JP2002261217A - Boiling cooler and method of manufacturing the same - Google Patents

Boiling cooler and method of manufacturing the same

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a boiling cooler whose rigidity is high as a whole, whose heat resistance is superior, in which cracks and refrigerant leakages due to the thermal stress or a pressure change are less likely to be generated and which is manufactured easily. SOLUTION: The boiling cooler is provided with a plurality of tank segments 10, which comprise through-formed refrigerant passages 14 used to house a liquid-phase refrigerant and which are connected to a heating element on the outside, a frame body 20 forming the outline of a flat space 20a which houses the liquid-phase refrigerant evaporated by the heat of the heating element and partition plates 30 which are composed of brazing sheets with the formed brazing material layers on both faces of a metal plate, which comprise openings 34 for the liquid-phase refrigerant, and communicating with the refrigerant passages 14 in the lower part and which are installed on both sides of the frame body 20. The tank segments 10 are brazed to and integrated with the lower parts of the partition plats 30, in a laminated state with the refrigerant passages 14 being made to communicate with the openings 34 for the liquid- phase refrigerant.

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、概して積層構造体
からなる沸騰冷却器、及びその製造方法に関するもので
ある。この沸騰冷却器は、比較的大型の発熱体、例え
ば、鉄道車両の主電源制御用素子(IGBT)の冷却用
に適したものであるが、用途はもちろんこれに限定され
るわけではない。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to a boiling cooler comprising a laminated structure and a method for manufacturing the same. This boiling cooler is suitable for cooling a relatively large heating element, for example, a main power control element (IGBT) of a railway vehicle, but the application is not limited to this.

【0002】[0002]

【従来の技術】エタノール等の液相冷媒(作動液とも称
される)を発熱体の熱によって沸騰・蒸発上昇させ、こ
の気相冷媒をフィン等を用いて冷却・凝縮下降させて環
流することにより発熱体の冷却を行う装置は、ヒートパ
イプ(気相冷媒収容室がパイプ状)または沸騰冷却器
(気相冷媒収容室がパイプ以外の形状)として公知であ
る。このように冷媒の二相変化を利用したヒートパイプ
または沸騰冷却器は、強制的な冷媒循環装置を必要とせ
ず、なおかつ単に金属板からなるフィン冷却器に比べて
熱輸送性能が高いので、近年、小型の電子機器から大型
の電源装置等までの発熱素子冷却用として、幅広く用い
られるようになってきた。
2. Description of the Related Art A liquid-phase refrigerant (also referred to as a working fluid) such as ethanol is boiled and evaporated by the heat of a heating element, and the gas-phase refrigerant is cooled, condensed and lowered using fins or the like, and circulated. A device that cools a heating element by using a heat pipe is known as a heat pipe (a gas-phase refrigerant storage chamber has a pipe shape) or a boiling cooler (a gas-phase refrigerant storage chamber has a shape other than a pipe). In this way, heat pipes or boiling coolers utilizing the two-phase change of the refrigerant do not require a forced refrigerant circulating device, and have a higher heat transport performance than fin coolers simply made of a metal plate. It has been widely used for cooling heating elements from small electronic devices to large power supply devices.

【0003】図11には、特に、気相冷媒収容室と冷却
フィンとが積層構造で形成された沸騰冷却器の一例を示
している。この沸騰冷却器101は、その下方に位置す
る発熱体(図示せず)に取付けられて該発熱体から熱伝
達を受けるタンク103と、扁平な気相冷媒収容室と冷
却フィンとが交互に積層配置されかつタンク103内空
間と流体流通可能とされたコンデンサ102とを備えて
いる。タンク103は押出型材からなり、液相冷媒(例
えばエタノール)を収容するための複数の冷媒収容溝1
06が、沸騰冷却器101の長手方向に延在する形態で
形成されている。これら溝の両端部は、封止部材104
の周囲をタンク103に溶接することによって封止され
ている。タンク103の上面には、複数の冷媒収容溝1
06に通じ、コンデンサ102を収容するための開口部
が形成されている。コンデンサ102は、開口部に嵌め
込まれた後、タンク103との接続隅肉部を全周にわた
って溶接することによりタンク103に固定される。
FIG. 11 shows an example of a boiling cooler in which a gas-phase refrigerant accommodating chamber and cooling fins are formed in a laminated structure. The boiling cooler 101 has a tank 103 which is attached to a heating element (not shown) located below and receives heat transfer from the heating element, and a flat gas-phase refrigerant accommodating chamber and cooling fins are alternately laminated. A condenser 102 is provided and arranged inside the tank 103 so as to be able to circulate fluid. The tank 103 is made of an extruded material and has a plurality of coolant accommodating grooves 1 for accommodating a liquid-phase coolant (for example, ethanol).
Reference numeral 06 is formed so as to extend in the longitudinal direction of the evaporative cooler 101. Both ends of these grooves are sealed
Is sealed by welding to the tank 103. The upper surface of the tank 103 includes a plurality of coolant accommodating grooves 1.
06, an opening for accommodating the capacitor 102 is formed. After being fitted into the opening, the capacitor 102 is fixed to the tank 103 by welding a fillet portion connected to the tank 103 over the entire circumference.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】一般的に発熱体の温度
は変動する。発熱体が、例えば、毎日運転される鉄道車
両の主電源制御用素子である場合、完全冷機状態から高
温状態への大きな温度変化が少なくとも1日1回生じ、
さらに運転中の比較的小さな温度変化が多数回生じる。
このような発熱体の温度変化は冷却器に伝達され、冷却
器の各部に熱応力サイクルが生じたり、あるいは冷媒の
蒸気圧変動に伴う応力サイクルが生じる。上記のような
沸騰冷却器101では、タンク103とコンデンサ10
2、及びタンク103と封止部材104とが線状の溶接
ビード105によって溶接結合されているので、これら
の応力が溶接ビード105の近傍に集中し、繰返される
応力変動による金属疲労から亀裂が発生し、冷媒の漏出
に至る場合があるという問題があった。また、沸騰冷却
器101では、最も圧力のかかるコンデンサ102の下
部の剛性が低いため、高圧力用途には適していない。
Generally, the temperature of a heating element fluctuates. When the heating element is, for example, a main power control element of a railway car that is operated every day, a large temperature change from a completely cold state to a high temperature state occurs at least once a day,
In addition, a number of relatively small temperature changes occur during operation.
Such a change in temperature of the heating element is transmitted to the cooler, and a thermal stress cycle occurs in each part of the cooler, or a stress cycle occurs due to a change in vapor pressure of the refrigerant. In the boiling cooler 101 as described above, the tank 103 and the condenser 10
2, since the tank 103 and the sealing member 104 are welded together by the linear welding bead 105, these stresses are concentrated near the welding bead 105, and cracks are generated from metal fatigue due to repeated stress fluctuations. However, there is a problem that the refrigerant may leak. Further, the boiling cooler 101 is not suitable for high-pressure applications because the rigidity of the lower part of the condenser 102 to which the highest pressure is applied is low.

【0005】さらに、上記のような沸騰冷却器101で
は、その製造に際して、積層・真空ろう付けによるコン
デンサ102の形成、押出しによるタンク103の母材
の形成、タンク103上面における開口部形成、コンデ
ンサ102とタンク103との溶接、タンク103と封
止部材104との溶接、といった種々の作業工程が必要
であり、製造に長時間を要したり、それに伴って製造コ
ストが高くなったりするという問題もあった。
[0005] Further, in the above-mentioned boiling cooler 101, at the time of its manufacture, formation of the capacitor 102 by lamination / vacuum brazing, formation of the base material of the tank 103 by extrusion, formation of an opening on the upper surface of the tank 103, And various operations such as welding between the tank 103 and the sealing member 104 are required, and there is also a problem that the production takes a long time and the production cost increases accordingly. there were.

【0006】本発明は、従来の沸騰冷却器が有する上記
のような問題点を解決するためになされたもので、その
目的は、全体剛性が高く、耐圧性に優れ、熱応力または
圧力変動による亀裂・冷媒漏れが生じにくく、なおかつ
製造が容易である沸騰冷却器を提供することである。本
発明の他の目的は、そのような沸騰冷却器の製造方法を
提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of a conventional boiling cooler, and has as its object the purpose of having high overall rigidity, excellent pressure resistance, and thermal stress or pressure fluctuation. An object of the present invention is to provide a boiling cooler in which cracks and refrigerant leakage hardly occur and which is easy to manufacture. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing such a boiling cooler.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明が提供する沸騰冷却器は、液相冷媒を収容す
るために貫通形成された冷媒通路を有しかつ外部の発熱
体と接続する複数のタンクセグメントと、下部に前記液
相冷媒を収容し上部に前記発熱体の熱によって蒸発した
気相冷媒を収容する扁平空間の輪郭を形成する枠体と、
金属板の両面にろう材層が形成されたブレージングシー
トからなり前記冷媒通路に連通する液相冷媒用開口部を
下部に有しかつ前記枠体の両側に設けられた仕切板と、
を備え、前記仕切板の下部には前記タンクセグメント
が、前記冷媒通路と前記液相冷媒用開口部とを連通させ
た積層状態でろう付け一体化されていることを特徴とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, a boiling cooler provided by the present invention has a coolant passage formed therethrough for accommodating a liquid-phase coolant, and is provided with an external heating element. A plurality of tank segments to be connected, a frame body that forms the contour of a flat space that houses the liquid-phase refrigerant at the bottom and houses a gas-phase refrigerant evaporated by the heat of the heating element at the top,
A partition plate provided on both sides of the frame body, comprising a brazing sheet having a brazing material layer formed on both surfaces of a metal plate and having a liquid-phase refrigerant opening portion communicating with the refrigerant passage at a lower portion,
Wherein the tank segment is brazed and integrated below the partition plate in a laminated state in which the refrigerant passage and the liquid-phase refrigerant opening communicate with each other.

【0008】この構成によれば、各構成部材間の接合は
全て面接合となるため全体剛性が高く、耐圧性にも優
れ、熱応力または圧力変動に伴う応力が好適に分散され
るので亀裂・冷媒漏れが生じにくい。発熱体との接続部
が面接合を介して全体構造に一体化されていることも、
亀裂防止に有利に作用する。また、各構成部材を積層し
た後、真空中で1回加熱するだけで、ろう材が溶融して
全体が一体化されるので製造が極めて容易である。
[0008] According to this structure, all the joints between the constituent members are surface joints, so that the overall rigidity is high, the pressure resistance is excellent, and the thermal stress or the stress accompanying the pressure fluctuation is suitably dispersed. Refrigerant leakage hardly occurs. The connection with the heating element is integrated into the overall structure through surface bonding,
Advantageously works to prevent cracks. Further, after each component is laminated, heating is performed only once in a vacuum, so that the brazing material is melted and integrated as a whole, so that production is extremely easy.

【0009】前記タンクセグメントは、前記冷媒通路を
複数備えると共に該複数の冷媒通路を互いに連通させる
連通溝を有していることが好ましい。また、前記連通溝
の上端部は、前記冷媒通路の最大高さの4〜9割まで入
れられる冷媒液面より下方に配置され、かつ、前記連通
溝の上下間隔は、前記最大高さ×0.13以上とされて
いることが好ましい。この場合、冷媒通路の上部1〜6
割は、蒸気を凝縮部へと流れ易くするためのスペースと
して確保される。
It is preferable that the tank segment has a plurality of the refrigerant passages and a communication groove for communicating the plurality of refrigerant passages with each other. Further, the upper end of the communication groove is disposed below a refrigerant liquid level that can be filled up to 40 to 90% of the maximum height of the refrigerant passage, and the vertical interval of the communication groove is the maximum height × 0. .13 or more. In this case, the upper part 1 to 6 of the refrigerant passage
The space is secured as a space for facilitating the flow of the steam to the condensing section.

【0010】各冷媒通路内の液相冷媒の液面高さは、発
熱体から伝達される熱量が不均一であること、発熱体の
傾斜、遠心力などに起因して異なってくる場合があり、
最悪のケースでは液涸れが生じる可能性もある。しか
し、上記のような構成とすれば、連通溝を通じて液相冷
媒が流動して各冷媒通路内の液相冷媒の液面高さが均一
化されるのでこのような問題が生じない。なお、上記の
ように、連通溝は、冷媒液面下に設けた方が液相冷媒の
移動が容易であって好ましいが、連通溝が液面を挟む形
態であっても沸騰冷却器としての機能は損なわれない。
[0010] The liquid level height of the liquid-phase refrigerant in each refrigerant passage may differ due to unevenness in the amount of heat transmitted from the heating element, inclination of the heating element, centrifugal force, and the like. ,
In the worst case, liquid drying may occur. However, with the above configuration, such a problem does not occur because the liquid-phase refrigerant flows through the communication groove and the liquid level height of the liquid-phase refrigerant in each refrigerant passage becomes uniform. In addition, as described above, it is preferable that the communication groove is provided below the liquid surface of the refrigerant because the movement of the liquid-phase refrigerant is easy. Function is not impaired.

【0011】前記枠体は、熱の放散を促進するためのイ
ンナーフィンを前記扁平空間内に保持するように形成さ
れているとさらに好ましい。
It is more preferable that the frame is formed so as to hold an inner fin for promoting heat dissipation in the flat space.

【0012】この構成によれば、冷媒の熱が、仕切板及
び外部フィンへとさらに伝達されやすくなるので、冷却
器としての冷却効果がさらに向上する。
According to this structure, the heat of the refrigerant is more easily transmitted to the partition plate and the outer fins, so that the cooling effect as the cooler is further improved.

【0013】本発明が提供する、沸騰冷却器の製造方法
は、液相冷媒を収容するために貫通形成された冷媒通路
を有しかつ外部の発熱体との接続部を含む複数のタンク
セグメントと、下部に前記液相冷媒を収容し上部に前記
発熱体の熱によって蒸発した気相冷媒を収容する扁平空
間の輪郭を形成する枠体と、金属板の両面にろう材層が
形成されたブレージングシートからなり前記冷媒通路に
連通する液相冷媒用開口部を下部に有しかつ前記枠体の
両側に設けられた仕切板と、を準備する段階と、前記仕
切板と前記枠体と前記タンクセグメントとを、前記冷媒
通路と前記液相冷媒用開口部とを連通させた状態で積層
して積層体を組立てる段階と、前記積層体を加熱ろう付
けにより一体化する段階と、を含むことを特徴とする。
[0013] The present invention provides a method of manufacturing a boiling cooler, comprising: a plurality of tank segments having a coolant passage formed therethrough for containing a liquid-phase coolant and including a connection portion to an external heating element; A brazing body in which a lower portion contains the liquid-phase refrigerant and an upper portion forms a contour of a flat space in which a gas-phase refrigerant evaporated by the heat of the heating element is stored, and a brazing material layer is formed on both surfaces of a metal plate Preparing a partition plate made of a sheet and having a liquid-phase refrigerant opening portion communicating with the refrigerant passage at a lower portion, and provided on both sides of the frame body; and the partition plate, the frame body, and the tank. And a step of assembling a laminate by stacking the segments with the refrigerant passage and the liquid-phase refrigerant opening communicating with each other, and integrating the laminate by heating and brazing. Features.

【0014】この製造方法によれば、各構成部材を積層
した後、真空中で1回加熱するだけで、ろう材が溶融し
て全体が一体化されるので、全体剛性が高く、耐圧性に
も優れ、亀裂・冷媒漏れを生じにくい沸騰冷却器を極め
て容易に製造することができる。
According to this manufacturing method, the brazing material is melted and integrated as a whole by heating once in a vacuum after laminating the constituent members, so that the overall rigidity is high and the pressure resistance is high. Thus, a boiling cooler that is less likely to cause cracks and refrigerant leakage can be manufactured very easily.

【0015】前記仕切板と前記枠体と前記タンクセグメ
ントとは、それぞれ対応する位置に位置合せ孔を有し、
前記積層体を組立てる段階は、前記位置合せ孔に位置合
せピンを挿通する段階を含んでいるとさらに好ましい。
The partition plate, the frame and the tank segment have alignment holes at corresponding positions, respectively.
More preferably, the step of assembling the laminate includes the step of inserting an alignment pin into the alignment hole.

【0016】位置合せピンを使用すれば各構成部材同士
の位置合せが容易かつ正確になり、また位置合せピンが
冷却器全体を貫通する補強部材ともなるので、全体剛性
がさらに向上して有利である。
If the positioning pins are used, the positioning of the components becomes easy and accurate, and the positioning pins also serve as reinforcing members penetrating the entire cooler. is there.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明による沸騰冷却器の
好ましい実施形態を示す添付図面を参照しながら、本発
明をさらに詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in more detail with reference to the accompanying drawings showing a preferred embodiment of a boiling cooler according to the present invention.

【0018】始めに図1,図2,図3を参照して本発明
による沸騰冷却器1の一実施形態の全体構成を説明す
る。図1は、本発明による沸騰冷却器1の一実施形態を
完成状態で示す斜視図、図2は、沸騰冷却器1の一部
を、各構成部材に分解して示す分解斜視図、図3は、沸
騰冷却器1のコンデンサ部2を除去してタンク部3のみ
を上方から見た平面図である(後述のインナーフィン7
0は省略している)。本実施形態の沸騰冷却器1は、大
きく見れば直方体を2個重ねた形状を有している。さら
に詳しく述べると、この沸騰冷却器1は、略直方体状の
コンデンサ部2と、コンデンサ部2の下方に配置されや
はり略直方体状のタンク部3と、タンク部3から両矢印
Aで示す前後方向に張出した略直方体状の前後張出部
4,4と、タンク部3から両矢印Bで示す左右方向に張
出した略直方体状の側方張出部5,5とを備えている。
First, referring to FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 3, an overall configuration of an embodiment of a boiling cooler 1 according to the present invention will be described. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a boiling cooler 1 according to the present invention in a completed state, FIG. 2 is an exploded perspective view showing a part of the boiling cooler 1 disassembled into respective constituent members, and FIG. FIG. 3 is a plan view of the boiling cooler 1 in which the condenser portion 2 is removed and only the tank portion 3 is viewed from above (the inner fin 7 described later).
0 is omitted). The boiling cooler 1 of the present embodiment has a shape in which two rectangular parallelepipeds are piled up when viewed broadly. More specifically, the boiling cooler 1 includes a substantially rectangular parallelepiped condenser portion 2, a substantially rectangular parallelepiped tank portion 3 disposed below the condenser portion 2, and a front-rear direction indicated by a double-headed arrow A from the tank portion 3. And a substantially rectangular parallelepiped lateral overhanging portion 5 extending from the tank portion 3 in the left-right direction as shown by a double-headed arrow B.

【0019】コンデンサ部2は、仕切板30と、フィン
40及びヘッダー50の組合せと、仕切板30と、枠体
20と、仕切板30とをこの順で、両矢印Aで示す前後
方向に多数積層して接合し、さらに、前後方向端部に
は、端板31を接合して構成されている(但し、この形
成様式は、構成を説明するために便宜的に記載したもの
であり、沸騰冷却器1の実際の製造方法については追っ
て詳細に説明する)。こうしてコンデンサ部2は、枠体
20とそれを挟む2枚の仕切板30,30とから形成さ
れた扁平空間20aとフィン40とを多数含むことにな
る。フィン40は、放熱作用を高めるために、2枚の仕
切板30,30の間に挟持されている。また、上端部に
は、ヘッダー50が有する複数の気相冷媒通路55…5
5と、仕切板30が有する複数の気相冷媒用開口部35
…35と、複数の扁平空間20a…20aとから、気相
冷媒を流動させる複数の通路が形成されている。
The capacitor section 2 includes a plurality of partition plates 30, a combination of fins 40 and headers 50, a plurality of partition plates 30, a frame 20, and a plurality of partition plates 30 in this order in the front-rear direction indicated by the double-headed arrow A. It is configured by laminating and joining, and furthermore, an end plate 31 is joined to an end portion in the front-rear direction (however, this forming mode is described for convenience of explanation of the structure, The actual method of manufacturing the cooler 1 will be described in detail later. Thus, the capacitor section 2 includes a large number of flat spaces 20a and fins 40 formed by the frame body 20 and the two partition plates 30, 30 sandwiching the frame body 20. The fins 40 are sandwiched between the two partition plates 30, 30 in order to enhance the heat radiation effect. The upper end has a plurality of gas-phase refrigerant passages 55.
5 and a plurality of gas-phase refrigerant openings 35 of the partition plate 30
.. 35 and a plurality of flat spaces 20a... 20a form a plurality of passages through which the gas-phase refrigerant flows.

【0020】タンク部3は、仕切板30と、タンクセグ
メント10と、仕切板30と、枠体20と、仕切板30
とをこの順で、タンクセグメント10が有する冷媒通路
14と仕切板30が有する液相冷媒用開口部34とが連
通するように、両矢印Aで示す前後方向に多数積層して
接合し、さらに、前後方向端部には、端板31を接合し
て形成されている(但し、この形成様式も、構成を説明
するために便宜的に記載したものであり、沸騰冷却器1
の実際の製造方法については追って詳細に説明する)。
こうして、タンク部3には、上方に向けて部分的に開口
し、液相冷媒を収容するための複数の液相冷媒収容部3
a…3aが形成されている(図3)。タンク部3の下面
には、発熱体80(図4にのみ示す)が接続される。
The tank section 3 includes a partition plate 30, a tank segment 10, a partition plate 30, a frame 20, a partition plate 30,
In this order, a large number of the refrigerant passages 14 of the tank segment 10 and the liquid-phase refrigerant openings 34 of the partition plate 30 communicate with each other so as to communicate with each other in the front-rear direction indicated by the double-headed arrow A. The end plate 31 is formed by joining the end plates 31 at the front and rear ends (however, this formation mode is also described for convenience of explanation of the configuration, and the boiling cooler 1
The actual manufacturing method will be described in detail later.)
In this manner, a plurality of liquid-phase refrigerant storage sections 3 that partially open upward to store the liquid-phase refrigerant are provided in the tank section 3.
3a are formed (FIG. 3). A heating element 80 (only shown in FIG. 4) is connected to the lower surface of the tank unit 3.

【0021】前後張出部4は、端部セグメント11と2
個のコーナーセグメント13,13とから構成され、主
として沸騰冷却器1の取付け用に使用される。図示の実
施形態では、端部セグメント11が複数の通路11a…
11aを、角部セグメント13が通路13aを有してい
るが、これは、端部セグメント11とタンクセグメント
10とを共通の押出母材から切出して形成し、角部セグ
メント13と側方セグメント12(後出)とを共通の押
出母材から切出して形成したためであり、これらの通路
11a,13aは冷媒を収容するためのものではない。
しかし、これら通路11a…11a,13aを有するこ
とは、軽量化の観点で好ましい。
The front and rear overhangs 4 are end segments 11 and 2
And is mainly used for mounting the evaporative cooler 1. In the illustrated embodiment, the end segment 11 has a plurality of passages 11a.
11a, the corner segment 13 has a passage 13a formed by cutting the end segment 11 and the tank segment 10 from a common extruded base material, and forming the corner segment 13 and the side segment 12a. (Described later) are formed by cutting out from a common extruded base material, and these passages 11a and 13a are not for accommodating the refrigerant.
However, having these passages 11a... 11a, 13a is preferable from the viewpoint of weight reduction.

【0022】側方張出部5は、仕切板30と、側方セグ
メント12と、仕切板30と、枠体20と、仕切板30
とをこの順で、両矢印Aで示す前後方向に多数積層して
接合し、さらに、前後方向端部には、端板31を接合し
て形成されている。側方張出部5は、前後張出部4と同
様に、主として沸騰冷却器1の取付け用に使用される。
図示の実施形態では、側方張出部5もまた貫通形態の通
路を有しているが、これは冷媒を収容するためのもので
はなく、主目的は軽量化である。
The side projecting portion 5 includes a partition plate 30, a side segment 12, a partition plate 30, a frame 20, and a partition plate 30.
Are laminated and joined in this order in the front-rear direction indicated by the double-headed arrow A, and an end plate 31 is joined to an end in the front-rear direction. Like the front and rear overhangs 4, the side overhangs 5 are mainly used for mounting the evaporative cooler 1.
In the embodiment shown, the lateral overhang 5 also has a through passage, but not for accommodating a coolant, the main purpose being to reduce the weight.

【0023】次に、沸騰冷却器1の冷却作用について説
明する。ここで使用される代表的な液相冷媒はエタノー
ルであるが、他の液体であっても冷却作用に変わりはな
い。
Next, the cooling operation of the boiling cooler 1 will be described. A typical liquid-phase refrigerant used here is ethanol, but other liquids have the same cooling function.

【0024】完成した沸騰冷却器1には、図示しない注
入口から適当量の液相冷媒が注入され、その後密閉され
る。この状態で沸騰冷却器1は、タンク部3が発熱体8
0に接触するように固定される。発熱体80の温度が上
昇すると、タンクセグメント10、枠体20、仕切板3
0の下部が加熱され、液相冷媒収容部3a…3aに収容
された冷媒の温度が上昇し、やがて沸騰が始まる。沸騰
した冷媒から蒸発した蒸気は上昇し、タンク部3の上部
に形成された複数の開口部を通じて、コンデンサ部2に
形成された多数の扁平空間20a…20aへと入る。こ
の蒸気は、フィン40によって好適に冷却された仕切板
30及びインナーフィン70に触れて熱を奪われ凝縮し
て液相冷媒となり、仕切板30に沿って下降して液相冷
媒収容部3a…3aへと還流する。液相冷媒収容部3a
…3aへ戻った冷媒は再び沸騰・蒸発して上記の過程を
繰返す。こうして、発熱体80の熱は、冷媒の相変化を
通じて好適に沸騰冷却器1の外部へと放散される。
A suitable amount of liquid-phase refrigerant is injected into the completed evaporative cooler 1 from an injection port (not shown), and then sealed. In this state, the boiling cooler 1 has the tank 3
It is fixed so as to contact 0. When the temperature of the heating element 80 rises, the tank segment 10, the frame 20, the partition plate 3
0 is heated, the temperature of the refrigerant stored in the liquid-phase refrigerant storage units 3a... 3a rises, and boiling starts soon. The vapor evaporated from the boiling refrigerant rises and enters a large number of flat spaces 20a... 20a formed in the condenser 2 through a plurality of openings formed in the upper part of the tank 3. The vapor touches the partition plate 30 and the inner fin 70 suitably cooled by the fins 40, deprives of heat and condenses to become a liquid-phase refrigerant. Reflux to 3a. Liquid phase refrigerant storage section 3a
... The refrigerant returned to 3a boils and evaporates again and repeats the above process. Thus, the heat of the heating element 80 is suitably radiated to the outside of the evaporative cooler 1 through the phase change of the refrigerant.

【0025】なお、気相冷媒通路55…55を有するヘ
ッダー50を備えた図示の実施形態では、沸騰した冷媒
の蒸気の一部は、さらに上昇して気相冷媒通路55…5
5へと流入する。こうして気相冷媒は、コンデンサ部2
の上端部に形成された複数の通路を通じて、複数の扁平
空間20a…20aの間を自由に流動できるので、発熱
体80の温度分布が不均一で各扁平空間20a内の蒸気
圧に差が生じる可能性のある場合でも、蒸気圧の均等化
が図られる。
In the illustrated embodiment having the header 50 having the gaseous-phase refrigerant passages 55... 55, a part of the vapor of the boiling refrigerant further rises and the vapor-phase refrigerant passages 55.
Flow into 5. Thus, the gas-phase refrigerant is supplied to the condenser 2
20a can freely flow through a plurality of passages formed at the upper end of the heating element 80, so that the temperature distribution of the heating element 80 is not uniform and a difference occurs in the vapor pressure in each of the flat spaces 20a. Even if possible, the vapor pressure is equalized.

【0026】以下、各構成部材を詳細に説明する。Hereinafter, each component will be described in detail.

【0027】図4は、タンクセグメント10の詳細を示
す正面図である。タンクセグメント10は、アルミニウ
ムまたはアルミニウム系合金の押出型材を押出方向に直
交する方向に切断して形成され、略矩形断面に貫通形成
された複数(図示の形態では8個)の冷媒通路14…1
4と、複数の位置合せ孔16,16(図示の形態では2
個)とを備えている。冷媒通路14…14は、沸騰冷却
器1の完成状態では、後述する枠体20の冷媒収容溝2
4…24及び仕切板30の液相冷媒用開口部34…34
と気密接続されて、沸騰冷却器1の前後方向に延在する
貫通形態の液相冷媒収容部3a…3aを構成する。位置
合せ孔16,16は、位置合せピン60(図2参照)と
協働して、積層段階における各構成部材同士の相対位置
を正確に合せる機能を有している。なお、タンクセグメ
ント10が比較的小さい場合には、単一の冷媒通路14
を用いてもよい。
FIG. 4 is a front view showing details of the tank segment 10. The tank segment 10 is formed by cutting an extruded material of aluminum or an aluminum-based alloy in a direction perpendicular to the extrusion direction, and has a plurality (eight in the illustrated embodiment) of refrigerant passages 14.
4 and a plurality of alignment holes 16, 16 (2 in the illustrated form).
). When the boiling cooler 1 is completed, the refrigerant passages 14...
4... 24 and liquid-phase refrigerant openings 34.
And liquid-phase refrigerant storage portions 3a. The alignment holes 16, 16 have a function of coordinating with the alignment pins 60 (see FIG. 2) to accurately align the relative positions of the constituent members in the stacking stage. When the tank segment 10 is relatively small, a single refrigerant passage 14
May be used.

【0028】タンクセグメント10は複数個用いられる
が、そのうちの少なくとも1つには、複数の冷媒通路1
4…14を互いに連通させる連通溝15…15を形成す
る。各冷媒通路14…14内の液相冷媒の液面高さは、
発熱体80から伝達される熱量が不均一である場合や、
発熱体80が左右方向に傾斜した場合(すなわち、発熱
体80を保持する鉄道車両等が傾斜した場合)、または
遠心力が作用した場合などでは、相互に異なることがあ
り、最悪のケースでは液涸れが生じる可能性もある。連
通溝15…15は、このようなときに各冷媒通路14…
14間で液相冷媒を流動させて各冷媒通路14…14内
の液相冷媒の液面高さを均一化する機能を有している。
A plurality of tank segments 10 are used, and at least one of them has a plurality of refrigerant passages 1.
Communication grooves 15... 15 are formed to connect 4. The liquid level height of the liquid-phase refrigerant in each of the refrigerant passages 14.
When the amount of heat transmitted from the heating element 80 is not uniform,
When the heating element 80 is inclined in the left-right direction (that is, when the railway vehicle or the like holding the heating element 80 is inclined), or when a centrifugal force is applied, they may be different from each other. Drying can also occur. In such a case, the communication grooves 15.
The liquid phase refrigerant has a function of flowing the liquid refrigerant between the refrigerant passages 14 so as to equalize the liquid level of the liquid refrigerant in each of the refrigerant passages 14.

【0029】冷媒の液面位置は次のように決定すると好
ましい。すなわち、冷媒通路14…14の最大高さHの
4割から9割に冷媒を入れ、冷媒通路14…14の最大
高さHの1割から6割を冷媒蒸気が移動できるスペース
として残す。これにより、冷媒の蒸気が移動できるスペ
ースが確保され、順次冷媒が沸騰しても蒸気がコンデン
サ部2側へ上昇し易くなり、また、常に液相冷媒が確保
されて液涸れが防止される。例えば、図示する好適な実
施形態では、冷媒の液面位置を、冷媒通路14…14の
最大高さHの2/3の位置にしている。
It is preferable that the liquid level position of the refrigerant is determined as follows. That is, the refrigerant is introduced into 40 to 90% of the maximum height H of the refrigerant passages 14..., And 10 to 60% of the maximum height H of the refrigerant passages 14. This secures a space in which the vapor of the refrigerant can move, so that the vapor easily rises to the condenser section 2 side even if the refrigerant boils in sequence, and the liquid-phase refrigerant is always ensured to prevent liquid depletion. For example, in the illustrated preferred embodiment, the liquid level position of the refrigerant is set to a position which is / of the maximum height H of the refrigerant passages 14.

【0030】連通溝15…15の位置及びサイズは、次
のように決定すると好ましい。すなわち、連通溝15…
15の位置は、その上端部が冷媒液面下に配置されるよ
うに決定し、その幅(上下間隔W)は、冷媒通路14…
14の最大高さH×0.13以上とすることが好まし
い。例えば、図示する好適な実施形態では、冷媒通路1
4…14の最大高さHが50mm、連通溝内の冷媒液面
高さが冷媒通路14…14の底面から33mm、連通溝
の中心Cの位置が冷媒液面下5〜15mmで、連通溝の
上下間隔Wが10mmとされている。また、連通溝15
…15は、図5に断面で示すように、タンクセグメント
10の前面、後面双方に設けてもよいし、片面のみに設
けてもよい。
The positions and sizes of the communication grooves 15 are preferably determined as follows. That is, the communication grooves 15 ...
The position of 15 is determined such that its upper end is disposed below the refrigerant liquid level, and its width (upper / lower interval W) is determined by the refrigerant passages 14.
It is preferable to set the maximum height of H.times. For example, in the illustrated preferred embodiment, the refrigerant passage 1
The maximum height H of 4 ... 14 is 50 mm, the liquid level of the refrigerant in the communication groove is 33 mm from the bottom of the refrigerant passages 14 ... 14, and the center C of the communication groove is 5 to 15 mm below the liquid level of the communication groove. Is set to 10 mm. In addition, the communication groove 15
.. 15 may be provided on both the front and rear surfaces of the tank segment 10 as shown in a cross section in FIG.

【0031】さらに、少なくとも1つのタンクセグメン
ト10には、発熱体80と接続するための接続部10a
…10aを設ける。図示する実施形態における接続部1
0aは、冷媒通路14を逃がした余肉部10bとねじ穴
10cとから構成され、これが6ヶ所に設けられてい
る。接続部10aの数は、発熱体80の大きさや形状に
応じて任意に選択することができる。また、余肉部10
bをどのような形状にするか、言い換えれば冷媒通路1
4の断面をどのような形状にするかも、任意に選択可能
である。タンクセグメント10は、押出型材から形成さ
れるので、複雑な形状も容易に実現可能である。このよ
うに、タンクセグメント10に接続部10a…10aを
設けることによって、発熱体80(または、発熱体80
を保持する鉄道車両等)の振動に起因して作用する入力
が、タンクセグメント10から他の部材へと、ろう付け
による面接合部を介して好適に分散されるので、沸騰冷
却器1の耐久性の観点で有利である。
Further, at least one tank segment 10 has a connecting portion 10 a for connecting to the heating element 80.
.. 10a are provided. Connection 1 in the illustrated embodiment
Reference numeral 0a denotes a surplus portion 10b that has escaped the refrigerant passage 14 and a screw hole 10c, which are provided at six locations. The number of the connection portions 10a can be arbitrarily selected according to the size and shape of the heating element 80. In addition, surplus part 10
What is the shape of b, in other words, the refrigerant passage 1
The shape of the cross section of No. 4 can be arbitrarily selected. Since the tank segment 10 is formed from an extruded material, a complicated shape can be easily realized. In this manner, by providing the connection portions 10a to 10a in the tank segment 10, the heating element 80 (or the heating element 80) is provided.
Input from the tank segment 10 to other members via the surface joint by brazing, so that the endurance of the ebullient cooler 1 can be improved. This is advantageous from the viewpoint of sex.

【0032】図6は、枠体20の詳細を示す正面図であ
る。枠体20は、アルミニウムまたはアルミニウム系合
金からなり、その下部に、複数の冷媒収容溝24…24
を備えている。冷媒収容溝24…24は、タンクセグメ
ント10が有する複数の冷媒通路14…14と部分的に
対応する形状を有し上方に向けて開口している。冷媒収
容溝24…24は、積層された際に、タンクセグメント
10の冷媒通路14…14及び仕切板30の液相冷媒用
開口部34…34と共に液相冷媒収容部3a…3aを構
成する。枠体20の上部は、発熱体80の熱によって蒸
発した気相冷媒を収容する扁平空間20aの輪郭を形成
し、最上部は、本実施形態においては、ヘッダー50及
びその気相冷媒通路55…55に部分的に対応した形状
とされている。枠体20の最外周輪郭は、図1に示すコ
ンデンサ部2、タンク部3、側方張出部5,5の全てを
包含する形状とされている。さらに、枠体20には、複
数(図示の形態では6個)の位置合せ孔26…26が設
けられている。なお、枠体20が比較的小さい場合に
は、冷媒収容溝24を単一のものとしてもよい。
FIG. 6 is a front view showing the details of the frame 20. The frame body 20 is made of aluminum or an aluminum-based alloy, and a plurality of coolant accommodating grooves 24.
It has. The coolant accommodating grooves 24 have a shape partially corresponding to the plurality of coolant passages 14 of the tank segment 10, and are open upward. When the refrigerant accommodating grooves 24 are stacked, they form the liquid-phase refrigerant accommodating portions 3a 3a together with the refrigerant passages 14 of the tank segment 10 and the liquid-phase refrigerant openings 34 of the partition plate 30. The upper part of the frame 20 forms the outline of the flat space 20a that stores the gas-phase refrigerant evaporated by the heat of the heating element 80, and the uppermost part is the header 50 and the gas-phase refrigerant passages 55 thereof in the present embodiment. It has a shape partially corresponding to 55. The outermost peripheral contour of the frame body 20 has a shape including all of the capacitor part 2, the tank part 3, and the side protrusion parts 5, 5 shown in FIG. Further, the frame 20 is provided with a plurality of (six in the illustrated embodiment) alignment holes 26. When the frame 20 is relatively small, the coolant accommodating groove 24 may be a single groove.

【0033】図6に示す枠体20は、熱の放散を促進す
るためのインナーフィン70を扁平空間20a内に保持
するよう、複数のフィン保持部21…21,21a…2
1aを有している。この構成によれば、組立ての際にイ
ンナーフィン70が所定位置に保持され、冷却器として
の使用時には、気相冷媒の熱が、仕切板30及びフィン
40へとさらに伝達されやすくなるので、沸騰冷却器1
の冷却性能がさらに向上する。インナーフィン70とし
ては、オフセットフィン等、種々のフィンが使用可能で
ある。
The frame body 20 shown in FIG. 6 has a plurality of fin holding portions 21... 21 and 21a... 2 so as to hold the inner fin 70 for promoting heat dissipation in the flat space 20a.
1a. According to this configuration, the inner fin 70 is held at a predetermined position during assembly, and when used as a cooler, the heat of the gas-phase refrigerant is more easily transmitted to the partition plate 30 and the fin 40, so that the inner fin 70 boils. Cooler 1
Cooling performance is further improved. Various fins such as an offset fin can be used as the inner fin 70.

【0034】本実施形態では、冷媒収容溝24…24の
上端に位置するフィン保持部21a…21aは、タンク
セグメント10が有する冷媒通路14…14及び仕切板
30が有する液相冷媒用開口部34…34の上端位置よ
りわずかに高い位置に配置されている。これは、インナ
ーフィン70が、前後方向に貫通する液相冷媒収容部3
a…3aを遮らないようにするためである。
In the present embodiment, the fin holding portions 21a at the upper ends of the coolant accommodating grooves 24 are formed with the refrigerant passages 14 of the tank segment 10 and the liquid-phase refrigerant opening 34 of the partition plate 30. 34 are arranged at a position slightly higher than the upper end position. This is because the inner fin 70 has the liquid-phase refrigerant storage portion 3
This is in order not to block a 3a.

【0035】図7は、仕切板30の詳細を示す正面図で
ある。仕切板30は、アルミニウムまたはアルミニウム
合金等の金属板の両面にろう材層が形成されたブレージ
ングシート(通常、ろう材層をクラッド形成したもの)
から形成されている。沸騰冷却器1をアルミニウムで構
成する場合、ろう材としてはアルミニウム−シリコン系
ろう材、またはアルミニウム−シリコン−マグネシウム
系ろう材が好ましいが、これらに限定はされない。真空
ろう付けによってろう材が溶融・固化し、仕切板30
は、各部材を結合する接着剤のように機能する。
FIG. 7 is a front view showing details of the partition plate 30. The partition plate 30 is a brazing sheet in which a brazing material layer is formed on both surfaces of a metal plate such as aluminum or an aluminum alloy (usually a brazing material layer formed by cladding).
Is formed from. When the boiling cooler 1 is made of aluminum, the brazing material is preferably an aluminum-silicon-based brazing material or an aluminum-silicon-magnesium-based brazing material, but is not limited thereto. The brazing material is melted and solidified by vacuum brazing, and the partition plate 30
Functions like an adhesive bonding the members.

【0036】仕切板30は、タンクセグメント10が有
する複数の冷媒通路14…14に対応した形状の複数の
液相冷媒用開口部34…34を下部に有し、かつ上部が
枠体20を包含する形状とされている。また、仕切板3
0は、後述するヘッダー50の気相冷媒通路55…55
に対応した形状に形成された複数の気相冷媒用開口部3
5…35を有している。仕切板30は、積層された際
に、枠体20と組合されて、気相冷媒を収容する扁平空
間20aを形成する。液相冷媒用開口部34…34は、
タンクセグメント10の冷媒通路14…14及び枠体2
0の冷媒収容溝24…24と共に液相冷媒収容部3a…
3aを構成する。仕切板30の最外周輪郭は、図1に示
すコンデンサ部2、タンク部3、側方張出部5,5の全
てを包含する形状とされている。さらに、仕切板30に
は、複数(図示の形態では6個)の位置合せ孔36…3
6が設けられている。なお、仕切板30が比較的小さい
場合には、液相冷媒用開口部34を単一のものとしても
よい。
The partition plate 30 has a plurality of liquid-phase refrigerant openings 34... 34 corresponding to the plurality of refrigerant passages 14. Shape. In addition, the partition plate 3
0 is a gas phase refrigerant passage 55.
Openings 3 for gas-phase refrigerant formed in a shape corresponding to
5 ... 35. When the partition plates 30 are stacked, they are combined with the frame body 20 to form a flat space 20a for accommodating a gas-phase refrigerant. The liquid-phase refrigerant openings 34.
The refrigerant passages 14... 14 of the tank segment 10 and the frame 2
And the liquid-phase refrigerant accommodating portions 3a along with the 0 refrigerant-accommodating grooves 24 ... 24.
3a. The outermost peripheral contour of the partition plate 30 has a shape including all of the capacitor part 2, the tank part 3, and the side protrusion parts 5, 5 shown in FIG. Further, a plurality of (six in the illustrated embodiment) alignment holes 36.
6 are provided. When the partition plate 30 is relatively small, the liquid-phase refrigerant opening 34 may be a single opening.

【0037】図7に示す仕切板30は、4ヶ所に爪部3
7を有している。これらは、積層作業の際、フィン40
を挟んだ後に、図1に示すように折り曲げて、フィン4
0を、溶融接合されるまでの間、所定位置に保持するた
めのものである。
The partition plate 30 shown in FIG.
7. These are the fins 40 during the laminating operation.
, And then bent as shown in FIG.
0 is held at a predetermined position until fusion bonding is performed.

【0038】フィン40は、好ましくは薄い金属板を折
り曲げて多数の通風路を有するように形成され、図2に
示すように、前後方向には2枚の仕切板30,30で挟
まれ、上下方向には、タンクセグメント10とヘッダー
50との間に挟まれるように配置される。フィン40の
前後方向厚さは、タンクセグメント10及びヘッダー5
0の前後方向厚さと同一に形成されており、従って、積
層された状態では2枚の仕切板30,30に密着し、仕
切板30,30のろう材が溶融することによって、2枚
の仕切板30,30に接合され、その結果、仕切板3
0,30から効率良く熱を奪って放散するように作用す
る。フィン40は、ストレートフィンでも、ウェービー
フィンでもよい。
The fins 40 are preferably formed by bending a thin metal plate to have a large number of air passages, and are sandwiched between two partition plates 30 in the front-rear direction as shown in FIG. In the direction, it is arranged so as to be sandwiched between the tank segment 10 and the header 50. The thickness of the fin 40 in the front-rear direction depends on the tank segment 10 and the header 5.
0, so that the two partition plates 30, 30 are in close contact with each other in the stacked state, and the brazing material of the partition plates 30, 30 is melted to form two partition plates. To the plates 30, 30 so that the partition plate 3
It acts to efficiently remove heat from 0,30 and dissipate it. The fins 40 may be straight fins or wavy fins.

【0039】ヘッダー50は、図2に示すように、前後
方向に貫通する複数(図示の形態では5個)の気相冷媒
通路55…55と、同じく前後方向に貫通する複数(図
示の形態では2個)の位置合せ孔56とを備え、タンク
セグメント10と同一の厚さに形成されている。気相冷
媒通路55…55は、仕切板30に形成されている気相
冷媒用開口部35の形状に対応した形状を有している。
ヘッダー50は、積層された状態では2枚の仕切板30
に密着し、仕切板30のろう材が溶融することによっ
て、2枚の仕切板30に接合される。従って、ヘッダー
50は、気相冷媒を自由に流動させるだけでなく、沸騰
冷却器1の全体剛性を高める効果も有している。
As shown in FIG. 2, the header 50 has a plurality (five in the illustrated embodiment) of gas-phase refrigerant passages 55... And two (2) alignment holes 56 and are formed to have the same thickness as the tank segment 10. The gas-phase refrigerant passages 55... 55 have a shape corresponding to the shape of the gas-phase refrigerant openings 35 formed in the partition plate 30.
The header 50 includes two partition plates 30 in a stacked state.
When the brazing material of the partition plate 30 is melted, it is joined to the two partition plates 30. Therefore, the header 50 not only allows the gas-phase refrigerant to flow freely, but also has the effect of increasing the overall rigidity of the boiling cooler 1.

【0040】2枚の端板31,31(図1,2参照)
は、仕切板30より厚いアルミニウムまたはアルミニウ
ム系合金の板材(ろう材を含まず)から形成され、仕切
板30と同じ外輪郭を有し、また、位置合せ孔31aを
備えている。端板31,31は、特にコンデンサ部2の
前後方向両端部の剛性確保のために接合されるものであ
る。また、2枚の接合板32,32(図2参照)は、仕
切板30と同様にブレージングシートから形成され、端
板31と、端部セグメント11及び角部セグメント13
とを面接合するために挟まれている。
Two end plates 31, 31 (see FIGS. 1 and 2)
Is formed from a plate material (not including brazing material) of aluminum or an aluminum-based alloy thicker than the partition plate 30, has the same outer contour as the partition plate 30, and has an alignment hole 31a. The end plates 31, 31 are joined to secure rigidity of both ends in the front-rear direction of the capacitor portion 2 in particular. Further, the two joining plates 32, 32 (see FIG. 2) are formed of a brazing sheet similarly to the partition plate 30, and include an end plate 31, an end segment 11, and a corner segment 13.
It is sandwiched for surface joining.

【0041】次に、沸騰冷却器1を本発明による方法に
従って製造する手順を説明する。
Next, a procedure for manufacturing the evaporative cooler 1 according to the method of the present invention will be described.

【0042】まず、既に詳細を説明したタンクセグメン
ト10、端部セグメント11、側方セグメント12、角
部セグメント13、枠体20、仕切板30、端板31、
接合板32、フィン40、ヘッダー50、インナーフィ
ン70のそれぞれを必要数準備する。
First, the tank segment 10, the end segment 11, the side segment 12, the corner segment 13, the frame 20, the partition plate 30, the end plate 31,
A required number of each of the joining plate 32, the fins 40, the header 50, and the inner fins 70 are prepared.

【0043】次いで、各構成部材に形成された位置合せ
孔16,26,31a,36,56に位置合せピン60
を挿通しながら(図2参照)、端部セグメント11と2
個の角部セグメント13,13との組合せ、接合板3
2、端板31、仕切板30、タンクセグメント10とフ
ィン40と2個の側方セグメント12,12とヘッダー
50との組合せ、仕切板30、枠体20とインナーフィ
ン70との組合せ、仕切板30、タンクセグメント10
とフィン40と2個の側方セグメント12,12とヘッ
ダー50との組合せ、仕切板30、枠体20とインナー
フィン70との組合せ、仕切板30、…(中略)…、仕
切板30、端板31、接合板32、端部セグメント11
と2個の角部セグメント13,13との組合せ、を、こ
の順に全て重ねて非接合積層体1a(図2はその一部の
みを示している)を形成し、固定用クランプ等で図1に
両矢印Aで示す前後方向に適度に加圧して保持する。
Next, the positioning pins 60 are inserted into the positioning holes 16, 26, 31a, 36, 56 formed in the respective constituent members.
Through the end segments 11 and 2 (see FIG. 2).
Combination with three corner segments 13, 13, joint plate 3
2, end plate 31, partition plate 30, combination of tank segment 10 and fin 40, two side segments 12, 12 and header 50, partition plate 30, combination of frame 20 and inner fin 70, partition plate 30, tank segment 10
, The combination of the fins 40, the two side segments 12, 12 and the header 50, the partition plate 30, the combination of the frame body 20 and the inner fin 70, the partition plate 30,... (Omitted), the partition plate 30, the end Plate 31, joining plate 32, end segment 11
And a combination of the two corner segments 13 and 13 are all superposed in this order to form a non-bonded laminated body 1a (FIG. 2 shows only a part thereof). Then, it is appropriately pressed and held in the front-rear direction indicated by the double arrow A.

【0044】次いで、固定保持された非接合積層体1a
を電気加熱炉等に収納し、炉内を真空にした後、仕切板
30が有するろう材の融点を越えるまで温度上昇させ
る。高温状態に所定時間保持した後、炉内温度を下げ、
十分に温度低下した状態で沸騰冷却器1を炉から取出
す。
Next, the non-bonded laminated body 1a fixed and held
Is stored in an electric heating furnace or the like, and the inside of the furnace is evacuated, and then the temperature is increased until the melting point of the brazing material of the partition plate 30 is exceeded. After holding at high temperature for a predetermined time, lower the furnace temperature,
With the temperature lowered sufficiently, the boiling cooler 1 is taken out of the furnace.

【0045】上記の加熱処理が終了した沸騰冷却器1で
は、仕切板30及び接合板32が有するろう材が溶融し
て、全ての構成部材が一体化されている。なお前述のよ
うに、アルミニウム−シリコン系ろう材、またはアルミ
ニウム−シリコン−マグネシウム系ろう材を用いた場
合、ろう材を溶融させるために適切な温度は約650℃
である。
In the boiling cooler 1 after the above heat treatment, the brazing material of the partition plate 30 and the joining plate 32 is melted, and all the constituent members are integrated. As described above, when an aluminum-silicon-based brazing material or an aluminum-silicon-magnesium-based brazing material is used, a suitable temperature for melting the brazing material is about 650 ° C.
It is.

【0046】次に、本発明に関するいくつかの変更形態
について説明する。
Next, some modifications of the present invention will be described.

【0047】前後張出部4は、上記の実施形態では主と
して沸騰冷却器1の取付け用に使用されるものである
が、発熱体80に接触させて吸熱用に利用してもよい。
その場合、例えば、端板31及び接合板32にも仕切板
30が有する液相冷媒用開口部34…34と同様の開口
部を設けて、端部セグメント11が有する通路11a…
11aを冷媒収容部3a…3aに連通させ、なおかつ、
前後張出部4の端面は、もう1枚の接合板32を追加接
合して(他の部材と共に真空ろう付けで面接合される)
封止する。この場合、前後張出部4の端面で、端部セグ
メント11と角部セグメント13とが連結されるので、
剛性がさらに増大するという効果もある。従って、通路
11a…11aを冷媒収容部3a…3aに連通させない
場合であっても、接合板32を追加してもよい。
The front and rear overhang portions 4 are mainly used for mounting the boiling cooler 1 in the above embodiment, but may be used for absorbing heat by contacting the heating element 80.
In this case, for example, the end plates 31 and the joining plate 32 are provided with openings similar to the liquid-phase refrigerant openings 34...
11a is communicated with the refrigerant storage portions 3a... 3a, and
The other end face of the front and rear overhang portion 4 is additionally joined with another joining plate 32 (surface joining is performed by vacuum brazing together with other members).
Seal. In this case, since the end segment 11 and the corner segment 13 are connected at the end face of the front and rear overhang portion 4,
There is also an effect that the rigidity is further increased. Therefore, even when the passages 11a... 11a are not communicated with the refrigerant accommodating portions 3a.

【0048】側方張出部5は、前述の実施形態では主と
して沸騰冷却器1の取付け用に使用されるものである
が、発熱体80に接触させて吸熱用に利用してもよい。
その場合には、例えば、タンクセグメント10と側方セ
グメント12とを分割せずに一体で形成し、タンクセグ
メント10が有する冷媒通路14と側方セグメント12
が有する通路12aとを連通させ、また、枠体20が有
する冷媒収容溝24と通路22とを連通させる。
In the above-described embodiment, the side projecting portion 5 is mainly used for attaching the boiling cooler 1, but may be used for absorbing heat by contacting the heating element 80.
In this case, for example, the tank segment 10 and the side segment 12 are integrally formed without being divided, and the refrigerant passage 14 and the side segment 12
And the coolant accommodating groove 24 of the frame 20 and the passage 22 are communicated.

【0049】前後張出部4及び側方張出部5のいずれか
を排除した形態、あるいは双方とも排除した形態でも、
本発明に係る基本的な作用・効果は得られる。しかし、
前後張出部4または側方張出部5を備えていると、沸騰
冷却器1の取付けの自由度が増して好ましい。
In a form in which one of the front and rear overhang portions 4 and the side overhang portions 5 is eliminated, or a form in which both are eliminated,
The basic operation and effect according to the present invention can be obtained. But,
The provision of the front and rear overhang portions 4 or the side overhang portions 5 is preferable because the degree of freedom in mounting the evaporative cooler 1 is increased.

【0050】図示の形態では、枠体20がインナーフィ
ン70を保持しているが、このインナーフィン70は省
略可能である。但し、この場合、冷却性能はやや劣るこ
とになる。
In the illustrated embodiment, the frame body 20 holds the inner fin 70, but the inner fin 70 can be omitted. However, in this case, the cooling performance is slightly inferior.

【0051】また、インナーフィン70が存在する場合
でも、存在しない場合でも、枠体20において冷媒収容
溝24…24を形成している側壁部24a…24aを、
さらに上方まで延在させてもよい(インナーフィン70
が存在する場合にはインナーフィン70の上下幅が小さ
くなるが)。このようにすると、枠体20による仕切板
30の支持剛性が増大し、耐圧性、耐久性がさらに向上
するので好ましい。
Further, regardless of the presence or absence of the inner fin 70, the side walls 24a... 24a forming the coolant accommodating grooves 24.
The inner fin 70 may extend further upward.
However, the vertical width of the inner fin 70 becomes smaller when the fin exists.) This is preferable because the support rigidity of the partition plate 30 by the frame body 20 is increased, and the pressure resistance and the durability are further improved.

【0052】図8は、タンクセグメント10の冷媒通路
の変更形態を示している。この変更形態における冷媒通
路14′の輪郭は、沸騰冷却器1の前後方向(押出母材
の押出方向)に延在する多数の凸条14aと凹溝14b
とから形成されている。このようにすると、冷媒通路1
4′の輪郭部表面積が大きくなり、核沸騰の起点が多く
なる。従って、液相冷媒の気化が一層盛んになり、気化
によって持ち出される熱量が増加するので冷却器として
の冷却性能の向上を図ることができる。なお、図示の形
態では凹凸形状を略矩形としているが、これは一例に過
ぎず、三角形状、サイン波のような曲線状、といった矩
形以外の形状としてもよく、各凹凸の大きさも自由に選
択することができる。また、ここではタンクセグメント
10の冷媒通路14′のみを示しているが、枠体20の
冷媒収容溝24…24、及び仕切板30の液相冷媒用開
口部34…34の輪郭も、同様の凹凸形状を有するよう
に形成してもよい。
FIG. 8 shows a modified embodiment of the refrigerant passage of the tank segment 10. The outline of the refrigerant passage 14 ′ in this modified embodiment has a large number of ridges 14 a and concave grooves 14 b extending in the front-rear direction (extrusion direction of the extrusion base material) of the boiling cooler 1.
And is formed from By doing so, the refrigerant passage 1
The contour surface area of 4 'is increased, and the starting point of nucleate boiling is increased. Therefore, the vaporization of the liquid-phase refrigerant becomes more active, and the amount of heat taken out by the vaporization increases, so that the cooling performance as a cooler can be improved. In the illustrated embodiment, the concavo-convex shape is substantially rectangular, but this is merely an example, and may be a shape other than a rectangle such as a triangular shape or a curved shape such as a sine wave, and the size of each concavo-convex may be freely selected. can do. Although only the refrigerant passage 14 'of the tank segment 10 is shown here, the outlines of the refrigerant accommodating grooves 24 ... 24 of the frame 20 and the liquid-phase refrigerant openings 34 ... 34 of the partition plate 30 are similar. It may be formed to have an uneven shape.

【0053】図示の実施形態では、枠体20の冷媒収容
溝24…24の下部形状をタンクセグメント10の冷媒
通路14…14に対応した形状としているが、冷媒収容
溝24…24の底面が冷媒通路14…14の底面より上
方に位置するように構成すれば、枠体20が壁となっ
て、冷媒収容部3a…3aが前後方向にいくつかの区画
に分割される。このような構成によれば、前後方向に傾
いた場合や前後方向に遠心力の作用を受けた場合でも、
ある程度の液相冷媒が各区画内に残留するので、液相冷
媒の一方向への極端な偏りを防止することができ、こう
して、液涸れの危険を回避することができる。
In the illustrated embodiment, the shape of the lower portion of the coolant accommodating grooves 24... 24 of the frame body 20 is a shape corresponding to the coolant passages 14. If it is configured so as to be located above the bottom surface of the passages 14..., The frame 20 serves as a wall, and the coolant accommodating portions 3a. According to such a configuration, even when tilted in the front-rear direction or when subjected to the action of centrifugal force in the front-rear direction,
Since a certain amount of the liquid-phase refrigerant remains in each section, it is possible to prevent the liquid-phase refrigerant from being extremely biased in one direction, and thus to avoid the danger of liquid drying.

【0054】図示の実施形態では、沸騰冷却器1はヘッ
ダー50を備えているが、ヘッダー50を含まない形態
であっても、本発明に係る基本的な作用・効果は得られ
る。この場合、仕切板30における気相冷媒用開口部3
5…35を省略し、フィン40の上端部は、仕切板30
の上端部に一致させることが好ましい。
In the illustrated embodiment, the boiling cooler 1 is provided with the header 50. However, even if the boiling cooler 1 does not include the header 50, the basic operation and effect according to the present invention can be obtained. In this case, the gas phase refrigerant opening 3 in the partition plate 30
5 ... 35 are omitted, and the upper end of the fin 40 is
It is preferable to match with the upper end of.

【0055】図9は、図4における連通溝15の変更形
態である連通溝15′を備えたタンクセグメント10′
を示し、図10は、図9におけるX−X線視断面を示し
ている。この連通溝15′は、タンクセグメント10′
の厚さ(前後)方向に貫通する形でリブの一部を切除し
た形状である。タンクセグメント10′はアルミニウム
の押出型材を切断して形成されるので、連通溝15′
は、母材の押出成形時に、同時に形成することが可能で
ある。従って、前記連通溝15の場合に必要な複雑な後
加工が不要であり、沸騰冷却器の製作がより容易にな
る。このようなタンクセグメント10′を、例えば、タ
ンク部3の両端部2ヶ所に用いれば、前述のタンクセグ
メント10を用いた実施形態と同様の作用を得ることが
できる。
FIG. 9 shows a tank segment 10 'provided with a communication groove 15' which is a modification of the communication groove 15 in FIG.
FIG. 10 shows a cross section taken along line XX in FIG. This communication groove 15 ′ is formed in the tank segment 10 ′.
The rib has a shape in which a part of the rib is cut off so as to penetrate in the thickness (front-back) direction. Since the tank segment 10 'is formed by cutting an extruded aluminum material, the communication groove 15' is formed.
Can be formed simultaneously with the extrusion of the base material. Therefore, complicated post-processing required in the case of the communication groove 15 is unnecessary, and the production of the boiling cooler becomes easier. If such a tank segment 10 ′ is used at, for example, two places at both ends of the tank portion 3, the same operation as the embodiment using the above-described tank segment 10 can be obtained.

【0056】上記においては、使用される冷媒の代表例
としてエタノールを挙げたが、冷媒は、発熱体の温度や
使用環境の外気温などに応じて適宜選択することができ
る。オゾン破壊の懸念がない他の好適な冷媒の一例とし
て、パーフロロカーボンを挙げることができる。
In the above description, ethanol is mentioned as a typical example of the refrigerant used. However, the refrigerant can be appropriately selected according to the temperature of the heating element, the outside temperature of the use environment, and the like. As an example of another suitable refrigerant having no fear of ozone depletion, perfluorocarbon can be given.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、全体剛性が高く、耐圧性に優れ、熱応力または
圧力変動による亀裂・冷媒漏れが生じにくく、なおかつ
製造が容易である沸騰冷却器が提供される。さらに、本
発明によれば、このような沸騰冷却器を真空ろう付け法
によって極めて容易に製造することができる。
As described in detail above, according to the present invention, the overall rigidity is high, the pressure resistance is excellent, cracks and refrigerant leakage due to thermal stress or pressure fluctuation are unlikely to occur, and the production is easy. A boiling cooler is provided. Furthermore, according to the invention, such a boiling cooler can be produced very easily by vacuum brazing.

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

【図1】 本発明による沸騰冷却器の一実施形態を完成
状態で示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a boiling cooler according to the present invention in a completed state.

【図2】 図1の沸騰冷却器の一部を、各構成部材に分
解して示す分解斜視図である。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing a part of the boiling cooler of FIG.

【図3】 図1の沸騰冷却器についてコンデンサ部を除
去してタンク部のみを上方から見た平面図である。
FIG. 3 is a plan view of the boiling cooler of FIG. 1 in which a condenser portion is removed and only a tank portion is viewed from above.

【図4】 図1の沸騰冷却器を構成するタンクセグメン
トを示す正面図である。
FIG. 4 is a front view showing a tank segment constituting the boiling cooler of FIG. 1;

【図5】 図4におけるV−V線視断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG. 4;

【図6】 図1の沸騰冷却器の扁平空間の輪郭を形成す
る枠体の正面図である。
FIG. 6 is a front view of a frame forming an outline of a flat space of the boiling cooler of FIG. 1;

【図7】 図1の沸騰冷却器の扁平空間の壁面を形成す
る仕切板の正面図である。
FIG. 7 is a front view of a partition plate forming a wall surface of a flat space of the boiling cooler of FIG. 1;

【図8】 タンクセグメント内冷媒通路の変更実施形態
を示す正面図である。
FIG. 8 is a front view showing a modified embodiment of the refrigerant passage in the tank segment.

【図9】 別形態の連通溝を備えたタンクセグメントを
示す正面図である。
FIG. 9 is a front view showing a tank segment provided with another type of communication groove.

【図10】 図9におけるX−X線視断面図である。FIG. 10 is a sectional view taken along line XX in FIG. 9;

【図11】 従来の沸騰冷却器の一例を完成状態で示す
斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view showing an example of a conventional boiling cooler in a completed state.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…沸騰冷却器; 1a…非接合積層体(積層体);
10,10′…タンクセグメント; 10a…接続部;
14,14′…冷媒通路; 15,15′…連通溝;
16,26,31a,36,56…位置合せ孔; 2
0…枠体; 24…冷媒収容溝; 30…仕切板; 3
4…液相冷媒用開口部(開口部); 35…気相冷媒用
開口部; 40…フィン; 50…ヘッダー; 55…
気相冷媒通路; 60…位置合せピン; 70…インナ
ーフィン; 80…発熱体; C…連通溝の中心; H
…冷媒通路の最大高さ; W…連通溝の上下間隔
1. Boiling cooler; 1a Non-joined laminated body (laminated body);
10, 10 ': tank segment; 10a: connecting portion;
14, 14 '... refrigerant passage; 15, 15' ... communication groove;
16, 26, 31a, 36, 56 ... alignment holes; 2
0: Frame body; 24: Refrigerant accommodating groove; 30: Partition plate;
4 ... opening for liquid-phase refrigerant (opening); 35 ... opening for gas-phase refrigerant; 40 ... fin; 50 ... header;
Gas phase refrigerant passage; 60: alignment pin; 70: inner fin; 80: heating element; C: center of communication groove;
... Maximum height of the refrigerant passage; W: Vertical spacing of the communication groove

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液相冷媒を収容するために貫通形成され
た冷媒通路を有しかつ外部の発熱体と接続する複数のタ
ンクセグメントと、 下部に前記液相冷媒を収容し上部に前記発熱体の熱によ
って蒸発した気相冷媒を収容する扁平空間の輪郭を形成
する枠体と、 金属板の両面にろう材層が形成されたブレージングシー
トからなり前記冷媒通路に連通する液相冷媒用開口部を
下部に有しかつ前記枠体の両側に設けられた仕切板と、
を備え、 前記仕切板の下部には前記タンクセグメントが、前記冷
媒通路と前記液相冷媒用開口部とを連通させた積層状態
でろう付け一体化されていることを特徴とする沸騰冷却
器。
1. A plurality of tank segments each having a coolant passage formed therethrough for accommodating a liquid-phase refrigerant and connected to an external heating element, and a lower part for accommodating the liquid-phase refrigerant and an upper part of the heating element. A frame forming an outline of a flat space for accommodating a vapor-phase refrigerant evaporated by heat of the heat, and a brazing sheet having a brazing material layer formed on both surfaces of a metal plate, and an opening for a liquid-phase refrigerant communicating with the refrigerant passage. Having a lower part and provided on both sides of the frame body,
The boiling cooler is characterized in that the tank segment is integrated by brazing below the partition plate in a laminated state in which the refrigerant passage and the liquid-phase refrigerant opening communicate with each other.
【請求項2】 前記タンクセグメントは、前記冷媒通路
を複数備えると共に該複数の冷媒通路を互いに連通させ
る連通溝を有していることを特徴とする請求項1に記載
の沸騰冷却器。
2. The boiling cooler according to claim 1, wherein the tank segment includes a plurality of the refrigerant passages and has a communication groove for communicating the plurality of refrigerant passages with each other.
【請求項3】 前記連通溝の上端部は、前記冷媒通路の
最大高さ×〔0.4〜0.9〕に設定される冷媒液面よ
り下方に配置され、かつ、前記連通溝の上下間隔は、前
記最大高さ×0.13以上とされていることを特徴とす
る請求項2に記載の沸騰冷却器。
3. An upper end portion of the communication groove is disposed below a refrigerant liquid level set to a maximum height of the refrigerant passage × [0.4 to 0.9], and an upper and lower portion of the communication groove. 3. The boiling cooler according to claim 2, wherein the interval is equal to or more than the maximum height × 0.13.
【請求項4】 前記枠体は、熱の放散を促進するための
インナーフィンを前記扁平空間内に保持するように形成
されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか
1項に記載の沸騰冷却器。
4. The frame according to claim 1, wherein the frame is formed so as to hold an inner fin for promoting heat dissipation in the flat space. A boiling cooler as described.
【請求項5】 液相冷媒を収容するために貫通形成され
た冷媒通路を有しかつ外部の発熱体との接続部を含む複
数のタンクセグメントと、下部に前記液相冷媒を収容し
上部に前記発熱体の熱によって蒸発した気相冷媒を収容
する扁平空間の輪郭を形成する枠体と、金属板の両面に
ろう材層が形成されたブレージングシートからなり前記
冷媒通路に連通する液相冷媒用開口部を下部に有しかつ
前記枠体の両側に設けられた仕切板と、を準備する段階
と、前記仕切板と前記枠体と前記タンクセグメントと
を、前記冷媒通路と前記液相冷媒用開口部とを連通させ
た状態で積層して積層体を組立てる段階と、 前記積層体を加熱ろう付けにより一体化する段階と、を
含むことを特徴とする、沸騰冷却器の製造方法。
5. A plurality of tank segments each having a refrigerant passage formed therethrough for containing a liquid-phase refrigerant and including a connection portion with an external heating element, and a lower part containing the liquid-phase refrigerant, A liquid-phase refrigerant comprising a frame forming a contour of a flat space accommodating a vapor-phase refrigerant evaporated by the heat of the heating element, and a brazing sheet having a brazing material layer formed on both surfaces of a metal plate and communicating with the refrigerant passage. Preparing a partition plate having an opening portion at a lower portion and provided on both sides of the frame body, and separating the partition plate, the frame body and the tank segment with the refrigerant passage and the liquid-phase refrigerant. A method for manufacturing a boiling cooler, comprising: a step of assembling a laminated body by laminating the laminated body in a state in which the laminated body is communicated with the opening; and a step of integrating the laminated body by heating brazing.
【請求項6】 前記仕切板と前記枠体と前記タンクセグ
メントとは、それぞれ対応する位置に位置合せ孔を有
し、前記積層体を組立てる段階は、前記位置合せ孔に位
置合せピンを挿通する段階を含むことを特徴とする請求
項5に記載の、沸騰冷却器の製造方法。
6. The partition plate, the frame, and the tank segment each have an alignment hole at a corresponding position, and in the step of assembling the laminate, an alignment pin is inserted into the alignment hole. The method according to claim 5, comprising a step.
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