特開 2024-115132 コールドプレート

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024115132

(43)【公開日】2024-08-26

(54)【発明の名称】コールドプレート

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/473 20060101AFI20240819BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20240819BHJP

【ＦＩ】

H01L23/46 Z

H05K7/20 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023020625

(22)【出願日】2023-02-14

(71)【出願人】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100206081

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 央

(74)【代理人】

【識別番号】100188891

【弁理士】

【氏名又は名称】丹野 拓人

(72)【発明者】

【氏名】松田 将宗

(72)【発明者】

【氏名】川原 洋司

【テーマコード（参考）】

5E322

5F136

【Ｆターム（参考）】

5E322AA05

5E322AA11

5E322FA01

5F136CB07

5F136CB08

5F136FA02

5F136FA03

5F136GA40

(57)【要約】

【課題】冷却性能を向上させたコールドプレートを提供する。
【解決手段】コールドプレートは、熱源に接触する本体部を備え、前記本体部は、冷媒が流入する流入孔と、前記冷媒が流出する流出孔と、前記流入孔および前記流出孔に連通して前記冷媒が流れる内部空間と、前記内部空間に配置されて厚み方向において積層された層状の第１熱交換部および第２熱交換部と、を有し、前記第１熱交換部は、第１方向に前記冷媒が流れる第１流路と、前記第１方向に前記冷媒が流れるとともに、前記第１方向に交差する第２方向において前記第１流路とは異なる位置に配された第２流路と、を有し、前記第２熱交換部は、前記内部空間に配置され、前記第１流路および前記第２流路に連通して前記第２方向に前記冷媒が流れる交差流路を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱源に接触する本体部を備え、
前記本体部は、冷媒が流入する流入孔と、前記冷媒が流出する流出孔と、前記流入孔および前記流出孔に連通して前記冷媒が流れる内部空間と、前記内部空間に配置されて厚み方向において積層された層状の第１熱交換部および第２熱交換部と、を有し、
前記第１熱交換部は、
第１方向に前記冷媒が流れる第１流路と、
前記第１方向に前記冷媒が流れるとともに、前記第１方向に交差する第２方向において前記第１流路とは異なる位置に配された第２流路と、を有し、
前記第２熱交換部は、
前記内部空間に配置され、前記第１流路および前記第２流路に連通して前記第２方向に前記冷媒が流れる交差流路を有する、
コールドプレート。

【請求項2】

前記第２熱交換部は、前記第１方向における位置が互いに異なる複数の前記交差流路を有する、
請求項１に記載のコールドプレート。

【請求項3】

前記第１流路の前記第１方向における両端部のうち前記流出孔に近い端部には、前記第１方向における前記冷媒の流れを規制する出口閉塞部が設けられている、
請求項１または２に記載のコールドプレート。

【請求項4】

前記第１流路のうち前記出口閉塞部に隣接する部分には、前記交差流路が連通している、
請求項３に記載のコールドプレート。

【請求項5】

前記第２熱交換部は、前記第１方向における位置が互いに異なる複数の前記交差流路を有し、
前記第１流路の前記第１方向における両端部以外の部分に、前記第１方向における前記冷媒の流れを規制する第１中間閉塞部が設けられており、
前記第２流路の前記第１方向における両端部以外の部分に、前記第１方向における前記冷媒の流れを規制する第２中間閉塞部が設けられており、
前記第１方向において、前記第２中間閉塞部は前記出口閉塞部と前記第１中間閉塞部との間に位置する、
請求項３に記載のコールドプレート。

【請求項6】

前記第２流路の前記第１方向における両端部のうち前記流入孔に近い端部には、前記第１方向における前記冷媒の流れを規制する入口閉塞部が設けられている、
請求項３に記載のコールドプレート。

【請求項7】

前記本体部は、前記厚み方向において交互に積層された複数の前記第１熱交換部および複数の前記第２熱交換部を有する、
請求項１または２に記載のコールドプレート。

【請求項8】

前記厚み方向から見て前記第１流路および前記第２流路と前記交差流路とが交差する部分において、前記冷媒が前記厚み方向において移動できる範囲を制限する制限部をさらに備える、請求項７に記載のコールドプレート。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コールドプレートに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、平行に並べられた複数のフィンを有する金属プレートと、複数のフィンを覆うカバーと、を備えるコールドプレートが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－６９１１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年の電子部品高集積化による発熱密度の増大により、コールドプレートにはより高い冷却性能が求められるようになっている。複数のフィンを平行に並べた構造を有するコールドプレート（例えば、特許文献１を参照）においては、フィンを薄くしてフィン同士の間隔を狭めることで冷却性能を高める手法が一般に知られている。

【0005】

しかしながら、フィンの薄型化には製造上の限界がある。また、フィン同士の間隔を狭めることは、圧力損失の増大等を招き、冷却性能の向上の妨げとなる場合があった。そのため、上記したような従来のコールドプレートでは、発熱量が非常に高い部品（例えば、スーパーコンピュータやメインフレーム用のＣＰＵ、ＧＰＵ等）に用いるうえで要求される冷却性能を満足できない場合があった。

【0006】

本発明は、このような事情を考慮してなされ、冷却性能を向上させたコールドプレートを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の態様１に係るコールドプレートは、熱源に接触する本体部を備え、前記本体部は、冷媒が流入する流入孔と、前記冷媒が流出する流出孔と、前記流入孔および前記流出孔に連通して前記冷媒が流れる内部空間と、前記内部空間に配置されて厚み方向において積層された層状の第１熱交換部および第２熱交換部と、を有し、前記第１熱交換部は、第１方向に前記冷媒が流れる第１流路と、前記第１方向に前記冷媒が流れるとともに、前記第１方向に交差する第２方向において前記第１流路とは異なる位置に配された第２流路と、を有し、前記第２熱交換部は、前記内部空間に配置され、前記第１流路および前記第２流路に連通して前記第２方向に前記冷媒が流れる交差流路を有する。

【0008】

本発明の態様１によれば、冷媒が流入孔から流出孔に流れる過程において、冷媒が、第１流路と第２流路との間を、交差流路を通じて移動する。これにより、例えば複数のフィンが平行に並べられることで流路が直線状に延びている従来のコールドプレートと比較して、冷媒と本体部との熱接触面積（伝熱面積）を増大させることができる。したがって、コールドプレートの冷却効率を高めることができる。

【0009】

また、本発明の態様２は、態様１のコールドプレートにおいて、前記第２熱交換部は、前記第１方向における位置が互いに異なる複数の前記交差流路を有する。

【0010】

また、本発明の態様３は、態様１または態様２のコールドプレートにおいて、前記第１流路の前記第１方向における両端部のうち前記流出孔に近い端部には、前記第１方向における前記冷媒の流れを規制する出口閉塞部が設けられている。

【0011】

また、本発明の態様４は、態様３のコールドプレートにおいて、前記第１流路のうち前記出口閉塞部に隣接する部分には、前記交差流路が連通している。

【0012】

また、本発明の態様５は、態様３または態様４のコールドプレートにおいて、前記第２熱交換部は、前記第１方向における位置が互いに異なる複数の前記交差流路を有し、前記第１流路の前記第１方向における両端部以外の部分に、前記第１方向における前記冷媒の流れを規制する第１中間閉塞部が設けられており、前記第２流路の前記第１方向における両端部以外の部分に、前記第１方向における前記冷媒の流れを規制する第２中間閉塞部が設けられており、前記第１方向において、前記第２中間閉塞部は前記出口閉塞部と前記第１中間閉塞部との間に位置する。

【0013】

また、本発明の態様６は、態様３から態様５のいずれか一つのコールドプレートにおいて、前記第２流路の前記第１方向における両端部のうち前記流入孔に近い端部には、前記第１方向における前記冷媒の流れを規制する入口閉塞部が設けられている。

【0014】

また、本発明の態様７は、態様１から態様６のいずれか一つのコールドプレートにおいて、前記本体部は、前記厚み方向において交互に積層された複数の前記第１熱交換部および複数の前記第２熱交換部を有する。

【0015】

また、本発明の態様８は、態様１から態様３のいずれか一つのコールドプレートにおいて、前記厚み方向から見て前記第１流路と前記交差流路とが交差する部分において、前記冷媒が前記厚み方向において移動できる範囲を制限する制限部をさらに備える。

【発明の効果】

【0016】

本発明の上記態様によれば、冷却性能を向上させたコールドプレートを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１実施形態に係るコールドプレートを示す斜視図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係るコールドプレートを示す分解図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係る第１の板を示す平面図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係る第２の板を示す平面図である。

【図5】図２のＶ－Ｖ線に沿う断面を示す斜視図である。

【図6】本発明の第１実施形態における冷媒の流れについて説明する図である。

【図7】本発明の第２実施形態に係る第１の板を示す斜視図である。

【図8】本発明の第２実施形態に係るコールドプレートの断面を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係るコールドプレートについて図面に基づいて説明する。

【0019】

図１に示すように、本実施形態に係るコールドプレート１００は、本体部１と、入口連結部２と、出口連結部３と、を備える。入口連結部２は、供給孔２ａを有する筒状の部材である。入口連結部２には、例えば、冷媒を供給するための入口管（不図示）が連結される。出口連結部３は、排出孔３ａを有する筒状の部材である。出口連結部３には、例えば、冷媒を排出するための出口管（不図示）が連結される。

【0020】

図２に示すように、本体部１は、積層部１ａと、天板部１ｂと、底板部１ｃと、を有する。積層部１ａは、天板部１ｂと底板部１ｃとの間に配置されている。つまり、本実施形態に係る本体部１は、底板部１ｃ、積層部１ａ、天板部１ｂがこの順に積層された構造を有する。

【0021】

積層部１ａは、複数の第１の板１０と複数の第２の板２０とが交互に積層された構造を有する。本実施形態に係る第１の板１０、第２の板２０、天板部１ｂおよび底板部１ｃは、平面視において互いに略同一の外形を有する矩形の層状部材である。なお、文言「略同一」には、製造誤差を取り除けば同一とみなせる場合も含まれる。第１の板１０および第２の板２０の厚みは、例えば、各々０．２ｍｍ程度である。

【0022】

第１の板１０、第２の板２０、天板部１ｂおよび底板部１ｃは、例えば拡散接合によって互いに接合されている。ただし、第１の板１０、第２の板２０、天板部１ｂおよび底板部１ｃを互いに固定する方法は拡散接合に限られず、適宜変更可能である。

【0023】

第１の板１０の中央部には、複数の並行流路３０（第１流路３０Ａ、第２流路３０Ｂ）を有する層状の第１熱交換部１１が設けられている（図３も参照）。第２の板２０の中央部には、複数の交差流路４０を有する層状の第２熱交換部２１が設けられている（図４も参照）。本実施形態において、第１熱交換部１１は第１の板１０の一部であり、第２熱交換部２１は第２の板２０の一部である。複数の第１の板１０と複数の第２の板２０とが交互に積層されることにより、複数の第１熱交換部１１と複数の第２熱交換部２１とが交互に積層されている。

【0024】

＜方向定義＞
本実施形態では、第１熱交換部１１（第１の板１０）および第２熱交換部２１（第２の板２０）の厚み方向を、単に厚み方向Ｚと称する。厚み方向Ｚは、第１熱交換部１１（第１の板１０）および第２熱交換部２１（第２の板２０）が積層される方向でもある。厚み方向Ｚから見ることを、平面視と称する。また、厚み方向Ｚに交差する（例えば、直交する）一方向を、第１方向Ｙと称する。また、厚み方向Ｚおよび第１方向Ｙの双方に交差する（例えば、直交する）方向を、第２方向Ｘと称する。また、厚み方向Ｚにおける一つの向きを、＋Ｚの向きまたは上方と称する。本実施形態において、「＋Ｚの向き」は、底板部１ｃから積層部１ａに向かう向きでもある。＋Ｚとは反対の向きを、－Ｚの向きまたは下方と称する。また、第１方向Ｙにおける一つの向きを、＋Ｙの向きまたは出口側と称する。＋Ｙの向きとは反対の向きを、－Ｙの向きまたは入口側と称する。また、第２方向Ｘにおける一つの向きを、＋Ｘの向きまたは右方と称する。＋Ｘの向きとは反対の向きを、－Ｘの向きまたは左方と称する。

【0025】

第１の板１０、第２の板２０、天板部１ｂおよび底板部１ｃは熱伝導性の良好な材質によって形成されていることが望ましい。第１の板１０、第２の板２０、天板部１ｂおよび底板部１ｃの材質としては、銅や銅合金、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属を好適に用いることができる。

【0026】

図２に示すように、本実施形態に係る第１の板１０は、第１熱交換部１１と、分岐孔１２と、合流孔１３と、枠部１４と、を有する。本実施形態に係る枠部１４の形状は、矩形環状である。第１熱交換部１１、分岐孔１２および合流孔１３は、平面視において枠部１４の内側に形成されている。分岐孔１２および合流孔１３の各々は、第１の板１０を厚み方向Ｚに貫通している。また、本実施形態に係る第２の板２０は、第２熱交換部２１と、分岐孔２２と、合流孔２３と、枠部２４と、を有する。本実施形態に係る枠部２４の形状は、矩形環状である。第２熱交換部２１、分岐孔２２および合流孔２３は、平面視において枠部２４の内側に形成されている。分岐孔２２および合流孔２３の各々は、第２の板２０を厚み方向Ｚに貫通している。

【0027】

上記のような第１の板１０は、例えば薄板状の部材に対しエッチング加工によって第１熱交換部１１（複数の並行流路３０）、分岐孔１２および合流孔１３を形成することにより製造することができる。同様に、第２の板２０は、例えば薄板状の部材に対してエッチング加工によって第２熱交換部２１（複数の交差流路４０）、分岐孔２２および合流孔２３を形成することにより製造することができる。

【0028】

本実施形態に係る天板部１ｂには、流入孔１ｈ１および流出孔１ｈ２が形成されている。流入孔１ｈ１および流出孔１ｈ２の各々は、天板部１ｂを厚み方向Ｚに貫通している。入口連結部２は、供給孔２ａと流入孔１ｈ１とが連通するように、本体部１に接続されている。出口連結部３は、排出孔３ａと流出孔１ｈ２とが連通するように、本体部１に接続されている。

【0029】

本体部１は、流入孔１ｈ１および流出孔１ｈ２に連通する内部空間Ｓを有する。本実施形態において、本体部１の内部空間Ｓは、天板部１ｂと、底板部１ｃと、複数の枠部１４、２４と、によって囲まれた空間である。第１熱交換部１１および第２熱交換部２１は、内部空間Ｓに配置されている。

【0030】

また、本実施形態に係る内部空間Ｓは、熱交換部Ｓ１と、分岐部Ｓ２と、合流部Ｓ３と、に細分化される。分岐部Ｓ２は、複数の分岐孔１２、２２が厚み方向Ｚに積層されることによって形成される空間である。分岐部Ｓ２は、流入孔１ｈ１に連通している。合流部Ｓ３は、複数の合流孔１３、２３が厚み方向Ｚに積層されることによって形成される空間である。合流部Ｓ３は、流出孔１ｈ２に連通している。図示の例において、流入孔１ｈ１および流出孔１ｈ２は天板部１ｂの対角線上に位置する２つの角部に設けられているが、流入孔１ｈ１および流出孔１ｈ２の位置はこれに限られない。流入孔１ｈ１が分岐部Ｓ２に連通し、流出孔１ｈ２が合流部Ｓ３に連通していれば、流入孔１ｈ１および流出孔１ｈ２の位置は適宜変更可能である。

【0031】

熱交換部Ｓ１は、複数の第１熱交換部１１および複数の第２熱交換部２１が厚み方向Ｚにおいて交互に積層されることによって形成された部分である。熱交換部Ｓ１は、内部空間Ｓの平面視における中央部に位置する。分岐部Ｓ２、熱交換部Ｓ１および合流部Ｓ３は、入口側（－Ｙ側）から出口側（＋Ｘ側）に向けてこの順に並んでいる。

【0032】

コールドプレート１００は、本体部１（例えば底板部１ｃ）に接触した熱源あるいは伝熱部材（例えば、伝熱板）から熱を受け取り、受け取った熱を外部に放出する放熱モジュールとして機能する。供給孔２ａから供給された冷媒は、流入孔１ｈ１を通じて内部空間Ｓの分岐部Ｓ２に流入する。分岐部Ｓ２に流入した冷媒は、熱交換部Ｓ１が有する複数の並行流路３０および複数の交差流路４０（図３、図４も参照）を通じて、合流部Ｓ３に到達する。このとき、冷媒は、各第１の板１０および各第２の板２０を介して熱源から熱を吸収する。熱を吸収した冷媒は、流出孔１ｈ２を通じて排出孔３ａに排出され、コールドプレート１００の外部へと排出される。上記のプロセスにより、コールドプレート１００は、熱源から熱を受け取り、受け取った熱を外部に放出することができる。

【0033】

以下、並行流路３０および交差流路４０の詳細な構造について説明する。前述したように、並行流路３０は第１熱交換部１１に形成され、交差流路４０は第２熱交換部２１に形成されている。

【0034】

図３に示すように、第１熱交換部１１は、第２方向Ｘにおける位置が互いに異なる複数の並行流路３０を有する。各並行流路３０は、分岐孔１２から合流孔１３まで延びており、第１方向Ｙに冷媒が流れる。以下、並行流路３０の両端部のうち流入孔１ｈ１（分岐孔１２）に近い端部を入口端３０ａと称し、並行流路３０の両端部のうち流出孔１ｈ２（合流孔１３）に近い端部を出口端３０ｂと称する（図２も参照）。つまり、入口端３０ａは並行流路３０の入口側（－Ｙ側）の端部であり、出口端３０ｂは並行流路３０の出口側（＋Ｙ側）の端部である。

【0035】

図３に示すように、本実施形態に係る各並行流路３０は、２つの流通孔３１と、２つの閉塞部３２と、を含んでいる。流通孔３１は、第１方向Ｙに延びる孔であり、冷媒が第１方向Ｙに流れることを許容する。本実施形態に係る流通孔３１の各々は、第１熱交換部１１を厚み方向Ｚに貫通している。閉塞部３２は、流通孔３１を閉塞する部分であり、冷媒が第１方向Ｙに流れることを規制する。このような並行流路３０を有する第１熱交換部１１は、例えば、層状の部材に対して流通孔３１となる部分にのみエッチング加工を施し、閉塞部３２となる部分にはエッチング加工を施さないことにより製造することができる。

【0036】

ここで、本実施形態に係る複数の並行流路３０には、複数の第１流路３０Ａと、複数の第２流路３０Ｂと、が含まれる。第２流路３０Ｂは、第２方向Ｘにおいて第１流路３０Ａとは異なる位置に配されている。より具体的に、本実施形態に係る第１熱交換部１１においては、複数の第１流路３０Ａと複数の第２流路３０Ｂとが第２方向Ｘにおいて交互に配置されている。

【0037】

第１流路３０Ａと第２流路３０Ｂとは、閉塞部３２が設けられる位置において異なる。すなわち、第１流路３０Ａにおいては、閉塞部３２が、出口端３０ｂと、第１方向Ｙにおける両端部以外の部分（第１方向Ｙにおける中間地点）とに、１つずつ設けられている。一方、第２流路３０Ｂにおいては、閉塞部３２が、入口端３０ａと、第１方向Ｙにおける両端部以外の部分（第１方向Ｙにおける中間地点）とに、１つずつ設けられている。

【0038】

以下、並行流路３０の入口端３０ａに設けられる閉塞部３２を入口閉塞部３２ａと称し、並行流路３０の出口端３０ｂに設けられる閉塞部３２を出口閉塞部３２ｂと称する。また、並行流路３０の両端部（入口端３０ａ、出口端３０ｂ）以外の部分に設けられる閉塞部３２を中間閉塞部３２ｃと称する。さらに、第１流路３０Ａに設けられる中間閉塞部３２ｃを第１中間閉塞部３２ｃ１と称し、第２流路３０Ｂに設けられる中間閉塞部３２ｃを第２中間閉塞部３２ｃ２と称する。本実施形態において、第１流路３０Ａには出口閉塞部３２ｂおよび第１中間閉塞部３２ｃ１が設けられ、第２流路３０Ｂには入口閉塞部３２ａおよび第２中間閉塞部３２ｃ２が設けられている。

【0039】

また、本実施形態に係る第１流路３０Ａには、入口閉塞部３２ａが設けられていない。つまり、本実施形態に係る第１流路３０Ａは、分岐孔１２に開口しており、流入孔１ｈ１に連通している（図２も参照）。そして、本実施形態に係る第２流路３０Ｂには、出口閉塞部３２ｂが設けられていない。つまり、本実施形態に係る第２流路３０Ｂは、合流孔１３に開口しており、流出孔１ｈ２に連通している（図２も参照）。

【0040】

図４に示すように、本実施形態に係る第２熱交換部２１は、第１方向Ｙにおける位置が互いに異なる複数の交差流路４０を有する。各交差流路４０には、第２方向Ｘに冷媒が流れる。

【0041】

具体的に、各交差流路４０は、第２方向Ｘにおいて交互に配された複数の接続孔４１および複数の非接続部４２を含んでいる。接続孔４１は、第２方向Ｘに延びる孔であり、冷媒が第２方向Ｘに流れることを許容する。本実施形態に係る接続孔４１の各々は、第２熱交換部２１を厚み方向Ｚに貫通している。非接続部４２は、接続孔４１を閉塞する部分であり、冷媒が第２方向Ｘに流れることを規制する。このような交差流路４０を有する第２熱交換部２１は、例えば、層状の部材に対して接続孔４１となる部分にのみエッチング加工を施し、非接続部４２となる部分にはエッチング加工を施さないことにより製造することができる。

【0042】

図５および図６に示すように、各接続孔４１は、平面視において第１流路３０Ａおよび第２流路３０Ｂと重なるように配置されている。より具体的には、接続孔４１の左端部（－Ｘ端部）が平面視において第１流路３０Ａと重なり、接続孔４１の右端部（＋Ｘ端部）が平面視において第２流路３０Ｂと重なっている。これにより、各接続孔４１（交差流路４０）は、第１流路３０Ａおよび第２流路３０Ｂと連通している。また、冷媒が、接続孔４１を通じて、第２方向Ｘにおいて隣接する１つの第１流路３０Ａと１つの第２流路３０Ｂとの間を移動可能となっている。また、図５に示すように、平面視で並行流路３０と接続孔４１とが重なる部分（並行流路３０と交差流路４０とが交差する部分）においては、冷媒が、本体部１に含まれる全ての板１０、２０の間を厚み方向Ｚに移動可能となっている。

【0043】

以下、上記したような並行流路３０および交差流路４０が形成された熱交換部Ｓ１（第１熱交換部１１および第２熱交換部２１）における冷媒の流れを、図６に基づいて説明する。

【0044】

まず、流入孔１ｈ１（図２参照）から分岐部Ｓ２に供給された冷媒が、入口端３０ａから複数の第１流路３０Ａの各々に流入する（流れＦ１として図示）。これは、第２流路３０Ｂの入口端３０ａには入口閉塞部３２ａが設けられており、かつ、交差流路４０が有する各接続孔４１は分岐部Ｓ２（分岐孔２２）に開口していないからである。流入した冷媒は、第１流路３０Ａの流通孔３１中を第１方向Ｙに流れ、第１中間閉塞部３２ｃ１によってせき止められる。

【0045】

第１中間閉塞部３２ｃ１によってせき止められた冷媒は、図５に示すように、厚み方向Ｚに移動し、複数の第２の板２０のうちいずれかに形成された交差流路４０（接続孔４１）に到達する（流れＦ２として図示）。そして、冷媒は、図６に示すように、交差流路４０の接続孔４１中を第２方向Ｘ（右方）に移動する（流れＦ３として図示）。そして、冷媒は、複数の第１の板１０のうちいずれかに形成された第２流路３０Ｂに到達する。具体的に、冷媒は、第１方向Ｙにおいて入口端３０ａと第１中間閉塞部３２ｃ１との間に位置する複数の接続孔４１を通じて第２流路３０Ｂに移動する。第２流路３０Ｂに移動した冷媒は、第２流路３０Ｂの流通孔３１中を第１方向Ｙに流れ、第２中間閉塞部３２ｃ２によってせき止められる（流れＦ４として図示）。

【0046】

第２中間閉塞部３２ｃ２によってせき止められた冷媒は、前述の場合と同様に、交差流路４０の接続孔４１を通じて第１流路３０Ａに移動する（流れＦ５として図示）。具体的に、冷媒は、第１方向Ｙにおいて第１中間閉塞部３２ｃ１と第２中間閉塞部３２ｃ２との間に位置する複数の接続孔４１を通じて第１流路３０Ａに移動する。第１流路３０Ａに移動した冷媒は、第１流路３０Ａの流通孔３１中を第１方向Ｙに流れ、出口閉塞部３２ｂによってせき止められる（流れＦ６として図示）。

【0047】

出口閉塞部３２ｂによってせき止められた冷媒は、交差流路４０の接続孔４１を通じて第２流路３０Ｂに移動する（流れＦ７として図示）。具体的に、冷媒は、第１方向Ｙにおいて第２中間閉塞部３２ｃ２と出口閉塞部３２ｂとの間に位置する複数の接続孔４１を通じて第２流路３０Ｂに移動する。第２流路３０Ｂに移動した冷媒は、第２流路３０Ｂの流通孔３１中を第１方向Ｙに流れ、出口端３０ｂから合流部Ｓ３（合流孔１３）に流出する（流れＦ８として図示）。複数の第２流路３０Ｂの各々から流出した冷媒は、合流部Ｓ３で合流し、流出孔１ｈ２（図２参照）から本体部１の外部へと流出する。

【0048】

このように、本実施形態に係るコールドプレート１００においては、冷媒が熱交換部Ｓ１中を第１方向Ｙに移動する過程で、冷媒が、第１の板１０に形成された第１流路３０Ａと第２流路３０Ｂとの間を、第２の板２０に形成された交差流路４０を通じて移動する。つまり、冷媒が、第１方向Ｙだけでなく、第２方向Ｘおよび厚み方向Ｚにも移動する。これにより、例えば複数のフィンが平行に並べられることで冷媒が一方向にのみ流れる従来のコールドプレートと比較して、冷媒と本体部１との熱接触面積（伝熱面積）を増大させることができる。また、第１熱交換部１１および第２熱交換部２１が薄い（例えば、０．２ｍｍ程度）層状に形成されていることで、温度境界層が薄くなり、冷媒と本体部１との間の伝熱効率を高めることができる。したがって、コールドプレート１００の冷却効率を高めることができる。

【0049】

なお、上記のように冷媒が第１流路３０Ａと第２流路３０Ｂとの間を蛇行するように流れるのは、第２中間閉塞部３２ｃ２が、第１中間閉塞部３２ｃ１よりも出口側に位置するためである（図６参照）。言い換えれば、第１方向Ｙにおいて、第２中間閉塞部３２ｃ２が、第１中間閉塞部３２ｃ１と出口閉塞部３２ｂとの間に位置するためである。これにより、第２流路３０Ｂに配置される入口閉塞部３２ａ、第１流路３０Ａに配置される第１中間閉塞部３２ｃ１、第２流路３０Ｂに配置される第２中間閉塞部３２ｃ２、そして第１流路３０Ａに配置される出口閉塞部３２ｂというように、入口側から出口側に向かう向きにおいて、第１流路３０Ａと第２流路３０Ｂとに対して閉塞部３２が交互に配置される。言い換えれば、１つの第１流路３０Ａと１つの第２流路３０Ｂからなる流路組が、複数（本実施形態においては４つ）の閉塞部３２を有しており、当該流路組において、当該複数の閉塞部３２が、第１方向Ｙに見た時に第１流路３０Ａと第２流路３０Ｂとに交互に配される。これにより、上記のような冷媒の蛇行が実現される。

【0050】

また、図６に示すように、本実施形態に係る熱交換部Ｓ１においては、各閉塞部３２（例えば、出口閉塞部３２ｂ）の近傍に少なくとも一つの接続孔４１（交差流路４０）が開口（連通）するように、各接続孔４１（交差流路４０）が配置されている。より具体的には、第１流路３０Ａのうち閉塞部３２（出口閉塞部３２ｂ、第１中間閉塞部３２ｃ１）と第１方向Ｙにおいて隣接する部分（空間）には、接続孔４１（交差流路４０）が開口（連通）している。また、第２流路３０Ｂのうち閉塞部３２（第２中間閉塞部３２ｃ２、入口閉塞部３２ａ）と第１方向Ｙにおいて隣接する部分（空間）には、接続孔４１（交差流路４０）が開口（連通）している。これにより、閉塞部３２付近における冷媒の滞留を抑制できる。言い換えれば、第１流路３０Ａと第２流路３０Ｂとの間における冷媒の移動を促進することができる。なお、「閉塞部３２の近傍」「閉塞部３２と隣接する」とは、閉塞部３２付近における冷媒の滞留を抑制できる程度に、閉塞部３２と接続孔４１（交差流路４０）とが近接していることを意味する。

【0051】

なお、並行流路３０に中間閉塞部３２ｃが設けられなくてもよい。この場合、第２熱交換部２１は、第１流路３０Ａと第２流路３０Ｂとに連通する交差流路４０を少なくとも一つ有すればよい。このような構成であっても、交差流路４０を通じて冷媒を第１流路３０Ａと第２流路３０Ｂとの間で第２方向Ｘに移動させることができる。

【0052】

また、第１流路３０Ａに出口閉塞部３２ｂが設けられず、第２流路３０Ｂに入口閉塞部３２ａが設けられなくてもよい。この場合でも、少なくとも一部の冷媒は交差流路４０を通じて第１流路３０Ａと第２流路３０Ｂとの間を移動すると考えられる。ただし、第１流路３０Ａに出口閉塞部３２ｂが設けられる構成は、第１流路３０Ａから第２流路３０Ｂに向けた冷媒の移動が必ず発生し、冷媒と本体部１との熱接触面積をより確実に増大させることができるという点で好適である。

【0053】

また、第１の板１０（第１熱交換部１１）および第２の板２０（第２熱交換部２１）は少なくとも１層ずつあればよい。この場合であっても、交差流路４０を通じて冷媒を第１流路３０Ａと第２流路３０Ｂとの間で移動させて熱接触面積を増大させるとの目的を達することは可能である。

【0054】

以上説明したように、本実施形態に係るコールドプレート１００は、熱源に接触する本体部１を備え、本体部１は、冷媒が流入する流入孔１ｈ１と、冷媒が流出する流出孔１ｈ２と、流入孔１ｈ１および流出孔１ｈ２に連通して冷媒が流れる内部空間Ｓと、内部空間Ｓに配置されて厚み方向Ｚにおいて積層された層状の第１熱交換部１１および第２熱交換部２１と、を有し、第１熱交換部１１は、第１方向Ｙに冷媒が流れる第１流路３０Ａと、第１方向Ｙに冷媒が流れるとともに、第１方向Ｙに交差する第２方向Ｘにおいて第１流路３０Ａとは異なる位置に配された第２流路３０Ｂと、を有し、第２熱交換部２１は、内部空間Ｓに配置され、第１流路３０Ａおよび第２流路３０Ｂに連通して第２方向Ｘに冷媒が流れる交差流路４０を有する。

【0055】

この構成によれば、冷媒が流入孔１ｈ１から流出孔１ｈ２に流れる過程において、冷媒が、第１熱交換部１１に形成された第１流路３０Ａと第２流路３０Ｂとの間を、第２熱交換部２１に形成された交差流路４０を通じて移動する。これにより、例えば複数のフィンが平行に並べられることで流路が直線状に延びている従来のコールドプレートと比較して、冷媒と本体部１との熱接触面積（伝熱面積）を増大させることができる。したがって、コールドプレート１００の冷却効率を高めることができる。また、第１熱交換部１１および第２熱交換部２１が薄い（例えば、０．２ｍｍ程度）層状に形成されていることで、温度境界層が薄くなり、冷媒と本体部１との間の伝熱効率を高めることもできる。

【0056】

また、第２熱交換部２１は、第１方向Ｙにおける位置が互いに異なる複数の交差流路４０を有する。この構成により、例えば第２熱交換部２１が１つのみの交差流路４０を有している場合と比較して、第１流路３０Ａと第２流路３０Ｂとの間における冷媒の移動を促進し、コールドプレート１００の冷却効率をより高めることができる。

【0057】

また、第１流路３０Ａの第１方向Ｙにおける両端部のうち流出孔１ｈ２に近い端部（出口端３０ｂ）には、第１方向Ｙにおける冷媒の流れを規制する出口閉塞部３２ｂが設けられている。この構成により、第１流路３０Ａから第２流路３０Ｂに向けた冷媒の移動が必ず発生し、コールドプレート１００の冷却効率をより確実に高めることができる。

【0058】

また、第１流路３０Ａのうち出口閉塞部３２ｂに隣接する部分には、交差流路４０が連通している。つまり、第１流路３０Ａのうち出口閉塞部３２ｂの近傍には、交差流路４０が連通している。この構成により、出口閉塞部３２ｂ付近における冷媒の滞留を抑制できる。なお、上記実施形態においては、並行流路３０に設けられた閉塞部３２の全てについて、その近傍に交差流路４０が設けられている。この構成により、並行流路３０に設けられた閉塞部３２の全てについて、その近傍における冷媒の滞留を抑制できる。

【0059】

また、第２熱交換部２１は、第１方向Ｙにおける位置が互いに異なる複数の交差流路４０を有し、第１流路３０Ａの第１方向Ｙにおける両端部（入口端３０ａおよび出口端３０ｂ）以外の部分に、第１方向Ｙにおける冷媒の流れを規制する第１中間閉塞部３２ｃ１が設けられており、第２流路３０Ｂの第１方向Ｙにおける両端部（入口端３０ａおよび出口端３０ｂ）以外の部分に、第１方向Ｙにおける冷媒の流れを規制する第２中間閉塞部３２ｃ２が設けられており、第１方向Ｙにおいて、第２中間閉塞部３２ｃ２は出口閉塞部３２ｂと第１中間閉塞部３２ｃ１との間に位置する。この構成により、例えば並行流路３０に中間閉塞部３２ｃ１、３２ｃ２が設けられていない場合と比較して、第１熱交換部１１の剛性を高めることができる。また、入口側から出口側に向かう向きにおいて第１流路３０Ａと第２流路３０Ｂとに対して閉塞部３２を交互に配置することで、中間閉塞部３２ｃが冷媒の流れを妨げにくくなる。

【0060】

また、第２流路３０Ｂの第１方向Ｙにおける両端部のうち流入孔１ｈ１に近い端部（入口端３０ａ）には、第１方向Ｙにおける冷媒の流れを規制する入口閉塞部３２ａが設けられている。例えば図６に示す例において、第２流路３０Ｂに入口閉塞部３２ａが設けられていないとすると、分岐部Ｓ２に供給された冷媒は、第１流路３０Ａおよび第２流路３０Ｂの双方に流入し得る。ここで、第１中間閉塞部３２ｃ１の存在により、第１流路３０Ａにおいて冷媒に生じる抵抗は、第２流路３０Ｂにおいて冷媒に生じる抵抗よりも大きくなる。このような流路抵抗の差異に起因して、分岐部Ｓ２に供給された冷媒のほとんどは、第１流路３０Ａには流入せず第２流路３０Ｂのみに流入することとなる。その結果、図６に示す流れＦ１、Ｆ３が生じにくくなる。第２流路３０Ｂに入口閉塞部３２ａを設けることで、上記のような流路抵抗の差異に起因する問題の発生を防ぐことができる。

【0061】

また、本体部１は、厚み方向Ｚにおいて交互に積層された複数の第１熱交換部１１および複数の第２熱交換部２１を有する。この構成により、例えば本体部１が１つのみの第１熱交換部１１と１つのみの第２熱交換部２１とを有している場合と比較して、本体部１の冷却効率を高めることができる。

【0062】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明するが、第１実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。本実施形態では、第１熱交換部１１Ａの構造が第１実施形態における第１熱交換部１１の構造と異なる。

【0063】

図７に示すように、本実施形態に係る第１熱交換部１１Ａにおいては、流通孔３１に制限部５０が設けられており、流通孔３１が第１熱交換部１１Ａを厚み方向Ｚに貫通していない。本実施形態に係る制限部５０は、第２方向Ｘおよび第１方向Ｙに延在する膜状の形状を有する。また、制限部５０の厚みは第１熱交換部１１の厚みよりも小さく、制限部５０は、流通孔３１の厚み方向Ｚにおける中央部に位置する。なお、このような制限部５０を有する第１熱交換部１１Ａは、例えば、層状の部材に対して流通孔３１となる部分にハーフエッチング加工を施すことにより製造することができる。

【0064】

第１熱交換部１１Ａが制限部５０を有することにより、図８に示すように、厚み方向Ｚにおける冷媒の流れＦ２が制限される。より具体的には、平面視で並行流路３０と接続孔４１とが重なる部分（並行流路３０と交差流路４０とが交差する部分）において、冷媒が厚み方向Ｚにおいて移動できる範囲が制限される。図８に示す例において、各並行流路３０は、当該並行流路３０と厚み方向Ｚに隣接する交差流路４０（接続孔４１）のみと連通している。つまり、並行流路３０を流れる冷媒は、当該並行流路３０と厚み方向Ｚにおいて隣接する接続孔４１のみを通じて、第１流路３０Ａと第２流路３０Ｂとの間を移動する。これにより、各交差流路４０（接続孔４１）に流れる冷媒の量を均一に近づけることができる。

【0065】

以上説明したように、本実施形態に係る本体部１Ａは、厚み方向Ｚから見て第１流路３０Ａおよび第２流路３０Ｂと交差流路４０とが交差する部分において、冷媒が厚み方向Ｚにおいて移動できる範囲を制限する制限部５０をさらに備える。この構成により、各交差流路４０に流れる冷媒の量のバラつきを低減し、コールドプレート１００の冷却効率をより高めることができる。

【0066】

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

【0067】

例えば、第２実施形態における制限部５０は第１熱交換部１１ではなく第２熱交換部２１に設けられていてもよい。具体的には、交差流路４０の接続孔４１に膜状の制限部５０が設けられていてもよい。このような制限部５０を有する第２熱交換部２１は、例えば、層状の部材に対して接続孔４１となる部分にハーフエッチング加工を施すことにより製造することができる。あるいは、第１熱交換部１１と第２熱交換部２１との間に膜状の部材を挿入して当該部材に制限部５０の機能を担わせてもよい。

【0068】

また、並行流路３０に設けられる中間閉塞部３２ｃの数は適宜変更可能である。この場合においても、各流路組において、複数の閉塞部３２を、第１方向Ｙに見た時に第１流路３０Ａと第２流路３０Ｂとに交互に配置することにより、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。中間閉塞部３２ｃの数および配置によっては、第１流路３０Ａに入口閉塞部３２ａおよび出口閉塞部３２ｂの双方が設けられた構成も実現され得る。同様に、第２流路３０Ｂに入口閉塞部３２ａおよび出口閉塞部３２ｂの双方が設けられた構成も実現され得る。

【0069】

また、図３等に示す例では複数の並行流路３０が第２方向Ｘにおいて等間隔に配置されていたが、並行流路３０同士の間隔は等間隔でなくてもよい。同様に、交差流路４０同士の間隔は等間隔でなくてもよい。

【0070】

また、前記実施形態において、各接続孔４１は１つの第１流路３０Ａと１つの第２流路３０Ｂとに連通し、これら２つの流路３０Ａ、３０Ｂを第２方向Ｘにおいて接続する役割を果たしていたが、接続孔４１の構成はこれに限られない。例えば、各接続孔４１は、３つ以上の並行流路３０と連通するように第２方向Ｘに延びていてもよい。また、交差流路４０に非接続部４２が設けられず、１つの接続孔４１が全ての並行流路３０と連通していてもよい。

【0071】

また、前記実施形態においては、第１熱交換部１１および第２熱交換部２１は本体部１を構成する第１の板１０、第２の板２０の一部となっていたが、第１熱交換部１１および第２熱交換部２１の構成はこれに限られない。例えば、本体部１が箱状の形状を有し、第１熱交換部１１および第２熱交換部２１を有する熱交換部Ｓ１が、当該箱状の本体部１の内部に収容されていてもよい。あるいは、本体部１が、プレート状の本体部材と、当該本体部材に取り付けられる有頂筒状のカバー部材と、を備える構成を有していてもよい。そして、本体部材とカバー部材とによって囲まれる内部空間Ｓに熱交換部Ｓ１が収容されてもよい。

【0072】

また、流入孔１ｈ１から冷媒を供給し、流出孔１ｈ２から冷媒を排出可能であれば、コールドプレート１００は入口連結部２および出口連結部３を備えていなくてもよい。

【0073】

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0074】

１００…コールドプレート １、１Ａ…本体部 １ｈ１…流入孔 １ｈ２…流出孔 １１、１１Ａ…第１熱交換部 ２１…第２熱交換部 ３０Ａ…第１流路 ３０Ｂ…第２流路 ３２ａ…入口閉塞部 ３２ｂ…出口閉塞部 ３２ｃ１…第１中間閉塞部 ３２ｃ２…第２中間閉塞部 ４０…交差流路 Ｓ…内部空間 Ｙ…第１方向 Ｘ…第２方向 Ｚ…厚み方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】