JP2001028416A - Boiling and cooling device - Google Patents

Boiling and cooling device

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JP2001028416A
JP2001028416A JP11200966A JP20096699A JP2001028416A JP 2001028416 A JP2001028416 A JP 2001028416A JP 11200966 A JP11200966 A JP 11200966A JP 20096699 A JP20096699 A JP 20096699A JP 2001028416 A JP2001028416 A JP 2001028416A
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JP
Japan
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refrigerant
wall surface
tank
chamber
passage
Prior art date
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Pending
Application number
JP11200966A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Osakabe
長賀部  博之
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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Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
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Priority to DE60007674T priority patent/DE60007674T2/en
Priority to US09/518,451 priority patent/US6561262B1/en
Priority to EP00104420A priority patent/EP1035398B1/en
Publication of JP2001028416A publication Critical patent/JP2001028416A/en
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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form a boiling and cooling device into a constitution, where the device has ribs for increasing the heat dissipation area of a refrigerant tank, and to realize the enhancement of the burn-out resistance of the device. SOLUTION: A hollow member, which is used for a refrigerant tank 3, is an extrusion molded item, the tank 3 is provided into a thin form having a small thickness with respect to its width and a refrigerant 8 is provided in the interior of the tank 3. A plurality of ribs 13 are provided in the chamber 8 for aiming at increase in the heat dissipation area of the tank 3. These ribs 3 protrude from the inner wall surface 8a on one side of the inner wall surfaces 8a and 8b opposing to the thickness direction of the chamber 8 toward the other inner wall surface 8b, are provided extendedly along the direction of the flow of a refrigerant vapor to flow out from the chamber 8 and moreover, are provided in a trapezoid-shaped section having a width W in the left and right directions, which gradually becomes narrow from the side of the inner wall surface 8a on one side toward the side of the other inner wall surface 8b. Provided that, there is a gap 8c between the protruded point surfaces 13a of the ribs 13 and the other inner wall surface 8b and fellow passage-shaped space parts 8A, which are formed to the left and right on both sides of the ribs 13, are communicated to each other through the above gap 8c in the chamber 8.

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、冷媒の沸騰と凝縮
の繰り返しにより熱輸送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 apparatus for transporting heat by repeatedly boiling and condensing a refrigerant.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来技術として、例えば特開平9−16
7818号公報に開示された沸騰冷却装置が公知であ
る。この沸騰冷却装置は、図13に示すように、押出材
を使用して構成された冷媒槽100を有し、その冷媒槽
100の表面に発熱体110であるIGBTモジュール
が取り付けられる。また、冷媒槽100の内部は、押出
材に設けられたリブ120によって複数の通路状空間部
130に区画され、そのリブ120を設けることで冷媒
槽100の剛性を高めることができ、且つ放熱面積の増
大を図ることができる。
2. Description of the Related Art As a prior art, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No.
A boiling cooling device disclosed in Japanese Patent No. 7818 is known. As shown in FIG. 13, this boiling cooling device has a refrigerant tank 100 configured by using an extruded material, and an IGBT module as a heating element 110 is attached to the surface of the refrigerant tank 100. Further, the inside of the refrigerant tank 100 is divided into a plurality of passage-like space portions 130 by ribs 120 provided on the extruded material. By providing the ribs 120, the rigidity of the refrigerant tank 100 can be increased, and the heat radiation area can be increased. Can be increased.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、例えば冷媒
槽100の片面(一方の表面)だけに発熱体110を取
り付けた場合、図14のグラフに示すように、発熱体取
付け面から離れるに従ってリブ120の温度が低下し、
その非沸騰領域では沸騰過熱度が低下するため、有効な
沸騰領域とはなっていない。この結果、リブ120の非
沸騰領域では、リブ120による放熱面積増大の効果が
得られず、逆にリブ120の存在が冷媒槽100内を上
昇する沸騰流(気泡の流れ)の妨げとなることで、バー
ンアウトを生じる可能性があった。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、冷媒槽の放熱
面積を増大するためのリブを有する構成で、耐バーンア
ウト性を向上できる沸騰冷却装置を提供することにあ
る。
However, when the heating element 110 is mounted on only one surface (one surface) of the refrigerant tank 100, as shown in the graph of FIG. 14, the ribs 120 move away from the mounting surface of the heating element. Temperature drops,
In the non-boiling region, the degree of boiling superheat is reduced, so that it is not an effective boiling region. As a result, in the non-boiling region of the rib 120, the effect of increasing the heat radiation area by the rib 120 is not obtained, and the presence of the rib 120 hinders the boiling flow (flow of bubbles) rising in the refrigerant tank 100. Could cause burnout. The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a boiling cooling device capable of improving burnout resistance with a configuration having a rib for increasing a heat radiation area of a refrigerant tank. is there.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】(請求項1の手段)冷媒
槽は、冷媒室の厚み方向に対向する両内壁面のうち、少
なくとも放熱量の大きい一方の内壁面から他方の内壁面
に向かって突出し、且つ冷媒室を流出する冷媒蒸気の流
れ方向に沿って延びる柱部を有し、その柱部は、左右方
向の幅が一方の内壁面側から他方の内壁面側へ向かって
次第に小さくなるように設けられている。この構成によ
れば、放熱量の大きい一方の内壁面側では柱部を設ける
ことで放熱面積を増大でき、放熱量の小さい他方の内壁
面側では柱部の幅を小さくすることで冷媒蒸気(気泡)
が上昇する通路断面積を大きく確保できる。この結果、
柱部の非沸騰領域では、冷媒室を上昇する冷媒蒸気の流
れが柱部によって妨げられることが少なく、冷媒の循環
性を向上できる。
Means for Solving the Problems The refrigerant tank is arranged so that at least one of the two inner wall surfaces facing the thickness direction of the refrigerant chamber, which has a large amount of heat radiation, is directed to the other inner wall surface. And has a column extending along the flow direction of the refrigerant vapor flowing out of the refrigerant chamber, and the column has a width in the left-right direction that gradually decreases from one inner wall to the other inner wall. It is provided so that it becomes. According to this configuration, the heat radiation area can be increased by providing the pillar portion on one inner wall surface side having a large heat radiation amount, and the width of the pillar portion can be reduced on the other inner wall surface side having a small heat radiation amount so that the refrigerant vapor ( Bubbles)
The passage cross-sectional area in which the height increases can be secured large. As a result,
In the non-boiling region of the column, the flow of the refrigerant vapor rising in the refrigerant chamber is less likely to be hindered by the column, and the circulation of the refrigerant can be improved.

【0005】(請求項2の手段)柱部は、突出方向の先
端面と他方の内壁面との間に隙間を有して設けられてい
る。条件によっては、柱部の先端部が沸騰するのに十分
な温度に上昇できないことがある。この様な場合、柱部
の先端面と他方の内壁面との間に隙間を設けることで、
冷媒蒸気(気泡)が上昇する通路断面積を大きく確保で
きる上に、柱部の左右両側に形成される通路状空間部が
隙間を通じて連通できるため、冷媒蒸気が左右方向に拡
散されて、冷媒室での気泡量分布を均一化できる効果が
ある。
[0005] (Means of Claim 2) The pillar portion is provided with a gap between the front end surface in the protruding direction and the other inner wall surface. Under some conditions, the temperature at the tip of the pillar cannot be raised to a sufficient temperature for boiling. In such a case, by providing a gap between the tip surface of the pillar portion and the other inner wall surface,
In addition to ensuring a large passage cross-sectional area where the refrigerant vapor (bubbles) rise, the passage-shaped space formed on the left and right sides of the column can communicate with each other through the gap, so that the refrigerant vapor is diffused in the left-right direction, and the refrigerant chamber is diffused. This has the effect of making the air volume distribution uniform in the process.

【0006】(請求項3の手段)柱部は、突出方向の先
端が他方の内壁面に連結されている。この場合、一方の
内壁面と他方の内壁面とを連結する柱部が補強材として
機能することで、冷媒槽の耐圧性を向上できる。
According to a third aspect of the present invention, the pillar has a tip in a protruding direction connected to the other inner wall surface. In this case, the column portion connecting one inner wall surface and the other inner wall surface functions as a reinforcing material, so that the pressure resistance of the refrigerant tank can be improved.

【0007】(請求項4の手段)冷媒槽は、一方の内壁
面と他方の内壁面とを一定の幅で連結する仕切部を有
し、この仕切部によって冷媒室が複数の通路状空間部に
分割され、その通路状空間部に柱部が設けられている。
この構成によれば、仕切部を設けることで冷媒槽の耐圧
性を高めることができ、且つ冷媒槽の放熱面積を更に増
大できる効果も生じる。
The refrigerant tank has a partition portion connecting one inner wall surface and the other inner wall surface with a constant width, and the partition portion forms a plurality of passage-like space portions in the refrigerant chamber. And a pillar portion is provided in the passage-like space portion.
According to this configuration, by providing the partition portion, the pressure resistance of the refrigerant tank can be increased, and the heat radiation area of the refrigerant tank can be further increased.

【0008】(請求項5の手段)冷媒槽は、押出成形に
よって冷媒室に柱部を一体に形成した押出材を使用して
構成されている。この場合、押出材を使用することで、
柱部あるいは仕切部を容易に形成することができる。
[0008] (Claim 5) The refrigerant tank is formed by using an extruded material in which a pillar is integrally formed in the refrigerant chamber by extrusion molding. In this case, by using extruded material,
A column or a partition can be easily formed.

【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は沸騰冷却装置1の側面図である。
本実施例の沸騰冷却装置1は、冷媒の沸騰と凝縮の繰り
返しによって発熱体2を冷却するもので、内部に液冷媒
を貯留する冷媒槽3と、この冷媒槽3の上部に組付けら
れる放熱器4とを備え、一体ろう付けにより製造され
る。発熱体2は、例えば電気自動車のインバータ回路を
構成するIGBTモジュールであり、図1に示すよう
に、ボルト5等により冷媒槽3の表面に密着して固定さ
れる。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a side view of a boiling cooling device 1.
The boiling cooling device 1 of the present embodiment cools the heating element 2 by repeatedly boiling and condensing the refrigerant, and includes a refrigerant tank 3 for storing a liquid refrigerant therein, and a radiator mounted on the upper part of the refrigerant tank 3. , And manufactured by integral brazing. The heating element 2 is, for example, an IGBT module that forms an inverter circuit of an electric vehicle, and is fixed to the surface of the refrigerant tank 3 with bolts 5 or the like as shown in FIG.

【0010】冷媒槽3は、中空部材6とエンドプレート
7を組み合わせて構成される。中空部材6は、アルミニ
ウム等の熱伝導性に優れる金属材料から成る押出成形品
で、図3(a)に示すように、横幅に対して厚みが薄い
薄型形状に設けられ、その内部に冷媒室8、液戻り通路
9、及び断熱通路10を有している。中空部材6の上端
部は、図3(b)に示すように、液戻り通路9と断熱通
路10を含む左右の両端部と冷媒室8を含む中央部とで
高低差を有し、両端部より中央部の方が上方へ突出して
設けられ、且つ中央部は、図3(c)に示すように、そ
の上端面が傾斜している。なお、以下の説明では、中空
部材6の上端面に開口する冷媒室8の上端開口部を蒸気
流出口11と呼び、中空部材6の上端面に開口する液戻
り通路9の上端開口部を液流入口12と呼ぶ。
The coolant tank 3 is constituted by combining a hollow member 6 and an end plate 7. The hollow member 6 is an extruded product made of a metal material having excellent thermal conductivity such as aluminum, and is provided in a thin shape having a small thickness with respect to the width as shown in FIG. 8, a liquid return passage 9 and a heat insulating passage 10. As shown in FIG. 3B, the upper end of the hollow member 6 has a height difference between left and right ends including the liquid return passage 9 and the heat insulating passage 10 and a center portion including the refrigerant chamber 8. The central portion is provided so as to protrude upward, and the upper end surface of the central portion is inclined as shown in FIG. In the following description, the upper end opening of the refrigerant chamber 8 opening at the upper end surface of the hollow member 6 is called a vapor outlet 11, and the upper end opening of the liquid return passage 9 opening at the upper end surface of the hollow member 6 is referred to as a liquid outlet. Called inlet 12.

【0011】冷媒室8は、内部に貯留する液冷媒が発熱
体2の熱を受けて沸騰する領域を形成するもので、図3
(b)に示すように、中空部材6の中央部に2ヵ所並設
されている。また、冷媒室8には、放熱面積の増大を図
り、且つ発熱体2が取り付けられる冷媒槽表面の剛性を
高める目的で複数本のリブ13が設けられている。この
リブ13は、図4に示すように、冷媒室8の厚み方向
(図4の上下方向)に対向する一方の内壁面8aから他
方の内壁面8bに向かって突出し、且つ冷媒室8を流出
する冷媒蒸気の流れ方向に沿って延設され、更に一方の
内壁面8a側から他方の内壁面8b側へ向かって左右方
向の幅wが次第に小さくなる断面台形状に設けられてい
る。但し、リブ13の突出先端面13aと他方の内壁面
8bとの間には隙間8cを有し、冷媒室8でリブ13の
左右両側に形成される通路状空間部8A同士が上記の隙
間8cを通じて連通している。なお、発熱体2は、リブ
13を有する一方の内壁面8a側の冷媒槽表面に取り付
けられる。
The refrigerant chamber 8 forms an area in which the liquid refrigerant stored therein receives heat from the heating element 2 and boils.
As shown in (b), two hollow members 6 are arranged in parallel at the center. The refrigerant chamber 8 is provided with a plurality of ribs 13 for the purpose of increasing the heat radiation area and increasing the rigidity of the surface of the refrigerant tank to which the heating element 2 is attached. As shown in FIG. 4, the rib 13 projects from one inner wall surface 8a facing the thickness direction of the refrigerant chamber 8 (vertical direction in FIG. 4) toward the other inner wall surface 8b, and flows out of the refrigerant chamber 8. It is provided in a trapezoidal cross-section in which the width w in the left-right direction gradually decreases from one inner wall surface 8a side to the other inner wall surface 8b side. However, there is a gap 8c between the protruding front end surface 13a of the rib 13 and the other inner wall surface 8b, and the passage-like space portions 8A formed on the left and right sides of the rib 13 in the refrigerant chamber 8 are connected to the gap 8c. Through. The heating element 2 is attached to the surface of the coolant tank on the side of the one inner wall surface 8a having the rib 13.

【0012】液戻り通路9は、放熱器4で冷却され液化
した凝縮液が流入する通路で、中空部材6の両端部に設
けられている。断熱通路10は、冷媒室8と液戻り通路
9との間を断熱するための通路で、液戻り通路9の内側
(中央部側)に隣接して設けられている。
The liquid return passage 9 is a passage through which the condensed liquid cooled and liquefied by the radiator 4 flows, and is provided at both ends of the hollow member 6. The heat insulation passage 10 is a passage for insulating the space between the refrigerant chamber 8 and the liquid return passage 9, and is provided adjacent to the inside of the liquid return passage 9 (center side).

【0013】エンドプレート7は、例えば中空部材6と
同じアルミニウム製で、図5に示すように、左右方向に
細長く、且つ外周縁部7aより内側部分7bが若干突起
して設けられている。このエンドプレート7は、図6に
示すように、突起している内側部分7bを中空部材6の
下端開口部内に嵌め込んで、外周縁部7aを中空部材6
の外周下端面に当接させることにより、中空部材6の下
端開口部を塞いでいる。このエンドプレート7で塞がれ
た中空部材6の下端部には、液戻り通路9へ流入した凝
縮液を冷媒室8へ供給するための連通路14が形成され
(図6参照)、液戻り通路9と冷媒室8及び断熱通路1
0とを相互に連通している。
The end plate 7 is made of, for example, the same aluminum as the hollow member 6, is elongated in the left-right direction, and is provided with an inner portion 7b slightly projecting from the outer peripheral edge 7a, as shown in FIG. As shown in FIG. 6, the end plate 7 has an inner portion 7b protruding fitted into the lower end opening of the hollow member 6, and an outer peripheral edge 7a is attached to the hollow member 6 as shown in FIG.
The lower end opening of the hollow member 6 is closed by contacting the outer peripheral lower end surface of the hollow member 6. At the lower end of the hollow member 6 closed by the end plate 7, a communication passage 14 for supplying the condensate flowing into the liquid return passage 9 to the refrigerant chamber 8 is formed (see FIG. 6). Passage 9 and refrigerant chamber 8 and heat insulation passage 1
0 communicates with each other.

【0014】放熱器4は、放熱フィン15を介して並設
される複数本のチューブ16と、各チューブ16の上部
に設けられる上部タンク17と、各チューブ16の下部
に設けられる下部タンク18とで構成され、下部タンク
18の内部に冷媒流制御板19が設置されている。放熱
フィン15は、熱伝導性に優れる薄い金属板(例えばア
ルミニウムの薄い板材)を交互に折り曲げて波状に成形
したもので、チューブ16の表面に接合されている。チ
ューブ16は、内部を冷媒が流れる冷媒通路を形成する
もので、例えばアルミニウム製の偏平な管を所定の長さ
に切断して、上部タンク17と下部タンク18との間に
複数本並設されている。
The radiator 4 includes a plurality of tubes 16 arranged side by side through radiating fins 15, an upper tank 17 provided above each tube 16, and a lower tank 18 provided below each tube 16. And a refrigerant flow control plate 19 is installed inside the lower tank 18. The radiation fins 15 are formed by alternately bending thin metal plates having excellent thermal conductivity (for example, a thin aluminum plate) to form a wave shape, and are joined to the surface of the tube 16. The tubes 16 form a refrigerant passage through which the refrigerant flows. For example, a flat tube made of aluminum is cut into a predetermined length, and a plurality of tubes 16 are arranged in parallel between the upper tank 17 and the lower tank 18. ing.

【0015】チューブ16の内部には、図7に示すよう
に、インナフィン20が挿入される。このインナフィン
20は、熱伝導性に優れる薄い金属板(例えばアルミニ
ウム板)を所定のピッチP(図7(a)参照)で交互に
折り曲げて波状に成形したもので、チューブ16内の凝
縮面積を増大させるとともに、チューブ16内に冷媒循
環路(後述する)を形成する目的で用いられる。このイ
ンナフィン20は、折り曲げ部(山と谷)の延設方向を
チューブ16の通路方向(図7(b)の上下方向)に向
けてチューブ16内に挿入され、且つチューブ16内の
横幅方向(図7の左右方向)で右側に片寄って配置さ
れ、各折り曲げ部がチューブ16の内壁面に当接して、
ろう付けされている。
The inner fin 20 is inserted into the tube 16 as shown in FIG. The inner fin 20 is formed by alternately bending a thin metal plate (for example, an aluminum plate) having excellent heat conductivity at a predetermined pitch P (see FIG. 7A) to form a wavy shape. It is used for the purpose of increasing and increasing the refrigerant circulation path (described later) in the tube 16. The inner fin 20 is inserted into the tube 16 with the extending direction of the bent portion (peaks and valleys) oriented in the direction of passage of the tube 16 (vertical direction in FIG. 7B), and in the width direction of the tube 16 ( In the left-right direction in FIG. 7), each bent portion abuts against the inner wall surface of the tube 16,
Be brazed.

【0016】これにより、チューブ16内には、図7に
おいてインナフィン20の左側に確保される第1の通路
(以後、蒸気通路21と呼ぶ)と、インナフィン20の
ピッチ間に形成される複数の第2の通路(以後、凝縮液
通路22と呼ぶ)とを有し、その蒸気通路21と凝縮液
通路22とで上記の冷媒循環路を構成している。なお、
チューブ16は、放熱フィン15との接合面である両側
面が、放熱器4に送風される冷却風の流れ方向に沿って
配置されるが、この時、凝縮液通路22より蒸気通路2
1の方が冷却風の流れ方向下流側に位置するようにチュ
ーブ16の向きを特定している(図1参照)。
Accordingly, in the tube 16, a plurality of first passages (hereinafter referred to as steam passages 21) secured on the left side of the inner fins 20 in FIG. 2 (hereinafter, referred to as a condensate passage 22), and the vapor passage 21 and the condensate passage 22 constitute the above-described refrigerant circulation passage. In addition,
The tubes 16 are arranged along the flow direction of the cooling air blown to the radiator 4 on both side surfaces which are the joining surfaces with the radiating fins 15.
The direction of the tube 16 is specified such that 1 is located on the downstream side in the flow direction of the cooling air (see FIG. 1).

【0017】上部タンク17は、浅皿状のコアプレート
17Aと深皿状のタンクプレート17Bとを組み合わせ
て構成され、コアプレート17Aに開けられている複数
の長孔(図示しない)にそれぞれチューブ16の上端部
が挿入されて各チューブ16を連通している。下部タン
ク18は、浅皿状のコアプレート18Aと深皿状のタン
クプレート18B(図8参照)とを組み合わせて構成さ
れ、コアプレート18Aに開けられている複数の長孔
(図示しない)にそれぞれチューブ16の下端部が挿入
されて各チューブ16を連通している。また、下部タン
ク18は、タンクプレート18Bに開けられている開口
部23に冷媒槽3(中空部材6)の上端部が挿入されて
(図1参照)、冷媒槽3と各チューブ16とを連通して
いる。
The upper tank 17 is constructed by combining a shallow dish-shaped core plate 17A and a deep dish-shaped tank plate 17B. Tubes 16 are respectively provided in a plurality of long holes (not shown) opened in the core plate 17A. Is inserted into the upper end of each tube to communicate with each tube 16. The lower tank 18 is configured by combining a shallow dish-shaped core plate 18A and a deep dish-shaped tank plate 18B (see FIG. 8), and is provided in a plurality of long holes (not shown) opened in the core plate 18A. The lower end of the tube 16 is inserted and communicates with each tube 16. In the lower tank 18, the upper end of the refrigerant tank 3 (hollow member 6) is inserted into an opening 23 formed in the tank plate 18B (see FIG. 1), and the refrigerant tank 3 communicates with each tube 16. are doing.

【0018】なお、タンクプレート18Bは、図8
(c)に示すように、その長手方向から見た側面形状に
おいて、最も低い底面(コアプレート18Aが被せられ
る上端開口部と対向する面)に対し傾斜角が大きい傾斜
面18aを有し、この傾斜面18aに前記開口部23が
開口している。従って、冷媒槽3は、図1に示すよう
に、下部タンク18に対し大きく傾斜して組付けられて
いる。但し、冷媒槽3は、下部タンク18内で蒸気流出
口11が斜め上方を向くように、発熱体2の取付け面を
下向きにして開口部23に挿入される(つまり、発熱体
2は、冷媒槽3の下側表面に取り付けられる)。これに
より、下部タンク18内では、蒸気流出口11の最下部
の方が液流入口12の最下部より上方に位置し、全体的
にも蒸気流出口11の方が液流入口12より高い位置に
開口している(図2参照)。
The tank plate 18B is shown in FIG.
As shown in (c), the side surface viewed from the longitudinal direction has an inclined surface 18a having a large inclination angle with respect to the lowest bottom surface (the surface facing the upper end opening on which the core plate 18A is covered). The opening 23 is open on the inclined surface 18a. Therefore, as shown in FIG. 1, the refrigerant tank 3 is attached to the lower tank 18 with a large inclination. However, the coolant tank 3 is inserted into the opening 23 with the mounting surface of the heating element 2 facing downward so that the vapor outlet 11 faces obliquely upward in the lower tank 18 (that is, the heating element 2 is Attached to the lower surface of the tank 3). As a result, in the lower tank 18, the lowermost part of the vapor outlet 11 is located above the lowermost part of the liquid inlet 12, and the vapor outlet 11 is generally higher than the liquid inlet 12. (See FIG. 2).

【0019】冷媒流制御板19は、蒸気流出口11より
流出した冷媒蒸気をチューブ16内の蒸気通路21へ優
先的に流れ込むように導くとともに、チューブ16内で
液化した凝縮液が蒸気流出口11へ落下することを防止
するために設置される。この冷媒流制御板19は、図1
に示すように、下部タンク18内に挿入される中空部材
6の上端部表面に螺子24等で取り付けられ、チューブ
16内に形成される凝縮液通路22の下方に配置され
る。但し、冷媒流制御板19は、中空部材6に取り付け
た時に、図1に示す前後方向において、先端側が取付け
部側より若干高くなるように、緩やかに傾斜した状態で
取り付けられることが望ましい。この冷媒流制御板19
の形状を図9に示す。
The refrigerant flow control plate 19 guides the refrigerant vapor flowing out of the vapor outlet 11 so as to flow preferentially into the vapor passage 21 in the tube 16, and the condensed liquid liquefied in the tube 16 flows through the vapor outlet 11. It is installed to prevent falling. This refrigerant flow control plate 19 is provided in FIG.
As shown in FIG. 7, the hollow member 6 inserted into the lower tank 18 is attached to the upper end surface of the hollow member 6 with screws 24 or the like, and is disposed below the condensate passage 22 formed in the tube 16. However, it is desirable that the refrigerant flow control plate 19 is attached in a state of being gently inclined such that the front end side is slightly higher than the attachment portion side in the front-rear direction shown in FIG. 1 when attached to the hollow member 6. This refrigerant flow control plate 19
FIG. 9 shows the shape of.

【0020】次に、本実施例の作動を説明する。冷媒室
8に貯留される液冷媒は、発熱体2の熱を受けて沸騰
し、冷媒蒸気となって蒸気流出口11から下部タンク1
8内へ流出する。蒸気流出口11から流出した冷媒蒸気
は、図10に示すように、冷媒流制御板19に沿って矢
印方向へ流れ、チューブ16内の主に蒸気通路21へ流
入する。蒸気通路21を上昇して上部タンク17内に流
入した冷媒蒸気の一部は、主に上部タンク17の内壁面
に凝縮して液化し、残りの冷媒蒸気も凝縮液通路22内
でインナフィン20の表面及びチューブ16の内壁面に
凝縮して液化する。
Next, the operation of this embodiment will be described. The liquid refrigerant stored in the refrigerant chamber 8 boils due to the heat of the heating element 2, turns into refrigerant vapor, and flows from the vapor outlet 11 to the lower tank 1.
8 flows out. As shown in FIG. 10, the refrigerant vapor flowing out of the vapor outlet 11 flows in the arrow direction along the refrigerant flow control plate 19, and mainly flows into the vapor passage 21 in the tube 16. A part of the refrigerant vapor flowing up the vapor passage 21 and flowing into the upper tank 17 is mainly condensed and liquefied on the inner wall surface of the upper tank 17, and the remaining refrigerant vapor is also condensed in the condensate liquid passage 22 by the inner fin 20. It condenses on the surface and the inner wall surface of the tube 16 and liquefies.

【0021】凝縮液通路22内で液化した凝縮液の多く
は下部タンク18内へ落下するが、一部の凝縮液は表面
張力によってインナフィン20の下部に保持され、液溜
まり部25を形成する(図10参照)。この液溜まり部
25は、放熱量が増大した時に、蒸気流出口11から冷
媒蒸気とともに吹き上げられて上昇してくる液冷媒がイ
ンナフィン20の下部表面に当たり、表面張力によって
インナフィン20の下部に捕らえられることでも形成さ
れる。このインナフィン20の液溜まり部25に溜まっ
た凝縮液も、蒸気通路21を上昇する冷媒蒸気の圧力に
押されて液溜まり部25から下部タンク18内へ順次落
下する。下部タンク18の底部に溜まった凝縮液は、液
面が液流入口12の最下部の高さを超えた時点で液流入
口12へ流れ込み、液戻り通路9より連通路14を通っ
て冷媒室8へ還流することができる。
Most of the condensed liquid liquefied in the condensed liquid passage 22 falls into the lower tank 18, but a part of the condensed liquid is held below the inner fin 20 by surface tension to form a liquid pool 25. (See FIG. 10). When the amount of heat dissipation increases, the liquid reservoir 25 is such that the liquid refrigerant that is blown up together with the refrigerant vapor from the vapor outlet 11 and rises hits the lower surface of the inner fin 20 and is caught in the lower portion of the inner fin 20 by surface tension. But it is formed. The condensed liquid accumulated in the liquid pool 25 of the inner fin 20 also falls sequentially from the liquid pool 25 into the lower tank 18 due to the pressure of the refrigerant vapor rising in the vapor passage 21. The condensed liquid accumulated at the bottom of the lower tank 18 flows into the liquid inlet 12 when the liquid level exceeds the height of the lowermost part of the liquid inlet 12, passes through the communication passage 14 from the liquid return passage 9, and passes through the refrigerant chamber. 8 can be refluxed.

【0022】(第1実施例の効果)本実施例の沸騰冷却
装置1では、冷媒室8に設けたリブ13の断面形状を台
形状として、放熱量の大きい一方の内壁面8a側から放
熱量の小さい他方の内壁面8b側へ向かってリブ13の
幅wが次第に小さくなるように形成されている。これに
より、放熱量の小さい他方の内壁面8b側ではリブ13
の幅wが小さく、且つ他方の内壁面8bとの間に隙間8
cを有することで、冷媒室8において冷媒蒸気(気泡)
が上昇する通路断面積を大きく確保できる。この結果、
放熱量の小さい他方の内壁面8b側では、冷媒室8を上
昇する冷媒蒸気の流れがリブ13によって妨げられるこ
とが少なく、冷媒の循環性を向上できるため、冷媒室8
でのバーンアウトを防止できる。
(Effect of First Embodiment) In the boiling cooling device 1 of the present embodiment, the rib 13 provided in the refrigerant chamber 8 has a trapezoidal cross section, and the heat radiation amount from one of the inner wall surfaces 8a having a large heat radiation amount. The width w of the rib 13 is formed so as to gradually decrease toward the other inner wall surface 8b. Thereby, the rib 13 on the other inner wall surface 8b side where the heat radiation amount is small.
Has a small width w, and has a gap 8 between itself and the other inner wall surface 8b.
c, refrigerant vapor (bubbles) in the refrigerant chamber 8
The passage cross-sectional area in which the height increases can be secured large. As a result,
On the other inner wall surface 8b side where the heat release amount is small, the flow of the refrigerant vapor rising in the refrigerant chamber 8 is hardly obstructed by the ribs 13 and the circulation of the refrigerant can be improved.
Burnout can be prevented.

【0023】また、リブ13の突出先端面13aと他方
の内壁面8bとの間に隙間8cを有しているので、リブ
13の左右両側に形成される各通路状空間部8Aで発生
した気泡が、隙間8cを通じて冷媒室8の左右方向に拡
散できる。その結果、冷媒室8での気泡量分布が均一化
されるため、冷媒槽3の耐バーンアウト性を向上でき
る。更に、放熱量の大きい一方の内壁面8a側では、リ
ブ13を設けることで放熱面積を増大できるとともに、
発熱体2が取り付けられる冷媒槽壁面の剛性を高めるこ
とができる。その結果、冷媒室8にリブ13を設けない
場合と比較すると、放熱面積の増大に伴って放熱性能を
向上でき、且つ発熱体2が取り付けられる冷媒槽表面と
発熱体2の放熱面との間の接触熱抵抗も低減できるの
で、放熱性能を向上できる。
Further, since there is a gap 8c between the protruding front end surface 13a of the rib 13 and the other inner wall surface 8b, air bubbles generated in each passage-like space 8A formed on the left and right sides of the rib 13 are formed. Can be diffused in the left-right direction of the refrigerant chamber 8 through the gap 8c. As a result, the distribution of air bubbles in the refrigerant chamber 8 is made uniform, so that the burnout resistance of the refrigerant tank 3 can be improved. Further, on one inner wall surface 8a having a large heat radiation amount, the heat radiation area can be increased by providing the ribs 13,
The rigidity of the wall surface of the coolant tank to which the heating element 2 is attached can be increased. As a result, compared with the case where the ribs 13 are not provided in the refrigerant chamber 8, the heat radiation performance can be improved with an increase in the heat radiation area, and the gap between the surface of the refrigerant tank to which the heating element 2 is attached and the heat radiation surface of the heating element 2 can be improved. Can also reduce the contact thermal resistance, so that the heat radiation performance can be improved.

【0024】(第2実施例)図11は冷媒槽3の断面図
である。本実施例は、冷媒室8に設けたリブ13の突出
先端を他方の内壁面8bに連結した場合の一例を示す。
リブ13は、図11に示すように、冷媒室8の一方の内
壁面8aから他方の内壁面8bに向かって幅wが小さく
なる断面台形状に設けられ、且つ突出先端が他方の内壁
面8bに連結されている。この構成においても、放熱量
の小さい他方の内壁面8b側で冷媒蒸気(気泡)が上昇
する通路断面積を大きくできるため、第1実施例と同様
に冷媒室8を上昇する冷媒蒸気の流れがリブ13によっ
て妨げられることが少なく、冷媒の循環性を向上でき
る。また、一方の内壁面8aと他方の内壁面8bとを連
結するリブ13が補強材としても機能するため、冷媒槽
3の耐圧性を向上できる効果もある。
(Second Embodiment) FIG. 11 is a sectional view of the refrigerant tank 3. This embodiment shows an example in which the protruding tip of the rib 13 provided in the refrigerant chamber 8 is connected to the other inner wall surface 8b.
As shown in FIG. 11, the rib 13 is provided in a trapezoidal cross section in which the width w decreases from one inner wall surface 8a of the refrigerant chamber 8 to the other inner wall surface 8b, and the protruding tip has the other inner wall surface 8b. It is connected to. Also in this configuration, since the cross-sectional area of the passage where the refrigerant vapor (bubbles) rises on the other inner wall surface 8b side where the heat release amount is small can be increased, the flow of the refrigerant vapor rising in the refrigerant chamber 8 is the same as in the first embodiment. There is little hindrance by the ribs 13 and the circulation of the refrigerant can be improved. Further, since the rib 13 connecting the one inner wall surface 8a and the other inner wall surface 8b also functions as a reinforcing material, there is an effect that the pressure resistance of the refrigerant tank 3 can be improved.

【0025】(第3実施例)図12は冷媒槽3の断面図
である。本実施例の冷媒槽3は、図12に示すように、
冷媒室8の一方の内壁面8aから他方の内壁面8bに向
かって突出する第1のリブ13と、一方の内壁面8aと
他方の内壁面8bとを連結する第2のリブ26とを有し
ている。第1のリブ13は、第1実施例と同様に、一方
の内壁面8a側から他方の内壁面8b側へ向かって左右
方向の幅wが次第に小さく形成され、且つ他方の内壁面
8bとの間に隙間8cを有して設けられている。
(Third Embodiment) FIG. 12 is a sectional view of the refrigerant tank 3. As shown in FIG. 12, the refrigerant tank 3 of the present embodiment
It has a first rib 13 protruding from one inner wall surface 8a of the refrigerant chamber 8 toward the other inner wall surface 8b, and a second rib 26 connecting the one inner wall surface 8a and the other inner wall surface 8b. are doing. As in the first embodiment, the first rib 13 is formed such that the width w in the left-right direction is gradually reduced from one inner wall surface 8a side to the other inner wall surface 8b side, and is formed with the other inner wall surface 8b. It is provided with a gap 8c between them.

【0026】第2のリブ26は、左右方向の幅が一定
で、第1のリブ13とともに押出成形によって設けられ
ている。この構成によれば、第1のリブ13によって放
熱量の小さい他方の内壁面8b側での通路断面積を大き
くでき、且つ第2のリブ26を設けることで冷媒槽3の
耐圧性を向上できる。
The second rib 26 has a constant width in the left-right direction and is provided together with the first rib 13 by extrusion. According to this configuration, the cross-sectional area of the passage on the side of the other inner wall surface 8b having a small heat radiation amount can be increased by the first rib 13, and the pressure resistance of the refrigerant tank 3 can be improved by providing the second rib 26. .

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

【図1】沸騰冷却装置の側面図である(第1実施例)。FIG. 1 is a side view of a boiling cooling device (first embodiment).

【図2】沸騰冷却装置の正面図である(第1実施例)。FIG. 2 is a front view of a boiling cooling device (first embodiment).

【図3】中空部材の上面図(a)、正面図(b)、側面
図(c)である。
FIG. 3 is a top view (a), a front view (b), and a side view (c) of a hollow member.

【図4】中空部材の要部断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a main part of the hollow member.

【図5】エンドプレートの側面図(a)、平面図
(b)、断面図(c)である。
FIG. 5 is a side view (a), a plan view (b), and a cross-sectional view (c) of an end plate.

【図6】エンドプレートの装着状態を示す断面図であ
る。
FIG. 6 is a sectional view showing a mounted state of an end plate.

【図7】インナフィンを挿入したチューブの上面図
(a)、正面図(b)である。
FIGS. 7A and 7B are a top view and a front view of a tube into which an inner fin is inserted. FIGS.

【図8】下部タンクの正面図(a)、側面図(b)、下
面図(c)である。
FIG. 8 is a front view (a), a side view (b), and a bottom view (c) of the lower tank.

【図9】冷媒流制御板の正面図(a)、側面図(b)で
ある。
FIG. 9 is a front view (a) and a side view (b) of the refrigerant flow control plate.

【図10】冷媒蒸気の流れを示す放熱器の断面図であ
る。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a radiator showing a flow of a refrigerant vapor.

【図11】冷媒槽の断面図である(第2実施例)。FIG. 11 is a sectional view of a refrigerant tank (second embodiment).

【図12】冷媒槽の断面図である(第3実施例)。FIG. 12 is a sectional view of a refrigerant tank (third embodiment).

【図13】冷媒槽の断面図である(従来技術の説明)。FIG. 13 is a cross-sectional view of a refrigerant tank (a description of a conventional technique).

【図14】リブの温度勾配を示すグラフである(従来技
術の説明)。
FIG. 14 is a graph showing a temperature gradient of a rib (explanation of a conventional technique).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 沸騰冷却装置 2 発熱体 3 冷媒槽 4 放熱器 6 中空部材(押出材) 8 冷媒室 8A 通路状空間部 8a 一方の内壁面 8b 他方の内壁面 8c 隙間 13 リブ/第1のリブ(柱部) 13a リブの突出先端面(柱部の突出方向の先端面) 26 第2のリブ(仕切部) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Boiling cooling device 2 Heating element 3 Refrigerant tank 4 Radiator 6 Hollow member (extruded material) 8 Refrigerant chamber 8A Passive space 8a One inner wall surface 8b The other inner wall surface 8c Gap 13 Rib / first rib (column portion) 13a) Projecting tip surface of rib (tip surface in the projecting direction of pillar portion) 26 Second rib (partition portion)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】表面に発熱体が取り付けられ、内部に液冷
媒を貯留する冷媒室を形成するとともに、その冷媒室の
厚み幅が薄い偏平形状に設けられた冷媒槽と、 前記冷媒室で前記発熱体の熱を受けて沸騰した冷媒蒸気
が流れ込み、その冷媒蒸気の熱を外部流体に放出する放
熱器とを備えた沸騰冷却装置であって、 前記冷媒槽は、前記冷媒室の厚み方向に対向する両内壁
面のうち、少なくとも放熱量の大きい一方の内壁面から
他方の内壁面に向かって突出し、且つ前記冷媒室を流出
する冷媒蒸気の流れ方向に沿って延びる柱部を有し、そ
の柱部は、左右方向の幅が前記一方の内壁面側から他方
の内壁面側へ向かって次第に小さくなるように設けられ
ていることを特徴とする沸騰冷却装置。
1. A refrigerant chamber having a heating element mounted on a surface thereof, a refrigerant chamber for storing a liquid refrigerant therein, and a refrigerant tank provided in a flat shape having a thinner width of the refrigerant chamber; A radiator that receives the heat of the heat-generating body and flows in the refrigerant vapor that has boiled, and that releases the heat of the refrigerant vapor to an external fluid. Of the two opposing inner wall surfaces, at least a column projecting from one of the inner wall surfaces having a large amount of heat radiation toward the other inner wall surface, and extending along the flow direction of the refrigerant vapor flowing out of the refrigerant chamber, The boiling cooling device is characterized in that the column portion is provided so that the width in the left-right direction gradually decreases from the one inner wall surface side to the other inner wall surface side.
【請求項2】前記柱部は、突出方向の先端面と前記他方
の内壁面との間に隙間を有して設けられていることを特
徴とする請求項1に記載した沸騰冷却装置。
2. The boiling cooling device according to claim 1, wherein the pillar portion is provided with a gap between a tip end surface in a protruding direction and the other inner wall surface.
【請求項3】前記柱部は、突出方向の先端が前記他方の
内壁面に連結され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 pillar has a tip in a protruding direction connected to the other inner wall surface.
【請求項4】前記冷媒槽は、前記一方の内壁面と他方の
内壁面とを一定の幅で連結する仕切部を有し、この仕切
部によって前記冷媒室が複数の通路状空間部に分割さ
れ、 その通路状空間部に前記柱部が設けられていることを特
徴とする請求項2または3に記載した沸騰冷却装置。
4. The refrigerant tank has a partition portion connecting the one inner wall surface and the other inner wall surface at a fixed width, and the partition divides the refrigerant chamber into a plurality of passage-like space portions. The boiling cooling device according to claim 2, wherein the pillar portion is provided in the passage-shaped space portion.
【請求項5】前記冷媒槽は、押出成形によって前記冷媒
室に前記柱部を一体に形成した押出材を使用して構成さ
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 cooling apparatus according to claim 1, wherein said refrigerant tank is formed by using an extruded material in which said pillar portion is integrally formed in said refrigerant chamber by extrusion molding. apparatus.
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US09/518,451 US6561262B1 (en) 1999-03-05 2000-03-03 Boiling and cooling apparatus
EP00104420A EP1035398B1 (en) 1999-03-05 2000-03-03 Cooling apparatus using boiling and condensing refrigerant

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016188734A (en) * 2015-03-30 2016-11-04 株式会社フジクラ Vapor chamber

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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