JP2010040958A - Cooling device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling device which obtains boil promotion effect even under a vacuum boiling condition with enormously enlarged bubbles of a boiled coolant, and improves bubble exhausting property from a heat transfer surface and a liquid-phase coolant. <P>SOLUTION: A region corresponding to a heating element fixing surface 320 on an inner surface 33 of a bottom wall 31 of a coolant tub 3 is set to be a boiling heat transfer surface 34 for promoting the boiling of the liquid-phase coolant. A fin 35 for standing up from the boiling heat transfer surface 34, having a top surface 350, and increasing a heat transfer area of the boiling heat transfer surface 34 is placed on the boiling heat transfer surface 34. A groove 36 for promoting boil of the liquid-phase coolant at the top surface 350 is formed on the top surface 350 having the highest height from the boiling heat transfer surface 34 on the fin 35. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

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。   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.

一般に、この種の冷却装置の冷却性能を向上させるには、発熱体から発生する熱量が少ない状態においても沸騰を発生させる必要がある。このためには、伝熱面上に沸騰開始の芽となる発泡核を供給することが重要である。   In general, in order to improve the cooling performance of this type of cooling device, it is necessary to generate boiling even when the amount of heat generated from the heating element is small. For this purpose, it is important to supply foaming nuclei that become buds at the start of boiling on the heat transfer surface.

伝熱面上に発泡核を供給するために、例えば、特許文献1に、伝熱面上へ多孔質層を形成するとともに、多孔質層の一部をローラで押し潰して溝を設ける方法が示されている。これによれば、多孔質材の押し潰しにより形成された溝では、空隙率が小さな小開孔部が生じ、溝周囲の領域では小開孔部より大きな大開孔部が生じる。大開孔は気泡成長開孔となり、小開孔は多孔質内に液相冷媒を供給する液供給開孔となる。そして、気泡成長開孔と液供給開孔がある一定の比率で規則的に伝熱面上に配置された結果、気泡の成長と液の供給が安定化し、沸騰伝熱面の性能を向上させることが可能となる。   In order to supply foam nuclei on the heat transfer surface, for example, Patent Document 1 discloses a method in which a porous layer is formed on the heat transfer surface and a groove is formed by crushing a part of the porous layer with a roller. It is shown. According to this, in the groove formed by crushing the porous material, a small opening part with a small porosity is generated, and in the region around the groove, a large opening part larger than the small opening part is generated. The large opening is a bubble growth opening, and the small opening is a liquid supply opening for supplying a liquid phase refrigerant into the porous body. As a result of the regular arrangement of the bubble growth aperture and the liquid supply aperture on the heat transfer surface at a certain ratio, the bubble growth and liquid supply are stabilized and the performance of the boiling heat transfer surface is improved. It becomes possible.

また、特許文献2では、伝熱管の外周面下に設けた空洞部と、空洞部と外周部を接続する複数の開口部と、伝熱管から外側に突出して設けられたフィンとを有する沸騰用伝熱管が示されている。これによれば、沸騰により生じた気泡の一部を空洞内に残留させることができる。また、空洞内から離脱した蒸気に対応する量の液相冷媒が空洞部に流入するが、この液相冷媒はフィンから放出される熱により加熱されているので、空洞内の残留気泡を核として、少ない熱量で沸騰を生じさせることが可能となる。
特公平2−53717号公報 特開平6−323778号公報
Moreover, in patent document 2, it is for boiling which has the hollow part provided under the outer peripheral surface of the heat exchanger tube, the some opening part which connects a cavity part and an outer peripheral part, and the fin provided by protruding outside from the heat exchanger tube A heat transfer tube is shown. According to this, some of the bubbles generated by boiling can be left in the cavity. In addition, an amount of liquid-phase refrigerant corresponding to the vapor separated from the cavity flows into the cavity, but since this liquid-phase refrigerant is heated by the heat released from the fins, the residual bubbles in the cavity are used as nuclei. It becomes possible to produce boiling with a small amount of heat.
Japanese Examined Patent Publication No. 2-53717 JP-A-6-323778

ところで、冷却装置に用いる冷媒の種類や素子の耐熱温度によっては、冷却装置の内部を減圧状態とし、冷媒の沸点を下げる場合がある。この場合、加熱量が同一の条件で比較すると、減圧下での沸騰開始には、大気圧下の場合に比べて、より大きな過熱度、すなわち伝熱面の壁温と冷媒の温度差が必要となる。その結果、沸騰開始時の初期気泡の大きさや気泡の成長速度は大気圧下より大きくなる。このため、液相冷媒中で気泡は巨大化し、気泡が伝熱面から離脱する離脱気泡径は大気圧下より大きくなる。   By the way, depending on the type of refrigerant used in the cooling device and the heat resistance temperature of the element, the inside of the cooling device may be in a reduced pressure state to lower the boiling point of the refrigerant. In this case, when compared with the same amount of heating, starting boiling at a reduced pressure requires a greater degree of superheat, that is, the wall temperature of the heat transfer surface and the temperature difference between the refrigerants than under atmospheric pressure. It becomes. As a result, the initial bubble size and bubble growth rate at the start of boiling become larger than those under atmospheric pressure. For this reason, in the liquid phase refrigerant, the bubbles become enormous, and the detached bubble diameter from which the bubbles are detached from the heat transfer surface becomes larger than under atmospheric pressure.

上記特許文献1に記載の方法において、冷却装置の内部を減圧状態とした場合に、多孔質材内部からの巨大化した気泡の排出性を向上させるには、多孔質材の厚さを薄くし、気孔径を大きくする必要がある。しかしながら、気泡の排出性が良好な気孔径の大きな多孔質材は、その内部に発泡核となる気泡を保持することが困難であるため、沸騰促進効果が小さくなる。   In the method described in Patent Document 1, when the inside of the cooling device is in a reduced pressure state, the porous material is reduced in thickness in order to improve the ability to discharge enormous bubbles from the inside of the porous material. It is necessary to increase the pore diameter. However, since a porous material having a good pore discharge property and a large pore diameter is difficult to hold bubbles serving as foam nuclei therein, the effect of promoting boiling is reduced.

また、発熱体の熱量が増加するほど、気泡の発生量が増加するため、熱量が増加するにつれ、多孔質材からの気泡の排出、多孔質材内への液相冷媒の供給が困難となる。その結果、多孔質材全体が蒸気膜に埋没してしまい、沸騰伝熱面の性能は低下する。すなわち、多孔質材を接合した伝熱面では、沸騰の促進と巨大化した気泡の排出性向上を両立することが困難になる。   Further, since the amount of bubbles generated increases as the amount of heat of the heating element increases, it becomes difficult to discharge the bubbles from the porous material and to supply the liquid refrigerant into the porous material as the amount of heat increases. . As a result, the entire porous material is buried in the vapor film, and the performance of the boiling heat transfer surface is lowered. That is, on the heat transfer surface joined with the porous material, it becomes difficult to achieve both the promotion of boiling and the improvement of the discharge of enormous bubbles.

また、上記特許文献2に記載の沸騰用伝熱管においても、伝熱管の内部を減圧状態とした場合に、発熱体の熱量が増加すると、沸騰促進用の空洞部全体が気泡中に埋没してしまい、沸騰促進効果が消失してしまう。   Also, in the heat transfer tube for boiling described in Patent Document 2, when the amount of heat of the heating element is increased when the inside of the heat transfer tube is in a reduced pressure state, the entire cavity for promoting boiling is buried in the bubbles. Thus, the boiling promotion effect disappears.

本発明は、上記点に鑑み、沸騰した冷媒の気泡が巨大化する減圧沸騰の条件下においても、沸騰促進効果を得つつ、気泡の伝熱面および液相冷媒からの排出性を向上させることができる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 is to improve the bubble heat transfer surface and the discharge property from the liquid refrigerant while obtaining the boiling promotion effect even under the reduced-pressure boiling condition where the bubbles of the boiling refrigerant become enormous. It is an object of the present invention to provide a cooling device that can perform the above.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、冷媒槽(3)の底壁(31)の内面(33)における発熱体固定面(320)と対応する部位は、液相冷媒の沸騰を促進する沸騰伝熱面(34)になっており、沸騰伝熱面(34)には、沸騰伝熱面(34)から立ち上がっているとともに頂面(350)を有し、沸騰伝熱面(34)の伝熱面積を増大するフィン(35)が設けられており、フィン(35)の頂面(350)には、頂面(350)での液相冷媒の沸騰を促進する沸騰促進手段(36、37)が設けられていることを特徴としている。   In order to achieve the above object, in the first aspect of the present invention, the portion corresponding to the heating element fixing surface (320) in the inner surface (33) of the bottom wall (31) of the refrigerant tank (3) is a liquid phase refrigerant. It is a boiling heat transfer surface (34) that promotes boiling, and the boiling heat transfer surface (34) rises from the boiling heat transfer surface (34) and has a top surface (350). Fins (35) that increase the heat transfer area of the surface (34) are provided, and the top surface (350) of the fin (35) is a boiling point that promotes boiling of the liquid-phase refrigerant at the top surface (350). The promotion means (36, 37) is provided.

このように、沸騰伝熱面(34)の伝熱面積を増大するフィン(35)を設けることで、冷媒の沸騰を促進することができる。さらに、フィン(35)の頂面(350)に沸騰促進手段(36、37)を設けることで、フィン(35)の頂面(350)においても冷媒を沸騰させることができるので、フィン(35)における沸騰が生じる領域を拡大させることができる。これにより、フィン(35)における単位面積当たりの蒸気発生量を少なくすることができるため、沸騰した冷媒の気泡の排出性を向上させることができる。したがって、沸騰した冷媒の気泡が巨大化する減圧沸騰の条件下においても、沸騰促進効果を得つつ、気泡の伝熱面および液相冷媒からの排出性を向上させることが可能となる。   Thus, by providing the fin (35) that increases the heat transfer area of the boiling heat transfer surface (34), boiling of the refrigerant can be promoted. Furthermore, by providing boiling promotion means (36, 37) on the top surface (350) of the fin (35), the refrigerant can be boiled also on the top surface (350) of the fin (35). ) In which boiling occurs. Thereby, since the amount of steam generated per unit area in the fin (35) can be reduced, it is possible to improve the exhaustability of the boiled refrigerant bubbles. Therefore, even under reduced-pressure boiling conditions in which the bubbles of the boiled refrigerant become enormous, it is possible to improve the bubbling acceleration effect and improve the discharge characteristics of the bubbles from the heat transfer surface and the liquid phase refrigerant.

また、請求項2に記載の発明では、フィン(35)の側面(352)と沸騰伝熱面(34)とにより形成される角部(351)と、沸騰促進手段(36、37)とは、発熱体固定面(320)からの高さが異なっていることを特徴としている。   Moreover, in invention of Claim 2, the corner | angular part (351) formed by the side surface (352) of a fin (35) and a boiling heat-transfer surface (34), and a boiling promotion means (36, 37) are The height from the heating element fixing surface (320) is different.

このように、角部(351)および沸騰促進手段(36、37)の発熱体固定面(320)からの高さを変えることにより、角部(351)から排出される冷媒の気泡と、沸騰促進手段(36、37)から排出される冷媒の気泡とが干渉することを防止できる。これにより、気泡の排出性をより向上させることが可能となる。   Thus, by changing the height of the corner portion (351) and the boiling promotion means (36, 37) from the heating element fixing surface (320), the refrigerant bubbles discharged from the corner portion (351) and boiling Interference with the bubbles of the refrigerant discharged from the promotion means (36, 37) can be prevented. Thereby, it becomes possible to improve the discharge | emission property of a bubble more.

また、請求項3に記載の発明では、頂面(350)には、沸騰伝熱面(34)から離れる方向に突出する突起部(37)が設けられており、突起部(37)の頂面(350)に近い側の断面積は、突起部(37)における沸騰伝熱面(34)からの高さが最も高い面(370)の断面積より小さくなっており、頂面(350)が沸騰促進手段を構成していることを特徴としている。   In the invention according to claim 3, the top surface (350) is provided with a projection (37) protruding in a direction away from the boiling heat transfer surface (34), and the top of the projection (37). The cross-sectional area on the side close to the surface (350) is smaller than the cross-sectional area of the surface (370) having the highest height from the boiling heat transfer surface (34) in the protrusion (37), and the top surface (350). Constitutes boiling promotion means.

このように、沸騰伝熱面(34)の伝熱面積を増大するフィン(35)を設けることで、冷媒の沸騰を促進することができる。また、フィン(35)の頂面(350)に、沸騰伝熱面(34)から離れる方向に突出する突起部(37)を設けることで、沸騰が生じる領域を拡大させることができるので、フィン(35)における単位面積当たりの蒸気発生量を少なくすることができる。これにより、気泡の排出性を向上させることができる。したがって、沸騰した冷媒の気泡が巨大化する減圧沸騰の条件下においても、沸騰促進効果を得つつ、気泡の伝熱面および液相冷媒からの排出性を向上させることが可能となる。   Thus, by providing the fin (35) that increases the heat transfer area of the boiling heat transfer surface (34), boiling of the refrigerant can be promoted. Moreover, since the protrusion part (37) which protrudes in the direction away from the boiling heat-transfer surface (34) can be provided in the top surface (350) of the fin (35), the area | region where a boil can be expanded can be expanded. The amount of steam generated per unit area in (35) can be reduced. Thereby, the discharge property of bubbles can be improved. Therefore, even under reduced-pressure boiling conditions in which the bubbles of the boiled refrigerant become enormous, it is possible to improve the bubbling acceleration effect and improve the discharge characteristics of the bubbles from the heat transfer surface and the liquid phase refrigerant.

また、請求項4に記載の発明では、頂面(350)には、溝(36)が設けられており、溝(36)は、互いに連通する第1溝部(361)および第2溝部(362)から構成されており、第1溝部(361)は、第2溝部(362)より沸騰伝熱面(34)から遠い側に配置されているとともに、頂面(350)側の開口部を形成しており、第1溝部(361)の溝幅は、第2溝部(362)の溝幅より小さくなっており、溝(36)が沸騰促進手段を構成していることを特徴としている。   In the invention according to claim 4, the top surface (350) is provided with a groove (36), and the groove (36) includes a first groove portion (361) and a second groove portion (362) communicating with each other. The first groove (361) is disposed on the side farther from the boiling heat transfer surface (34) than the second groove (362), and forms an opening on the top surface (350) side. The groove width of the first groove portion (361) is smaller than the groove width of the second groove portion (362), and the groove (36) constitutes a boiling promoting means.

このように、沸騰伝熱面(34)の伝熱面積を増大するフィン(35)を設けることで、冷媒の沸騰を促進することができる。また、フィン(35)の頂面(350)に溝(36)を設けることで、沸騰が生じる領域を拡大させることができるので、フィン(35)における単位面積当たりの蒸気発生量を少なくすることができる。これにより、気泡の排出性を向上させることができる。したがって、沸騰した冷媒の気泡が巨大化する減圧沸騰の条件下においても、沸騰促進効果を得つつ、気泡の伝熱面および液相冷媒からの排出性を向上させることが可能となる。   Thus, by providing the fin (35) that increases the heat transfer area of the boiling heat transfer surface (34), boiling of the refrigerant can be promoted. Further, by providing the groove (36) on the top surface (350) of the fin (35), the region where boiling occurs can be expanded, so that the amount of steam generated per unit area in the fin (35) is reduced. Can do. Thereby, the discharge property of bubbles can be improved. Therefore, even under reduced-pressure boiling conditions in which the bubbles of the boiled refrigerant become enormous, it is possible to improve the bubbling acceleration effect and improve the discharge characteristics of the bubbles from the heat transfer surface and the liquid phase refrigerant.

また、第1溝部(361)の溝幅を第2溝部(362)の溝幅より小さくすることで、第2溝部(362)の内部に発泡核となる気泡を保持することができるので、冷媒の沸騰をより促進することが可能となる。   Further, by making the groove width of the first groove portion (361) smaller than the groove width of the second groove portion (362), bubbles serving as foaming nuclei can be held inside the second groove portion (362). It becomes possible to further promote the boiling of water.

なお、本発明における「第1溝部(361)の溝幅」とは、第1溝部(361)の溝幅が高さ方向で一定ではない場合には、第1溝部(361)の平均溝幅を意味するものである。同様に、本発明における「第2溝部(362)の溝幅」とは、第2溝部(362)の溝幅が高さ方向で一定ではない場合には、第2溝部(362)の平均溝幅を意味するものである。   The “groove width of the first groove portion (361)” in the present invention is the average groove width of the first groove portion (361) when the groove width of the first groove portion (361) is not constant in the height direction. Means. Similarly, the “groove width of the second groove portion (362)” in the present invention refers to the average groove of the second groove portion (362) when the groove width of the second groove portion (362) is not constant in the height direction. It means width.

また、請求項5に記載の発明では、フィン(35)は、薄板(38)を当該薄板(38)の板厚方向に複数枚積層することにより構成されていることを特徴としている。これによれば、フィン(35)を容易に製造することが可能となる。   Further, the invention according to claim 5 is characterized in that the fin (35) is formed by laminating a plurality of thin plates (38) in the thickness direction of the thin plate (38). According to this, it becomes possible to manufacture a fin (35) easily.

また、請求項6に記載の発明では、頂面(350)には、断面略矩形状の溝(36)が形成されているとともに、板厚方向に貫通した開口部(71)を有する板状部材(70)が、溝(36)と開口部(71)とが連通するように配設されており、開口部(71)の開口幅は、溝(36)の溝幅より小さくなっており、溝(36)が沸騰促進手段を構成していることを特徴としている。   In the invention according to claim 6, the top surface (350) is formed with a groove (36) having a substantially rectangular cross section, and has a plate shape having an opening (71) penetrating in the plate thickness direction. The member (70) is disposed so that the groove (36) and the opening (71) communicate with each other, and the opening width of the opening (71) is smaller than the groove width of the groove (36). The groove (36) constitutes boiling promoting means.

このように、沸騰伝熱面(34)の伝熱面積を増大するフィン(35)を設けることで、冷媒の沸騰を促進することができる。また、フィン(35)の頂面(350)に溝(36)を設けることで、沸騰が生じる領域を拡大させることができるので、フィン(35)における単位面積当たりの蒸気発生量を少なくすることができる。これにより、気泡の排出性を向上させることができる。したがって、沸騰した冷媒の気泡が巨大化する減圧沸騰の条件下においても、沸騰促進効果を得つつ、気泡の伝熱面および液相冷媒からの排出性を向上させることが可能となる。   Thus, by providing the fin (35) that increases the heat transfer area of the boiling heat transfer surface (34), boiling of the refrigerant can be promoted. Further, by providing the groove (36) on the top surface (350) of the fin (35), the region where boiling occurs can be expanded, so that the amount of steam generated per unit area in the fin (35) is reduced. Can do. Thereby, the discharge property of bubbles can be improved. Therefore, even under reduced-pressure boiling conditions in which the bubbles of the boiled refrigerant become enormous, it is possible to improve the bubbling acceleration effect and improve the discharge characteristics of the bubbles from the heat transfer surface and the liquid phase refrigerant.

また、開口部(71)の開口幅を溝(36)の溝幅より小さくすることで、溝(36)の内部に発泡核となる気泡を保持することができるので、冷媒の沸騰をより促進することが可能となる。なお、本発明における「開口部(71)の開口幅」とは、開口部(71)における溝(36)の溝幅方向と平行な方向の寸法を意味するものである。   In addition, by making the opening width of the opening (71) smaller than the groove width of the groove (36), it is possible to hold bubbles as foaming nuclei inside the groove (36), thereby further promoting the boiling of the refrigerant. It becomes possible to do. The “opening width of the opening (71)” in the present invention means a dimension in a direction parallel to the groove width direction of the groove (36) in the opening (71).

また、請求項7に記載の発明では、フィン(35)における沸騰伝熱面(34)から遠い側には、フィン35(35)で沸騰した冷媒蒸気の排出を促進させる蒸気排出促進手段(80)が設けられており、蒸気排出促進手段(80)は、冷媒蒸気が通過する蒸気通路(800)を形成する外枠部(81)と、蒸気通路(800)を複数の細通路(801、802)に仕切る仕切部材(82)とを有しており、外枠部(81)および仕切部材(82)は、沸騰伝熱面(34)から離れる側に向かって細通路(801、802)の通路断面積が大きくなるように形成されていることを特徴としている。   In the invention according to claim 7, on the side far from the boiling heat transfer surface (34) of the fin (35), the steam discharge promoting means (80) for promoting the discharge of the refrigerant vapor boiled by the fin 35 (35). ), And the vapor discharge promoting means (80) includes an outer frame portion (81) that forms a vapor passage (800) through which the refrigerant vapor passes, and a plurality of narrow passages (801, 802) and the outer frame portion (81) and the partition member (82) are narrow passages (801, 802) toward the side away from the boiling heat transfer surface (34). The passage cross-sectional area is formed to be large.

これによれば、発熱体(2)の中心部が他の部位より高温となり、フィン(35)における発熱体(2)の中心部に対応する部位からの気泡の発生量が増加した場合でも、フィン(35)から排出された気泡をスムーズに流動させることができる。このため、液相冷媒中からの気泡の排出性を向上させるとともに、放熱部(4)に液相冷媒が流入することを防止することが可能となる。   According to this, even when the central part of the heating element (2) becomes hotter than the other part and the amount of bubbles generated from the part corresponding to the central part of the heating element (2) in the fin (35) increases, Bubbles discharged from the fin (35) can be smoothly flowed. For this reason, while improving the discharge | emission property of the bubble from a liquid phase refrigerant | coolant, it becomes possible to prevent that a liquid phase refrigerant | coolant flows in into a thermal radiation part (4).

なお、この欄および特許請求の範囲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ものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.

(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について図1〜図6に基づいて説明する。図1は本第1実施形態に係る冷却装置1を示す斜視図で、図2は本第1実施形態に係る冷却装置1を示す断面図である。なお、図1および図2の上下方向が冷却装置1の天地方向である。
(First embodiment)
1st Embodiment of this invention is described based on FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing a cooling device 1 according to the first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing the cooling device 1 according to the first embodiment. 1 and 2 is the vertical direction of the cooling device 1.

図1および図2に示すように、冷却装置1は、半導体素子等の発熱体2を冷却するものであり、内部に液相の冷媒が貯留されるとともに、外部に発熱体2が設置される冷媒槽3と、冷媒槽3の内部と連通するとともに、冷媒槽3の上部に取り付けられ、発熱体2の熱によって気化した冷媒を液化させた後に冷媒槽3に戻す放熱部4とを備えている。   As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the cooling device 1 cools a heating element 2 such as a semiconductor element, in which liquid-phase refrigerant is stored, and the heating element 2 is installed outside. The refrigerant tank 3 is connected to the inside of the refrigerant tank 3, and is attached to the upper part of the refrigerant tank 3, and includes a heat radiating unit 4 that liquefies the refrigerant vaporized by the heat of the heating element 2 and returns the refrigerant tank 3 to the refrigerant tank 3. Yes.

冷媒槽3における、底壁31の外面32の一部は、発熱体2が固定される発熱体固定面320になっている。そして、発熱体2は、例えば図示しないボルト等の締め付けにより底壁31の発熱体固定面320に固定されている。また、底壁31の内面33のうち、発熱体固定面320に対応する領域には、冷媒の沸騰を促進するための沸騰伝熱面34が設けられている。本実施形態では、沸騰伝熱面34は、底壁31の内面33と一体に形成されている。なお、この沸騰伝熱面34の詳細については、後述する。   A part of the outer surface 32 of the bottom wall 31 in the refrigerant tank 3 is a heating element fixing surface 320 to which the heating element 2 is fixed. And the heat generating body 2 is being fixed to the heat generating body fixing surface 320 of the bottom wall 31 by clamping | tightening the bolt etc. which are not shown in figure, for example. Further, a boiling heat transfer surface 34 for promoting boiling of the refrigerant is provided in a region corresponding to the heating element fixing surface 320 in the inner surface 33 of the bottom wall 31. In the present embodiment, the boiling heat transfer surface 34 is formed integrally with the inner surface 33 of the bottom wall 31. The details of the boiling heat transfer surface 34 will be described later.

放熱部4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4は、冷媒槽3の沸騰伝熱面34の上方側に配設され、発熱体2の熱を受けて沸騰した冷媒蒸気が通過する蒸気通路41と、蒸気通路41の上端部と連通するとともに、水平方向に延びるヘッダ部42と、ヘッダ部42と連通するとともに、鉛直方向に延びる複数本の放熱チューブ43と、各放熱チューブ43間に介在される放熱フィン44とを備えている。   The heat radiation part 4 liquefies the refrigerant by radiating the heat of the gas-phase refrigerant to the external air. In the present embodiment, the heat radiating section 4 is disposed on the upper side of the boiling heat transfer surface 34 of the refrigerant tank 3, and the vapor passage 41 through which the refrigerant vapor boiled by receiving heat from the heating element 2 passes, and the vapor passage 41. A header portion 42 that extends in the horizontal direction, a plurality of heat radiation tubes 43 that communicate with the header portion 42 and extend in the vertical direction, and heat radiation fins 44 interposed between the heat radiation tubes 43. It has.

複数本の放熱チューブ43の下端部は、それぞれ冷媒槽3の内部空間と連通している。放熱フィン44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。また、放熱フィン44には、図2の紙面垂直方向に外部流体としての冷却風が通過するようになっている。以下、冷却風の流れ方向を冷却風流れ方向という。   The lower ends of the plurality of heat radiating tubes 43 communicate with the internal space of the refrigerant tank 3, respectively. The heat radiating fins 44 are well-known corrugated fins and are used to increase the heat radiating area. Further, cooling air as an external fluid passes through the heat radiation fins 44 in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. Hereinafter, the flow direction of the cooling air is referred to as the cooling air flow direction.

そして、真空引きされた冷却装置1の内部空間には、所定量の冷媒が封入されている。   A predetermined amount of refrigerant is sealed in the internal space of the evacuated cooling device 1.

冷却装置1は、例えば、銅もしくはアルミニウムにより構成されている。冷却装置1が銅により構成されている場合、冷媒として水やアルコールを採用することができる。また、冷却装置1がアルミニウムにより構成されている場合、冷媒としてアルコールや、分子構造中に塩素を含まず、温暖化係数やオゾン層破壊係数が小さな冷媒、具体的にはフッ素系冷媒やハイドロフルオロエーテル系の冷媒を採用することができる。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1内を真空引きしているため、沸点は30〜40℃となる。   The cooling device 1 is made of, for example, copper or aluminum. When the cooling device 1 is made of copper, water or alcohol can be used as the refrigerant. Further, when the cooling device 1 is made of aluminum, alcohol as a refrigerant, a refrigerant that does not contain chlorine in its molecular structure, and has a small global warming coefficient or ozone depletion coefficient, specifically, a fluorine-based refrigerant or hydrofluoro An ether-based refrigerant can be used. In addition, when water is used as the refrigerant, the boiling point of water is 100 ° C. at 1 atm. However, since the cooling device 1 is evacuated, the boiling point is 30 to 40 ° C.

図3は、本第1実施形態における沸騰伝熱面34を示す拡大斜視図である。図3に示すように、沸騰伝熱面34は、伝熱面積を拡大し、熱拡散を促進するための複数のフィン35が設けられている。フィン35は、沸騰伝熱面34から上方側、すなわち放熱部4側に向かって突出するとともに、冷却風の流れ方向に平行に延びる略直方体状に形成されている。複数のフィン35は、冷却風の流れ方向と直交する方向に所定間隔を隔てて並列に配置されている。   FIG. 3 is an enlarged perspective view showing the boiling heat transfer surface 34 in the first embodiment. As shown in FIG. 3, the boiling heat transfer surface 34 is provided with a plurality of fins 35 for enlarging the heat transfer area and promoting thermal diffusion. The fins 35 are formed in a substantially rectangular parallelepiped shape that protrudes upward from the boiling heat transfer surface 34, that is, toward the heat radiating unit 4, and extends parallel to the flow direction of the cooling air. The plurality of fins 35 are arranged in parallel at predetermined intervals in a direction orthogonal to the flow direction of the cooling air.

以下、フィン35の長手方向をフィン長手方向といい、複数のフィン35の配置方向をフィン配置方向という。フィン長手方向は、冷却風の流れ方向に平行になっている。また、フィン配置方向は、フィン長手方向、すなわち冷却風の流れ方向に対して直交している。   Hereinafter, the longitudinal direction of the fins 35 is referred to as a fin longitudinal direction, and the arrangement direction of the plurality of fins 35 is referred to as a fin arrangement direction. The fin longitudinal direction is parallel to the flow direction of the cooling air. The fin arrangement direction is orthogonal to the fin longitudinal direction, that is, the cooling air flow direction.

フィン35の上面、すなわち沸騰伝熱面34から最も離れている面(以下、頂面350という)には、当該頂面350での冷媒の沸騰を促進する沸騰促進手段としての溝36が形成されている。溝36は、互いに連通する第1溝部361および第2溝部362から構成されている。第1溝部361は、第2溝部362より沸騰伝熱面34から遠い側に配置されており、頂面350の開口部を形成している。本実施形態では、第1溝部361はフィン長手方向から見た断面が矩形状になっており、第2溝部362はフィン長手方向から見た断面が円形状になっている。   On the upper surface of the fin 35, that is, the surface farthest from the boiling heat transfer surface 34 (hereinafter referred to as the top surface 350), a groove 36 is formed as a boiling promoting means for promoting boiling of the refrigerant on the top surface 350. ing. The groove 36 includes a first groove 361 and a second groove 362 that communicate with each other. The first groove 361 is disposed on the side farther from the boiling heat transfer surface 34 than the second groove 362, and forms an opening of the top surface 350. In the present embodiment, the first groove 361 has a rectangular cross section viewed from the fin longitudinal direction, and the second groove 362 has a circular cross section viewed from the fin longitudinal direction.

本実施形態の第1溝部361は断面矩形状に形成されているので、第1溝部361の溝幅はフィン高さ方向にわたって一定になっている。また、本実施形態の第2溝部362は断面円形状に形成されているので、第2溝部362の溝幅はフィン高さ方向で変化している。また、第1溝部361の溝幅は、第2溝部362の平均溝幅より小さくなっている。したがって、第2溝362の内部に沸騰開始の芽となる発泡核を保持させることができる。   Since the first groove portion 361 of the present embodiment is formed in a rectangular cross section, the groove width of the first groove portion 361 is constant over the fin height direction. In addition, since the second groove portion 362 of the present embodiment is formed in a circular cross section, the groove width of the second groove portion 362 changes in the fin height direction. Further, the groove width of the first groove portion 361 is smaller than the average groove width of the second groove portion 362. Accordingly, it is possible to retain the foaming nuclei that become the buds at the start of boiling inside the second groove 362.

ところで、フィン35の頂面350の温度は、フィン35の根元部351、すなわちフィン35の側面352と沸騰伝熱面34とにより形成される角部より低下する。すなわち、フィン35の頂面350の過熱度は、フィン35の根元部351より小さくなる。また、沸騰可能な気泡、すなわち成長できる気泡の径は、過熱度が小さくなるほど大きくなる。そこで、本実施形態では、溝36の断面形状を、その内部に過熱度が小さなフィン350の頂面350で沸騰が可能となるサイズの気泡径の気泡を保持できるような形状としている。   By the way, the temperature of the top surface 350 of the fin 35 is lowered from the root portion 351 of the fin 35, that is, the corner portion formed by the side surface 352 of the fin 35 and the boiling heat transfer surface 34. That is, the degree of superheating of the top surface 350 of the fin 35 is smaller than the root portion 351 of the fin 35. Moreover, the diameter of the bubble which can be boiled, ie, the bubble which can grow, becomes large, so that superheat degree becomes small. Therefore, in the present embodiment, the cross-sectional shape of the groove 36 is set to a shape that can hold bubbles having a bubble diameter of a size that allows boiling on the top surface 350 of the fin 350 having a small superheat degree.

また、溝36は、フィン35の根元部351より発熱体固定面320からの高さが高くなっている。すなわち、フィン35の根元部351と溝36とは、発熱体固定面320からの高さが互いに異なっている。   Further, the height of the groove 36 from the heating element fixing surface 320 is higher than the root portion 351 of the fin 35. That is, the root portion 351 of the fin 35 and the groove 36 are different from each other in height from the heating element fixing surface 320.

次に、本第1実施形態における冷却装置1の作動について説明する。   Next, the operation of the cooling device 1 in the first embodiment will be described.

図2に示すように、発熱体2の熱により沸騰伝熱面34上で沸騰が生じ、液相冷媒から気泡100が発生する。そして、気泡100に作用する浮力により、気泡100は沸騰伝熱面34から離脱し、液相冷媒から排出される。気泡100は、蒸気の流れ200として冷却装置1の内部を移動する。そして、蒸気の流れ200の熱を放熱フィン44を介して空気側に放熱することにより、放熱部4では蒸気の液化が生じ、液化した冷媒300は、沸騰伝熱面34上で再度、沸騰する。   As shown in FIG. 2, boiling occurs on the boiling heat transfer surface 34 due to the heat of the heating element 2, and bubbles 100 are generated from the liquid-phase refrigerant. Then, due to the buoyancy acting on the bubbles 100, the bubbles 100 are separated from the boiling heat transfer surface 34 and are discharged from the liquid phase refrigerant. The bubbles 100 move inside the cooling device 1 as a vapor flow 200. Then, by radiating the heat of the steam flow 200 to the air side through the radiation fins 44, the liquefied refrigerant 300 is boiled again on the boiling heat transfer surface 34. .

図4は比較例におけるフィン35を示す拡大断面図で、図5は本第1実施形態におけるフィン35を示す拡大断面図である。なお、図4(a)は発熱体2の発熱量が少ない場合を示しており、図4(b)は発熱体2の発熱量が多い場合を示している。   FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the fin 35 in the comparative example, and FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the fin 35 in the first embodiment. 4A shows a case where the heat generation amount of the heat generating element 2 is small, and FIG. 4B shows a case where the heat generation amount of the heat generating element 2 is large.

図4に示す比較例のフィン35は、図3に示す本実施形態のフィン35と同様に、沸騰伝熱面34から上方側に向かって突出するとともに、冷却風流れ方向に平行に延びる略直方体状に形成されている。複数のフィン35は、冷却風流れ方向と直交する方向に所定間隔を隔てて並列に配置されている。また、比較例のフィン35は、その頂面350に溝が形成されていない。   The fin 35 of the comparative example shown in FIG. 4 is a substantially rectangular parallelepiped projecting upward from the boiling heat transfer surface 34 and extending parallel to the cooling air flow direction, like the fin 35 of the present embodiment shown in FIG. It is formed in a shape. The plurality of fins 35 are arranged in parallel at a predetermined interval in a direction orthogonal to the cooling air flow direction. Further, the fin 35 of the comparative example has no groove formed on the top surface 350 thereof.

発熱体2の発熱量が少ない場合、比較例のフィン35では、図4(a)に示すように、液相冷媒の沸騰開始はフィン35の根元部351の角部にある発泡核400から生じる。そして、発熱体2の発熱量が増加すると、沸騰領域はフィン35の側面352を上方に向かって移動する。このとき、対向するフィン35の側面352においても液相冷媒の沸騰が生じるため、発熱体2の発熱量が増加すると、気泡100の排出性が低下してしまう。この問題を解決するため、隣接するフィン35同士の間隔を大きくすることが考えられるが、伝熱面積が減少するため冷却性能が低下してしまう。   When the heat generation amount of the heating element 2 is small, in the fin 35 of the comparative example, as shown in FIG. 4A, the start of boiling of the liquid-phase refrigerant occurs from the foam core 400 at the corner of the root portion 351 of the fin 35. . And if the emitted-heat amount of the heat generating body 2 increases, a boiling area will move the side surface 352 of the fin 35 toward upper direction. At this time, since the liquid-phase refrigerant is boiled also on the side surface 352 of the opposing fin 35, if the amount of heat generated by the heating element 2 is increased, the discharge performance of the bubbles 100 is lowered. In order to solve this problem, it is conceivable to increase the interval between the adjacent fins 35, but the cooling performance is deteriorated because the heat transfer area is reduced.

また、発熱体2の発熱量が多い場合、比較例のフィン35では、図4(b)に示すように、液相冷媒はフィン35の側面352で沸騰する。   Further, when the heat generation amount of the heating element 2 is large, in the fin 35 of the comparative example, the liquid-phase refrigerant boils on the side surface 352 of the fin 35 as shown in FIG.

したがって、発熱体2の発熱は、発熱量が少ない時にはフィン35の根元部351へ図4(a)中の矢印Y1のように流れ、発熱量が多い時にはフィン35の側面352へ図4(b)中の矢印Y2のように流れる。すなわち、フィン35の頂面350は有効に利用されておらず、フィン35の伝熱面積の拡大効果が小さくなる。その結果、比較例のフィン35では、発熱量の多い発熱体2を冷却するための冷却装置1への適用が困難になる。   Therefore, the heat generated by the heating element 2 flows to the root portion 351 of the fin 35 as indicated by the arrow Y1 in FIG. 4A when the heat generation amount is small, and to the side surface 352 of the fin 35 when the heat generation amount is large. ) Flows as indicated by arrow Y2. That is, the top surface 350 of the fin 35 is not used effectively, and the effect of expanding the heat transfer area of the fin 35 is reduced. As a result, the fin 35 of the comparative example is difficult to apply to the cooling device 1 for cooling the heating element 2 that generates a large amount of heat.

これに対し、本第1実施形態のフィン35は、図5に示すように、フィン35の頂面350に溝36を設けているので、溝36の内部に沸騰開始の芽となる発泡核を保持し、フィン35の頂面350での沸騰を誘起することができる。これにより、沸騰領域はフィン35の根元部351、側面352、そして頂面350まで拡大し、発熱体2の発熱は、図5中の矢印Y3のように、根元部351、側面352、そして頂面350に流れる。その結果、伝熱面積の拡大効果が大きくなり、発熱体2の温度を低い温度に保つことが可能となる。また、沸騰領域をフィン35の根元部351、側面352、そして頂面350まで拡大させることにより、単位面積当りでの気泡発生量が減少し、気泡の排出性が向上する。その結果、冷却装置1の除熱限界が向上する。   On the other hand, as shown in FIG. 5, the fin 35 of the first embodiment is provided with the groove 36 on the top surface 350 of the fin 35, so that foam nuclei that become buds of boiling start are formed inside the groove 36. Holding and inducing boiling at the top surface 350 of the fin 35. As a result, the boiling region is expanded to the root portion 351, the side surface 352, and the top surface 350 of the fin 35, and the heat generation of the heating element 2 is caused by the root portion 351, the side surface 352, and the top as indicated by the arrow Y3 in FIG. Flows to surface 350. As a result, the effect of expanding the heat transfer area is increased, and the temperature of the heating element 2 can be kept low. Further, by expanding the boiling region to the root portion 351, the side surface 352, and the top surface 350 of the fin 35, the amount of bubbles generated per unit area is reduced, and the bubble discharge property is improved. As a result, the heat removal limit of the cooling device 1 is improved.

図6は、本第1実施形態のフィン35における加熱量と過熱度との関係を示す特性図である。なお、図6の縦軸は比較例のフィン35の過熱度に対する本実施形態のフィン35の過熱度の比を示している。   FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the heating amount and the degree of superheat in the fins 35 of the first embodiment. 6 represents the ratio of the superheat degree of the fin 35 of this embodiment to the superheat degree of the fin 35 of the comparative example.

図6に示すように、本実施形態のフィン35は、発熱量が少ない領域においても、多い領域においても、比較例のフィン35より過熱度が低減している。したがって、本実施形態のフィン35では、比較例のフィン35と比較して、冷媒沸騰時における熱抵抗を低減することができるので、冷却装置1全体の冷却性能を向上させることができる。   As shown in FIG. 6, the degree of superheat of the fin 35 of the present embodiment is lower than that of the fin 35 of the comparative example both in the region where the amount of heat generated is small and in the region where the amount of heat is large. Therefore, in the fin 35 of this embodiment, since the thermal resistance at the time of boiling of the refrigerant can be reduced as compared with the fin 35 of the comparative example, the cooling performance of the entire cooling device 1 can be improved.

以上説明したように、沸騰伝熱面34に伝熱面積を増大するフィン35を設けることで、冷媒の沸騰を促進することができる。また、フィン35の頂面350に溝36を設けることで、沸騰が生じる領域を拡大させることができるので、フィン35における単位面積当たりの蒸気発生量を少なくすることができる。また、フィン35の根元部351と溝36との発熱体固定面320からの高さを互いに異ならせることで、フィン35の根元部351から排出される気泡と、溝36から排出される気泡とが干渉することを防止できる。これらの効果により、気泡の排出性を向上させることができる。したがって、沸騰した冷媒の気泡が巨大化する減圧沸騰の条件下においても、沸騰促進効果を得つつ、気泡の伝熱面および液相冷媒からの排出性を向上させることが可能となる。   As described above, the boiling of the refrigerant can be promoted by providing the fin 35 that increases the heat transfer area on the boiling heat transfer surface 34. In addition, by providing the groove 36 on the top surface 350 of the fin 35, the region where boiling occurs can be expanded, so that the amount of steam generated per unit area in the fin 35 can be reduced. In addition, by making the height of the root portion 351 and the groove 36 of the fin 35 different from the heating element fixing surface 320, the bubbles discharged from the root portion 351 of the fin 35 and the bubbles discharged from the groove 36 Can be prevented from interfering. Due to these effects, the discharge of bubbles can be improved. Therefore, even under reduced-pressure boiling conditions in which the bubbles of the boiled refrigerant become enormous, it is possible to improve the bubbling acceleration effect and improve the discharge characteristics of the bubbles from the heat transfer surface and the liquid phase refrigerant.

さらに、フィン35上での沸騰発生領域を拡大させることにより、沸騰伝熱面34の温度、すなわち、発熱体2の温度を低減させることが可能となる。また、第1溝部361の溝幅を第2溝部362の平均溝幅より小さくすることで、第2溝部362の内部に発泡核となる気泡を保持することができるので、冷媒の沸騰をより促進することが可能となる。   Furthermore, it is possible to reduce the temperature of the boiling heat transfer surface 34, that is, the temperature of the heating element 2 by expanding the boiling occurrence region on the fin 35. In addition, by making the groove width of the first groove portion 361 smaller than the average groove width of the second groove portion 362, it is possible to hold the bubbles serving as foaming nuclei inside the second groove portion 362, thereby further promoting the boiling of the refrigerant. It becomes possible to do.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図7に基づいて説明する。図7は、本第2実施形態におけるフィン35を示す拡大斜視図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is an enlarged perspective view showing the fins 35 in the second embodiment.

図7に示すように、本実施形態のフィン35における第2溝部362は、フィン長手方向から見た断面が矩形状になっている。このため、第2溝部362の溝幅は、フィン高さ方向で一定となっている。本実施形態では、第1溝部361の溝幅は、第2溝部362の溝幅より小さくなっている。   As shown in FIG. 7, the second groove portion 362 in the fin 35 of the present embodiment has a rectangular cross section when viewed from the fin longitudinal direction. For this reason, the groove width of the second groove portion 362 is constant in the fin height direction. In the present embodiment, the groove width of the first groove portion 361 is smaller than the groove width of the second groove portion 362.

これによれば、沸騰が生じる領域を拡大させることができるので、フィン35における単位面積当たりの蒸気発生量を少なくすることができる。さらに、フィン35の根元部351から排出される気泡と、溝36から排出される気泡とが干渉することを防止できる。これらの効果により、気泡の排出性を向上させることができる。したがって、沸騰した冷媒の気泡が巨大化する減圧沸騰の条件下においても、沸騰促進効果を得つつ、気泡の伝熱面および液相冷媒からの排出性を向上させることが可能となる。   According to this, since the region where boiling occurs can be enlarged, the amount of steam generated per unit area in the fin 35 can be reduced. Furthermore, the bubbles discharged from the root portion 351 of the fin 35 and the bubbles discharged from the groove 36 can be prevented from interfering with each other. Due to these effects, the discharge of bubbles can be improved. Therefore, even under reduced-pressure boiling conditions in which the bubbles of the boiled refrigerant become enormous, it is possible to improve the bubbling acceleration effect and improve the discharge characteristics of the bubbles from the heat transfer surface and the liquid phase refrigerant.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について図8に基づいて説明する。図8は、本第3実施形態におけるフィン35を示す拡大斜視図である。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an enlarged perspective view showing the fins 35 in the third embodiment.

図8に示すように、本実施形態のフィン35の頂面350には、当該頂面350での冷媒の沸騰を促進する突起部37が設けられている。突起部37は、頂面350から上方側、すなわち沸騰伝熱面34に対して遠ざかる方向に向かって突出している。本実施形態では、突起部37は、フィン35と一体に形成されている。突起部37における沸騰伝熱面34から最も離れている面(以下、上面370という)は、フィン35の頂面350と平行になっている。   As shown in FIG. 8, the top surface 350 of the fin 35 of the present embodiment is provided with a protrusion 37 that promotes boiling of the refrigerant on the top surface 350. The protrusion 37 protrudes upward from the top surface 350, that is, in a direction away from the boiling heat transfer surface 34. In the present embodiment, the protruding portion 37 is formed integrally with the fin 35. The surface of the protrusion 37 that is farthest from the boiling heat transfer surface 34 (hereinafter referred to as the upper surface 370) is parallel to the top surface 350 of the fin 35.

突起部37は、フィン長手方向から見た断面形状が略T字状になっている。より詳細には、突起部37におけるフィン35の頂面350に近い側の部位の断面積が、突起部37におけるフィン35の頂面350から遠い側の部位、すなわち上面370を構成する部位の断面積より小さくなっている。   The protrusion 37 has a substantially T-shaped cross section when viewed from the fin longitudinal direction. More specifically, the cross-sectional area of the portion close to the top surface 350 of the fin 35 in the protrusion 37 is a portion of the portion of the protrusion 37 that is far from the top surface 350 of the fin 35, that is, the portion constituting the upper surface 370. It is smaller than the area.

また、突起部37は、フィン35の根元部351より発熱体固定面320からの高さが高くなっている。すなわち、フィン35の根元部351と突起部37とは、発熱体固定面320からの高さが互いに異なっている。   Further, the protrusion 37 is higher in height from the heating element fixing surface 320 than the base portion 351 of the fin 35. That is, the root portion 351 and the protrusion portion 37 of the fin 35 are different from each other in height from the heating element fixing surface 320.

このように、フィン35の頂面350に、沸騰伝熱面34から離れる方向に突出する突起部37を設けることで、沸騰が生じる領域を拡大させることができるので、フィン35における単位面積当たりの蒸気発生量を少なくすることができる。また、フィン35の根元部351と突起部37との発熱体固定面320からの高さを互いに異ならせることで、フィン35の根元部351から排出される気泡と、突起部37から排出される気泡とが干渉することを防止できる。これらの効果により、気泡の排出性を向上させることができる。したがって、沸騰した冷媒の気泡が巨大化する減圧沸騰の条件下においても、沸騰促進効果を得つつ、気泡の伝熱面および液相冷媒からの排出性を向上させることが可能となる。   In this way, by providing the protrusion 37 projecting in the direction away from the boiling heat transfer surface 34 on the top surface 350 of the fin 35, the region where the boiling occurs can be expanded, so that the unit area per unit area in the fin 35 can be increased. Steam generation can be reduced. Further, the height of the root portion 351 of the fin 35 and the protrusion portion 37 from the heating element fixing surface 320 is made different from each other, whereby the bubbles discharged from the root portion 351 of the fin 35 and the protrusion portion 37 are discharged. Interference with air bubbles can be prevented. Due to these effects, the discharge of bubbles can be improved. Therefore, even under reduced-pressure boiling conditions in which the bubbles of the boiled refrigerant become enormous, it is possible to improve the bubbling acceleration effect and improve the discharge characteristics of the bubbles from the heat transfer surface and the liquid phase refrigerant.

(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について図9および図10に基づいて説明する。図9は、本第4実施形態におけるフィン35を示す拡大斜視図である。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described based on FIG. 9 and FIG. FIG. 9 is an enlarged perspective view showing the fins 35 in the fourth embodiment.

図9に示すように、フィン35の長手方向における略中央部には、フィン配置方向に延びて複数のフィン35を接続する接続部355が設けられている。接続部355は、複数のフィン35と一体に形成されている。ここで、隣り合うフィン35の側面351同士の距離、すなわちフィン配置方向の長さを、フィンピッチという。   As shown in FIG. 9, a connection portion 355 that extends in the fin arrangement direction and connects the plurality of fins 35 is provided at a substantially central portion in the longitudinal direction of the fins 35. The connecting portion 355 is formed integrally with the plurality of fins 35. Here, the distance between the side surfaces 351 of adjacent fins 35, that is, the length in the fin arrangement direction is referred to as a fin pitch.

また、本第4実施形態のフィン35は、所定の形状に成形された薄板としてのプレート38を、その板厚方向に4枚積層することにより構成されている。4枚のプレート38は、例えば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る。   Further, the fin 35 of the fourth embodiment is configured by stacking four plates 38 as thin plates formed in a predetermined shape in the plate thickness direction. The four plates 38 are press materials punched out of a press die from, for example, an aluminum plate or a stainless steel plate.

4枚のプレート38は、沸騰伝熱面34に近い側に配置される2枚の下側プレート381と、2枚の下側プレート381の上方側に配置される1枚の中間プレート382と、中間プレート382の上方側、すなわち沸騰伝熱面34から最も離れた位置に配置される1枚の上側プレート383とからなる。   The four plates 38 include two lower plates 381 disposed on the side close to the boiling heat transfer surface 34, one intermediate plate 382 disposed on the upper side of the two lower plates 381, The upper plate 383 is disposed on the upper side of the intermediate plate 382, that is, at the position farthest from the boiling heat transfer surface 34.

図10は本第4実施形態におけるフィン35を形成するプレート38を示す平面図で、(a)が上側プレート383、(b)が中間プレート382、(c)が下側プレート381を示している。なお、図10(a)〜(c)中の破線は、発熱体2の配置部位を示している。   FIG. 10 is a plan view showing the plate 38 forming the fins 35 in the fourth embodiment, where (a) shows the upper plate 383, (b) shows the intermediate plate 382, and (c) shows the lower plate 381. . In addition, the broken line in Fig.10 (a)-(c) has shown the arrangement | positioning site | part of the heat generating body 2. FIG.

図10(c)に示すように、下側プレート381には、フィン長手方向両端部からフィン長手方向中央部に向かってスリット状の第1切り欠き部391が複数設けられている。これにより、フィン配置方向に隣接する第1切り欠き部391間にフィン35が形成されるとともに、フィン長手方向に隣接する第1切り欠き部391間に接続部355が形成される。第1切り欠き部391の幅W1、すなわちフィン配置方向の長さは、フィンピッチと等しくなっている。   As shown in FIG. 10C, the lower plate 381 is provided with a plurality of slit-shaped first notches 391 from both ends in the fin longitudinal direction toward the center in the fin longitudinal direction. Accordingly, the fins 35 are formed between the first cutout portions 391 adjacent in the fin arrangement direction, and the connection portion 355 is formed between the first cutout portions 391 adjacent in the fin longitudinal direction. The width W1 of the first notch portion 391, that is, the length in the fin arrangement direction is equal to the fin pitch.

図10(b)に示すように、中間プレート382には、下側プレート381と同様に複数の第1切り欠き部391が設けられている。さらに、中間プレート382におけるフィン配置方向に隣接する第1切り欠き部391間の部位には、フィン長手方向両端部からフィン長手方向中央部に向かってスリット状の第2切り欠き部392が設けられている。第2切り欠き部392の幅W2、すなわちフィン配置方向の長さは、第1切り欠き部391の幅W1より小さくなっている。また、第2切り欠き部392の長さ、すなわちフィン長手方向の長さは、第1切り欠き部391の長さと等しくなっている。   As shown in FIG. 10B, the intermediate plate 382 is provided with a plurality of first cutout portions 391 similarly to the lower plate 381. Furthermore, a slit-shaped second notch 392 is provided from the both ends in the fin longitudinal direction toward the center in the fin longitudinal direction at a portion between the first notches 391 adjacent to the fin arrangement direction in the intermediate plate 382. ing. The width W2 of the second notch 392, that is, the length in the fin arrangement direction, is smaller than the width W1 of the first notch 391. Further, the length of the second notch 392, that is, the length in the fin longitudinal direction is equal to the length of the first notch 391.

図10(a)に示すように、上側プレート383には、下側プレート381および中間プレート382と同様に、複数の第1切り欠き部391が設けられている。さらに、下側プレート383におけるフィン配置方向に隣接する第1切り欠き部391間の部位には、フィン長手方向両端部からフィン長手方向中央部に向かってスリット状の第3切り欠き部393が設けられている。第3切り欠き部393の幅W3、すなわちフィン配置方向の長さは、第2切り欠き部392の幅W2より小さくなっている。また、第3切り欠き部393の長さ、すなわちフィン長手方向の長さは、第1、第2切り欠き部391、392の長さと等しくなっている。   As shown in FIG. 10A, the upper plate 383 is provided with a plurality of first cutout portions 391 as with the lower plate 381 and the intermediate plate 382. Furthermore, a slit-like third notch portion 393 is provided in the lower plate 383 between the first notch portions 391 adjacent to each other in the fin arrangement direction from both end portions in the fin longitudinal direction toward the center portion in the fin longitudinal direction. It has been. The width W3 of the third notch 393, that is, the length in the fin arrangement direction is smaller than the width W2 of the second notch 392. The length of the third notch 393, that is, the length in the fin longitudinal direction, is equal to the length of the first and second notches 391 and 392.

このように形成された複数のプレート381〜383を、図9に示すように、沸騰伝熱面34に近い側から2枚の下側プレート381、中間プレート382、上側プレート383の順に積層して、沸騰伝熱面34および各プレート381〜383をろう付けもしくは溶接等により熱的に接続することで、フィン35が形成される。   As shown in FIG. 9, the plurality of plates 381 to 383 formed in this manner are stacked in the order of two lower plates 381, an intermediate plate 382, and an upper plate 383 from the side close to the boiling heat transfer surface 34. The fins 35 are formed by thermally connecting the boiling heat transfer surface 34 and the plates 381 to 383 by brazing or welding.

このとき、中間プレート382の第2切り欠き部392と上側プレート383の第3切り欠き部393とが連通して、溝36が形成されている。より詳細には、上側プレート383の第3切り欠き部393により第1溝部361が形成され、中間プレート382の第2切り欠き部392により第2溝部362が形成されている。   At this time, the second notch 392 of the intermediate plate 382 and the third notch 393 of the upper plate 383 communicate with each other to form the groove 36. More specifically, the first groove 361 is formed by the third notch 393 of the upper plate 383, and the second groove 362 is formed by the second notch 392 of the intermediate plate 382.

以上説明したように、フィン35に溝36を設けることで、沸騰が生じる領域を拡大させることができるので、フィン35における単位面積当たりの蒸気発生量を少なくすることができる。さらに、フィン35の根元部351から排出される気泡と、溝36から排出される気泡とが干渉することを防止できる。これらの効果により、気泡の排出性を向上させることができる。したがって、沸騰した冷媒の気泡が巨大化する減圧沸騰の条件下においても、沸騰促進効果を得つつ、気泡の伝熱面および液相冷媒からの排出性を向上させることが可能となる。   As described above, by providing the fins 36 with the grooves 36, it is possible to expand the region where boiling occurs, so that the amount of steam generated per unit area in the fins 35 can be reduced. Furthermore, the bubbles discharged from the root portion 351 of the fin 35 and the bubbles discharged from the groove 36 can be prevented from interfering with each other. Due to these effects, the discharge of bubbles can be improved. Therefore, even under reduced-pressure boiling conditions in which the bubbles of the boiled refrigerant become enormous, it is possible to improve the bubbling acceleration effect and improve the discharge characteristics of the bubbles from the heat transfer surface and the liquid phase refrigerant.

さらに、4枚のプレート38を積層するだけでフィン35を形成することができるので、フィン35を容易に製造することが可能となる。   Furthermore, since the fins 35 can be formed simply by laminating the four plates 38, the fins 35 can be easily manufactured.

(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態について図11および図12に基づいて説明する。図11は本第5実施形態におけるフィン35を示す分解斜視図で、図12は図11のA−A断面図である。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is an exploded perspective view showing the fins 35 in the fifth embodiment, and FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.

図11および図12に示すように、本実施形態のフィン35は、フィン部材35Aと板状部材70とから構成されている。フィン部材35Aは、沸騰伝熱面34から上方側、すなわち放熱部4側に向かって突出するとともに、冷却風の流れ方向に平行に延びる略直方体状に形成されている。複数のフィン部材35Aは、冷却風の流れ方向と直交する方向に所定間隔を隔てて並列に配置されている。   As shown in FIGS. 11 and 12, the fin 35 according to the present embodiment includes a fin member 35 </ b> A and a plate-like member 70. The fin member 35 </ b> A protrudes from the boiling heat transfer surface 34 toward the upper side, that is, toward the heat radiating unit 4, and is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape extending in parallel with the cooling air flow direction. The plurality of fin members 35A are arranged in parallel at a predetermined interval in a direction orthogonal to the flow direction of the cooling air.

フィン部材35Aの頂面350A、すなわち沸騰伝熱面34からの高さが最も高い面には、フィン長手方向に延びる溝36が形成されている。溝36は、フィン長手方向から見た断面が矩形状になっている。   On the top surface 350A of the fin member 35A, that is, the surface having the highest height from the boiling heat transfer surface 34, a groove 36 extending in the fin longitudinal direction is formed. The groove 36 has a rectangular shape as viewed from the fin longitudinal direction.

フィン部材35Aの上方側には、板厚方向に貫通した複数の第1、第2開口部71、72を有する板状部材70が、頂面350Aと接触するように配設されている。第1、第2開口部71、72は、それぞれフィン長手方向に延びるスリット状になっており、フィン配置方向に交互に配置されている。   On the upper side of the fin member 35A, a plate-like member 70 having a plurality of first and second openings 71 and 72 penetrating in the plate thickness direction is disposed so as to contact the top surface 350A. The first and second openings 71 and 72 each have a slit shape extending in the fin longitudinal direction, and are alternately arranged in the fin arrangement direction.

第1開口部71は、板状部材70をフィン部材35Aの上方側に配設した際に、溝36と連通するように形成されている。第2開口部72は、フィン板状部材70をフィン部材35Aの上方側に配設した際に、第2開口部72の内周面のうちフィン長手方向に平行な面720がフィン部材35Aの側面352Aと面一となるように形成されている。第1開口部71の開口幅、すなわちフィン配置方向の長さは、溝36の溝幅より小さくなっている。また、板状部材70の上面が、フィン35の頂面350Aを構成している。   The first opening 71 is formed so as to communicate with the groove 36 when the plate-like member 70 is disposed above the fin member 35A. When the fin plate member 70 is disposed above the fin member 35A, the second opening 72 has a surface 720 parallel to the fin longitudinal direction of the inner peripheral surface of the second opening 72. It is formed so as to be flush with the side surface 352A. The opening width of the first opening 71, that is, the length in the fin arrangement direction is smaller than the groove width of the groove 36. Further, the upper surface of the plate-like member 70 constitutes the top surface 350 </ b> A of the fin 35.

なお、板状部材70はフィン部材35Aと熱的に接続する必要はないが、本実施形態では、流動する気泡により板状部材70が動いてしまうことを防止するため、板状部材70はフィン部材35Aに固定されている。   Although the plate member 70 does not need to be thermally connected to the fin member 35A, in this embodiment, the plate member 70 is a fin in order to prevent the plate member 70 from moving due to flowing bubbles. It is fixed to the member 35A.

本実施形態によれば、沸騰が生じる領域を拡大させることができるので、フィン35における単位面積当たりの蒸気発生量を少なくすることができる。さらに、フィン35の根元部351から排出される気泡と、溝36から排出される気泡とが干渉することを防止できる。これらの効果により、気泡の排出性を向上させることができる。したがって、沸騰した冷媒の気泡が巨大化する減圧沸騰の条件下においても、沸騰促進効果を得つつ、気泡の伝熱面および液相冷媒からの排出性を向上させることが可能となる。   According to this embodiment, since the region where boiling occurs can be enlarged, the amount of steam generated per unit area in the fin 35 can be reduced. Furthermore, the bubbles discharged from the root portion 351 of the fin 35 and the bubbles discharged from the groove 36 can be prevented from interfering with each other. Due to these effects, the discharge of bubbles can be improved. Therefore, even under reduced-pressure boiling conditions in which the bubbles of the boiled refrigerant become enormous, it is possible to improve the bubbling acceleration effect and improve the discharge characteristics of the bubbles from the heat transfer surface and the liquid phase refrigerant.

さらに、第1開口部71の開口幅を溝36の溝幅より小さくすることで、溝36の内部に発泡核となる気泡を保持することができるので、冷媒の沸騰をより促進することが可能となる。   Furthermore, by making the opening width of the first opening 71 smaller than the groove width of the groove 36, it is possible to hold bubbles serving as foaming nuclei inside the groove 36, thereby further promoting the boiling of the refrigerant. It becomes.

(第6実施形態)
次に、本発明の第6実施形態について図13および図14に基づいて説明する。上記第5実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same parts as those in the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図13は本第6実施形態におけるフィン35を示す分解斜視図で、図14は図13のB−B断面図である。図13および図14に示すように、板状部材70の上方側には、フィン35で沸騰した冷媒蒸気の排出を促進する蒸気排出促進手段としてのガイド80が配設されている。   FIG. 13 is an exploded perspective view showing the fins 35 in the sixth embodiment, and FIG. 14 is a sectional view taken along line BB in FIG. As shown in FIGS. 13 and 14, a guide 80 serving as a vapor discharge promoting means for promoting the discharge of the refrigerant vapor boiled by the fins 35 is disposed above the plate-like member 70.

ガイド80は、冷媒蒸気が通過する蒸気通路800を形成する略矩形枠状の外枠部81と、フィン長手方向に延びて蒸気通路800をフィン配置方向に仕切る仕切部材82とを有している。   The guide 80 includes a substantially rectangular frame-shaped outer frame portion 81 that forms a vapor passage 800 through which refrigerant vapor passes, and a partition member 82 that extends in the fin longitudinal direction and partitions the vapor passage 800 in the fin arrangement direction. .

外枠部81は、上方側に向かって蒸気通路800の通路断面積が大きくなるように形成されている。具体的には、外枠部81を構成する4つの壁部のうち、フィン長手方向に略平行に配置される2つの壁部81aは、上方側に向かうにつれてフィン配置方向における外側に向かうように、上下方向に対して傾斜している。また、外枠部81を構成する4つの壁部のうち、フィン配置方向に略平行に配置される2つの壁部81bは、上方側に向かうにつれてフィン長手方向における外側に向かうように、上下方向に対して傾斜している。   The outer frame portion 81 is formed so that the cross-sectional area of the steam passage 800 increases toward the upper side. Specifically, of the four wall portions constituting the outer frame portion 81, the two wall portions 81a arranged substantially parallel to the fin longitudinal direction are directed outward in the fin arrangement direction toward the upper side. Inclined with respect to the vertical direction. Of the four wall portions constituting the outer frame portion 81, the two wall portions 81 b arranged substantially parallel to the fin arrangement direction are vertically oriented so as to go outward in the fin longitudinal direction toward the upper side. It is inclined with respect to.

仕切部材82は、沸騰伝熱面34に配置される複数のフィン35より1つ少ない数だけ(本実施形態では5つ)設けられている。これにより、ガイド8内に形成される蒸気通路800は、6つの細通路801、802に仕切られている。また、5つの仕切部材82は、それぞれの下端部が、ガイド80を板状部材70の上方側に配設した際に、隣接する2つのフィン35間に形成される空間に対向するように配置されている。   The number of the partition members 82 is one less than the plurality of fins 35 disposed on the boiling heat transfer surface 34 (five in this embodiment). Thereby, the steam passage 800 formed in the guide 8 is partitioned into six narrow passages 801 and 802. Further, the five partition members 82 are arranged so that the respective lower ends thereof face the space formed between the two adjacent fins 35 when the guide 80 is disposed above the plate-like member 70. Has been.

5つの仕切部材82のうち、フィン配置方向における中央部に配置される仕切部材(以下、中央仕切部材82aという)は、フィン長手方向に対して平行、かつ、フィン配置方向に対して直交するように配置されている。また、5つの仕切部材82のうち中央仕切部材82aを除く4つの仕切部材(以下、一般仕切部材82bという)は、上方側に向かうにつれてフィン配置方向における外側に向かうように、上下方向に対して傾斜している。このため、ガイド80内に形成される6つの細通路801、802の全てにおいて、上方側に向かって細通路801、802の通路断面積が大きくなっている。   Of the five partition members 82, the partition member (hereinafter referred to as the center partition member 82a) disposed at the center in the fin arrangement direction is parallel to the fin longitudinal direction and orthogonal to the fin arrangement direction. Is arranged. Of the five partition members 82, the four partition members excluding the central partition member 82 a (hereinafter referred to as a general partition member 82 b) are directed in the vertical direction so as to go outward in the fin arrangement direction toward the upper side. It is inclined. For this reason, in all the six narrow passages 801 and 802 formed in the guide 80, the passage cross-sectional area of the narrow passages 801 and 802 increases toward the upper side.

ここで、6つの細通路801、802のうち、フィン配置方向における内側に配置される2つの細通路を内側蒸気通路801といい、フィン配置方向における外側に配置される2つの細通路を外側蒸気通路802という。内側蒸気通路801の上端部におけるフィン配置方向の長さW11は、外側蒸気通路802の上端部におけるフィン配置方向の長さW12より長くなっている。   Here, of the six narrow passages 801 and 802, two narrow passages arranged on the inner side in the fin arrangement direction are referred to as an inner steam passage 801, and two narrow passages arranged on the outer side in the fin arrangement direction are outer steam. It is called passage 802. The length W11 in the fin arrangement direction at the upper end portion of the inner steam passage 801 is longer than the length W12 in the fin arrangement direction at the upper end portion of the outer steam passage 802.

ところで、発熱体2の中心部が他の部位より高温となる場合、気泡の発生量も発熱体2の中心部に対応する部位において最も多くなる。その結果、発熱体2の中心部に対応する部位において、冷媒が沸騰したときの液相冷媒の液面が、沸騰していないときの液相冷媒の液面より盛り上がってしまう。これにより、冷媒の気泡が液相冷媒から排出され難くなるという問題がある。また、冷媒槽3の高さによっては、放熱部4に液相冷媒が直接流入してしまい、放熱部4において冷媒の相変化が期待できず、潜熱の輸送ができないという問題がある。また、放熱部4に液相冷媒が流入すると、液相冷媒が蒸気通路41を閉塞してしまうという問題がある。   By the way, when the center part of the heat generating body 2 is hotter than the other part, the amount of bubbles generated is the largest in the part corresponding to the center part of the heat generating element 2. As a result, at the portion corresponding to the central portion of the heating element 2, the liquid level of the liquid phase refrigerant when the refrigerant boils rises from the liquid level of the liquid phase refrigerant when it does not boil. Thereby, there exists a problem that the bubble of a refrigerant | coolant becomes difficult to be discharged | emitted from a liquid phase refrigerant | coolant. In addition, depending on the height of the refrigerant tank 3, the liquid-phase refrigerant directly flows into the heat radiating unit 4, so that there is a problem in that a phase change of the refrigerant cannot be expected in the heat radiating unit 4 and latent heat cannot be transported. Further, when the liquid phase refrigerant flows into the heat radiating section 4, there is a problem that the liquid phase refrigerant closes the vapor passage 41.

これに対し、本実施形態のように、蒸気通路800を形成する外枠部81と、蒸気通路800を複数の細通路801、802に仕切る仕切部材82とを有するガイド80をフィン35の上方側に配設し、外枠部81および仕切部材82を上方側に向かって細通路801、802の通路断面積が大きくなるように形成することで、発熱体2の中心部が他の部位より高温となった場合でも、フィン35から排出された気泡をスムーズに流動させることができる。このため、液相冷媒中からの気泡の排出性を向上させるとともに、放熱部4に液相冷媒が流入することを防止することが可能となる。   On the other hand, as in this embodiment, the guide 80 having the outer frame portion 81 that forms the steam passage 800 and the partition member 82 that partitions the steam passage 800 into a plurality of narrow passages 801 and 802 is provided above the fins 35. And the outer frame portion 81 and the partition member 82 are formed so that the passage cross-sectional areas of the narrow passages 801 and 802 increase toward the upper side, so that the central portion of the heating element 2 has a higher temperature than other portions. Even in this case, the bubbles discharged from the fins 35 can flow smoothly. For this reason, it becomes possible to improve the discharge | emission property of the bubble from a liquid phase refrigerant | coolant, and to prevent that a liquid phase refrigerant | coolant flows in into the thermal radiation part 4. FIG.

(他の実施形態)
なお、上記した各実施形態は、可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。例えば、上記第6実施形態におけるガイド80を、上記第1実施形態のフィン35の上方側に配設してもよい。
(Other embodiments)
In addition, you may combine each above-mentioned embodiment suitably in the possible range. For example, the guide 80 in the sixth embodiment may be disposed above the fins 35 in the first embodiment.

第1実施形態に係る冷却装置1を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the cooling device 1 which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る冷却装置1を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cooling device 1 which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態における沸騰伝熱面34を示す拡大斜視図である。It is an expansion perspective view which shows the boiling heat transfer surface 34 in 1st Embodiment. 比較例におけるフィン35を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing fin 35 in a comparative example. 第1実施形態におけるフィン35を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing fin 35 in a 1st embodiment. 第1実施形態のフィン35における加熱量と過熱度との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the heating amount in the fin 35 of 1st Embodiment, and a superheat degree. 第2実施形態におけるフィン35を示す拡大斜視図である。It is an expansion perspective view which shows the fin 35 in 2nd Embodiment. 第3実施形態におけるフィン35を示す拡大斜視図である。It is an expansion perspective view which shows the fin 35 in 3rd Embodiment. 第4実施形態におけるフィン35を示す拡大斜視図である。It is an expansion perspective view which shows the fin 35 in 4th Embodiment. 第4実施形態におけるフィン35を形成するプレート38を示す平面図で、(a)が上側プレート383、(b)が中間プレート382、(c)が下側プレート381を示している。FIG. 10 is a plan view showing a plate 38 forming the fins 35 in the fourth embodiment, where (a) shows an upper plate 383, (b) shows an intermediate plate 382, and (c) shows a lower plate 381. 第5実施形態におけるフィン35を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the fin 35 in 5th Embodiment. 図11のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 第6実施形態におけるフィン35を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the fin 35 in 6th Embodiment. 図13のB−B断面図である。It is BB sectional drawing of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

2 発熱体
3 冷媒槽
4 放熱部
31 底壁
34 沸騰伝熱面
35 フィン
36 溝(沸騰促進手段)
37 突起部(沸騰促進手段)
38 薄板
70 板状部材
80 ガイド(蒸気排出促進手段)
81 外枠部
82 仕切部材
320 発熱体固定面
350 頂面
2 Heating Element 3 Refrigerant Tank 4 Heat Dissipating Part 31 Bottom Wall 34 Boiling Heat Transfer Surface 35 Fin 36 Groove (Boiling Promoting Means)
37 Protrusion (boiling promotion means)
38 Thin plate 70 Plate member 80 Guide (Vapor discharge promotion means)
81 Outer frame portion 82 Partition member 320 Heating element fixing surface 350 Top surface

Claims (7)

底壁(31)の外面(32)の一部が、発熱体(2)が固定される発熱体固定面(320)になっているとともに、前記発熱体(2)の熱を受けて沸騰する液相冷媒を貯留する冷媒槽(3)と、
前記冷媒槽(3)で沸騰した冷媒蒸気が流れ込み、前記冷媒蒸気と外部流体との間で熱交換を行って前記冷媒蒸気を凝縮させる放熱部(4)とを備える冷却装置であって、
前記冷媒槽(3)の前記底壁(31)の内面(33)における前記発熱体固定面(320)と対応する部位は、前記液相冷媒の沸騰を促進する沸騰伝熱面(34)になっており、
前記沸騰伝熱面(34)には、前記沸騰伝熱面(34)から立ち上がっているとともに頂面(350)を有し、前記沸騰伝熱面(34)の伝熱面積を増大するフィン(35)が設けられており、
前記フィン(35)の前記頂面(350)には、前記頂面(350)での前記液相冷媒の沸騰を促進する沸騰促進手段(36、37)が設けられていることを特徴とする冷却装置。
A part of the outer surface (32) of the bottom wall (31) is a heating element fixing surface (320) to which the heating element (2) is fixed, and boiled by receiving heat from the heating element (2). A refrigerant tank (3) for storing a liquid phase refrigerant;
A cooling device comprising a heat radiating section (4) for allowing the refrigerant vapor boiled in the refrigerant tank (3) to flow in, exchanging heat between the refrigerant vapor and an external fluid, and condensing the refrigerant vapor,
The part corresponding to the heating element fixing surface (320) in the inner surface (33) of the bottom wall (31) of the refrigerant tank (3) is a boiling heat transfer surface (34) that promotes boiling of the liquid phase refrigerant. And
The boiling heat transfer surface (34) has a top surface (350) that rises from the boiling heat transfer surface (34) and increases the heat transfer area of the boiling heat transfer surface (34) ( 35)
The top surface (350) of the fin (35) is provided with boiling promotion means (36, 37) for promoting boiling of the liquid-phase refrigerant on the top surface (350). Cooling system.
前記フィン(35)の側面(352)と前記沸騰伝熱面(34)とにより形成される角部(351)と、前記沸騰促進手段(36、37)とは、前記発熱体固定面(320)からの高さが異なっていることを特徴とする請求項1に記載の冷却装置。   The corner portion (351) formed by the side surface (352) of the fin (35) and the boiling heat transfer surface (34), and the boiling promoting means (36, 37) are formed on the heating element fixing surface (320). The cooling device according to claim 1, wherein the heights from are different. 前記頂面(350)には、前記沸騰伝熱面(34)から離れる方向に突出する突起部(37)が設けられており、
前記突起部(37)の前記頂面(350)に近い側の断面積は、前記突起部(37)における前記沸騰伝熱面(34)からの高さが最も高い面(370)の断面積より小さくなっており、
前記頂面(350)が前記沸騰促進手段を構成していることを特徴とする請求項1または2に記載の冷却装置。
The top surface (350) is provided with a protrusion (37) protruding in a direction away from the boiling heat transfer surface (34),
The cross-sectional area of the protrusion (37) on the side close to the top surface (350) is the cross-sectional area of the surface (370) having the highest height from the boiling heat transfer surface (34) in the protrusion (37). Smaller,
The cooling device according to claim 1 or 2, wherein the top surface (350) constitutes the boiling promotion means.
前記頂面(350)には、溝(36)が設けられており、
前記溝(36)は、互いに連通する第1溝部(361)および第2溝部(362)から構成されており、
前記第1溝部(361)は、前記第2溝部(362)より前記沸騰伝熱面(34)から遠い側に配置されているとともに、前記頂面(350)側の開口部を形成しており、
前記第1溝部(361)の溝幅は、前記第2溝部(362)の溝幅より小さくなっており、
前記溝(36)が前記沸騰促進手段を構成していることを特徴とする請求項1または2に記載の冷却装置。
The top surface (350) is provided with a groove (36),
The groove (36) is composed of a first groove part (361) and a second groove part (362) communicating with each other,
The first groove portion (361) is disposed on a side farther from the boiling heat transfer surface (34) than the second groove portion (362) and forms an opening on the top surface (350) side. ,
The groove width of the first groove part (361) is smaller than the groove width of the second groove part (362),
The cooling device according to claim 1 or 2, wherein the groove (36) constitutes the boiling promotion means.
前記フィン(35)は、薄板(38)を当該薄板(38)の板厚方向に複数枚積層することにより構成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の冷却装置。   The said fin (35) is comprised by laminating | stacking a plurality of thin plates (38) in the plate | board thickness direction of the said thin plate (38), The structure of any one of Claim 1 thru | or 4 characterized by the above-mentioned. Cooling system. 前記頂面(350)には、断面略矩形状の溝(36)が形成されているとともに、板厚方向に貫通した開口部(71)を有する板状部材(70)が、前記溝(36)と前記開口部(71)とが連通するように配設されており、
前記開口部(71)の開口幅は、前記溝(36)の溝幅より小さくなっており、
前記溝(36)が前記沸騰促進手段を構成していることを特徴とする請求項1または2に記載の冷却装置。
A groove (36) having a substantially rectangular cross section is formed on the top surface (350), and a plate-like member (70) having an opening (71) penetrating in the plate thickness direction is formed on the groove (36). ) And the opening (71) communicate with each other,
The opening width of the opening (71) is smaller than the groove width of the groove (36),
The cooling device according to claim 1 or 2, wherein the groove (36) constitutes the boiling promotion means.
前記フィン(35)における前記沸騰伝熱面(34)から遠い側には、前記フィン(35)で沸騰した前記冷媒蒸気の排出を促進させる蒸気排出促進手段(80)が設けられており、
前記蒸気排出促進手段(80)は、前記冷媒蒸気が通過する蒸気通路(800)を形成する外枠部(81)と、前記蒸気通路(800)を複数の細通路(801、802)に仕切る仕切部材(82)とを有しており、
前記外枠部(81)および前記仕切部材(82)は、前記沸騰伝熱面(34)から離れる側に向かって前記細通路(801、802)の通路断面積が大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の冷却装置。
On the far side of the fin (35) from the boiling heat transfer surface (34), steam discharge promoting means (80) for promoting discharge of the refrigerant vapor boiled at the fin (35) is provided,
The vapor discharge promoting means (80) partitions the outer frame portion (81) forming a vapor passage (800) through which the refrigerant vapor passes and the vapor passage (800) into a plurality of narrow passages (801, 802). A partition member (82),
The outer frame portion (81) and the partition member (82) are formed such that the passage cross-sectional area of the narrow passages (801, 802) increases toward the side away from the boiling heat transfer surface (34). The cooling device according to any one of claims 1 to 6, wherein:
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