第１の流路の一例）の下端側の流路長（Ｌ９）は、図６に示される流路１２−７（第２の流路の一例）の下端側の流路長（Ｌ７）よりも、図７に示すように短い（Ｌ９＜Ｌ７）ことが望ましい。

図３、図４、および図６に示される複数の制限部１４の各々は、流路１２−７（第２の流路の一例）および放熱面３ａ−１に対向しない流路１２−１，１２−１３等における上端側を流れる冷媒Ｒの流量を制限する。制限部１４は、例えば、冷媒Ｒの流れを遮ることで、冷媒Ｒの流量を制限する。

なお、制限部１４は、流路１２−１，１２−７，１２−１３の上端側である上半分の少なくとも一部を流れる冷媒Ｒの流量を制限するとよい。ただし、制限部１４は、流路１２−１，１２−７，１２−１３の上端を含む一部で冷媒Ｒの流量を制限することがより望ましい。

制限部１４は、冷媒Ｒの流れ方向（Ｙ方向）において流路１２−１，１２−７，１２−１３との間に間隙Ｇを隔てて位置するとよい。図３、図４、および図６の例では、制限部１４は、流路１２−１，１２−７，１２−１３よりも冷媒Ｒの流れ方向（Ｙ方向）の上流側に位置する。図４および図６に示されるように、制限部１４は、流路１２−１，１２−７，１２−１３の上流側において、これらの流路に対し、これらの流路の上端から高さ方向の中央部分付近に亘って対向する。

制限部１４は、ケーシング１１と一体に形成されているとよい。図３、図４、および図６に示される例では、制限部１４は、ケーシング１１のカバー１１ｂと一体に形成されている。なお、制限部１４は、フィン１３と一体に設けられていてもよいし、ケーシング１１やフィン１３に対し固定されていてもよい。

一例ではあるが、制限部１４の形状は、図３に示されるＸＹ平面における断面形状が三角形状の三角柱である。この三角柱形状の制限部１４は、ＸＹ平面における三角形状の断面形状のうち１つの頂点が冷媒Ｒの流れ方向（Ｙ方向）の上流側に位置し他の２つの頂点が下流側に位置する。制限部１４の形状は、四角柱形状、円筒形状、或いはその他の形状であってもよい。

なお、制限部１４は、流路１２−１，１２−７，１２−１３の中に設けられていてもよい。また、制限部１４は、流路１２−１，１２−７，１２−１３の一部を完全に塞ぐように設けられていてもよいが、フィン１３から冷媒Ｒへの熱伝導を阻害するため、完全には塞がないことが望ましい。

以上説明した一実施の形態では、流路１２−９（第１の流路の一例）は、高温部分３ａ−１ａ（演算コア部）に対向する。また、流路１２−９の流路長は、放熱面３ａ−１に直交する方向（Ｚ方向）における放熱面３ａ−１側である下端側（一端側の一例）において上端側（他端側の一例）よりも短い（Ｌ９＜Ｌ０）。

そのため、流路１２−９のうち流路長が短い下端側である高温部分３ａ−１ａ側において、流路長に比例する冷媒Ｒの圧力損失を減らすことができる。そのため、圧力損失に起因する流速の低下を抑えることで、流路長を短くした流路１２−９の高温部分３ａ−１ａ側における冷媒Ｒの流速を速めることができる。これにより、冷媒Ｒの流量を増やすことができる。また、流路１２−９の上端側においては、下端側よりも流路長を長く確保することで、流路１２−９を仕切る部材（フィン１３）を介した冷媒Ｒへの熱伝導などにより、発熱素子３から発せられる熱の放熱を促すことができる。したがって、高温部分３ａ−１ａを効率良く冷却することができる。よって、一実施の形態によれば、発熱素子３の冷却効率を向上させることができる。

また、一実施の形態では、流路１２−９（第１の流路の一例）の下端側の流路長は、低温部分３ａ−１ｂ（演算コア部を除く部分）のみに対向する流路１２−７の下端側の流路長よりも短い（Ｌ９＜Ｌ７）。そのため、低温部分３ａ−１ｂに対向する流路１２−７の下端側よりも高温部分３ａ−１ａに対向する流路１２−９の下端側において、冷媒Ｒの流量を上述のように増やすことができる。また、低温部分３ａ−１ｂに対向する流路１２−７の下端側において、高温部分３ａ−１ａに対向する流路１２−９の下端側よりも流路長を確保することで、発熱素子３から発せられる熱の放熱を促すことができる。

また、一実施の形態では、制限部１４は、流路１２−７（第２の流路の一例）の上端側を流れる冷媒Ｒの流量を制限する。そのため、冷媒Ｒを、低温部分３ａ−１ｂに対向する流路１２−７の下端側、並びに、高温部分３ａ−１ａに対向する流路１２−９（第１の流路の一例）の下端側および上端側に流れやすくすることができる。

また、一実施の形態では、制限部１４は、冷媒Ｒの流れ方向（Ｙ方向）において流路１２−７（第２の流路の一例）との間に間隙Ｇを隔てて位置する。そのため、流路１２−７を仕切る部材（フィン１３）と制限部１４との干渉を抑えつつ、冷媒Ｒの流量を制限することができる。

また、一実施の形態では、制限部１４は、ケーシング１１（カバー１１ｂ）と一体に設けられている。そのため、部品点数を増やさずに制限部１４を配置することができる。

また、一実施の形態では、流路１２−９（第１の流路の一例）の上端の流路長Ｌ０は、流路１２−７（第２の流路の一例）の上端の流路長Ｌ０と同一である。そのため、冷却器１０を簡素な構成とすることができる。

また、一実施の形態では、流路１２−７（第２の流路の一例）の流路長は、上端（Ｌ０）から下端（Ｌ７）にかけて漸減する。そのため、流路１２−７の上端から下端に近づくほど冷媒Ｒの流量を増やすことができる。

また、一実施の形態では、流路１２−９（第１の流路の一例）の流路長は、上端（Ｌ０）から下端（Ｌ９）にかけて漸減する。そのため、流路１２−９の上端から下端に近づくほど冷媒Ｒの流量を増やすことができる。

また、一実施の形態では、複数の板状のフィン１３は、第１の流路１２−９等の流路１２を仕切る。そのため、発熱素子３から発せられる熱を、フィン１３を介して、流路１２を流れる冷媒Ｒに熱伝導させることができる。

また、一実施の形態では、ケーシング１１の供給口１１ｃおよび排出口１１ｄは、ケーシング１１（ベース１１ａ）のうち同一の側面に形成されている。そのため、供給口１１ｃおよび排出口１１ｄがベース１１ａの上面或いは異なる側面に形成される場合と比較して、供給配管４および排出配管５が配置される領域を例えばＸ方向およびＺ方向に小さくすることができる。

また、一実施の形態では、供給主配管４ａおよび排出主配管５ａは、冷却器１０に対して同一側（例えばＸ方向の片側）で側方を通って延びる。そのため、供給主配管４ａおよび排出主配管５ａが冷却器１０に対して両側の各々を通って延びる場合と比較して、供給配管４および排出配管５が配置される領域を例えばＸ方向に小さくすることができる。

＜他の実施の形態＞
他の実施の形態では、一実施の形態とは異なる事項を中心に説明をする。

図８は、他の実施の形態に係る冷却器３０の内部構造を示す断面図（図９のVIII-VIII断面図）である。

図９、図１０、および図１１は、図８のIX-IX断面図、X-X断面図、およびXI-XI断面図である。

図１２は、図９のXII-XII断面図である。
図９〜図１１に示されるように、基板本体２２に実装された発熱素子２３は、一例ではあるが、半導体チップであるダイ２３ａと、素子基板本体２３ｂと、半田である接合部２３ｃと、を含む。ダイ２３ａの上面が放熱面２３ａ−１の一例である。

詳しくは後述するが、図８および図１２に点線で示されるように、放熱面２３ａ−１は、例えば２箇所に位置する高温部分（高発熱部）２３ａ−１ａを含む。なお、高温部分２３ａ−１ａは、演算コア部（コア部の一例）に対応し、放熱面２３ａ−１のうち「放熱面２３ａ−１の平均温度よりも高温の領域」の一例である。

また、図８および図１２に点線で示されるように、放熱面２３ａ−１は、例えば１箇所に位置する中温部分（中発熱部）２３ａ−１ｂを含む。この中温部分２３ａ−１ｂは、演算コア部に対応し、高温部分２３ａ−１ａよりも低温であり、後述する低温部分（低発熱部）２３ａ−１ｃよりも高温である。中温部分２３ａ−１ｂは、放熱面２３ａ−１の平均温度以上であっても以下であってもよい。

放熱面２３ａ−１のうち高温部分２３ａ−１ａおよび中温部分２３ａ−１ｂ以外の部分は、高温部分２３ａ−１ａおよび中温部分２３ａ−１ｂよりも低温の低温部分２３ａ−１ｃである。なお、低温部分２３ａ−１ｃは、演算コア部を除く部分に対応し、「放熱面２３ａ−１のうち高温の領域よりも低温の領域」の一例である。

図８および図１２に示されるように、他の実施の形態においても、供給副配管２４ｂおよび排出副配管２５ｂは、冷却器３０のケーシング３１におけるカバー３１ｂの４つの側面のうち同一の側面に形成されている。

図８〜図１２に示されるように、冷却器３０は、ケーシング３１と、複数の流路３２（３２−１〜３２−２０）と、複数のフィン３３（３３−１〜３３−１９）と、複数の制限部３４と、を備える。

他の実施の形態においても、ケーシング３１は、ベース３１ａと、カバー３１ｂと、を含む。

流路３２は、例えば、板状のフィン３３によって仕切られることで、ケーシング３１内に設けられている。図８および図１２に示される例では、流路３２は２０個設けられ（３２−１，・・・，３２−２０）、フィン３３は１９個設けられている（３３−１，・・・，３３−１９）。

図８〜図１２に示されるように、例えば両端のフィン３３−１，３３−１９以外のフィン３３には、凹部３３ａ（３３−４ａ，３３−５ａ，３３−８ａ，３３−９ａ，３３−１６ａ，３３−１７ａ等）が形成されている。

凹部３３ａは、フィン３３のうち冷媒Ｒの流れ方向（Ｙ方向）の上流側の端部（図１２に示される例では左端）に形成されている。なお、凹部３３ａは、冷媒Ｒの流れ方向（Ｙ方向）の下流側の端部に形成されていてもよい。図８は、各フィン３３の下端において凹部３３ａにより形成される上流側の端部の位置を、符号３３ａを付した１本の点線で示している。

望ましい一例ではあるが、凹部３３ａは、フィン３３のＹ方向の長さが上端から下端にかけて漸減するように形成されている。ここで、流路３２およびフィン３３の下端側（下端）は、放熱面２３ａ−１に直交するＺ方向における放熱面２３ａ−１側である「一端側（一端）」の一例である。また、流路３２およびフィン３３の上端側（上端）は、放熱面２３ａ−１に直交するＺ方向における、放熱面２３ａ−１とは反対側である「他端側（他端）」の一例である。

図８に示されるように、各フィン３３の上端におけるＹ方向の長さは、同一の長さＬ０である。ただし、各フィン３３の上端におけるＹ方向の長さは、同一でなくともよい。

図８に示されるように放熱面２３ａ−１のうち高温部分２３ａ−１ａに対向する流路３２−５は、図９にも示される２つのフィン３３−４，３３−５の間に位置する。ここで、図９に示される流路３２−５は、「第１の流路」の一例であり、演算コア部に対向する。

図９に示されるように、フィン３３−４，３３−５に上述の凹部３３−４ａ，３３−５ａが形成されていることで、流路３２−５の流路長は、下端側で上端側よりも短い（Ｌ１０５＜Ｌ１００）。また、流路３２−５の流路長は、上端（Ｌ１００）から下端（Ｌ１０５）にかけて漸減する。あくまで一例ではあるが、流路３２−５の流路長は、上端（Ｌ１００）から下端（Ｌ１０５）に近づくほど短くなる度合いが小さくなっている。

図８に示されるように放熱面２３ａ−１のうち低温部分２３ａ−１ｃのみに対向する流路３２−９は、図１０にも示される２つのフィン３３−８，３３−９の間に位置する。ここで、図１０に示される流路３２−９は、「第２の流路」の一例であり、演算コア部を除く部分に対向する。

図１０に示されるように、フィン３３−８，３３−９に上述の凹部３３−８ａ，３３−９ａが形成されていることで、流路３２−９の流路長は、下端側で上端側よりも短い（Ｌ１０９＜Ｌ１００）。

図１０に示される流路３２−９の流路長は、図９に示される流路３２−５の流路長と同様に、上端（Ｌ１００）から下端（Ｌ１０９）にかけて漸減する。また、流路３２−９の流路長は、流路３２−５の流路長と同様に、上端（Ｌ１００）から下端（Ｌ１０９）に近づくほど短くなる度合いが小さくなっている。

なお、図９に示される流路３２−５（第１の流路の一例）の下端側の流路長は、図１０に示される流路３２−９（第２の流路の一例）の下端側の流路長よりも短い（Ｌ１０５＜Ｌ１０９）ことが望ましい。また、中温部分２３ａ−１ｂに対向する図８および図１２に示される流路３２−１３の下端側の流路長については、流路３２−５の下端側の流路長よりも長く、流路３２−９の下端側の流路長よりも短いことが望ましい。

図８に示されるように、流路３２−１７は、放熱面２３ａ−１における２つの高温部分２３ａ−１ａのうち、上述の流路３２−５が対向する一方とは異なる他方に対向する。流路３２−１７は、図１１にも示される２つのフィン３３−１６，３３−１７の間に位置する。なお、これら２つのフィン３３−１６，３３−１７には、同一形状の凹部３３−１６ａ，３３−１７ａが同一位置に形成されている。そのため、フィン３３−１６は、フィン３３−１７と同一形状である。したがって、図１１では、フィン３３−１６および流路３２−１７の符号については、フィン３３−１７の符号に括弧書きで付されている。

流路３２−１７は、流路３２−５が対向する高温部分２３ａ−１ａと同一（例えば一体）の高温部分２３ａ−１ａに対向してもよい。また、流路３２−５が対向する高温部分２３ａ−１ａと、流路３２−１７が対向する高温部分２３ａ−１ａとは同一温度であってもよいし、異なる温度であってもよい。

ここで、図１１に示される流路３２−１７は、「第３の流路」の一例であり、演算コア部に対向する。図８に示されるように、流路３２−１７におけるケーシング３１の供給口３１ｃからの長さはＬ１１であり、排出口３１ｄまでの長さはＬ１２である。これらの長さＬ１１，Ｌ１２の和は、流路３２−５（第１の流路の一例）における供給口３１ｃからの長さＬ２１と排出口３１ｄまでの長さＬ２２との和よりも大きい。

図１１に示されるように、フィン３３−１６，３３−１７に上述の凹部３３−１６ａ，３３−１７ａが形成されていることで、流路３２−１７の流路長は、下端側で上端側よりも短い（Ｌ１１７＜Ｌ１００）。また、流路３２−１７の流路長は、上端（Ｌ１００）から下端（Ｌ１１７）にかけて漸減する。あくまで一例ではあるが、流路３２−１７の流路長は、上端（Ｌ１００）から下端（Ｌ１１７）に近づくほど短くなる度合いが小さくなっている。

また、第３の流路の一例である流路３２−１７の下端側の流路長は、第１の流路の一例流路３２−５の下端側の流路長よりも短い（Ｌ１１７＜Ｌ１０５）。

図８および図１０に示される複数の制限部３４の各々は、流路３２−９（第２の流路の一例）等のいくつかの流路３２における上端側を流れる冷媒Ｒの流量を制限する。例えば、制限部３４は、冷媒Ｒの流れ方向（Ｙ方向）において流路３２−９等との間に間隙Ｇを隔てて位置する。

以上説明した他の実施の形態では、上述の一実施の形態と同様の構成に関して、同様の効果を得ることができる。

また、他の実施の形態では、第３の流路の一例である流路３２−１７は、第１の流路の一例である流路３２−５とは異なるまたは同一の演算コア部に対向する。また、流路３２−１７は、図８に示されるように、ケーシング３１の供給口３１ｃからの長さがＬ１１であり、排出口３１ｄまでの長さがＬ１２である。これらの長さＬ１１，Ｌ１２の和は、流路３２−５における供給口３１ｃからの長さＬ２１と排出口３１ｄまでの長さＬ２２との和よりも大きい。そして、流路３２−１７の下端側の流路長は、流路３２−５の下端側の流路長よりも短い（Ｌ１１７＜Ｌ１０５）。そのため、ケーシング３１の供給口３１ｃおよび排出口３１ｄからの遠さに起因して圧力損失等により冷媒Ｒの流量が減る流路３２−１７において、冷媒Ｒの流量を増やすことができる。

以上の一実施の形態および他の実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する
（付記１）
発熱素子の放熱面に対向して配置されるケーシングと、
前記ケーシング内に設けられ、冷媒が流れる第１の流路と、を備え、
前記第１の流路の流路長は、前記放熱面に直交する方向における前記放熱面側である一端側において他端側よりも短い、
ことを特徴とする冷却器。
（付記２）
前記第１の流路は、前記発熱素子のコア部に対向することを特徴とする付記１記載の冷却器。
（付記３）
前記ケーシング内に設けられ、冷媒が流れる第２の流路を更に備え、
前記第２の流路は、前記発熱素子のうち前記コア部を除く部分に対向し、
前記第１の流路の前記一端側の流路長は、前記第２の流路のうち前記放熱面に直交する方向における前記放熱面側である一端側の流路長よりも短いことを特徴とする付記２記載の冷却器。
（付記４）
前記第２の流路のうち前記放熱面に直交する方向における他端側を流れる冷媒の流量を制限する制限部を更に備えることを特徴とする付記３記載の冷却器。
（付記５）
前記制限部は、冷媒の流れ方向において前記第２の流路との間に間隙を隔てて位置することを特徴とする付記４記載の冷却器。
（付記６）
前記制限部は、前記ケーシングと一体に設けられていることを特徴とする付記４または５記載の冷却器。
（付記７）
前記第１の流路の前記他端の流路長は、前記第２の流路のうち前記放熱面に直交する方向における他端の流路長と同一であることを特徴とする付記３から６のいずれか記載の冷却器。
（付記８）
前記第２の流路の流路長は、前記他端から前記一端にかけて漸減することを特徴とする付記３から７のいずれか記載の冷却器。
（付記９）
前記第１の流路の流路長は、前記他端から前記一端にかけて漸減することを特徴とする付記１から８のいずれか記載の冷却器。
（付記１０）
前記第１の流路を仕切る複数の板状のフィンを更に備えることを特徴とする付記１から９のいずれか記載の冷却器。
（付記１１）
前記ケーシングの前記供給口および前記排出口は、前記ケーシングのうち同一の側面に形成されていることを特徴とする付記１から１０のいずれか記載の冷却器。
(付記１２)
前記ケーシング内に設けられ、冷媒が流れる第３の流路を更に備え、
前記第３の流路は、コア部に対向し、
前記第３の流路における前記ケーシングの前記供給口からの長さと前記ケーシングの前記排出口までの長さとの和は、前記第１の流路における前記供給口からの長さと前記排出口までの長さとの和よりも大きく、
前記第３の流路のうち前記放熱面に直交する方向における前記放熱面側である一端側の流路長は、前記第１の流路の前記一端側の流路長よりも短いことを特徴とする付記１から１１のいずれか記載の冷却器。
（付記１３）
基板本体と、
前記基板本体に実装される発熱素子と、
前記発熱素子の放熱面に対向して配置されるケーシングと、前記ケーシング内に設けられ、冷媒が流れる第１の流路と、を含む冷却器と、
前記ケーシングの前記供給口に冷媒を供給する供給配管と、
前記ケーシングの前記排出口から冷媒を排出する排出配管と、を備え、
前記第１の流路の流路長は、前記放熱面に直交する方向における前記放熱面側である一端側において他端側よりも短い、
ことを特徴とする電子機器。
（付記１４）
前記供給配管は、供給主配管と、該供給主配管から分岐し前記ケーシングの前記供給口に接続された供給副配管と、を含み、
前記排出配管は、排出主配管と、該排出主配管から分岐し前記ケーシングの前記排出口に接続された排出副配管と、を含み、
前記供給主配管および前記排出主配管は、前記冷却器に対して同一側で側方を通って延びる、
ことを特徴とする付記１３記載の電子機器。

１ 電子機器
２ 基板本体
３ 発熱素子
３ａ ダイ
３ａ−１ 放熱面
３ａ−１ａ 高温部分
３ａ−１ｂ 低温部分
３ｂ 素子基板本体
３ｃ 接合部
４ 供給配管
４ａ 供給主配管
４ｂ 供給副配管
５ 排出配管
５ａ 排出主配管
５ｂ 排出副配管
１０ 冷却器
１１ ケーシング
１１ａ ベース
１１ｂ カバー
１１ｃ 供給口
１１ｄ 排出口
１２ 流路
１３ フィン
１３ａ 凹部
１４ 制限部
２２ 基板本体
２３ 発熱素子
２３ａ ダイ
２３ａ−１ 放熱面
２３ａ−１ａ 高温部分
２３ａ−１ｂ 中温部分
２３ａ−１ｃ 低温部分
２３ｂ 素子基板本体
２３ｃ 接合部
２４ｂ 供給副配管
２５ｂ 排出副配管
３０ 冷却器
３１ ケーシング
３１ａ ベース
３１ｂ カバー
３１ｃ 供給口
３１ｄ 排出口
３２ 流路
３３ フィン
３３ａ 凹部
３４ 制限部
Ｒ 冷媒

Claims (6)

1. 発熱素子の放熱面に対向して配置されるケーシングと、
   前記ケーシング内に設けられ、冷媒が流れる第１の流路と、
   前記ケーシング内に設けられ、冷媒が流れる第２の流路と、を備え、
   前記第１の流路は、前記発熱素子のコア部に対向し、
   前記第２の流路は、前記発熱素子のうち前記コア部を除く部分に対向し、
   前記第１の流路における、前記放熱面に直交する方向における前記放熱面側である一端側の経路長は、前記第２の流路のうち前記放熱面に直交する方向における前記放熱面側である一端側の流路長よりも短い、
   ことを特徴とする冷却器。
2. 前記第２の流路のうち前記放熱面に直交する方向における他端側を流れる冷媒の流量を制限する制限部を更に備えることを特徴とする請求項１記載の冷却器。
3. 前記第１の流路の流路長は、前記放熱面に直交する方向における前記放熱面側である一端側において他端側よりも短いことを特徴とする請求項１又は２記載の冷却器。
4. 前記第１の流路の流路長は、前記第１の流路における前記他端から前記一端にかけて漸減することを特徴とする請求項３記載の冷却器。
5. 基板本体と、
   前記基板本体に実装される発熱素子と、
   前記発熱素子の放熱面に対向して配置されるケーシングと、前記ケーシング内に設けられ、冷媒が流れる第１の流路と、前記ケーシング内に設けられ、冷媒が流れる第２の流路と、を含む冷却器と、
   前記ケーシングに冷媒を供給する供給配管と、
   前記ケーシングから冷媒を排出する排出配管と、を備え、
   前記第１の流路は、前記発熱素子のコア部に対向し、
   前記第２の流路は、前記発熱素子のうち前記コア部を除く部分に対向し、
   前記第１の流路における、前記放熱面に直交する方向における前記放熱面側である一端側の経路長は、前記第２の流路のうち前記放熱面に直交する方向における前記放熱面側である一端側の流路長よりも短い、
   ことを特徴とする電子機器。
6. 前記第１の流路の流路長は、前記放熱面に直交する方向における前記放熱面側である一端側において他端側よりも短いことを特徴とする請求項５記載の電子機器。

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