JP2013024456A - Boiling cooler - Google Patents

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JP2013024456A JP2011158181A JP2011158181A JP2013024456A JP 2013024456 A JP2013024456 A JP 2013024456A JP 2011158181 A JP2011158181 A JP 2011158181A JP 2011158181 A JP2011158181 A JP 2011158181A JP 2013024456 A JP2013024456 A JP 2013024456A
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Jiro Tsuchiya
次郎 土屋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a boiling cooler which can improve its cooling performance by suppressing the obstruction of heat conduction due to the occurrence of burnout or the production of a large quantity of bubbles.SOLUTION: The boiling cooler includes a cooler body 10, which has a contact part to an element 51 due to be cooled, and a liquid coolant 20, which is stored in the cooler body 10. The liquid coolant 20 is a liquid where a non-ionic fluorinated surfactant is added by 0.25 to 0.75 wt.%. The liquid coolant 20 enables suppression of the occurrence of burnout and further micronization of bubbles produced in boiling, so that heat can be conducted efficiently to improve its cooling performance.

Description

本発明は、液体冷媒が沸騰する際に生ずる潜熱移動により発熱体を冷却する沸騰冷却器に関する。   The present invention relates to a boiling cooler that cools a heating element by latent heat transfer that occurs when a liquid refrigerant boils.

沸騰冷却器は、液体冷媒の液体から気体への相変化を利用して発熱体を冷却する装置である。沸騰冷却器は、発熱体を冷却させる液体冷媒と、発熱体を液体冷媒に接触させる接触部を有する収容部と、収容部の上方に設けられ気化した液体冷媒を液体に凝縮する凝縮部とを備える。特許文献1には、液体冷媒を内部に収容する収容部を備えた車両搭載用の沸騰冷却器が開示されている。特許文献1の沸騰冷却器で用いられている液体冷媒は、水とエタノールの混合液体である。また、混合液体のエタノール濃度は、40wt%以上になっている。   A boiling cooler is a device that cools a heating element using a phase change of a liquid refrigerant from a liquid to a gas. The boiling cooler includes a liquid refrigerant that cools the heating element, a storage part that has a contact part that makes the heating element contact the liquid refrigerant, and a condensing part that is provided above the storage part and condenses the vaporized liquid refrigerant into a liquid. Prepare. Patent Document 1 discloses a vehicle-mounted boiling cooler that includes an accommodating portion that accommodates a liquid refrigerant therein. The liquid refrigerant used in the boiling cooler of Patent Document 1 is a mixed liquid of water and ethanol. Further, the ethanol concentration of the mixed liquid is 40 wt% or more.

また、特許文献2には、熱搬送回路と冷媒回路とを備えた沸騰冷却器が開示されている。特許文献2の熱搬送回路には、水とHFC134aとからなる液体冷媒が充填されている。液体冷媒は、イオン系のフッ素系界面活性剤が0.001wt%〜30wt%添加された液体である。   Patent Document 2 discloses a boiling cooler including a heat transfer circuit and a refrigerant circuit. The heat transfer circuit of Patent Document 2 is filled with a liquid refrigerant composed of water and HFC134a. The liquid refrigerant is a liquid to which 0.001 wt% to 30 wt% of an ionic fluorosurfactant is added.

特開2010−121791号公報JP 2010-121791 A 特開2002−243206号公報JP 2002-243206 A

上記特許文献1に開示された沸騰冷却器においては、液体冷媒として水とエタノールの混合液体を用いている。このため、水と他のアルコールとの混合液体と比較した場合には、限界熱流束を高くすることができるので、その分バーンアウトの発生を抑制することができる。しかし、エタノールの限界熱流束は、水の限界熱流束より小さいため、依然としてバーンアウトの発生が懸念される。   In the boiling cooler disclosed in Patent Document 1, a liquid mixture of water and ethanol is used as the liquid refrigerant. For this reason, when compared with a mixed liquid of water and another alcohol, the critical heat flux can be increased, and accordingly, the occurrence of burnout can be suppressed. However, since the limit heat flux of ethanol is smaller than the limit heat flux of water, there is still concern about the occurrence of burnout.

また、この種の沸騰冷却器では、液体冷媒を容器等に溜めて利用している。このとき、プール沸騰に伴う大量の気泡が発生すると、伝熱面が気泡に覆われてしまい、熱伝達が阻害されることがある。   In this type of boiling cooler, liquid refrigerant is stored in a container or the like. At this time, if a large amount of bubbles are generated due to pool boiling, the heat transfer surface is covered with bubbles, and heat transfer may be hindered.

特に、エタノールの潜熱は855kJ/kGであり、水の潜熱は2257kJ/kGである。このように、エタノールの潜熱は、水の潜熱よりも小さい。よって、水とエタノールとの混合液体を液体冷媒として用いた場合、その潜熱の低下に伴う冷却性能の低下が生じる。このため、潜熱の減少に伴う冷却性能の低下を補うことが求められる。   In particular, the latent heat of ethanol is 855 kJ / kG and the latent heat of water is 2257 kJ / kG. Thus, the latent heat of ethanol is smaller than the latent heat of water. Therefore, when a mixed liquid of water and ethanol is used as the liquid refrigerant, the cooling performance is reduced due to the reduction of the latent heat. For this reason, it is required to compensate for the deterioration in cooling performance accompanying the decrease in latent heat.

他方、特許文献2に記載された技術では、熱搬送媒体にイオン系のフッ素系界面活性剤が添加されている。よって、クラスレートの生成速度を向上させることができる。しかし、冷却性能の向上にはほとんど寄与していないものであった。   On the other hand, in the technique described in Patent Document 2, an ionic fluorosurfactant is added to the heat transfer medium. Therefore, the generation rate of the class rate can be improved. However, it has hardly contributed to the improvement of the cooling performance.

そこで、本発明は、バーンアウトの発生や、大量の気泡発生による熱伝達の阻害を抑制することにより、冷却性能の向上を図ることが可能な沸騰冷却器を提供することを課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide the boiling cooler which can aim at the improvement of cooling performance by suppressing generation | occurrence | production of a burnout and the inhibition of heat transfer by generation | occurrence | production of a large amount of bubbles.

本発明に係る沸騰冷却器は、冷却対象である発熱体との接触部を有する容器と容器に収容される液体冷媒とを備え、液体冷媒は、非イオン系のフッ素系界面活性剤が0.25〜0.75wt%添加された液体である。   The boiling cooler according to the present invention includes a container having a contact portion with a heating element to be cooled and a liquid refrigerant accommodated in the container, and the liquid refrigerant is a nonionic fluorosurfactant having a value of 0. It is a liquid added with 25 to 0.75 wt%.

この発明によれば、液体冷媒にフッ素系界面活性剤が微量添加されたことにより、限界熱流束が大幅に向上する。このため、バーンアウトの発生を防止することができる。そして、フッ素系界面活性剤が微量添加されたことにより、気泡の微細化が促進される。したがって、伝熱面が気泡によって覆われる問題を回避でき、熱伝達の阻害を抑制することができる。よって、冷却性能の向上を図ることができる。   According to this invention, the limit heat flux is greatly improved by adding a small amount of the fluorosurfactant to the liquid refrigerant. For this reason, occurrence of burnout can be prevented. And the refinement | miniaturization of a bubble is accelerated | stimulated by adding a trace amount of fluorine-type surfactant. Therefore, the problem that the heat transfer surface is covered with bubbles can be avoided, and the inhibition of heat transfer can be suppressed. Therefore, the cooling performance can be improved.

また、本発明に係る沸騰冷却器において、液体冷媒は、エタノール水溶液にフッ素系界面活性剤が0.25〜0.75wt%添加された液体であることが好ましい。   In the boiling cooler according to the present invention, the liquid refrigerant is preferably a liquid obtained by adding 0.25 to 0.75 wt% of a fluorosurfactant to an ethanol aqueous solution.

この発明によれば、液体冷媒としてエタノールが含まれているため、液体冷媒の凝固点を低下させることができる。よって、液体冷媒の凍結を抑制することができる。   According to this invention, since ethanol is contained as the liquid refrigerant, the freezing point of the liquid refrigerant can be lowered. Therefore, freezing of the liquid refrigerant can be suppressed.

本発明によれば、混合液体を液体冷媒として用いる場合に、バーンアウトの発生や、大量の気泡発生による熱伝達の阻害を抑制することにより、冷却性能の向上を図ることが可能な沸騰冷却器を提供することができる。   According to the present invention, when a mixed liquid is used as a liquid refrigerant, a boiling cooler capable of improving the cooling performance by suppressing the occurrence of burnout and the inhibition of heat transfer due to the generation of a large amount of bubbles. Can be provided.

本発明の実施形態に係る沸騰冷却器の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the boiling cooler which concerns on embodiment of this invention. 液体冷媒の熱伝達率と過熱度との関係を界面活性剤の濃度ごとに示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the heat transfer rate of a liquid refrigerant | coolant, and a superheat degree for every density | concentration of surfactant. 界面活性剤濃度と冷却性能指数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between surfactant concentration and a cooling performance index.

以下、図面を参照しながら本発明の沸騰冷却器の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the boiling cooler of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図1は、本発明の実施形態に係る沸騰冷却器1の概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a boiling cooler 1 according to an embodiment of the present invention.

本実施形態に係る沸騰冷却器1は、空冷凝縮を行ういわゆるプール式沸騰冷却器である。沸騰冷却器1は、図1に示すように、冷却器本体10と、冷却器本体10に収容される液体冷媒20とを備える。   The boiling cooler 1 according to the present embodiment is a so-called pool-type boiling cooler that performs air-cooling condensation. As shown in FIG. 1, the boiling cooler 1 includes a cooler body 10 and a liquid refrigerant 20 accommodated in the cooler body 10.

冷却器本体10は、略直方体形状を有する中空容器である。冷却器本体10は、凝縮部11と、蒸発部12と、ベースプレート13とを備える。凝縮部11は、蒸発部12に対して上方に設けられる。凝縮部11は、放熱フィン11aを複数備える。蒸発部12は、液体冷媒20を収容する容器である。蒸発部12には、ベースプレート13を嵌め込むための開口部が形成されている。ベースプレート13は、冷却対象の発熱体と液体冷媒20との接触部としての機能を有する。ベースプレート13は、蒸発部12の開口部に嵌め込まれる。ベースプレート13は、伝熱面13aを有する。伝熱面13aは、蒸発部12の内側に露出する。このため、伝熱面13aは、液体冷媒20に直接接触した状態になっている。なお、ベースプレート13は、熱伝導率が高い材料により形成される。   The cooler body 10 is a hollow container having a substantially rectangular parallelepiped shape. The cooler body 10 includes a condensing unit 11, an evaporating unit 12, and a base plate 13. The condensing unit 11 is provided above the evaporation unit 12. The condensing unit 11 includes a plurality of heat radiation fins 11a. The evaporation unit 12 is a container that stores the liquid refrigerant 20. The evaporation part 12 is formed with an opening for fitting the base plate 13 therein. The base plate 13 has a function as a contact portion between the heating element to be cooled and the liquid refrigerant 20. The base plate 13 is fitted into the opening of the evaporation unit 12. The base plate 13 has a heat transfer surface 13a. The heat transfer surface 13 a is exposed inside the evaporation unit 12. For this reason, the heat transfer surface 13 a is in direct contact with the liquid refrigerant 20. Note that the base plate 13 is formed of a material having high thermal conductivity.

液体冷媒20は、蒸発部12の内部に収容される。液体冷媒20は、エタノール水溶液に非イオン系のフッ素系界面活性剤が0.25wt%〜0.75wt%添加された液体である。   The liquid refrigerant 20 is accommodated inside the evaporation unit 12. The liquid refrigerant 20 is a liquid obtained by adding 0.25 wt% to 0.75 wt% of a nonionic fluorosurfactant to an ethanol aqueous solution.

冷却対象の発熱体としては、例えば、パワー半導体素子である素子51と、素子51を複数搭載するパワーモジュール52とからなる発熱体50が挙げられる。素子51は、ベースプレート13を介して蒸発部12に図示しないボルトにより締結される。   Examples of the heating element to be cooled include a heating element 50 including an element 51 that is a power semiconductor element and a power module 52 on which a plurality of elements 51 are mounted. The element 51 is fastened to the evaporation unit 12 by a bolt (not shown) via the base plate 13.

以上のように構成される沸騰冷却器1の作用について説明する。まず、素子51は、その機能を発揮させている状態では、その温度が上昇する。素子51の熱は、ベースプレート13から伝熱面13aを介して液体冷媒20に伝達される。そして、液体冷媒20は、この熱により伝熱面13a上で沸騰し冷媒蒸気となり、この液体から気体への相変化により伝熱面13aを冷却する。   The operation of the boiling cooler 1 configured as described above will be described. First, the temperature of the element 51 increases in a state where the element 51 is performing its function. The heat of the element 51 is transmitted from the base plate 13 to the liquid refrigerant 20 through the heat transfer surface 13a. And the liquid refrigerant | coolant 20 boils on the heat-transfer surface 13a with this heat, becomes a refrigerant | coolant vapor | steam, and cools the heat-transfer surface 13a by the phase change from this liquid to gas.

蒸発した冷媒蒸気は、液体冷媒20内において、伝熱面13aから浮力により上昇する。そして、液体冷媒20の液面に達した後、冷却器本体10内をさらに上昇し、冷却器本体10の上方に設置されている凝縮部11へと到達する。その後、冷媒蒸気は、凝縮部11の放熱フィン11aを介して大気または水等の2次冷却媒体と熱交換し、再び凝縮して液体冷媒20となる。凝縮した液体冷媒20は、重力により下降し蒸発部12の液体冷媒20に合流する。   The evaporated refrigerant vapor rises in the liquid refrigerant 20 from the heat transfer surface 13a by buoyancy. Then, after reaching the liquid level of the liquid refrigerant 20, the inside of the cooler body 10 is further raised and reaches the condensing unit 11 installed above the cooler body 10. Thereafter, the refrigerant vapor exchanges heat with a secondary cooling medium such as air or water through the heat radiation fins 11 a of the condensing unit 11, and is condensed again to become the liquid refrigerant 20. The condensed liquid refrigerant 20 descends due to gravity and merges with the liquid refrigerant 20 in the evaporation unit 12.

以上のように、本実施形態の沸騰冷却器1では、伝熱面13a近傍の液体冷媒20の相変化により、伝熱面13aを介してパワーモジュール52に搭載された素子51を冷却させることができる。   As described above, in the boiling cooler 1 of the present embodiment, the element 51 mounted on the power module 52 is cooled via the heat transfer surface 13a by the phase change of the liquid refrigerant 20 in the vicinity of the heat transfer surface 13a. it can.

ところで、本実施形態における液体冷媒20は、エタノール水溶液に非イオン系のフッ素系界面活性剤(以下、単に「界面活性剤」と称する)が0.25wt%〜0.75wt%添加された液体である。このように、本実施形態では、エタノール水溶液に界面活性剤が微量添加されているため、液体冷媒20の発泡と、その気泡の微細化とが促進される。よって、伝熱面13aが気泡によって覆われる問題を回避でき、伝熱面13aにおける乾きを抑止することができる。また、界面活性剤を添加することにより、界面活性剤を添加しない場合と比較して限界熱流束が大幅に向上するため、バーンアウトの発生を防止することができる。したがって、大量の気泡発生による熱伝達の阻害や、バーンアウトの発生が抑止されるため、冷却性能の向上を図ることができる。   By the way, the liquid refrigerant 20 in the present embodiment is a liquid obtained by adding 0.25 wt% to 0.75 wt% of a nonionic fluorosurfactant (hereinafter simply referred to as “surfactant”) to an ethanol aqueous solution. is there. Thus, in this embodiment, since a trace amount of surfactant is added to the ethanol aqueous solution, the foaming of the liquid refrigerant 20 and the miniaturization of the bubbles are promoted. Therefore, the problem that the heat transfer surface 13a is covered with bubbles can be avoided, and drying on the heat transfer surface 13a can be suppressed. Further, by adding the surfactant, the critical heat flux is greatly improved as compared with the case where the surfactant is not added, so that the occurrence of burnout can be prevented. Therefore, the heat transfer inhibition due to the generation of a large amount of bubbles and the occurrence of burnout are suppressed, so that the cooling performance can be improved.

さらに、界面活性剤が微量添加された液体冷媒20によれば、液体冷媒20の表面張力が低減されることにより、伝熱面13aに形成される気泡が分解されやすくなり、よって、気泡のサイズがより微細化される。したがって、伝熱面13a全体が気泡に覆われる問題を回避でき、伝熱面13aにおける乾きの発生を抑止することができる。そして、素子51と液体冷媒20との接触性を良好に維持し、冷却性能を向上させることができる。   Furthermore, according to the liquid refrigerant 20 to which a small amount of surfactant is added, the surface tension of the liquid refrigerant 20 is reduced, so that the bubbles formed on the heat transfer surface 13a are easily decomposed. Is made finer. Therefore, the problem that the entire heat transfer surface 13a is covered with bubbles can be avoided, and the occurrence of dryness on the heat transfer surface 13a can be suppressed. And the contact property of the element 51 and the liquid refrigerant | coolant 20 can be maintained favorable, and cooling performance can be improved.

以下で、図2を用いて沸騰冷却器1が奏する効果について説明する。図2は、界面活性剤を含む液体冷媒20と、界面活性剤を含まない液体冷媒との、熱伝達率(W/m2K)と過熱度(℃)との関係を示すグラフである。図2に示すグラフでは、縦軸が熱伝達率、横軸が過熱度である。なお、過熱度は、伝熱面13aの温度と液体冷媒の沸点との差であり、過熱度が高いほど液体冷媒が沸騰しにくいことを示す。図2において、黒丸の点は界面活性剤の濃度が0.0wt%であり界面活性剤が添加されていない場合を示す。白抜きの四角形の点は界面活性剤の濃度が0.25wt%の場合を示す。白抜きのひし形の点は界面活性剤の濃度が0.5wt%の場合を示す。白抜きの三角形の点は界面活性剤の濃度が0.75wt%の場合を示す。 Below, the effect which the boiling cooler 1 show | plays is demonstrated using FIG. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the heat transfer coefficient (W / m 2 K) and the degree of superheat (° C.) between the liquid refrigerant 20 containing a surfactant and the liquid refrigerant containing no surfactant. In the graph shown in FIG. 2, the vertical axis represents the heat transfer coefficient and the horizontal axis represents the degree of superheat. The degree of superheat is the difference between the temperature of the heat transfer surface 13a and the boiling point of the liquid refrigerant, and the higher the degree of superheat, the more difficult the liquid refrigerant boils. In FIG. 2, black dots indicate the case where the surfactant concentration is 0.0 wt% and no surfactant is added. A white square point indicates a case where the concentration of the surfactant is 0.25 wt%. The white diamond points indicate the case where the surfactant concentration is 0.5 wt%. The white triangle points indicate the case where the surfactant concentration is 0.75 wt%.

図2において、界面活性剤を添加しない黒丸を結ぶ線と比較して、界面活性剤を0.25wt%〜0.75wt%添加した白抜きの図形を結ぶ線の方が、左側に位置しているのがわかる。すなわち、界面活性剤を微量添加した場合は、過熱度が抑えられ、かつ熱伝達率が高くなっている。   In FIG. 2, the line connecting the white figure to which 0.25 wt% to 0.75 wt% of the surfactant is added is located on the left side as compared to the line connecting the black circle to which the surfactant is not added. I can see that That is, when a small amount of surfactant is added, the degree of superheat is suppressed and the heat transfer coefficient is high.

したがって、例えば液体冷媒20中のエタノール濃度を50wt%とした場合、表面張力が72dyn/cm2である水と比較して約60%小さい。このように、表面張力が小さい場合、沸騰冷却器1の停止時における気泡核が減少する脱気状態と呼ばれる事象が発生する。この脱気状態が発生した状態で沸騰冷却器1を再起動した場合、脱気状態が発生していない場合と比較して沸騰開始温度が上昇し過熱度が高くなる傾向がある。しかし、上述したように、界面活性剤を0.25wt%〜0.75wt%添加させた場合は、過熱度が抑えられ、かつ熱伝達率が高くなるため、伝熱面13aの温度を上昇させずに沸騰を促進させることができる。したがって、冷却性能を上げることが可能である。 Therefore, for example, when the ethanol concentration in the liquid refrigerant 20 is 50 wt%, the surface tension is about 60% smaller than that of water having 72 dyn / cm 2 . Thus, when the surface tension is small, an event called a deaeration state occurs in which bubble nuclei decrease when the boiling cooler 1 is stopped. When the boiling cooler 1 is restarted in a state where this deaeration state has occurred, the boiling start temperature rises and the degree of superheat tends to be higher than when the deaeration state has not occurred. However, as described above, when 0.25 wt% to 0.75 wt% of the surfactant is added, the degree of superheat is suppressed and the heat transfer coefficient is increased, so that the temperature of the heat transfer surface 13a is increased. It is possible to promote boiling. Therefore, it is possible to improve the cooling performance.

また、図3は、液体冷媒が界面活性剤を含まないエタノールである場合を基準とした、界面活性剤の濃度と冷却性能指数との関係を示すグラフである。図3のグラフに示すように、界面活性剤の濃度が0から高くなるにつれて冷却性能指数が基準値である100から増加し、界面活性剤の濃度が0.25wt%のときに冷却性能指数が最大値の115程度となる。そして、界面活性剤の濃度が0.25wt%から0.75wt%まで、冷却性能指数は最大値の115程度を維持する。さらに、界面活性剤の濃度が0.75wt%より高くなると、冷却性能指数は徐々に低下する。このように、界面活性剤の添加濃度が0.25〜0.75wt%程度のときに、最も高い冷却性能を発揮することがわかる。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between the surfactant concentration and the cooling performance index based on the case where the liquid refrigerant is ethanol containing no surfactant. As shown in the graph of FIG. 3, as the surfactant concentration increases from 0, the cooling performance index increases from the reference value of 100, and when the surfactant concentration is 0.25 wt%, the cooling performance index increases. The maximum value is about 115. The cooling performance index maintains the maximum value of about 115 from the surfactant concentration of 0.25 wt% to 0.75 wt%. Furthermore, when the surfactant concentration is higher than 0.75 wt%, the cooling performance index gradually decreases. Thus, it can be seen that the highest cooling performance is exhibited when the surfactant concentration is about 0.25 to 0.75 wt%.

以上のように、本実施形態に係る沸騰冷却器1によれば、冷却対象である素子51との接触部を有する冷却器本体10と蒸発部12に収容される液体冷媒20とを備え、液体冷媒20は、非イオン系のフッ素系界面活性剤が0.25〜0.75wt%添加された液体である。したがって、液体冷媒の潜熱の低下、沸騰開始温度の上昇または熱伝達の阻害といった事象を回避することができ、冷却性能を向上させることができる。また、非イオン系のフッ素系界面活性剤は、水に溶けることがないため、混入する際に相性が良い。   As described above, the boiling cooler 1 according to the present embodiment includes the cooler body 10 having a contact portion with the element 51 to be cooled and the liquid refrigerant 20 accommodated in the evaporation portion 12, and the liquid The refrigerant 20 is a liquid to which 0.25 to 0.75 wt% of a nonionic fluorine-based surfactant is added. Therefore, an event such as a decrease in the latent heat of the liquid refrigerant, an increase in boiling start temperature, or an inhibition of heat transfer can be avoided, and the cooling performance can be improved. In addition, nonionic fluorosurfactants do not dissolve in water and thus have good compatibility when mixed.

また、液体冷媒20は、エタノール水溶液に界面活性剤が添加された液体である。したがって、水より凝固点が低いエタノールを基準となる液体としているため、液体冷媒20の凝固点を下げ、液体冷媒20の凍結を防止する効果が得られる。   The liquid refrigerant 20 is a liquid in which a surfactant is added to an aqueous ethanol solution. Therefore, since ethanol having a lower freezing point than water is used as a reference liquid, an effect of lowering the freezing point of the liquid refrigerant 20 and preventing the liquid refrigerant 20 from freezing can be obtained.

なお、上述した実施形態は、本発明に係る沸騰冷却器の実施形態を説明したものであり、本発明に係る沸騰冷却器は、本実施形態に記載されたものに限定されない。本発明に係る沸騰冷却器は、本実施形態に係る沸騰冷却器を変形し、または他のものに適用したものであってもよい。   In addition, embodiment mentioned above demonstrates embodiment of the boiling cooler which concerns on this invention, and the boiling cooler which concerns on this invention is not limited to what was described in this embodiment. The boiling cooler according to the present invention may be a modification of the boiling cooler according to the present embodiment, or may be applied to another.

例えば、上述した実施形態では、プール式沸騰冷却器である沸騰冷却器1を挙げて説明したが、必ずしもプール式沸騰冷却器でなければならないわけではない。すなわち、沸騰冷却器が水冷式凝縮器、流動沸騰式またはヒートパイプであっても、プール式沸騰冷却器である沸騰冷却器1の場合と同様、冷却性能の低下が防止できるという効果を奏する。   For example, in the above-described embodiment, the boiling cooler 1 that is a pool boiling cooler has been described. However, the boiling cooler 1 does not necessarily have to be a pool boiling cooler. That is, even if the boiling cooler is a water-cooled condenser, a fluid boiling type or a heat pipe, it is possible to prevent the cooling performance from being lowered as in the case of the boiling cooler 1 which is a pool-type boiling cooler.

また、上述した実施形態では、液体冷媒20として、エタノール水溶液に界面活性剤を添加させた液体を用いた例について説明したが、液体冷媒20は、エタノール水溶液でなくてもよい。例えば、メタノール水溶液または純水を液体冷媒20として用いてもよい。ただし、メタノールは、メタノール等他のアルコールと比較して凝固点が低いため、少量でもより顕著に凝固点を低下させることができる。よって、液体冷媒の凍結を防止することが可能となる。   In the above-described embodiment, an example in which a liquid obtained by adding a surfactant to an ethanol aqueous solution is used as the liquid refrigerant 20. However, the liquid refrigerant 20 may not be an ethanol aqueous solution. For example, a methanol aqueous solution or pure water may be used as the liquid refrigerant 20. However, since methanol has a lower freezing point than other alcohols such as methanol, the freezing point can be lowered more significantly even with a small amount. Therefore, it is possible to prevent the liquid refrigerant from freezing.

また、上述した実施形態では、伝熱面13aが液体冷媒20に直接接触した例について説明したが、伝熱面13aは、液体冷媒20に間接的に接触していてもよい。例えば、伝熱面13aと液体冷媒20との間に熱伝導率が高い材料からなる板部材を設けることにより、伝熱面13aから液体冷媒20へ間接的に熱伝達させるようにしてもよい。   Moreover, although embodiment mentioned above demonstrated the example which the heat-transfer surface 13a contacted the liquid refrigerant 20 directly, the heat-transfer surface 13a may contact the liquid refrigerant 20 indirectly. For example, by providing a plate member made of a material having high thermal conductivity between the heat transfer surface 13 a and the liquid refrigerant 20, heat may be indirectly transferred from the heat transfer surface 13 a to the liquid refrigerant 20.

1…沸騰冷却器、10…冷却器本体、11…凝縮部、11a…放熱フィン、12…蒸発部、13…ベースプレート、13a…伝熱面、20…液体冷媒、50…発熱体、51…素子、52…パワーモジュール。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Boiling cooler, 10 ... Cooler main body, 11 ... Condensing part, 11a ... Radiation fin, 12 ... Evaporating part, 13 ... Base plate, 13a ... Heat-transfer surface, 20 ... Liquid refrigerant, 50 ... Heat generating body, 51 ... Element 52 ... Power module.

Claims (2)

冷却対象である発熱体との接触部を有する容器と、
前記容器に収容される液体冷媒とを備え、
前記液体冷媒は、非イオン系のフッ素系界面活性剤が0.25wt%〜0.75wt%添加された液体であることを特徴とする沸騰冷却器。
A container having a contact portion with a heating element to be cooled;
A liquid refrigerant contained in the container,
The above-mentioned liquid refrigerant is a liquid to which a nonionic fluorosurfactant is added in an amount of 0.25 wt% to 0.75 wt%.
前記液体冷媒は、エタノール水溶液に前記フッ素系界面活性剤が0.25wt%〜0.75wt%添加された液体であることを特徴とする請求項1に記載の沸騰冷却器。   2. The boiling cooler according to claim 1, wherein the liquid refrigerant is a liquid obtained by adding 0.25 wt% to 0.75 wt% of the fluorosurfactant to an ethanol aqueous solution.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP7456185B2 (en) 2019-12-18 2024-03-27 富士電機株式会社 boiling cooler

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