JP7366808B2 - Cooling system - Google Patents
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Description
本開示は、冷却装置に関するものである。 The present disclosure relates to a cooling device.
電子デバイス等の発熱体を冷却する装置として、冷却用の冷媒を循環させ、電子デバイス等で発生した熱を大気等へ放出する装置が知られている。このような冷却装置には、一時的に高発熱状態となる発熱体を冷却するために、蓄熱材で一時的な発熱を吸熱するものがある（例えば、特許文献１）。 2. Description of the Related Art As an apparatus for cooling a heat generating element such as an electronic device, an apparatus is known that circulates a cooling refrigerant and releases heat generated in the electronic device or the like to the atmosphere. Among such cooling devices, there is one that uses a heat storage material to absorb temporary heat generation in order to cool a heat generating element that temporarily becomes a high heat generation state (for example, Patent Document 1).
特許文献１には、発熱素子ユニットで発生した発熱を、冷却板の内部を通過する冷却液によって外部に輸送する電子機器が記載されている。この電子機器は、発熱素子上面で蓄熱体容器と熱的に結合しており、蓄熱体容器の他の一面は冷却板と接するように配置されている。また、蓄熱体容器は、熱伝導率の高い金属からなる中空容器であり、内部に蓄熱体が隙間なく充填されている。 Patent Document 1 describes an electronic device that transports heat generated in a heat generating element unit to the outside by a cooling liquid that passes through the inside of a cooling plate. This electronic device is thermally coupled to the heat storage container on the top surface of the heating element, and the other surface of the heat storage container is arranged so as to be in contact with the cooling plate. Further, the heat storage body container is a hollow container made of a metal with high thermal conductivity, and the heat storage body is filled inside without any gaps.
しかしながら、特許文献１の装置では、外殻を為す蓄熱体容器の内部に単体の蓄熱体が充填されている。このような構造では、蓄熱体に熱を伝える蓄熱体容器と、蓄熱体との伝熱面積を十分に確保することができずに、蓄熱体に熱が十分に伝わらない可能性があった。これにより、例えば、一時的に温度が上昇する発熱体などを冷却する場合には、発熱体の熱を蓄熱体で十分に吸収することができない可能性があった。したがって、発熱体の温度上昇のピークを冷却液で冷却可能なように、冷却液を流通させる構造が大型化する可能性があった。また、これに伴って、冷却装置全体も大型化する可能性があった。 However, in the device of Patent Document 1, a single heat storage body is filled inside a heat storage body container serving as an outer shell. In such a structure, it is not possible to secure a sufficient heat transfer area between the heat storage body and the heat storage body container, which transfers heat to the heat storage body, and there is a possibility that heat is not sufficiently transferred to the heat storage body. As a result, for example, when cooling a heating element whose temperature temporarily increases, there is a possibility that the heat of the heating element cannot be sufficiently absorbed by the heat storage element. Therefore, there is a possibility that the structure through which the coolant flows becomes larger so that the peak temperature rise of the heating element can be cooled by the coolant. Additionally, there is a possibility that the overall size of the cooling device will increase accordingly.
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、小型化することができる冷却装置を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of such circumstances, and an object of the present disclosure is to provide a cooling device that can be downsized.
上記課題を解決するために、本開示の冷却装置は以下の手段を採用する。
本開示の一態様に係る冷却装置は、発熱体を冷却する冷却装置であって、前記発熱体と接し、複数の板部により格子形状を有する伝達部と、前記板部により形成された格子形状の空間の内部に充填された蓄熱部材と、を有し、前記板部の内部には、冷媒が流通する冷媒流路が形成されている。
In order to solve the above problems, the cooling device of the present disclosure employs the following means.
A cooling device according to an aspect of the present disclosure is a cooling device that cools a heat generating element, and includes a transmission part that is in contact with the heat generating element and has a lattice shape formed by a plurality of plate parts, and a lattice shape formed by the plate parts. A heat storage member filled inside the space, and a refrigerant flow path through which a refrigerant flows is formed inside the plate portion.
本開示によれば、冷却装置を小型化することができる。 According to the present disclosure, the cooling device can be downsized.
以下に、本開示に係る冷却装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、鉛直上下方向をＺ軸方向として、Ｚ軸方向と直交する方向のうちの一方向をＸ軸方向として、Ｚ軸方向及びＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向として説明する。図中では、紙面左右方向がＸ軸方向とされ、紙面奥行き方向がＹ軸方向をとされている。また、以下の説明では、発熱体の上方に冷却装置を設ける例について説明するが、本開示はこれに限定されない。発熱体の側方に冷却装置を設けてもよく、発熱体２の下方に冷却装置を設けてもよい。
An embodiment of a cooling device according to the present disclosure will be described below with reference to the drawings. In the following explanation, the vertical up-down direction is referred to as the Z-axis direction, one of the directions orthogonal to the Z-axis direction is referred to as the X-axis direction, and the Z-axis direction and the direction orthogonal to the X-axis direction is referred to as the Y-axis direction. explain. In the figure, the left-right direction of the page is the X-axis direction, and the depth direction of the page is the Y-axis direction. Further, in the following description, an example will be described in which a cooling device is provided above a heat generating element, but the present disclosure is not limited thereto. A cooling device may be provided on the side of the heating element, or a cooling device may be provided below the
〔第１実施形態〕
以下、本開示の第１実施形態について、図１を用いて説明する。
本実施形態に係る冷却装置１は、例えばＣＰＵやパワー半導体等の発熱体２を冷却する装置である。図１に示すように、冷却装置１は、発熱体２の上面に載置される伝達部１０と、伝達部１０の内部に設けられ、熱を蓄える蓄熱部材１６と、伝達部１０の内部に形成され冷媒が流通する冷媒流路１７と、を備えている。
[First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present disclosure will be described using FIG. 1.
A cooling device 1 according to this embodiment is a device that cools a heat generating
伝達部１０は、内部に複数の閉空間Ｓ１を形成している。また、伝達部１０は、内部に冷媒流路１７を形成している。伝達部１０は、高熱伝導性材料で形成されている。伝達部１０は、例えば、熱伝導率の高い金属材料である銅やアルミニウムで形成されていてもよい。なお、伝達部１０の材料は、これに限定されない。
The
伝達部１０は、発熱体２の上面と接触する板状の下板部１１と、下板部１１の上方に設けられ板状の上板部１２と、下板部１１のＸ軸方向と端部と上板部１２のＸ軸方向の端部とを接続する２つの側壁部１３と、を有している。また、伝達部１０は、２つの側壁部１３の間に配置され下板部１１と上板部１２とを接続する複数の鉛直板部１４と、隣接する鉛直板部１４同士を接続する複数の水平板部１５と、を備えている。伝達部１０は、下板部１１、上板部１２、側壁部１３、鉛直板部１４及び水平板部１５によって、格子形状を有している。
The
下板部１１は、板面（上面及び下面）が水平面となるように配置される板状の部材である。下板部１１の下面は、発熱体２の上面と接触している。下板部１１の上面の水平方向の端部には、側壁部１３の下端部が接続している。下板部１１の上面には、複数の鉛直板部１４の下端部が接続されている。
The
上板部１２は、板面（上面及び下面）が水平面となるように配置される板状の部材である。上板部１２は、下板部１１と略平行に配置されている。上板部１２の下面の水平方向の端部には、側壁部１３の上端部が接続している。また、上板部１２の下面には、複数の鉛直板部１４が接続されている。
The
側壁部１３は、板面が鉛直面となるように配置される板状の部材である。側壁部１３の上端は、上板部１２の下面に接続されている。また、側壁部１３の下端は、下板部１１の上面に接続されている。
The
鉛直板部１４は、板面が鉛直面となるように配置される板状の部材である。複数の鉛直板部１４は、Ｘ軸方向に所定の間隔で並んで配置されている。鉛直板部１４の上端は、鉛直板部１４の下面に接続されている。また、鉛直板部１４の下端は、下板部１１の上面に接続されている。
The
水平板部１５は、板面（上面及び下面）が水平面となるように配置される板状の部材である。水平板部１５は、隣接する鉛直板部１４の対向する側面を接続している。また、Ｘ軸方向の端部に配置される水平板部１５は、側壁部１３の側面と、側壁部１３と隣接する鉛直板部１４とを接続している。各水平板部１５は、略同一の高さに配置されている。各水平板部１５は、鉛直板部１４の上下方向の略中央部に配置されている。
The
水平板部１５よりも下方には、複数の閉空間Ｓ１が設けられている。複数の閉空間Ｓ１は、Ｘ軸方向に並んでいる。隣接する閉空間Ｓ１は、鉛直板部１４によって隔てられている。閉空間Ｓ１は、下板部１１と鉛直板部１４と水平板部１５とによって形成されている。また、閉空間Ｓ１のＹ軸方向の両端部は、図示省略の閉鎖部によって閉鎖されている。閉空間Ｓ１の上方は、水平板部１５によって規定されている。また、閉空間Ｓ１のＸ軸方向は、鉛直板部１４によって規定されている。また、閉空間Ｓ１の下方は、下板部１１によって規定されている。なお、Ｘ軸方向の両端部に位置する閉空間Ｓ１は、下板部１１と鉛直板部１４と側壁部１３と水平板部１５とによって、形成されている。格子形状の伝達部１０によって形成された閉空間Ｓ１に蓄熱部材１６が充填されている。
A plurality of closed spaces S1 are provided below the
全ての閉空間Ｓ１には、熱を蓄える蓄熱部材１６が充填されている。詳細には、各閉空間Ｓ１には、全領域を満たすように、蓄熱部材１６が充填されている。すなわち、蓄熱部材１６は、外周面の略全領域が伝達部１０に接触している。
All the closed spaces S1 are filled with a
蓄熱部材１６は、伝達部１０よりも熱伝導率の低い材料によって形成されている。蓄熱部材１６は、例えば、キシリトールやエリスリトールなどの糖アルコールによって形成される。蓄熱部材１６は、常温において固相とされ、伝達部１０を介して熱が伝わると液相に変化する。なお、蓄熱部材１６は、他の材料によって形成されてもよい。蓄熱部材１６は、例えば、フロンとされてもよい。フロンの場合には、常温において液相とされ、伝達部１０を介して熱が伝わると気相に変化する。
The
水平板部１５よりも上方には、複数の冷媒流路１７が設けられている。複数の冷媒流路１７は、Ｘ軸方向に並んでいる。冷媒流路１７には、流通する。冷媒として、例えば水やフロン等を利用することができる。なお、利用可能な冷媒は、水やフロンに限定されない。
冷媒流路１７は、上板部１２と鉛直板部１４と水平板部１５とによって形成されている。閉空間Ｓ１の上方は、上板部１２によって規定されている。また、閉空間Ｓ１のＸ軸方向は、鉛直板部１４によって規定されている。また、閉空間Ｓ１の下方は、水平板部１５によって規定されている。なお、Ｘ軸方向の両端部に位置する閉空間Ｓ１は、上板部１２と鉛直板部１４と側壁部１３と水平板部１５とによって、形成されている。冷媒流路１７のＹ軸方向の両端部は、開放されている。すなわち、冷媒流路１７を流通する冷媒は、Ｙ軸方向に流通している。
A plurality of
The
次に、本実施形態に係る冷却装置１の作用について説明する。
まず、発熱体２で生じた熱の流れについて説明する。発熱体２で生じた熱は、発熱体２と下板部１１との接触部分から、下板部１１に伝達される。下板部１１に伝達された熱は、側壁部１３及び鉛直板部１４等を介して、冷媒流路１７を流通する冷媒に伝達される。また、発熱体２から下板部１１に伝達された熱は、下板部１１、鉛直板部１４及び水平板部１５を介して蓄熱部材１６へも伝達され、蓄熱部材１６に蓄熱される。蓄熱部材１６に蓄熱された熱は、伝達部１０の温度が蓄熱部材１６よりも低くなると、伝達部１０を介して冷媒へ伝達される。熱が伝達された冷媒は、冷媒流路１７を流通し、放熱部（図示省略）へ導かれ、放熱する。このようにして、発熱部の熱が冷却装置１の外部へ放熱される。以上のように、冷却装置１は、発熱部を冷却する。
Next, the operation of the cooling device 1 according to this embodiment will be explained.
First, the flow of heat generated in the
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、伝達部１０が形成する空間に蓄熱部材１６が充填されている。これにより、伝達部１０の熱が蓄熱部材１６に伝達する。このように、発熱体２で生じた熱を、蓄熱部材１６においても吸収することができるので、発熱体２の発熱量のピークを低減することができる。したがって、伝達部１０を冷却する冷却部（冷媒流路１７）の冷却性能の上限を低減されたピークに応じた性能とすることができる。よって、冷媒流路１７を小型化することができるので、冷却装置１全体を小型化することができる。
According to this embodiment, the following effects are achieved.
In this embodiment, the space formed by the
また、本実施形態では、伝達部１０が形成する閉空間Ｓ１に蓄熱部材１６が充填されている。すなわち、蓄熱部材１６が伝達部１０によって囲われている。これにより、例えば伝達部１０と蓄熱部材１６とが一面でしか接触していない場合と比較して、伝達部１０と蓄熱部材１６との伝熱面積を増大させることができるので、より多くの熱を伝達部１０から蓄熱部材１６へ伝達することができる。したがって、より発熱体２の温度上昇のピークを低減することができる。よって、冷媒流路１７をより小型化することができるので、冷却装置１全体をより小型化することができる。
Further, in this embodiment, the closed space S1 formed by the
また、本実施形態では、伝達部１０が複数の閉空間Ｓ１を形成し、各閉空間Ｓ１に蓄熱部材１６が充填されている。これにより、伝達部１０の外形を同じ大きさとした場合には、伝達部１０の内部に１つの閉空間Ｓ１のみを形成する構造と比較して、伝達部１０と蓄熱部材１６との伝熱面積を増大させることができる。したがって、より多くの熱を伝達部１０から蓄熱部材１６へ伝達することができる。よって、より発熱体２の発熱量のピークを低減することができる。よって、冷媒流路１７をより小型化することができるので、冷却装置１全体をより小型化することができる。
Furthermore, in this embodiment, the
また、本実施形態では、伝達部１０が形成する閉空間Ｓ１に蓄熱部材１６が充填されている。すなわち、蓄熱部材１６が伝達部１０によって囲われている。これにより、蓄熱部材１６において、蓄熱部材１６と伝達部１０との接触部分から、この接触部分から最も遠い部分までの距離が短くなる。したがって、蓄熱部材１６全体に熱を伝達し易くすることができる。よって、より多くの熱を蓄熱部材１６が吸収することができるので、より発熱体２の温度上昇のピークを低減することができる。よって、冷媒流路１７をより小型化することができるので、冷却装置１全体をより小型化することができる。
Further, in this embodiment, the closed space S1 formed by the
また、本実施形態では、伝達部１０が複数の閉空間Ｓ１を形成し、各閉空間Ｓ１に蓄熱部材１６が充填されている。これにより、伝達部１０の外形を同じ大きさとした場合には、伝達部１０の内部に１つの閉空間Ｓ１のみを形成する構造と比較して、各蓄熱部材１６の大きさが小さくなる。すなわち、蓄熱部材１６と伝達部１０との接触部分から、この接触部分から最も遠い部分までの距離が短くなる。したがたって、蓄熱部材１６全体に熱をより伝達し易くすることができる。よって、より発熱体２の温度上昇のピークを低減することができる。よって、冷媒流路１７をより小型化することができるので、冷却装置１全体をより小型化することができる。
Furthermore, in this embodiment, the
また、本実施形態では、発熱部と接触する下板部１１が、蓄熱部材１６にも接触している。これにより、より蓄熱部材１６に熱を伝達することができる。
Further, in this embodiment, the
〔第２実施形態〕
次に、本開示の第２実施形態について、図２を用いて説明する。
本実施形態では、閉空間Ｓ１の形状が第１実施形態と異なっている。その他の点は第１実施形態と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the present disclosure will be described using FIG. 2.
In this embodiment, the shape of the closed space S1 is different from the first embodiment. Since other points are the same as those in the first embodiment, similar components are denoted by the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted.
本実施形態に係る冷却装置２１の伝達部２３は、下板部１１の上面と接触する空間形成部２２を有している。また、本実施形態の伝達部２３は水平板部１５を有していない。また、本実施形態の伝達部２３の鉛直板部１４の下端は、空間形成部２２の上面に接続されている。
The
空間形成部２２の内部に、複数の閉空間Ｓ２が形成されている。閉空間Ｓ２は、Ｙ軸方向と直交する面で切断した際の断面（以下、「Ｙ軸方向の断面」と称する。）の形状が略正六角形状とされている。複数の閉空間Ｓ２は、上下方向に所定の間隔で並んで配置されている。また、複数の閉空間Ｓ２は、Ｘ軸方向に所定の間隔で並んで配置されている。なお、閉空間の形状は、これに限定されない。例えば、Ｙ軸方向の断面の形状が、六角形以外の多角形でもよく、円形でもよい。また、各閉空間の形状が、同一の形状でなくてもよい。
各閉空間Ｓ２には、蓄熱部材２４が充填されている。したがって、本実施形態の冷却装置２１では、発熱体２の熱が、空間形成部２２を介して蓄熱部材２４に伝達される。
A plurality of closed spaces S2 are formed inside the
Each closed space S2 is filled with a
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、空間形成部２２の内部に、Ｙ軸方向の断面の形状が略正六角形状とされている閉空間Ｓ２が形成され、この閉空間Ｓ２に蓄熱部材２４が充填されている。これにより、例えば、Ｙ軸方向の断面の形状が辺の長さの異なる六角形状とされる場合と比較して、蓄熱部材１６において、蓄熱部材１６と伝達部１０との接触部分から、この接触部分から最も遠い部分までの距離が、短くなる。したがたって、蓄熱部材１６全体に熱をより伝達し易くすることができる。よって、より発熱体２の温度上昇のピークを低減することができる。よって、冷媒流路１７をより小型化することができるので、冷却装置１全体をより小型化することができる。
According to this embodiment, the following effects are achieved.
In this embodiment, a closed space S2 whose cross section in the Y-axis direction has a substantially regular hexagonal shape is formed inside the
〔第３実施形態〕
次に、本開示の第３実施形態について、図３を用いて説明する。
本実施形態では、各閉空間Ｓ１が複数の分割板部３２によって分割されている点が第１実施形態と異なっている。その他の点は第１実施形態と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present disclosure will be described using FIG. 3.
This embodiment differs from the first embodiment in that each closed space S1 is divided by a plurality of dividing
本実施形態に係る冷却装置３１の伝達部３３は、各閉空間Ｓ１を上下方向に分割する分割板部３２を有している。分割板部３２は、板状の部材であって、水平板部１５と略平行に設けられている。各分割板部３２は、隣接する鉛直板部１４同士を接続している。分割板部３２は、各閉空間Ｓ１に複数（本実施形態では一例として４つ）設けられている。複数の分割板部３２は、上下方向に略等間隔で並んで配置されている。すなわち、分割板部３２は、閉空間Ｓ１を上下方向に分割し、閉空間Ｓ１よりも小さい分割空間Ｓ３を形成している。分割空間Ｓ３は、上下方向に並んでいる。また、閉空間Ｓ１は、Ｘ軸方向に並んでいるので、分割空間Ｓ３はＸ軸方向にも並んでいる。このように、本実施形態に係る伝達部３３は、複数の分割空間Ｓ３が、Ｚ軸方向及びＺ軸方向と交差するＸ軸方向に並んで配置されるように形成されている。各分割空間Ｓ３には、蓄熱部材３４が充填されている。
The
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、蓄熱部材３４が充填される空間（分割空間Ｓ３）が、上下方向及び水平方向（本実施形態では、Ｘ軸方向）に並んで配置されている。すなわち、蓄熱部材３４が、伝達部３３の分割板部３２によって、上下方向及び水平方向に分割されるように配置されている。これにより、伝達部３３と蓄熱部材３４との伝熱面積をより増大させることができるので、より多くの熱を伝達部３３から蓄熱部材３４へ伝達することができる。したがって、より発熱体２の温度上昇のピークを低減することができる。よって、冷媒流路１７をより小型化することができるので、冷却装置１全体をより小型化することができる。
According to this embodiment, the following effects are achieved.
In the present embodiment, the spaces (divided spaces S3) filled with the
〔第４実施形態〕
次に、本開示の第４実施形態について、図４及び図５を用いて説明する。
本実施形態では、鉛直板部１４及び水平板部１５の代わりに、隔壁部４２が設けられている点で、第１実施形態と異なっている。また、隔壁部４２を設けることによって、閉空間及び冷媒流路の形状が異なっている点で第１実施形態と異なっている。その他の点は第１実施形態と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
[Fourth embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present disclosure will be described using FIGS. 4 and 5.
This embodiment differs from the first embodiment in that a
図４に示すように、本実施形態に係る冷却装置４１の伝達部４４は、上板部１２の下面と下板部１１の上面とを接続する複数の隔壁部４２を備えている。隔壁部４２の上端は、隔壁部４２の下面に接続されている。また、隔壁部４２の下端は、下板部１１の上面に接続されている。隔壁部４２は、板面が鉛直面となるように配置される板状の部材である。複数の隔壁部４２は、２つの側壁部１３の間に配置されている。複数の隔壁部４２は、Ｘ軸方向に所定の間隔で並んで配置されている。隣接する隔壁部４２同士の間には、空間が形成されている。
As shown in FIG. 4, the
各隔壁部４２は、蓄熱部材１６が充填される閉空間Ｓ４と、冷媒流路４３とを隔てている。すなわち、隔壁部４２同士の間に形成される複数の空間には、蓄熱部材１６が１つおきに充填されている。蓄熱部材１６が充填されていない空間は、冷媒が流通する冷媒流路４３とされている。すなわち、本実施形態に係る冷却装置４１は、蓄熱部材４５と冷媒流路４３とが、Ｘ軸方向に交互に並んで配置されている。また、最もＸ軸方向の端部側に配置される隔壁部４２は、側壁部１３と対向している。本実施形態では、隔壁部４２と側壁部１３との間に形成される空間には、蓄熱部材４５が充填されている。なお、隔壁部４２と側壁部１３との間に形成される空間を冷媒流路４３としてもよい。
Each
蓄熱部材４５が充填される空間は、Ｙ軸方向の両端部が閉鎖部材（図示省略）によって閉鎖されている。すなわち、閉空間とされている。また、冷媒流路４３とされる空間は、Ｙ軸方向の両端部は、開放されている。すなわち、冷媒流路４３を流通する冷媒は、Ｙ軸方向に流通している。
The space filled with the
蓄熱部材４５は、熱が伝達されると膨張する材料で形成されている。具体的には、第１実施形態と同様に、キシリトールやエリスリトール等によって形成される。キシリトールやエリスリトール等は、常温において固相とされ、伝達部４４を介して熱が伝わると液相に変化し、体積が膨張する。
The
また、隔壁部４２は、弾性変形可能に形成されている。詳細には、隔壁部４２は、蓄熱部材４５の熱膨張によって、弾性変形するように形成されている。隔壁部４２は、材料や板厚を調整することで弾性変形可能とされている。
詳細には、隔壁部４２は、密度変化による変形が材料の弾性限度内となるように、設計される。蓄熱部材４５の体積増分であるΔＶ（ｍ３）は、以下の式（１）で求められる。
Further, the
Specifically, the
蓄熱部材の重量（ｋｇ）／（固体時の密度－液体時の密度）・・・（１） Weight of heat storage member (kg)/(density in solid state - density in liquid state)...(1)
隔壁部４２の伸びは、以下の式（２）によって求められる。
The elongation of the
ｆ（ΔＶ）・・・（２） f(ΔV)...(2)
隔壁部４２の伸びが、隔壁部４２を形成する材料の弾性変形よりも小さくなるように、隔壁部４２は設計されている。
The
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、図５に示すように、発熱体２から伝達部４４を介して蓄熱部材４５に熱が伝わると、蓄熱部材４５が膨張する。蓄熱部材４５が膨張すると、冷媒流路４３と蓄熱部材４５とを隔てる隔壁部４２が、冷媒流路４３に膨出するように弾性変形する。これにより、冷媒流路４３の流路面積が低減する。冷媒流路４３の流路面積が低減すると、冷媒流路４３を流通する冷媒の流速が上昇する。冷媒の流速が上昇すると、冷媒流路１７の冷却能力が向上する。すなわち、伝達部４４をより冷却することができる。蓄熱部材４５には、発熱体２の温度が上昇するほど、多くの熱が伝達される。蓄熱部材４５は、蓄熱部材４５に伝わる熱が多いほど、膨張する。このため、発熱体２の温度が上昇するほど、冷媒流路４３の流路面積が低減し、冷却能力が向上することとなる。
According to this embodiment, the following effects are achieved.
In this embodiment, as shown in FIG. 5, when heat is transferred from the
このように、本実施形態では、発熱体２の発熱量に応じて、冷媒流路１７の冷却能力を調整することができる。これにより、より好適に発熱体２の発熱量のピークを低減することができる。よって、冷媒流路４３をより小型化することができるので、冷却装置１全体をより小型化することができる。また、制御装置等を用いることなく、冷媒流路４３の冷却能力を調整することができるので、制御装置等を用いる場合と比較して、構造を簡素化することができる。
In this manner, in this embodiment, the cooling capacity of the
〔第５実施形態〕
次に、本開示の第５実施形態について説明する。
本実施形態に係る冷却装置は、蓄熱部材１６に高熱伝導材料が混入されている点で、第１実施形態と異なっている。その他の点は第１実施形態と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
蓄熱部材１６に混入される高熱伝導材料は、蓄熱部材１６よりも熱伝導率が高い材料とされる。具体的には、例えば、高熱伝導材料は、グラフェンなどの炭素性材料（但しフラーレンは除く。）であってもよい。
蓄熱部材１６は、所定の熱伝導率となるように、高熱伝導材料の配合率が調整されている。所定の熱伝導率とは、例えば、伝達部１０よりも低い熱伝導率である。
[Fifth embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present disclosure will be described.
The cooling device according to the present embodiment differs from the first embodiment in that the
The high thermal conductivity material mixed into the
In the
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、蓄熱部材１６に高熱伝導材料が混入されている。これにより、蓄熱部材１６の熱伝導率を向上させることができる。したがって、蓄熱部材１６全体に熱を伝達し易くすることができる。よって、より多くの熱を蓄熱部材１６が吸収することができるので、より発熱体２の温度上昇のピークを低減することができる。よって、冷媒流路１７をより小型化することができるので、冷却装置全体をより小型化することができる。
また、高熱伝導材料の配合率を調整することで、簡易に蓄熱部材１６の熱伝導率を調整することができる。したがって、容易に所望の熱伝導率とすることができる。
According to this embodiment, the following effects are achieved.
In this embodiment, the
Further, by adjusting the blending ratio of the highly thermally conductive material, the thermal conductivity of the
なお、本開示は上記各実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本開示の権利範囲に含まれるものとする。 Note that the present disclosure is not limited to the configurations of each of the embodiments described above, and changes and improvements may be made as appropriate within the scope of the gist of the present disclosure, and implementations with such changes and improvements may be made. The forms are also within the scope of the present disclosure.
例えば、上記各実施形態では、冷媒流路を流通する液相の冷媒で伝達部を冷却する例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、空気等の気相の冷媒で伝達部を冷却してもよい。 For example, in each of the embodiments described above, an example has been described in which the transmission section is cooled with a liquid-phase refrigerant flowing through the refrigerant flow path, but the present disclosure is not limited thereto. For example, the transmission section may be cooled with a gas phase refrigerant such as air.
また、上記各実施形態では、閉空間の全ての領域に蓄熱部材が充填されている例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、空間の一部の領域に蓄熱部材が充填されていてもよい。また、閉空間の形状は、上記各実施形態で説明した形状に限定されない。 Further, in each of the above embodiments, an example has been described in which the entire region of the closed space is filled with the heat storage member, but the present disclosure is not limited thereto. For example, a part of the space may be filled with a heat storage member. Furthermore, the shape of the closed space is not limited to the shapes described in each of the above embodiments.
以上説明した各実施形態に記載の冷却装置は例えば以下のように把握される。
本開示の一態様に係る冷却装置は、前記発熱体と接し、複数の板部（１１、１２、１３、１４、１５）により格子形状を有する伝達部（１０）と、前記板部により形成された格子形状の空間の内部に充填された蓄熱部材（１６）と、を有し、前記板部の内部には、冷媒が流通する冷媒流路（１７）が形成されている。
また、本開示の一態様に係る冷却装置は、前記板部の温度が前記蓄熱部材の温度よりも低くなると、前記蓄熱部材に蓄熱された熱が、前記板部を介して前記冷媒に伝達される。
The cooling device described in each of the embodiments described above can be understood, for example, as follows.
A cooling device according to an aspect of the present disclosure includes a transmission section (10) that is in contact with the heating element and has a lattice shape made up of a plurality of plate sections (11, 12, 13, 14, 15), and the plate section. A heat storage member (16) filled inside a lattice-shaped space, and a refrigerant flow path (17) through which a refrigerant flows is formed inside the plate portion.
Further, in the cooling device according to one aspect of the present disclosure, when the temperature of the plate portion becomes lower than the temperature of the heat storage member, the heat stored in the heat storage member is transferred to the refrigerant via the plate portion. Ru.
上記構成では、伝達部が形成する空間に蓄熱部材が充填されている。これにより、伝達部の熱が蓄熱部材に伝達する。このように、発熱体で生じた熱を、蓄熱部材においても吸収することができるので、発熱体の発熱量のピークを低減することができる。したがって、冷却流路の冷却性能の上限を低減されたピークに応じた性能とすることができる。よって、冷却流路を小型化することができるので、冷却装置全体を小型化することができる。 In the above configuration, the space formed by the transmission section is filled with the heat storage member. Thereby, the heat of the transfer section is transferred to the heat storage member. In this way, the heat generated by the heating element can also be absorbed by the heat storage member, so that the peak of the calorific value of the heating element can be reduced. Therefore, the upper limit of the cooling performance of the cooling channel can be set to a performance corresponding to the reduced peak. Therefore, since the cooling flow path can be downsized, the entire cooling device can be downsized.
また、上記構成では、伝達部が形成する空間に蓄熱部材が充填されている。すなわち、蓄熱部材が伝達部によって囲われている。これにより、例えば伝達部と蓄熱部材とが一面でしか接触していない場合と比較して、伝達部と蓄熱部材との伝熱面積を増大させることができるので、より多くの熱を伝達部から蓄熱部材へ伝達することができる。したがって、より発熱体の温度上昇のピークを低減することができる。よって、冷却流路をより小型化することができるので、冷却装置全体をより小型化することができる。 Furthermore, in the above configuration, the space formed by the transmission section is filled with a heat storage member. That is, the heat storage member is surrounded by the transmission section. This makes it possible to increase the heat transfer area between the transfer part and the heat storage member compared to, for example, a case where the transfer part and the heat storage member are in contact with each other only on one side, so more heat can be transferred from the transfer part. It can be transmitted to the heat storage member. Therefore, the peak temperature rise of the heating element can be further reduced. Therefore, since the cooling flow path can be made more compact, the entire cooling device can be made more compact.
また、上記構成では、伝達部が複数の空間を形成し、各空間に蓄熱部材が充填されている。これにより、伝達部の外形を同じ大きさとした場合には、伝達部の内部に１つの空間のみを形成する構造と比較して、伝達部と蓄熱部材との伝熱面積を増大させることができる。したがって、より多くの熱を伝達部から蓄熱部材へ伝達することができる。よって、より発熱体の発熱量のピークを低減することができる。よって、冷却流路をより小型化することができるので、冷却装置全体をより小型化することができる。 Further, in the above configuration, the transmission section forms a plurality of spaces, and each space is filled with a heat storage member. This makes it possible to increase the heat transfer area between the transmission part and the heat storage member when the external dimensions of the transmission part are the same, compared to a structure in which only one space is formed inside the transmission part. . Therefore, more heat can be transferred from the transfer section to the heat storage member. Therefore, the peak of the calorific value of the heating element can be further reduced. Therefore, since the cooling flow path can be made more compact, the entire cooling device can be made more compact.
また、上記構成では、伝達部が形成する空間に蓄熱部材が充填されている。すなわち、蓄熱部材が伝達部によって囲われている。これにより、蓄熱部材において、蓄熱部材と伝達部との接触部分から、この接触部分から最も遠い部分までの距離が短くなる。したがって、蓄熱部材全体に熱を伝達し易くすることができる。よって、より多くの熱を蓄熱部材が吸収することができるので、より発熱体の温度上昇のピークを低減することができる。よって、冷却流路をより小型化することができるので、冷却装置全体をより小型化することができる。 Furthermore, in the above configuration, the space formed by the transmission section is filled with a heat storage member. That is, the heat storage member is surrounded by the transmission section. Thereby, in the heat storage member, the distance from the contact portion between the heat storage member and the transfer portion to the portion furthest from this contact portion is shortened. Therefore, it is possible to easily transfer heat to the entire heat storage member. Therefore, since the heat storage member can absorb more heat, the peak temperature rise of the heating element can be further reduced. Therefore, since the cooling flow path can be made more compact, the entire cooling device can be made more compact.
また、上記構成では、伝達部が複数の空間を形成し、各空間に蓄熱部材が充填されている。これにより、伝達部の外形を同じ大きさとした場合には、伝達部の内部に１つの空間のみを形成する構造と比較して、各蓄熱部材の大きさが小さくなる。すなわち、蓄熱部材と伝達部との接触部分から、この接触部分から最も遠い部分までの距離が短くなる。したがたって、蓄熱部材全体に熱をより伝達し易くすることができる。よって、より発熱体の温度上昇のピークを低減することができる。よって、冷却流路をより小型化することができるので、冷却装置全体をより小型化することができる。 Further, in the above configuration, the transmission section forms a plurality of spaces, and each space is filled with a heat storage member. As a result, when the outer shape of the transmission section is made the same size, the size of each heat storage member becomes smaller compared to a structure in which only one space is formed inside the transmission section. That is, the distance from the contact portion between the heat storage member and the transfer portion to the portion furthest from this contact portion becomes shorter. Therefore, heat can be more easily transmitted to the entire heat storage member. Therefore, the peak temperature rise of the heating element can be further reduced. Therefore, since the cooling flow path can be made more compact, the entire cooling device can be made more compact.
なお、伝達部が形成する空間の全ての領域に蓄熱部材が充填されている必要はなく、空間の一部の領域に蓄熱部材が充填されていればよい。
また、冷却装置は、発熱体を冷却する冷却装置であって、内部に複数の空間を形成し、発熱体から熱が伝達される伝達部と、各空間に充填され、熱を蓄える蓄熱部材と、伝達部を冷却する冷却部と、を備えていてもよい。
Note that it is not necessary that the entire area of the space formed by the transmission section is filled with the heat storage member, and it is sufficient that the heat storage member is filled in some area of the space.
The cooling device is a cooling device that cools a heating element, and includes a plurality of spaces formed inside, a transfer part to which heat is transferred from the heating element, and a heat storage member that is filled in each space and stores heat. , and a cooling section that cools the transmission section.
また、本開示の一態様に係る冷却装置は、前記冷却装置は、前記冷媒により伝達された熱を放熱する放熱部を有し、前記蓄熱部材から前記冷媒に伝達された熱は、前記冷媒が前記冷媒流路を介して前記放熱部に流通することにより放熱される。 Further, in the cooling device according to one aspect of the present disclosure, the cooling device includes a heat radiating part that radiates heat transferred by the refrigerant, and the heat transferred from the heat storage member to the refrigerant is transferred to the refrigerant. Heat is radiated by flowing to the heat radiating section via the refrigerant flow path.
上記構成では、蓄熱部材から冷媒に伝達された熱が、冷媒流路を流通する冷媒を介して放熱部で放熱される。これにより、冷却流路を流通する冷媒を放熱部で冷却することができる。したがって、例えば、冷媒を循環させる場合には、冷却された冷媒で伝達部（板部）の熱を吸熱することができるので、より好適に伝達部を冷却することができる。 In the above configuration, the heat transferred from the heat storage member to the refrigerant is radiated by the heat radiating section via the refrigerant flowing through the refrigerant flow path. Thereby, the refrigerant flowing through the cooling channel can be cooled by the heat radiation section. Therefore, for example, when the refrigerant is circulated, the cooled refrigerant can absorb the heat of the transfer section (plate section), so that the transfer section can be cooled more suitably.
また、本開示の一態様に係る冷却装置は、前記空間を所定方向（Ｚ軸方向）に分割し、前記空間よりも小さい分割空間を規定する分割板部（３２）を有する。 Further, the cooling device according to one aspect of the present disclosure includes a dividing plate portion (32) that divides the space in a predetermined direction (Z-axis direction) and defines a divided space smaller than the space.
上記構成では、蓄熱部材が充填される空間が、分割板部によって分割されている。すなわち、蓄熱部材が、伝達部によって、所定方向及び交差方向に分割されるように配置されている。これにより、伝達部と蓄熱部材との伝熱面積をより増大させることができるので、より多くの熱を伝達部から蓄熱部材へ伝達することができる。したがって、より発熱体の温度上昇のピークを低減することができる。よって、冷却部をより小型化することができるので、冷却装置全体をより小型化することができる。 In the above configuration, the space filled with the heat storage member is divided by the dividing plate portion. That is, the heat storage member is arranged so as to be divided into a predetermined direction and a cross direction by the transmission section. Thereby, the heat transfer area between the transfer part and the heat storage member can be further increased, so that more heat can be transferred from the transfer part to the heat storage member. Therefore, the peak temperature rise of the heating element can be further reduced. Therefore, since the cooling unit can be made more compact, the entire cooling device can be made more compact.
また、本開示の一態様に係る冷却装置は、前記伝達部は、前記冷媒流路と前記蓄熱部材とを隔てる隔壁部（４２）を有し、前記隔壁部は、弾性変形可能に形成され、前記蓄熱部材は、熱によって膨張する材料で形成されている。 Further, in the cooling device according to one aspect of the present disclosure, the transmission section includes a partition part (42) that separates the refrigerant flow path and the heat storage member, and the partition part is formed to be elastically deformable. The heat storage member is made of a material that expands due to heat.
上記構成では、発熱体から伝達部を介して蓄熱部材に熱が伝わると、蓄熱部材が膨張する。蓄熱部材が膨張すると、冷媒流路と蓄熱部材とを隔てる隔壁部が、冷媒流路に膨出するように弾性変形する。これにより、冷媒流路の流路面積が低減する。冷媒流路の流路面積が低減すると、冷媒流路を流通する冷媒の流速が上昇する。冷媒の流速が上昇すると、冷却部の冷却能力が向上する。すなわち、伝達部をより冷却することができる。蓄熱部材には、発熱体の温度が上昇するほど、多くの熱が伝達される。蓄熱部材は、蓄熱部材に伝わる熱が多いほど、膨張する。このため、発熱体の温度が上昇するほど、冷媒流路の流路面積が低減し、冷却能力が向上することとなる。 In the above configuration, when heat is transferred from the heating element to the heat storage member via the transfer portion, the heat storage member expands. When the heat storage member expands, the partition wall separating the refrigerant flow path and the heat storage member elastically deforms so as to bulge into the refrigerant flow path. This reduces the flow area of the refrigerant flow path. When the flow area of the refrigerant flow path decreases, the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path increases. When the flow rate of the refrigerant increases, the cooling capacity of the cooling section improves. That is, the transmission section can be further cooled. As the temperature of the heating element rises, more heat is transferred to the heat storage member. The heat storage member expands as more heat is transferred to the heat storage member. Therefore, as the temperature of the heating element rises, the area of the refrigerant flow path decreases, and the cooling capacity improves.
このように、上記構成では、発熱体の発熱量に応じて、冷却部の冷却能力を調整することができる。これにより、より好適に発熱体の発熱量のピークを低減することができる。よって、冷却部をより小型化することができるので、冷却装置全体をより小型化することができる。また、制御装置等を用いることなく、冷却部の冷却能力を調整することができるので、制御装置等を用いる場合と比較して、構造を簡素化することができる。 In this way, with the above configuration, the cooling capacity of the cooling section can be adjusted according to the amount of heat generated by the heating element. Thereby, the peak of the calorific value of the heating element can be more suitably reduced. Therefore, since the cooling unit can be made more compact, the entire cooling device can be made more compact. Furthermore, since the cooling capacity of the cooling unit can be adjusted without using a control device or the like, the structure can be simplified compared to the case where a control device or the like is used.
また、本開示の一態様に係る冷却装置は、前記蓄熱部材は、高熱伝導材料が混入されている。 Further, in the cooling device according to one aspect of the present disclosure, the heat storage member contains a highly thermally conductive material.
上記構成では、蓄熱部材に高熱伝導材料が混入されている。これにより、蓄熱部材の熱伝導率を向上させることができる。したがって、蓄熱部材全体に熱を伝達し易くすることができる。よって、より多くの熱を蓄熱部材が吸収することができるので、より発熱体の温度上昇のピークを低減することができる。よって、冷却部をより小型化することができるので、冷却装置全体をより小型化することができる。 In the above configuration, a high heat conductive material is mixed in the heat storage member. Thereby, the thermal conductivity of the heat storage member can be improved. Therefore, it is possible to easily transfer heat to the entire heat storage member. Therefore, since the heat storage member can absorb more heat, the peak temperature rise of the heating element can be further reduced. Therefore, since the cooling unit can be made more compact, the entire cooling device can be made more compact.
１ ：冷却装置
２ ：発熱体
１０ ：伝達部
１１ ：下板部
１２ ：上板部
１３ ：側壁部
１４ ：鉛直板部
１５ ：水平板部
１６ ：蓄熱部材
１７ ：冷媒流路
２１ ：冷却装置
２２ ：空間形成部
３１ ：冷却装置
３２ ：分割板部
４１ ：冷却装置
４２ ：隔壁部
1 : Cooling device 2 : Heating element 10 : Transmission part 11 : Lower plate part 12 : Upper plate part 13 : Side wall part 14 : Vertical plate part 15 : Horizontal plate part 16 : Heat storage member 17 : Refrigerant channel 21 : Cooling device 22 : Space forming part 31 : Cooling device 32 : Dividing plate part 41 : Cooling device 42 : Partition wall part
Claims (9)
前記発熱体と接し、複数の板部により格子形状を有する伝達部と、
前記板部により形成された複数の空間の内部に充填された蓄熱部材と、を有し、
前記板部の内部には、冷媒が流通する複数の冷媒流路が形成されていて、
前記伝達部は、前記冷媒流路を流通する冷媒の流れと交差する方向に並んで配置される複数の第１板部を有し、
複数の前記第１板部は、複数の前記空間を規定するとともに、複数の前記冷媒流路を規定している冷却装置。 A cooling device that cools a heating element,
a transmission part that is in contact with the heating element and has a lattice shape with a plurality of plate parts;
a heat storage member filled inside a plurality of spaces formed by the plate part,
A plurality of refrigerant flow paths through which refrigerant flows are formed inside the plate portion ,
The transmission section has a plurality of first plate sections arranged in a line in a direction intersecting the flow of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path,
In the cooling device, the plurality of first plate portions define the plurality of spaces and the plurality of refrigerant flow paths .
前記蓄熱部材から前記冷媒に伝達された熱は、前記冷媒が前記冷媒流路を介して前記放熱部に流通することにより放熱される請求項１または請求項２に記載の冷却装置。 The cooling device has a heat radiating part that radiates heat transferred by the refrigerant,
The cooling device according to claim 1 or 2, wherein the heat transferred from the heat storage member to the refrigerant is radiated by the refrigerant flowing to the heat radiating section via the refrigerant flow path.
前記隔壁部は、弾性変形可能に形成され、
前記蓄熱部材は、熱によって膨張する材料で形成されている請求項１から請求項４のいずれかに記載の冷却装置。 The transmission section has a partition wall section that separates the refrigerant flow path and the heat storage member,
The partition wall portion is formed to be elastically deformable,
The cooling device according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat storage member is formed of a material that expands due to heat.
前記発熱体と接し、複数の板部により格子形状を有する伝達部と、a transmission part that is in contact with the heating element and has a lattice shape with a plurality of plate parts;
前記板部により形成された格子形状の空間の内部に充填された蓄熱部材と、を有し、a heat storage member filled inside a lattice-shaped space formed by the plate part,
前記板部の内部には、冷媒が流通する冷媒流路が形成されていて、A refrigerant flow path through which a refrigerant flows is formed inside the plate portion,
前記伝達部は、前記空間を所定方向に分割し、前記空間よりも小さい分割空間を規定する分割板部を有する冷却装置。The transmission section is a cooling device having a dividing plate section that divides the space in a predetermined direction and defines a divided space smaller than the space.
前記発熱体と接し、複数の板部により格子形状を有する伝達部と、a transmission part that is in contact with the heating element and has a lattice shape with a plurality of plate parts;
前記板部により形成された格子形状の空間の内部に充填された蓄熱部材と、を有し、a heat storage member filled inside a lattice-shaped space formed by the plate part,
前記板部の内部には、冷媒が流通する冷媒流路が形成されていて、A refrigerant flow path through which a refrigerant flows is formed inside the plate portion,
前記伝達部は、前記冷媒流路と前記蓄熱部材とを隔てる隔壁部を有し、The transmission section has a partition wall section that separates the refrigerant flow path and the heat storage member,
前記隔壁部は、弾性変形可能に形成され、The partition wall portion is formed to be elastically deformable,
前記蓄熱部材は、熱によって膨張する材料で形成されている冷却装置。In the cooling device, the heat storage member is made of a material that expands due to heat.
前記発熱体と接し、複数の板部により格子形状を有する伝達部と、a transmission part that is in contact with the heating element and has a lattice shape with a plurality of plate parts;
前記板部により形成された格子形状の空間の内部に充填された蓄熱部材と、を有し、a heat storage member filled inside a lattice-shaped space formed by the plate part,
前記板部の内部には、冷媒が流通する冷媒流路が形成されていて、A refrigerant flow path through which a refrigerant flows is formed inside the plate portion,
前記蓄熱部材は、高熱伝導材料が混入されている冷却装置。The heat storage member is a cooling device in which a highly thermally conductive material is mixed.
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