CN102869943A - 沸腾冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沸腾冷却装置，包括：腔室、散热器、热量接收构件和散热构件。腔室包括导热板和气密空间，所述导热板具有设置在所述导热板的外侧面上的发热体，所述气密空间设置在导热板的内侧，气密空间填充有经历液体和气体之间的相变的冷却剂。散热器设置在导热板的外侧面上。热量接收构件设置在导热板的内侧面上且与发热体相对，其中导热板被夹在热量接收构件和发热体之间，并且热量接收构件将在发热体处产生的热量传递到冷却剂。散热构件设置在导热板的内侧面上，接收通过冷却剂传递的热量，并使热量消散到散热器。热量接收构件和散热构件在导热板的表面方向上被设置成彼此分隔开。热量接收构件被浸入液态的冷却剂中。

Description

沸腾冷却装置

技术领域

本发明涉及一种电子装置中的沸腾冷却装置，该电子装置中安装有LSI或IC，更具体地，本发明通过利用沸腾并被液化的冷却剂的相变现象抑制LSI或IC的热量产生。

背景技术

在用于诸如计算机或类似装置的电子装置中的LSI和IC中，在每一代电路中以加速的方式增加电路集成化。此外，近年来，增加了用于减小装置的尺寸和厚度的要求。为此，今后LSI和IC的发热密度步入正轨以保持增加。为了以高速以及以稳定的方式操作这些LSI和IC，必须将操作温度控制为给定温度或者更低的温度。因此使用了与LSI或IC的热量相适合的冷却方法。然而，当试图减小装置的尺寸和厚度时，对于诸如安装在LSI或IC上的散热器的冷却器，当前情况是不能保证与产生的热量相适合的尺寸。

因此，如图11所示，已经提出一种沸腾冷却装置，该沸腾冷却装置包括热量接收板3、热传递装置4和散热器5。这种小的热量接收板3布置在安装在基板1上的诸如LSI或IC的发热体2上，并吸收该发热体2的热量。热量接收板3吸收的热量经由热输送装置4被输送到散热器5，该散热器安装在基板1的比发热体2宽的位置处。

可以使用具有高导热率的诸如铝和铜的金属作为上述的热传递装置4。然而，优选的是使用具有更突出的热传递性能的热管6作为热传递装置4。该热管6利用其中冷却剂在与发热体2接触的热量接收板3处气化的相变现象，并且该气化的冷却剂在设置在散热器5下方的散热板7处液化。利用该相变现象的热管6使在诸如LSI或IC的发热体2处产生的热量移动到散热器5。

应该参照图12的横截面图案视图说明热管6的结构。这种热管6由诸如铝或铜的高导热率的金属构成的中空管状容器8和密封在该容器8内部的冷却剂构成。与诸如LSI或IC的发热体2接触的热量接收板3连接到热管6的一个端部。与用作冷却器的散热器5接触的散热板7连接到热管6的另一个端部。

在冷却剂在热量接收板3处经历从液体到气体的相变的同时，冷却剂在散热板7处经历从气体到液体的相变。因此，在这种热管6中，在热量接收板3处产生的气化冷却剂由于热量接收板3侧的压力高而移动到散热板7侧。此外，在散热板7侧产生的液体冷却剂经由通过称作吸液芯(wick)9的细小网循环到热量接收板3，该吸液芯9连接到热管6的内表面。网中的间隙被形成为非常窄。通过利用液体冷却剂的表面张力，冷却剂通过网的间隙并且循环到热量接收板3侧。通过重复这些现象，能够与热管6进行热传递。通过利用冷却剂以这种方式进行的相变，与具有高导热率的诸如铝或铜的金属相比，热管6可以实现非常高的导热率。

然而，当通过热管6使在散热板7处产生的液化的冷却剂循环到热量接收板3时，由于液化的冷却剂通过细网状吸液芯9，因此不能增加热输送的量。因此，难以冷却具有大量的热量的发热体2。

为此，在专利文献1中基于利用热量接收板使冷却剂沸腾并且通过重力循环在散热板处产生的液体的方法提出了一种沸腾冷却装置。在利用这种沸腾的热输送中，具有以下特征：热输送能力由于使用与热管相比更多的冷却剂和通过重力循环冷却剂而更大。在专利文献1中，环状流动通道形成在平板中。这种结构使气体冷却剂所通过的流动通道和在散热板处产生的液体冷却剂所循环通过的流动通道分开，这种结构降低了由于两个通道之间的冲突而出现的压力损失并增加了等效导热率。

在专利文献2中，与冷却剂接触的热量接收板的表面面积通过在热量接收板处放置沸腾促进结构而增加。通过增强从发热部分到冷却剂的热传导，促进了沸腾并且增加了等效导热率。

专利文献3公开了一种结构，该结构提供了在散热壁中具有局部切除部的翅片，因此增加了执行冷凝的表面面积，并且通过提高冷凝效果增加等效导热率。

在专利文献4中，示出了其中具有低高度的波状翅片被设置成两段(或者三段或更多段)的结构，其中波状翅片通过配合弯回部件的位置而被连结，从而能够相互传送热量。

在专利文献5中，显示了其中V形第一翅片被分别设置到热量接收板和散热板的内侧以及V形第二翅片通过丝网支撑构件或类似构件被设置到第一翅片的内侧的结构。

[现有技术]

[专利文献]

[专利文献1]日本未经审查的专利申请，第一次公开出版物第2006-344636号；

[专利文献2]日本未经审查的专利申请，第一次公开出版物第H07-161888号；

[专利文献3]日本未经审查的专利申请，第一次公开出版物第2000-74536号；

[专利文献4]日本未经审查的专利申请，第一次公开出版物第H01-209356号；

[专利文献5]日本未经审查的专利申请，第一次公开出版物第H11-31768号。

发明内容

本发明要解决的问题

然而，如专利文献1所示，采用使气体和液体冷却剂的流动通道分开的结构用于作为增加板状沸腾冷却装置的等效导热率的方法的沸腾冷却引起了用于沸腾冷却的平板的设计变得复杂的问题。也就是说，当流动通道被分开时，必须精细地调节每一个装置的流动通道，因此削弱了总的通用性。

此外，如专利文献2到5所示，在通过热量接收板和散热板处的翅片增加与冷却剂接触的表面面积的方法中，只可能通过增加的表面面积的量增加出现沸腾和冷凝的区域，因此不会预期到等效导热率方面的较大改进。

此外，在专利文献2到5中公开的技术中，被设置在热量接收板和散热板(热量接收构件，散热构件)中的翅片彼此干扰。这引起了冷却剂的沸腾和冷凝的效率下降的问题。

考虑到上述情况而获得本发明。本发明的示例性目的是提供一种沸腾冷却装置，该沸腾冷却装置可以利用简单结构有效地进行散热并适合具有大的热量产生量的LSI和IC。

用于解决所述问题的方式

为了解决上述问题，本发明的沸腾冷却装置包括：腔室、散热器、热量接收构件和散热构件。腔室包括导热板和气密空间，所述导热板具有设置在导热板的外侧面上的发热体，而所述气密空间设置在导热板的内侧，气密空间填充有经历液体和气体之间的相变的冷却剂。散热器设置在导热板的外侧面上。热量接收构件设置在导热板的内侧面上以与发热体相对，其中导热板被夹在热量接收构件和发热体之间，并且热量接收构件将在发热体处产生的热量传递到冷却剂。散热构件设置在导热板的内侧面上，接收通过冷却剂传递的热量，并使热量消散到散热器。热量接收构件和散热构件在导热板的表面方向上被设置成彼此分隔开。热量接收构件被浸入液态的冷却剂中。

本发明的效果

根据本发明，密封在腔室的气密空间中的冷却剂在热量接收构件和散热构件之间经历液体和气体之间的相变，由此可以使在发热体处产生的热量输送到散热器。此外，热量接收构件和散热构件在导热板的表面方向上被设置成彼此分隔开。也就是说，热量接收构件和散热构件以彼此不面对的位置关系被设置。因此，可以使热传导效率保持在高水平而不会阻止冷却剂的运动，其中该冷却剂在热量接收构件处变成气体。因此，可以利用简单的结构有效地散热，并且可以被制造成与具有大的热量产生量的LSI和IC相适应。

附图说明

图1是根据本发明第一示例性实施例的沸腾冷却装置的分解立体图；

图2是从相反侧观看的图1所示的沸腾冷却装置的分解立体图；

图3是根据本发明第一示例性实施例的沸腾冷却装置的纵向横截面图；

图4是根据本发明第二示例性实施例的沸腾冷却装置的分解立体图；

图5是根据本发明第三示例性实施例的沸腾冷却装置的分解立体图；

图6是根据本发明第四示例性实施例的沸腾冷却装置的纵向横截面图；

图7是根据本发明第五示例性实施例的沸腾冷却装置的纵向横截面图；

图8是根据本发明第六示例性实施例的沸腾冷却装置的立体图；

图9是根据本发明第六示例性实施例的沸腾冷却装置的纵向横截面图；

图10是用于描述根据本发明第六示例性实施例的沸腾冷却装置中的冷却剂流的透视图；

图11是传统的沸腾冷却装置的立体图；以及

图12是显示热管的内部结构的剖面图。

具体实施方式

(第一示例性实施例)

应该参照图1到图3说明本发明的第一示例性实施例。

图1到图3显示了根据本发明第一示例性实施例的沸腾冷却装置20。为LSI或IC的发热体10例如连结到沸腾冷却装置20。更具体地，发热体10通过导热膏或导热片连结到沸腾冷却装置20的热量接收板22。此时，发热体10可以利用焊料粘结。

沸腾冷却装置20具有板状中空腔室24。这种腔室24具有形成为四边形框架形状的侧壁部分21、覆盖侧壁部分21的上开口21A的热量接收板(导热板)22、和覆盖侧壁部分21的下开口21B的散热板(导热板)23。

热量接收板22和散热板23由具有高导热率的诸如铜或铝的金属形成。热量接收板22和散热板23被设置成在腔室24的厚度方向上彼此面对。由于侧壁部分21的上开口21A和下开口21被热量接收板22和散热板23遮挡，因此在侧壁部分21内形成气密空间。冷却剂C填充在该气密空间中。作为这种冷却剂C的液体冷却剂C1和气体冷却剂C2同时存在于所述气密空间中。冷却剂C可以经历液体和气体之间的相变。

用于将冷却剂C注入到气密空间中的冷却剂注射口21C设置在腔室24的侧壁部分21中。

在分别制造侧壁部分21、热量接收板22和散热板23之后，可以通过铜焊或类似方法连结侧壁部分、热量接收板和散热板而形成腔室24。可选地，可以通过使热量接收板22和散热板23中的任何一个与侧壁部分21一体形成而形成腔室24。O形环25可以设置在侧壁部分21的上开口21A的周边和下开口21B的周边。上开口21A和下开口21B可以经由这种O形环25被散热板23和热量接收板22遮挡，并且此外，散热板23和热量接收板22可以通过螺钉或类似部件连接到侧壁部分21。这样，在使用O形环25的情况下，容易移除热量接收板22和散热板23。因此，当随后说明安装发热体22和散热器28时，可以提高可加工性。

用作热源的诸如LSI或IC的发热体10在热量接收板22处设置在气密空间的外表面上。热量接收构件26固定在热量接收板22上的设置发热体10的位置的内部表面上。热量接收构件26将通过发热体10产生的热量传送到冷却剂C。

热量接收构件26由以规定间隔设置且固定在热量接收板22的内表面上的多个翅片构成。所述多个翅片(在本示例性实施例中为销状翅片)由立方体翅片或销状翅片构成，其中翅片的表面被粗糙化以便促进沸腾。在多个发热体10安装在热量接收板22的外表面上的情况下，热量接收构件26被设置在与发热体10相对应的位置处或在发热体10附近。优选地是热量接收构件26通过机械加工或锻造与热量接收板22一体成型，以便减小热阻。另一方面，从产量方面来看，优选的是单独地制造构成热量接收构件26的多个翅片，并且将这些翅片铜焊到散热板23。

在由销状翅片构成的热量接收构件26中，多个销状翅片被布置成矩阵图案，以便尽可能地不妨碍气化的冷却剂C1和液化且回流的冷却剂C2的流动。为了使在沸腾期间在热量接收构件26处产生的气泡的分离不受干扰，优选的是确保销状翅片之间的间隔为1mm到几毫米。在使用由立方体构件构成的矩形翅片的情况下，从增加表面面积的方面来看，可以想到的是由于减小的厚度而能够安装更多个翅片。另一方面，在翅片变得更薄的情况下，由于翅片的热容量较小，所以从冷却效率的方面来看不是优选的。此外，在翅片薄的情况下难以制造。因此，理想的是翅片至少具有1mm到几毫米的厚度。

翅片的高度，即在热量接收构件26处距离热量接收板22的内表面的高度，优选地被设定为腔室24的厚度的大约一半的尺寸，即热量接收板22和散热板23之间的面对距离(热量接收板22和散热板23之间的距离)。这为了使热量接收构件26整体浸没在液体冷却剂C1中，使用翅片的整个表面面积用于沸腾。

优选地是在热量接收构件26的每一个翅片上执行粗糙化处理，其中表面粗糙化在1μm到100μm的粗糙度范围内。由此，在通过冷却剂C1的热量接收而产生气泡时，用作核心的多个锐角形状可以形成在热量接收构件26的表面上。因此，可以促进液体冷却剂C在热量接收构件26的表面处的沸腾。

用于从气化的冷却剂C2夺取热量的散热构件27设置在散热板23的内侧。这种散热构件27在热量接收板22和散热板23的表面方向上(即，在垂直于热量接收板22和散热板23的厚度方向的方向上)与热量接收构件26分隔开地安装。也就是说，散热构件27被设置成不与热量接收构件26互相相对。散热器28在散热板23上的设置散热构件27的位置的外表面处被设置作为冷却装置。

散热器28可以通过机械加工或锻造与散热板23一体成型。可选地，在相对散热板23单独制造散热器28之后，散热器28和散热板23可以通过导热膏或导热片以及类似物连接。

散热构件27通过以固定间隔布置的多个翅片构成。由已经受到表面粗糙化以促进已经变成气体的冷却剂C2的冷凝的多个立方体构件或销状翅片(在本示例性实施例中为销状翅片)组成多个销。在由销状翅片构成的热量接收构件26处，多个销状翅片优选地被布置成矩阵图案，以便增加冷却剂C的流动性。

将被填充到腔室24中的冷却剂C可以是容易获得的水。在被使用在电子装置中的情况下，优选的是使用具有绝缘特性的有机冷却剂。这使得在冷却剂C与电子部件或基板接触的情况中，在冷却剂C渗漏的情况下对那些电子部件或基板没有影响，并且电子部件或基板可以被重新使用。此外，许多有机冷却剂具有比水更低的表面张力，因此它们的沸点比水更低。因此，可以使发热体10的温度低于水的沸点。

在将冷却剂C倒入腔室24中之后，通过在腔室24的内部中建立真空可以使沸点更低。因此，可以保持发热体的温度处于平均较低的温度。当在腔室24的内部中建立真空之后，冷却剂注射口21C被填塞并且被气密密封。可选地，所述内部可以通过利用附加塞(attachment stopper)堵塞冷却剂注射口21C而被气密密封。

关于热量接收构件26和散热构件27的位置关系，如上所述，热量接收构件26和散热构件27在热量接收板22和散热板23的表面方向上分隔开地安装。也就是说，散热构件27没有设置在热量接收构件26的正上方。这种设置的理由是当热量接收构件26和散热构件27紧密靠近时，通过热量接收构件26产生的气体的热量立即被散热板夺取，从而产生液滴，并且这将损失压力并且妨碍通过热量接收构件26产生的气体的运动。热量接收构件26和散热构件27的间距优选地至少等于或大于发热体10的宽度尺寸。

考虑到冷却剂C的热传导效率，热量接收构件26的高度优选地被设定为与相对定位的散热板23的面对表面分隔开1mm或更多。同样，考虑到冷却剂C的热传导效率，散热构件27的高度优选地被设定为与相对定位的热量接收板22的面对表面分隔开1mm或更多。

接下来，应该详细地说明本示例性实施例的沸腾冷却装置20的作用。

密封在腔室24中的冷却剂C由于真空的建立而具有饱和蒸气压力，因此所述冷却剂在腔室室温下达到沸点。饱和蒸气压力是在其中只存在诸如水的物质的密封空间中在一定温度下出现在空间中的最大压力。由此，在腔室24内的气密空间中，液体冷却剂C1和气体冷却剂C2同时存在。液体冷却剂C1存在于气密空间的下部，而气体冷却剂C2存在于气密空间的上部。

当诸如LSI或IC的发热体10产生热量时，热量通过热量接收板22并到达腔室24中的热量接收构件26，并且将热量施加到热量接收构件26周围的液体冷却剂C1。当已经被加热的冷却剂C1达到沸点时，由于用作核心的锐角形状形成气泡。当热量从热量接收构件26被另外施加到液体冷却剂C1时，气泡形成。当气泡成为一定尺寸时，气泡的浮力由于表面张力而变得大于热量接收构件26的表面的吸收能力。因此，气泡分开。此时，由于所述区域的存在气泡的空间被释放，因此周围的液体冷却剂C1流入，并且开始出现新的沸腾。

如上所述，由于在热量接收构件26的表面上执行的表面粗糙化处理，所以存在许多锐角形状，因此沸腾出现在热量接收构件26中的整个翅片表面上。通过这种沸腾，液体冷却剂C1经历至气体冷却剂C2的相变。此时，冷却剂C的体积增加几百倍，并因此腔室24中的气密空间的压力上升。因此，气体冷却剂C2移动到上部的散热构件27侧。这样，已经移动到散热构件27的气体冷却剂C2的热量通过与散热构件27的翅片接触而被夺取并且冷凝。因此，在形成在翅片的表面上的锐角形状处的核心中心上产生滴液。

当滴液增长并且由于散热构件27的表面张力使得滴液的重力变得大于吸收能力时，滴液从散热构件27头朝下并且分离。由于该分离，因为能够得到已经附着滴液的区域，因此气体冷却剂C与散热构件27的翅片表面接触，并且出现新的冷凝。由于已经在构成散热构件27的翅片表面上执行了表面粗糙化处理，所以存在许多锐角形状，并因此冷凝出现在散热构件27的全部翅片上。

通过冷凝在散热构件27处产生的滴液返回到存在于散热构件27下方的液体冷却剂C1，并且此外，液体冷却剂C1通过被输送到热量接收构件26再次经历到气体冷却剂C2的相变。另一方面，在散热构件27处从气体冷却剂C1夺取的热量经由连接到腔室24的外表面的散热器28被释放到空气中。

依此方式，通过利用冷却剂C的相变和体积变化，冷却剂C移动，同时在热量接收构件26和散热构件27之间产生压差，由此，可以获得与铜相比范围从几倍到几百倍的热输送能力，铜是具有良好热传导效率的金属。

此外，热量接收构件26和散热构件27在热量接收板22和散热板23的表面方向上被布置成相互分隔开，即，以彼此不面对的位置关系相互分隔开。因此，热量接收构件26和散热构件27不受彼此的影响，并且与冷却剂的接触位置和接触表面区域的设置能够变得最佳且不受限制。

在热量接收构件26和散热构件27为紧密靠近的情况下，通过热量接收构件26产生的气体的热量被邻近定位的散热构件27夺取，因此可以产生滴液。

相反，在本示例性实施例的沸腾冷却装置20中，热量接收构件26和散热构件27以彼此不面对的位置关系被布置。因此，可以防止热传导效率的减小，结果不会妨碍通过热量接收构件26产生的气体的流动。

在如上详细所述的本示例性实施例中示出的沸腾冷却装置20中，密封在腔室24的气密空间中的冷却剂C在热量接收构件26和散热构件27之间进行液体/气体的相变。因此，可以将在发热体10处产生的热量有效地传送到散热器28。此外，热量接收构件26和散热构件27在热量接收板22和散热板23的表面方向上分隔开布置。也就是说，热量接收构件26和散热构件27以彼此不面对的位置关系被设置。采用这种结构，可以在不会在热量接收构件26处阻碍变成气体的冷却剂C1的运动的情况下使热传导效率保持在高水平。因此，可以利用简单的结构有效地散热，并且与具有大的热量产生量的发热体10相适应变得可能。

此外，随着热量接收板22和散热板23彼此面对设置，发热体10和热量接收构件26被设置在热量接收板22上，而散热构件27和散热器28被设置在散热板23上。采用这种结构，可以使冷却剂C在热量接收构件22和散热构件23之间可靠地进行液体/气体的相变。

如果通过以高热量产生密度安装的诸如LSI或IC的发热体10产生的热量没有被立即输送走，则出现温度上升并出现故障，并且根据所述情况，这种温度上升和故障的出现将成为导致操作失败的因素。关于这点，在本示例性实施例中，通过提高等效导热率，可以快速地输送在发热体10处产生的热量。因此，即使发热体10以高热量产生密度安装，热量也会有效地扩散而不会余留在特定位置，因此可以降低发热体10的温度。

此外，不需要分离其中在热量接收板22和散热板23之间执行相变的冷却剂C1的流动通道。也就是说，不需要考虑从热量接收板22到散热板23的冷却剂传递路径和从散热板23到热量接收板22的冷却剂传递路径。当考虑这种冷却剂传递路径时，每当改变设计时都需要微调。然而，在本示例性实施例中，仅需要考虑热量接收板22和散热板23的放置。因此不会出现设计困难，并且可以简化总体结构。

另外，在上述沸腾冷却装置20中，通过使用具有平板形状的热量输送装置，从多个发热体同时进行热输送变得可能。因此，用于输送热量的多个部件变得不必要。此外，能够合并需要成为一个的诸如散热器的多个冷却装置，因此可以消除散热器和风扇。因此，能够减小整个装置的尺寸和厚度。

(第二示例性实施例)

接下来，将参照图4说明本发明的第二示例性实施例。

在上述第一示例性实施例的沸腾冷却装置20中，热量接收构件26由多个柱形的销状翅片构成，并且被粗糙化的销状翅片的表面被设置在热量接收板22上，其中发热体10被设置在热量接收板22上。热量接收构件26还可以被构成具有矩形翅片30，其中如图4所示以固定间隔布置多个立方体构件。

在利用这种矩形翅片构成的热量接收构件26中，利用其表面已经被粗糙化的立方体构件构成热量接收构件26，并且其整体被形成为梳状形状。

虽然与冷却剂C接触的热量接收构件26的表面面积越大越好，但是与液体冷却剂C接触的表面面积和沸腾性能不成比例。当第一示例性实施例的销状翅片被矩形翅片30替换时，已经证实与冷却剂C接触的表面面积减小，但是沸腾性能没有明显降低。此外，对于生产率，矩形翅片30比销状翅片更有利。矩形翅片30可以通过机械加工或锻造制造。可选地，在单独地制造矩形翅片30的立方体构件之后，所述立方体构件可以通过铜焊或类似方法焊接到热量接收板22，然后可以执行使表面粗糙到1μm到100μm的粗糙度的处理。这种矩形翅片30还可以被用于连接到散热器28的散热构件27。

(第三示例性实施例)

接下来，参照图5说明本发明的第三示例性实施例。

在第一示例性实施例的沸腾冷却装置20中，具有被粗糙化的表面的多个柱形的销状翅片用作热量接收板22上的热量接收构件26，其中发热体10设置在热量接收板22上。热量接收构件26还可以由立方体状散热块31构成，该立方体状散热块表面已经被粗糙化，如图5所示。

即使该热量接收构件26被形成为块状形状，沸腾性能也没有显著下降。

当考虑生产率时，块状形状比销状翅片或矩形翅片更容易制造，因此在制造方面来说是有优势的。这种热量接收构件26可以通过机械加工或锻造与热量接收板22一体地制造而成。可选地，单独制造的块可以通过铜焊或类似方法焊接到热量接收板22，然后经受其表面被粗糙化的处理以达到1μm到100μm的粗糙度。

这种散热块31还可以被用于连接到散热器28的散热构件27。

(第四示例性实施例)

接下来，参照图6说明本发明的第四示例性实施例。

在第一示例性实施例的沸腾冷却装置20中，腔室24被布置成水平，但是本发明不局限于此。沸腾冷却装置20还可以如图6所示以垂直方式设置。也就是说，热量接收构件26和散热构件27可以沿垂直方向被定位成具有使热量接收构件26和散热构件27的法向垂直于热量接收板22和散热板23的位置关系。在这种情况下，在热量接收构件26和散热构件27中，至少热量接收构件26被浸没在液体冷却剂C1中。利用这种结构可以增加设计的自由度。

在图6所示的沸腾冷却装置20的实例中，连接到发热体10的热量接收构件26在垂直方向上被设置成低于连接到散热器28的散热构件27。采用这种结构，接收发热体10的热量的热量接收构件26通过使冷却剂C1通过将热量传送到液态冷却剂C1经历相变而产生气泡。这里，产生的气泡通过浮力沿垂直方向向上移动，并且通过与连接到散热器28的散热构件27接触，热量被夺取。因此，气体冷却剂C2凝结并且变成滴液。

关于热量接收构件26和散热构件27的位置关系，散热构件27相对于热量接收构件26位于下方，或者散热构件27可以相对于热量接收构件26位于上方。

然而，至少需要将冷却剂C注入到热量接收构件26的高度，从而使热量接收构件26浸没在液体冷却剂C1中。因此，与位置关系无关，发热体10安装在其上的热量接收构件26浸没在液体冷却剂C中。由于热量接收构件26出现沸腾，利用相变产生循环，并且热量被传送通过整个腔室24并且经由散热器28被消散。

(第五示例性实施例)

接下来，参照图7说明本发明的第五示例性实施例。

在上述第一示例性实施例的沸腾冷却装置20中，热量接收构件26被设置在构成腔室24的热量接收板22上，并且散热构件27被设置在面对热量接收板22的散热板23上。在该第五示例性实施例中，如图7所示，热量接收构件26和散热构件27可以设置在一个导热板32上。

通过采用这种导热板32，由于构件共享，所以可以通过减少部件的总数提高生产率。这种导热板32例如由金属构成。被传递通过该金属的发热体10的热量从热量接收构件26移动到散热构件27，并且可以通过冷却剂C表现出与热输送结合的协同效应。

这种热量接收的散热构件32可以通过机械加工或锻造而制造而成。可选地，单独制造的热量接收构件26和散热构件27的翅片可以通过铜焊连接。设置成面对导热板32的密封板33可以由具有良好导热率的铝或铜制造，并且考虑到生产率，可以由诸如丙烯酸的树脂制造。

(第六示例性实施例)

接下来，参照图8到图10说明本发明的第六示例性实施例。

在上述第一示例性实施例的沸腾冷却装置20中，腔室24被设置为水平，但是本发明不局限于此。如图8到图10所示，在第六示例性实施例中，沸腾冷却装置10可以如图9和图10所示以垂直方式设置，并且缓冲箱40可以设置在沸腾冷却装置的上部位置。

也就是说，在发热体10沿垂直方向被设置在散热器28的上端附近的情况下，需要将连接到发热体10的热量接收构件26浸没在液体冷却剂C1中。因此，液体冷却剂C1占有腔室24的内部的较大部分。然而，当液体冷却剂C1占有腔室24的内部空间的较大部分时，由于热量接收构件26处的相转变，液体冷却剂C1被转化成气体冷却剂C2，由此冷却剂的体积增加。因此，可以容纳冷却剂C的空间消失，并且腔室24内的压力上升得多于所需要的。在这种情况下，由于冷却剂C的沸点上升，因此具有不再能够将发热体10冷却到预定温度的风险。

为了抑制这种内部压力的增加，如图8到图10所示的缓冲箱40变成气体冷却剂C2的真空空间。这种缓冲箱40被设置在散热板23的上部并突出。用于容纳气体冷却剂C2的缓冲空间形成在缓冲箱40内。这种缓冲箱40沿垂直方向被设置在散热板23的上部，并且在散热器28上方。另一方面，连接到发热体10的热量接收构件26被设置在与缓冲箱40相对的位置。

图10显示此时冷却剂C的顺序图。在连接到发热体10的热量接收构件26处，液体冷却剂C1沸腾并且产生气泡。当那些气泡从热量接收构件26分离时，气体气泡(气体冷却剂C1)占有的空间被释放，并且液体冷却剂C2流到该空间中，由此产生循环。因此，发热体10的热量被分散遍及腔室24，并且通过在垂直方向上的下部安装在散热构件27上的散热器28消散到空气中。

此时，通过热量接收构件26产生的气体被容纳在缓冲箱40的内部空间中，缓冲箱40安装在散热板23的上部。因此，可以防止腔室24的内部压力的上升，并且获得用于发热体10的冷却作用，发热体10安装在腔室24的上部上。此外，在发热体10的热量大时，由于越多的液体冷却剂C2沸腾，则越多的液体冷却剂C2需要存在于热量接收构件26的附近。在该情况下，通过将冷却剂C储存在缓冲箱40的一部分中而补偿缺乏的冷却剂C，还可以适应具有大的热量产生量的发热体10。

以上已经参照附图详细地说明了本发明的示例性实施例，但是具体结构不局限于示例性实施例，并且还涵盖了不背离本发明的保护范围的设计修改等等。

本申请基于并且要求了于2010年5月19日提交的日本专利申请第2010-115539号的优先权的权益，该申请的公开内容通过引用在此全文并入。工业应用性

本发明可以用于沸腾冷却装置。采用这种沸腾冷却装置可以通过利用沸腾且液化的冷却剂的相变现象抑制LSI和IC的热量产生。

附图标记的说明

10    发热体

20    沸腾冷却装置

21    侧板部分

22    热量接收板

23    散热板

24    腔室

26    热量接收构件

27    散热构件

28    散热器

32    导热板

C1    (C)液体冷却剂

C2    (C)气体冷却剂

Claims (9)

1.一种沸腾冷却装置，所述沸腾冷却装置包括：

腔室，所述腔室包括导热板和气密空间，所述导热板具有设置在所述导热板的外侧面上的发热体，所述气密空间设置在所述导热板的内侧，所述气密空间填充有经历液体和气体之间的相变的冷却剂；

散热器，所述散热器设置在所述导热板的外侧面上；

热量接收构件，所述热量接收构件设置在所述导热板的内侧面上以与所述发热体相对，其中所述导热板被夹在所述热量接收构件和所述发热体之间，所述热量接收构件将在所述发热体处产生的热量传递到冷却剂；和

散热构件，所述散热构件设置在所述导热板的内侧面上，所述散热构件接收通过冷却剂传递的热量并使热量消散到所述散热器，

所述热量接收构件和所述散热构件在所述导热板的表面方向上被设置成彼此分隔开，并且

所述热量接收构件被浸入液态的冷却剂中。

2.根据权利要求1所述的沸腾冷却装置，其中：

所述导热板是热量接收板和散热板，所述热量接收板和所述散热板彼此面对设置且所述气密空间被夹在所述热量接收板和所述散热板之间；

所述发热体和所述热量接收构件设置在所述热量接收板上；和

所述散热器和所述散热构件设置在所述散热板上。

3.根据权利要求2所述的沸腾冷却装置，其中，所述热量接收构件距离所述热量接收板的高度和所述散热构件距离所述散热板的高度被分别设定为所述热量接收板和所述散热板之间的距离的大约一半的尺寸。

4.根据权利要求2或3所述的沸腾冷却装置，其中：

所述热量接收构件与所述散热板的内侧面分隔开至少1mm或更多；以及

所述散热构件与所述热量接收板的内侧面分隔开至少1mm或更多。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的沸腾冷却装置，其中，所述热量接收构件和所述散热构件包括以直立方式安装在所述导热板的内侧面上的多个翅片。

6.根据权利要求1到4中任一项所述的沸腾冷却装置，其中，所述热量接收构件和所述散热构件为固定到所述导热板的内侧面的立方体块。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的沸腾冷却装置，其中，在所述热量接收构件和所述散热构件的表面上执行具有1μm到100μm范围的表面粗糙度的表面粗糙化。

8.根据权利要求1到7中任一项所述的沸腾冷却装置，其中，所述腔室包括缓冲箱，气态的冷却剂流入所述缓冲箱中。

9.根据权利要求1所述的沸腾冷却装置，其中，所述热量接收构件和所述散热构件被浸入液态的冷却剂中。

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