JP2015163831A - 受熱器と、それを用いた冷却装置と、それを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、受熱器と、それを用いた冷却装置と、それを用いた電子機器に関するもので、冷却効率を高めることすることを目的とする。
【解決手段】そして、この目的を達成するために、上面板２２によって形成する突出部２３は、その冷媒入口２４側から、この冷媒入口２４と冷媒出口２５間の中部までの間は、水平方向に徐々に広がる空間を有し、この中部から前記冷媒出口２５までの間は、水平方向に徐々に狭まる空間を有する構成としたので、液状冷媒は逆止弁１６を介して冷媒入口２４側から、受熱板２１の気化部２０へとスムーズに供給され、またこの気化部２０で気化した気体状冷媒は気化部２０から冷媒出口２５へとスムーズに流出することになり、その結果として、気化部２０を流れる冷媒のスピードが速くなり、冷却効率を高めることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば、サーバなどの電子機器を冷却するための冷却装置と、この冷却装置を構成する受熱器に関するものである。

例えば、サーバは、その処理能力の向上（高速処理化）につれて、極めて大きな発熱を伴うようになっており、その半導体素子を冷却するために冷却装置を用いている。

この冷却装置は、半導体素子に、受熱器を当接させ、この受熱器にはポンプにより水を供給し、その後、高温化した水を放熱器で放熱させ、続いてこの放熱器で冷却された水を、前記受熱器に循環させる構成となっていた。

しかしながら、前記サーバでは、極めて沢山の半導体素子を用いているので、各半導体素子を冷却するためには、多くのポンプが必要となり、その電力消費が問題となっている。

そこで考えられたのが、ポンプを用いずに水などの冷媒を循環させる冷却装置である。

具体的には、受熱器における気化部の冷媒出口に、第１の管路を介して放熱器を接続し、この放熱器に第２の管路を介して逆止弁を接続し、この逆止弁に前記受熱器における気化部の冷媒入口を順に接続して循環経路を構成するとともに、この循環経路内に冷媒を封入したものである（これに類似するものとしては、例えば下記特許文献１が存在する）。

特開２００３−３３６９４９号公報

上記従来例によれば、逆止弁を介して液状の冷媒が受熱器における気化部に供給されれば、この冷媒は受熱器の気化部で気化熱を奪って気化し、その後、第１の管路を介して放熱器に供給され、ここで冷却されて再び液化し、次に第２の管路を介して逆止弁の上流側へと供給されることになる。

つまり、受熱器の気化部で気化熱を奪うことで、半導体素子の冷却を行うことが出来るのである。

また、冷媒が受熱器の気化部で気化熱を奪って気化すると、極めて大きな体積膨張を起こすが、この時には逆止弁が閉じるので、冷媒は第１の管路を介して放熱器側へと流れることになる。

つまり、冷媒を放熱器に流すためのポンプが不要となり、大幅な省電力化が図れることになる。

しかしながら、現在提案されている受熱器は、例えば図１０に示すように、受熱器１の冷媒入口２側、および冷媒出口３側において、冷媒の流れに対する抵抗が大きく、それによって冷却効率が低下する状況が発生している。

つまり、受熱器１の冷媒入口２側では、急激に面積が広がっているので、冷媒の流れの外周部分に渦４が発生し、これが受熱器１内への冷媒流入スピードを遅くしてしまう。

また、受熱器１の冷媒出口３側では、急激に面積が狭くなっているので、冷媒の流出スピードを遅くしてしまう。

そして、これらの結果により、受熱器１内における冷媒の流れるスピードが遅くなり、この結果として、冷却効率が低下してしまうのである。

そこで、本発明は、冷却効率を高めることを目的とするものである。

そして、この目的を達成するために本発明の受熱器は、下面側に受熱部、上面側で、前記受熱部に対応する部分に、気化部を有する受熱板と、この受熱板の上面側に配置された上面板とを備え、前記上面板は、前記気化部に対応する部分に、前記受熱板の上方に突出する突出部を有し、この突出部には、前記上面板を、受熱板の上方に突出させて形成した冷媒入口と冷媒出口を設け、前記冷媒入口には、逆止弁を介して液状冷媒が供給され、前記突出部の冷媒出口からは気体状冷媒が流出する構成にするとともに、前記突出部は、その冷媒入口側から、この冷媒入口と前記冷媒出口間の中部までの間は、水平方向に徐々に広がる空間を有する、および／またはこの中部から前記冷媒出口までの間は、水平方向に徐々に狭まる空間を有する構成とし、前記突出部、冷媒入口、冷媒出口の外周において受熱板と、上面板を溶着し、これにより所期の目的を達成するものである。

以上のように本発明の受熱器は、下面側に受熱部、上面側で、前記受熱部に対応する部分に、気化部を有する受熱板と、この受熱板の上面側に配置された上面板とを備え、前記上面板は、前記気化部に対応する部分に、前記受熱板の上方に突出する突出部を有し、この突出部には、前記上面板を、受熱板の上方に突出させて形成した冷媒入口と冷媒出口を設け、前記冷媒入口には、逆止弁を介して液状冷媒が供給され、前記突出部の冷媒出口からは気体状冷媒が流出する構成にするとともに、前記突出部は、その冷媒入口側から、この冷媒入口と前記冷媒出口間の中部までの間は、水平方向に徐々に広がる空間を有する、および／またはこの中部から前記冷媒出口までの間は、水平方向に徐々に狭まる空間を有する構成とし、前記突出部、冷媒入口、冷媒出口の外周において受熱板と、上面板を溶着したので、冷却効率を高めることができる。

すなわち、本発明においては、前記上面板によって形成する突出部は、その冷媒入口側から、この冷媒入口と前記冷媒出口間の中部までの間は、水平方向に徐々に広がる空間を有し、この中部から前記冷媒出口までの間は、水平方向に徐々に狭まる空間を有する構成としたので、液状冷媒は逆止弁を介して冷媒入口側から、受熱板の気化部へとスムーズに供給され、またこの気化部で気化した気体状冷媒は気化部から冷媒出口へとスムーズに流出することになり、その結果として、気化部を流れる冷媒のスピードが速くなり、冷却効率を高めることができるのである。

本発明の実施の形態１の電子機器の斜視図 （ａ）は同電子機器の冷却部分を示す正面図（ｂ）は同電子機器の冷却部分を示す側面図 （ａ）は同電子機器の冷却部分を示す平面図（ｂ）は同電子機器の冷却部分を示す側面図 （ａ）は同電子機器の受熱器部分を示す平面図（ｂ）は同受熱器部分を示すＢ‐Ｂ断面図 （ａ）は同電子機器の他の受熱器部分を示す平面図（ｂ）は同他の受熱器部分を示すＢ‐Ｂ断面図 （ａ）は本発明の実施の形態２の電子機器の冷却部分を示す平面図（ｂ）は同冷却部分を示すＡ‐Ａ断面図 （ａ）は本発明の実施の形態３の電子機器の受熱器部分を示す平面図（ｂ）は同受熱器部分を示すＢ‐Ｂ断面図 （ａ）は本発明の実施の形態３の電子機器の他の受熱器部分を示す平面図（ｂ）は同他の受熱器部分を示すＡ‐Ａ断面図 （ａ）は本発明の実施の形態４の電子機器の冷却部分を示す平面図（ｂ）は同冷却部分を示すＡ‐Ａ断面図 従来例の平面断面図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１において、５は、電子機器の一例として用いたサーバで、このサーバ５は、図２に示すようにラック６に、複数のボード７が所定間隔で、上下方向に配置された状態となっている。

そして、各ボード７上には、それぞれ、図３に示す冷却装置８が配置されている。

つまり、各ボード７には、図３に示すごとく、複数の半導体素子９（発熱体の一例）が実装されており、これを冷却装置８で冷却する構成となっているのである。

具体的には、各冷却装置８は図３に示すごとく、各半導体素子９上に当接させた受熱器１０、１１、１２と、受熱器１２に、管路１３を介して接続した放熱器１４と、この放熱器１４に管路１５を介して接続した逆止弁１６とを備えている。

そして、逆止弁１６を受熱器１０に接続することで、受熱器１０、１１、１２、管路１３、放熱器１４、管路１５、逆止弁１６、受熱器１０となる循環経路を形成し、この循環経路内を減圧状態とし、冷媒の一例として水を封入した構成となっている。

また、複数の冷却装置８の放熱器１４は、図２に示すように熱交換器２８に対して、熱交換可能な状態で設置され、この熱交換器２８にポンプ１７を介して冷却水を循環させることで、各放熱器１４を冷却している。

つまり、従来では、複数の冷却装置８それぞれにポンプ１７が必要であったが、本実施形態では、複数の冷却装置８であっても、ポンプ１７はわずかに一つ必要なだけとなり、しかも、図２から理解されるように、このポンプ１７による冷却水の循環管路１８は、大径となるので、抵抗が小さく、ポンプ１７自体の電力消費も抑制できる。つまり、循環管路１８は、複数のラック６が所定間隔で配置されたボード７外に設けられるので、冷却水の通路抵抗を小さくすべく、大径とすることができるのである。

さて、本実施形態で使用する受熱器１０、１１、１２は、図４に示すように、下面側に半導体素子９上に当接する受熱部１９、上面側で、受熱部１９に対応する部分に、気化部２０を有する受熱板２１と、この受熱板２１の上面側に配置された上面板２２とを備えている。

また、上面板２２は、気化部２０に対応する部分に、受熱板２１の上方に突出する突出部２３を有し、この突出部２３には、上面板２２を、受熱板２１の上方に突出させて形成した冷媒入口２４と冷媒出口２５を設けている。

このため、受熱器１０の冷媒入口２４には、逆止弁１６を介して液状冷媒が供給され、突出部２３の冷媒出口２５からは液状冷媒と気体状冷媒が流出する構成になっている。

また、受熱器１１の冷媒入口２４には、受熱器１０の冷媒出口２５からは液状冷媒と気体状冷媒が供給され、さらに受熱器１２の冷媒入口２４には、受熱器１１の冷媒出口２５からは液状冷媒と気体状冷媒が供給され、受熱器１２冷媒出口２５から管路１３へは気体状冷媒が供給されるようになっている。

また、各受熱器１０、１１、１２の上面板２２は、その冷媒入口２４側から、この冷媒入口２４と冷媒出口２５間の中部までの間は、図４（ａ）から理解されるように、水平方向に徐々に広がる空間を有し、この中部から冷媒出口２５までの間は、水平方向に徐々に狭まる空間を有する構成となっている。

また、そのような構成とするために、受熱板２１は、冷媒入口２４と冷媒出口２５間の中部までの間は、水平方向に徐々に広がる形状となり、この中部から冷媒出口２５までの間は、水平方向に徐々に狭まる形状としている。

そして、このような構成で、受熱板２１と上面板２２はともに、金属、例えば銅板によって形成されているので、これら受熱板２１と上面板２２は、突出部２３、冷媒入口２４、冷媒出口２５の外周において、例えば溶接で溶着している。

なお、各受熱器１０、１１、１２を構成する受熱板２１の上面における気化部２０には、冷媒を水平方向に広げる溝２６を設けている。

以上の構成において、逆止弁１６を介して液状冷媒が受熱器１０の冷媒入口２４から供給されると、半導体素子９からの熱を受けて直ちに気化が始まる。

この時、受熱器１０の上面板２２で冷媒入口２４側には下方に押し下げた隙間形成部２７が設けられているので、この隙間形成部２７よりも冷媒入口２４側で発生した膨張圧力で、液状冷媒と気体状冷媒が勢いよく気化部２０側（図４の左側）へと流れ込み、ここで、液状冷媒の気化がすすみ、次に、受熱器１１の冷媒入口２４へと流れ込み、ここでも同様に、隙間形成部２７よりも冷媒入口２４側で発生した膨張圧力で、液状冷媒と気体状冷媒が勢いよく気化部２０へと流れ込み、ここで、液状冷媒の気化が更にすすむ。そして更に、次の受熱器１２の冷媒入口２４へ残留液状冷媒が流れ込み、この受熱器１２の気化部２０で、大部分の冷媒は気化し、管路１３を介して放熱器１４で、冷却されて液化し、管路１５を介して逆止弁１６の上流側へと戻る。

また、図５では、隙間形成部２７は、気化部２０に設けた溝２６内まで突出させ、気化部２０の十分な気化面積を確保しつつ液状冷媒の通路が例えば約１ミリメートルの間隔に構成されている。この構成は、前記図４の構成よりも更に高い冷却性能を必要とする場合の例である。この場合、図５の冷媒入口２４側で発生した膨張圧力で、狭くした隙間形成部２７を抜けた液状冷媒と気体状冷媒の速度が図４の場合よりも更に高くなり気化部２０側（図５の左側）へと高速で流れ込み、液状冷媒の気化が促進され易くなる。そのため、結果として、受熱器単体の冷却性能を高めることが可能となる。

以上の状況において、本実施形態では、各受熱器１０、１１、１２の上面板２２（およびこの上面板２２の突出部２３で形成される空間）は、その冷媒入口２４側から、この冷媒入口２４と前記冷媒出口２５間の中部までの間は、図４（ａ）から理解されるように、水平方向に徐々に広がり（突出部２３で形成される空間も水平方向に広がる）、この中部から前記冷媒出口２５までの間は、水平方向に徐々に狭まる（突出部２３で形成される空間も水平方向に徐々に狭まる）構成となっている。

また、そのような構成とするために、受熱板２１は、冷媒入口２４と前記冷媒出口２５間の中部までの間は、水平方向に徐々に広がる形状となり、この中部から前記冷媒出口２５までの間は、水平方向に徐々に狭まる形状としている。

このため、液状冷媒は逆止弁１６を介して冷媒入口２４側から、受熱板２１の気化部２０へとスムーズに供給され、またこの気化部２０で気化した気体状冷媒と液状冷媒は気化部２０から冷媒出口２５へとスムーズに流出し、同様に、受熱器１１、１２と進むことになり、その結果として、気化部２０を流れる冷媒のスピードが速くなり、冷却効率を高めることができるのである。

（実施の形態２）
以上の実施形態では、受熱器１０、１１、１２を個別に分離した構成としたが、図６に示すものでは、受熱器１０、１１、１２等を一体化した。

つまり、下面側に、所定間隔をおいて、第１、第２の受熱部として複数の受熱部１９、上面側で、複数の受熱部１９に対応する部分に、それぞれ第１、第２の気化部として気化部２０を有する受熱板２１と、この受熱板２１の上面側に配置された一枚の上面板２２とを備えた構成としたものである。

上面板２２は、各気化部２０に対応する部分に、それぞれ受熱板２１の上方に突出する突出部２３を有している。

また、各受熱器１０、１１、１２部分に対応する上面板２２（およびこの上面板２２の突出部２３で形成される空間）は、その冷媒入口２４側から、この冷媒入口２４と冷媒出口２５間の中部までの間において、図６（ａ）から理解されるように、水平方向に徐々に広がり（突出部２３で形成される空間も徐々に水平方向に広がる）、この中部から冷媒出口２５までの間は、水平方向に徐々に狭まる（突出部２３で形成される空間も水平方向に徐々に狭まる）構成となっている。

また、そのような構成とするために、受熱板２１は、冷媒入口２４と冷媒出口２５間の中部までの間において、水平方向に徐々に広がる形状となり、この中部から冷媒出口２５までの間は、水平方向に徐々に狭まる形状としている。 さらに、各突出部２３には、それぞれ上面板２２を、受熱板２１の上方に突出させて形成した冷媒入口２４と冷媒出口２５を設け、最上流側の突出部２３の冷媒入口２４には、逆止弁１６を介して液状冷媒が供給されるようにしている。

そして、以上の構成において、各受熱器１０、１１、１２部分に対応する受熱板２１と上面板２２の外周部分を溶接により一体化させ、各受熱器１０、１１、１２ごとに気化部２０を形成する。

つまり、一番目（最上流）の突出部２３の冷媒出口２５と次の突出部２３の冷媒入口２４は略同じ高さで連通され、同様に、二番目の突出部２３の冷媒出口２５と三番目の突出部２３の冷媒入口２４は略同じ高さで連通され、同様に、三番目の突出部２３の冷媒出口２５と四番目の突出部２３の冷媒入口２４は略同じ高さで連通され、四番目の突出部２３の冷媒出口２５は管路１３に連結されている。

このように、複数の受熱器１０、１１、１２等を一体化すると、受熱板２１と上面板２２がそれぞれ一枚で良くなるので、生産性が高まる。

また、図６からも理解されるように、受熱板２１と上面板２２はそれぞれ、径の大きな部分と小さな部分が交互に存在するので、それぞれを形成するに際しては、打ち抜きにより、隣のエリアに次の物が存在する状態となり、生産性の高いものとなる。

なお、この図６においても、冷媒の流れる状態は実施の形態１と同じようになり、半導体素子９の冷却効果の極めて高いものとすることが出来る。

（実施の形態３）
図７は本発明の実施の形態３を示し、この実施の形態では、実施の形態１において、最終段の受熱器１２を変更したものである。

つまり、この受熱器１２は、図７に示すように、下面側に半導体素子９上に当接する受熱部１９、上面側で、受熱部１９に対応する部分に、気化部２０を有する受熱板２１と、この受熱板２１の上面側に配置された上面板２２とを備えている。

また、上面板２２は、気化部２０に対応する部分に、受熱板２１の上方に突出する突出部２３を有し、この突出部２３には、上面板２２を、受熱板２１の上方に突出させて形成した冷媒入口２４を設けている。

ただし、実施の形態１で設けられていた冷媒出口２５は蓋２９で覆い、その近傍の上面板２２部分に、貫通孔３０を設け、ここに管路１３を直接溶接した状態としている。また、貫通孔３０を設けるためには、上面板２２の貫通孔３０部分は平面状態としている。

つまり、図３のごとく、放熱器１４への冷媒帰還部分は、受熱器１２よりも上方に配置されるので、最終段の受熱器１２は上面板２２部分に貫通孔３０を設け、ここに、上方に立ち上がる管路１３を直接溶接する構成とすると、生産性が高まり、また、小型化にも繋がる。

すなわち、実施の形態１では、最終段の受熱器１２の冷媒出口２５に接続した管路１３は、緩やかなカーブを描きながら上方へと曲げなくてはならず、このようにすると、管路１３が長くなり、形状として大きくなるが、この実施の形態３のように最終段の受熱器１２は、その上面板２２部分に貫通孔３０を設け、ここに、上方に立ち上がる管路１３を直接溶接する構成とすると、管路１３は、緩やかなカーブを描きながら上方へと曲げなくてもよいので、結果として管路１３が短くなり、小型化に繋がるのである。

そして、この受熱器１２を最終段に用いたものでも、先ずは、受熱器１０の冷媒入口２４に、逆止弁１６を介して液状冷媒が供給され、突出部２３の冷媒出口２５からは液状冷媒と気体状冷媒が、次の受熱器１１の冷媒入口２４へと流出する構成になっている。

この、受熱器１１の冷媒入口２４に、受熱器１０の冷媒出口２５からは液状冷媒と気体状冷媒が供給されると、その気化部２０で、冷媒は気化し、受熱器１２の冷媒入口２４に、受熱器１１の冷媒出口２５から液状冷媒と気体状冷媒が供給される。

すると、受熱器１２の気化部２０で、大部分の冷媒が気化し、貫通孔３０、管路１３を介して放熱器１４で、冷却されて液化し、管路１５を介して逆止弁１６の上流側へと戻る。

なお、受熱器１２の受熱板２１は、その冷媒入口２４側から、この冷媒入口２４と貫通孔３０間の中部までの間は、図７（ａ）から理解されるように、水平方向に徐々に広がり（突出部２３で形成される空間も徐々に水平方向に広がる）、この中部から冷媒出口２５までの間は、水平方向に徐々に狭まり（突出部２３で形成される空間も水平方向に徐々に狭まる）構成となっている。

また、上面板２２は、冷媒入口２４と貫通孔３０間の中部までの間は、水平方向に徐々に広がる形状となり（突出部２３で形成される空間も徐々に水平方向に広がる）、この中部から貫通孔３０までの間は、水平方向に徐々に狭まる形状（突出部２３で形成される空間も水平方向に徐々に狭まる形状）としている。

そして、このような構成で、受熱板２１と上面板２２はともに、金属、例えば銅板によって形成されているので、これら受熱板２１と上面板２２は、突出部２３、冷媒入口２４、冷媒出口２５の外周において、例えば溶接で溶着している。

なお、受熱器１２の受熱板２１は、その冷媒入口２４側から、この冷媒入口２４と貫通孔３０間の中部までの間は、水平方向に徐々に広がり（突出部２３で形成される空間も水平方向に広がる）、この中部から冷媒出口２５までの間は、水平方向に徐々に狭まり（突出部２３で形成される空間も水平方向に徐々に狭まる）構成としたが、これのみでなく、図８（ａ）に示したように、冷媒入口２４と貫通孔３０間の中部から、冷媒出口２５までの間は、狭まらない構成でもよい。

また、上面板２２は、冷媒入口２４と貫通孔３０間の中部までの間は、水平方向に徐々に広がる形状となり（突出部２３で形成される空間も水平方向に広がる）、この中部から貫通孔３０までの間は、水平方向に徐々に狭まる形状（突出部２３で形成される空間も水平方向に徐々に狭まる形状）としたが、これのみでなく、図８（ａ）のに示したように、冷媒入口２４と貫通孔３０間の中部から、貫通孔３０までの間は、狭まらない構成でもよい。

ただ、この場合には図８（ｂ）に示すように、上面板２２の貫通孔３０の周囲部分は平面状態ではなく、垂直方向で貫通孔３０部分に向けて徐々に狭まる構成が好ましい。

また、上記では、上方に立ち上がる管路１３を冷媒出口２５側に設けたため、冷媒入口２４と貫通孔３０間の中部から、冷媒出口２５までの間は、狭まらない構成でもよいとしたが、冷媒入口２４側で管路１５を上方に立ち上げた場合には、冷媒入口２４と冷媒出口２５間の中部までの間は、水平方向に徐々に広がる形状としなくてもよく、垂直方向で管路１５部分に向けて徐々に狭まる構成が好ましい。

また、この図７に示した受熱器１２だけで図３に示した冷却装置８を構成しても良い。

つまり、受熱器１２の冷媒入口２４に、管路１５、逆止弁１６を接続し、また、この受熱器１２の貫通孔３０に管路１３を介して放熱器１４を接続した構成とするのである。

（実施の形態４）
図９は本発明の実施の形態４を示し、この実施の形態では、実施の形態２において、最終段の気化部２０部分を変更したものである。

つまり、最終段の気化部２０部分に貫通孔３０を設け、ここに管路１３を直接溶接した状態としている。また、貫通孔３０を設けるためには、上面板２２の貫通孔３０部分は平面状態としている。

つまり、図３のごとく、放熱器１４への冷媒帰還部分は、受熱器１２よりも上方に配置されるので、最終段の気化部２０部分には貫通孔３０を設け、ここに、上方に立ち上がる管路１３を直接溶接する構成とすると、生産性高まり、また、小型化にも繋がる。

すなわち、実施の形態２では、最終段の気化部２０部分の冷媒出口２５に接続した管路１３は、緩やかなカーブを描きながら上方へと曲げなくてはならず、このようにすると、管路１３が長くなり、形状として大きくなるが、この実施の形態４のように最終段の気化部２０部分には貫通孔３０を設け、ここに、上方に立ち上がる管路１３を直接溶接する構成とすると、管路１３は、緩やかなカーブを描きながら上方へと曲げなくてもよいので、結果として管路１３が短くなり、小型化に繋がるのである。

そして、この実施の形態４でも、先ずは、初段の気化部２０部分の設けた冷媒入口２４に、逆止弁１６を介して液状冷媒が供給され、前記突出部２３の冷媒出口２５からは液状冷媒と気体状冷媒が、次段の気化部２０部分の冷媒入口２４へと流出する構成になっている。

その後、最終段の気化部２０部分で大部分の冷媒が気化し、貫通孔３０、管路１３を介して放熱器１４で、冷却されて液化し、管路１５を介して逆止弁１６の上流側へと戻る。

なお、受熱器１２の受熱板２１は、各段の気化部２０とも、その冷媒入口２４側から、この冷媒入口２４側（最終段は前記貫通孔３０側）までの間は、図９（ａ）から理解されるように、水平方向に徐々に広がり（突出部２３で形成される空間も水平方向に広がり）、この中部から冷媒出口２５側（最終段は前記貫通孔３０側）までは、徐々に狭まる（突出部２３で形成される空間も水平方向に狭まる）構成となっている。

また、上面板２２も、各段の気化部２０とも、冷媒入口２４と冷媒出口２５側（最終段は前記貫通孔３０側）までの間は、水平方向に徐々に広がる形状となり、この中部から前記冷媒入口２４側（最終段は前記貫通孔３０側）までの間は、水平方向に徐々に狭まる形状としている。

そして、このような構成で、受熱板２１と上面板２２はともに、金属、例えば銅板によって形成されているので、これら受熱板２１と上面板２２は、前記突出部２３、冷媒入口２４、冷媒出口２５の外周において、例えば溶接で溶着している。

なお、最終段の気化部２０だけは、冷媒入口２４と冷媒出口２５側（最終段は前記貫通孔３０側）の中間から冷媒出口２５側は貫通孔３０を設けるために平面状としている。

また、最終段の受熱器１２において、受熱板２１と上面板２２は、図８（ａ）の点線で示したように、前記冷媒入口２４と前記貫通孔３０間の中部から、前記貫通孔３０までの間は、狭まらない構成でもよい。

ただし、実施の形態３と同様に、上面板２２の貫通孔３０部分は平面状態ではなく、垂直方向で貫通孔３０部分に向けて徐々に狭まる構成が好ましい。

以上のように本発明の受熱器は、下面側に受熱部、上面側で、前記受熱部に対応する部分に、気化部を有する受熱板と、この受熱板の上面側に配置された上面板とを備え、前記上面板は、前記気化部に対応する部分に、前記受熱板の上方に突出する突出部を有し、この突出部には、前記上面板を、受熱板の上方に突出させて形成した冷媒入口と冷媒出口を設け、前記冷媒入口には、逆止弁を介して液状冷媒が供給され、前記突出部の冷媒出口からは気体状冷媒が流出する構成にするとともに、前記突出部は、その冷媒入口側から、この冷媒入口と前記冷媒出口間の中部までの間は、水平方向に徐々に広がる空間を有し、この中部から前記冷媒出口までの間は、水平方向に徐々に狭まる空間を有する構成とし、前記突出部、冷媒入口、冷媒出口の外周において受熱板と、上面板を溶着したので、冷却効率を高めることができる。

すなわち、本発明においては、前記上面板によって形成する突出部は、その冷媒入口側から、この冷媒入口と前記冷媒出口間の中部までの間は、水平方向に徐々に広がる空間を有し、この中部から前記冷媒出口までの間は、水平方向に徐々に狭まる空間を有する構成としたので、液状冷媒は逆止弁を介して冷媒入口側から、受熱板の気化部へとスムーズに供給され、またこの気化部で気化した気体状冷媒は気化部から冷媒出口へとスムーズに流出することになり、その結果として、気化部を流れる冷媒のスピードが速くなり、冷却効率を高めることができるのである。

したがって、各種電子機器の冷却に活用することができる。

１ 受熱器
２ 冷媒入口
３ 冷媒出口
４ 渦
５ サーバ
６ ラック
７ ボード
８ 冷却装置
９ 半導体素子
１０ 受熱器
１１ 受熱器
１２ 受熱器
１３ 管路
１４ 放熱器
１５ 管路
１６ 逆止弁
１７ ポンプ
１８ 循環管路
１９ 受熱部
２０ 気化部
２１ 受熱板
２２ 上面板
２３ 突出部
２４ 冷媒入口
２５ 冷媒出口
２６ 溝
２７ 隙間形成部
２８ 熱交換器
２９ 蓋
３０ 貫通孔

Claims (17)

1. 下面側に受熱部、上面側で、前記受熱部に対応する部分に、気化部を有する受熱板と、この受熱板の上面側に配置された上面板とを備え、前記上面板は、前記気化部に対応する部分に、前記受熱板の上方に突出する突出部を有し、この突出部には、前記上面板を、受熱板の上方に突出させて形成した冷媒入口と冷媒出口を設け、前記冷媒入口には、逆止弁を介して液状冷媒が供給され、前記突出部の冷媒出口からは気体状冷媒が流出する構成にするとともに、前記突出部は、その冷媒入口側から、この冷媒入口と前記冷媒出口間の中部までの間は、水平方向に徐々に広がる空間を有する、および／またはこの中部から前記冷媒出口までの間は、水平方向に徐々に狭まる空間を有する構成とし、前記突出部、冷媒入口、冷媒出口の外周において受熱板と、上面板を溶着した受熱器。
2. 受熱板の上面における気化部には、冷媒を水平方向に広げる溝を設けた請求項１に記載の受熱器。
3. 受熱板は、冷媒入口と前記冷媒出口間の中部までの間は、水平方向に徐々に広がる形状となり、この中部から前記冷媒出口までの間は、水平方向に徐々に狭まる形状となった請求項１または２に記載の受熱器。
4. 上面板の突出部において、冷媒入口側には、突出部を下方に押し下げた隙間形成部を設けた請求項１から３いずれか一つに記載の受熱器。
5. 隙間形成部の下端は、気化部の溝内に突出した請求項４記載の受熱器。
6. 冷媒出口は、突出部の上面に設けた貫通孔によって形成した請求項１から５いずれか一つに記載の受熱器。
7. 下面側に、所定間隔をおいて、第１、第２の受熱部、上面側で、前記第１、第２の受熱部に対応する部分に、第１、第２の気化部を有する受熱板と、この受熱板の上面側に配置された上面板とを備え、前記上面板は、前記第１、第２の気化部に対応する部分に、それぞれ前記受熱板の上方に突出する第１、第２の突出部を有し、これら第１ 第２の突出部には、それぞれ前記上面板を、受熱板の上方に突出させて形成した冷媒入口と冷媒出口を設け、第１の突出部の冷媒入口には、逆止弁を介して液状冷媒が供給され、この第１の突出部の冷媒出口と第２の突出部の冷媒入口は連通され、この第２の突出部の冷媒出口は気体状冷媒が流出する構成にするとともに、前記第１、第２の突出部は、それぞれ、その冷媒入口側から、この冷媒入口と冷媒出口間の中部までの間は、水平方向に徐々に広がる空間を有し、この中部から前記冷媒出口までの間は、水平方向に徐々に狭まる空間を有する構成とし、前記第１、第２の突出部、および各冷媒入口、冷媒出口の外周において受熱板と、上面板を溶着した受熱器。
8. 受熱板の上面における第１、第２の気化部には、冷媒を水平方向に広げる溝を設けた請求項７に記載の受熱器。
9. 受熱板の上面における第１、第２の気化部は、それぞれ、冷媒入口と前記冷媒出口間の中部までの間は、水平方向に徐々に広がる形状となり、この中部から前記冷媒出口までの間は、水平方向に徐々に狭まる形状となった請求項７または８に記載の受熱器。
10. 上面板の突出部において、冷媒入口側には、突出部を下方に押し下げた隙間形成部を設けた請求項７から９いずれか一つに記載の受熱器。
11. 第２の受熱器における冷媒出口は、第２の突出部の上面に設けた貫通孔によって形成した請求項７から１０いずれか一つに記載の受熱器。
12. 請求項１から６いずれか一つに記載の受熱器における気化部の冷媒出口に、第１の管路を介して放熱器を接続し、この放熱器に第２の管路を介して逆止弁を接続し、この逆止弁に前記受熱器における気化部の冷媒入口を順に接続して循環経路を構成するとともに、この循環経路内を減圧状態として冷媒を封入した冷却装置。
13. 請求項１２に記載の受熱器を構成する受熱板の受熱部に、発熱体を当接させた電子機器。
14. 発熱体は、半導体素子とした請求項１３に記載の電子機器。
15. 請求項７から１１いずれか一つに記載の受熱器における第２の気化部の冷媒出口に、第１の管路を介して放熱器を接続し、この放熱器に第２の管路を介して逆止弁を接続し、この逆止弁に、前記受熱器における第１の気化部の冷媒入口を順に接続して循環経路を構成するとともに、この循環経路内を減圧状態として冷媒を封入した冷却装置。
16. 請求項１５に記載の受熱器を構成する第１、第２の受熱板の受熱部に、それぞれ発熱体を当接させた電子機器。
17. 発熱体は、半導体素子とした請求項１６に記載の電子機器。

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