JP2003130561A - 沸騰冷却装置 - Google Patents
沸騰冷却装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—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
- 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
- F28D15/0266—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 with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
- F28F13/08—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by varying the cross-section of the flow channels
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 体格の大型化を招くことなく冷媒の循環をス
ムーズに行うことができ、且つ組み付け性に優れる沸騰
冷却装置１を提供すること。 【解決手段】 チューブ３は、自身の下端部が冷媒容器
２の挿入孔５に差し込まれて、冷媒容器２の上面に略直
立して組み付けられる。但し、沸騰領域内に配置される
チューブ３Ａは、沸騰領域外に配置されるチューブ３Ｂ
より、冷媒容器２に接続される下端開口部の通路断面積
が急激に拡大するラッパ形状に設けられている。これに
より、冷媒容器２内で沸騰した冷媒蒸気の多くが沸騰領
域内に配置されているチューブ３Ａへ集中して流れ込む
ことができる。一方、チューブ３Ａからヘッダタンク４
に流入して拡散した冷媒蒸気は、沸騰領域外に配置され
ている各チューブ３Ｂへ流入し、各チューブ３Ｂ内を流
れる際に冷却され、凝縮液となって冷媒容器２に還流す
ることができる。
ムーズに行うことができ、且つ組み付け性に優れる沸騰
冷却装置１を提供すること。 【解決手段】 チューブ３は、自身の下端部が冷媒容器
２の挿入孔５に差し込まれて、冷媒容器２の上面に略直
立して組み付けられる。但し、沸騰領域内に配置される
チューブ３Ａは、沸騰領域外に配置されるチューブ３Ｂ
より、冷媒容器２に接続される下端開口部の通路断面積
が急激に拡大するラッパ形状に設けられている。これに
より、冷媒容器２内で沸騰した冷媒蒸気の多くが沸騰領
域内に配置されているチューブ３Ａへ集中して流れ込む
ことができる。一方、チューブ３Ａからヘッダタンク４
に流入して拡散した冷媒蒸気は、沸騰領域外に配置され
ている各チューブ３Ｂへ流入し、各チューブ３Ｂ内を流
れる際に冷却され、凝縮液となって冷媒容器２に還流す
ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒の沸騰熱伝達
により発熱体を冷却する沸騰冷却装置に関する。
により発熱体を冷却する沸騰冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術として、本出願人が既に出願し
ている沸騰冷却装置（特願2000-402293 参照）を図７に
示す。この沸騰冷却装置100 は、冷媒容器110 と放熱器
120 とで構成され、冷媒容器110 の下側表面に発熱体13
0 が取り付けられる。冷媒容器110 は、上壁面の一部が
上方へ高く形成された凸部140 を有し、その凸部140 の
上端面に蒸気流出口が形成されている。
ている沸騰冷却装置（特願2000-402293 参照）を図７に
示す。この沸騰冷却装置100 は、冷媒容器110 と放熱器
120 とで構成され、冷媒容器110 の下側表面に発熱体13
0 が取り付けられる。冷媒容器110 は、上壁面の一部が
上方へ高く形成された凸部140 を有し、その凸部140 の
上端面に蒸気流出口が形成されている。
【０００３】放熱器120 は、凸部140 の上端面に直立し
て組み付けられるヘッダタンク150と、このヘッダタン
ク150 と冷媒容器110 とを連通するチューブ160 とを有
し、ヘッダタンク150 の下端開口部が凸部140 の蒸気流
出口に嵌合して冷媒容器110の内部空間と連通してい
る。この構成によれば、発熱体130 の熱を受けて沸騰し
た冷媒蒸気が、図中矢印で示す様に、冷媒容器110 の凸
部140 へ流れ込み、その凸部140 に開口する蒸気流出口
よりヘッダタンク150 内に流入することができる。つま
り、冷媒容器110 内で沸騰気化した冷媒蒸気を優先的に
ヘッダタンク150 へ導くことができるので、冷媒容器11
0 と放熱器120 との間で冷媒の循環をスムーズにでき
る。
て組み付けられるヘッダタンク150と、このヘッダタン
ク150 と冷媒容器110 とを連通するチューブ160 とを有
し、ヘッダタンク150 の下端開口部が凸部140 の蒸気流
出口に嵌合して冷媒容器110の内部空間と連通してい
る。この構成によれば、発熱体130 の熱を受けて沸騰し
た冷媒蒸気が、図中矢印で示す様に、冷媒容器110 の凸
部140 へ流れ込み、その凸部140 に開口する蒸気流出口
よりヘッダタンク150 内に流入することができる。つま
り、冷媒容器110 内で沸騰気化した冷媒蒸気を優先的に
ヘッダタンク150 へ導くことができるので、冷媒容器11
0 と放熱器120 との間で冷媒の循環をスムーズにでき
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の沸騰
冷却装置100 は、冷媒容器110 の上壁面に凸部140 を設
けて、その凸部140 の上端面にヘッダタンク150 を直立
して組み付けているので、高さ方向に装置が大型化す
る。また、凸部140 が放熱器120 側へ張り出すため、十
分な放熱面積を確保するためには、放熱器120 のコア体
格が大きくなる。これらの結果、実装上の制約が大きく
なるという問題が生じる。
冷却装置100 は、冷媒容器110 の上壁面に凸部140 を設
けて、その凸部140 の上端面にヘッダタンク150 を直立
して組み付けているので、高さ方向に装置が大型化す
る。また、凸部140 が放熱器120 側へ張り出すため、十
分な放熱面積を確保するためには、放熱器120 のコア体
格が大きくなる。これらの結果、実装上の制約が大きく
なるという問題が生じる。
【０００５】更に、チューブ160 の両端部は、ヘッダタ
ンク150 と冷媒容器110 に対する組み付け方向が異なる
上に、長さが異なる複数種類のチューブ160 を必要とす
るため、組み付け性が悪く、且つコストが高くなる。本
発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的
は、体格の大型化を招くことなく冷媒の循環をスムーズ
に行うことができ、且つ組み付け性に優れる沸騰冷却装
置を提供することにある。
ンク150 と冷媒容器110 に対する組み付け方向が異なる
上に、長さが異なる複数種類のチューブ160 を必要とす
るため、組み付け性が悪く、且つコストが高くなる。本
発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的
は、体格の大型化を招くことなく冷媒の循環をスムーズ
に行うことができ、且つ組み付け性に優れる沸騰冷却装
置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】（請求項１の手段）本発
明は、冷媒容器に貯留されている冷媒が発熱体から受熱
して沸騰気化し、その冷媒蒸気が有する潜熱を放熱部よ
り放出して発熱体を冷却する沸騰冷却装置であって、発
熱体の取付け範囲を冷媒容器の上面に投影した部分を沸
騰領域と呼ぶ時に、複数本のチューブのうち、沸騰領域
内に配置されるチューブは、沸騰領域外に配置されるチ
ューブより、冷媒容器に接続される下端開口部の通路断
面積が大きく設けられている。
明は、冷媒容器に貯留されている冷媒が発熱体から受熱
して沸騰気化し、その冷媒蒸気が有する潜熱を放熱部よ
り放出して発熱体を冷却する沸騰冷却装置であって、発
熱体の取付け範囲を冷媒容器の上面に投影した部分を沸
騰領域と呼ぶ時に、複数本のチューブのうち、沸騰領域
内に配置されるチューブは、沸騰領域外に配置されるチ
ューブより、冷媒容器に接続される下端開口部の通路断
面積が大きく設けられている。
【０００７】この構成によれば、発熱体の熱を受けて沸
騰気化した冷媒蒸気が、複数本のチューブのうち、沸騰
領域内に配置されているチューブに優先的に流れ込むこ
とができる。その結果、沸騰領域内に配置されているチ
ューブからヘッダタンクに流入し、そのヘッダタンク内
で拡散した冷媒蒸気が、沸騰領域外に配置されているチ
ューブを通って冷却され、凝縮液となって冷媒容器に還
流する。
騰気化した冷媒蒸気が、複数本のチューブのうち、沸騰
領域内に配置されているチューブに優先的に流れ込むこ
とができる。その結果、沸騰領域内に配置されているチ
ューブからヘッダタンクに流入し、そのヘッダタンク内
で拡散した冷媒蒸気が、沸騰領域外に配置されているチ
ューブを通って冷却され、凝縮液となって冷媒容器に還
流する。
【０００８】本発明では、沸騰領域内に配置されるチュ
ーブの下端開口部の通路断面積を他のチューブより大き
くするだけで冷媒の循環を良好にできるので、放熱部の
体格が大きくなることはなく、且つ装置全体が大型化す
ることもない。また、沸騰領域内に配置されるチューブ
と沸騰領域外に配置されるチューブの長さを同一にで
き、且つチューブの両端部を上下方向に組み付けること
ができるので、従来技術で説明した先願の沸騰冷却装置
と比較して、組み付け性が良く、量産によって低コスト
化を図ることが可能である。
ーブの下端開口部の通路断面積を他のチューブより大き
くするだけで冷媒の循環を良好にできるので、放熱部の
体格が大きくなることはなく、且つ装置全体が大型化す
ることもない。また、沸騰領域内に配置されるチューブ
と沸騰領域外に配置されるチューブの長さを同一にで
き、且つチューブの両端部を上下方向に組み付けること
ができるので、従来技術で説明した先願の沸騰冷却装置
と比較して、組み付け性が良く、量産によって低コスト
化を図ることが可能である。
【０００９】（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、沸騰領域内に配置されるチューブ
は、自身の下端側が下端開口部に向かって急激に通路断
面積が拡大する形状に設けられている。これにより、沸
騰領域内に配置されるチューブ内に冷媒蒸気を効果的に
導くことができる。
騰冷却装置において、沸騰領域内に配置されるチューブ
は、自身の下端側が下端開口部に向かって急激に通路断
面積が拡大する形状に設けられている。これにより、沸
騰領域内に配置されるチューブ内に冷媒蒸気を効果的に
導くことができる。
【００１０】（請求項３の手段）請求項１に記載した沸
騰冷却装置において、沸騰領域内に配置されるチューブ
は、沸騰領域外に配置されるチューブより、冷媒容器に
接続される下端開口部からヘッダタンクに接続される上
端開口部までの全長にわたって通路断面積が大きく設け
られている。この場合、沸騰領域内に配置されるチュー
ブの流路抵抗が小さくなるので、冷媒蒸気が流れ易くな
り、よりスムーズに冷媒が循環できるため、性能向上を
期待できる。
騰冷却装置において、沸騰領域内に配置されるチューブ
は、沸騰領域外に配置されるチューブより、冷媒容器に
接続される下端開口部からヘッダタンクに接続される上
端開口部までの全長にわたって通路断面積が大きく設け
られている。この場合、沸騰領域内に配置されるチュー
ブの流路抵抗が小さくなるので、冷媒蒸気が流れ易くな
り、よりスムーズに冷媒が循環できるため、性能向上を
期待できる。
【００１１】（請求項４の手段）本発明は、冷媒容器に
貯留されている冷媒が発熱体から受熱して沸騰気化し、
その冷媒蒸気が有する潜熱を放熱部より放出して発熱体
を冷却する沸騰冷却装置であって、発熱体の取付け範囲
を冷媒容器の上面に投影した部分を沸騰領域と呼ぶ時
に、複数本のチューブは、沸騰領域内に配置される第１
のチューブ群と、沸騰領域外に配置される第２のチュー
ブ群とで構成され、第１のチューブ群の方が、第２のチ
ューブ群より、隣合うチューブ同士の間隔が小さく設け
られている。
貯留されている冷媒が発熱体から受熱して沸騰気化し、
その冷媒蒸気が有する潜熱を放熱部より放出して発熱体
を冷却する沸騰冷却装置であって、発熱体の取付け範囲
を冷媒容器の上面に投影した部分を沸騰領域と呼ぶ時
に、複数本のチューブは、沸騰領域内に配置される第１
のチューブ群と、沸騰領域外に配置される第２のチュー
ブ群とで構成され、第１のチューブ群の方が、第２のチ
ューブ群より、隣合うチューブ同士の間隔が小さく設け
られている。
【００１２】この構成によれば、発熱体の熱を受けて沸
騰気化した冷媒蒸気が、沸騰領域内に配置されているチ
ューブに優先的に流れ込むことができ、且つ第１のチュ
ーブ群の方が第２のチューブ群より隣合うチューブ同士
の間隔が小さく設けられているので、より多くの冷媒蒸
気が第１のチューブ群を構成する各チューブ内に流入す
ることができる。
騰気化した冷媒蒸気が、沸騰領域内に配置されているチ
ューブに優先的に流れ込むことができ、且つ第１のチュ
ーブ群の方が第２のチューブ群より隣合うチューブ同士
の間隔が小さく設けられているので、より多くの冷媒蒸
気が第１のチューブ群を構成する各チューブ内に流入す
ることができる。
【００１３】本発明では、沸騰領域内に配置される第１
のチューブ群の方が、沸騰領域外に配置される第２のチ
ューブ群より、隣合うチューブ同士の間隔を小さくする
だけで冷媒の循環を良好にできるので、放熱部の体格が
大きくなることはなく、且つ装置全体が大型化すること
もない。また、沸騰領域内に配置されるチューブと沸騰
領域外に配置されるチューブの長さを同一にでき、且つ
チューブの両端部を上下方向に組み付けることができる
ので、従来技術で説明した先願の沸騰冷却装置と比較し
て、組み付け性が良く、量産によって低コスト化を図る
ことが可能である。
のチューブ群の方が、沸騰領域外に配置される第２のチ
ューブ群より、隣合うチューブ同士の間隔を小さくする
だけで冷媒の循環を良好にできるので、放熱部の体格が
大きくなることはなく、且つ装置全体が大型化すること
もない。また、沸騰領域内に配置されるチューブと沸騰
領域外に配置されるチューブの長さを同一にでき、且つ
チューブの両端部を上下方向に組み付けることができる
ので、従来技術で説明した先願の沸騰冷却装置と比較し
て、組み付け性が良く、量産によって低コスト化を図る
ことが可能である。
【００１４】（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、冷媒容器は、板厚方
向に貫通する開口部を有する複数枚の中間プレートと、
表面に発熱体が取り付けられる受熱プレートと、表面に
チューブが組付けられる放熱プレートとを有し、受熱プ
レートと放熱プレートとの間に複数枚の中間プレートを
重ね合わせて構成され、放熱プレートに隣接する中間プ
レートは、放熱プレートに投影される沸騰領域に対応し
て開口部が大きく形成されている。
た何れかの沸騰冷却装置において、冷媒容器は、板厚方
向に貫通する開口部を有する複数枚の中間プレートと、
表面に発熱体が取り付けられる受熱プレートと、表面に
チューブが組付けられる放熱プレートとを有し、受熱プ
レートと放熱プレートとの間に複数枚の中間プレートを
重ね合わせて構成され、放熱プレートに隣接する中間プ
レートは、放熱プレートに投影される沸騰領域に対応し
て開口部が大きく形成されている。
【００１５】この構成では、発熱体の熱を受けて沸騰気
化した冷媒蒸気が、放熱プレートに隣接する中間プレー
トの開口部を通って、沸騰領域に配置されるチューブへ
流入する。従って、中間プレートの開口部を沸騰領域に
対応して大きく形成することで、冷媒蒸気が抜け易くな
り、よりスムーズに冷媒が循環できるため、性能向上を
期待できる。
化した冷媒蒸気が、放熱プレートに隣接する中間プレー
トの開口部を通って、沸騰領域に配置されるチューブへ
流入する。従って、中間プレートの開口部を沸騰領域に
対応して大きく形成することで、冷媒蒸気が抜け易くな
り、よりスムーズに冷媒が循環できるため、性能向上を
期待できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。 （第１実施例）図１は沸騰冷却装置１の斜視図である。
本実施例の沸騰冷却装置１は、内部空間に冷媒を貯留す
る冷媒容器２と、この冷媒容器２の内部空間と連通する
複数本のチューブ３（３Ａ、３Ｂ）と、その複数本のチ
ューブ３同士を連通する１本のヘッダタンク４とで構成
され、例えば真空雰囲気にて一体ろう付けにより製造さ
れる。
基づいて説明する。 （第１実施例）図１は沸騰冷却装置１の斜視図である。
本実施例の沸騰冷却装置１は、内部空間に冷媒を貯留す
る冷媒容器２と、この冷媒容器２の内部空間と連通する
複数本のチューブ３（３Ａ、３Ｂ）と、その複数本のチ
ューブ３同士を連通する１本のヘッダタンク４とで構成
され、例えば真空雰囲気にて一体ろう付けにより製造さ
れる。
【００１７】冷媒容器２は、図１に示す様に、上下方向
に偏平な箱型に設けられ、容器上面にチューブ３の下端
部が差し込まれる挿入孔５が複数設けられている。ま
た、冷媒容器２の底面中央部には、半導体素子等の発熱
部品を内蔵する発熱体６が螺子等により固定される。な
お、以下の説明において、冷媒容器２に対する発熱体６
の取付け範囲を冷媒容器２の上面に投影した部分を沸騰
領域と呼ぶ。
に偏平な箱型に設けられ、容器上面にチューブ３の下端
部が差し込まれる挿入孔５が複数設けられている。ま
た、冷媒容器２の底面中央部には、半導体素子等の発熱
部品を内蔵する発熱体６が螺子等により固定される。な
お、以下の説明において、冷媒容器２に対する発熱体６
の取付け範囲を冷媒容器２の上面に投影した部分を沸騰
領域と呼ぶ。
【００１８】チューブ３は、自身の下端部が冷媒容器２
の挿入孔５に差し込まれて、冷媒容器２の内部空間と連
通して冷媒容器２の上面に略直立して組み付けられる。
但し、上述した沸騰領域内に配置されるチューブ３Ａ
（本実施例では１本）は、沸騰領域外に配置されるチュ
ーブ３Ｂより、冷媒容器２に接続される下端開口部の通
路断面積が大きく設けられている。具体的には、図１に
示す様に、チューブ３Ａの下端側が下端開口部に向かっ
て急激に通路断面積が拡大するラッパ形状に設けられて
いる。
の挿入孔５に差し込まれて、冷媒容器２の内部空間と連
通して冷媒容器２の上面に略直立して組み付けられる。
但し、上述した沸騰領域内に配置されるチューブ３Ａ
（本実施例では１本）は、沸騰領域外に配置されるチュ
ーブ３Ｂより、冷媒容器２に接続される下端開口部の通
路断面積が大きく設けられている。具体的には、図１に
示す様に、チューブ３Ａの下端側が下端開口部に向かっ
て急激に通路断面積が拡大するラッパ形状に設けられて
いる。
【００１９】なお、冷媒容器２の沸騰領域内に開口する
挿入孔（図示しない）は、チューブ３の下端開口部の大
きさに対応して、他の挿入孔５より大きく形成されてい
る。ヘッダタンク４は、冷媒容器２と同様に偏平な箱型
に設けられ、各チューブ３の上端開口部が差し込まれ
て、各チューブ３と連通している。本発明の放熱部は、
上述したチューブ３とヘッダタンク４とで構成される。
但し、図１には示していないが、隣接するチューブ３同
士の間に放熱フィンを設けても良い。
挿入孔（図示しない）は、チューブ３の下端開口部の大
きさに対応して、他の挿入孔５より大きく形成されてい
る。ヘッダタンク４は、冷媒容器２と同様に偏平な箱型
に設けられ、各チューブ３の上端開口部が差し込まれ
て、各チューブ３と連通している。本発明の放熱部は、
上述したチューブ３とヘッダタンク４とで構成される。
但し、図１には示していないが、隣接するチューブ３同
士の間に放熱フィンを設けても良い。
【００２０】次に、沸騰冷却装置１の作用を説明する。
冷媒容器２に貯留されている冷媒は、発熱体６の熱を受
けて沸騰気化し、冷媒蒸気となって冷媒容器２からチュ
ーブ３内へ流れ込む。この時、沸騰領域内に配置されて
いるチューブ３Ａの下端開口部が沸騰領域外に配置され
ているチューブ３Ｂより通路断面積が大きく設けられ、
且つ冷媒容器２の沸騰領域内に開口する挿入孔の方が他
の挿入孔５より開口面積が大きく形成されているので、
冷媒容器２内で沸騰気化した冷媒蒸気の殆どが沸騰領域
内に配置されているチューブ３Ａへ集中して流れ込むこ
とができる。
冷媒容器２に貯留されている冷媒は、発熱体６の熱を受
けて沸騰気化し、冷媒蒸気となって冷媒容器２からチュ
ーブ３内へ流れ込む。この時、沸騰領域内に配置されて
いるチューブ３Ａの下端開口部が沸騰領域外に配置され
ているチューブ３Ｂより通路断面積が大きく設けられ、
且つ冷媒容器２の沸騰領域内に開口する挿入孔の方が他
の挿入孔５より開口面積が大きく形成されているので、
冷媒容器２内で沸騰気化した冷媒蒸気の殆どが沸騰領域
内に配置されているチューブ３Ａへ集中して流れ込むこ
とができる。
【００２１】チューブ３Ａへ流れ込んだ冷媒蒸気は、チ
ューブ３Ａからヘッダタンク４に流入し、ヘッダタンク
４内で拡散して沸騰領域外に配置されている各チューブ
３Ｂへ流入し、各チューブ３Ｂ内を流れる際に外気（冷
却風）によって冷却され、凝縮液となって冷媒容器２に
還流する。発熱体６から冷媒に伝達された熱は、冷媒蒸
気が冷却されて凝縮する際に潜熱として外気に放出され
る。
ューブ３Ａからヘッダタンク４に流入し、ヘッダタンク
４内で拡散して沸騰領域外に配置されている各チューブ
３Ｂへ流入し、各チューブ３Ｂ内を流れる際に外気（冷
却風）によって冷却され、凝縮液となって冷媒容器２に
還流する。発熱体６から冷媒に伝達された熱は、冷媒蒸
気が冷却されて凝縮する際に潜熱として外気に放出され
る。
【００２２】（第１実施例の効果）本実施例の沸騰冷却
装置１は、沸騰領域内に配置されるチューブ３Ａの下端
開口部の通路断面積を他のチューブ３Ｂより大きくする
ことにより、発熱体６の熱を受けて沸騰した冷媒蒸気が
集中してチューブ３Ａ内へ流れ込むことができる。その
結果、チューブ３Ａからヘッダタンク４に流入し、その
ヘッダタンク４内で拡散した冷媒蒸気が必然的に沸騰領
域外に配置されるチューブ３Ｂ内を通ることになり、そ
のチューブ３Ｂ内で冷却され、凝縮液となって冷媒容器
２に還流することができる。これにより、冷媒蒸気と凝
縮液とが干渉することなく、冷媒の循環がスムーズに行
われる。
装置１は、沸騰領域内に配置されるチューブ３Ａの下端
開口部の通路断面積を他のチューブ３Ｂより大きくする
ことにより、発熱体６の熱を受けて沸騰した冷媒蒸気が
集中してチューブ３Ａ内へ流れ込むことができる。その
結果、チューブ３Ａからヘッダタンク４に流入し、その
ヘッダタンク４内で拡散した冷媒蒸気が必然的に沸騰領
域外に配置されるチューブ３Ｂ内を通ることになり、そ
のチューブ３Ｂ内で冷却され、凝縮液となって冷媒容器
２に還流することができる。これにより、冷媒蒸気と凝
縮液とが干渉することなく、冷媒の循環がスムーズに行
われる。
【００２３】この沸騰冷却装置１は、冷媒容器２を偏平
な箱型のまま使用できる（従来技術で説明した凸部が不
要である）ので、放熱部の体格を大きくしなくても十分
な放熱面積を確保できる。また、全てのチューブ３（３
Ａ、３Ｂ）を同じ長さにできるので、高さ方向に装置全
体が大型化することもなく、実装上の制約を小さくでき
る。また、沸騰領域内に配置されるチューブ３Ａと沸騰
領域外に配置されるチューブ３Ｂの長さを同一にできる
だけでなく、各チューブ３の両端部を上下方向に組み付
けることができるので、従来技術で説明した先願の沸騰
冷却装置と比較して、組み付け性が良く、量産によって
低コスト化を図ることが可能である。
な箱型のまま使用できる（従来技術で説明した凸部が不
要である）ので、放熱部の体格を大きくしなくても十分
な放熱面積を確保できる。また、全てのチューブ３（３
Ａ、３Ｂ）を同じ長さにできるので、高さ方向に装置全
体が大型化することもなく、実装上の制約を小さくでき
る。また、沸騰領域内に配置されるチューブ３Ａと沸騰
領域外に配置されるチューブ３Ｂの長さを同一にできる
だけでなく、各チューブ３の両端部を上下方向に組み付
けることができるので、従来技術で説明した先願の沸騰
冷却装置と比較して、組み付け性が良く、量産によって
低コスト化を図ることが可能である。
【００２４】（第２実施例）図２は沸騰冷却装置１の斜
視図である。本実施例は、図２に示す様に、沸騰領域内
に配置されるチューブ３Ａの通路断面積を、自身の全長
にわたって他のチューブ３Ｂより大きくした場合の一例
である。この構成によれば、チューブ３Ａ内を冷媒蒸気
が流れる時の抵抗を小さくできるので、チューブ３Ａ内
を冷媒蒸気が流れ易くなる。その結果、よりスムーズに
冷媒が循環できる様になるため、性能向上を期待でき
る。
視図である。本実施例は、図２に示す様に、沸騰領域内
に配置されるチューブ３Ａの通路断面積を、自身の全長
にわたって他のチューブ３Ｂより大きくした場合の一例
である。この構成によれば、チューブ３Ａ内を冷媒蒸気
が流れる時の抵抗を小さくできるので、チューブ３Ａ内
を冷媒蒸気が流れ易くなる。その結果、よりスムーズに
冷媒が循環できる様になるため、性能向上を期待でき
る。
【００２５】（第３実施例）図３は沸騰冷却装置１の斜
視図である。本実施例は、図３に示す様に、冷媒容器２
とヘッダタンク４をそれぞれ積層構造とした場合の一例
である。冷媒容器２は、例えば図４に示す４枚のプレー
ト７（７Ａ〜７Ｄ）を重ね合わせて構成される。その４
枚のプレート７は、アルミニウム板やステンレス板等か
らプレス型により打ち抜かれたプレス材であり、表面に
発熱体６が固定される受熱プレート７Ａ、表面にチュー
ブ３が組付けられる放熱プレート７Ｂ、及び両プレート
７間に挟まれる２枚（３枚以上でも良い）の中間プレー
ト７Ｃ、７Ｄから成る。
視図である。本実施例は、図３に示す様に、冷媒容器２
とヘッダタンク４をそれぞれ積層構造とした場合の一例
である。冷媒容器２は、例えば図４に示す４枚のプレー
ト７（７Ａ〜７Ｄ）を重ね合わせて構成される。その４
枚のプレート７は、アルミニウム板やステンレス板等か
らプレス型により打ち抜かれたプレス材であり、表面に
発熱体６が固定される受熱プレート７Ａ、表面にチュー
ブ３が組付けられる放熱プレート７Ｂ、及び両プレート
７間に挟まれる２枚（３枚以上でも良い）の中間プレー
ト７Ｃ、７Ｄから成る。
【００２６】放熱プレート７Ｂには、図４（ａ）に示す
様に、チューブ３の端部を挿入するための挿入孔５が複
数箇所設けられている。但し、冷媒容器２の沸騰領域内
に開口する挿入孔５ａは、チューブ３の下端開口部の大
きさに対応して、他の挿入孔５ｂより大きく矩形に形成
されている。放熱プレート７Ｂに隣接する中間プレート
７Ｃには、図４（ｂ）に示す様に、プレート７Ｃの横方
向に延びるスリット状の開口部８が一定のピッチで複数
本並設されている。但し、中間プレート７Ｃの略中央部
には、放熱プレート７Ｂの沸騰領域内に開口する挿入孔
５に対応して開口部８ａが大きく矩形に形成されてい
る。
様に、チューブ３の端部を挿入するための挿入孔５が複
数箇所設けられている。但し、冷媒容器２の沸騰領域内
に開口する挿入孔５ａは、チューブ３の下端開口部の大
きさに対応して、他の挿入孔５ｂより大きく矩形に形成
されている。放熱プレート７Ｂに隣接する中間プレート
７Ｃには、図４（ｂ）に示す様に、プレート７Ｃの横方
向に延びるスリット状の開口部８が一定のピッチで複数
本並設されている。但し、中間プレート７Ｃの略中央部
には、放熱プレート７Ｂの沸騰領域内に開口する挿入孔
５に対応して開口部８ａが大きく矩形に形成されてい
る。
【００２７】受熱プレート７Ａに隣接する中間プレート
７Ｄには、図４（ｃ）に示す様に、プレート７Ｄの縦方
向に延びるスリット状の開口部９が一定のピッチで複数
本並設されている。但し、中間プレート７Ｄの略中央部
には、発熱体６の熱を受けて沸騰した冷媒蒸気が拡散し
ない様に、発熱体６の取付け範囲に相当する部分だけ開
口部９ａの上下方向の長さが限定して設けられている。
受熱プレート７Ａは、図４（ｄ）に示す様に、中間プレ
ート７Ｄの開口部９（９ａを含む）を閉じる平面を有す
る平板材である。
７Ｄには、図４（ｃ）に示す様に、プレート７Ｄの縦方
向に延びるスリット状の開口部９が一定のピッチで複数
本並設されている。但し、中間プレート７Ｄの略中央部
には、発熱体６の熱を受けて沸騰した冷媒蒸気が拡散し
ない様に、発熱体６の取付け範囲に相当する部分だけ開
口部９ａの上下方向の長さが限定して設けられている。
受熱プレート７Ａは、図４（ｄ）に示す様に、中間プレ
ート７Ｄの開口部９（９ａを含む）を閉じる平面を有す
る平板材である。
【００２８】ヘッダタンク４は、冷媒容器２と同様に、
複数枚のプレート１０を重ね合わせて構成される積層構
造体である。チューブ３は、第１実施例と同じく、沸騰
領域内に配置されるチューブ３Ａのみ、冷媒容器２に接
続される下端開口部の通路断面積が大きくラッパ形状に
拡大して設けられている。あるいは、第２実施例に示し
たチューブ３Ａ（チューブ３Ａの全長にわたって通路断
面積が他のチューブ３Ｂより大きい）を採用することも
可能である。
複数枚のプレート１０を重ね合わせて構成される積層構
造体である。チューブ３は、第１実施例と同じく、沸騰
領域内に配置されるチューブ３Ａのみ、冷媒容器２に接
続される下端開口部の通路断面積が大きくラッパ形状に
拡大して設けられている。あるいは、第２実施例に示し
たチューブ３Ａ（チューブ３Ａの全長にわたって通路断
面積が他のチューブ３Ｂより大きい）を採用することも
可能である。
【００２９】（第３実施例の効果）受熱プレート７Ａに
隣接する中間プレート７Ｄは、発熱体６の取付け範囲に
相当する部分だけ開口部９ａの上下方向の長さが限定さ
れているので、発熱体６から受熱して沸騰した冷媒蒸気
が左右に拡散することなく、そのまま開口部９ａを上方
へ通り抜けることができる。また、放熱プレート７Ｂに
隣接する中間プレート７Ｃには、放熱プレート７Ｂの沸
騰領域内に開口する挿入孔５ａに対応して、開口部８ａ
が大きく矩形に形成されているので、その開口部８ａを
冷媒蒸気が抜け易くなっている。
隣接する中間プレート７Ｄは、発熱体６の取付け範囲に
相当する部分だけ開口部９ａの上下方向の長さが限定さ
れているので、発熱体６から受熱して沸騰した冷媒蒸気
が左右に拡散することなく、そのまま開口部９ａを上方
へ通り抜けることができる。また、放熱プレート７Ｂに
隣接する中間プレート７Ｃには、放熱プレート７Ｂの沸
騰領域内に開口する挿入孔５ａに対応して、開口部８ａ
が大きく矩形に形成されているので、その開口部８ａを
冷媒蒸気が抜け易くなっている。
【００３０】これにより、冷媒容器２内で冷媒蒸気が拡
散することなく、放熱プレート７Ｂの沸騰領域内に配置
されたチューブ３Ａへ集中して流れ込むことができるの
で、第１実施例の場合と同様に、ヘッダタンク４内で拡
散した冷媒蒸気が必然的に沸騰領域外に配置されるチュ
ーブ３Ｂ内を通ることになり、そのチューブ３Ｂ内で冷
却され、凝縮液となって冷媒容器２に還流することがで
きる。従って、冷媒蒸気の流れと凝縮液の流れとが干渉
することなく、スムーズに冷媒が循環できる様になる。
散することなく、放熱プレート７Ｂの沸騰領域内に配置
されたチューブ３Ａへ集中して流れ込むことができるの
で、第１実施例の場合と同様に、ヘッダタンク４内で拡
散した冷媒蒸気が必然的に沸騰領域外に配置されるチュ
ーブ３Ｂ内を通ることになり、そのチューブ３Ｂ内で冷
却され、凝縮液となって冷媒容器２に還流することがで
きる。従って、冷媒蒸気の流れと凝縮液の流れとが干渉
することなく、スムーズに冷媒が循環できる様になる。
【００３１】また、本実施例の沸騰冷却装置１は、冷媒
容器２とヘッダタンク４が、共に複数枚のプレート７及
びプレート１０を重ね合わせて構成されるので、プレー
ト７及びプレート１０の枚数を増減するだけで冷媒容器
２及びヘッダタンク４の内容積を変更できる。その結
果、熱負荷の増減等に応じて冷媒容器２及びヘッダタン
ク４の大きさ（内容積）を容易に変更することが可能で
ある。
容器２とヘッダタンク４が、共に複数枚のプレート７及
びプレート１０を重ね合わせて構成されるので、プレー
ト７及びプレート１０の枚数を増減するだけで冷媒容器
２及びヘッダタンク４の内容積を変更できる。その結
果、熱負荷の増減等に応じて冷媒容器２及びヘッダタン
ク４の大きさ（内容積）を容易に変更することが可能で
ある。
【００３２】更に、冷媒容器２とヘッダタンク４の両者
に共通のプレートを使用することも可能である。この場
合、プレートを製造するプレス型を共有できるので、高
価なプレス型の費用（型費）を削減でき、沸騰冷却装置
１の製造コストを低減できる効果がある。また、冷媒容
器２とヘッダタンク４とで共通のプレートを用いること
により、プレートの種類を減らすことができるので、部
品管理を容易にできる効果もある。
に共通のプレートを使用することも可能である。この場
合、プレートを製造するプレス型を共有できるので、高
価なプレス型の費用（型費）を削減でき、沸騰冷却装置
１の製造コストを低減できる効果がある。また、冷媒容
器２とヘッダタンク４とで共通のプレートを用いること
により、プレートの種類を減らすことができるので、部
品管理を容易にできる効果もある。
【００３３】（第４実施例）図５は沸騰冷却装置１の斜
視図である。本実施例は、沸騰領域（破線で示す領域）
内に複数本のチューブ（第１のチューブ群：図示しな
い）を配置した場合の一例である。沸騰領域内に配置さ
れる複数本のチューブは、その隣合うチューブ同士の間
隔が、沸騰領域外に配置される複数本のチューブ３Ｂ
（第２のチューブ群）の隣合うチューブ同士の間隔より
小さく設定されている。なお、第１のチューブ群に使用
されるチューブと第２のチューブ群に使用されるチュー
ブ３Ｂは、同一形状及び同一長さである。
視図である。本実施例は、沸騰領域（破線で示す領域）
内に複数本のチューブ（第１のチューブ群：図示しな
い）を配置した場合の一例である。沸騰領域内に配置さ
れる複数本のチューブは、その隣合うチューブ同士の間
隔が、沸騰領域外に配置される複数本のチューブ３Ｂ
（第２のチューブ群）の隣合うチューブ同士の間隔より
小さく設定されている。なお、第１のチューブ群に使用
されるチューブと第２のチューブ群に使用されるチュー
ブ３Ｂは、同一形状及び同一長さである。
【００３４】本実施例の構成によれば、第１のチューブ
群におけるチューブ同士の間隔を小さくすることによ
り、沸騰領域内に開口する第１のチューブ群全体の通路
断面積をより大きく確保できるので、多くの冷媒蒸気が
沸騰領域内に配置される各チューブ３Ａを通ってヘッダ
タンク４へ流入することができる。これにより、ヘッダ
タンク４内で拡散した冷媒蒸気が沸騰領域外に配置され
る各チューブ３Ｂ内を通って冷却され、凝縮液となって
冷媒容器２に還流することができる。
群におけるチューブ同士の間隔を小さくすることによ
り、沸騰領域内に開口する第１のチューブ群全体の通路
断面積をより大きく確保できるので、多くの冷媒蒸気が
沸騰領域内に配置される各チューブ３Ａを通ってヘッダ
タンク４へ流入することができる。これにより、ヘッダ
タンク４内で拡散した冷媒蒸気が沸騰領域外に配置され
る各チューブ３Ｂ内を通って冷却され、凝縮液となって
冷媒容器２に還流することができる。
【００３５】（第５実施例）図６は沸騰冷却装置１の斜
視図である。本実施例は、第５実施例に記載した冷媒容
器２とヘッダタンク４をそれぞれ積層構造とした場合の
一例である。その冷媒容器２とヘッダタンク４は、第３
実施例と同様に、複数枚のプレート７及びプレート１０
を重ね合わせて構成されている。この実施例でも、放熱
プレート７Ｂに隣接する中間プレートの略中央部には、
放熱プレート７Ｂの沸騰領域内に開口する複数の挿入孔
５ａに対応して開口部が大きく矩形に形成され、冷媒蒸
気が抜け易くなる様に構成されている（図４参照）。
視図である。本実施例は、第５実施例に記載した冷媒容
器２とヘッダタンク４をそれぞれ積層構造とした場合の
一例である。その冷媒容器２とヘッダタンク４は、第３
実施例と同様に、複数枚のプレート７及びプレート１０
を重ね合わせて構成されている。この実施例でも、放熱
プレート７Ｂに隣接する中間プレートの略中央部には、
放熱プレート７Ｂの沸騰領域内に開口する複数の挿入孔
５ａに対応して開口部が大きく矩形に形成され、冷媒蒸
気が抜け易くなる様に構成されている（図４参照）。
【図１】沸騰冷却装置の斜視図である（第１実施例）。
【図２】沸騰冷却装置の斜視図である（第２実施例）。
【図３】沸騰冷却装置の斜視図である（第３実施例）。
【図４】冷媒容器を構成する各プレートの平面図である
（第３実施例）。
（第３実施例）。
【図５】沸騰冷却装置の斜視図である（第４実施例）。
【図６】沸騰冷却装置の斜視図である（第５実施例）。
【図７】沸騰冷却装置の断面図である（先願技術）。
１ 沸騰冷却装置
２ 冷媒容器
３ チューブ
３Ａ 沸騰領域内に配置されるチューブ
３Ｂ 沸騰領域外に配置されるチューブ
４ ヘッダタンク
６ 発熱体
７ プレート
７Ａ 受熱プレート
７Ｂ 放熱プレート
７Ｃ 放熱プレートに隣接する中間プレート
７Ｄ 受熱プレートに隣接する中間プレート
８ 開口部
９ 開口部
Claims (5)
- 【請求項１】底面に発熱体が取り付けられ、内部に前記
発熱体の熱を受けて沸騰する冷媒を貯留する冷媒容器
と、 この冷媒容器の内部と連通して前記冷媒容器の上面に略
直立して組み付けられる複数本のチューブ、及びその複
数本のチューブ同士を連通するヘッダタンクを有する放
熱部とを備え、 前記冷媒容器に貯留されている冷媒が前記発熱体から受
熱して沸騰気化し、その冷媒蒸気が有する潜熱を前記放
熱部より放出して前記発熱体を冷却する沸騰冷却装置で
あって、 前記発熱体の取付け範囲を前記冷媒容器の上面に投影し
た部分を沸騰領域と呼ぶ時に、前記複数本のチューブの
うち、前記沸騰領域内に配置されるチューブは、前記沸
騰領域外に配置されるチューブより、前記冷媒容器に接
続される下端開口部の通路断面積が大きく設けられてい
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、 前記沸騰領域内に配置されるチューブは、自身の下端側
が前記下端開口部に向かって急激に通路断面積が拡大す
る形状に設けられていることを特徴とする沸騰冷却装
置。 - 【請求項３】請求項１に記載した沸騰冷却装置におい
て、 前記沸騰領域内に配置されるチューブは、前記沸騰領域
外に配置されるチューブより、前記冷媒容器に接続され
る下端開口部から前記ヘッダタンクに接続される上端開
口部までの全長にわたって通路断面積が大きく設けられ
ていることを特徴とする沸騰冷却装置。 - 【請求項４】底面に発熱体が取り付けられ、内部に前記
発熱体の熱を受けて沸騰する冷媒を貯留する冷媒容器
と、 この冷媒容器の内部と連通して前記冷媒容器の上面に略
直立して組み付けられる複数本のチューブ、及びその複
数本のチューブ同士を連通するヘッダタンクを有する放
熱部とを備え、 前記冷媒容器に貯留されている冷媒が前記発熱体から受
熱して沸騰気化し、その冷媒蒸気が有する潜熱を前記放
熱部より放出して前記発熱体を冷却する沸騰冷却装置で
あって、 前記発熱体の取付け範囲を前記冷媒容器の上面に投影し
た部分を沸騰領域と呼ぶ時に、前記複数本のチューブ
は、前記沸騰領域内に配置される第１のチューブ群と、
前記沸騰領域外に配置される第２のチューブ群とで構成
され、前記第１のチューブ群の方が、前記第２のチュー
ブ群より、隣合うチューブ同士の間隔が小さく設けられ
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、 前記冷媒容器は、板厚方向に貫通する開口部を有する複
数枚の中間プレートと、表面に前記発熱体が取り付けら
れる受熱プレートと、表面に前記チューブが組付けられ
る放熱プレートとを有し、前記受熱プレートと前記放熱
プレートとの間に前記複数枚の中間プレートを重ね合わ
せて構成され、 前記放熱プレートに隣接する前記中間プレートは、前記
放熱プレートに投影される前記沸騰領域に対応して前記
開口部が大きく形成されていることを特徴とする沸騰冷
却装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001327444A JP3918502B2 (ja) | 2001-10-25 | 2001-10-25 | 沸騰冷却装置 |
| US10/279,164 US6705390B2 (en) | 2001-10-25 | 2002-10-24 | Cooling apparatus boiling and condensing refrigerant with a refrigerant vapor passage having a larger cross sectional area |
| US10/774,107 US6874567B2 (en) | 2001-10-25 | 2004-02-06 | Cooling apparatus boiling and condensing refrigerant with a refrigerant vapor passage having a large cross sectional area |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001327444A JP3918502B2 (ja) | 2001-10-25 | 2001-10-25 | 沸騰冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003130561A true JP2003130561A (ja) | 2003-05-08 |
| JP3918502B2 JP3918502B2 (ja) | 2007-05-23 |
Family
ID=19143670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001327444A Expired - Fee Related JP3918502B2 (ja) | 2001-10-25 | 2001-10-25 | 沸騰冷却装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6705390B2 (ja) |
| JP (1) | JP3918502B2 (ja) |
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