JP2017048964A - ループ型サーモサイフォン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸発器および／または凝縮器がそれぞれ備える複数の細孔に冷媒を均等に分流して供給することのできる入口ヘッダーを備えたループ型サーモサイフォン装置を提供する。【解決手段】冷媒を通流する複数の細孔を備えた蒸発器および／または凝縮器に設けられて前記複数の細孔に冷媒を供給する入口ヘッダーを、外側ヘッダーパイプと内側ヘッダーパイプとからなる二重管構造とする。そして前記内側ヘッダーパイプの一端側から導入した冷媒を該内側ヘッダーパイプに設けた側面孔を介して前記外側ヘッダーパイプ内に導いた後、この外側ヘッダーパイプから前記蒸発器および／または凝縮器における複数の細孔に供給する。【選択図】 図１

Description

本発明は、熱交換効率の向上を図ったループ型サーモサイフォン装置に関する。

半導体等の発熱体を冷却する装置として、例えば図９に示すように冷媒を通流させて発熱体からの熱を受熱する蒸発器１と、前記冷媒の熱を放出する凝縮器２と、この凝縮器２と前記蒸発器１とをループ状に連結して該凝縮器２と前記蒸発器１との間で前記冷媒を循環させる高温側および低温側の冷媒配管３,４とを備えたループ型サーモサイフォン装置１００が知られている。尚、ループ型サーモサイフォン装置１００に封入される前記冷媒としては、例えば水やフロン類、二酸化炭素等が用いられる。

前記蒸発器１は、概略的には、例えば上下方向に連通して内部に冷媒を通流する複数の細孔１１を備えた板状の細孔偏平管１０を備える。この細孔偏平管１０の主面（板面）に発熱体５が装着される。更に前記蒸発器１は、前記細孔偏平管１０の下側開口端部に設けられて前記低温側の冷媒配管４から供給された冷媒を前記各細孔１１にそれぞれ導く入口ヘッダー１２と、前記細孔偏平管１０の上側開口端部に設けられて前記各細孔１１から流出する冷媒をまとめて前記高温側の冷媒配管３に導く出口ヘッダー１３とを備える。

ちなみに前記細孔偏平管１０は、例えば図１０に示すように偏平な矩形状の流路断面をなす内部空間を形成した板状の管体１０ａを主体として構成される。また前記管体１０ａにおける偏平な内部空間は、その幅方向に亘って複数枚のフィン１０ｂにて平行に区画されている。これらの複数枚のフィン１０ｂにより前記細孔偏平管１０の上下方向に連通する前記複数の細孔１１が前記板状の細孔偏平管１０の幅方向に亘って並べて形成されている。尚、前記管体１０ａおよび前記フィン１０ｂは、例えば熱伝導率の高いアルミニウム（Ａl）製のものからなる。

このような構造の前記細孔偏平管１０を備えた前記蒸発器１は、前記細孔偏平管１０の主面に取り付けられた発熱体５からの熱を受熱し、前記各細孔１１をそれぞれ通流する冷媒に伝熱することで熱交換を実行する。この熱交換により、例えば前記入口ヘッダー１２から供給された液状の低温の冷媒が蒸気化され、その比重が軽くなって前記細孔１１内を上昇する。そして高温化された冷媒（蒸気）が前記出口ヘッダー１３から前記高温側の冷媒配管３を介して前記凝縮器２に送り出される。

また前記凝縮器２は、概略的には、例えば図１１に示すように上下方向に連通して内部に冷媒を通流する複数の細孔２１をそれぞれ備えた複数枚の細孔偏平板２０を備える。これらの複数枚の細孔偏平板２０は、それぞれ放熱フィン２２を介して一方向に積層されて前記細孔２１に導かれた前記冷媒の熱を外部に放出する放熱部を形成する。尚、前記放熱フィン２２は、例えば熱伝導率の高いアルミニウム（Ａl）製の板をツヅラ折りにした、いわゆるコルゲートフィンからなる。また前記複数枚の細孔偏平板２０もまた、例えば熱伝導率の高いアルミニウム（Ａl）製のものからなる。

そして前記凝縮器２は、前記各細孔偏平板２０の上側開口端部に設けられて前記高温側の冷媒配管３から供給された冷媒を前記各細孔２１にそれぞれ導く入口ヘッダー２３と、前記各細孔偏平板２０の下側開口端部に設けられて前記各細孔２１から流出する冷媒をまとめて前記低温側の冷媒配管４に導く出口ヘッダー２４とを備える。

このように構成された前記凝縮器２は、前記蒸発器１において蒸気化されて前記高温側の冷媒配管３を介して供給された冷媒を前記入口ヘッダー２３から前記複数枚の細孔偏平板２０における各細孔２１にそれぞれ供給する。すると前記各細孔２１に導かれた冷媒の熱が前記細孔偏平板２０および前記放熱フィン２２を介して外部に放熱される。この結果、前記各細孔２１に導かれた冷媒が除熱されて液状化し、その比重が増えて前記各細孔２１の下部に向けて降下する。そして除熱により低温化した冷媒（液体）が前記出口ヘッダー２４から前記低温側の冷媒配管４を介して前記蒸発器１に送り出される。

上述した如く構成されるループ型サーモサイフォン装置は、前記蒸発器１における前記発熱体５と前記冷媒との間での熱交換作用、並びに前記凝縮器２における前記冷媒と待機との間での熱交換作用に伴う前記冷媒の比重の変化を利用し、前記蒸発器１と前記凝縮器２との間で前記冷媒を循環させることで前記発熱体５を冷却する役割を担う。

ところで前記発熱体５を効率的に冷却するには、前記蒸発器１および前記凝縮器２における熱交換効率を高くすることが重要である。具体的には、例えば前記蒸発器１および前記凝縮器２における複数の細孔１１,２１のそれぞれに冷媒を均等に通流させ、前記蒸発器１における前記細孔偏平管１０の全体を使って熱交換し、また前記凝縮器２における前記複数の細孔偏平板２０の全てを使って熱交換することが重要である。

このような目的を解決する手段として、例えば特許文献１には複数の細管の径Ｄと、複数の細管の配列間隔Ｓとを、前記複数の細管を並べて形成される平板状の面状部での熱伝達率に応じて所定の計算式の下で決定することが紹介される。

特開２００３−２７９２７４号公報

しかしながら特許文献１に紹介される手法を採用したとしても、入口ヘッダーを介して前記蒸発器１および前記凝縮器２に導入される冷媒が必ずしも全ての細管に均等に分流して供給されるとは限らない。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、蒸発器および／または凝縮器がそれぞれ備える複数の細孔に冷媒を均等に分流して導くことのできる入口ヘッダーを備えた簡易な構造のループ型サーモサイフォン装置を提供することにある。

上述した目的を達成するべく本発明に係るループ型サーモサイフォン装置は、内部に冷媒を通流させて発熱体からの熱を受熱する蒸発器と、前記冷媒を通流させて該冷媒の熱を放出する放熱器と、この放熱器と前記蒸発器とをループ状に連結して該放熱器と前記蒸発器との間で前記冷媒を循環させる低温側および高温側の冷媒配管とを備えたものであって、前記蒸発器は、上下に連通する複数の細孔を内部に備え、前記発熱体からの熱を受熱して前記各細孔を通流する冷媒に伝熱する板状の細孔管と、この細孔管の下部に設けられて前記低温側の冷媒配管から供給された冷媒を前記各細孔に導く入口ヘッダーと、前記細孔管の上部に設けられて前記各細孔から流出する冷媒をまとめて前記高温側の冷媒配管に導く出口ヘッダーとを備える。

特に前記入口ヘッダーは、前記複数の細孔にそれぞれ連通させて設けられた外側ヘッダーパイプと、この外側ヘッダーパイプの内側に設けられ、前記低温側の冷媒配管に連結されて該低温側の冷媒配管から供給された前記冷媒を前記外側ヘッダーパイプ内に送り出す内側ヘッダーパイプとを具備したことを特徴とする。

好ましくは前記入口ヘッダーの外側ヘッダーパイプは、前記複数の細孔が並ぶ方向の前記板状の細孔管の幅に亘って設けられ、前記外側ヘッダーパイプの内側に設けられる前記内側ヘッダーパイプは、前記低温側の冷媒配管に連結される冷媒入口部から前記外側ヘッダーパイプの長手方向の略中心部まで延在させて設けられる。

具体的には、例えば前記外側ヘッダーパイプの長手方向の略中心部まで延在させて設けられた前記内側ヘッダーパイプの端部は閉塞され、閉塞された前記内側ヘッダーパイプの端部近傍の周面の前記細孔管における前記各細孔の冷媒入口部に対峙する側とは反対側の部位には、前記冷媒入口部から導入された前記冷媒を前記外側ヘッダーパイプ内に送り出す開口部が設けられる。ちなみに前記開口部は、前記内側ヘッダーパイプにおける冷媒流路断面積と略等しい開口面積を有する。

或いは前記外側ヘッダーパイプおよび前記内側ヘッダーパイプは、前記複数の細孔が並ぶ方向の前記板状の細孔管の幅に亘って設けられる。そして前記内側ヘッダーパイプの周面の前記細孔管における前記各細孔の冷媒入口部に対峙する側とは反対側の部位には、該内側ヘッダーパイプの長手方向に沿って前記冷媒入口部から導入された前記冷媒を前記外側ヘッダーパイプ内に送り出す複数の開口断面積の異なる複数の開口部が設けられる。この場合、前記複数の開口部は、前記低温側の冷媒配管から供給される冷媒の流量に応じて前記内側ヘッダーパイプにおける冷媒入口部からその奥部に掛けて開口断面積を順次変化させて設けられる。

また本発明に係る別のループ型サーモサイフォン装置は、内部に冷媒を通流させて発熱体からの熱を受熱する蒸発器と、冷媒を通流させて該冷媒の熱を放出する凝縮器と、この凝縮器と前記蒸発器とをループ状に連結して該放熱器と前記蒸発器との間で前記冷媒を循環させる低温側および高温側の冷媒配管とを備えたものであって、
前記凝縮器は、上下に連通して前記冷媒を通流する複数の細孔を備え、放熱フィンを挟んで積層して設けられて前記各細孔をそれぞれ通流する冷媒の熱を前記放熱フィンを介して外部に放出する複数の細孔偏平板と、前記各細孔偏平板の上部に設けられて前記高温側の冷媒配管から供給された冷媒を前記複数の細孔偏平板における各細孔にそれぞれ導く入口ヘッダーと、前記細孔偏平板の下部に設けられて前記各細孔から流出する冷媒をまとめて前記低温側の冷媒配管に導く出口ヘッダーとを備える。

特に前記入口ヘッダーは、前記複数の細孔にそれぞれ連通させて設けられた外側ヘッダーパイプと、この外側ヘッダーパイプの内側に設けられ、前記高温側の冷媒配管に連結されて該高温側の冷媒配管から供給された前記冷媒を前記外側ヘッダーパイプ内に送り出す内側ヘッダーパイプとを具備したことを特徴とする。

好ましくは前記入口ヘッダーの前記外側ヘッダーパイプは、前記複数の細孔偏平板の積層幅に亘って設けられ、前記外側ヘッダーパイプの内側に設けられる前記内側ヘッダーパイプは、前記高温側の冷媒配管に連結される冷媒入口部から前記外側ヘッダーパイプの長手方向の略中心部まで延在させて設けられる。

具体的には前記外側ヘッダーパイプの長手方向の略中心部まで延在させて設けられた前記内側ヘッダーパイプの端部は閉塞され、閉塞された前記内側ヘッダーパイプの端部近傍の周面の前記細孔偏平板における前記各細孔の冷媒入口部に対峙する側とは反対側の部位には、前記冷媒入口部から導入された前記冷媒を前記外側ヘッダーパイプ内に送り出す開口部が設けられる。ちなみに前記開口部は、前記内側ヘッダーパイプにおける冷媒流路断面積と略等しい開口面積を有する。

或いは前記外側ヘッダーパイプおよび前記内側ヘッダーパイプは、前記複数の細孔偏平板が前記放熱フィンを介して積層された方向の幅に亘って設けられる。そして前記内側ヘッダーパイプの周面の前記細孔板における前記各細孔の冷媒入口部に対峙する側とは反対側の部位には、該内側ヘッダーパイプの長手方向に沿って前記冷媒入口部から導入された前記冷媒を前記外側ヘッダーパイプ内に送り出す複数の開口断面積の異なる複数の開口部が設けられる。

好ましくは前記複数の開口部は、前記高温側の冷媒配管から供給される冷媒の流量に応じて前記内側ヘッダーパイプにおける冷媒入口部からその奥部に掛けて開口断面積を順次変化させて設けられる。

具体的には前記複数の開口部は、前記冷媒の標準的な流量に比較して該流量が小さいときには、前記内側ヘッダーパイプにおける冷媒入口部からその奥部に掛けて開口断面積を順次大きくし、前記冷媒の標準的な流量に比較して該流量が大きいときには、前記内側ヘッダーパイプにおける冷媒入口部からその奥部に掛けて開口断面積を順次小さくして前記外側ヘッダーパイプ内における前記冷媒の流量を該外側ヘッダーパイプの長手方向に亘って均一化するように設けられる。

上記構成のループ型サーモサイフォン装置によれば、蒸発器および／または凝縮器における入口ヘッダーを二重管構造とするだけで、該蒸発器および／または凝縮器がそれぞれ備える複数の細孔に対して圧力損失の問題を招来することなしに冷媒を均等に分流して導くことができる。この結果、前記蒸発器に装着された発熱体と該蒸発器が備える複数の細孔を通流する冷媒との間での熱交換を、該蒸発器の全体を使って効率的に行うことが可能となる。また前記凝縮器が備える複数の細孔を通流する冷媒と大気との間での熱交換を、該凝縮器の全体を使って効率的に行うことが可能となる。

故に簡易な構造でありながら前記蒸発器および／または前記凝縮器での熱交換効率を効果的に高めることが可能となり、前記蒸発器に装着された発熱体を効率良く冷却することが可能となる等の実用上多大なる効果が奏せられる。

本発明の第１の実施形態に係るループ型サーモサイフォン装置の全体構成を示す図。 第１の実施形態に係るループ型サーモサイフォン装置における蒸発器および凝縮器の全体的な概略構成を示す図。 第１の実施形態に係る蒸発器および凝縮器におけるヘッダーの概略構成を示す図。 第１の実施形態に係る蒸発器および凝縮器におけるヘッダーの断面構造を示す図。 冷媒流量が小さい場合におけるヘッダー内での冷媒の流量分布を示す図。 本発明の第２の実施形態に係るループ型サーモサイフォン装置におけるヘッダーの概略構成を示す図。 冷媒流量が大きい場合におけるヘッダー内での冷媒の慣性力分布を示す図。 本発明の第３の実施形態に係るループ型サーモサイフォン装置におけるヘッダーの概略構成を示す図。 ループ型サーモサイフォン装置の全体的な概略構成を示す図。 ループ型サーモサイフォン装置における蒸発器の概略構成を示す図。 ループ型サーモサイフォン装置における凝縮器の概略構成を示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係るループ型サーモサイフォン装置について説明する。

図１は本発明の第１の実施形態に係るループ型サーモサイフォン装置１００の全体的な概略構成図である。この実施形態に係るループ型サーモサイフォン装置１００における前記蒸発器１および前記凝縮器２は、基本的には図９に示した従来のループ型サーモサイフォン装置と同じ構成のものであり、同一部分には同一番号を付して示してある。しかしこの実施形態においては、前記蒸発器１が備える入口ヘッダー１４、および前記凝縮器２が備える入口ヘッダー２５の構成を、図９に示した従来のループ型サーモサイフォン装置における入口ヘッダー１２,２３とは異にしている。

即ち、前記蒸発器１が備える入口ヘッダー１４、および前記凝縮器２が備える入口ヘッダー２５は、図２(ａ),(ｂ)にそれぞれその断面構造を示すように外側ヘッダーパイプ１４ａ,２５ａと、これらの外側ヘッダーパイプ１４ａ,２５ａの内部に同軸に設けられた内側ヘッダーパイプ１４ｂ,２５ｂとからなる二重管構造をなしている。ちなみに前記外側ヘッダーパイプ１４ａ,２５ａは内径が２０〜２２ｍｍ程度のものからなり、また前記内側ヘッダーパイプ１４ｂ,２５ｂは内径が９〜１０ｍｍ程度のものからなる。

ここで前記外側ヘッダーパイプ１４ａは、前記蒸発器１における板状の細孔偏平管１０の幅に亘る長さを有するもので、その周壁面には前記細孔偏平管１０の下側端部に連結される長孔が該外側ヘッダーパイプ１４ａの長手方向に沿って穿たれている。このような構造の前記外側ヘッダーパイプ１４ａは、上記長孔を前記細孔偏平管１０の下端部に連結することで該細孔偏平管１０に設けられた前記細孔１１の下側開口端部にそれぞれ連通させて設けられる。

同様に前記外側ヘッダーパイプ２５ａは、前記凝縮器２における前記細孔偏平板２０の積層方向の幅に亘る長さを有するもので、その周壁面には前記複数の細孔偏平板２０の上側端部にそれぞれ連結される複数の孔が該外側ヘッダーパイプ１４ａの長手方向に沿って一列に設けられている。このような構造の前記外側ヘッダーパイプ２５ａは、前記複数の孔を前記細孔偏平板２０の上側端部にそれぞれ連結することで該細孔偏平板２０に設けられた前記細孔２１の上側開口端部にそれぞれ連通させて設けられる。

このようにして前記蒸発器１における板状の細孔偏平管１０の下側端部、および前記凝縮器２における複数の細孔偏平板２０の上側端部にそれぞれ装着される前記外側ヘッダーパイプ１４ａ,２５ａの内部に設けられる前記内側ヘッダーパイプ１４ｂ,２５ｂは、例えば図３に示すように前記冷媒配管３,４が連結される冷媒導入口から前記外側ヘッダーパイプ１４ａ,２５ａの長手方向の略中心位置まで延在させて設けられる。

ここで前記外側ヘッダーパイプ１４ａ,２５ａの長手方向の略中心位置に位置付けられた前記内側ヘッダーパイプ１４ｂ,２５ｂの端部は、例えば蓋１４ｄ,２５ｄにより閉塞されている。また前記蓋１４ｄ,２５ｄにより閉塞された前記内側ヘッダーパイプ１４ｂ,２５ｂの端部近傍の周壁面には、該内側ヘッダーパイプ１４ｂ,２５ｂの流路断面積に略等しい開口面積の側面孔１４ｃ,２５ｃが穿たれている。これらの側面孔１４ｃ,２５ｃは、前記冷媒導入口から前記内側ヘッダーパイプ１４ｂ,２５ｂ内に導入された冷媒を前記外側ヘッダーパイプ１４ａ,２５ａ内に導く役割を担う。

特に前記内側ヘッダーパイプ１４ｂに設けられる前記側面孔１４ｃは、前記蒸発器１における前記入口ヘッダー１４が該蒸発器１の下側端部に設けられることから、前記細孔偏平管１０が連結される側とは反対側に向けて、具体的には図４(ａ)に示すように下向きに向けて開口されている。そして前記内側ヘッダーパイプ１４ｂから前記側面孔１４ｃを介して前記外側ヘッダーパイプ１４ａ内に供給される前記冷媒は、該外側ヘッダーパイプ１４ａの下側内壁面に沿って前記外側ヘッダーパイプ１４ａの全体に亘って略均等に分流された後、前記細孔偏平管１０における複数の細孔１１にそれぞれ導かれるようになっている。

また前記内側ヘッダーパイプ２５ｂに設けられる前記側面孔２５ｃは、前記凝縮器２における前記入口ヘッダー２５が該凝縮器２の上側端部に設けられることから、前記複数の細孔偏平板２０がそれぞれ連結される側とは反対側に向けて、具体的には図４(ｂ)に示すように上向きに向けて開口されている。そして前記内側ヘッダーパイプ２５ｂから前記側面孔２５ｃを介して前記外側ヘッダーパイプ２５ａ内に供給される前記冷媒は、該外側ヘッダーパイプ２５ａの上側内壁面に沿って前記外側ヘッダーパイプ２５ａの全体に亘って略均等に分流された後、前記複数の細孔偏平板２０における複数の細孔２１にそれぞれ導かれるようになっている。

かくして上述した如く二重管構造の入口ヘッダー１４,２５を備えて構成されるループ型サーモサイフォン装置によれば、前記冷媒配管３,４が連結される一端側から前記内側ヘッダーパイプ１４ｂ,２５ｂ内に導入された冷媒は、前記側面孔１４ｃ,２５ｃを介して前記外側ヘッダーパイプ１４ａ,２５ａ内に導かれる。しかも前記側面孔１４ｃ,２５ｃの開口断面積が前記内側ヘッダーパイプ１４ｂ,２５ｂの流路断面積に略等しいので、前記冷媒は圧力損失が増大することなく前記外側ヘッダーパイプ１４ａ,２５ａ内に導かれる。

そして前記外側ヘッダーパイプ１４ａ内に導かれた冷媒は、圧力損失の偏りを招くことなく該外側ヘッダーパイプ１４ａ内の全体に亘って略均等に分流され、前記細孔偏平管１０における複数の細孔１１にそれぞれ供給される。この結果、前記蒸発器１における前記細孔偏平管１０が備える複数の細孔１１に冷媒を均等に通流させることが可能となり、前記細孔偏平管１０の全体を有効に使って前記発熱体５から発せられた熱を前記冷媒との間で効率的に熱交換することが可能となる。即ち、前記発熱体５から発せられた熱を効率的に吸熱することが可能となる。

また同様に前記外側ヘッダーパイプ２５ａ内に導かれた冷媒は、圧力損失の偏りを招くことなく該外側ヘッダーパイプ２５ａ内の全体に亘って略均等に分流され、前記複数の細孔偏平板２０における複数の細孔２１にそれぞれ供給される。この結果、前記凝縮器２における前記複数の細孔偏平板２０が備える複数の細孔２１に冷媒を均等に通流させることが可能となり、放熱フィン２２を挟んで積層された前記細孔偏平板２０の全体を有効に使って前記冷媒の熱を効率的に大気に放出することが可能となる。即ち、前記冷媒を効率的に除熱して凝縮することが可能となる。

従って本発明によれば前記蒸発器１および前記凝縮器２における冷媒の入口側である前記入口ヘッダー１４,２５を前述したように二重管構造とすると言う簡易な構成で、ループ型サーモサイフォン装置の熱変換効率を効果的に高めることができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば前記内側ヘッダーパイプ１４ｂ,２５ｂを前記外側ヘッダーパイプ１４ａ,２５ａの奥部まで延ばして設け、該内側ヘッダーパイプ１４ｂ,２５ｂの長手方向に沿ってその周壁面に複数の側面孔１４ｃ,２５ｃを設けるようにしても良い。この場合、複数の側面孔１４ｃ,２５ｃの開口断面積の総和が前記内側ヘッダーパイプ１４ｂ,２５ｂの流路断面積に略等しくなるように設定することが望ましい。また前記冷媒の流量に応じて前記内側ヘッダーパイプ１４ｂ,２５ｂにおける冷媒入口側から奥部に掛けて、前記複数の側面孔１４ｃ,２５ｃの開口断面積を順に変化させることも好ましい。

即ち、前記発熱体５の発熱量に応じて定められる前記ループ型サーモサイフォン装置１００の設計指針となる標準的な冷媒の流量に比較して、該ループ型サーモサイフォン装置１００を循環する冷媒の流量が少なく、その流速が遅い場合、前記複数の側面孔１４ｃ,２５ｃの開口断面積を等しくすると、例えば図５に破線で示すように前記内側ヘッダーパイプ１４ｂ,２５ｂにおける冷媒入口側の流量がその奥部における流量よりも大きくなる。すると前記内側ヘッダーパイプ１４ｂ,２５ｂにおける冷媒入口側の側面孔１４ｃ,２５ｃから前記外側ヘッダーパイプ１４ａ,２５ａ内に導かれる冷媒の量が、該内側ヘッダーパイプ１４ｂ,２５ｂにおける奥部の側面孔１４ｃ,２５ｃから前記外側ヘッダーパイプ１４ａ,２５ａ内に導かれる冷媒の量より多くなる。この結果、前記外側ヘッダーパイプ１４ａ,２５ａ内に導かれた冷媒に偏りが生じる。そして前記蒸発器１における前記細孔偏平管１０が備える複数の細孔１１、或いは前記凝縮器２における前記複数の細孔偏平板２０が備える複数の細孔２１にそれぞれ導かれる冷媒に圧力差が生じ、前記複数の細孔１１,２１に対して冷媒が均等に導入されなくなる。

図６はこのような不具合を回避するようにした本発明の第２の実施形態に係るループ型サーモサイフォン装置１００における入口ヘッダー１４,２５の要部概略構成を示している。具体的には図６に示すように前記内側ヘッダーパイプ１４ｂ,２５ｂに設ける複数の側面孔１４ｃ，２５ｃの開口断面積を、その冷媒入口側から奥部に掛けて順次大きくする。このような構造の入口ヘッダー１４,２５を用いれば、前記内側ヘッダーパイプ１４ｂ,２５ｂにおける複数の側面孔１４ｃ,２５ｃをそれぞれ介して前記外側ヘッダーパイプ１４ａ,２５ａ内に導かれる冷媒の量を、図５に実線で示すように該外側ヘッダーパイプ１４ａ,２５ａの軸方向に亘って略等しくすることができる。この結果、複数の細孔１１,２１にそれぞれ導かれる冷媒の偏りを防いで均等化することが可能となる。

また逆に前記ループ型サーモサイフォン装置１００の設計指針となる標準的な冷媒の流量に比較して、該ループ型サーモサイフォン装置１００を循環する冷媒の流量が多く、その流速が早い場合、前記複数の側面孔１４ｃ,２５ｃの開口断面積が等しいと、例えば図７に破線で示すように前記内側ヘッダーパイプ１４ｂ,２５ｂの奥部における冷媒の移動慣性力がその冷媒入口側の移動慣性力よりも大きくなる。すると前記内側ヘッダーパイプ１４ｂ,２５ｂの奥部における側面孔１４ｃ,２５ｃから前記外側ヘッダーパイプ１４ａ,２５ａ内に導かれる冷媒の量が、該内側ヘッダーパイプ１４ｂ,２５ｂにおける冷媒入口側の側面孔１４ｃ,２５ｃから前記外側ヘッダーパイプ１４ａ,２５ａ内に導かれる冷媒の量より多くなる。この結果、前記外側ヘッダーパイプ１４ａ,２５ａ内に導かれた冷媒に偏りが生じる。そして前記蒸発器１における前記細孔偏平管１０が備える複数の細孔１１、或いは前記凝縮器２における前記複数の細孔偏平板２０が備える複数の細孔２１にそれぞれ導かれる冷媒に圧力差が生じ、前記複数の細孔１１,２１に対して冷媒が均等に導入され難くなる。

図８はこのような不具合を回避するようにした本発明の第３の実施形態に係るループ型サーモサイフォン装置１００における入口ヘッダー１４,２５の要部概略構成を示している。具体的には図８に示すように前記内側ヘッダーパイプ１４ｂ,２５ｂに設ける複数の側面孔１４ｃ，２５ｃの開口断面積を、その冷媒入口側から奥部に掛けて順次小さくする。このような構造の入口ヘッダー１４,２５を用いれば、前記内側ヘッダーパイプ１４ｂ,２５ｂにおける複数の側面孔１４ｃ,２５ｃをそれぞれ介して前記外側ヘッダーパイプ１４ａ,２５ａ内に導かれる冷媒の量を、図７に実線で示すように該外側ヘッダーパイプ１４ａ,２５ａの軸方向に亘って略等しくすることができる。この結果、複数の細孔１１,２１にそれぞれ導かれる冷媒の偏りを防いで均等化することが可能となる。

尚、ここでは前記蒸発器１および前記凝縮器２における前記入口ヘッダー１４,２５のそれぞれを二重管構造としたが、その一方だけを二重管構造とすることも可能である。また前記側面孔１４ｃ,２５ｃの形状についても、図３に示した丸孔に限定されるものではなく、例えば長円孔や角孔であっても良い。更には前記蒸発器１における細孔偏平管１０の構造や、前記凝縮器２の具体的な構造についても従来より種々提唱されている構造を適宜採用可能である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 蒸発器
２ 凝縮器
３,４ 冷媒配管
５ 発熱体
１０ 細孔偏平管
１０ａ 管体
１０ｂ フィン
１１ 細孔
１２,１４ 入口ヘッダー
１３ 出口ヘッダー
１４ａ 外側ヘッダーパイプ
１４ｂ 内側ヘッダーパイプ
１４ｃ 側面孔
２０ 細孔偏平板
２１ 細孔
２２ 放熱フィン
２３,２５ 入口ヘッダー
２４ 出口ヘッダー
２５ａ 外側ヘッダーパイプ
２５ｂ 内側ヘッダーパイプ
２５ｃ 側面孔
１００ ループ型サーモサイフォン装置

Claims (13)

1. 内部に冷媒を通流させて発熱体からの熱を受熱する蒸発器と、前記冷媒を通流させて該冷媒の熱を放出する放熱器と、この放熱器と前記蒸発器とをループ状に連結して該放熱器と前記蒸発器との間で前記冷媒を循環させる低温側および高温側の冷媒配管とを備えたループ型サーモサイフォン装置であって、
   前記蒸発器は、上下に連通する複数の細孔を内部に備え、前記発熱体からの熱を受熱して前記各細孔を通流する冷媒に伝熱する板状の細孔管と、この細孔管の下部に設けられて前記低温側の冷媒配管から供給された冷媒を前記各細孔に導く入口ヘッダーと、前記細孔管の上部に設けられて前記各細孔から流出する冷媒をまとめて前記高温側の冷媒配管に導く出口ヘッダーとを備え、
   前記入口ヘッダーは、前記複数の細孔にそれぞれ連通させて設けられた外側ヘッダーパイプと、この外側ヘッダーパイプの内側に設けられ、前記低温側の冷媒配管に連結されて該低温側の冷媒配管から供給された前記冷媒を前記外側ヘッダーパイプ内に送り出す内側ヘッダーパイプとを具備したことを特徴とするループ型サーモサイフォン装置。
2. 前記入口ヘッダーの外側ヘッダーパイプは、前記複数の細孔が並ぶ方向の前記板状の細孔管の幅に亘って設けられ、
   前記外側ヘッダーパイプの内側に設けられる前記内側ヘッダーパイプは、前記低温側の冷媒配管に連結される冷媒入口部から前記外側ヘッダーパイプの長手方向の略中心部まで延在させて設けられている請求項１に記載のループ型サーモサイフォン装置。
3. 前記外側ヘッダーパイプの長手方向の略中心部まで延在させて設けられた前記内側ヘッダーパイプの端部は閉塞されており、
   閉塞された前記内側ヘッダーパイプの端部近傍の周面の前記細孔管における前記各細孔の冷媒入口部に対峙する側とは反対側の部位には、前記冷媒入口部から導入された前記冷媒を前記外側ヘッダーパイプ内に送り出す開口部が設けられている請求項２に記載のループ型サーモサイフォン装置。
4. 前記開口部は、前記内側ヘッダーパイプにおける冷媒流路断面積と略等しい開口面積を有するものである請求項３に記載のループ型サーモサイフォン装置。
5. 前記外側ヘッダーパイプおよび前記内側ヘッダーパイプは、前記複数の細孔が並ぶ方向の板状の前記細孔管の幅に亘って設けられ、
   前記内側ヘッダーパイプの周面の前記細孔管における前記各細孔の冷媒入口部に対峙する側とは反対側の部位には、該内側ヘッダーパイプの長手方向に沿って前記冷媒入口部から導入された前記冷媒を前記外側ヘッダーパイプ内に送り出す複数の開口断面積の異なる複数の開口部が設けられている請求項２に記載のループ型サーモサイフォン装置。
6. 前記複数の開口部は、前記低温側の冷媒配管から供給される冷媒の流量に応じて前記内側ヘッダーパイプにおける冷媒入口部からその奥部に掛けて開口断面積を順次変化させたものである請求項５に記載のループ型サーモサイフォン装置。
7. 内部に冷媒を通流させて発熱体からの熱を受熱する蒸発器と、前記冷媒を通流させて該冷媒の熱を放出する放熱器と、この放熱器と前記蒸発器とをループ状に連結して該放熱器と前記蒸発器との間で前記冷媒を循環させる低温側および高温側の冷媒配管とを備えたループ型サーモサイフォン装置であって、
   前記放熱器は、上下に連通して前記冷媒を通流する複数の細孔を備え、放熱フィンを挟んで積層して設けられて前記各細孔をそれぞれ通流する冷媒の熱を前記放熱フィンを介して外部に放出する複数の細孔偏平板と、前記各細孔偏平板の上部に設けられて前記高温側の冷媒配管から供給された冷媒を前記複数の細孔偏平板における各細孔にそれぞれ導く入口ヘッダーと、前記細孔偏平板の下部に設けられて前記各細孔から流出する冷媒をまとめて前記低温側の冷媒配管に導く出口ヘッダーとを備え、
   前記入口ヘッダーは、前記複数の細孔にそれぞれ連通させて設けられた外側ヘッダーパイプと、この外側ヘッダーパイプの内側に設けられ、前記高温側の冷媒配管に連結されて該高温側の冷媒配管から供給された前記冷媒を前記外側ヘッダーパイプ内に送り出す内側ヘッダーパイプとを具備したことを特徴とするループ型サーモサイフォン装置。
8. 前記入口ヘッダーの外側ヘッダーパイプは、前記複数の細孔偏平板の積層幅に亘って設けられ、
   前記外側ヘッダーパイプの内側に設けられる前記内側ヘッダーパイプは、前記高温側の冷媒配管に連結される冷媒入口部から前記外側ヘッダーパイプの長手方向の略中心部まで延在させて設けられている請求項７に記載のループ型サーモサイフォン装置。
9. 前記外側ヘッダーパイプの長手方向の略中心部まで延在させて設けられた前記内側ヘッダーパイプの端部は閉塞されており、
   閉塞された前記内側ヘッダーパイプの端部近傍の周面の前記細孔偏平板における前記各細孔の冷媒入口部に対峙する側とは反対側の部位には、前記冷媒入口部から導入された前記冷媒を前記外側ヘッダーパイプ内に送り出す開口部が設けられている請求項７に記載のループ型サーモサイフォン装置。
10. 前記開口部は、前記内側ヘッダーパイプにおける冷媒流路断面積と略等しい開口面積を有するものである請求項９に記載のループ型サーモサイフォン装置。
11. 前記外側ヘッダーパイプおよび前記内側ヘッダーパイプは、前記複数の細孔偏平板が前記放熱フィンを介して積層された方向の幅に亘って設けられ、
    前記内側ヘッダーパイプの周面の前記細孔板における前記各細孔の冷媒入口部に対峙する側とは反対側の部位には、該内側ヘッダーパイプの長手方向に沿って前記冷媒入口部から導入された前記冷媒を前記外側ヘッダーパイプ内に送り出す複数の開口断面積の異なる複数の開口部が設けられている請求項７に記載のループ型サーモサイフォン装置。
12. 前記複数の開口部は、前記高温側の冷媒配管から供給される冷媒の流量に応じて前記内側ヘッダーパイプにおける冷媒入口部からその奥部に掛けて開口断面積を順次変化させたものである請求項１１に記載のループ型サーモサイフォン装置。
13. 前記複数の開口部は、前記冷媒の標準的な流量に比較して該流量が小さいときには、前記内側ヘッダーパイプにおける冷媒入口部からその奥部に掛けて開口断面積を順次大きくし、前記冷媒の標準的な流量に比較して該流量が大きいときには、前記内側ヘッダーパイプにおける冷媒入口部からその奥部に掛けて開口断面積を順次小さくして前記外側ヘッダーパイプ内における前記冷媒の流量を該外側ヘッダーパイプの長手方向に亘って均一化するものである請求項６または１２に記載のループ型サーモサイフォン装置。