JP2000156445A - Boiling cooling device - Google Patents

Boiling cooling device

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JP2000156445A
JP2000156445A JP10330986A JP33098698A JP2000156445A JP 2000156445 A JP2000156445 A JP 2000156445A JP 10330986 A JP10330986 A JP 10330986A JP 33098698 A JP33098698 A JP 33098698A JP 2000156445 A JP2000156445 A JP 2000156445A
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JP
Japan
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boiling
liquid return
space
return passage
refrigerant
Prior art date
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Pending
Application number
JP10330986A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayoshi Terao
公良 寺尾
Seiji Kawaguchi
清司 川口
Koji Tanaka
公司 田中
Takahide Oohara
貴英 大原
Akihiro Maeda
明宏 前田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Priority to US09/443,738 priority patent/US6341646B1/en
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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a boiling cooling device where a liquid return path which is large in pressure loss can be provided in a limited space in a cooling medium tank without interfering with a heating element mounting structure such as a hole or the like. SOLUTION: A liquid return path 10 for returning a condensate liquefied by a heat radiator to a boiling space 7 is provided in a cooling medium tank, extending downward from another header connector 9 so as to lead to the lowermost part of the boiling space 7. A bent part 10a is provided as a resistor to the liquid return path 10 at its middle point so as to enhance it in path resistance. Holes 12 for fixing a heating element with a fixing member or the like are provided around the boiling space 7 in the cooling medium tank. A hole 12a located outside the liquid return path 10 is provided in a space produced by the bent part 10a of the liquid return path 10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒の沸騰及び凝
縮作用によって発熱体を冷却する沸騰冷却装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a boiling cooling device for cooling a heating element by a boiling and condensing action of a refrigerant.

【0002】[0002]

【従来の技術】沸騰冷却装置は、冷媒が沸騰(蒸発)と
凝縮を繰り返して受熱部から放熱部へ熱輸送を行うため
に、受熱部と放熱部との間を冷媒が良好に循環しなけれ
ば安定的に動作させることができない。そこで、例え
ば、特開平9−205167号公報に記載された沸騰冷
却装置は、放熱器で液化した凝縮液が戻るための液戻り
通路を設けている。これにより、冷媒槽の沸騰領域で発
熱体の熱を受けて沸騰した冷媒蒸気と放熱器から液戻り
通路へ還流する液冷媒との干渉を防止できるので、受熱
部と放熱部との間を冷媒が良好に循環できる。
2. Description of the Related Art In a boiling cooling apparatus, a refrigerant must repeatedly circulate between a heat receiving section and a heat radiating section because the refrigerant repeats boiling (evaporation) and condensation to carry out heat transport from the heat receiving section to the heat radiating section. Cannot be operated stably. Therefore, for example, the boiling cooling device described in JP-A-9-205167 has a liquid return passage for returning the condensed liquid liquefied by the radiator. This prevents interference between the refrigerant vapor boiling due to the heat of the heating element in the boiling region of the refrigerant tank and the liquid refrigerant flowing back from the radiator to the liquid return passage, so that the refrigerant flows between the heat receiving part and the heat radiation part. Can be circulated well.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の液戻
り通路を有する冷媒槽は、アルミニウム等の押し出し材
を使用しているため、その生産手法から、液戻り通路を
直線上にしか構成することができない。この場合、沸騰
空間(受熱部)をより大きく確保しようとすれば、自ず
から液戻り通路を形成するスペースが限定されてしま
う。特にコンピュータチップ等の電子機器を冷却するた
めに使用する場合、冷却器自体が小型であるため、冷媒
槽の決められた寸法内に液戻り通路を形成しようとする
と、沸騰空間の周囲に設けられる孔等の発熱体取付け構
造と液戻り通路とが干渉するため、液戻り通路を直線上
に形成することができないという問題があった。
However, since the above-described refrigerant tank having the liquid return passage uses an extruded material such as aluminum, the liquid return passage must be formed only in a straight line due to its production method. Can not. In this case, if an attempt is made to secure a larger boiling space (heat receiving portion), the space for naturally forming the liquid return passage is limited. Especially when used for cooling electronic devices such as computer chips, the cooler itself is small, so if it is desired to form a liquid return passage within a predetermined size of the coolant tank, it is provided around the boiling space. There is a problem that the liquid return passage cannot be formed in a straight line because the heating element mounting structure such as a hole interferes with the liquid return passage.

【0004】また、冷媒槽と放熱器とを2本の通路で連
通した場合、その2本の通路の圧損を異なるように設計
すると、圧損の少ない通路を冷媒蒸気が優先的に通るた
め、圧損の大きい通路を液戻り通路として使用すること
ができる。そこで、液戻り通路の圧損を大きくするため
には、その通路断面積を小さくするか、または通路長を
長くすることが考えられるが、上述のように冷媒槽を押
し出し材で構成した場合、通路断面積を小さくすること
には限界があり、また小型の冷却器では通路長を長くす
ることも困難である。本発明は、上記事情に基づいて成
されたもので、その目的は、冷媒槽の限られたスペース
内で圧損の大きな液戻り通路を形成でき、且つ孔等の発
熱体取付け構造と干渉することなく、液戻り通路を設け
ることのできる沸騰冷却装置を提供することにある。
When the refrigerant tank and the radiator are connected by two passages, if the pressure loss of the two passages is designed to be different from each other, the refrigerant vapor preferentially passes through the passage having a small pressure loss. Can be used as the liquid return passage. In order to increase the pressure loss of the liquid return passage, it is conceivable to reduce the passage cross-sectional area or lengthen the passage length. There is a limit to reducing the cross-sectional area, and it is also difficult to increase the passage length with a small cooler. The present invention has been made based on the above circumstances, and an object thereof is to form a liquid return passage having a large pressure loss in a limited space of a refrigerant tank and to interfere with a heating element mounting structure such as a hole. It is another object of the present invention to provide a boiling cooling device capable of providing a liquid return passage.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】(請求項1〜3の手段)
冷媒槽は、沸騰空間で沸騰した冷媒蒸気を放熱器へ導く
蒸気流出口と、放熱器で液化された凝縮液を沸騰空間へ
戻すための液戻り通路とを有し、この液戻り通路が沸騰
空間の側方に設けられ、且つ液戻り通路に通路抵抗を増
大する抵抗部が設けられている。この抵抗部を設けるこ
とで液戻り通路の圧損を大きくできるので、蒸気流出口
を冷媒蒸気が優先的に流出し、液戻り通路を凝縮液が流
れることができる。液戻り通路の抵抗部としては、通路
途中に曲がり部を設けたり、通路断面積を小さくした絞
り部を設けることができる。
[Means for Solving the Problems] (Means of Claims 1 to 3)
The refrigerant tank has a vapor outlet for guiding the refrigerant vapor boiled in the boiling space to the radiator, and a liquid return passage for returning the condensed liquid liquefied by the radiator to the boiling space, and the liquid return passage boils. A resistance portion is provided on the side of the space and increases the resistance of the passage in the liquid return passage. By providing the resistance portion, the pressure loss of the liquid return passage can be increased, so that the refrigerant vapor preferentially flows out of the vapor outlet and the condensate can flow through the liquid return passage. As the resistance portion of the liquid return passage, a bent portion can be provided in the middle of the passage, or a throttle portion having a reduced passage cross-sectional area can be provided.

【0006】(請求項4の手段)冷媒槽は、液戻り通路
に曲がり部または絞り部を設けることにより、発熱体を
取り付けるための取付け構造部(例えば孔)を設けるス
ペースを確保することができる。つまり、液戻り通路に
曲がり部や絞り部を設ける場合、液戻り通路を直線上に
形成する必要がないので、その曲がり部や絞り部を設け
ることで確保されるスペースに取付け構造部を設けるこ
とができる。
In the refrigerant tank, a bent portion or a throttle portion is provided in the liquid return passage, so that a space for providing a mounting structure portion (for example, a hole) for mounting the heating element can be secured. . In other words, when the bent portion or the throttle portion is provided in the liquid return passage, it is not necessary to form the liquid return passage in a straight line. Therefore, the mounting structure portion should be provided in the space secured by providing the bent portion or the throttle portion. Can be.

【0007】(請求項5の手段)冷媒槽は、沸騰空間、
蒸気流出口、及び液戻り通路が形成された薄型容器と、
この薄型容器の開口面を塞ぐ蓋部材とを組み合わせて構
成されている。
[0007] (Means of claim 5) The refrigerant tank has a boiling space,
A thin container in which a vapor outlet and a liquid return passage are formed,
The thin container is configured in combination with a lid member for closing the opening surface.

【0008】(請求項6の手段)冷媒槽と放熱器は、一
体ろう付けによって組み立てられている。
(Claim 6) The refrigerant tank and the radiator are assembled by integral brazing.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。 (第1実施例)図1は冷媒槽の内部構造を示す薄型容器
の平面図である。本実施例の沸騰冷却装置1は、図3に
示すように、例えばプリント基板に設置されたコンピュ
ータチップ等の発熱体2を冷却するもので、内部に液冷
媒(例えば、水、アルコール、フロロカーボン、フロン
等)を貯留する冷媒槽3と、この冷媒槽3で発熱体2の
熱を受けて沸騰した冷媒蒸気を外部流体(例えば外気)
との熱交換によって液化する放熱器4とを備える。この
冷媒槽3と放熱器4は、ろう付けにより一体成型され
る。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a plan view of a thin container showing the internal structure of a refrigerant tank. As shown in FIG. 3, the boiling cooling device 1 according to the present embodiment cools a heating element 2 such as a computer chip mounted on a printed circuit board, and has a liquid refrigerant (for example, water, alcohol, fluorocarbon, A refrigerant tank 3 for storing CFCs and the like, and a refrigerant vapor boiled by receiving heat from the heating element 2 in the refrigerant tank 3 is supplied to an external fluid (for example, outside air).
And a radiator 4 which is liquefied by heat exchange with the radiator 4. The coolant tank 3 and the radiator 4 are integrally formed by brazing.

【0010】A)冷媒槽3は、熱伝導性に優れる金属材
料(例えばアルミニウム)で形成された薄型容器5と蓋
プレート6から構成され、図2に示すように、直立した
状態で使用される。 a)薄型容器5は、図1に示すように、平面形状が縦長
の長方形であり、厚み方向の一方側(図1の裏側)が平
坦面で発熱体2の取付け面として使用され、他方側には
下述する沸騰空間7、一組のヘッダ接続部8、9、液戻
り通路10、及び冷媒注入部11が設けられている。ま
た、薄型容器5の外周部には、薄型容器5を厚み方向に
貫通する複数の孔12が設けられている。
A) The refrigerant tank 3 is composed of a thin container 5 and a lid plate 6 formed of a metal material (eg, aluminum) having excellent heat conductivity, and is used in an upright state as shown in FIG. . a) As shown in FIG. 1, the thin container 5 has a vertically long rectangular shape in plan view, and has a flat surface on one side in the thickness direction (the back side in FIG. 1), and is used as a mounting surface for the heating element 2, and the other side. Is provided with a boiling space 7, a set of header connection portions 8, 9, a liquid return passage 10, and a refrigerant injection portion 11 described below. A plurality of holes 12 penetrating the thin container 5 in the thickness direction are provided on the outer peripheral portion of the thin container 5.

【0011】沸騰空間7は、発熱体2の熱を受けて液冷
媒が沸騰する空間を形成するもので、薄型容器5の中央
部全体に設けられている。この沸騰空間7には、多数の
角柱13が一定の間隔を開けて格子状に配置され、沸騰
空間7全体が碁盤の目のように区画された冷媒通路を形
成している。なお、沸騰空間7に設けられた多数の角柱
13は、冷媒槽3の強度を確保するための補強リブとし
ても機能している。ヘッダ接続部8、9は、放熱器4の
ヘッダ19、20(下述する)を接続する部分で、各ヘ
ッダ19、20の断面形状に対応したスペースが設けら
れている。一方のヘッダ接続部8は、沸騰空間7の上部
右側に隣接して設けられ、蒸気流出口14を通じて沸騰
空間7と連通している。他方のヘッダ接続部9は、沸騰
空間7の上部左側に設けられ、液戻り通路10を通じて
沸騰空間7に連通している。
The boiling space 7 forms a space in which the liquid refrigerant boils by receiving heat from the heating element 2, and is provided over the entire central portion of the thin container 5. In the boiling space 7, a large number of prisms 13 are arranged in a grid pattern at regular intervals, and the entire boiling space 7 forms a refrigerant passage partitioned like a grid. The large number of prisms 13 provided in the boiling space 7 also function as reinforcing ribs for securing the strength of the refrigerant tank 3. The header connection portions 8 and 9 are portions where the headers 19 and 20 (described below) of the radiator 4 are connected, and spaces corresponding to the cross-sectional shapes of the headers 19 and 20 are provided. One header connection portion 8 is provided adjacent to the upper right side of the boiling space 7 and communicates with the boiling space 7 through the steam outlet 14. The other header connection portion 9 is provided on the upper left side of the boiling space 7 and communicates with the boiling space 7 through the liquid return passage 10.

【0012】液戻り通路10は、放熱器4で液化された
凝縮液を沸騰空間7へ戻すための通路で、他方のヘッダ
接続部9の下部から下方へ延びて設けられ、沸騰空間7
の最下部に通じている。この液戻り通路10には、通路
抵抗を増大させるための抵抗部として、通路途中に曲が
り部10aが設けられている。冷媒注入部11は、冷媒
槽3の内部(沸騰空間7)へ冷媒を注入する時の注入通
路であり、例えば一方のヘッダ接続部8の下方に設けら
れて、沸騰空間7に通じている。なお、沸騰空間7、ヘ
ッダ接続部8、9、液戻り通路10、及び冷媒注入部1
1等は、切削、放電加工、鍛造、鋳造等によって形成す
ることができる。
The liquid return passage 10 is a passage for returning the condensed liquid liquefied by the radiator 4 to the boiling space 7, and is provided extending downward from a lower portion of the other header connection portion 9.
To the bottom. The liquid return passage 10 is provided with a bent portion 10a in the middle of the passage as a resistance portion for increasing the passage resistance. The refrigerant injection part 11 is an injection passage for injecting a refrigerant into the inside of the refrigerant tank 3 (boiling space 7), and is provided, for example, below one header connection part 8 and communicates with the boiling space 7. In addition, the boiling space 7, the header connection parts 8, 9, the liquid return passage 10, and the refrigerant injection part 1
1 and the like can be formed by cutting, electric discharge machining, forging, casting, or the like.

【0013】孔12は、図示しない固定部材により薄型
容器5の表面(平坦面)に発熱体2を固定するためのも
ので、沸騰空間7の周囲に複数箇所設けられている。但
し、液戻り通路10の外側にある孔12aは、図1に示
すように、液戻り通路10の曲がり部10aによって生
じるスペースに設けられている。言い換えると、液戻り
通路10の曲がり部10aは、前記孔12aを回避する
ように設けられている。
The holes 12 are for fixing the heating element 2 to the surface (flat surface) of the thin container 5 by a fixing member (not shown), and are provided at a plurality of locations around the boiling space 7. However, the hole 12a outside the liquid return passage 10 is provided in a space formed by the bent portion 10a of the liquid return passage 10, as shown in FIG. In other words, the bent portion 10a of the liquid return passage 10 is provided so as to avoid the hole 12a.

【0014】b)蓋プレート6は、例えば、表面にろう
材を一体成型したクラッド材から成り、薄型容器5の他
方側を全面的に塞いで、薄型容器5に設けられた沸騰空
間7及び液戻り通路10の開口面を閉じている。但し、
蓋プレート6の上部両側には、ヘッダ19、20を差し
込むための差込み口15、16(図3参照)が開けら
れ、この差込み口15、16がそれぞれヘッダ接続部
8、9に通じている。また、蓋プレート6には、薄型容
器5に設けられた冷媒注入部11に通じる丸孔17が一
方の差込み口15の下部に開けられ、この丸孔17に注
入パイプ18が接続される。注入パイプ18は、冷媒槽
3内へ冷媒を注入する時の注入口であり、注入パイプ1
8を通じて冷媒槽3内へ所定量の冷媒を注入した後、注
入パイプ18の先端開口部が封じられる。
B) The lid plate 6 is made of, for example, a clad material in which a brazing material is integrally molded on the surface, and covers the other side of the thin container 5 entirely, and the boiling space 7 and the liquid provided in the thin container 5 are provided. The opening surface of the return passage 10 is closed. However,
Openings 15 and 16 (see FIG. 3) for inserting headers 19 and 20 are opened on both upper sides of the lid plate 6, and the openings 15 and 16 communicate with the header connection portions 8 and 9, respectively. In the lid plate 6, a round hole 17 communicating with the refrigerant injection section 11 provided in the thin container 5 is opened at a lower portion of one insertion port 15, and an injection pipe 18 is connected to the round hole 17. The injection pipe 18 is an injection port for injecting the refrigerant into the refrigerant tank 3, and the injection pipe 1
After injecting a predetermined amount of refrigerant into the refrigerant tank 3 through 8, the opening at the end of the injection pipe 18 is sealed.

【0015】B)放熱器4は、一組のヘッダ(蒸気側ヘ
ッダ19と液側ヘッダ20)とコア部(放熱チューブ2
1と放熱フィン22)を備え、そのコア部にダクト23
(図2参照)を介して外部流体が供給される。 a)一組のヘッダ19、20は、冷媒槽3で発熱体2の
熱を受けて沸騰した冷媒蒸気が流入する蒸気側ヘッダ1
9と、コア部で液化した凝縮液が流入する液側ヘッダ2
0であり、それぞれヘッダプレート19a、19bとヘ
ッダプレート20a、20bとから成る(図3参照)。
B) The radiator 4 includes a set of headers (steam-side header 19 and liquid-side header 20) and a core portion (radiation tube 2).
1 and a radiation fin 22), and a duct 23
An external fluid is supplied via (see FIG. 2). a) One set of headers 19 and 20 is a vapor-side header 1 into which refrigerant vapor boiled by receiving heat of the heating element 2 in the refrigerant tank 3 flows.
9 and the liquid side header 2 into which the condensed liquid liquefied in the core portion flows.
0, each of which is composed of header plates 19a and 19b and header plates 20a and 20b (see FIG. 3).

【0016】蒸気側ヘッダ19は、長手方向の一端側が
蓋プレート6の一方の差込み口15より冷媒槽3の内部
(一方のヘッダ接続部8)へ差し込まれ、蓋プレート6
に対して略垂直方向に延びた状態で配置される。この蒸
気側ヘッダ19には、図3に示すように、冷媒槽3の内
部へ差し込まれるヘッダプレート19aの端部に冷媒槽
3内の蒸気流出口14に通じる連通口24(蒸気流出口
14と略同じ大きさ)が開けられている。また、ヘッダ
プレート19aには、放熱チューブ21の一方の端部を
挿入するための長孔が上下二段にそれぞれ複数個ずつ等
間隔に開けられている。
One end of the vapor side header 19 in the longitudinal direction is inserted into the inside of the refrigerant tank 3 (one header connection portion 8) from one insertion port 15 of the cover plate 6, and the cover plate 6
Are arranged so as to extend in a substantially vertical direction with respect to. As shown in FIG. 3, the vapor side header 19 has a communication port 24 (which is connected to the vapor outlet 14) communicating with the vapor outlet 14 in the refrigerant tank 3 at an end of a header plate 19 a inserted into the refrigerant tank 3. (Substantially the same size). Further, in the header plate 19a, a plurality of long holes for inserting one end of the heat radiation tube 21 are formed at equal intervals in upper and lower two stages.

【0017】液側ヘッダ20は、長手方向の一端側が蓋
プレート6の他方の差込み口16より冷媒槽3の内部
(他方のヘッダ接続部9)へ差し込まれ、蓋プレート6
に対して略垂直方向に延びた状態(蒸気側ヘッダ19と
平行)で配置される。この液側ヘッダ20には、冷媒槽
3の内部へ差し込まれる端部の下側壁面に液戻り通路1
0に通じる連通口(図示しない)が開けられている。ま
た、ヘッダプレート20aには、放熱チューブ21の他
方の端部を挿入するための長孔が上下二段にそれぞれ複
数個ずつ等間隔に開けられている。
One end of the liquid side header 20 in the longitudinal direction is inserted into the inside of the refrigerant tank 3 (the other header connection portion 9) from the other insertion port 16 of the lid plate 6.
Are arranged in a state of extending substantially perpendicular to (in parallel with the steam-side header 19). The liquid-side header 20 has a liquid return passage 1 formed in a lower wall surface of an end portion inserted into the inside of the refrigerant tank 3.
A communication port (not shown) that leads to 0 is opened. Further, in the header plate 20a, a plurality of long holes for inserting the other end of the heat radiation tube 21 are formed at equal intervals in upper and lower two stages.

【0018】b)コア部は、発熱体2の熱を受けて沸騰
した冷媒蒸気の熱を外部流体に放出する放熱部であり、
複数本の放熱チューブ21と、各放熱チューブ21の間
に介在される放熱フィン22とから成る。放熱チューブ
21は、放熱フィン22が接触する外壁面の幅に対して
厚みが薄い偏平形状に設けられ、蒸気側ヘッダ19と液
側ヘッダ20との間で上下二段に配置され、且つ各段で
それぞれ放熱フィン22を介して複数の放熱チューブ2
1が並設されている。
B) The core portion is a heat radiating portion that receives the heat of the heating element 2 and releases the heat of the refrigerant vapor that has boiled to an external fluid.
It is composed of a plurality of heat radiating tubes 21 and heat radiating fins 22 interposed between the heat radiating tubes 21. The heat radiating tubes 21 are provided in a flat shape having a small thickness with respect to the width of the outer wall surface with which the heat radiating fins 22 come in contact, and are arranged in two stages, upper and lower, between the vapor header 19 and the liquid header 20. And a plurality of heat radiating tubes 2 through the heat radiating fins 22, respectively.
1 are juxtaposed.

【0019】この放熱チューブ21は、一方の端部が蒸
気側ヘッダ19のヘッダプレート19aに開けられた長
孔に差し込まれ、他方の端部が液側ヘッダ20のヘッダ
プレート20aに開けられた長孔に差し込まれて、蒸気
側ヘッダ19と液側ヘッダ20とを連通している。放熱
フィン22は、熱伝導性に優れる薄い金属板(例えばア
ルミニウム板)を交互に折り曲げて波状に形成したもの
で、放熱チューブ21の外壁面に熱的に接合されてい
る。
The heat radiating tube 21 has one end inserted into a long hole formed in the header plate 19a of the vapor side header 19 and the other end formed in the header plate 20a of the liquid side header 20. The vapor-side header 19 and the liquid-side header 20 communicate with each other by being inserted into the holes. The heat radiation fins 22 are formed by alternately bending thin metal plates (for example, aluminum plates) having excellent thermal conductivity to form a wavy shape, and are thermally joined to the outer wall surface of the heat radiation tube 21.

【0020】ダクト23は、図2に示すように、両ヘッ
ダ19、20の外側を通って放熱器4を囲むように設置
されている。なお、ダクト23は、各ヘッダ19、20
の外側壁面(ヘッダプレート19b、20bの外面)と
の間に大きな隙間が生じない程度に、あるいは各ヘッダ
19、20の外側壁面と略接触した状態で、各ヘッダ1
9、20の外側壁面に沿って配されている。ダクト23
を通じてコア部へ導入される外部流体は、図2の下方か
ら上方へ向かって流れている。
As shown in FIG. 2, the duct 23 is provided so as to pass through the outside of the headers 19 and 20 and surround the radiator 4. In addition, the duct 23 is provided with each header 19, 20.
Of each header 1 to such an extent that a large gap does not occur between the outer wall surfaces (outer surfaces of the header plates 19b and 20b), or substantially in contact with the outer wall surfaces of the headers 19 and 20.
9 and 20 are arranged along the outer wall surface. Duct 23
The external fluid introduced into the core portion through flows through from below to above in FIG.

【0021】次に、本実施例の作動を説明する。冷媒槽
3内の液冷媒は、発熱体2の熱を受けて沸騰した後、沸
騰空間7から蒸気流出口14を通って蒸気側ヘッダ19
へ進入し、蒸気側ヘッダ19から各放熱チューブ21へ
流れる。放熱チューブ21を流れる冷媒蒸気は、ダクト
23を通ってコア部に導入される外部流体によって冷却
され、放熱チューブ21内で凝縮する。凝縮した冷媒
は、液滴となって液側ヘッダ20へ押し流され、更に液
側ヘッダ20より液戻り通路10を通って冷媒槽3内の
沸騰空間7へ還流する。この作動における冷媒の流れを
図4に矢印で示す。
Next, the operation of this embodiment will be described. The liquid refrigerant in the refrigerant tank 3 is boiled by receiving the heat of the heating element 2 and then passes through the vapor outlet 14 from the boiling space 7 to the vapor side header 19.
And flows from the steam side header 19 to each of the heat radiating tubes 21. The refrigerant vapor flowing through the heat radiating tube 21 is cooled by the external fluid introduced into the core portion through the duct 23, and condenses in the heat radiating tube 21. The condensed refrigerant becomes droplets and is pushed down to the liquid-side header 20, and then returns from the liquid-side header 20 to the boiling space 7 in the refrigerant tank 3 through the liquid return passage 10. The flow of the refrigerant in this operation is shown by arrows in FIG.

【0022】(本実施例の効果)本実施例の沸騰冷却装
置1は、液戻り通路10に曲がり部10aを設けている
ので、液戻り通路10を直線上に形成した場合より通路
抵抗が増大して液戻り通路10の圧損を大きくできる。
これにより、蒸気流出口14より冷媒蒸気が優先的に流
出し、液戻り通路10を凝縮液が流れることができる。
また、液戻り通路10に曲がり部10aを設けることに
より、その曲がり部10aによって生じるスペースに孔
12aを設けることができる。この結果、コンピュータ
チップ等の発熱体2を冷却するための小型の冷却器であ
っても、孔12aと干渉することなく液戻り通路10を
形成することができる。
(Effects of the present embodiment) In the boiling cooling device 1 of the present embodiment, the bent portion 10a is provided in the liquid return passage 10, so that the passage resistance is increased as compared with the case where the liquid return passage 10 is formed linearly. As a result, the pressure loss of the liquid return passage 10 can be increased.
Thereby, the refrigerant vapor preferentially flows out from the vapor outlet 14, and the condensate can flow through the liquid return passage 10.
Further, by providing the bent portion 10a in the liquid return passage 10, the hole 12a can be provided in a space created by the bent portion 10a. As a result, the liquid return passage 10 can be formed without interfering with the hole 12a even with a small cooler for cooling the heating element 2 such as a computer chip.

【0023】(第2実施例)図5は薄型容器5の平面図
である。本実施例は、液戻り通路10に設けた曲がり部
10aの変形例を示すものである。本実施例の構成でも
第1実施例と同様の効果を得ることができる。
(Second Embodiment) FIG. 5 is a plan view of a thin container 5. In the present embodiment, a modified example of the bent portion 10a provided in the liquid return passage 10 is shown. With the configuration of the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

【0024】(第3実施例)図6は薄型容器5の平面図
である。本実施例は、液戻り通路10と沸騰空間7との
間に断熱層25を構成した一例を示すものである。断熱
層25は、図6に示すように、液戻り通路10と沸騰空
間7との間に通路状に設けられている。冷媒槽3の外形
が小さいと、発熱体2の大きさに比較して沸騰空間7の
面積を十分に大きく取れないため、液戻り通路10が発
熱体2の取付け位置に近過ぎて、液戻り通路10内の凝
縮液が発熱体から伝わる熱で再沸騰し、冷媒の循環方向
に逆らって液戻り通路10を逆流する恐れがある。この
ような場合、液戻り通路10と沸騰空間7との間に断熱
層25を設けることで、液戻り通路10内の凝縮液が再
沸騰して逆流することを防止できる。なお、断熱層25
としては、熱伝達率の小さい物質で構成されていれば断
熱効果を発揮できるので、通路状の空間を設けて、その
空間が外部と連通する構造にすれば、その内部が空気で
満たされて断熱効果を得ることができる。あるいは通路
状の空間内部を真空にすれば更に断熱効果を大きくでき
る。なお、本実施例でも、液戻り通路10に曲がり部1
0aを設けて、その曲がり部10aを設けることで生じ
るスペースに孔12aを設けている。
FIG. 6 is a plan view of a thin container 5. This embodiment shows an example in which a heat insulating layer 25 is provided between the liquid return passage 10 and the boiling space 7. As shown in FIG. 6, the heat insulating layer 25 is provided between the liquid return passage 10 and the boiling space 7 in a passage shape. If the outer shape of the coolant tank 3 is small, the area of the boiling space 7 cannot be made sufficiently large as compared with the size of the heating element 2. Therefore, the liquid return passage 10 is too close to the mounting position of the heating element 2, There is a possibility that the condensed liquid in the passage 10 re-boils due to the heat transmitted from the heating element and flows back through the liquid return passage 10 against the direction of circulation of the refrigerant. In such a case, by providing the heat insulating layer 25 between the liquid return passage 10 and the boiling space 7, it is possible to prevent the condensed liquid in the liquid return passage 10 from re-boiling and flowing backward. The heat insulating layer 25
If it is made of a material with a small heat transfer coefficient, it can exhibit a heat insulating effect, so if a space like a passage is provided and the space communicates with the outside, the inside will be filled with air. A heat insulating effect can be obtained. Alternatively, if the inside of the passage-like space is evacuated, the heat insulating effect can be further increased. In this embodiment, the bent portion 1 is also provided in the liquid return passage 10.
0a is provided, and a hole 12a is provided in a space generated by providing the bent portion 10a.

【0025】(第4実施例)図7は薄型容器5の平面図
である。本実施例は、液戻り通路10の抵抗部として、
図7に示すように、曲がり部10aを連続的に構成した
一例を示すものである。この場合、第1実施例と比較し
て液戻り通路10の圧損をより大きくできる。
(Fourth Embodiment) FIG. 7 is a plan view of a thin container 5. In this embodiment, the resistance portion of the liquid return passage 10 is
FIG. 7 shows an example in which the bent portion 10a is continuously formed. In this case, the pressure loss in the liquid return passage 10 can be increased as compared with the first embodiment.

【0026】(第5実施例)図8は薄型容器5の平面図
である。本実施例は、液戻り通路10の抵抗部として、
図8に示すように、通路断面積を小さくした絞り部10
bを連続的に設けた一例を示すものである。この場合
も、第1実施例と比較して液戻り通路10の圧損をより
大きくできる。
(Fifth Embodiment) FIG. 8 is a plan view of a thin container 5. In this embodiment, the resistance portion of the liquid return passage 10 is
As shown in FIG. 8, the throttle section 10 having a reduced passage cross-sectional area
This shows an example in which b is provided continuously. Also in this case, the pressure loss of the liquid return passage 10 can be made larger than in the first embodiment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】薄型容器の平面図である(第1実施例)。FIG. 1 is a plan view of a thin container (first embodiment).

【図2】沸騰冷却装置の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a boiling cooling device.

【図3】沸騰冷却装置の分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of the boiling cooling device.

【図4】冷媒の流れを示す沸騰冷却装置の斜視図であ
る。
FIG. 4 is a perspective view of a boiling cooling device showing a flow of a refrigerant.

【図5】薄型容器の平面図である(第2実施例)。FIG. 5 is a plan view of a thin container (second embodiment).

【図6】薄型容器の平面図である(第3実施例)。FIG. 6 is a plan view of a thin container (third embodiment).

【図7】薄型容器の平面図である(第4実施例)。FIG. 7 is a plan view of a thin container (fourth embodiment).

【図8】薄型容器の平面図である(第5実施例)。FIG. 8 is a plan view of a thin container (fifth embodiment).

【符号の説明】 1 沸騰冷却装置 2 発熱体 3 冷媒槽 4 放熱器 5 薄型容器 6 蓋プレート(蓋部材) 7 沸騰空間 10 液戻り通路 10a 曲がり部(抵抗部) 10b 絞り部(抵抗部) 12a 孔 14 蒸気流出口[Description of Signs] 1 Boiling cooling device 2 Heating element 3 Refrigerant tank 4 Radiator 5 Thin container 6 Lid plate (Lid member) 7 Boiling space 10 Liquid return passage 10a Bent part (resistance part) 10b Narrow part (resistance part) 12a Hole 14 Steam outlet

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 公司 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 大原 貴英 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 前田 明宏 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 5F036 AA01 BA08 BB44 BB56 BC03 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Koji Tanaka 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Pref. (72) Inventor Akihiro Maeda 1-1 1-1 Showa-cho, Kariya-shi, Aichi F-term in DENSO Corporation (reference) 5F036 AA01 BA08 BB44 BB56 BC03

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】内部に液冷媒を貯留し、その液冷媒が発熱
体の熱を受けて沸騰する沸騰空間を有する冷媒槽と、 この冷媒槽より流入する冷媒蒸気を外部流体との熱交換
によって液化する放熱器とを備えた沸騰冷却装置であっ
て、 前記冷媒槽は、前記沸騰空間で沸騰した冷媒蒸気を前記
放熱器へ導く蒸気流出口と、前記放熱器で液化された凝
縮液を前記沸騰空間へ戻すための液戻り通路とを有し、
この液戻り通路が前記沸騰空間の側方に設けられ、且つ
前記液戻り通路に通路抵抗を増大する抵抗部が設けられ
ていることを特徴とする沸騰冷却装置。
A refrigerant tank having a boiling space in which a liquid refrigerant is stored and in which the liquid refrigerant boils by receiving heat from a heating element, and a refrigerant vapor flowing from the refrigerant tank is exchanged with an external fluid by heat exchange. A radiator that liquefies, and wherein the refrigerant tank has a vapor outlet for guiding refrigerant vapor boiling in the boiling space to the radiator, and a condensate liquefied by the radiator. A liquid return passage for returning to the boiling space,
The liquid cooling passage is provided on a side of the boiling space, and a resistance portion for increasing a passage resistance is provided in the liquid return passage.
【請求項2】前記液戻り通路は、通路途中に前記抵抗部
として曲がり部を有していることを特徴とする請求項1
に記載した沸騰冷却装置。
2. The liquid return passage has a bent portion as the resistance portion in the middle of the passage.
The boiling cooling device described in 1.
【請求項3】前記液戻り通路は、前記抵抗部として通路
断面積を小さくした絞り部を有していることを特徴とす
る請求項1に記載した沸騰冷却装置。
3. The boiling cooling device according to claim 1, wherein the liquid return passage has a throttle portion having a reduced passage cross-sectional area as the resistance portion.
【請求項4】前記冷媒槽は、前記液戻り通路に前記曲が
り部または前記絞り部を設けることにより、前記発熱体
を取り付けるための取付け構造部を設けるスペースを確
保していることを特徴とする請求項2及び3に記載した
沸騰冷却装置。
4. The refrigerant tank is characterized in that a space for providing a mounting structure for mounting the heating element is secured by providing the bent portion or the throttle portion in the liquid return passage. The boiling cooling device according to claim 2 or 3.
【請求項5】前記冷媒槽は、前記沸騰空間、蒸気流出
口、及び液戻り通路が形成された薄型容器と、この薄型
容器の開口面を塞ぐ蓋部材とを組み合わせて構成されて
いることを特徴とする請求項1〜4に記載した沸騰冷却
装置。
5. The refrigerant tank is constituted by combining a thin container in which the boiling space, the vapor outlet, and the liquid return passage are formed, and a lid member for closing an opening surface of the thin container. The boiling cooling device according to claim 1, wherein:
【請求項6】前記冷媒槽と前記放熱器は、一体ろう付け
によって組み立てられていることを特徴とする請求項1
〜5に記載した沸騰冷却装置。
6. The refrigerant tank and the radiator are assembled by integral brazing.
The boiling cooling device according to any one of Items 1 to 5.
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