JP2008281253A - Cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷媒の気化と液化による潜熱移動によって半導体素子等の発熱体を冷却する冷却装置に関するものである。 The present invention relates to a cooling device that cools a heating element such as a semiconductor element by latent heat transfer caused by vaporization and liquefaction of a refrigerant.
冷媒の気化と液化による潜熱移動によって発熱体を冷却する冷却装置としては、例えば、特許文献1に、内部に液相の冷媒が貯留されるとともに、壁部の外面に発熱体が設置され、壁部の内面に多数の気孔を有する網目構造の多孔質部材が設置され、多孔質部材の毛細管力によって、発熱体に対応する領域に液相の冷媒を輸送する冷媒槽と、発熱体の熱によって気化した冷媒を、液化させた後に冷媒槽に戻す放熱部とを備える構成のものが示されている。
As a cooling device that cools a heating element by latent heat transfer due to vaporization and liquefaction of refrigerant, for example,
また、特許文献2では、このような構成において、多孔質部材の毛細管力を向上させることによって、冷媒の沸騰を促進するために、多孔質部材として、気孔径が100μm以下で、空隙率が80%以上である多孔質金属を用いる構造が提案されている。
特許文献1に示されている構成の冷却装置は、多孔質部材の内部で液相冷媒が気化、特に沸騰する際の潜熱により、発熱体から除熱する冷却方式のものであり、この冷却方式では、液相冷媒の沸騰が冷却性能に大きく影響する。ここで、多孔質部材の内部での液相冷媒の沸騰には、多孔質部材のうち発熱体に対応する領域への液相冷媒の供給量、発熱体から多孔質部材内部への熱の伝わりやすさ、沸騰の生じやすさ、発熱体の熱によって気化した冷媒の多孔質部材の内部からの排出量が影響することから、冷却装置の冷却能力を向上させるには、液相冷媒の供給量を増加させること、多孔質部材内部への熱拡散を促進させること、沸騰を生じやすくさせること、気相冷媒の排出性を向上させることのいずれかを満たせばよい。
The cooling device having the configuration shown in
また、これらを同時に満たすときに、冷却装置の冷却性能を最も向上させることができるが、それぞれを満たそうとするときに要求される多孔質部材の厚さ、気孔径、空隙率等の特性が異なるため、多孔質部材全体の特性を一律に規定するだけでは、これらを同時に満たすことは困難である。 Moreover, when satisfying these simultaneously, the cooling performance of the cooling device can be most improved, but characteristics such as the thickness, pore diameter, porosity, etc. of the porous member required to satisfy each of them can be obtained. Since they are different, it is difficult to satisfy them simultaneously only by uniformly defining the characteristics of the entire porous member.
すなわち、多孔質部材の厚みと気孔径については、多孔質部材の液相冷媒の供給量を増加させるには、特許文献2のように、気孔径を小さくして毛細管力を増加させたり、多孔質部材の厚みを増すことで、多孔質部材内を移動する液相冷媒の絶対量を増加させたりする必要があるのに対して、多孔質部材からの気相冷媒の排出性を向上させるには、気相冷媒が排出されやすいように、気孔径を大きくしたり、多孔質部材を薄くする必要がある。また、沸騰を生じやすくさせるためには、沸騰開始の芽となる発泡核の量が増加するように、厚みを増して、多孔質部材の表面積を増加させる必要がある。
That is, regarding the thickness and pore diameter of the porous member, in order to increase the supply amount of the liquid refrigerant of the porous member, as in
多孔質部材の空隙率については、多孔質部材内部への熱拡散を促進するには、多孔質部材での金属の割合を大きくする、すなわち、空隙率を小さくする必要があるのに対して、液相冷媒の供給量の増大と気相冷媒の排出性の向上とのためには、冷媒の移動量を多くするため、多孔質部材内部の気孔の割合を大きくする、すなわち、空隙率を大きくする必要がある。また、沸騰を生じやすくさせるためには、沸騰開始の芽となる発泡核の量が増加するように、空隙率を大きくして、多孔質部材の表面積を増加させる必要がある。 Regarding the porosity of the porous member, in order to promote thermal diffusion into the porous member, it is necessary to increase the proportion of the metal in the porous member, that is, to decrease the porosity. In order to increase the supply amount of the liquid-phase refrigerant and improve the discharge performance of the gas-phase refrigerant, in order to increase the amount of movement of the refrigerant, the ratio of pores inside the porous member is increased, that is, the porosity is increased. There is a need to. Moreover, in order to make boiling easy to occur, it is necessary to increase the porosity and increase the surface area of the porous member so that the amount of foam nuclei that become buds at the start of boiling increases.
本発明は、上記点に鑑み、液相冷媒の供給量の増加、多孔質部材内部への熱拡散の促進、沸騰を生じやすくさせること、気相冷媒の排出性の向上によって、冷却装置の冷却性能を向上させることが可能な構成の冷却装置を提供することを目的とする。 In view of the above points, the present invention provides cooling of the cooling device by increasing the supply amount of the liquid-phase refrigerant, promoting thermal diffusion into the porous member, facilitating boiling, and improving the discharge performance of the gas-phase refrigerant. It is an object of the present invention to provide a cooling device having a configuration capable of improving performance.
上記目的を達成するため、本発明は、冷媒槽(110)が、壁部(111)の内面(114)のうち発熱体(10)に対応する領域内で、多孔質部材(130)に向かって突出する突起部(115)を有することを第1の特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention is directed to the porous member (130) in a region where the refrigerant tank (110) corresponds to the heating element (10) in the inner surface (114) of the wall (111). It has the 1st characteristic that it has the protrusion part (115) which protrudes.
これによれば、発熱体の熱が、冷媒槽の内面に設けた突起部を経由して、多孔質部材に伝達することとなるので、突起部が無い場合と比較して、発熱体から多孔質部材内への熱拡散を促進できる。この結果、多孔質部材の内部に熱が拡散することにより、多孔質部材内部で沸騰が発生する領域が拡大するので、冷却装置の冷却性能が向上する。 According to this, since the heat of the heating element is transmitted to the porous member via the protrusion provided on the inner surface of the refrigerant tank, the heating element is more porous than the case without the protrusion. It is possible to promote thermal diffusion into the material member. As a result, since heat diffuses inside the porous member, a region where boiling occurs in the porous member is expanded, so that the cooling performance of the cooling device is improved.
第1の特徴に関しては、さらに、突起部(115)は、壁部の内面(114)からの高さ(t1)が多孔質部材(130)の厚み(t2)よりも小さくなっており、多孔質部材(130)は、突起部(115)の突出方向で突起部(115)に対向する部位が突起部によって圧縮されることで、突起部(115)に対向していない部位よりも空隙率が小さくなっている領域(131)を有している構成とすることができる。 Regarding the first feature, the protrusion (115) further has a height (t1) from the inner surface (114) of the wall portion smaller than the thickness (t2) of the porous member (130). The material member (130) has a void ratio higher than that of the portion not facing the protrusion (115) because the portion facing the protrusion (115) in the protruding direction of the protrusion (115) is compressed by the protrusion. It can be set as the structure which has the area | region (131) where is small.
これによれば、突起部によって圧縮することで形成された空隙率が小さい領域を、多孔質部材に設けているので、その領域では多孔質材の有効熱伝導率を他の領域よりも大きくできる。このため、多孔質部材のうち、この空隙率が小さな領域からその周囲の領域への熱拡散を促進でき、この結果、発熱体から多孔質材部材内部への熱拡散を促進できる。したがって、この多孔質部材内部への熱拡散の促進により、沸騰が発生する領域を拡大させることができるので、冷却装置の冷却性能を向上できる。 According to this, since the porous member is provided with a region having a small porosity formed by compression by the protrusion, the effective thermal conductivity of the porous material can be made larger in the region than other regions. . For this reason, in the porous member, heat diffusion from a region having a small porosity to a surrounding region can be promoted, and as a result, heat diffusion from the heating element to the inside of the porous material member can be promoted. Therefore, the region where boiling occurs can be expanded by promoting the thermal diffusion into the porous member, so that the cooling performance of the cooling device can be improved.
また、これらのような構成を採用することで、多孔質部材のうち発熱体に対応する領域において、相対的に空隙率が小さな領域と、空隙率が大きな領域とを設けることが可能となるので、多孔質部材内部への熱拡散の促進と、液相冷媒の沸騰の促進と、気相冷媒の排出性の向上とを同時に満たすことが可能となる。また、この構成では、多孔質部材のうち発熱体に対応する領域に液相冷媒を輸送する領域に、突起部および空隙率が小さな領域を設けないので、液相冷媒の供給量が低下することはなく、この領域の空隙率を大きくすることで、液相冷媒の供給量を増大させることも可能となる。 Further, by adopting such a configuration, it is possible to provide a region having a relatively low porosity and a region having a large porosity in the region corresponding to the heating element in the porous member. Thus, it is possible to simultaneously satisfy the promotion of thermal diffusion into the porous member, the promotion of boiling of the liquid-phase refrigerant, and the improvement of the discharge performance of the gas-phase refrigerant. Further, in this configuration, since the projection and the region having a small porosity are not provided in the region of the porous member that transports the liquid phase coolant to the region corresponding to the heating element, the supply amount of the liquid phase coolant is reduced. Rather, it is possible to increase the supply amount of the liquid-phase refrigerant by increasing the porosity in this region.
また、本発明では、多孔質部材(130)は、多孔質部材のうち発熱体に対応する領域で、壁部側の表面(132)での空隙率が、その表面(132)を除く多孔質部材(130)の内部での空隙率よりも小さくなっていることを第2の特徴としている。 In the present invention, the porous member (130) is a region corresponding to the heating element in the porous member, and the porosity on the wall side surface (132) is porous except for the surface (132). The second feature is that the void ratio is smaller than that in the member (130).
これによれば、多孔質部材の壁部側の表面(132)での空隙率を、表面(132)を除く多孔質部材(130)の内部での空隙率よりも小さくしているので、これとは反対に空隙率を小さい部分を設けず空隙率が多孔質部材全体で均一な場合と比較して、その表面における多孔質部材の母材の存在割合を大きくでき、冷媒槽の壁部に接する多孔質部材の接合面積を増大させることができる。この結果、多孔質部材と冷媒槽の接合性を向上でき、発熱体から多孔質部材内への熱の拡散を促進できるため、冷却装置の冷却性能を向上できる。 According to this, the porosity on the wall-side surface (132) of the porous member is smaller than the porosity in the porous member (130) excluding the surface (132). Contrary to the case where the porosity is uniform throughout the porous member without providing a small portion, the proportion of the porous member base material on the surface can be increased, and the wall of the refrigerant tank The joining area of the porous member which contacts can be increased. As a result, the bonding property between the porous member and the refrigerant tank can be improved, and the diffusion of heat from the heating element into the porous member can be promoted, so that the cooling performance of the cooling device can be improved.
また、この構成を採用することで、多孔質部材内部では空隙率を相対的に大きくし、多孔質部材の壁部側の表面での空隙率を相対的に小さくできるので、多孔質部材内部への熱拡散の促進と、液相冷媒の沸騰の促進と、気相冷媒の排出性の向上とを同時に満たすことが可能となる。また、多孔質部材のうち発熱体に対応する領域で、壁部側の表面(132)での空隙率を小さくし、多孔質部材のうち発熱体に対応する領域以外の領域では空隙率を相対的に大きくすることで、液相冷媒の供給量を増大させることも可能となる。 Also, by adopting this configuration, the porosity can be relatively increased inside the porous member, and the porosity on the wall side surface of the porous member can be relatively reduced, so that the interior of the porous member can be reduced. It is possible to simultaneously satisfy the promotion of thermal diffusion, the promotion of boiling of the liquid-phase refrigerant, and the improvement of the discharge performance of the gas-phase refrigerant. Further, the porosity on the wall side surface (132) is reduced in the region corresponding to the heating element in the porous member, and the porosity is relatively set in the region other than the region corresponding to the heating element in the porous member. Therefore, it is possible to increase the supply amount of the liquid phase refrigerant.
また、本発明では、多孔質部材(130)は、発熱体(10)に対応する領域およびそれよりも上側の領域に至る範囲内に、部分的に除去されることによって形成された空間であって、他の領域に存在する気孔よりも大きな空間を構成する空間部(134、135)を有していることを第3の特徴としている。 Further, according to the present invention, the porous member (130) is a space formed by being partially removed within the range corresponding to the heating element (10) and the region above it. Thus, the third feature is that it has space portions (134, 135) constituting a space larger than pores existing in other regions.
この場合、空間部を、例えば、多孔質部材(130)を部分的に除去した領域の深さ(t5)が多孔質部材(130)の厚み(t4)と同じ切り込み(134)で構成でき、また、多孔質部材(130)の壁部(111)に接する面とは反対側の表面(137)から部分的に多孔質部材を除去した部分であって、その除去した部分の深さ(t6)が多孔質部材(130)の厚み(t4)よりも小さい溝(135)で構成できる。 In this case, for example, the depth (t5) of the region where the porous member (130) is partially removed can be configured by the same notch (134) as the thickness (t4) of the porous member (130), The porous member (130) is a portion where the porous member is partially removed from the surface (137) opposite to the surface in contact with the wall portion (111), and the depth (t6) of the removed portion. ) Can be constituted by a groove (135) smaller than the thickness (t4) of the porous member (130).
これらによれば、多孔質部材(130)のうち、発熱体(10)に対応する領域およびそれよりも上側の領域に至る範囲内に、他の領域に存在する気孔よりも大きな空間を設けているので、発熱体の熱によって多孔質部材の内部で気化した気相冷媒の排出を促進できる。この結果、沸騰が発生する頻度が増加するので、冷却装置の冷却性能が向上する。 According to these, in the porous member (130), a space larger than the pores existing in other regions is provided in the region corresponding to the heating element (10) and the region reaching the upper region. Therefore, it is possible to promote the discharge of the gas-phase refrigerant vaporized inside the porous member by the heat of the heating element. As a result, since the frequency of occurrence of boiling increases, the cooling performance of the cooling device is improved.
また、このような構成を採用することで、多孔質部材からの気相冷媒の排出性を悪化させることなく、多孔質部材の厚さを増大させることが可能となる。そして、多孔質部材の厚さを増大させることで、多孔質部材の内部の表面積を増大させることができるので、発熱体の発熱量が少ない場合にも、沸騰を発生させることが可能になり、この場合における冷却装置の冷却性能の向上が可能となる。 In addition, by adopting such a configuration, it is possible to increase the thickness of the porous member without deteriorating the discharge property of the gas-phase refrigerant from the porous member. And, by increasing the thickness of the porous member, it is possible to increase the surface area inside the porous member, so it is possible to generate boiling even when the heat generation amount of the heating element is small, In this case, the cooling performance of the cooling device can be improved.
また、このような構成を採用することで、多孔質部材からの気相冷媒の排出性を悪化させることなく、多孔質部材の厚さを増大させたり、多孔質部材の気孔径を小さくしたりすることができ、多孔質材内部への冷媒吸上げ量を増加させることが可能になる。したがって、発熱体の発熱量が多い場合でも、発熱体の近傍へ十分な量の液相冷媒を供給することができるので、この場合での冷却装置の冷却性能の向上が可能となる。 In addition, by adopting such a configuration, the thickness of the porous member can be increased, or the pore diameter of the porous member can be reduced without deteriorating the discharge property of the gas phase refrigerant from the porous member. It is possible to increase the amount of refrigerant sucked into the porous material. Therefore, even when the heat generation amount of the heat generating element is large, a sufficient amount of liquid phase refrigerant can be supplied to the vicinity of the heat generating element, so that the cooling performance of the cooling device in this case can be improved.
また、本発明では、放熱部(220)と、冷媒槽(110)内の多孔質部材(130)のうち発熱体(10)に対応する領域とを連通する冷媒通路(223)を備え、冷媒通路(223)の一端(223b)は多孔質部材(130)のうち発熱体(10)に対応する領域に接しているとともに、冷媒通路(223)の他端(223a)は放熱部(220)の内部に位置しており、放熱部(220)で凝縮した冷媒の一部が、冷媒通路(223)を介して、多孔質部材(130)のうち発熱体(10)に対応する領域に供給されるようになっていることを第4の特徴としている。 In the present invention, the heat dissipating part (220) and the refrigerant passage (223) communicating with the region corresponding to the heating element (10) in the porous member (130) in the refrigerant tank (110) are provided. One end (223b) of the passage (223) is in contact with the region corresponding to the heating element (10) in the porous member (130), and the other end (223a) of the refrigerant passage (223) is the heat radiating portion (220). And a part of the refrigerant condensed in the heat radiating section (220) is supplied to the region corresponding to the heating element (10) in the porous member (130) through the refrigerant passage (223). The fourth feature is that it is designed to be performed.
これによれば、放熱部で凝縮した冷媒の一部を、多孔質部材のうち発熱体に対応する領域に、直に、供給できるので、多孔質部材の毛細管力によって発熱体に対応する領域に液相の冷媒を輸送する場合と比較して、液相冷媒の移動距離を短くでき、液相冷媒の多孔質部材への供給速度を増加させることができる。この結果、発熱体の発熱量が急増した場合であっても、多孔質部材のうち発熱体に対応する領域に十分な量の液相冷媒を供給でき、十分に発熱体を冷却することができる。すなわち、冷却装置の応答性を向上できる。 According to this, a part of the refrigerant condensed in the heat radiating portion can be directly supplied to the region corresponding to the heating element in the porous member, so that the capillary force of the porous member causes the region corresponding to the heating element. Compared with the case of transporting the liquid-phase refrigerant, the moving distance of the liquid-phase refrigerant can be shortened, and the supply speed of the liquid-phase refrigerant to the porous member can be increased. As a result, even when the heat generation amount of the heating element increases rapidly, a sufficient amount of liquid-phase refrigerant can be supplied to the region corresponding to the heating element in the porous member, and the heating element can be sufficiently cooled. . That is, the responsiveness of the cooling device can be improved.
また、これによれば、多孔質部材の厚さを増したり、気孔径を小さくしたりしなくても、多孔質部材のうち発熱体に対応する領域への液相冷媒の供給量を増大できるので、液相冷媒の供給量の増大と、気相冷媒の排出性の向上との両立が可能となる。 Further, according to this, the supply amount of the liquid phase refrigerant to the region corresponding to the heating element in the porous member can be increased without increasing the thickness of the porous member or reducing the pore diameter. Therefore, it is possible to achieve both an increase in the supply amount of the liquid-phase refrigerant and an improvement in the discharge performance of the gas-phase refrigerant.
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in the claim and this column is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
まず、本実施形態の冷却装置の全体構成およびその製造方法の概略について説明する。
(First embodiment)
First, an overall configuration of the cooling device of the present embodiment and an outline of a manufacturing method thereof will be described.
図1に、本発明の第1実施形態における冷却装置の断面図を示す。なお、図の上下方向が冷却装置100の天地方向である。
In FIG. 1, sectional drawing of the cooling device in 1st Embodiment of this invention is shown. In addition, the vertical direction in the figure is the vertical direction of the
冷却装置100は、半導体素子等の発熱体10を冷却するものであり、図1に示すように、内部に液相の冷媒が貯留されるとともに、外面に発熱体10が設置される冷媒槽110と、発熱体10の熱によって気化した冷媒を、液化させた後に冷媒槽110に戻す放熱部120とを備えている。
The
冷媒槽110は、例えば、扁平箱状の容器であり、第1壁部としての受熱壁111と、第1壁部に対向して配置された第2壁部としての放熱壁112とを有している。受熱壁111、放熱壁112は、例えば、銅もしくは銅系合金で構成されている。また、受熱壁111、放熱壁112は、平板状であり、鉛直方向に平行に配置されている。
The
そして、受熱壁111の外面113に発熱体10が設置されており、受熱壁111の内面114に多数の気孔を有する多孔質部材130が設置されている。発熱体10は、例えば、図示しないボルト等の締め付けにより固定され、多孔質部材130は、例えば、拡散接合、ろう付け等により固定されている。
The
また、本実施形態では、受熱壁11の内面114のうち、発熱体10に対応する領域、すなわち、設置されている発熱体10と同じ高さの領域に、多孔質部材130に向かって突出する複数の突起部115が設けられている。なお、この突起部115の詳細については、後述する。
In the present embodiment, the
多孔質部材130は、毛細管力によって、発熱体10に対応する領域まで液相の冷媒を輸送するものであり、3次元的な網目構造となっている。本実施形態では、多孔質部材130として、連続泡を有する銅製の発泡金属体を用いており、多孔質部材130の上端部の高さは発熱体10の上端部の高さと同等以上となっている。
The
また、多孔質部材130の気孔は、例えば、球状であり、多孔質部材130の気孔径は、150μm以下であり、多孔質部材130の厚みは、0.4mm以上1mm以下である。なお、多孔質部材130の厚み、気孔径としては、これらが最適であるが、本発明の効果が得られる範囲であれば、他の大きさとしてもかまわない。
The pores of the
放熱部120は、気相冷媒の熱を外部空気に放熱することにより、冷媒を液化させるものである。本実施形態では、放熱部120は、水平方向に延びており、放熱壁112に直交して配置されている第1、第2ヘッダ121、122と、第1、第2ヘッダ121、122の間に配置され、第1、第2ヘッダ121、122に連通し、鉛直方向に延びる複数本の放熱チューブ123と、各放熱チューブ123間に介在される放熱フィン124とを備えている。
The
第1、第2ヘッダ121、122は、それぞれ冷媒槽110の両端側、すなわち、図1中の上側と下側で、放熱壁112に取り付けられており、冷媒槽110の内部空間と連通している。放熱フィン124は、周知のコルゲートフィンであり、放熱面積を増大させるために使用される。第1、第2ヘッダ121、122、放熱チューブ123および放熱フィン124は、例えば、銅もしくは銅系合金により構成されている。
The first and
そして、真空引きされた冷却装置100の内部空間には、液相冷媒の液面が発熱体10の設置位置よりも低い位置となるように、所定量の冷媒が封入されている。本実施形態では、冷媒槽110の底部を液相冷媒が満たす程度、すなわち、放熱部120の第2ヘッダ122を液相冷媒が満たす程度の冷媒が封入されている。
Then, a predetermined amount of the refrigerant is sealed in the evacuated
冷媒としては、例えば、水、アルコール、フロロカーボン、フロン等が採用される。なお、冷媒として水を用いた場合では、水の沸点は、1気圧で100℃であるが、冷却装置100内を真空引きしているため、沸点は30〜40℃となる。
As the refrigerant, for example, water, alcohol, fluorocarbon, or chlorofluorocarbon is used. In addition, when water is used as the refrigerant, the boiling point of water is 100 ° C. at 1 atm. However, since the
このような構成の冷却装置100は、例えば、次のようにして製造される。
The
受熱壁111の内面114に多孔質部材130を拡散接合により固定した後、受熱壁111に対向させて放熱壁112を配置して、冷媒槽110を組み付ける。
After fixing the
一方、第1、第2ヘッダ121、122、放熱チューブ123および放熱フィン124を用意して、放熱部120を組み付ける。
On the other hand, the first and
そして、冷媒槽110の放熱壁112の外面に、放熱部120の第1、第2ヘッダ121、122を取り付けることにより、冷却装置100全体を組み付ける。
And the
その後、各部材間で接合される部位に施されたろう材によって、各部材間を一体ろう付けすることで、冷却装置100が製造される。
Then, the
なお、受熱壁111の内面に多孔質部材130を拡散接合する代わりに、多孔質部材130と受熱壁111の間にろう材を配置して仮固定し、一体ろう付け時に、受熱壁111と多孔質部材130とをろう付けによって、固定するようにしても良い。
Instead of diffusion bonding the
上記した構成の冷却装置の内部での以下で説明する機構により、冷媒や発熱体の熱が移動することで、発熱体10の冷却が可能となる。
The
冷媒槽110の底部に溜まっている液相冷媒は、多孔質部材130の毛細管力によって吸い上げられ、多孔質部材130のうち発熱体10に対応する領域に供給される。
The liquid-phase refrigerant collected at the bottom of the
一方、発熱体10から発せされた熱は、受熱壁111を経由して多孔質部材130に伝達する。このため、多孔質部材130のうち発熱体10に対応する領域およびその近傍の温度が上昇する。
On the other hand, the heat generated from the
したがって、多孔質部材130のうち発熱体10に対応する領域に冷媒が供給されると、多孔質部材130の内部で冷媒の沸騰や蒸発が生じ、その際の潜熱により、発熱体10の熱が除熱される。このとき、気化した冷媒、すなわち、気相冷媒は、図1中の破線矢印のように、多孔質部材130のうち発熱体10に対応する領域から排出され、冷媒槽110を上昇して、第1ヘッダ121内に流れ込み、第1ヘッダ121から各放熱チューブ123に分散して流れる。
Therefore, when the refrigerant is supplied to the region corresponding to the
放熱チューブ123内へ流入した気相冷媒は、この放熱チューブ123内を流れる際に、例えば、図示しない送風手段から供給される冷却風を受けて冷却されて液化された後、液相冷媒が、図1中の実線矢印のように、第2ヘッダ122から冷媒槽110へと還流する。
When the gas-phase refrigerant that has flowed into the
このように、発熱体10から発生した熱が液相冷媒に伝達されて気相冷媒となり、気相冷媒が放熱部120へ輸送され、この放熱部120で冷媒が凝縮する際に凝縮潜熱として放出され、放熱フィン124を介して外気に放熱される。すなわち、発熱体10から発生した熱が冷媒に伝達されて、放熱部120で外気に放出されることで発熱体10が冷却される。
In this way, the heat generated from the
次に、突起部115について説明する。図2に、図1中の冷媒槽110の受熱壁111を矢印Aの方向で見たときの受熱壁111の正面図を示す。また、図3(a)、(b)に固定前後の多孔質部材130および冷媒槽110の断面図を示す。
Next, the
本実施形態では、図2に示すように、例えば、図2中の破線で示される発熱体10に対応する領域の四隅と中央の5カ所に、突起部115を配置している。なお、本実施形態では、突起部115を5つ設けているが、突起部115の数については、1以上の範囲で任意に変更可能である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, for example, the
この突起部115は、多孔質部材130を部分的に押し潰すためのものである。すなわち、上記した冷媒槽110の組み付けの際に、図3(a)に示すように、内面114に高さt1の突起部115が設けられた受熱壁111と、全域が均一の厚みt2である多孔質部材130とを用意し、図3(b)に示すように、受熱壁111の内面114に多孔質部材130を固定する。これにより、多孔質部材130は、その厚み方向で突起部115によって押し潰されて空隙率が小さくなった領域131を有する構造となっている。
The
突起部115の高さt1は、図3(a)、(b)に示すように、多孔質部材130の厚みt2よりも小さく、例えば、多孔質部材130の厚みt2の1/3〜1/2の範囲が好適である。この範囲より、高さt2が低くなると、多孔質部材130の押し潰し量が小さくなり、この範囲より、突起部115の高さt1が高くなると、多孔質部材130の網目構造が破壊されてしまうからである。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the height t1 of the
また、本実施形態では、突起部115によって多孔質部材130を押し潰した時に、多孔質部材の網目構造が破損することを防止するため、図1、2に示すように、突起部115を円柱形状とし、突起部115の横断面形状を円形状としている。なお、突起部115の形状については、横断面形状を楕円形状としたり、突起部115の形状を円錐形状としたり、あるいは、縦断面が台形であって内面114から突起部の先端に向けて円錐状に直径が次第に減少するテーパ形状としてもよい。
Further, in the present embodiment, in order to prevent the mesh structure of the porous member from being damaged when the
また、突起部115は、受熱壁111の一部が突出したものであり、受熱壁111と同じ材質で構成されている。
Further, the protruding
本実施形態では、このように突起部115を設けたことにより、突起部115を設けていない場合と比較して、発熱体10を設置した領域での受熱壁111と多孔質部材130との接触面積を増加させることができる。また、突起部115は、受熱壁111と同じ材質であるため、熱伝導率も同じであり、多孔質ではないので、多孔質部材130よりも熱拡散し易くなっている。
In the present embodiment, the
したがって、突起部115の存在により、突起部115を設けていない場合と比較して、発熱体10が発熱したときに受熱壁111から多孔質部材130への熱の拡散を促進できる。
Therefore, due to the presence of the
また、本実施形態では、受熱壁111の内面114に多孔質部材130を固定する際に、受熱壁111に設けた突起部115により多孔質部材130を押し潰して、多孔質部材130をその厚み方向に圧縮することで、多孔質部材130のうち突起部115の突出方向で突起部115に対面する領域に、圧縮されていない領域と比較して空隙率が小さな領域131を形成している。なお、突起部115の突出方向は、多孔質部材130の厚みt2方向と同じ方向である。
In the present embodiment, when the
この空隙率が小さな領域131では、多孔質部材130の母材金属の割合が増加するため、圧縮されていない領域と比較して、多孔質部材130の有効熱伝導率が増加している。このため、空隙率が小さな領域131からその周囲の領域への熱拡散が促進される。
In the
このように、本実施形態によれば、突起部115と多孔質部材130の空隙率が小さな領域131によって、発熱体10から受熱壁111、突起部115および多孔質部材130の空隙率が小さな領域131を経由しての多孔質部材130内部への熱拡散を促進させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
この結果、多孔質部材130の内部で沸騰が発生する領域を拡大させることができ、冷却装置100の冷却性能を向上できる。
As a result, the region where boiling occurs in the
なお、本実施形態では、多孔質部材130のうち発熱体10に対応する領域に対向する位置に、突起部115を設けており、多孔質部材130のうち冷媒を吸い上げる領域、すなわち、発熱体10に対応する領域よりも下側の領域に対向する位置に、突起部115を設けていないので、突起部115の存在による液相冷媒の吸上げ性は悪化しない。また、突起部115により多孔質部材130が押し潰される領域131の総面積は、発熱体10の面積より小さくなっている。したがって、突起部115を設けても、多孔質部材130の内部からの気相冷媒の排出性は悪化しない。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、突起部115および空隙率が小さな領域131の両方による熱の促進効果を得るために、突起部115の高さt1を、多孔質部材130の厚みt2よりも小さくしていたが、突起部115による熱の促進効果を得るという観点では、突起部115の高さt1を多孔質部材130の厚みt2よりも大きくしても良い。
In the present embodiment, the height t1 of the
また、突起部115を受熱壁111と同一の材質で構成していたが、受熱壁111と異なる材質で構成しても良い。ただし、この場合、受熱壁111から多孔質部材130への熱の促進の観点より、受熱壁111と同等以上の熱伝導率を有する材料で構成することが好ましい。
Further, although the
(第2実施形態)
図4に、本発明の第2実施形態における冷却装置の断面図を示す。また、図5に、図4中の領域200の部分拡大図を示す。なお、図4では、図1中の冷却装置と同様の構成部に同一の符号を付している。
(Second Embodiment)
In FIG. 4, sectional drawing of the cooling device in 2nd Embodiment of this invention is shown. FIG. 5 shows a partially enlarged view of the
本実施形態の冷却装置100は、第1実施形態で説明した冷却装置100と基本的な構成が同一のものであり、以下では、第1実施形態と異なる点について説明する。
The
図5に示すように、本実施形態の多孔質部材130は、発熱体10に対応する領域において、受熱壁111側の表面132、すなわち、受熱壁111との接合面132と、多孔質部材130の内部を表面132と平行に切断したときの切断面とを比較したとき、受熱壁111側の表面132に存在する気孔133の数が、多孔質部材130の内部に存在する気孔133の数よりも少なくなっている。このため、多孔質部材130の受熱壁111側の表面132での空隙率が、表面132を除く多孔質部材130の全体での空隙率よりも小さくなっている。
As shown in FIG. 5, the
具体的には、多孔質部材130は、厚みt3が0.5mmであり、気孔133の直径が150μm前後であり、表面132を除く多孔質部材130の全体の空隙率が90%であり、受熱壁111側の表面132での空隙率が35%である。
Specifically, the
このような構造の多孔質部材130は、以下の方法により、製造可能である。例えば、全体の空隙率が90%である多孔質部材130を用意し、その多孔質部材130の表面132側を加熱して、多孔質部材130の表面132側のみを溶かして、気孔を埋めることで、多孔質部材130の受熱壁111側の表面132での空隙率を、他の領域よりも下げることができる。この場合、多孔質部材130の母材によって、気孔を埋めることとなるが、その他にも、多孔質部材130と受熱壁111とを接合するための接合材を、多孔質部材130の表面132に塗布し、接合材を気孔に充填することで、多孔質部材130の表面132の空隙率を、他の領域よりも下げることもできる。
The
このように、多孔質部材130の受熱壁111側の表面132での空隙率を、多孔質部材130の全体での空隙率よりも小さくすることにより、表面132に対する多孔質部材130の母材の存在割合を大きくできるので、空隙率が多孔質部材130の全体で均一の場合と比較して、多孔質部材130と冷媒槽110の内面114との接合面の面積を増大させることができる。
As described above, the porosity of the
その結果、両者の接合性を向上できるので、図5中の矢印で示される発熱体10から受熱壁111を介しての多孔質部材130への熱拡散を促進することが可能となる。多孔質部材130内での熱拡散が促進されると、多孔質部材130の内部で沸騰が生じる領域が拡大するので、冷却装置100の冷却性能が向上する。
As a result, the bonding property between the two can be improved, so that it is possible to promote thermal diffusion from the
ここで、図6に、多孔質部材130の表面132の空隙率が冷媒槽110の熱抵抗に及ぼす影響の調査結果を示す。調査した多孔質部材130の厚みt3は0.5mm、空隙率は90%であり、多孔質部材130内部の気孔径は150μm前後である。多孔質表面の気孔径を130μm、200μmとすることにより、表面132の気孔133の面積割合、すなわち、表面の空隙率を35%、90%と変化させた。図6からわかるように、表面132の空隙率を35%としたとき、90%としたときと比較して、熱抵抗を大幅に低減できる。なお、本実施形態では、表面132を除く多孔質部材130の全体の空隙率を90%、受熱壁111側の表面132での空隙率を35%としたが、多孔質部材130の表面132での空隙率が、表面132を除く多孔質部材130の全体での空隙率よりも小さくなっていれば、空隙率を他の大きさとしても良い。ただし、表面132を除く多孔質部材130の全体の空隙率を80%以上とし、受熱壁111側の表面132での空隙率を40%以下とすることが好適である。
Here, FIG. 6 shows a result of investigating the influence of the porosity of the
図7に、多孔質部材130の厚みt3が熱抵抗に及ぼす影響の調査結果を示す。図7は、多孔質部材130の空隙率を90%、多孔質部材130の表面132の気孔径を110±20μmとしたときの調査結果である。また、図7の横軸は多孔質部材130の厚みt3を示しており、横軸の左側ほど、厚みt3が薄くなり、気相冷媒の排出性が向上する。横軸の右側ほど、厚みt3が厚くなり、液相冷媒の吸上げ量が増加するとともに、多孔質部材130内の表面積が増加し、沸騰開始の芽となる発泡核の量が増加する。厚みを増すと特性が改善される因子と、悪化する因子があるため、熱抵抗はある厚みで最小値をもつ。このため、気相冷媒の排出性と液相冷媒の吸上げ性との両立を図る観点より、多孔質部材130の厚みt3としては、図7に示すように、熱抵抗の比が1.5以下となるように、0.4mm以上、1mm以下とすることが好適である。
FIG. 7 shows the results of investigating the influence of the thickness t3 of the
なお、図7の結果については、本実施形態に限らず、第1、第3〜第6および他の実施形態においても、同様のことが言える。 In addition, about the result of FIG. 7, the same can be said not only in the present embodiment but also in the first, third to sixth and other embodiments.
(第3実施形態)
図8に、本発明の第3実施形態における冷却装置の断面図を示す。図8では、図1中の冷却装置と同様の構成部に同一の符号を付している。また、図9に、図8中の多孔質部材130を矢印B方向から見たときの多孔質部材130および受熱部111の正面図を示し、図10に、図9中のC−C線断面図を示す。
(Third embodiment)
In FIG. 8, sectional drawing of the cooling device in 3rd Embodiment of this invention is shown. In FIG. 8, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to the cooling device in FIG. 9 shows a front view of the
本実施形態では、多孔質部材130に複数の切り込み134を設けている。切り込み134とは、図10に示すように、多孔質部材130の厚みt4方向に 完全に多孔質部材を除去した領域のことであり、除去した領域の深さt5が多孔質部材130の厚みt4と同じ領域のことである。したがって、切り込み134は、他の領域に存在する気孔と比較して、大きな空間を構成する空間部となっており、気相冷媒が移動しやすくなっている。
In the present embodiment, a plurality of
また、切り込み134は、図8、9に示すように、発熱体10に対応する領域の上部およびそれよりも上側の領域にまたがって配置されている。発熱体10に対応する領域が、基本的に、多孔質部材の内部で沸騰が生じる領域であるため、このような位置に切り込み134を設けることで、沸騰によって生じた気相冷媒の排出性を向上できる。
Further, as shown in FIGS. 8 and 9, the
この結果、冷却装置100全体でのサイクル、すなわち、多孔質部材130の液相冷媒の吸上げ、多孔質部材130の内部での冷媒の気化、多孔質部材130からの気相冷媒の排出、放熱部120での冷媒の液化により、発熱体10の熱を冷却装置100の外部に移動させるというサイクルを活発化させることができ、冷媒の沸騰が発生する頻度が増加するので、冷却装置100の冷却性能が向上する。
As a result, the cycle of the
切り込み134を設ける領域は、気相冷媒の移動方向を考慮すると、沸騰が生じる領域および沸騰が生じる領域よりも上部の領域に至る範囲内とすることが好適である。なお、沸騰が生じる領域および沸騰が生じる領域よりも上部の領域に至る範囲内には、多孔質部材130のうち沸騰が生じる領域内のみや、沸騰が生じる領域よりも上部の領域内のみが含まれる。
In consideration of the moving direction of the gas-phase refrigerant, it is preferable that the region where the
また、切り込み134の幅134aは多孔質部材の厚みt4の1〜4倍程度が好適である。幅134aを多孔質部材130の厚みt4より小さくすると、気相冷媒の排出促進効果が小さくなってしまい、幅134aを多孔質部材130の厚みt4の4倍以上とすると、多孔質部材130の内部で沸騰が発生する領域の面積が減少し、冷却性能が低下してしまうからである。
The
また、本実施形態によれば、以下の効果が得られる。 Moreover, according to this embodiment, the following effects are acquired.
発熱体10の発熱量に比例して、気相冷媒の発生量は増加する。しかし、液相冷媒の吸上げ量より、気相冷媒の発生量が多くなると、多孔質部材130の内部のうち発熱体10近傍では多孔質部材130の内部に冷媒が存在しない領域が生じてしまうため、冷媒の潜熱を利用して、発熱体10から除熱することが不可能になり、発熱体10の温度が急上昇してしまう。
The amount of gas-phase refrigerant generated increases in proportion to the amount of heat generated by the
この対策としては、多孔質部材130の厚さを増す、もしくは、気孔径を小さくすることによって、冷媒の吸上げ量を増大させることが考えられるが、この場合、逆に、気相冷媒の排出性が悪化し、沸騰の発生頻度が低下してしまうという問題が生じる。
As a countermeasure against this, it is conceivable to increase the suction amount of the refrigerant by increasing the thickness of the
これに対して、本実施形態のように、切り込み134を設けることにより、気相冷媒の排出性を悪化させることなく、多孔質部材130の厚みt4を増すことや、気孔径を小径化することが可能になる。厚みt4を増した場合は、多孔質部材130を水平方向に平行な面で切断したときの断面積が増加し、気孔径を小径化した場合は、毛細管力が増加する。その結果、液相冷媒の吸上げ量を増加させることが可能になる。液相冷媒の吸上げ量を増加させることにより、多孔質部材130のうち発熱体10に対応する領域等の発熱体10の発熱量が増加する領域においても、多孔質部材130の内部に十分な量の冷媒を供給することが可能になる。したがって、本実施形態によれば、発熱体10の発熱量が多い場合における冷却装置100の冷却性能の向上が可能となる。
On the other hand, by providing the
また、多孔質部材130の内部で液相冷媒の沸騰を発生させるためには、その内部に蒸気が存在する、空洞や微小な傷(以下、発泡核)が伝熱面上に必要になる。そして、伝熱面の面積が増加するほど、発泡核が存在する確率やその量は増加することから、多孔質部材130の厚さを増大させれば、多孔質部材内の表面積を増加させることができ、発泡核の存在量を増加させることができる。その結果、発熱体10の発熱量が少ない場合においても、沸騰を発生させやすくできる。
Further, in order to generate boiling of the liquid-phase refrigerant inside the
しかしながら、多孔質部材130の厚さを増大させるほど、気相冷媒の排出性は悪化してしまう。
However, the greater the thickness of the
これに対して、本実施形態のように、切り込み134を設けることにより、蒸気の排出性を悪化させることなく、多孔質部材130の厚みt4を増大させることができ、多孔質部材130内の表面積を増加させることが可能になる。表面積が増加すると、沸騰開始の芽となる発泡核が多孔質部材内に存在する量が増加する。発泡核の量が増加すると、多孔質部材130のうち発熱体10に対応する領域の周辺領域等の発熱量が少ない領域においても、沸騰が生じやすくなる。その結果、発熱体10の発熱量が少ない場合においても、潜熱を利用した高い冷却性能を維持することが可能になる。
On the other hand, by providing the
(第4実施形態)
図11に、本発明の第4実施形態における冷却装置の断面図を示す。図11は、図10に対応する図であり、図10と同様の構成部には図10と同一の符号を付している。
(Fourth embodiment)
In FIG. 11, sectional drawing of the cooling device in 4th Embodiment of this invention is shown. FIG. 11 is a diagram corresponding to FIG. 10, and components similar to those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals as in FIG. 10.
本実施形態では、第3実施形態で説明した切り込み134の代わりに、溝135を、多孔質部材130の受熱壁111との接合面136とは反対側の表面137に複数設けている。ここで、溝135とは、多孔質部材130の表面137から部分的に多孔質部材を除去し、除去した深さt6が多孔質部材130の厚みt4よりも小さいものを意味する。
In the present embodiment, a plurality of
溝135を形成する手段としては、切削加工により多孔質部材を部分的に削除する手段、あるいは多孔質部材を部分的に圧縮する手段を採用することができる。また、溝135の幅135aは、切り込み134の幅134aと同様に、多孔質部材の厚みt4の1〜4倍程度が好適である。
As a means for forming the
本実施形態においても、溝135は、多孔質部材130が有する気孔よりも、空隙が大きな領域であり、気相冷媒が移動しやすくなっているので、第3実施形態と同様の効果が得られる。
Also in this embodiment, since the
(第5実施形態)
図12に、本発明の第5実施形態における冷却装置の断面図を示す。図12は、図10、11に対応する図であり、図10、11と同様の構成部には図10、11と同一の符号を付している。
(Fifth embodiment)
In FIG. 12, sectional drawing of the cooling device in 5th Embodiment of this invention is shown. FIG. 12 is a diagram corresponding to FIGS. 10 and 11, and components similar to those in FIGS. 10 and 11 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 10 and 11.
本実施形態は、第3実施形態と第4実施形態の組み合わせである。すなわち、本実施形態では、多孔質部材130に、切り込み134と溝135の両方を混在させている。このようにしても、第3実施形態と同様の効果が得られる。
This embodiment is a combination of the third embodiment and the fourth embodiment. That is, in this embodiment, both the
(第6実施形態)
図13に、本発明の第6実施形態における冷却装置の斜視図を示す。また、図14に、図13中の放熱部のD矢視図を示し、図15に、図13中のE−E線断面図を示す。
(Sixth embodiment)
In FIG. 13, the perspective view of the cooling device in 6th Embodiment of this invention is shown. Moreover, FIG. 14 shows a D arrow view of the heat dissipation part in FIG. 13, and FIG. 15 shows a cross-sectional view taken along line EE in FIG.
本実施形態の冷却装置100は、図13に示すように、外面に発熱体10が固定された冷媒槽110と放熱部220とを備えている。
As shown in FIG. 13, the
放熱部220は、図14に示すように、放熱フィン221と凝縮管222とが交互に積層された構成である。
As shown in FIG. 14, the
冷媒槽110は、図15に示すように、第1実施形態と同様に、受熱壁111と放熱壁112とによって構成されており、受熱壁111の内面に多孔質部材130が設置されている。
As shown in FIG. 15, the
さらに、冷却装置100は、冷媒槽110と放熱部220とを連通する冷媒通路として、上側流路223と下側流路224とを備えている。
Furthermore, the
上側流路223は、凝縮管222の上部と多孔質部材130のうち沸騰が生じる領域、すなわち、発熱体10に対応する領域とを結ぶ流路である。放熱部220の上部は、多孔質部材130のうち発熱体10に対応する領域の下端よりも上側に位置する部分である。上側流路223の放熱部220側の端部が上端223aとなり、上側流路223の冷媒槽110側の端部が下端223bとなり、上端223aから下端223bに向けて液相冷媒の流れが生じるように傾斜している。また、上側流路223の上端223aは、凝縮館221の内部に位置しており、上側流路223の下端223bは、多孔質部材130に接している。
The
これにより、本実施形態では、多孔質部材130のうち発熱体10に対応する領域で気化した気相冷媒は、図15中の破線矢印のように、上側流路223を介して、放熱部220に流れ、放熱部220の上方で凝縮した液相冷媒の一部が、図15中の実線矢印のように、上側流路223を介して、多孔質部材130のうち発熱体10に対応する領域に流れ込むようになっている。
Thereby, in this embodiment, the gaseous-phase refrigerant | coolant vaporized in the area | region corresponding to the
また、下側流路224は、冷媒槽110の下部と放熱部220の下部とを結ぶ流路であり、この下側流路224を介して、放熱部220から冷媒槽110に液相冷媒が移動する。
The
このように、本実施形態では、放熱部220の凝縮管222の上部で凝縮した冷媒の一部を、上側流路223を経由させて、多孔質部材130の内部で沸騰が生じる領域に直に供給するようになっている。
As described above, in the present embodiment, a part of the refrigerant condensed at the upper part of the
これにより、放熱部220で凝縮した液相冷媒が下側流路224から、冷媒槽110の底部を経由して、多孔質部材130によって吸い上げられて、多孔質部材130のうち発熱体10に対応する領域に、液相冷媒が供給される場合と比較して、液相冷媒の移動距離を短くできる。その結果、多孔質部材130の内部への液相冷媒の供給速度を増加させることができ、発熱体10の発熱量が急増した場合に、多孔質部材130のうち発熱体10に対応する領域に十分な量の冷媒を供給することが可能になる、すなわち、冷却装置100の応答性を向上させることが可能になる。
Thereby, the liquid-phase refrigerant condensed in the
なお、図示しないが、上側流路223の内部に多孔質部材を設けることで、この多孔質部材の毛細管力により、液相冷媒の供給速度をさらに増加させることが可能になる。このとき、上側流路223の内部に設ける多孔質部材は、冷媒槽110に設けられた多孔質部材130とは別のものである。
Although not shown, by providing a porous member inside the
(他の実施形態)
(1)第3〜第5実施形態では、多孔質部材130に切り込み134や溝135を設けていたが、これらの代わりに、局所的に気孔径が大きな領域を部分的に設けてもよい。
(Other embodiments)
(1) In the third to fifth embodiments, the
(2)第1〜第5実施形態では、受熱壁111、放熱壁112を鉛直方向に平行にして、冷媒槽110を配置していたが、放熱部120が上を向くように冷媒槽110の受熱壁111、放熱壁112を水平方向にして、冷媒槽110の底面となる受熱壁111の外面に、発熱体10を設置した状態で、冷却装置100を使用することも可能である。
(2) In the first to fifth embodiments, the
(3)第1〜第5実施形態における冷却装置100において、放熱部120の構成は任意に変更可能である。
(3) In the
(4)上記した各実施形態では、多孔質部材130として銅製の発泡金属体を用いていたが、多孔質部材130としては、他の金属からなる発泡金属体を用いても良く、また、焼結金属、金網、金属製フェルト等を採用しても良い。
(4) In each of the above-described embodiments, a copper foam metal body is used as the
また、上記した各実施形態では、多孔質部材130は、例えば、図1に示すように、受熱壁111と同じ大きさであったが、少なくとも、液相冷媒が接する領域から発熱体10に対応する領域に至る範囲の大きさであれば、多孔質部材130の大きさは任意に変更可能である。
Further, in each of the above-described embodiments, the
10… 発熱体、100…冷却装置、110…冷媒槽、111…受熱壁、
112…放熱壁、120、220…放熱部、
121…第1ヘッダ、122…第2ヘッダ、123…放熱チューブ、
124…放熱フィン、130…多孔質部材。
DESCRIPTION OF
112 ... Radiating wall, 120, 220 ... Radiating part,
121 ... 1st header, 122 ... 2nd header, 123 ... Radiation tube,
124 ... radiating fins, 130 ... porous member.
Claims (7)
前記発熱体(10)の熱によって気化した冷媒を、液化させた後に前記冷媒槽(110)に戻す放熱部(120)とを備える冷却装置(100)において、
前記冷媒槽(110)は、前記壁部(111)の内面(114)のうち前記発熱体(10)に対応する領域内で、前記多孔質部材(130)に向かって突出する突起部(115)を有することを特徴とする冷却装置。 A liquid-phase refrigerant is stored therein, a heating element (10) is installed on the outer surface of the wall (111), and a porous network having a large number of pores on the inner surface (114) of the wall (111). A refrigerant tank (110) for transporting a liquid phase refrigerant to a region corresponding to the heating element (10) by a capillary force of the porous member (130),
In the cooling device (100), comprising a heat dissipating part (120) that returns the refrigerant tank (110) after liquefying the refrigerant vaporized by the heat of the heating element (10),
The refrigerant tank (110) has a protrusion (115) protruding toward the porous member (130) in a region corresponding to the heating element (10) in the inner surface (114) of the wall (111). And a cooling device.
前記多孔質部材(130)は、前記突起部(115)の突出方向で前記突起部(115)に対向する部位が前記突起部によって圧縮されることで、前記突起部(115)に対向していない部位よりも空隙率が小さくなっている領域(131)を有することを特徴とする請求項1に記載の冷却装置。 The protrusion (115) has a height (t1) from the inner surface (114) of the wall portion smaller than the thickness (t2) of the porous member (130),
The porous member (130) is opposed to the protrusion (115) by compressing a portion of the porous member (130) facing the protrusion (115) in the protrusion direction of the protrusion (115) by the protrusion. The cooling device according to claim 1, wherein the cooling device has a region (131) in which the porosity is smaller than that of the non-existing portion.
前記発熱体(10)の熱によって気化した冷媒を、液化させた後に前記冷媒槽(110)に戻す放熱部(120)とを備える冷却装置(100)において、
前記多孔質部材(130)は、前記多孔質部材のうち前記発熱体(10)に対応する領域で、前記壁部(111)側の表面(132)での空隙率が、前記表面(132)を除く前記多孔質部材(130)の内部での空隙率よりも小さくなっていることを特徴とする冷却装置。 A liquid-phase refrigerant is stored therein, a heating element (10) is installed on the outer surface of the wall (111), and a porous network having a large number of pores on the inner surface (114) of the wall (111). A refrigerant tank (110) for transporting a liquid phase refrigerant to a region corresponding to the heating element (10) by a capillary force of the porous member (130),
In the cooling device (100), comprising a heat dissipating part (120) that returns the refrigerant tank (110) after liquefying the refrigerant vaporized by the heat of the heating element (10),
The porous member (130) is a region corresponding to the heating element (10) in the porous member, and the porosity on the wall (111) side surface (132) is the surface (132). A cooling device, wherein the porosity is smaller than the porosity in the porous member (130) excluding.
前記発熱体(10)の熱によって気化した冷媒を、液化させた後に前記冷媒槽(110)に戻す放熱部(120)とを備える冷却装置(100)において、
前記多孔質部材(130)は、前記発熱体(10)に対応する領域およびそれよりも上側の領域に至る範囲内に、部分的に除去されることによって形成された空間であって、他の領域に存在する前記気孔よりも大きな前記空間を構成する空間部(134、135)を有していることを特徴とする冷却装置。 A liquid-phase refrigerant is stored therein, a heating element (10) is installed on the outer surface of the wall (111), and a porous network having a large number of pores on the inner surface (114) of the wall (111). A refrigerant tank (110) for transporting a liquid phase refrigerant to a region corresponding to the heating element (10) by a capillary force of the porous member (130),
In the cooling device (100), comprising a heat dissipating part (120) that returns the refrigerant tank (110) after liquefying the refrigerant vaporized by the heat of the heating element (10),
The porous member (130) is a space formed by being partially removed within a range extending to a region corresponding to the heating element (10) and a region higher than the region. A cooling device having a space (134, 135) constituting the space larger than the pores existing in the region.
前記発熱体(10)の熱によって気化した冷媒を、液化させた後に前記冷媒槽(110)に戻す放熱部(220)とを備える冷却装置(100)において、
前記放熱部(220)と、前記冷媒槽(110)内の前記多孔質部材(130)のうち前記発熱体(10)に対応する領域とを連通する冷媒通路(223)を備え、
前記冷媒通路(223)の一端(223b)が、前記多孔質部材(130)のうち前記発熱体(10)に対応する領域に接しており、前記冷媒通路(223)の他端(223a)が、前記放熱部(220)の内部に位置しており、
前記放熱部(220)で凝縮した冷媒の一部が、前記冷媒通路(223)を介して、前記多孔質部材(130)のうち前記発熱体(10)に対応する領域に供給されるようになっていることを特徴とする冷却装置。
A liquid-phase refrigerant is stored therein, a heating element (10) is installed on the outer surface of the wall (111), and a porous network having a large number of pores on the inner surface (114) of the wall (111). A refrigerant tank (110) for transporting a liquid phase refrigerant to a region corresponding to the heating element (10) by a capillary force of the porous member (130),
In the cooling device (100) comprising a heat radiating section (220) that returns the refrigerant tank (110) after liquefying the refrigerant vaporized by the heat of the heating element (10),
A refrigerant passage (223) that communicates the heat radiating section (220) and a region corresponding to the heating element (10) in the porous member (130) in the refrigerant tank (110);
One end (223b) of the refrigerant passage (223) is in contact with a region of the porous member (130) corresponding to the heating element (10), and the other end (223a) of the refrigerant passage (223) is , Located inside the heat dissipating part (220),
A part of the refrigerant condensed in the heat radiating part (220) is supplied to a region of the porous member (130) corresponding to the heating element (10) through the refrigerant passage (223). The cooling device characterized by becoming.
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JP2007124301A JP2008281253A (en) | 2007-05-09 | 2007-05-09 | Cooling device |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013182439A (en) * | 2012-03-02 | 2013-09-12 | Hitachi Ltd | Cooling system of electronic device |
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WO2023189232A1 (en) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | 株式会社巴川製紙所 | Wick for heat pipe, heat pipe using same, cooling unit, and cooling system |
-
2007
- 2007-05-09 JP JP2007124301A patent/JP2008281253A/en not_active Withdrawn
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