JP2016145667A - Cooler - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷媒を用いて発熱体を冷却する冷却器に関するものである。 The present invention relates to a cooler that cools a heating element using a refrigerant.
作動流体が封入された流体容器内のその作動流体を加熱する加熱部と、その加熱部により加熱され気化した蒸気を冷却する冷却部とを有する蒸気エンジンが、特許文献1に開示されている。その特許文献1の蒸気エンジンは、蒸気の膨脹圧力により液体を流動変位させて機械的エネルギを出力するとともに、蒸気を冷却部にて冷却して液化することにより流体容器内の作動流体を自励振動変位させる。 Patent Document 1 discloses a steam engine having a heating unit that heats the working fluid in a fluid container in which the working fluid is sealed, and a cooling unit that cools the vapor that is heated and vaporized by the heating unit. The steam engine of Patent Document 1 self-excites the working fluid in the fluid container by causing the liquid to flow and displace by the expansion pressure of the steam to output mechanical energy, and cooling and liquefying the steam in the cooling unit. Displace by vibration.
また、流体容器において、加熱部に対して冷却部側とは反対側にガス室が設けられており、そのガス室には不活性ガスが封入されている。また、そのガス室は外部環境に晒されている。 In the fluid container, a gas chamber is provided on the side opposite to the cooling unit side with respect to the heating unit, and an inert gas is sealed in the gas chamber. The gas chamber is exposed to the external environment.
特許文献1の蒸気エンジンは、上述のように機械的エネルギを出力するものであるが、特許文献1のような蒸気エンジンを、機械的エネルギを得ることとは別の目的に活用することができる。例えば、発明者らは、加熱部から冷却部への熱移動が流体容器内での作動流体の自励振動変位により促進されるので、冷却すべき発熱体で加熱部の発熱源を構成したとすれば、その発熱体を冷却するための冷媒として流体容器内の作動流体を用いることができると考えた。すなわち、特許文献1の蒸気エンジンを、その発熱体を冷却する冷却器として活用することが可能であると考えた。 Although the steam engine of patent document 1 outputs mechanical energy as mentioned above, the steam engine like patent document 1 can be utilized for a purpose different from obtaining mechanical energy. . For example, the inventors have said that the heat transfer from the heating part to the cooling part is promoted by the self-excited vibration displacement of the working fluid in the fluid container, so that the heating source of the heating part is configured by a heating element to be cooled. Then, it was thought that the working fluid in a fluid container can be used as a refrigerant | coolant for cooling the heat generating body. That is, it was thought that the steam engine of patent document 1 can be utilized as a cooler for cooling the heating element.
また、この特許文献1の蒸気エンジンのような構成を有する冷却器では、加熱部に対して冷却部側とは反対側に接続されたガス室に不活性ガスを封入せずに、そのガス室を、加熱部で気化された蒸気冷媒を保持する蒸気保持部として機能させることができる。そのようにした場合、その冷却器の蒸気保持部は、液冷媒を加熱部において冷却部から遠い側の端にまで流入させる役割を果たし、それにより、自励振動1サイクル当たりの蒸気冷媒の発生量を増加させる。 Further, in the cooler having the configuration of the steam engine of Patent Document 1, the gas chamber is connected to the gas chamber connected to the gas chamber connected to the side opposite to the cooling unit with respect to the heating unit. Can function as a vapor holding unit that holds the vapor refrigerant vaporized by the heating unit. In such a case, the vapor holding unit of the cooler plays a role of causing the liquid refrigerant to flow to the end far from the cooling unit in the heating unit, thereby generating the vapor refrigerant per cycle of self-excited vibration. Increase the amount.
逆に、冷却器において、例えば仮に蒸気保持部を廃止したとすれば、冷媒が冷却部から加熱部に流入してすぐに発生した蒸気冷媒によって加熱部内の圧力が上昇し、その圧力上昇に起因して、冷却部から加熱部へ流入する液冷媒を冷却部から遠い側の端にまで流入させることができなくなる。また、蒸気保持部を廃止すると共に加熱部の体積を大きくしたとしても、その場合、蒸気冷媒の発生量は増加するものの、加熱部で発生した蒸気冷媒は、加熱部において冷却部から遠い側の端に溜まり、結局、その遠い側の端にまで液冷媒を流入させることができない。 On the other hand, in the cooler, for example, if the vapor holding unit is abolished, the pressure in the heating unit rises due to the vapor refrigerant generated immediately after the refrigerant flows into the heating unit from the cooling unit, resulting from the pressure increase. As a result, the liquid refrigerant flowing from the cooling unit to the heating unit cannot flow into the end far from the cooling unit. Further, even if the vapor holding unit is abolished and the volume of the heating unit is increased, in this case, although the amount of vapor refrigerant generated is increased, the vapor refrigerant generated in the heating unit is separated from the cooling unit in the heating unit. The liquid refrigerant accumulates at the end, and eventually the liquid refrigerant cannot flow into the far end.
一方で、冷却器が蒸気保持部を備えていればそれで十分かと言えば、そうとは言えない。例えば、冷却器が蒸気保持部を備えていても、その蒸気保持部が、加熱部よりも低い温度の外部環境に晒された状態にあるとすれば、蒸気保持部の内部において蒸気冷媒が凝縮して液冷媒となってしまう。その結果、蒸気保持部の内部がその液冷媒で満たされることに起因して、蒸気保持部は、蒸気冷媒を保持するという役割を果たさなくなる。 On the other hand, if the cooler is provided with a steam holding part, it is not enough. For example, even if the cooler includes a vapor holding unit, if the vapor holding unit is exposed to an external environment having a temperature lower than that of the heating unit, the vapor refrigerant is condensed inside the vapor holding unit. It becomes a liquid refrigerant. As a result, the vapor holding unit does not play the role of holding the vapor refrigerant because the inside of the vapor holding unit is filled with the liquid refrigerant.
このようなことから、蒸気保持部の内部での蒸気冷媒の凝縮を防止する必要があると考えられる。そして、その蒸気保持部の内部における蒸気冷媒の凝縮を防止する方法としては、蒸気保持部を断熱材で覆うこと、またはヒータによって蒸気保持部を加熱すること等の蒸気保持部の内部の温度低下を防止する方法が考えられる。しかしながら、そのような温度低下を防止する方法を採用することは、冷却器における部品点数の増加や冷却器の複雑化を招き、延いてはコストアップにつながるので望ましくない。 For this reason, it is considered necessary to prevent the vapor refrigerant from condensing inside the vapor holding section. And as a method of preventing condensation of the vapor refrigerant inside the vapor holding part, the temperature drop inside the vapor holding part such as covering the vapor holding part with a heat insulating material or heating the vapor holding part with a heater, etc. A method for preventing this is conceivable. However, it is not desirable to employ a method for preventing such a temperature drop because the number of parts in the cooler increases and the cooler becomes complicated, leading to an increase in cost.
本発明は上記点に鑑みて、冷媒の自励振動を伴い発熱体を冷却する冷却器であって、蒸気保持部の配置によって蒸気保持部内での蒸気冷媒の凝縮を抑えることが可能な冷却器を提供することを目的とする。 In view of the above points, the present invention is a cooler that cools a heating element with self-excited vibration of a refrigerant, and is capable of suppressing the condensation of the vapor refrigerant in the vapor holding part by the arrangement of the vapor holding part. The purpose is to provide.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の冷却器の発明では、冷媒が入っている加熱部空間(14a)が形成されており、発熱体(121、122)の熱を加熱部空間内の冷媒へ放熱させることによりその冷媒を加熱し気化させる加熱部(14)と、
加熱部空間へ連通している冷却部空間(16a)が形成されており、加熱部で気化され冷却部空間へ流入してきた冷媒を冷却して液化させる冷却部(16)と、
冷却部空間へ連通している吸収部空間(18a)が形成されており、その吸収部空間の膨張と収縮とによって冷媒の加熱および冷却による体積変化を吸収する吸収部(18)と、
気体の冷媒を通す蒸気連通流路(222a、223a)とその蒸気連通流路を介して加熱部空間へ連通している蒸気保持部空間(22a)とが形成されており、加熱部で気化された冷媒を蒸気保持部空間内に保持する蒸気保持部(22)とを備え、
加熱部および冷却部は、冷媒に気化と液化とを繰り返させることにより、加熱部空間から冷却部空間にわたる空間(14a、16a)にて冷媒を自励振動させ、
蒸気保持部は加熱部の内側に配置されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the invention of the cooler according to claim 1, the heating part space (14a) containing the refrigerant is formed, and the heat of the heating elements (121, 122) is transferred into the heating part space. A heating section (14) for heating and vaporizing the refrigerant by dissipating heat to the refrigerant;
A cooling unit space (16a) communicating with the heating unit space is formed, and a cooling unit (16) for cooling and liquefying the refrigerant vaporized by the heating unit and flowing into the cooling unit space;
An absorption part space (18a) communicating with the cooling part space is formed, and an absorption part (18) that absorbs volume change due to heating and cooling of the refrigerant by expansion and contraction of the absorption part space;
A vapor communication channel (222a, 223a) for passing a gaseous refrigerant and a vapor holding unit space (22a) communicating with the heating unit space via the vapor communication channel are formed and vaporized in the heating unit. A vapor holding part (22) for holding the refrigerant in the vapor holding part space,
The heating unit and the cooling unit cause the refrigerant to self-vibrate in a space (14a, 16a) extending from the heating unit space to the cooling unit space by causing the refrigerant to repeat vaporization and liquefaction.
The steam holding part is arranged inside the heating part.
上述の発明によれば、蒸気保持部は加熱部の内側に配置されているので、蒸気保持部に対する冷却器の外部環境温度の影響を抑えることができる。従って、その外部環境温度の影響に起因した蒸気保持部空間内の冷媒温度の低下を抑えることが可能である。すなわち、蒸気保持部内での蒸気冷媒の凝縮を抑えることが可能である。 According to the above-described invention, since the steam holding unit is disposed inside the heating unit, the influence of the external environmental temperature of the cooler on the steam holding unit can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the refrigerant temperature in the vapor holding portion space due to the influence of the external environment temperature. That is, it is possible to suppress condensation of the vapor refrigerant in the vapor holding unit.
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した括弧内の各符号は、後述する実施形態に記載の具体的内容との対応関係を示す一例である。 In addition, each code | symbol in the bracket | parenthesis described in a claim and this column is an example which shows a corresponding relationship with the specific content 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)
図1は、本実施形態の冷却器10の全体構成を示す図であり、断面図示されている。図1に示すように、冷却器10は、加熱部14、冷却部16、体積変化吸収部18、加圧部20、および蒸気保持部22等を備えている。冷却器10は、その冷却器10内に封入された冷媒を利用して発熱体121、122を冷却する。詳細に言えば、冷却器10は、冷却器10内に封入された冷媒を冷媒振動方向DRvに沿って自励振動させることにより、加熱部14の熱源である発熱体121、122の熱を加熱部14から冷却部16へ移動させて冷却部16から外部へと放熱する。冷却器10内に封入された冷媒は、常温では液体で、発熱体121、122により加熱されることにより冷却器10内にて沸騰する流体である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of the cooler 10 of the present embodiment, and is shown in cross-section. As shown in FIG. 1, the cooler 10 includes a
発熱体121、122は発熱するものであり、冷却器10によって冷却される部材である。具体的に発熱体121、122は、冷却が必要な半導体素子などである。一例を挙げれば、インバータの半導体素子モジュールである。本実施形態では、発熱体121、122は2つ設けられており、加熱部14の外側に取り付けられ固定されている。そして、発熱体121、122はそれぞれ、発熱体121、122の熱を加熱部14へ伝える伝熱面121a、122aを有している。
The
加熱部14の内部には加熱部空間14aが形成されている。その加熱部空間14aは冷媒で満たされている。そして、加熱部14は、発熱体121、122の熱を加熱部空間14a内の冷媒へ放熱させることにより、その冷媒を加熱し沸騰気化させる。
A
詳細には図1とその図1のII−II断面図である図2とに示すように、加熱部14は箱状の加熱部壁141を備えており、その加熱部壁141の内側に加熱部空間14aが形成されている。箱状である加熱部壁141は、冷媒振動方向DRvに直交する冷媒振動交差方向DRcにおいて一方側に設けられた第1側壁部141aと、他方側に設けられた第2側壁部141bとを含んでいる。
Specifically, as shown in FIG. 1 and FIG. 2 which is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, the
第1側壁部141aには、2つの発熱体121、122のうちの第1の発熱体121が接触しており、第1側壁部141aのうち第1の発熱体121が接触している範囲は、第1の発熱体121の伝熱面121aに接触しその伝熱面121aから発熱体121の熱を受ける受熱部141cとして機能する。そして、加熱部14は複数の第1介装部142を備えている。その複数の第1介装部142はそれぞれ、第1側壁部141aに含まれる受熱部141cと加熱部14の内側に配置された蒸気保持部22との間に設けられ、その受熱部141cと蒸気保持部22とに接続されている。
The
これと同様に、第2側壁部141bには、2つの発熱体121、122のうちの第2の発熱体122が接触しており、第2側壁部141bのうち第2の発熱体122が接触している範囲は、第2の発熱体122の伝熱面122aに接触しその伝熱面122aから発熱体122の熱を受ける受熱部141dとして機能する。そして、加熱部14は複数の第2介装部143を備えている。その複数の第2介装部143はそれぞれ、第2側壁部141bに含まれる受熱部141dと蒸気保持部22との間に設けられ、その受熱部141dと蒸気保持部22とに接続されている。なお、発熱体121、122の伝熱面121a、122aから受熱部141c、141dへの熱の伝わりを良くするために、伝熱面121a、122aは、その伝熱面121a、122aに塗布されたグリスを介して受熱部141c、141dに接触していても差し支えない。
Similarly, the
具体的に、加熱部壁141、第1介装部142、第2介装部143、および蒸気保持部22の外壁を成す蒸気保持部壁221は、例えば熱伝導性の良い金属により一体成形され又はロウ付けされる等して、一体的に形成されている。そのため、加熱部14のそれぞれの受熱部141c、141dは蒸気保持部22と熱的に接触している。すなわち、第1介装部142は、第1の発熱体121の熱を第1側壁部141aに含まれる受熱部141cから蒸気保持部22へ伝導すると共に、第2介装部143は、第2の発熱体122の熱を第2側壁部141bに含まれる受熱部141dから蒸気保持部22へ伝導する。要するに、発熱体121、122の熱は、受熱部141c、141dから、金属などの固体を伝わって蒸気保持部22に至る。
Specifically, the
また、第1介装部142および第2介装部143は何れもリブ形状を成しており、冷媒振動方向DRvへ延びるように設けられている。これにより、第1介装部142および第2介装部143は、加熱部空間14a内において冷媒の自励振動を妨げないようになっている。
Moreover, both the
また、図1に示すように、冷媒振動方向DRvにおける加熱部空間14aの冷却部16側の端である一端は冷却部16の冷却部空間16aに連通しているが、加熱部空間14aの他端は閉塞されている。すなわち、加熱部壁141は、加熱部空間14aを冷却部空間16aへ開口させている開口部141eを有し、その開口部141e側の反対側では加熱部空間14aを塞ぐ壁となっている。
As shown in FIG. 1, one end, which is the end on the
冷却部16の内部には、加熱部空間14aと連通している冷却部空間16aが形成されている。言い換えれば、冷却部空間16aは、加熱部空間14aへ連通する連通端16bを、冷媒振動方向DRvにおける加熱部14側に有している。そして、冷却部16は、加熱部14で気化され冷却部空間16aへ流入してきた気体の冷媒を冷却して液化させる。具体的に冷却部16は、冷却部壁161と冷却装置162とを備えている。冷却部16は、加熱部14に対し冷媒振動方向DRvの一方に並んで配置されている。
Inside the cooling
冷却部壁161は管状の形状を成しており、その内側に冷却部空間16aが形成されている。冷却装置162は、冷却部壁161の周りに設けられた多数の冷却フィン162aから構成されている。そして、冷却装置162は、冷却部空間16a内の冷媒を、冷却器10外部の空気である外気と熱交換させることにより冷却する。
The cooling
冷却部壁161は、高い放熱性能が得られるように薄肉に形成され、例えばアルミニウム合金等の熱伝導性の良い金属で構成されている。また、冷却部壁161、冷却装置162、および加熱部壁141は一体となって、冷媒が収容される1つの冷媒容器を構成している。
The cooling
冷却部空間16aは管状に形成された空間であり、冷媒振動方向DRvに直交する管路断面積が極めて小さい管路で構成されている。そのため、冷却部空間16a内に冷媒の気液界面26が存在する場合には、その気液界面26は重力方向に拘わらず、冷媒の表面張力により、冷媒振動方向DRvの加熱部14側を向くように維持される。そして、冷媒振動方向DRvにおいて、気液界面26を境に加熱部14側には蒸気冷媒(すなわち気体の冷媒)が存在し、その反対側には液冷媒(すなわち液体の冷媒)が存在する。
The
例えば、冷媒が加熱部14で加熱されることにより、気体になった冷媒の体積が増すほど、冷却部空間16a内において気液界面26は、加熱部空間14aから遠ざかる方向すなわち図1の左方向に移動する。そうすると、冷却部16は、液冷媒も冷却するが、それと共に、加熱部14で気化された蒸気冷媒も冷却し凝縮させる。
For example, the gas-
体積変化吸収部18は、一軸方向または略一軸方向へ伸縮する伸縮部材で構成されており、冷却器10内に封入された冷媒の体積変化を吸収する吸収部として機能する。その体積変化吸収部18の伸縮方向である上記一軸方向は、本実施形態では冷媒振動方向DRvと同じである。体積変化吸収部18は、例えばベローズまたは蛇腹等で伸縮可能に構成されている。
The volume
詳細には、体積変化吸収部18の内側に吸収部空間18aが形成されており、その吸収部空間18aは、冷媒振動方向DRvにおける冷却部空間16aの連通端16b側とは反対側の端部に連通している。そして、体積変化吸収部18は、吸収部空間18aの膨張と収縮とによって冷媒の加熱および冷却による体積変化を吸収する。
Specifically, an
体積変化吸収部18のうち冷却部16側の端部である接続端18bは冷却部壁161に対して気密に固定されており、接続端18bの反対側は閉塞された閉塞端18cとなっている。従って、吸収部空間18a、上述の加熱部空間14a、冷却部空間16a、および蒸気保持部壁221の内側に形成された蒸気保持部空間22aは全体として、冷媒が封入された一空間としての気密な冷媒封入空間32を構成しており、その冷媒封入空間32は常に冷媒で満たされている。また、吸収部空間18aは、例えば冷媒の自励振動中であっても常に液冷媒で満たされている。
The
そして、冷却部空間16a内の冷媒が吸収部空間18a内へ流入すると、吸収部空間18aが伸びて体積変化吸収部18の閉塞端18cが冷媒振動方向DRvで冷却部16から離れる側へ移動する。逆に、吸収部空間18aが縮んで体積変化吸収部18の閉塞端18cが冷媒振動方向DRvで冷却部16へ近づく側へ移動すると、吸収部空間18a内の冷媒が冷却部空間16a内へ流出する。
When the refrigerant in the
加圧部20は、吸収部空間18aを収縮させる向きに体積変化吸収部18を加圧する。具体的に、加圧部20は、体積変化吸収部18を取り囲む加圧壁201を有しており、その体積変化吸収部18と加圧壁201との間には加圧空間20aが形成されている。そして、その加圧空間20aは気密に形成され、加圧空間20aには、予め実験的に定められたガス圧の加圧ガスが封入されている。そのため、自励振動する冷媒の圧力が、加圧空間20aの加圧ガスによって高められる。このように構成された加圧部20および体積変化吸収部18は、冷却器10の中で機械的な動作を行う駆動部21となっている。
The pressurizing
蒸気保持部22は、蒸気保持部22が有する蒸気保持部壁221の内側に形成された蒸気保持部空間22a内に、加熱部14で気化された冷媒を一時的に保持する。詳細には、蒸気保持部22は加熱部14の内側すなわち加熱部空間14aの内側に配置されている。言い換えれば、蒸気保持部22は加熱部空間14aに取り囲まれるように配置されている。従って、蒸気保持部22の蒸気保持部壁221は蒸気保持部空間22aと加熱部空間14aとを隔てる壁となっている。
The
蒸気保持部壁221は、その蒸気保持部空間22aと加熱部空間14aとを隔てる壁の一部として、加熱部壁141の開口部141eと加熱部14の中心位置Pcとを結ぶ方向すなわち冷媒振動方向DRvに拡がる側壁222、223を有している。また、蒸気保持部壁221は、冷媒振動方向DRvにおいて側壁222、223よりも開口部141e側が開口部141eへ近いほど細くなるように形成されている。これにより、冷媒が自励振動中に冷媒振動方向DRvへ滑らかに流れるようになっている。なお、上記加熱部14の中心位置Pcは、例えば、加熱部14の重心位置であっても、加熱部空間14aの重心位置であってもよいし、或いは、加熱部14および加熱部空間14aが直方体形状を成しているので、その直方体形状の互いに直交する3辺の中心になる位置であってもよい。
The steam holding
蒸気保持部壁221に含まれる側壁222、223には、冷媒振動交差方向DRcへ貫通し気体の冷媒(すなわち蒸気冷媒)を通す蒸気連通流路222a、223aがそれぞれ形成されている。従って、蒸気保持部空間22aは蒸気連通流路222a、223aを介して加熱部空間14aへ連通している。
また、蒸気連通流路222a、223aは、蒸気保持部22の中で加熱部14の中心位置Pcに対し加熱部壁141の開口部141eから遠い側に設けられている。蒸気保持部空間22aは、蒸気連通流路222a、223aへ連通していることを除けば密閉空間となっている。
Further, the
また、蒸気連通流路222a、223aは、例えば蒸気連通流路222a、223a内の冷媒流れ方向に直交する通路断面の面積が極小さいスリット状の微細孔であり、冷媒が自励振動する自励振動作動域(例えば2〜10Hz程度)において、蒸気冷媒は通過できるが液冷媒は通過できない程度の流路抵抗を持つように形成されている。すなわち、蒸気連通流路222a、223aは、蒸気冷媒の通過を許容する一方で液冷媒の通過を止めるように形成された微細流路である。なお、蒸気連通流路222a、223aは液冷媒の通過を止めるものであるが、上述のように流路抵抗によって液冷媒の通過を止めるので、液冷媒の通過を完全に阻止できるものではない。
Further, the
ここで、蒸気保持部22と発熱体121、122との位置関係について説明すると、蒸気保持部22は、図3に示すように、蒸気保持部22の一部が発熱体121、122の各伝熱面121a、122aに対しその伝熱面121a、122aの法線方向(本実施形態では冷媒振動交差方向DRcと同じ)に重ねて設けられている。言い換えれば、蒸気保持部22の一部が、伝熱面121a、122aの少なくとも何れかに対し上記法線方向に重なる範囲内すなわち伝熱面重複範囲Wov内に入っている。
Here, the positional relationship between the
図3は、図1の冷却器10のうち加熱部14、蒸気保持部22、および発熱体121、122を抜粋して示した抜粋図である。本実施形態では、図3から判るように、蒸気保持部22の殆どが伝熱面重複範囲Wov内に入っている。
FIG. 3 is an excerpt from the cooler 10 of FIG. 1 showing the
なお、蒸気保持部22と発熱体121、122との位置関係は、本実施形態とは異なる図4に示すような位置関係でもよい。図4では、発熱体122が1つであり、その発熱体122の伝熱面122aに対しそれの法線方向に重なる範囲が伝熱面重複範囲Wovとなる。図4は、伝熱面重複範囲Wovを説明するための第1の変形例を示した図であって、図3に相当する図である。
In addition, the positional relationship between the vapor | steam holding |
また、蒸気保持部22と発熱体121、122との位置関係は、図5に示すような位置関係でもよい。図5では、2つの発熱体121、122の大きさが互いに異なり、2つの発熱体121、122の伝熱面121a、122aの法線方向から見て、2つの伝熱面121a、122aのうちの一方の内側に他方の全部が入っている。この場合、2つの伝熱面121a、122aのうち大きい側である一方の伝熱面122aに対しそれの法線方向に重なる範囲が伝熱面重複範囲Wovとなる。図5は、伝熱面重複範囲Wovを説明するための第2の変形例を示した図であって、図3に相当する図である。
Further, the positional relationship between the
また、蒸気保持部22と発熱体121、122との位置関係は、図6に示すような位置関係でもよい。図6では、2つの発熱体121、122の伝熱面121a、122aの法線方向から見て、2つの伝熱面121a、122aが互いに一部分にて重なっている。この場合、それらの伝熱面121a、122aの少なくとも何れかに対しそれの法線方向に重なる範囲が伝熱面重複範囲Wovとなる。図6は、伝熱面重複範囲Wovを説明するための第3の変形例を示した図であって、図3に相当する図である。これら図4〜6に示す変形例の何れでも、蒸気保持部22の一部が伝熱面重複範囲Wov内に入っている。
Moreover, the positional relationship between the vapor | steam holding |
また、蒸気保持部22と発熱体121、122との位置関係は、図7に示すような位置関係でもよい。図7では、蒸気保持部22の殆どが伝熱面重複範囲Wovから外れており蒸気保持部22の僅かな一部分が伝熱面重複範囲Wov内に入っている。すなわち、蒸気保持部22の一部は、発熱体121、122の各伝熱面121a、122aに対しその伝熱面121a、122aの法線方向に重ねて設けられている。図7は、伝熱面重複範囲Wovを説明するための第4の変形例を示した図であって、図1に相当する図である。
Moreover, the positional relationship between the vapor | steam holding |
また、蒸気保持部22と発熱体121、122との位置関係は、図8に示すような位置関係でもよい。図8では、蒸気保持部22の全部が伝熱面重複範囲Wov内に入っている。すなわち、蒸気保持部22の全部が、発熱体121、122の各伝熱面121a、122aに対しその伝熱面121a、122aの法線方向に重ねて設けられている。図8は、伝熱面重複範囲Wovを説明するための第5の変形例を示した図であって、図1に相当する図である。図3〜8を用いて説明したように、要するに、蒸気保持部22の少なくとも一部が発熱体121、122の各伝熱面121a、122aに対しその伝熱面121a、122aの法線方向に重ねて設けられていればよい。
Further, the positional relationship between the
図1に戻り、冷却器10の作動について説明する。上述のように構成された冷却器10では、加熱部空間14a内の液冷媒が発熱体121、122の熱により加熱され沸騰させられると冷媒の気体部分が増し、それと共に冷媒全体の体積が増加するので、体積変化吸収部18の吸収部空間18aが膨張し閉塞端18cが冷却部16から離れる側へ移動する。冷媒の気体部分がある程度増し例えば気液界面26が図1のように冷却部空間16a内に入ると、冷却部16が、その冷媒の気体部分を冷却し凝縮させる。
Returning to FIG. 1, the operation of the cooler 10 will be described. In the cooler 10 configured as described above, when the liquid refrigerant in the
冷媒の気体部分が凝縮することにより気体部分が少なくなると、それと共に冷媒全体の体積が減少する。そうなると、体積変化吸収部18の吸収部空間18aが収縮し閉塞端18cが冷却部16へ近づく側へ移動すると共に、凝縮した液冷媒が冷却部空間16aから加熱部空間14aへと流れる。そして、加熱部空間14aへ流入した液冷媒は再び、加熱部14にて発熱体121、122の熱により加熱され沸騰させられる。
When the gas portion is reduced by condensing the gas portion of the refrigerant, the volume of the entire refrigerant is reduced with it. Then, the
このように、冷却器10において加熱部14および冷却部16は、冷媒に蒸発と凝縮とを繰り返させることにより、冷媒封入空間32内で冷媒の気液界面26を自励振動させる。要するに、加熱部空間14aから冷却部空間16aにわたる空間14a、16a内で冷媒を自励振動させる。
Thus, in the cooler 10, the
そして、体積変化吸収部18は、その冷媒の自励振動に伴う冷媒全体の体積変化を吸収する。更に、体積変化吸収部18は、所定のばね定数を持っているので、その体積変化吸収部18の伸縮方向における釣合い点に向って伸縮量に応じた反力を生じ、冷媒の自励振動を補助する役割を果たす。
And the volume
この気液界面26の自励振動すなわち冷媒の自励振動に伴い冷媒が蒸発と凝縮とを繰り返すことで、発熱体121、122から冷媒を介し外気に至る熱伝達経路において高い熱伝達性能を得つつ、発熱体121、122の熱を、発熱体121、122の伝熱面121a、122aから加熱部壁141と冷媒と冷却部壁161と冷却装置162とを介し、外気へ放出させることができる。
By repeating the self-excited vibration of the gas-
また、冷却部空間16a内および吸収部空間18a内において、気液界面26付近では冷媒は飽和状態になっているが、気液界面26から離れた部位の液冷媒はサブクール状態になっている。従って、そのサブクール状態の液冷媒が、体積変化吸収部18が収縮すると共に加熱部空間14aに流れ込むので、発熱体121、122を冷却する高い冷却性能を得ることができる。
Moreover, in the
上述したように、本実施形態によれば、図1に示すように、蒸気保持部22は加熱部14の内側に配置されている。従って、蒸気保持部22に対する冷却器10の外部環境温度の影響を抑えることができる。そのため、その外部環境温度の影響に起因した蒸気保持部空間22a内の冷媒温度の低下を防止することが可能であり、延いては、その蒸気保持部空間22a内の蒸気冷媒の凝縮を防止することが可能である。そして、蒸気保持部22の少なくとも一部が発熱体121、122の伝熱面121a、122aに対しその伝熱面121a、122aの法線方向に重ねて設けられているので、蒸気保持部空間22a内の冷媒温度の低下を更に効果的に防止することが可能である。
As described above, according to the present embodiment, the
例えば、図9のように蒸気保持部22が外部に露出して設けられた比較例では、蒸気保持部22が外部環境温度の影響を受けて蒸気保持部空間22a内の冷媒が凝縮し、蒸気保持部空間22aが液冷媒で満たされることがある。そうなれば、加熱部空間14a内の蒸気冷媒を蒸気保持部空間22aへ逃がすことができなくなる。その結果、図9に示すように、冷媒の自励振動中に発熱体121、122からの加熱によって、加熱部空間14aの中で開口部141eから遠い側の一部に蒸気冷媒が溜まり続ける。
For example, in the comparative example in which the
これに対し、図1に示す本実施形態の冷却器10では上述したように、蒸気保持部空間22a内の冷媒温度の低下が防止されているので、蒸気保持部空間22aが液冷媒で満たされることが防止される。これにより、冷却部空間16aから加熱部空間14aに流入する液冷媒を加熱部空間14aの開口部141e側とは反対側の奥にまで流入させ、冷媒の自励振動の1サイクル当たりの蒸気発生量を図9の比較例よりも増やすことが可能である。
In contrast, in the cooler 10 of the present embodiment shown in FIG. 1, as described above, the refrigerant temperature in the
また、本実施形態によれば、図1に示す第1介装部142は、第1の発熱体121の熱を第1側壁部141aの受熱部141cから蒸気保持部22へ伝導すると共に、第2介装部143は、第2の発熱体122の熱を第2側壁部141bの受熱部141dから蒸気保持部22へ伝導する。従って、発熱体121、122の熱を効率良く蒸気保持部22へ伝えることが可能であり、蒸気保持部空間22a内の蒸気冷媒の凝縮を防止し易くなる。更に言えば、蒸気保持部空間22aに液冷媒が入った場合に、その液冷媒を蒸発させ蒸気保持部空間22aからの液排出が可能である。
Further, according to the present embodiment, the
また、加熱部空間14aに面している蒸気保持部壁221の外側壁面からも、発熱体121、122の熱で加熱部空間14a内の冷媒を加熱することができる。
Further, the refrigerant in the
また、本実施形態によれば、蒸気保持部22の蒸気連通流路222a、223aは、蒸気冷媒の通過を許容する一方で液冷媒の通過を止めるように形成された微細流路である。従って、冷媒の自励振動中に、液冷媒が加熱部空間14aの中で冷媒振動方向DRvにおける開口部141eから最も遠い側の端にまで到達した場合であっても、その液冷媒が蒸気保持部空間22aへ入り込むことを防ぐことが可能である。
Moreover, according to this embodiment, the vapor | steam
また、本実施形態によれば、図1に示すように、蒸気保持部22の蒸気連通流路222a、223aは、加熱部14の中心位置Pcに対し加熱部14の開口部141eから遠い側に設けられている。詳細に言えば、その蒸気連通流路222a、223aは、加熱部空間14aのうち冷媒振動方向DRvにおける開口部141e側とは反対側の端部にて、加熱部空間14aへ連通している。従って、冷却部空間16aから加熱部空間14aへ液冷媒が流入している最中に、その液冷媒が蒸気保持部空間22aへ入り込むことを防ぐことが可能である。そして、その冷却部空間16aから加熱部空間14aへ液冷媒が流入している最中に発生した蒸気冷媒を蒸気連通流路222a、223aから蒸気保持部空間22aへ逃がすことができ、冷却部空間16aから加熱部空間14aへ流入する液冷媒を開口部141e側とは反対側の端部にまで流入させることができる。
In addition, according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
また、本実施形態によれば、蒸気保持部22の蒸気連通流路222a、223aは全て蒸気保持部22の側壁222、223に形成され、その側壁222、223は、加熱部14の開口部141eと中心位置Pcとを結ぶ方向すなわち冷媒振動方向DRvに拡がっている。そのため、冷媒の自励振動中における液冷媒の流れに対する垂直方向または略垂直方向を向いて蒸気連通流路222a、223aが加熱部空間14aに開口している。従って、自励振動に従って流れる液冷媒が蒸気連通流路222a、223aへ流入しにくい。そして、液冷媒が蒸気連通流路222a、223aを通って蒸気保持部空間22aへ流入したとしても、その蒸気保持部空間22a内の液冷媒を蒸気連通流路222a、223aから加熱部空間14aへ排出可能となっている。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、図8に示すように、蒸気保持部22の全部が発熱体121、122の伝熱面121a、122aに対しその伝熱面121a、122aの法線方向に重ねて設けられていてもよい。そのようにしたとすれば、例えば図7に示すように蒸気保持部22の一部分が伝熱面121a、122aに対しその伝熱面121a、122aの法線方向に重ねて設けられている構成と比較して、蒸気保持部空間22a内の冷媒温度の低下を防止し易くなる。
Moreover, according to this embodiment, as shown in FIG. 8, all the vapor | steam holding |
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第1実施形態と異なる点を主として説明し、第1実施形態と同一または均等な部分については省略または簡略化して説明する。後述の第3実施形態以降でも同様である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and the same or equivalent parts as those in the first embodiment will be omitted or simplified. The same applies to third and later embodiments described later.
図10は、本実施形態の冷却器10の全体構成を示す断面図であって、図1に相当する図である。図10に示すように、本実施形態では加熱部14および蒸気保持部22の構造が第1実施形態と異なっている。具体的には、蒸気保持部22に、蒸気保持部壁221を貫通する開口孔221aが蒸気連通流路222a、223aとは別に形成されている。この開口孔221aは、加熱部空間14aと蒸気保持部空間22aとを相互に連通させる連通孔である。また、開口孔221aは、開口部141eへ近いほど細くなっている蒸気保持部壁221の先端に形成され、冷媒振動方向DRvにおいて冷却部空間16aの連通端16bに対向するように加熱部空間14aへ開口している。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the cooler 10 of the present embodiment, and corresponds to FIG. As shown in FIG. 10, in this embodiment, the structure of the
また、加熱部14は、冷媒振動方向DRvを厚み方向とした平板状の介在板146を有している。その介在板146は、加熱部空間14aのうち冷却部空間16aの連通端16bと蒸気保持部22の開口孔221aとの間に介在する介在空間14bに設けられている。そして、介在板146は、その加熱部空間14aに含まれる介在空間14bにて連通端16bと開口孔221aとの両方から離れ、介在板146の一方の主面146aを連通端16bに向けると共に他方の主面146bを開口孔221aに向けて配置されている。
The
また、介在板146の上記他方の主面146bの面積は開口孔221aの加熱部空間14a側の開口面積よりも大きく、介在板146は、その介在板146に対して開口孔221aの全部が冷媒振動方向DRvに重なるように配置されている。すなわち、介在板146は、冷却部空間16aから介在空間14bへ流入する液冷媒が開口孔221aへ流入することを妨げるように配置されている。
Further, the area of the other
そのため、例えば冷媒の自励振動中に液冷媒が冷却部空間16a(図10参照)から加熱部空間14aへ流れてきたときは、図11に示す矢印FL1のように流れるので、その液冷媒は開口孔221aから蒸気保持部空間22a内へ入り難い。その一方で、液冷媒が蒸気保持部空間22a内へ入ってしまった場合には、その蒸気保持部空間22a内の液冷媒は、図12に示す矢印FL2のように開口孔221aから加熱部空間14aへ流出することが可能である。図11および図12は、開口孔221aおよび介在板146の近傍を図10から抜粋した部分断面図である。そして、図11は、液冷媒が冷却部空間16aから加熱部空間14aへ流れてきた際の液冷媒流れを示す図であり、図12は、蒸気保持部空間22a内の液冷媒が開口孔221aから加熱部空間14aへ流出する際の液冷媒流れを示す図である。
Therefore, for example, when the liquid refrigerant flows from the cooling
また、図10に示すように、蒸気保持部22の開口孔221aと蒸気連通流路222a、223aとのうちの一方は蒸気保持部空間22aへの冷媒入口として機能し、他方は蒸気保持部空間22aからの冷媒出口として機能する。従って、これらの点から、開口孔221aおよび介在板146が設けられていない第1実施形態と比較して、蒸気保持部空間22a内に液冷媒が入ってしまった場合に、蒸気保持部空間22aからの液冷媒の排出を早く行うことが可能である。
Further, as shown in FIG. 10, one of the
更に、液冷媒の毛細管力が大きくなるように開口孔221aを適切な径で細く形成することで、開口孔221a内の液冷媒の毛細管力を利用して蒸気保持部空間22aからの液冷媒の排出を促すことが可能である。
Further, by forming the
また、本実施形態では、前述の第1実施形態と共通の構成から奏される効果を第1実施形態と同様に得ることができる。 Further, in the present embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment, which is obtained from the configuration common to the first embodiment.
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第1実施形態と異なる点を主として説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
図13は、本実施形態の冷却器10の全体構成を示す断面図であって、図1に相当する図である。図13に示すように、本実施形態では、第1実施形態と比較して、蒸気保持部22の蒸気連通流路222a、223aの数が多くなっている。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the cooler 10 of the present embodiment, and corresponds to FIG. As shown in FIG. 13, in the present embodiment, the number of the
詳細には、本実施形態では、蒸気保持部22のそれぞれの側壁222、223において、蒸気連通流路222a、223aは複数形成されている。そして、その蒸気連通流路222a、223aは、側壁222、223のうち冷媒振動方向DRvにおける開口部141e側とは反対側の端部に限らず、側壁222、223の全体にわたって言い換えれば側壁222、223の全体に分布して形成されている。更に、何れの蒸気連通流路222a、223aも冷媒振動交差方向DRcを向いて加熱部空間14aへ開口している。
Specifically, in the present embodiment, a plurality of
そのため、第1実施形態と同様に、自励振動中における液冷媒が蒸気連通流路222a、223aへ流入しにくく、且つ、蒸気保持部空間22a内の液冷媒を蒸気連通流路222a、223aから加熱部空間14aへ排出することが可能である。
Therefore, as in the first embodiment, the liquid refrigerant during self-excited vibration is unlikely to flow into the
更に、第1実施形態と比較して、本実施形態では、加熱部空間14aと蒸気保持部空間22aとを連通させる蒸気連通流路222a、223aの数が多いので、加熱部空間14aの冷媒圧力に応じて蒸気保持部22が加熱部空間14aに対し蒸気冷媒を出入りさせる応答性を向上させることが可能である。
Furthermore, compared to the first embodiment, in this embodiment, the number of
また、本実施形態では、前述の第1実施形態と共通の構成から奏される効果を第1実施形態と同様に得ることができる。 Further, in the present embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment, which is obtained from the configuration common to the first embodiment.
なお、本実施形態は第1実施形態に基づいた変形例であるが、本実施形態を前述の第2実施形態と組み合わせることも可能である。 In addition, although this embodiment is a modification based on 1st Embodiment, it is also possible to combine this embodiment with the above-mentioned 2nd Embodiment.
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第1実施形態と異なる点を主として説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
図14は、本実施形態の冷却器10の全体構成を示す断面図であって、図1に相当する図である。また、図15は、図14のXV−XV断面図であって、図2に相当する図である。図14および図15に示すように、本実施形態では、第1実施形態の第1介装部142および第2介装部143(図1参照)が多孔質部材147に置き換わっている点で、第1実施形態と異なる。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the cooler 10 of the present embodiment, and corresponds to FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line XV-XV in FIG. 14 and corresponds to FIG. As shown in FIGS. 14 and 15, in the present embodiment, the first interposed
具体的に、本実施形態において多孔質部材147は、例えば金属を焼結させた多孔質体から成り、多孔質部材147内には微細な多数の気孔が形成されている。多孔質部材147は、冷媒振動方向DRvを軸方向とした矩形断面の管形状を成し、蒸気保持部22の外側を取り囲むように加熱部空間14a内に配置されている。そして、多孔質部材147は管形状の内面にて蒸気保持部壁221の外側に接触しており、且つ、管形状の外面にて加熱部壁141の内側に接触している。
Specifically, in the present embodiment, the
そのため、本実施形態では、多孔質部材147のうち、第1の発熱体121に接する受熱部141cと蒸気保持部22との間に設けられた部分である第1介装部147aが、第1実施形態の第1介装部142(図1参照)に相当する。その一方で、多孔質部材147のうち、第2の発熱体122に接する受熱部141dと蒸気保持部22との間に設けられた部分である第2介装部147bが、第1実施形態の第2介装部143(図1参照)に相当する。これらの介装部147a、147bは何れも多孔質部材147の一部分であるので、多孔質体で構成されている。
Therefore, in the present embodiment, the
なお、第1介装部147aは、第1の発熱体121に接する受熱部141cと蒸気保持部22の側壁222とにそれぞれ直接に接触している。それと共に、第2介装部147bは、第2の発熱体122に接する受熱部141dと蒸気保持部22の側壁223とにそれぞれ直接に接触している。従って、第1実施形態と同様に、発熱体121、122の熱は、受熱部141c、141dから、金属などの固体を伝わって蒸気保持部22に至る。
The
本実施形態によれば、多孔質部材147は加熱部空間14a内に配置されているので加熱部空間14aは多孔質部材147の多数の気孔に連通しており、冷却部空間16aから加熱部空間14aに流入してきた液冷媒は多孔質部材147の気孔内でも加熱される。従って、加熱部14において液冷媒に対する沸騰熱伝達性能を多孔質部材147によって向上させることが可能である。
According to the present embodiment, since the
また、本実施形態では、前述の第1実施形態と共通の構成から奏される効果を第1実施形態と同様に得ることができる。 Further, in the present embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment, which is obtained from the configuration common to the first embodiment.
なお、本実施形態は第1実施形態に基づいた変形例であるが、本実施形態を前述の第2または第3実施形態と組み合わせることも可能である。 In addition, although this embodiment is a modification based on 1st Embodiment, it is also possible to combine this embodiment with the above-mentioned 2nd or 3rd embodiment.
(他の実施形態)
(1)上述の第1実施形態において、図1に示すように、蒸気保持部壁221は、冷媒振動方向DRvにおいて開口部141eへ近いほど細くなる先細部を、側壁222、223よりも開口部141e側に有しているが、蒸気保持部壁221がその先細部を有していなくても差し支えない。このことは、上述の第2〜4実施形態についても同様である。
(Other embodiments)
(1) In the first embodiment described above, as shown in FIG. 1, the vapor retaining
例えば、図16に示すように、蒸気保持部壁221のうちの開口部141e(図1参照)側が先細形状にならずに、開口部141e側の端部が、ドーム状に開口部141e側に向かって膨らんだ形状を成していても差し支えない。或いは、図17に示すように、蒸気保持部壁221のうちの開口部141e側の端部が、冷媒振動方向DRvに直交する平面形状を成していても差し支えない。なお、図16は、蒸気保持部22の外形形状が図1のものとは異なる第1実施形態の変形例において、その異なる外形形状を示した図である。また、図17は、蒸気保持部22の外形形状が図1および図16のものとは異なる第1実施形態の変形例において、その異なる外形形状を示した図である。
For example, as shown in FIG. 16, the
(2)上述の各実施形態において、発熱体121、122は、加熱部14の外側に取り付けられているが、加熱部空間14a内に収容され、冷媒が直接接触するように配置されていても差し支えない。このように発熱体121、122が加熱部空間14a内に収容されている場合には、発熱体121、122の熱は発熱体121、122の外面全体から加熱部14へ伝わるので、その発熱体121、122の外面全体が伝熱面121a、122aとなる。
(2) In each of the above-described embodiments, the
(3)上述の各実施形態において、冷却器10の設置方向には特に制限はないが、例えば冷却器10の上下方向が特定されていても差し支えない。例えば第2実施形態では、図10に示す冷却器10の設置方向に制限はないが、冷却器10は図10の矢印ARuが下方を指すように、すなわち冷却部空間16aが加熱部空間14aの下方に位置するように設置されていてもよい。そのようにしたとすれば、冷却器10は、蒸気保持部22の開口孔221aにおいて加熱部空間14aへ連通している側を下方に向けて設置される。言い換えれば、蒸気保持部空間22aは開口孔221aの上方に配置されることになる。従って、液冷媒が蒸気保持部空間22a内へ入ってしまった場合に、重力をも利用してその液冷媒を蒸気保持部空間22aから排出させることが可能である。
(3) In each embodiment described above, the installation direction of the cooler 10 is not particularly limited, but for example, the vertical direction of the cooler 10 may be specified. For example, in the second embodiment, the installation direction of the cooler 10 shown in FIG. 10 is not limited, but the cooler 10 is arranged so that the arrow ARu in FIG. 10 points downward, that is, the
(4)上述の各実施形態において、発熱体121、122は2つ設けられているが、発熱体121、122は1つまたは3つ以上設けられていても差し支えない。
(4) In each of the embodiments described above, two
また、第1実施形態において、2つの発熱体121、122のうち第1の発熱体121(図1参照)が設けられずに第2の発熱体122だけが設けられる場合には、図18に示すように、加熱部14は第1介装部142(図1参照)を有しておらず、第2介装部143を有していればよい。このことは第2〜4実施形態についても同様である。図18は、図1に示す2つの発熱体121、122のうち第2の発熱体122だけが設けられる構成の第1実施形態の変形例において、冷却器10のうち加熱部14、蒸気保持部22、および第2の発熱体122を抜粋して示した抜粋図である。
Further, in the first embodiment, when only the
(5)上述の各実施形態において、発熱体121、122は、冷却が必要な半導体素子などであるが、電気部品である必要はない。
(5) In each of the embodiments described above, the
(6)上述の各実施形態において、冷却器10は冷媒振動方向DRvに延びた形状を成しているが、冷却器10の形状に限定はなく、例えば冷却器10は、特許文献1に記載された蒸気エンジンのようにU字状に形成されていても差し支えない。 (6) In each of the above-described embodiments, the cooler 10 has a shape extending in the refrigerant vibration direction DRv. However, the shape of the cooler 10 is not limited. For example, the cooler 10 is described in Patent Document 1. It may be formed in a U shape like a steam engine made.
(7)上述の各実施形態において、冷却部16は、冷却部空間16a内の冷媒を外気と熱交換させることにより冷却するが、冷却部16まわりに冷却水が流れる配管を設け、冷媒を、その冷却水と熱交換させることにより冷却しても差し支えない。
(7) In each of the above-described embodiments, the cooling
(8)上述の各実施形態において、体積変化吸収部18は蛇腹等で構成され冷媒振動方向DRvに伸縮するが、例えばダイヤフラム等で構成されていてもよいし、或いは、冷媒の膨張および収縮を吸収することができれば、伸縮しない構成であっても差し支えない。
(8) In each of the above-described embodiments, the volume
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。 In addition, this invention is not limited to above-described embodiment, In the range described in the claim, it can change suitably. Further, the above embodiments are not irrelevant to each other, and can be combined as appropriate unless the combination is clearly impossible. In each of the above-described embodiments, it is needless to say that elements constituting the embodiment are not necessarily essential unless explicitly stated as essential and clearly considered essential in principle. Yes. Further, in each of the above embodiments, when numerical values such as the number, numerical value, quantity, range, etc. of the constituent elements of the embodiment are mentioned, it is clearly limited to a specific number when clearly indicated as essential and in principle. The number is not limited to the specific number except for the case. In each of the above embodiments, when referring to the material, shape, positional relationship, etc. of the constituent elements, etc., unless otherwise specified, or in principle limited to a specific material, shape, positional relationship, etc. The material, shape, positional relationship, etc. are not limited.
10 冷却器
14 加熱部
14a 加熱部空間
16 冷却部
16a 冷却部空間
22 蒸気保持部
22a 蒸気保持部空間
121 第1の発熱体(発熱体)
122 第2の発熱体(発熱体)
121a、122a 伝熱面
DESCRIPTION OF
122 Second heating element (heating element)
121a, 122a Heat transfer surface
Claims (9)
前記加熱部空間へ連通している冷却部空間(16a)が形成されており、前記加熱部で気化され前記冷却部空間へ流入してきた前記冷媒を冷却して液化させる冷却部(16)と、
前記冷却部空間へ連通している吸収部空間(18a)が形成されており、該吸収部空間の膨張と収縮とによって前記冷媒の加熱および冷却による体積変化を吸収する吸収部(18)と、
気体の前記冷媒を通す蒸気連通流路(222a、223a)と該蒸気連通流路を介して前記加熱部空間へ連通している蒸気保持部空間(22a)とが形成されており、前記加熱部で気化された前記冷媒を前記蒸気保持部空間内に保持する蒸気保持部(22)とを備え、
前記加熱部および前記冷却部は、前記冷媒に気化と液化とを繰り返させることにより、前記加熱部空間から前記冷却部空間にわたる空間(14a、16a)にて前記冷媒を自励振動させ、
前記蒸気保持部は前記加熱部の内側に配置されていることを特徴とする冷却器。 A heating part space (14a) containing a refrigerant is formed, and a heating part (heater (121, 122)) heats and vaporizes the refrigerant by dissipating the heat of the heating elements (121, 122) to the refrigerant in the heating part space ( 14)
A cooling unit space (16a) communicating with the heating unit space is formed, and a cooling unit (16) that cools and liquefies the refrigerant that has been vaporized by the heating unit and has flowed into the cooling unit space;
An absorption part space (18a) communicating with the cooling part space is formed, and an absorption part (18) that absorbs volume change due to heating and cooling of the refrigerant by expansion and contraction of the absorption part space;
A vapor communication channel (222a, 223a) for passing the gaseous refrigerant and a vapor holding unit space (22a) communicating with the heating unit space via the vapor communication channel are formed, and the heating unit A vapor holding part (22) for holding the refrigerant vaporized in step in the vapor holding part space,
The heating unit and the cooling unit cause the refrigerant to self-excited in a space (14a, 16a) extending from the heating unit space to the cooling unit space by causing the refrigerant to repeat vaporization and liquefaction,
The said vapor | steam holding | maintenance part is arrange | positioned inside the said heating part, The cooler characterized by the above-mentioned.
前記蒸気保持部の少なくとも一部は前記発熱体の伝熱面に対し該伝熱面の法線方向(DRc)に重ねて設けられることを特徴とする請求項1に記載の冷却器。 The heating element has a heat transfer surface (121a, 122a) that transmits heat of the heating element to the heating unit,
2. The cooler according to claim 1, wherein at least a part of the steam holding unit is provided so as to overlap with a heat transfer surface of the heat generating body in a normal direction (DRc) of the heat transfer surface.
前記介装部は、前記発熱体の熱を前記受熱部から前記蒸気保持部へ伝導することを特徴とする請求項2に記載の冷却器。 The heating unit is in contact with the heat transfer surface of the heat generating body and receives heat from the heat transfer surface from the heat transfer surface (141c, 141d); in the normal direction of the heat transfer surface, An interposition part (142, 143, 147a, 147b) provided between the steam holding part and connected to the heat receiving part and the steam holding part,
The cooler according to claim 2, wherein the interposition unit conducts heat of the heating element from the heat receiving unit to the vapor holding unit.
前記蒸気連通流路は、前記加熱部の中心位置(Pc)に対し前記開口部から遠い側に設けら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つに記載の冷却器。 The heating unit has an opening (141e) that opens the heating unit space to the cooling unit space,
The cooler according to any one of claims 1 to 6, wherein the steam communication channel is provided on a side farther from the opening with respect to a central position (Pc) of the heating unit.
前記蒸気連通流路は前記側壁に形成されていることを特徴とする請求項7に記載の冷却器。 The steam holding part has side walls (222, 223) that extend in a direction (DRv) connecting the opening and the center position of the heating part and separate the steam holding part space and the heating part space. ,
The cooler according to claim 7, wherein the steam communication channel is formed in the side wall.
前記加熱部空間は、前記連通端と前記開口孔との間に介在する介在空間(14b)を含んで形成され、
前記加熱部は、前記連通端および前記開口孔から離れて前記介在空間に設けられた介在板(146)を有し、
前記介在板は、前記冷却部空間から前記介在空間へ流入する前記冷媒が前記開口孔へ流入することを妨げるように配置されていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1つに記載の冷却器。 The steam holding part is formed with an opening hole (221a) opened from the steam holding part space so as to face the communication end (16b) of the cooling part space communicating with the heating part space,
The heating part space is formed including an intervening space (14b) interposed between the communication end and the opening hole,
The heating unit includes an interposition plate (146) provided in the interposition space apart from the communication end and the opening hole,
The said interposition board is arrange | positioned so that the said refrigerant | coolant which flows in into the said interposition space from the said cooling part space may flow in into the said opening hole, It is any one of Claim 1 thru | or 8 characterized by the above-mentioned. The cooler described.
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