JP7088282B2 - 冷却構造体、電力増幅器及び送信機 - Google Patents
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Description
前記冷却パイプは、前記コールドプレート上に配置される発熱体から見て前記発熱体の外側45度の範囲内に前記冷却パイプの外形が存在する位置に配置されることを特徴とする冷却構造体である。
図1を用いて本発明の第1の実施形態の冷却構造体10を説明する。図1は冷却構造体10の断面図である。冷却構造体10は冷却パイプ20(以下パイプと略称する)、コールドプレート30(以下プレートと略称する)を備えている。プレート30は、所定の厚みを持つ平板状の構造体である。プレート30の形状は本実施形態では略矩形であるが、その他の形状であってもよい。発熱体40はプレート30上に搭載されており、本実施形態では高出力のFET(Field Effect Transistor)である。図1では発熱体40はプレート30の表面を掘って形成した凹みに設置してある。パイプ20はプレート30内に鋳込まれており、パイプ20は、冷却水の流路が形成されたパイプ形状の基材21とこの基材の外側表面に第1の層22を形成して構成している。パイプ20の直径と発熱体40の幅は同程度である。
プレートの厚さを25mm、パイプ外径を12mmとすると、パイプとFETが最も接近した箇所で(25-12)/2=6.5mmとなり、両者が非常に近接し、冷却効率が向上する。
(第2の実施形態)
図5は本発明の第2の実施形態を説明する断面図である。本実施形態ではパイプ20はプレート30の両面に搭載した発熱体40の直下に位置するように鋳込んでいる。図5ではパイプ20の基材21と第1の層22を一体に表示している。またパイプ20は図の奥で左側に曲っており、それを205として示している。
(第3の実施形態)
図8,図9は本発明の第3の実施形態を示す断面図である。パイプが発熱体40の直下に位置するように鋳込むことに変わりはないが、本実施形態ではパイプを2本(冷却パイプ20a,20b)にしている。冷却パイプ20aと冷却パイプ20bは接している。図8ではプレート30の主面と平行な方向に2本並べ、それぞれの冷却パイプ20a,20bの径は1本だけ配置する場合よりも小さくしている。2本にすると1本の場合よりも発熱体40から見たパイプの表面積が増え、冷却水の流量等他の条件が同じでも、1本の場合に比べ冷却効率が向上する。
(第4の実施形態)
図10は本発明の第4の実施形態を示す断面図である。本実施形態では冷却パイプ23の断面を円形ではなく扁平な形状にする。図10ではプレート30の厚さ方向が主面方向より径を小さくしている。図10ではパイプ断面は陸上競技のトラックに類似した形状である。扁平形状の長い側、図10でいえばトラックの直線コースに相当する側を発熱体40に面するようにする。このようにするとプレート30を薄くすることができ、しかもプレート30の主面の面積に対する扁平パイプの面積の割合が大きくなり冷却効率が向上する。別の言い方をすればプレートの厚さに制限があるときにパイプの断面積を大きくできる。
(第5の実施形態)
図11は本発明の第5の実施形態を示す平面図である。図5では1本のパイプを発熱体40の下に配置したが、本実施形態では発熱体40の下では冷却パイプ20を25a、25bの2本に分岐させ、発熱体40の斜め下のプレート30内に位置するように鋳込む。
本実施形態でも第1の実施形態と同じく、分岐冷却パイプ25a、25bはそれぞれ発熱体から見て45度以内のプレート30内に鋳込んでいる。分岐冷却パイプ25a、25bの径は冷却パイプ20の半分である。分岐冷却パイプ25a、25bの外径は同じである。内径も同様に2本で同じである。
(第6の実施形態)
図12は本発明の第6の実施形態の冷却構造体10を示す断面図である。上述の実施形態ではパイプ表面に形成する被覆層は一層であったが、本実施形態では二層形成する。パイプ20は、パイプ状の基材である銅パイプ81と、銅パイプ81の外側表面に形成された第1の層である第1メッキ層82と、第1メッキ層82の外側に形成された第2の層である第2メッキ層83とを有する。
(第7の実施形態)
図13は本発明の第7の実施形態の冷却構造体90を示す断面図である。
(他の実施形態)
上述の実施形態ではパイプに水を流して発熱体を冷却したが、水よりも低沸点の冷媒例えば代替フロン等を用いた沸騰冷却方式を用いることも可能である。
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
(付記1)
冷媒の流路が形成された基材と前記基材の外側表面に形成された第1の層を有する冷却パイプと、前記冷却パイプを内部に鋳込んだコールドプレートと、を備え、
前記冷却パイプは、前記コールドプレート上に配置される発熱体から見て前記発熱体の外側45度の範囲内に前記冷却パイプの外形が存在する位置に配置されることを特徴とする冷却構造体。
(付記2)
前記発熱体1つ当たりの発熱量が少なくとも100Wである付記1に記載の冷却構造体。
(付記3)
前記発熱体は前記コールドプレートの両面に設けてある付記1または2に記載の冷却構造体。
(付記4)
前記発熱体の寸法は前記冷却パイプの径と同程度かそれより小さい付記1から3のいずれか一項に記載の冷却構造体。
(付記5)
前記コールドプレート内の前記冷却パイプの長さは前記発熱体の寸法の数十倍である付記1から4のいずれか一項に記載の冷却構造体。
(付記6)
前記冷却パイプは前記発熱体直下の前記コールドプレート内に設ける付記1から5のいずれか一項に記載の冷却構造体。
(付記7)
前記冷却パイプは複数本に分かれ互いに接している付記1から6のいずれか一項に記載の冷却構造体。
(付記8)
前記コールドプレートの厚さ方向において前記冷却パイプの断面が扁平な形状である付記1から7のいずれか一項に記載の冷却構造体。
(付記9)
前記冷却パイプは前記発熱体の下で複数本に分岐している付記1から8のいずれか一項に記載の冷却構造体。
(付記10)
前記基材は熱伝導性の良い第1の材料で形成され、
前記第1の層の外側に第2の層が形成され、前記第1の層は耐熱性を有する第2の材料で構成され、前記第2の層は前記第2の材料と親和性の高い第3の材料で構成され、
前記コールドプレートは、熱伝導性の良い第4の材料で構成され、
前記第2の材料および前記第3の材料は、夫々前記第4の材料と親和性が高い、
付記1から9のいずれか一項に記載の冷却構造体。
(付記11)
付記1から10のいずれか1項に記載の冷却構造体を備える電力増幅器。
(付記12)
付記11に記載の電力増幅器を備える送信機。
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
この出願は、2018年3月8日に出願された日本出願特願2018-041922を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
20、20a、20b、23、205、950 冷却パイプ
21、91 基材
22、92 第1の層
25a、25b 分岐冷却パイプ
30、930 コールドプレート
35 パイプ押さえ
40、940 発熱体
50 電力増幅器
60 放送用送信機
70 ラック
100、900 45度の破線
201、202 パイプ端部
Claims (9)
- 冷媒の流路が形成された基材と前記基材の外側表面に形成された第1の層を有する冷却パイプと、前記冷却パイプを内部に鋳込んだコールドプレートと、を備え、
前記冷却パイプは、前記コールドプレート上に配置される発熱体から見て前記発熱体の外側45度の範囲内に前記冷却パイプの外形が存在する位置に配置される冷却構造体であって、
前記基材は熱伝導性の良い第1の材料で形成され、
前記第1の層の外側に第2の層が形成され、前記第1の層は耐熱性を有する第2の材料で構成され、前記第2の層は前記第2の材料と親和性の高い第3の材料で構成され、
前記コールドプレートは、熱伝導性の良い第4の材料で構成され、
前記第2の材料および前記第3の材料は、夫々前記第4の材料と親和性が高い、
冷却構造体。 - 前記発熱体の寸法は前記冷却パイプの径と同程度である請求項1に記載の冷却構造体。
- 前記発熱体1つ当たりの発熱量が少なくとも100Wである請求項1または2に記載の冷却構造体。
- 前記コールドプレート内の前記冷却パイプの長さは前記発熱体の寸法の数十倍である請求項1から3のいずれか一項に記載の冷却構造体。
- 前記冷却パイプは複数本に分かれ互いに接している請求項1から4のいずれか一項に記載の冷却構造体。
- 前記コールドプレートの厚さ方向において前記冷却パイプの断面が扁平な形状である請求項1から5のいずれか一項に記載の冷却構造体。
- 前記冷却パイプは前記発熱体の下で複数本に分岐している請求項1から6のいずれか一項に記載の冷却構造体。
- 請求項1から7のいずれか1項に記載の冷却構造体を備える電力増幅器。
- 請求項8に記載の電力増幅器を備える送信機。
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