JP2017143171A - 冷却器、流路ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】広流路内で流体を広く行き渡らせ、また、渦流や逆流などの発生を抑制して流体が円滑に流れるようにする。【解決手段】冷却器１０は、断面積が狭い狭流路１と、この狭流路１の下流側に接続され、発熱体が熱的に接触する、断面積が広い広流路２とを備えている。両流路１、２に流体である冷媒が流れることにより、発熱体で発生した熱が放熱される。広流路２の発熱体が熱的に接触する位置Ｘより上流にある上流部２ａに整流片５を設ける。整流片５は、上流に向かって突出した単一の第１角部５ａ１と、鋭角θ１で交差することで第１角部５ａ１を形成する第１面５ｓ１および第２面５ｓ２を含んでいる。【選択図】図３

Description

本発明は、発熱体を熱的に接触させた流路に冷媒を流すことにより、発熱体で発生した熱を放熱する冷却器に関し、また、断面積の狭い狭流路と断面積の広い広流路とを備えた流路ユニットに関する。

電子部品のような発熱体で発生した熱を放熱するため、当該発熱体を熱的に接触させた流路に、冷却水などの流体の冷媒を流すようにした冷却器がある。このような冷却器において、冷却効率を向上させるため、たとえば特許文献１〜４では、流路内に複数のリブやフィンを設けて、流路を区切っている。

特許文献１では、複数のリブが冷媒の流れ方向に対して平行または斜めに流路内に設けられている。特許文献２では、流路内で冷却水を撹拌するため、断面積が狭い狭流路と断面積が広い広流路とが交互に配置され、かつ複数のフィンが冷媒の流れ方向に対して平行または斜めに各流路内に設けられている。

特許文献３では、発熱体が熱的に接触する広流路内での冷媒の乱流化を促進するため、広流路内に複数の波板形状のフィンが冷媒の流れ方向と流路の幅方向にそれぞれ所定の間隔をおいて設けられている。特許文献４では、発熱体が熱的に接触する広流路内に複数の円柱状のフィンが千鳥状に配置され、かつ広流路の内側面に複数の突起が冷媒の流れ方向に所定の間隔をおいて設けられている。

特開２０１４−１０７１１９号公報 特開平８−１１６１８９号公報 特開２０１４−２０１１５号公報 特開２０１４−７２３９５号公報

従来は、たとえば冷却効率の向上のため、発熱体が熱的に接触する流路部分の断面積を、流体である冷媒の出入口などのようなその他の流路部分の断面積より広くしている。しかし、断面積の狭い狭流路から断面積の広い広流路に冷媒を流す場合、冷媒が広流路の一部を流れて、広流路に広く冷媒が行き渡らないことがある。また、広流路内において、ある部分と他の部分とで冷媒の流速に差が生じて、冷媒の渦流や逆流が起こるため、冷媒の圧力損失が大きくなり、冷媒の流れ方向への流れが滞ることがある。さらに、従来のように、広流路において複数のリブやフィンで冷媒の乱流化を促進する場合も、冷媒の流れ方向への流れが滞ることがある。このように、狭流路から流れて来た冷媒が広流路に広く行き渡らなかったり、狭流路から広流路への冷媒の流れが滞ったりすると、広流路を流れる冷媒で発熱体を冷却する効率が低下してしまう。

本発明の課題は、広流路内で流体を広く行き渡らせることができ、また、渦流や逆流などの発生を抑制して流体を円滑に流すことができる、冷却器および流路ユニットを提供することである。

本発明による冷却器は、断面積が狭い狭流路と、この狭流路の下流側に接続され、発熱体が熱的に接触する、断面積が広い広流路とを備えている。両流路に流体である冷媒が流れることにより、発熱体で発生した熱が放熱される。そして、広流路の発熱体が熱的に接触する位置より上流にある上流部に少なくとも１つ設けられた整流片を備え、当該整流片は、上流に向かって突出した単一の第１角部と、鋭角で交差することで第１角部を形成する第１面および第２面とを含んでいる。

上記冷却器によると、狭流路を流れて来た冷媒が、整流片の第１角部から第１面側と第２面側とへ分かれて広流路に流れて行くので、広流路に広く冷媒を行き渡らせることができる。然も、冷媒が整流片により層流化されて流れて行くので、冷媒の渦流や逆流や乱流を防いで、広流路に冷媒を円滑に流すことができる。この結果、広流路に熱的に接触させた発熱体で発生した熱を、広流路を流れる冷媒により、効率よく冷却することが可能となる。

本発明では、上記冷却器において、整流片の第２面は第１面より、狭流路に対する広流路の拡がり方向側に配置され、第１角部より下流側において、第１面は、広流路の中心線に対して鋭角で傾斜しまたは平行であり、第２面は、広流路の中心線に対して鋭角で傾斜し、広流路の中心線に対する第２面の角度は、広流路の中心線に対する第１面の角度より大きくてもよい。

また、本発明では、上記冷却器において、狭流路と広流路とを接続する接続面をさらに備え、当該接続面は、狭流路より下流側で広流路の中心線に対して鋭角で傾斜しまたは垂直であり、整流片の第１角部より下流側での広流路の中心線に対する第２面の角度は、狭流路より下流側での広流路の中心線に対する接続面の角度以下であってもよい。

また、本発明では、上記冷却器において、各流路および接続面は、各流路の中心線に対して対称に設けられ、整流片は、各流路の中心線に対して対称でかつ所定の間隔をおいて複数設けられていてもよい。

また、本発明では、上記冷却器において、各整流片の第１面および第２面は、下流に向かうに連れて広流路の中心線から離れるように傾斜していてもよい。

また、本発明では、上記冷却器において、整流片は、第１面および第２面と交差しかつ第１角部に接しない第３面と、第２面および第３面が鈍角で交差することで形成される第２角部と、第３面および第１面が鋭角で交差することで形成される第３角部とをさらに含んでいてもよい。

また、本発明では、上記冷却器において、広流路の中心線に対して垂直な断面形状は矩形であり、整流片は、広流路の上流部に柱状に設けられてもよい。

さらに、本発明では、上記冷却器において、広流路の発熱体と対向する位置に少なくとも１つ設けられたフィンをさらに備えてもよい。

また、本発明による流路ユニットは、断面積が狭い狭流路と、この狭流路の下流側に接続された断面積が広い広流路とを備え、狭流路から広流路へ流体が流れる。そして、広流路の上流部に少なくとも１つ設けられた整流片と、広流路の整流片より下流側に少なくとも１つ設けられたフィンとをさらに備え、整流片は、上流に向かって突出した単一の第１角部と、鋭角で交差することで第１角部を形成する第１面および第２面とを含んでいる。

上記流路ユニットによると、狭流路を流れて来た流体が、整流片の第１角部から第１面側と第２面側とへ分かれて広流路に流れて行くので、広流路に広く流体を行き渡らせることができる。然も、流体が整流片により層流化されて流れて行くので、流体の渦流や逆流や乱流を防いで、広流路に流体を円滑に流すことができる。

本発明によれば、広流路内で流体を広く行き渡らせることができ、また、渦流や逆流などの発生を抑制して流体を円滑に流すことができる。

本発明の実施形態による冷却器を示した図である。 図１ＡのＤ−Ｄ断面とＥ−Ｅ断面の拡大図である。 図１Ａの冷却器の使用例を示した図である。 図１Ａの冷却器の要部を示した図である。 図１Ａの冷却器のシミュレーションの一例を示した図である。 従来の冷却器のシミュレーションの一例を示した図である。 本発明の他の実施形態による冷却器を示した図である。 本発明の他の実施形態による冷却器を示した図である。 本発明の他の実施形態による冷却器を示した図である。 本発明の他の実施形態による冷却器の整流片を示した図である。 本発明の他の実施形態による冷却器の整流片を示した図である。 本発明の他の実施形態による冷却器の断面図である。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。

図１Ａは、本発明の実施形態による冷却器１０を示した図である。図１Ａでは、冷却器１０を上方から見た図を（ａ）に示し、（ａ）のＢ矢視図を（ｂ）に示し、（ａ）のＣ矢視図を（ｃ）に示している。図１Ｂは、図１Ａ（ａ）におけるＤ−Ｄ断面とＥ−Ｅ断面の拡大図である。図１Ｂでは、図１Ａ（ａ）Ｄ−Ｄ断面拡大図を（ｄ）に示し、図１Ａ（ａ）のＥ−Ｅ断面拡大図を（ｅ）に示している。

冷却器１０は、たとえばアルミニュウムなどの金属で形成された管体１１を備えている。管体１１には、断面積が狭い狭流路１、３と、断面積が広い広流路２とが設けられている。冷却器１０は、本発明の「流路ユニット」の一例である。

狭流路１、３のうち、一方の狭流路１は、流体である冷媒の流入口を構成し、他方の狭流路３は、冷媒の流出口を構成している。冷媒としては、たとえば冷却水が用いられる。各狭流路１、３の中心線Ｌに対して垂直な断面形状は、円形になっている（図１Ａ（ｃ）、図１Ｂ（ｄ）、（ｅ））。

図１Ａ（ａ）および（ｂ）に示すように、広流路２は狭流路１と狭流路３の間に設けられている。詳しくは、狭流路１の下流側に広流路２の上流部２ａが接続され、狭流路３の上流側に広流路２の下流部２ｂが接続されている。

広流路２の中心線Ｌと狭流路１、３の中心線Ｌとは一致している（図１Ａ（ａ））。広流路２の中心線Ｌに対して垂直な断面形状は、図１Ａ（ｄ）および（ｅ）に示すように矩形になっている。

図２は、冷却器１０の使用例を示した図である。冷却器１０は、たとえば図２に示すように、電子装置のシャーシ２０に埋設される。冷媒を冷却器１０に対して流入出させるために、狭流路１の上流端と狭流路３の下流端とは、シャーシ２０から突出する。

シャーシ２０上の広流路２と対向する位置Ｘ’には、発熱体３０が搭載される。これにより、発熱体３０が広流路２を構成する管体１１の一方の外側部分に熱的に接触する（図１Ａおよび図１Ｂも参照）。発熱体３０は、たとえば電流が流れることにより発熱する電子部品から成る。

図示しない供給元から冷媒を冷却器１０の狭流路１に流入させて、該冷媒を広流路２に通して狭流路３から供給先に流出させる。このように、流路１〜３に冷媒が流れることにより、発熱体３０で発生した熱が放熱されて、発熱体３０が冷却される。

図３は、冷却器１０の要部を示した図である。詳しくは、図３は、狭流路１と広流路２の上流側の内部を上方から見た状態を示している。なお、図３では、断面部分のハッチングを省略している（後述の図６〜図８も同様）。

図３に示すように、広流路２の発熱体３０と対向する位置Ｘには、複数のフィン４が設けられている。各フィン４は、図１Ｂ（ｄ）に示すように、広流路２の天面と底面とに接するように、柱状に設けられている。

また、各フィン４は、冷媒の流れ方向Ｆの流れを妨げないようにするため、図３に示すように、冷媒の流れ方向Ｆに対して平行な板状で、かつ、流れ方向Ｆに対して垂直な広流路２の横幅方向Ｗに所定の間隔をおいて設けられている。さらに、各フィン４は、広流路２の位置Ｘより上流側および下流側へ延びるように形成されている。広流路２の位置Ｘに熱的に接触した発熱体３０で発生した熱は、フィン４により広流路２を流れる冷媒に伝達される。

広流路２の上流部２ａは、発熱体３０が熱的に接触する位置Ｘより上流にある。上流部２ａ内には、複数の整流片５が設けられている。各整流片５は、図１Ｂ（ｅ）に示すように、広流路２の天面と底面とに接するように、柱状に設けられている。

また、広流路２の上流部２ａには、狭流路１と広流路２とを接続する接続面６が設けられている。流路１〜３および接続面６は、流路１〜３の中心線Ｌに対して左右対称に設けられている。整流片５は、流路１〜３の中心線Ｌに対して左右対称でかつ幅方向Ｗに所定の間隔をおいて複数（２個）設けられている。

各整流片５は、三角柱状に形成されていて、図３に示すように、水平面内で突出した３つの角部５ａ_１、５ａ_２、５ａ_３と、鉛直（紙面に対して垂直）な３つの面５ｓ_１、５ｓ_２、５ｓ_３を含んでいる。

そのうち、第１角部５ａ_１は、上流（反Ｆ方向側）に向かって単一で突出している。第１面５ｓ_１および第２面５ｓ_２は、鋭角θ_１で交差することで第１角部５ａ_１を形成している。つまり、第１角部５ａ_１の角度は、鋭角θ_１である。

第１面５ｓ_１および第２面５ｓ_２は、広流路２の中心線Ｌから離間している。また、第１面５ｓ_１および第２面５ｓ_２は、下流（Ｆ方向側）に向かうに連れて中心線Ｌから離れるように傾斜している。

第２面５ｓ_２は第１面５ｓ_１より、狭流路１に対する広流路２の拡がり方向側（幅方向Ｗにおいて中心線Ｌと反対側）に配置されている。第１角部５ａ_１より下流側において、第１面５ｓ_１は、中心線Ｌに対して鋭角θ_ａで傾斜し、第２面５ｓ_２は、中心線Ｌに対して鋭角θ_ｂで傾斜している。中心線Ｌに対する第２面５ｓ_２の角度θ_ｂは、中心線Ｌに対する第１面５ｓ_１の角度θ_ａより大きくなっている。（９０°＞θ_ｂ＞θ_ａ＞０°）

第２面５ｓ_２と対向する接続面６は、狭流路１より下流側で広流路２の中心線Ｌに対して鋭角θ_ｃで傾斜している。中心線Ｌに対する第２面５ｓ_２の角度θ_ｂは、中心線Ｌに対する接続面６の角度θ_ｃ以下になっている。（９０°＞θ_ｃ≧θ_ｂ＞θ_ａ＞０°）

整流片５の第３面５ｓ_３は、第１面５ｓ_１および第２面５ｓ_２と交差しかつ第１角部５ａ_１に接していない。第３面５ｓ_３は、広流路２の中心線Ｌおよび広流路２の側壁２ｆに対して平行になっている。

第２面５ｓ_２および第３面５ｓ_３が鈍角θ_２で交差することにより、第２角部５ａ_２が形成されている。第３面５ｓ_３および第１面５ｓ_１が鋭角θ_３で交差することにより、第３角部５ａ_３が形成されている。つまり、第２角部５ａ_２の角度は鈍角θ_２であり、第３角部５ａ_３の角度は鋭角θ_３である。

上記実施形態によると、冷却器１０の広流路２の上流部２ａに整流片５を設け、該整流片５が上流に向かって鋭角θ_１に突出した第１角部５ａ_１と、交差することで第１角部５ａ_１を形成する第１面５ｓ_１および第２面５ｓ_２を含んでいる。このため、冷却器１０の狭流路１に流入された冷媒が、狭流路１から広流路２の上流部２ａに流れる際に、整流片５の鋭角な第１角部５ａ_１から第１面５ｓ_１側と第２面５ｓ_２側とへ分かれて広流路２に流れて行く。つまり、広流路２の中央だけでなく幅方向Ｗの両端部にも、冷媒を広く行き渡らせることができる。然も、冷媒が整流片５により層流化されて流れて行くので、冷媒の渦流や逆流や乱流を防いで、広流路２に冷媒を円滑に流すことができる。この結果、広流路２に熱的に接触させた発熱体３０で発生した熱を、広流路２を流れる冷媒により、効率よく冷却することが可能となる。

また、上記実施形態では、整流片５の第２面５ｓ_２は第１面５ｓ_１より、狭流路１に対する広流路２の拡がり方向側に配置されている。そして、第１角部５ａ_１より下流側において、第１面５ｓ_１および第２面５ｓ_２は、広流路２の中心線Ｌに対して鋭角θ_ａ、θ_ｂで傾斜し、その第２面５ｓ_２の角度θ_ｂは第１面５ｓ_１の角度θ_ａより大きくなっている。このため、狭流路１から流れて来た冷媒を、整流片５の第１面５ｓ_１および第２面５ｓ_２に沿って、広流路２の中央と幅方向Ｗの両端部に拡がり易くすることができる。

また、上記実施形態では、狭流路１と広流路２を接続する接続面６が、狭流路１より下流側で広流路２の中心線Ｌに対して鋭角θ_ｃで傾斜している。そして、広流路２の中心線Ｌに対する第２面５ｓ_２の角度θ_ｂが、広流路２の中心線Ｌに対する接続面６の角度θ_ｃ以下になっている。このため、狭流路１から流れて来た冷媒を、整流片５の第２面５ｓ_２と接続面６との間を通して、広流路２の幅方向Ｗの両端部へ円滑に流し易くすることができる。

また、上記実施形態では、流路１〜３および接続面６は、流路１〜３の中心線Ｌに対して対称に設けられている。さらに、整流片５は、流路１〜３の中心線Ｌに対して対称でかつ所定の間隔をおいて複数設けられている。このため、狭流路１から流れて来た冷媒を、整流片５同士の間を通して広流路２の中央に円滑に流し易くしたり、整流片５と接続面６との間を通して広流路２の幅方向Ｗの両端部に円滑に流し易くしたりすることができる。

また、上記実施形態では、各整流片５の第１面５ｓ_１および第２面５ｓ_２は、下流に向かうに連れて中心線Ｌから離れるように傾斜している。このため、狭流路１から流れて来た冷媒を、各整流片５の第１面５ｓ_１および第２面５ｓ_２に沿って、広流路２の幅方向Ｗの両端部に行き渡り易くすることができる。

また、上記実施形態では、各整流片５が、第１面５ｓ_１および第２面５ｓ_２と交差しかつ第１角部５ａ_１に接しない第３面５ｓ_３と、第２面５ｓ_２および第３面５ｓ_３が鈍角θ_２で交差することで形成される第２角部５ａ_２と、第３面５ｓ_３および第１面５ｓ_１が鋭角θ_３で交差することで形成される第３角部５ａ_３とをさらに含んでいる。このため、狭流路１から流れて来た冷媒を、各整流片５の第１面５ｓ_１に沿って広流路２の中央から幅方向Ｗの端へ拡がるように流すことができる。また、狭流路１から流れて来た冷媒を、各整流片５の第２面５ｓ_２から第３面５ｓ_３に沿って広流路２の幅方向Ｗの端部に拡がるように流すことができる。つまり、整流片５による冷媒の層流化を促進して、冷媒を広流路２の幅方向Ｗに円滑に行き渡り易くすることが可能になる。

また、上記実施形態では、広流路２の中心線Ｌに対して垂直な断面形状は矩形であり、整流片５は、広流路２の上流部２ａに柱状に設けられている。このため、狭流路１を流れて来た冷媒を、整流片５により分流させて、広流路２の幅方向Ｗへ円滑に行き渡らせることができる。

さらに、上記実施形態では、広流路２を構成する管体１１の外側に発熱体３０が熱的に接触し、発熱体３０と対向する広流路２の位置Ｘにフィン４を設けている。このため、発熱体３０で発生した熱がフィン４を通して広流路２を流れる冷媒に伝わり易くなるので、冷却効率を一層向上させることが可能となる。

図４は、冷却器１０のシミュレーションの一例を示した図である。図５は、従来の冷却器５０のシミュレーションの一例を示した図である。

図５（ａ）に示すように、従来の冷却器５０には、整流片５が設けられていない。それ以外の冷却器５０の構造および大きさは、図４（ａ）に示す冷却器１０と同様である。

図４および図５の例では、各図の（ａ）に示す冷却器１０、５０の狭流路１の径は１５ｍｍである。狭流路３の径も１５ｍｍである。広流路２の横幅（Ｗ方向の大きさ）は４５ｍｍである。フィン４_（１）〜４_（７）は、広流路２の幅方向Ｗに５ｍｍ間隔で７つ設けられている。各フィン４_（１）〜４_（７）のＷ方向の厚みは１ｍｍである。接続面６の中心線Ｌに対する角度θ_ｃは６０°である。

図４（ａ）に示す冷却器１０の２つの整流片５の間隔は５ｍｍである。各整流片５と広流路２の側壁２ｆの間隔は１６ｍｍである。図３に示した、各整流片５の第１面５ｓ_１の中心線Ｌに対する角度θ_ａは１３°である。第２面５ｓ_２の中心線Ｌに対する角度θ_ｂは６０°である。各整流片５とフィン４_（１）〜４_（７）の流れ方向Ｆの間隔は４ｍｍである。

図４（ａ）および図５（ａ）に矢印で示すように、冷却器１０、５０の狭流路１に冷媒（冷却水）を流入させて、該冷媒を広流路２に通して狭流路３から流出させた場合における、Ｚ−Ｚ断面の冷媒の流速分布を、図４（ｂ）および図５（ｂ）に示している。Ｚ−Ｚ断面は、冷媒の流れ方向Ｆに対して垂直になっていて、冷却器１０、５０の広流路２の発熱体３０が熱的に接触する位置Ｘに対して交差している。

整流片５が設けられていない従来の冷却器５０では、図５（ｂ）に示すように、広流路２の両端のフィン４_（１）、４_（７）以外のフィン４_（２）〜４_（６）の各間で、冷媒の流速が大きくなっている。そして、広流路２の左右側壁２ｆと両端のフィン４_（１）、４_（７）の各間や、フィン４_（１）、４_（２）間、およびフィン４_（６）、４_（７）間で、冷媒の流速が極めて小さく（またはゼロに）なっている。つまり、従来の冷却器５０では、狭流路１から流れて来た冷媒が、広流路２の中央部に流れて、広流路２の幅方向Ｗの両端部には殆ど流れなくなる。

これに対して、整流片５が設けられた冷却器１０では、図４（ｂ）に示すように、広流路２の中央部のフィン４_（３）〜４_（５）の各間で、冷媒の流速が大きくなる。然るに、そのフィン４_（３）〜４_（５）の各間の流速は、図５（ｂ）に示した従来の冷却器５０の同一箇所の流速より小さく抑えられている。その分、冷却器１０の広流路２の左右側壁２ｆと両端のフィン４_（１）、４_（７）の各間や、隣り合うフィン４_（１）、４_（２）、４_（３）の各間、および隣り合うフィン４_（５）、４_（６）、４_（７）の各間で、冷媒の流速は極めて小さく（またはゼロに）ならず、ある程度の速度（中央部のフィン４_（３）〜４_（５）の各間の流速の半分程度）になっている。つまり、冷却器１０では、狭流路１から流れて来た冷媒が、広流路２の中央部だけでなく、広流路２の幅方向Ｗの両端部にも広く行き渡って、下流へ流れて行く。

本発明は、上述した以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、以上の実施形態では、図３などに示したように、広流路２の上流に向かって先細りになっている部分（接続面６）の内側から幅が一定になっている部分の内側にかけて、整流片５を設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば図６に示すように、広流路２の上流に向かって先細りになっている部分の内側（接続面６の内側）に収まるように、整流片５を設けてもよい。

図６では、狭流路１と広流路２の接続面６の広流路２の中心線Ｌに対する傾斜角度θ_ｃを、図３の接続面６の傾斜角度θ_ｃより小さくしている。また、図６の整流片５の第１面５ｓ_１および第２面５ｓ_２の中心線Ｌに対する傾斜角度θ_ａ、θ_ｂを、図３の整流片５の第１面５ｓ_１および第２面５ｓ_２の中心線Ｌに対する傾斜角度θ_ａ、θ_ｂより小さくしている。

また、以上の実施形態では、狭流路１と広流路２の接続面６を、狭流路１より下流側で広流路２の中心線Ｌに対して鋭角で傾斜させた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば図７に示すように、狭流路１と広流路２の接続面６を、広流路２の中心線Ｌに対して垂直にしてもよい。つまり、狭流路１より下流側での広流路２の中心線Ｌに対する接続面６の角度θ_ｃが９０°である（θ_ｃ＝９０°）。この場合、整流片５の第１角部５ａ_１より下流側での広流路２の中心線Ｌに対する第２面５ｓ_２の角度θ_ｂは、接続面６の角度θ_ｃより小さくするとよい（θ_ｂ＜θ_ｃ＝９０°）。

また、以上の実施形態では、広流路２および接続面６を広流路２の中心線Ｌに対して対称に設け、かつ整流片５を広流路２の中心線Ｌに対して対称に複数設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば図８に示すように、狭流路１と広流路２の接続面６を広流路２の中心線Ｌに対して非対称に設けてもよい。また、整流片５を広流路２の上流部２ａに単一で設けてもよい。

図８の例では、接続面６の一部６’を流路１、２の中心線Ｌに対して平行にしている。また、四角柱状の整流片５’を広流路２の上流部２ａに設けている。そして、整流片５’の第１角部５ａ_１より下流側において、接続面６の一部６’と対向する整流片５’の第１面５ｓ_１を、広流路２の中心線Ｌに対して平行にしている。このようにしても、狭流路１から流れて来た冷媒を、整流片５’の両側を通して、広流路２の幅方向Ｗに行き渡らせることができる。

上記のように、広流路２の中心線Ｌに対する整流片５、５’の第１面５ｓ_１の角度θ_ａは、０°以上であればよい。また、広流路２の中心線Ｌに対する整流片５、５’の第２面５ｓ_２の角度θ_ｂは、第１面５ｓ_１の角度θ_ａより大きければよい。また、狭流路１より下流側で広流路２の中心線Ｌに対する接続面６、６’の角度θ_ｃは、第２面５ｓ_２の角度θ_ｂ以上でかつ９０°以下であればよい。（０°≦θ_ａ＜θ_ｂ≦θ_ｃ≦９０°）

また、以上の実施形態では、三角柱状や四角柱状の整流片を広流路の上流部に設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば多角柱状体や多角錐状体のような整流片を、広流路の上流部に設けてもよい。また、３つ以上の整流片を広流路の上流部に設けてもよい。

また、以上の実施形態では、整流片５、５’の第１角部５ａ_１を先鋭にした例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、図９に示すように整流片５の第１角部５ａ_１’を円弧状に丸めるように加工（いわゆるＲ面加工）したり、図１０に示すように整流片５の第１角部５ａ_１”を直線上に面取りするように加工（いわゆるＣ面加工）したりしてもよい。また、整流片５のその他の角部も、先鋭にするだけでなく、丸めたり面取りしたりするように加工してもよい。

また、以上の実施形態では、広流路２の天面と底面とに接するように、整流片５、５’やフィン４を設けた例（図１Ｂ）を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、図１１（ａ）や図１１（ｂ）に示すように、広流路２”の発熱体３０側の面（天面）には接しているが、広流路２”の発熱体３０と反対側の面（底面）に対しては隙間があるような、リブ状の整流片５”やフィン４”を設けてもよい。

図１１の例では、広流路２”を形成する管体１１”が、断面が逆凹形の本体２１と、該本体２１の開口部を塞ぐ蓋２２とから構成されている。本体２１の下部に蓋２２を係合することにより、管体１１”が組み立てられている。本体２１と蓋２２の係合部分には、シール部材２３によりシーリングが施されている。本体２１の蓋２２と反対側の上部には、発熱体３０が熱的に接触する。本体２１の上部から下方に向かって、リブ状の整流片５”やフィン４”が設けられている。整流片５”やフィン４”の下面（先端）と蓋２２との間には、微小な隙間が生じている。つまり、広流路２”の発熱体３０側に、整流片５”やフィン４”が設けられている。なお、他の例として、整流片５”やフィン４”の下面と蓋２２との間にも、シーリングを施してもよい。

また、以上の実施形態では、広流路２の中心線Ｌに対して垂直な断面形状を矩形にした例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、広流路の中心線に対して垂直な断面形状を円形、楕円形、またはその他の角形にしてもよい。また、狭流路の中心線に対して垂直な断面形状を、矩形、楕円形、またはその他の角形にしてもよい。

さらに、以上の実施形態では、電子装置のシャーシ２０に埋設されて、シャーシ２０上に搭載される発熱体３０を冷却する冷却器１０に本発明を適用した例を挙げた。然るに、たとえばフレームや筐体に取り付けられて、基板などに搭載された発熱体を冷却する冷却器に対しても、本発明を適用することは可能である。また、冷媒以外の流体を狭流路から広流路に流す、冷却以外の用途の流路ユニットに対しても、本発明を適用することは可能である。

１ 狭流路
２、２” 広流路
２ａ 上流部
４、４_（１）〜４_（７）、４” フィン
５、５’、５” 整流片
５ａ_１、５ａ_１’、５ａ_１” 第１角部
５ａ_２ 第２角部
５ａ_３ 第３角部
５ｓ_１ 第１面
５ｓ_２ 第２面
５ｓ_３ 第３面
６、６’ 接続面
１０ 冷却器（流路ユニット）
１１、１１” 管体
３０ 発熱体
Ｌ 広流路の中心線
Ｗ 広流路の拡がり方向側、幅方向
Ｘ 広流路の発熱体が熱的に接触する位置
θ_ａ 広流路の中心線に対する第１面の角度
θ_ｂ 広流路の中心線に対する第２面の角度
θ_ｃ 広流路の中心線に対する接続面の角度

Claims (9)

1. 断面積が狭い狭流路と、
   前記狭流路の下流側に接続され、発熱体が熱的に接触する、断面積が広い広流路と、を備え、
   前記両流路に流体である冷媒が流れることにより、前記発熱体で発生した熱が放熱される冷却器において、
   前記広流路の前記発熱体が熱的に接触する位置より上流にある上流部に少なくとも１つ設けられた整流片を備え、
   前記整流片は、
   上流に向かって突出した単一の第１角部と、
   鋭角で交差することで前記第１角部を形成する第１面および第２面と、を含む、ことを特徴とする冷却器。
2. 請求項１に記載の冷却器において、
   前記整流片の前記第２面は前記第１面より、前記狭流路に対する前記広流路の拡がり方向側に配置され、
   前記第１角部より下流側において、
   前記第１面は、前記広流路の中心線に対して鋭角で傾斜しまたは平行であり、
   前記第２面は、前記広流路の中心線に対して鋭角で傾斜し、
   前記広流路の中心線に対する前記第２面の角度は、前記広流路の中心線に対する前記第１面の角度より大きい、ことを特徴とする冷却器。
3. 請求項１または請求項２に記載の冷却器において、
   前記狭流路と前記広流路とを接続する接続面をさらに備え、
   前記接続面は、前記狭流路より下流側で前記広流路の中心線に対して鋭角で傾斜しまたは垂直であり、
   前記整流片の前記第１角部より下流側での前記広流路の中心線に対する前記第２面の角度は、前記狭流路より下流側での前記広流路の中心線に対する前記接続面の角度以下である、ことを特徴とする冷却器。
4. 請求項３に記載の冷却器において、
   前記各流路および前記接続面は、前記各流路の中心線に対して対称に設けられ、
   前記整流片は、前記各流路の中心線に対して対称でかつ所定の間隔をおいて複数設けられている、ことを特徴とする冷却器。
5. 請求項４に記載の冷却器において、
   前記各整流片の前記第１面および前記第２面は、下流に向かうに連れて前記広流路の中心線から離れるように傾斜している、ことを特徴とする冷却器。
6. 請求項５に記載の冷却器において、
   前記整流片は、前記第１面および前記第２面と交差しかつ前記第１角部に接しない第３面と、
   前記第２面および前記第３面が鈍角で交差することで形成される第２角部と、
   前記第３面および前記第１面が鋭角で交差することで形成される第３角部と、をさらに含む、ことを特徴とする冷却器。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の冷却器において、
   前記広流路の中心線に対して垂直な断面形状は矩形であり、
   前記整流片は、前記広流路の上流部に柱状に設けられている、ことを特徴とする冷却器。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の冷却器において、
   前記広流路の前記発熱体と対向する位置に少なくとも１つ設けられたフィンをさらに備えた、ことを特徴とする冷却器。
9. 断面積が狭い狭流路と、
   前記狭流路の下流側に接続された断面積が広い広流路と、を備え、
   前記狭流路から前記広流路へ流体が流れる流路ユニットにおいて、
   前記広流路の上流部に少なくとも１つ設けられた整流片と、
   前記広流路の前記整流片より下流側に少なくとも１つ設けられたフィンと、をさらに備え、
   前記整流片は、
   上流に向かって突出した単一の第１角部と、
   鋭角で交差することで前記第１角部を形成する第１面および第２面と、を含む、ことを特徴とする流路ユニット。

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