JP2002124612A - 沸騰冷却装置 - Google Patents
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- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
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- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
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- F28F3/025—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 放熱面積の増大と共に低圧損化を図ることで
冷却性能を向上する。 【解決手段】 冷媒槽３は、その平面形状が長方形で、
厚み幅の小さい偏平な直方体形状を有し、内部に閉空間
を形成している。放熱部４は、放熱プレート６の表面上
で対角線上に配置される放熱チューブ１０と、この放熱
チューブ１０と放熱プレート６との間に介在される放熱
フィン１１とで構成される。この沸騰冷却装置１は、冷
却風が流入する方向に対し、放熱プレート６の表面上で
放熱部４が斜めに配置されているので、冷媒槽３の幅を
大きくしなくても、放熱プレート６の対角線方向に沿っ
た放熱フィン１１の幅方向の長さを大きくできる。その
結果、冷却風が流入する放熱フィン１１の前面面積を増
やすことができ、放熱面積を増大できる上、放熱フィン
１１の奥行き方向の長さを低減して低圧損化を図ること
が可能となり、放熱性能の向上に寄与できる。
冷却性能を向上する。 【解決手段】 冷媒槽３は、その平面形状が長方形で、
厚み幅の小さい偏平な直方体形状を有し、内部に閉空間
を形成している。放熱部４は、放熱プレート６の表面上
で対角線上に配置される放熱チューブ１０と、この放熱
チューブ１０と放熱プレート６との間に介在される放熱
フィン１１とで構成される。この沸騰冷却装置１は、冷
却風が流入する方向に対し、放熱プレート６の表面上で
放熱部４が斜めに配置されているので、冷媒槽３の幅を
大きくしなくても、放熱プレート６の対角線方向に沿っ
た放熱フィン１１の幅方向の長さを大きくできる。その
結果、冷却風が流入する放熱フィン１１の前面面積を増
やすことができ、放熱面積を増大できる上、放熱フィン
１１の奥行き方向の長さを低減して低圧損化を図ること
が可能となり、放熱性能の向上に寄与できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素子
等の発熱体を冷却するために好適な沸騰冷却装置に関す
る。
等の発熱体を冷却するために好適な沸騰冷却装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】本出願人が発明した従来技術として、特
願２０００−２８０４９０に開示した沸騰冷却装置があ
る。この沸騰冷却装置は、図１４に示す様に、冷媒が封
入される密閉容器１００の外側に密閉容器１００内と連
通するチューブ１１０を設け、そのチューブ１１０と密
閉容器１００の放熱壁１２０との間に放熱フィン１３０
が介在されている。この構成によれば、密閉容器１００
内の冷媒がチューブ１１０を通って再び密閉容器１００
内へ還流する冷媒循環流路を形成できるので、冷媒循環
がスムーズに行われる様になる。また、密閉容器１００
の放熱壁１２０とチューブ１１０との間に放熱フィン１
３０が介在されているので、チューブ１１０内を流れる
冷媒の熱が放熱フィン１３０を通じて外気に放出される
だけでなく、密閉容器１００の放熱壁１２０からも放熱
フィン１３０に熱伝達されるため、フィン効率が向上し
て放熱性能を向上できる。
願２０００−２８０４９０に開示した沸騰冷却装置があ
る。この沸騰冷却装置は、図１４に示す様に、冷媒が封
入される密閉容器１００の外側に密閉容器１００内と連
通するチューブ１１０を設け、そのチューブ１１０と密
閉容器１００の放熱壁１２０との間に放熱フィン１３０
が介在されている。この構成によれば、密閉容器１００
内の冷媒がチューブ１１０を通って再び密閉容器１００
内へ還流する冷媒循環流路を形成できるので、冷媒循環
がスムーズに行われる様になる。また、密閉容器１００
の放熱壁１２０とチューブ１１０との間に放熱フィン１
３０が介在されているので、チューブ１１０内を流れる
冷媒の熱が放熱フィン１３０を通じて外気に放出される
だけでなく、密閉容器１００の放熱壁１２０からも放熱
フィン１３０に熱伝達されるため、フィン効率が向上し
て放熱性能を向上できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の先願では、放熱
フィン１３０として、自動車用の熱交換器（例えばラジ
エータ、コンデンサ）等で使用されているコルゲートフ
ィンが用いられる。このコルゲートタイプの放熱フィン
１３０は、高い放熱性能を薄幅にて対応することができ
るが、その分やや圧損が高くなる傾向を有している。従
って、図１４に示す様に、冷却器の奥行き方向を長くし
た場合等では、放熱フィン１３０の圧損が極端に大きく
なり、却って放熱性能の低下を招く恐れがあった。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、放熱面積の増大と共に低圧損化を図ることで、冷却
性能を向上できる沸騰冷却装置を提供することにある。
フィン１３０として、自動車用の熱交換器（例えばラジ
エータ、コンデンサ）等で使用されているコルゲートフ
ィンが用いられる。このコルゲートタイプの放熱フィン
１３０は、高い放熱性能を薄幅にて対応することができ
るが、その分やや圧損が高くなる傾向を有している。従
って、図１４に示す様に、冷却器の奥行き方向を長くし
た場合等では、放熱フィン１３０の圧損が極端に大きく
なり、却って放熱性能の低下を招く恐れがあった。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、放熱面積の増大と共に低圧損化を図ることで、冷却
性能を向上できる沸騰冷却装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】（請求項１の手段）所定
の間隔を保って対向する受熱壁と放熱壁とを有し、この
受熱壁及び放熱壁と共に閉空間を形成して、その閉空間
に所定量の冷媒が封入され、受熱壁の表面に発熱体が取
り付けられる冷媒槽と、閉空間と環状に連通する冷媒通
路を形成し、且つ放熱壁との間に冷却風を通す通風空間
を確保して放熱壁の表面上に配置される放熱チューブ、
及び通風空間に配されて放熱壁及び放熱チューブと熱的
に結合し、放熱壁及び放熱チューブから伝わる熱を外気
に放出する放熱フィンを有する放熱部とを備え、この放
熱部は、冷却風が流入する方向に対し、放熱チューブ及
び放熱フィンが、放熱壁の表面上で斜めに配置されてい
ることを特徴とする。
の間隔を保って対向する受熱壁と放熱壁とを有し、この
受熱壁及び放熱壁と共に閉空間を形成して、その閉空間
に所定量の冷媒が封入され、受熱壁の表面に発熱体が取
り付けられる冷媒槽と、閉空間と環状に連通する冷媒通
路を形成し、且つ放熱壁との間に冷却風を通す通風空間
を確保して放熱壁の表面上に配置される放熱チューブ、
及び通風空間に配されて放熱壁及び放熱チューブと熱的
に結合し、放熱壁及び放熱チューブから伝わる熱を外気
に放出する放熱フィンを有する放熱部とを備え、この放
熱部は、冷却風が流入する方向に対し、放熱チューブ及
び放熱フィンが、放熱壁の表面上で斜めに配置されてい
ることを特徴とする。
【０００５】この構成によれば、冷媒槽の幅を大きくし
なくても、放熱フィンの幅方向の長さを大きくできるの
で、冷却風が流入する放熱フィンの前面面積を増やすこ
とが可能となる。その結果、放熱フィンの奥行き方向の
長さを低減して低圧損化を図り、且つ放熱フィンの幅方
向の長さを大きくすることで放熱面積の増大が可能とな
り、放熱性能の向上に寄与できる。
なくても、放熱フィンの幅方向の長さを大きくできるの
で、冷却風が流入する放熱フィンの前面面積を増やすこ
とが可能となる。その結果、放熱フィンの奥行き方向の
長さを低減して低圧損化を図り、且つ放熱フィンの幅方
向の長さを大きくすることで放熱面積の増大が可能とな
り、放熱性能の向上に寄与できる。
【０００６】（請求項２の手段）請求項１に記載した沸
騰冷却装置において、放熱部へ流入する冷却風を放熱フ
ィンへ導く冷却風制御板を具備している。冷却風が流入
する方向に対し放熱チューブ及び放熱フィンを斜めに配
置すると、放熱フィンが配置された通風空間を通過する
冷却風の風速分布に偏りが生じる。そこで、冷却風制御
板によって放熱部へ流入する冷却風を効果的に放熱フィ
ンへ導くことにより、冷却風の風速分布の偏りを低減す
ることが可能となり、放熱フィンを有効に活用できる。
騰冷却装置において、放熱部へ流入する冷却風を放熱フ
ィンへ導く冷却風制御板を具備している。冷却風が流入
する方向に対し放熱チューブ及び放熱フィンを斜めに配
置すると、放熱フィンが配置された通風空間を通過する
冷却風の風速分布に偏りが生じる。そこで、冷却風制御
板によって放熱部へ流入する冷却風を効果的に放熱フィ
ンへ導くことにより、冷却風の風速分布の偏りを低減す
ることが可能となり、放熱フィンを有効に活用できる。
【０００７】（請求項３の手段）請求項２に記載した沸
騰冷却装置において、冷却風制御板は、放熱チューブと
放熱フィンを斜めに配置したことで放熱壁の表面上に生
じるスペースを利用して設置されている。この場合、冷
却風制御板は、放熱チューブと放熱フィンを斜めに配置
したことで放熱壁の表面上に生じるスペースを有効利用
して設置することができる。
騰冷却装置において、冷却風制御板は、放熱チューブと
放熱フィンを斜めに配置したことで放熱壁の表面上に生
じるスペースを利用して設置されている。この場合、冷
却風制御板は、放熱チューブと放熱フィンを斜めに配置
したことで放熱壁の表面上に生じるスペースを有効利用
して設置することができる。
【０００８】（請求項４の手段）請求項２または３に記
載した沸騰冷却装置において、冷却風制御板は、放熱壁
の表面に接触して設置され、放熱性の高い伝熱部材によ
って構成されている。この場合、放熱部の放熱フィン以
外にも冷却風制御板（伝熱部材）を通じて、放熱壁から
伝わる熱を外気に放出できるので、放熱面積を増大で
き、放熱性能の向上を図ることができる。
載した沸騰冷却装置において、冷却風制御板は、放熱壁
の表面に接触して設置され、放熱性の高い伝熱部材によ
って構成されている。この場合、放熱部の放熱フィン以
外にも冷却風制御板（伝熱部材）を通じて、放熱壁から
伝わる熱を外気に放出できるので、放熱面積を増大で
き、放熱性能の向上を図ることができる。
【０００９】（請求項５の手段）請求項１〜４に記載し
た何れかの沸騰冷却装置において、流入する冷却風の流
れ方向に対し、下流側となる放熱部の端部より外側を冷
却風が通過することを阻止するための冷却風仕切り板を
具備している。放熱部に送風される冷却風の一部が放熱
部の外側を通過すれば、放熱性能が低下することは言う
までもない。そこで、冷却風仕切り板を設置して冷却風
の漏れを防止することにより、放熱性能の低下を防止で
きる。
た何れかの沸騰冷却装置において、流入する冷却風の流
れ方向に対し、下流側となる放熱部の端部より外側を冷
却風が通過することを阻止するための冷却風仕切り板を
具備している。放熱部に送風される冷却風の一部が放熱
部の外側を通過すれば、放熱性能が低下することは言う
までもない。そこで、冷却風仕切り板を設置して冷却風
の漏れを防止することにより、放熱性能の低下を防止で
きる。
【００１０】（請求項６の手段）請求項５に記載した沸
騰冷却装置において、冷媒槽の両側面に沿って設置され
る冷却風導入用のダクトを備え、冷却風仕切り板は、ダ
クトを通って導入される冷却風の流れ方向に対し、下流
側となる放熱部の端部とダクトとの隙間を塞ぐ様に配置
されている。この場合、冷却風仕切り板によって、ダク
トと放熱部の端部との隙間を冷却風が通り抜けることを
防止できるので、放熱性能の低下を防止できる。
騰冷却装置において、冷媒槽の両側面に沿って設置され
る冷却風導入用のダクトを備え、冷却風仕切り板は、ダ
クトを通って導入される冷却風の流れ方向に対し、下流
側となる放熱部の端部とダクトとの隙間を塞ぐ様に配置
されている。この場合、冷却風仕切り板によって、ダク
トと放熱部の端部との隙間を冷却風が通り抜けることを
防止できるので、放熱性能の低下を防止できる。
【００１１】（請求項７の手段）請求項１〜６に記載し
た何れかの沸騰冷却装置において、受熱壁及び放熱壁が
略直立した状態で冷媒槽を配置する時に、放熱部は、流
入する冷却風の流れ方向に対し、下流側の端部の方が上
流側の端部より、上下方向にて上側に位置する様に配置
されている。上記の様に冷媒槽を立てて使用する場合に
は、発熱体の熱を受けて沸騰した冷媒蒸気が冷媒液面の
上部に充満するため、放熱部を配置する放熱壁の表面温
度は、上下方向において下部より上部の方が高くなる。
即ち、沸騰冷却装置の上部の方が下部より放熱性能への
寄与度が高いことが分かっている。従って、放熱部は、
放熱壁の表面温度が高い上部側に冷却風がより流れやす
くなる様に配置した方が良い。即ち、冷却風の流れ方向
に対し、放熱部の下流側端部の方が上流側端部より上側
に位置する様に配置することが望ましい。
た何れかの沸騰冷却装置において、受熱壁及び放熱壁が
略直立した状態で冷媒槽を配置する時に、放熱部は、流
入する冷却風の流れ方向に対し、下流側の端部の方が上
流側の端部より、上下方向にて上側に位置する様に配置
されている。上記の様に冷媒槽を立てて使用する場合に
は、発熱体の熱を受けて沸騰した冷媒蒸気が冷媒液面の
上部に充満するため、放熱部を配置する放熱壁の表面温
度は、上下方向において下部より上部の方が高くなる。
即ち、沸騰冷却装置の上部の方が下部より放熱性能への
寄与度が高いことが分かっている。従って、放熱部は、
放熱壁の表面温度が高い上部側に冷却風がより流れやす
くなる様に配置した方が良い。即ち、冷却風の流れ方向
に対し、放熱部の下流側端部の方が上流側端部より上側
に位置する様に配置することが望ましい。
【００１２】（請求項８の手段）請求項１〜７に記載し
た何れかの沸騰冷却装置において、冷媒槽は、閉空間に
て受熱壁と放熱壁とを熱的に連結する伝熱部を具備して
いる。この場合、閉空間に伝熱部を設けることで放熱面
積を増大でき、且つ受熱壁から伝熱部を通じて放熱壁へ
熱伝達できるので、放熱性能を向上できる。
た何れかの沸騰冷却装置において、冷媒槽は、閉空間に
て受熱壁と放熱壁とを熱的に連結する伝熱部を具備して
いる。この場合、閉空間に伝熱部を設けることで放熱面
積を増大でき、且つ受熱壁から伝熱部を通じて放熱壁へ
熱伝達できるので、放熱性能を向上できる。
【００１３】（請求項９の手段）請求項１〜８に記載し
た何れかの沸騰冷却装置において、放熱チューブは、押
出し材が使用され、その押出し材の両端側が略Ｌ字状ま
たは湾曲状に曲げ加工されている。押出し材を使用する
ことで、安価に且つ容易に放熱チューブを製造できる。
た何れかの沸騰冷却装置において、放熱チューブは、押
出し材が使用され、その押出し材の両端側が略Ｌ字状ま
たは湾曲状に曲げ加工されている。押出し材を使用する
ことで、安価に且つ容易に放熱チューブを製造できる。
【００１４】（請求項１０の手段）請求項１〜９に記載
した何れかの沸騰冷却装置において、放熱フィンは、一
定の幅を有する薄い金属板を交互に折り曲げて波状に加
工したコルゲートタイプのフィンである。このコルゲー
トフィンを放熱チューブと組み合わせて放熱部を構成
し、その放熱部を流入する冷却風の流れ方向に対し斜め
に配置することにより、低圧損（低騒音）で且つ高性能
な沸騰冷却装置を実現できる。なお、コルゲートフィン
の表面にルーバを設けても良い。
した何れかの沸騰冷却装置において、放熱フィンは、一
定の幅を有する薄い金属板を交互に折り曲げて波状に加
工したコルゲートタイプのフィンである。このコルゲー
トフィンを放熱チューブと組み合わせて放熱部を構成
し、その放熱部を流入する冷却風の流れ方向に対し斜め
に配置することにより、低圧損（低騒音）で且つ高性能
な沸騰冷却装置を実現できる。なお、コルゲートフィン
の表面にルーバを設けても良い。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の沸騰冷却装置の実
施形態を図面に基づいて説明する。 （第１実施形態）図１は沸騰冷却装置の外観斜視図であ
る。この沸騰冷却装置１は、例えば半導体素子等の発熱
体２（図３参照）を冷却するもので、以下に詳述する冷
媒槽３と放熱部４とで構成される。冷媒槽３は、その平
面形状（図２に示す形状）が長方形で、厚み幅の小さい
偏平な直方体形状を有する。具体的には、図３（沸騰冷
却装置１の断面図）に示す様に、冷媒槽３の下側壁面を
形成する受熱プレート５、冷媒槽３の上側壁面を形成す
る放熱プレート６、及び受熱プレート５と放熱プレート
６との間に積層されて冷媒槽３の側壁面を形成する外枠
部材７から構成され、内部に閉空間８を形成している。
施形態を図面に基づいて説明する。 （第１実施形態）図１は沸騰冷却装置の外観斜視図であ
る。この沸騰冷却装置１は、例えば半導体素子等の発熱
体２（図３参照）を冷却するもので、以下に詳述する冷
媒槽３と放熱部４とで構成される。冷媒槽３は、その平
面形状（図２に示す形状）が長方形で、厚み幅の小さい
偏平な直方体形状を有する。具体的には、図３（沸騰冷
却装置１の断面図）に示す様に、冷媒槽３の下側壁面を
形成する受熱プレート５、冷媒槽３の上側壁面を形成す
る放熱プレート６、及び受熱プレート５と放熱プレート
６との間に積層されて冷媒槽３の側壁面を形成する外枠
部材７から構成され、内部に閉空間８を形成している。
【００１６】受熱プレート５と放熱プレート６及び外枠
部材７は、例えばアルミニウム等の熱伝導性の高い金属
板の表面にろう材層を有するクラッド材が使用され、一
体ろう付けによって接合される。冷媒槽３の内部（閉空
間８）には、放熱プレート６（または受熱プレート５）
に取り付けられる注入パイプ９を通じて所定量の冷媒
（例えば水、アルコール、フロン、フロロカーボン等）
が封入されている。なお、注入パイプ９は、冷媒を注入
した後、先端を封じ切って密閉される。発熱体２は、受
熱プレート５の表面に図示しないボルト等で固定されて
いる。
部材７は、例えばアルミニウム等の熱伝導性の高い金属
板の表面にろう材層を有するクラッド材が使用され、一
体ろう付けによって接合される。冷媒槽３の内部（閉空
間８）には、放熱プレート６（または受熱プレート５）
に取り付けられる注入パイプ９を通じて所定量の冷媒
（例えば水、アルコール、フロン、フロロカーボン等）
が封入されている。なお、注入パイプ９は、冷媒を注入
した後、先端を封じ切って密閉される。発熱体２は、受
熱プレート５の表面に図示しないボルト等で固定されて
いる。
【００１７】放熱部４は、放熱チューブ１０と放熱フィ
ン１１とで構成される。放熱チューブ１０は、内部に複
数の管状通路（冷媒通路）が並列に形成された多孔偏平
管で、例えばアルミニウムの押出し材が使用され、両端
部がそれぞれＬ字状（または湾曲状）に曲げ加工されて
いる。この放熱チューブ１０は、図２に示す様に、長手
方向（通路方向）が、放熱プレート６の表面上で対角線
上に配置され、自身の両端部が予め放熱プレート６の対
角線角部に開けられている長孔（図示しない）に挿通さ
れて、冷媒槽３の閉空間８と環状に連通している。但
し、放熱チューブ１０の長手部分（両端部の間）は、放
熱プレート６の表面から浮き上がった状態で支持され、
その長手部分と放熱プレート６との間に冷却風を通すた
めの通風空間が確保されている。
ン１１とで構成される。放熱チューブ１０は、内部に複
数の管状通路（冷媒通路）が並列に形成された多孔偏平
管で、例えばアルミニウムの押出し材が使用され、両端
部がそれぞれＬ字状（または湾曲状）に曲げ加工されて
いる。この放熱チューブ１０は、図２に示す様に、長手
方向（通路方向）が、放熱プレート６の表面上で対角線
上に配置され、自身の両端部が予め放熱プレート６の対
角線角部に開けられている長孔（図示しない）に挿通さ
れて、冷媒槽３の閉空間８と環状に連通している。但
し、放熱チューブ１０の長手部分（両端部の間）は、放
熱プレート６の表面から浮き上がった状態で支持され、
その長手部分と放熱プレート６との間に冷却風を通すた
めの通風空間が確保されている。
【００１８】放熱フィン１１は、例えばアルミニウム等
の熱伝導性の高い金属製の薄板を交互に折り曲げて波状
に加工したコルゲートフィンであり、前記の通風空間に
配されて、放熱プレート６の表面及び放熱チューブ１０
の表面にろう付けされている。なお、放熱フィン１１の
表面にルーバを設けても良い。上記構成の沸騰冷却装置
１は、図２に示す様に、冷媒槽３の長手方向（図２の左
右方向）に冷却風が流通して放熱部４に送風される。従
って、放熱部４は、冷却風が流入する方向に対し、放熱
チューブ１０及び放熱フィン１１が斜めに配置されてい
る。なお、前記の注入パイプ９は、冷却風の流れ方向に
対し、放熱部４より下流側に配置されることは言うまで
もない（図１及び図２参照）。
の熱伝導性の高い金属製の薄板を交互に折り曲げて波状
に加工したコルゲートフィンであり、前記の通風空間に
配されて、放熱プレート６の表面及び放熱チューブ１０
の表面にろう付けされている。なお、放熱フィン１１の
表面にルーバを設けても良い。上記構成の沸騰冷却装置
１は、図２に示す様に、冷媒槽３の長手方向（図２の左
右方向）に冷却風が流通して放熱部４に送風される。従
って、放熱部４は、冷却風が流入する方向に対し、放熱
チューブ１０及び放熱フィン１１が斜めに配置されてい
る。なお、前記の注入パイプ９は、冷却風の流れ方向に
対し、放熱部４より下流側に配置されることは言うまで
もない（図１及び図２参照）。
【００１９】次に、本実施形態の作動を説明する。発熱
体２から発生した熱は、受熱プレート５から冷媒槽３内
の冷媒に伝達されて冷媒を沸騰させる。沸騰によって蒸
発した蒸気冷媒は、主に放熱チューブ１０の各冷媒通路
を流れる際に、冷媒通路の内壁面に凝縮して液化し、そ
の後、放熱チューブ１０から冷媒槽３内に還流する。蒸
気冷媒が凝縮する際に放出される凝縮潜熱は、放熱プレ
ート６及び放熱チューブ１０から放熱フィン１１に伝達
され、放熱フィン１１を通じて冷却風に放出される。上
記サイクル（沸騰−凝縮−液化）を繰り返すことによ
り、発熱体２の熱が順次外気に放出されて、発熱体２の
冷却が行われる。
体２から発生した熱は、受熱プレート５から冷媒槽３内
の冷媒に伝達されて冷媒を沸騰させる。沸騰によって蒸
発した蒸気冷媒は、主に放熱チューブ１０の各冷媒通路
を流れる際に、冷媒通路の内壁面に凝縮して液化し、そ
の後、放熱チューブ１０から冷媒槽３内に還流する。蒸
気冷媒が凝縮する際に放出される凝縮潜熱は、放熱プレ
ート６及び放熱チューブ１０から放熱フィン１１に伝達
され、放熱フィン１１を通じて冷却風に放出される。上
記サイクル（沸騰−凝縮−液化）を繰り返すことによ
り、発熱体２の熱が順次外気に放出されて、発熱体２の
冷却が行われる。
【００２０】（本実施形態の効果）本実施形態に記載し
た沸騰冷却装置１は、冷却風が流入する方向に対し、放
熱プレート６の表面上で放熱部４（放熱チューブ１０及
び放熱フィン１１）が斜めに配置されている。この構成
によれば、冷媒槽３の幅（図２の上下方向の長さ）を大
きくしなくても、放熱プレート６の対角線方向に沿った
放熱フィン１１の幅方向の長さを大きくできるので、冷
却風が流入する放熱フィン１１の前面面積を増やすこと
が可能となる。つまり、冷却風が流入する方向に対し、
放熱部４を直交して配置した場合は、放熱フィン１１の
前面面積が冷媒槽３の幅によって限定されるが、上記の
構成によれば、放熱フィン１１の幅方向の長さを冷媒槽
３の幅より大きくできるので、その分、放熱フィン１１
の前面面積を増大することができる。
た沸騰冷却装置１は、冷却風が流入する方向に対し、放
熱プレート６の表面上で放熱部４（放熱チューブ１０及
び放熱フィン１１）が斜めに配置されている。この構成
によれば、冷媒槽３の幅（図２の上下方向の長さ）を大
きくしなくても、放熱プレート６の対角線方向に沿った
放熱フィン１１の幅方向の長さを大きくできるので、冷
却風が流入する放熱フィン１１の前面面積を増やすこと
が可能となる。つまり、冷却風が流入する方向に対し、
放熱部４を直交して配置した場合は、放熱フィン１１の
前面面積が冷媒槽３の幅によって限定されるが、上記の
構成によれば、放熱フィン１１の幅方向の長さを冷媒槽
３の幅より大きくできるので、その分、放熱フィン１１
の前面面積を増大することができる。
【００２１】これにより、放熱フィン１１の前面面積を
増大して放熱面積を増大できるので、その分、放熱フィ
ン１１の奥行き方向の長さを低減して低圧損化を図るこ
とが可能となり、その結果、放熱性能の向上に寄与でき
る。なお、冷媒槽３は、閉空間８にて受熱プレート５と
放熱プレート６とを熱的に連結する伝熱部を設けても良
い。この場合、伝熱部によって冷媒槽３の放熱面積を増
大でき、且つ受熱プレート５から伝熱部を通じて放熱プ
レート６へ熱伝達できるので、放熱性能の向上が可能で
ある。この伝熱部は、例えば外枠部材７に設けても良い
し、外枠部材７と別体に設けても良い。また、本実施形
態では、冷媒槽３を積層構造として閉空間８を形成して
いるが、箱型の密閉容器を使用しても良い。
増大して放熱面積を増大できるので、その分、放熱フィ
ン１１の奥行き方向の長さを低減して低圧損化を図るこ
とが可能となり、その結果、放熱性能の向上に寄与でき
る。なお、冷媒槽３は、閉空間８にて受熱プレート５と
放熱プレート６とを熱的に連結する伝熱部を設けても良
い。この場合、伝熱部によって冷媒槽３の放熱面積を増
大でき、且つ受熱プレート５から伝熱部を通じて放熱プ
レート６へ熱伝達できるので、放熱性能の向上が可能で
ある。この伝熱部は、例えば外枠部材７に設けても良い
し、外枠部材７と別体に設けても良い。また、本実施形
態では、冷媒槽３を積層構造として閉空間８を形成して
いるが、箱型の密閉容器を使用しても良い。
【００２２】（第２実施形態）図４は沸騰冷却装置１の
平面図（上面図）である。本実施形態の沸騰冷却装置１
は、放熱部４の外側を冷却風が通過することを阻止する
ための冷却風仕切り板１２を具備している。放熱部４に
対し効果的に冷却風を導入するため、図５に示す様に、
ダクト１３を設置する場合がある。しかし、第１実施形
態で説明した様に、冷却風が流入する方向に対し、放熱
部４（放熱チューブ１０及び放熱フィン１１）を斜めに
配置すると、ダクト１３と放熱チューブ１０との間に隙
間が生じ易くなる。この場合、特に冷却風の流れ方向で
下流側となる放熱チューブ１０の角部とダクト１３との
間に隙間が生じると、その隙間から冷却風が漏れるた
め、冷却性能が大きく悪化することが分かっている。
平面図（上面図）である。本実施形態の沸騰冷却装置１
は、放熱部４の外側を冷却風が通過することを阻止する
ための冷却風仕切り板１２を具備している。放熱部４に
対し効果的に冷却風を導入するため、図５に示す様に、
ダクト１３を設置する場合がある。しかし、第１実施形
態で説明した様に、冷却風が流入する方向に対し、放熱
部４（放熱チューブ１０及び放熱フィン１１）を斜めに
配置すると、ダクト１３と放熱チューブ１０との間に隙
間が生じ易くなる。この場合、特に冷却風の流れ方向で
下流側となる放熱チューブ１０の角部とダクト１３との
間に隙間が生じると、その隙間から冷却風が漏れるた
め、冷却性能が大きく悪化することが分かっている。
【００２３】そこで、本実施形態では、図４に示す様
に、ダクト１３と放熱チューブ１０との間に生じる隙間
を冷却風仕切り板１２によって塞ぐことにより、冷却風
の漏れを防止している。この場合、冷却風仕切り板１２
は、ゴムパッキン等の弾性を有する材質を採用すること
で、より気密性を高めることが可能となり、風漏れの防
止効果を向上できる。なお、冷却風仕切り板１２は、図
６に示す様に、放熱プレート６の外縁に沿って設置して
も良い。この場合、ダクト１３との隙間を塞いでいる訳
ではないが、放熱部４の外側へ漏れ出る冷却風を低減で
きる効果がある。また、この方法は、ダクト１３を使用
しない場合にも適用できる。
に、ダクト１３と放熱チューブ１０との間に生じる隙間
を冷却風仕切り板１２によって塞ぐことにより、冷却風
の漏れを防止している。この場合、冷却風仕切り板１２
は、ゴムパッキン等の弾性を有する材質を採用すること
で、より気密性を高めることが可能となり、風漏れの防
止効果を向上できる。なお、冷却風仕切り板１２は、図
６に示す様に、放熱プレート６の外縁に沿って設置して
も良い。この場合、ダクト１３との隙間を塞いでいる訳
ではないが、放熱部４の外側へ漏れ出る冷却風を低減で
きる効果がある。また、この方法は、ダクト１３を使用
しない場合にも適用できる。
【００２４】（第３実施形態）図７は沸騰冷却装置１の
外観斜視図である。本実施形態の沸騰冷却装置１は、放
熱部４へ導入される冷却風を効果的に放熱フィン１１へ
導くための冷却風制御板１４を具備している。冷却風が
流入する方向に対し、放熱部４（放熱チューブ１０及び
放熱フィン１１）を斜めに配置すると、放熱フィン１１
前面の風速分布が偏り易くなる。つまり、図７におい
て、冷却風の流れ方向に対し、放熱部４の上流側（高風
量域）より下流側（低風量域）の方へより冷却風が流れ
やすくなる。この風速分布の偏りが冷却性能に悪影響を
及ぼすことになる。
外観斜視図である。本実施形態の沸騰冷却装置１は、放
熱部４へ導入される冷却風を効果的に放熱フィン１１へ
導くための冷却風制御板１４を具備している。冷却風が
流入する方向に対し、放熱部４（放熱チューブ１０及び
放熱フィン１１）を斜めに配置すると、放熱フィン１１
前面の風速分布が偏り易くなる。つまり、図７におい
て、冷却風の流れ方向に対し、放熱部４の上流側（高風
量域）より下流側（低風量域）の方へより冷却風が流れ
やすくなる。この風速分布の偏りが冷却性能に悪影響を
及ぼすことになる。
【００２５】そこで、放熱プレート６の表面上で放熱部
４の前方に冷却風制御板１４を設置し、この冷却風制御
板１４によって放熱部４の低風量域側へも冷却風を効果
的に流すことができ、放熱フィン１１前面の風速分布の
偏りを低減できる。なお、この冷却風制御板１４は、放
熱フィン１１前面の風速分布がより均一化される様に、
放熱フィン１１に対する向き（角度）を適切に調節して
設置されることは言うまでもない。また、この冷却風制
御板１４は、放熱部４を斜めに配置したことで放熱プレ
ート６の表面上に生じるスペースを有効利用して設置す
ることができる。
４の前方に冷却風制御板１４を設置し、この冷却風制御
板１４によって放熱部４の低風量域側へも冷却風を効果
的に流すことができ、放熱フィン１１前面の風速分布の
偏りを低減できる。なお、この冷却風制御板１４は、放
熱フィン１１前面の風速分布がより均一化される様に、
放熱フィン１１に対する向き（角度）を適切に調節して
設置されることは言うまでもない。また、この冷却風制
御板１４は、放熱部４を斜めに配置したことで放熱プレ
ート６の表面上に生じるスペースを有効利用して設置す
ることができる。
【００２６】上記の冷却風制御板１４は、放熱性の高い
伝熱部材を用いても良い。その一例として、例えば図８
に示す様に、フィン部材１５を用いることができる。こ
の場合、放熱部４の放熱フィン１１以外にもフィン部材
１５を通じて放熱プレート６から伝わる熱を外気に放出
できるので、放熱フィン１１前面の風速分布を均一化で
きる効果に加えて、更に放熱面積を増大できる分、放熱
性能の向上に寄与できる。あるいは、図９に示す様に、
放熱チューブ１０と同様に、冷媒槽３内の閉空間８と連
通するチューブ１６を冷却風制御板１４として配置して
も良い。この場合も、フィン部材１５と同様に、風速分
布の均一化に加えて、放熱性能の向上にも寄与できる。
伝熱部材を用いても良い。その一例として、例えば図８
に示す様に、フィン部材１５を用いることができる。こ
の場合、放熱部４の放熱フィン１１以外にもフィン部材
１５を通じて放熱プレート６から伝わる熱を外気に放出
できるので、放熱フィン１１前面の風速分布を均一化で
きる効果に加えて、更に放熱面積を増大できる分、放熱
性能の向上に寄与できる。あるいは、図９に示す様に、
放熱チューブ１０と同様に、冷媒槽３内の閉空間８と連
通するチューブ１６を冷却風制御板１４として配置して
も良い。この場合も、フィン部材１５と同様に、風速分
布の均一化に加えて、放熱性能の向上にも寄与できる。
【００２７】（第４実施形態）図１０は沸騰冷却装置１
の側面図である。本実施形態の沸騰冷却装置１は、図１
０に示す様に、受熱プレート５及び放熱プレート６が略
直立する様に、冷媒槽３を立てた状態で使用する。この
場合、放熱部４は、流入する冷却風の流れ方向に対し、
図１０または図１１の配置が考えられる。しかし、冷媒
槽３を立てて使用する場合は、発熱体２の熱を受けて沸
騰した冷媒蒸気が冷媒液面の上部に充満するため、放熱
プレート６の表面温度は、上下方向において下部より上
部の方が高くなる。即ち、沸騰冷却装置１の上部の方が
下部より放熱性能への寄与度が高いことが分かってい
る。
の側面図である。本実施形態の沸騰冷却装置１は、図１
０に示す様に、受熱プレート５及び放熱プレート６が略
直立する様に、冷媒槽３を立てた状態で使用する。この
場合、放熱部４は、流入する冷却風の流れ方向に対し、
図１０または図１１の配置が考えられる。しかし、冷媒
槽３を立てて使用する場合は、発熱体２の熱を受けて沸
騰した冷媒蒸気が冷媒液面の上部に充満するため、放熱
プレート６の表面温度は、上下方向において下部より上
部の方が高くなる。即ち、沸騰冷却装置１の上部の方が
下部より放熱性能への寄与度が高いことが分かってい
る。
【００２８】従って、放熱部４は、放熱プレート６の表
面温度が高い上部側に冷却風がより流れやすくなる様に
配置した方が良い。即ち、図１０に示す様に、冷却風の
流れ方向に対し、放熱部４の下流側端部の方が上流側端
部より上下方向の上側に位置する様に配置することが望
ましい。また、図１２に示す様に、冷却風が上下方向に
流通する送風系においても、上記と同じ理由により、下
から上へ冷却風を流す方が良いことが分かる。
面温度が高い上部側に冷却風がより流れやすくなる様に
配置した方が良い。即ち、図１０に示す様に、冷却風の
流れ方向に対し、放熱部４の下流側端部の方が上流側端
部より上下方向の上側に位置する様に配置することが望
ましい。また、図１２に示す様に、冷却風が上下方向に
流通する送風系においても、上記と同じ理由により、下
から上へ冷却風を流す方が良いことが分かる。
【００２９】（第５実施形態）図１３は沸騰冷却装置１
の断面図である。本実施形態の沸騰冷却装置１は、図１
３に示す様に、放熱チューブ１０を多段に構成した場合
の一例である。つまり、放熱部４は、冷媒槽３の放熱プ
レート６上に立設された２本のヘッダ１７、この２本の
ヘッダ１７を連通する複数本の放熱チューブ１０、及び
通風空間に配される放熱フィン１１によって構成されて
いる。２本のヘッダ１７は、放熱プレート６の対角線上
の両側に設けられ、冷媒槽３の閉空間８と連通してい
る。
の断面図である。本実施形態の沸騰冷却装置１は、図１
３に示す様に、放熱チューブ１０を多段に構成した場合
の一例である。つまり、放熱部４は、冷媒槽３の放熱プ
レート６上に立設された２本のヘッダ１７、この２本の
ヘッダ１７を連通する複数本の放熱チューブ１０、及び
通風空間に配される放熱フィン１１によって構成されて
いる。２本のヘッダ１７は、放熱プレート６の対角線上
の両側に設けられ、冷媒槽３の閉空間８と連通してい
る。
【００３０】放熱チューブ１０は、２本のヘッダ１７間
で上下方向に間隔（通風空間）を開けて並設され、２本
のヘッダ１７を通じて相互に連通している。放熱フィン
１１は、放熱プレート６と一番下側の放熱チューブ１０
との間、及び上下に隣合う放熱チューブ１０間にそれぞ
れ介在されている。この放熱部４は、第１実施形態と同
様に、冷却風が流入する方向に対し、放熱プレート６の
表面上で斜めに配置されている。従って、放熱フィン１
１の幅方向の長さを冷媒槽３の幅より大きくできるの
で、その分、放熱フィン１１の前面面積を増大すること
ができる。その結果、低圧損化を図ることができ、且つ
放熱性能の向上に寄与できる。
で上下方向に間隔（通風空間）を開けて並設され、２本
のヘッダ１７を通じて相互に連通している。放熱フィン
１１は、放熱プレート６と一番下側の放熱チューブ１０
との間、及び上下に隣合う放熱チューブ１０間にそれぞ
れ介在されている。この放熱部４は、第１実施形態と同
様に、冷却風が流入する方向に対し、放熱プレート６の
表面上で斜めに配置されている。従って、放熱フィン１
１の幅方向の長さを冷媒槽３の幅より大きくできるの
で、その分、放熱フィン１１の前面面積を増大すること
ができる。その結果、低圧損化を図ることができ、且つ
放熱性能の向上に寄与できる。
【図１】沸騰冷却装置の外観斜視図である（第１実施形
態）。
態）。
【図２】沸騰冷却装置の平面図（上面図）である（第１
実施形態）。
実施形態）。
【図３】沸騰冷却装置の断面図である（第１実施形
態）。
態）。
【図４】沸騰冷却装置の平面図（上面図）である（第２
実施形態）。
実施形態）。
【図５】沸騰冷却装置の平面図（上面図）である（第２
実施形態）。
実施形態）。
【図６】沸騰冷却装置の外観斜視図である（第２実施形
態）。
態）。
【図７】沸騰冷却装置の外観斜視図である（第３実施形
態）。
態）。
【図８】沸騰冷却装置の外観斜視図である（第３実施形
態）。
態）。
【図９】沸騰冷却装置の外観斜視図である（第３実施形
態）。
態）。
【図１０】沸騰冷却装置の側面図である（第４実施形
態）。
態）。
【図１１】沸騰冷却装置の側面図である（第４実施形
態）。
態）。
【図１２】沸騰冷却装置の側面図である（第４実施形
態）。
態）。
【図１３】沸騰冷却装置の断面図である（第５実施形
態）。
態）。
【図１４】沸騰冷却装置の外観斜視図である（先願
例）。
例）。
１ 沸騰冷却装置 ２ 発熱体 ３ 冷媒槽 ４ 放熱部 ５ 受熱プレート（受熱壁） ６ 放熱プレート（放熱壁） ８ 閉空間 １０ 放熱チューブ １１ 放熱フィン １２ 冷却風仕切り板 １３ ダクト １４ 冷却風制御板 １５ フィン部材（伝熱部材） １６ チューブ（伝熱部材）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 Ｆターム(参考） 5F036 AA01 BA08 BB01 BB37 BB53
Claims (10)
- 【請求項１】所定の間隔を保って対向する受熱壁と放熱
壁とを有し、この受熱壁及び放熱壁と共に閉空間を形成
して、その閉空間に所定量の冷媒が封入され、前記受熱
壁の表面に発熱体が取り付けられる冷媒槽と、 前記閉空間と環状に連通する冷媒通路を形成し、且つ前
記放熱壁との間に冷却風を通す通風空間を確保して前記
放熱壁の表面上に配置される放熱チューブ、及び前記通
風空間に配されて前記放熱壁及び放熱チューブと熱的に
結合し、前記放熱壁及び放熱チューブから伝わる熱を外
気に放出する放熱フィンを有する放熱部とを備え、 この放熱部は、冷却風が流入する方向に対し、前記放熱
チューブ及び放熱フィンが、前記放熱壁の表面上で斜め
に配置されていることを特徴とする沸騰冷却装置。 - 【請求項２】請求項１に記載した沸騰冷却装置におい
て、 前記放熱部へ流入する冷却風を前記放熱フィンへ導く冷
却風制御板を具備していることを特徴とする沸騰冷却装
置。 - 【請求項３】請求項２に記載した沸騰冷却装置におい
て、 前記冷却風制御板は、前記放熱チューブと放熱フィンを
斜めに配置したことで前記放熱壁の表面上に生じるスペ
ースを利用して設置されていることを特徴とする沸騰冷
却装置。 - 【請求項４】請求項２または３に記載した沸騰冷却装置
において、 前記冷却風制御板は、前記放熱壁の表面に接触して設置
され、放熱性の高い伝熱部材によって構成されているこ
とを特徴とする沸騰冷却装置。 - 【請求項５】請求項１〜４に記載した何れかの沸騰冷却
装置において、 流入する冷却風の流れ方向に対し、下流側となる前記放
熱部の端部より外側を冷却風が通過することを阻止する
ための冷却風仕切り板を具備していることを特徴とする
沸騰冷却装置。 - 【請求項６】請求項５に記載した沸騰冷却装置におい
て、 前記冷媒槽の両側面に沿って設置される冷却風導入用の
ダクトを備え、 前記冷却風仕切り板は、前記ダクトを通って導入される
冷却風の流れ方向に対し、下流側となる前記放熱部の端
部と前記ダクトとの隙間を塞ぐ様に配置されていること
を特徴とする沸騰冷却装置。 - 【請求項７】請求項１〜６に記載した何れかの沸騰冷却
装置において、 前記受熱壁及び放熱壁が略直立した状態で前記冷媒槽を
配置する時に、 前記放熱部は、流入する冷却風の流れ方向に対し、下流
側の端部の方が上流側の端部より、上下方向にて上側に
位置する様に配置されていることを特徴とする沸騰冷却
装置。 - 【請求項８】請求項１〜７に記載した何れかの沸騰冷却
装置において、 前記冷媒槽は、前記閉空間にて前記受熱壁と放熱壁とを
熱的に連結する伝熱部を具備していることを特徴とする
沸騰冷却装置。 - 【請求項９】請求項１〜８に記載した何れかの沸騰冷却
装置において、 前記放熱チューブは、押出し材が使用され、その押出し
材の両端側が略Ｌ字状または湾曲状に曲げ加工されてい
ることを特徴とする沸騰冷却装置。 - 【請求項１０】請求項１〜９に記載した何れかの沸騰冷
却装置において、 前記放熱フィンは、一定の幅を有する薄い金属板を交互
に折り曲げて波状に加工したコルゲートタイプのフィン
であることを特徴とする沸騰冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000313864A JP4284853B2 (ja) | 2000-10-13 | 2000-10-13 | 沸騰冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000313864A JP4284853B2 (ja) | 2000-10-13 | 2000-10-13 | 沸騰冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002124612A true JP2002124612A (ja) | 2002-04-26 |
| JP4284853B2 JP4284853B2 (ja) | 2009-06-24 |
Family
ID=18793207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000313864A Expired - Fee Related JP4284853B2 (ja) | 2000-10-13 | 2000-10-13 | 沸騰冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4284853B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013040702A (ja) * | 2011-08-12 | 2013-02-28 | T Rad Co Ltd | 冷却装置 |
| EP3196586A1 (en) * | 2016-01-07 | 2017-07-26 | ABB Schweiz AG | Power-electronic module arrangement |
-
2000
- 2000-10-13 JP JP2000313864A patent/JP4284853B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013040702A (ja) * | 2011-08-12 | 2013-02-28 | T Rad Co Ltd | 冷却装置 |
| EP3196586A1 (en) * | 2016-01-07 | 2017-07-26 | ABB Schweiz AG | Power-electronic module arrangement |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4284853B2 (ja) | 2009-06-24 |
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