JP2021135002A - Cooling device - Google Patents

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Abstract

To improve cooling performance.SOLUTION: A cooling device 1 cools a heating element 2. The cooling device 1 comprises: a storage part 10 for storing a refrigerant 3 in a liquid phase; and a plate-like porous part 30 provided above the heating element 2, and to which heat of the heating element 2 is transferred. A side surface 30a of the porous part 30 is in contact with the refrigerant 3 stored in the storage part 10. An upper surface 30b of the porous part 30 is exposed from a liquid surface 3a of the refrigerant stored in the storage part 10.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、冷却装置に関するものである。 The present disclosure relates to a cooling device.

電子デバイス等の発熱体を冷却する装置として、冷却用の冷媒を循環させ、電子デバイス等で発生した熱を大気等へ放出する装置が知られている（例えば、特許文献１）。 As a device for cooling a heating element of an electronic device or the like, a device for circulating a cooling refrigerant and releasing the heat generated by the electronic device or the like to the atmosphere or the like is known (for example, Patent Document 1).

特許文献１には、発熱体の熱を受ける受熱部や、冷媒の相変化を利用して輸送された熱を放熱する放熱部等によって構成される相変化冷却装置が記載されている。受熱部は、その内部で、熱伝導された発熱体からの熱によって、内部の液相冷媒を沸騰させ、液相冷媒を気相冷媒に相変化させる沸騰部を含む。沸騰部は、櫛型形状構造体と多孔質層とによって構成され、受熱部内に収められている。受熱部の内部は十分な液相冷媒で満たされていて、多孔質層に液相冷媒が触れると、液相冷媒の表面張力による毛細管力並びに、液相冷媒の自重により、液相冷媒が多孔質層に浸透する。 Patent Document 1 describes a phase change cooling device including a heat receiving part that receives heat from a heating element, a heat radiating part that dissipates heat transported by utilizing the phase change of a refrigerant, and the like. The heat receiving portion includes a boiling portion inside which the liquid phase refrigerant inside is boiled by the heat from the heat-conducted heating element and the liquid phase refrigerant is phase-changed into the gas phase refrigerant. The boiling portion is composed of a comb-shaped structure and a porous layer, and is housed in the heat receiving portion. The inside of the heat receiving part is filled with a sufficient liquid phase refrigerant, and when the liquid phase refrigerant comes into contact with the porous layer, the liquid phase refrigerant becomes porous due to the capillary force due to the surface tension of the liquid phase refrigerant and the weight of the liquid phase refrigerant itself. Penetrates the stratum.

特開２０１８−１１５８５８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-115858

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、多孔質層が液冷媒の中に沈んでいる。すなわち、多孔質層の上面が、液冷媒の液面よりも下方に位置している。これにより、多孔質層で蒸発した冷媒が、液相の冷媒と干渉する。したがって、蒸発した冷媒が受熱部から好適に排出されずに、冷却性能が抑制される可能性がある。 However, in the apparatus described in Patent Document 1, the porous layer is submerged in the liquid refrigerant. That is, the upper surface of the porous layer is located below the liquid level of the liquid refrigerant. As a result, the refrigerant evaporated in the porous layer interferes with the liquid phase refrigerant. Therefore, the evaporated refrigerant may not be suitably discharged from the heat receiving portion, and the cooling performance may be suppressed.

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、冷却性能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。 The present disclosure has been made in view of such circumstances, and an object of the present disclosure is to provide a cooling device capable of improving cooling performance.

上記課題を解決するために、本開示の冷却装置は以下の手段を採用する。
本開示の一態様に係る冷却装置は、発熱体を冷却する冷却装置であって、液相の冷媒を貯留する貯留部と、前記発熱体の上方に設けられ、前記発熱体の熱が伝達される板状の多孔質部と、を備え、前記多孔質部の側面は、前記貯留部に貯留されている冷媒と接触し、前記多孔質部の上面の一部は、前記貯留部に貯留されている冷媒の液面から露出している。 In order to solve the above problems, the cooling device of the present disclosure employs the following means.
The cooling device according to one aspect of the present disclosure is a cooling device for cooling a heating element, which is provided above a storage unit for storing a liquid phase refrigerant and the heating element, and the heat of the heating element is transferred. The plate-shaped porous portion is provided, the side surface of the porous portion comes into contact with the refrigerant stored in the storage portion, and a part of the upper surface of the porous portion is stored in the storage portion. It is exposed from the liquid level of the refrigerant.

本開示によれば、冷却性能を向上させることができる。 According to the present disclosure, the cooling performance can be improved.

本開示の第１実施形態に係る冷却装置の模式的な縦断面図である。It is a schematic vertical sectional view of the cooling apparatus which concerns on 1st Embodiment of this disclosure. 図１の冷却装置に設けられる多孔質部を示す平面図である。It is a top view which shows the porous part provided in the cooling apparatus of FIG. 図１のＩＩＩ部分の拡大図である。It is an enlarged view of the part III of FIG. 本開示の第２実施形態に係る冷却装置に設けられるスプレッドシートを示す模式的な縦断面図であって、スプレッドシートの主たる熱伝導方向を示す図である。It is a schematic vertical sectional view which shows the spreadsheet provided in the cooling apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this disclosure, and is the figure which shows the main heat conduction direction of a spreadsheet. 本開示の第２実施形態に係る冷却装置に設けられる多孔質部を示す平面図である。It is a top view which shows the porous part provided in the cooling apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this disclosure. 本開示の第３実施形態に係る冷却装置の模式的な縦断面図である。It is a schematic vertical sectional view of the cooling apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this disclosure. 本開示の第３実施形態に係る冷却装置に設けられるスプレッドシートを示す模式的な縦断面図であって、スプレッドシートの熱伝導方向を示す図である。It is a schematic vertical sectional view which shows the spreadsheet provided in the cooling apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this disclosure, and is the figure which shows the heat conduction direction of a spreadsheet.

以下に、本開示に係る冷却装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、鉛直上下方向をＺ軸方向として、Ｚ軸方向と直交する方向のうちの一方向をＸ軸方向として、Ｚ軸方向及びＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向として説明する。また、図中のＸ、Ｙ及びＺは、各々、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向を示している。 Hereinafter, an embodiment of the cooling device according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the following description, the vertical vertical direction is the Z-axis direction, one of the directions orthogonal to the Z-axis direction is the X-axis direction, and the Z-axis direction and the direction orthogonal to the X-axis direction are the Y-axis directions. explain. Further, X, Y and Z in the figure indicate the X-axis direction, the Y-axis direction and the Z-axis direction, respectively.

〔第１実施形態〕
本開示の第１実施形態について、図１から図３を用いて説明する。
本実施形態に係る冷却装置１は、例えばＣＰＵやパワー半導体等の発熱体２を冷却する装置である。冷却装置１は、冷媒３を利用して発熱体２を冷却する。冷却装置１は、冷媒３として、例えば水やフロン等を利用することができる。なお、利用可能な冷媒は、水やフロンに限定されない。 [First Embodiment]
The first embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
The cooling device 1 according to the present embodiment is a device that cools a heating element 2 such as a CPU or a power semiconductor. The cooling device 1 cools the heating element 2 by using the refrigerant 3. The cooling device 1 can use, for example, water, chlorofluorocarbon, or the like as the refrigerant 3. The refrigerant that can be used is not limited to water and chlorofluorocarbons.

図１に示すように、冷却装置１は、内部に発熱体２を収容し液相の冷媒３を貯留する貯留部１０と、発熱体２の上面に載置されるスプレッドシート（伝達部）２０と、スプレッドシート２０の上面に載置される多孔質部３０と、貯留部１０を上方から覆う冷却部４０と、を備えている。冷却装置１は、貯留部１０と冷却部４０とによって、内部に閉空間Ｓを形成している。 As shown in FIG. 1, the cooling device 1 includes a storage unit 10 that houses a heating element 2 and stores a liquid phase refrigerant 3, and a spreadsheet (transmission unit) 20 that is placed on the upper surface of the heating element 2. A porous portion 30 placed on the upper surface of the spreadsheet 20 and a cooling portion 40 covering the storage portion 10 from above are provided. The cooling device 1 forms a closed space S inside by the storage unit 10 and the cooling unit 40.

貯留部１０は、閉空間Ｓの下端を規定する底面部１１と、閉空間Ｓの側端を規定する側壁部１２とを有している。貯留部１０の内部（閉空間Ｓ）には、液面３ａが所定の高さとなるように、液相の冷媒３が貯留している。底面部１１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の略中央領域に発熱体２が載置されている。側壁部１２の下端は、底面部１１のＸ軸方向及びＹ軸方向の端部と接続されている。側壁部１２の上端は、後述する冷却部４０の傾斜部４１のＸ軸方向及びＹ軸方向の端部と接続されている。 The storage portion 10 has a bottom surface portion 11 that defines the lower end of the closed space S, and a side wall portion 12 that defines the side end of the closed space S. Inside the storage unit 10 (closed space S), the liquid phase refrigerant 3 is stored so that the liquid level 3a has a predetermined height. The heating element 2 is placed on the bottom surface portion 11 in substantially central regions in the X-axis direction and the Y-axis direction. The lower end of the side wall portion 12 is connected to the end portions of the bottom surface portion 11 in the X-axis direction and the Y-axis direction. The upper end of the side wall portion 12 is connected to the end portions of the inclined portion 41 of the cooling portion 40, which will be described later, in the X-axis direction and the Y-axis direction.

スプレッドシート２０は、高熱伝導性材料で形成されている。スプレッドシート２０は、例えば、熱伝導率の高い金属材料である銅やアルミニウムで形成されていてもよい。なお、スプレッドシート２０の材料は、これに限定されない。 Spreadsheet 20 is made of a highly thermally conductive material. The spreadsheet 20 may be made of, for example, copper or aluminum, which is a metal material having high thermal conductivity. The material of the spreadsheet 20 is not limited to this.

スプレッドシート２０は、平板状に形成されている。スプレッドシート２０の外形は、平面視で、略長方形状に形成されている。詳細には、スプレッドシート２０の外形は、Ｘ軸方向の長さがＹ軸方向の長さよりも長く形成されている。スプレッドシート２０は、発熱体２の上面に載置されている。すなわち、スプレッドシート２０の下面は、発熱体２の上面と接触している。スプレッドシート２０は、板面（上面及び下面）が水平面に沿うように配置されている。スプレッドシート２０は、平面視で、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の長さが発熱体２よりも長い。スプレッドシート２０の上面は、貯留部１０に貯留されている冷媒３の液面３ａよりも下方に位置している。スプレッドシート２０の側面は、貯留部１０に貯留されている冷媒３と接触している。また、スプレッドシート２０の下面のうち、発熱体２と接触していない領域は、貯留部１０に貯留されている冷媒３と接触している。なお、スプレッドシート２０の配置は一例であり、上記の説明に限定されない。例えば、スプレッドシート２０は、貯留部１０に貯留されている冷媒３と接触しないように配置されていてもよい。 The spreadsheet 20 is formed in a flat plate shape. The outer shape of the spreadsheet 20 is formed in a substantially rectangular shape in a plan view. Specifically, the outer shape of the spreadsheet 20 is formed so that the length in the X-axis direction is longer than the length in the Y-axis direction. The spreadsheet 20 is placed on the upper surface of the heating element 2. That is, the lower surface of the spreadsheet 20 is in contact with the upper surface of the heating element 2. The spreadsheet 20 is arranged so that the plate surfaces (upper surface and lower surface) are along the horizontal plane. The spreadsheet 20 has a longer length in the X-axis direction and the Y-axis direction than the heating element 2 in a plan view. The upper surface of the spreadsheet 20 is located below the liquid level 3a of the refrigerant 3 stored in the storage unit 10. The side surface of the spreadsheet 20 is in contact with the refrigerant 3 stored in the storage unit 10. Further, a region of the lower surface of the spreadsheet 20 that is not in contact with the heating element 2 is in contact with the refrigerant 3 stored in the storage unit 10. The arrangement of the spreadsheet 20 is an example, and is not limited to the above description. For example, the spreadsheet 20 may be arranged so as not to come into contact with the refrigerant 3 stored in the storage unit 10.

多孔質部３０は、微小な径の孔が多数形成された構造物である。各孔は独立したものではなく、孔同士で連通している。すなわち、多孔質部３０には、図３に示すように、連通する複数の孔によって微小な幅の流路３１が形成され、この流路３１が略全体に亘って張り巡らされている。なお、図３では流路３１を直線状に図示しているが、流路３１は湾曲していてもよい。多孔質部３０と接触した冷媒３は、毛細管現象によって、この流路３１内を流通する。これにより、冷媒３が多孔質部３０に浸透し、多孔質部３０に冷媒３が含浸された状態となる。多孔質部３０に形成される各孔の径は、毛細管現象によって多孔質部３０に液相の冷媒３が浸透する程度の径であればよく、冷媒３の表面張力等に応じて適宜選択される。 The porous portion 30 is a structure in which a large number of pores having a small diameter are formed. Each hole is not independent, but communicates with each other. That is, as shown in FIG. 3, in the porous portion 30, a flow path 31 having a minute width is formed by a plurality of communicating holes, and the flow path 31 is stretched over substantially the entire area. Although the flow path 31 is shown in a straight line in FIG. 3, the flow path 31 may be curved. The refrigerant 3 in contact with the porous portion 30 circulates in the flow path 31 due to the capillary phenomenon. As a result, the refrigerant 3 permeates the porous portion 30, and the porous portion 30 is impregnated with the refrigerant 3. The diameter of each hole formed in the porous portion 30 may be such that the liquid phase refrigerant 3 permeates the porous portion 30 due to the capillary phenomenon, and is appropriately selected according to the surface tension of the refrigerant 3 and the like. NS.

多孔質部３０は、高熱伝導性材料で形成されている。多孔質部３０は、例えば、熱伝導率の高い金属材料である銅や、ダイヤモンド等で形成されていてもよい。なお、多孔質部３０の材料は、これに限定されない。多孔質部３０は、微小な穴が多数空いていることから、全体としての熱伝導率は、スプレッドシート２０よりも低くなっている。 The porous portion 30 is made of a highly thermally conductive material. The porous portion 30 may be formed of, for example, copper, diamond, or the like, which is a metal material having high thermal conductivity. The material of the porous portion 30 is not limited to this. Since the porous portion 30 has a large number of minute holes, the overall thermal conductivity is lower than that of the spreadsheet 20.

多孔質部３０は、図１及び図２に示すように、外形が平板状に形成されている。多孔質部３０の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、数ｍｍとされている。なお、多孔質部３０の厚さは、これに限定されないが、１０ｍｍ以下が好適である。多孔質部３０は、平面視で、スプレッドシート２０と略同形状に形成されている。多孔質部３０は、スプレッドシート２０の上面に載置されている。すなわち、多孔質部３０の下面は、スプレッドシート２０の上面と接触している。多孔質部３０とスプレッドシート２０とは、平面視で外縁が重なるように配置されている。多孔質部３０は、板面（上面及び下面）が水平面に沿うように配置されている。多孔質部３０には、スプレッドシート２０を介して発熱体２の熱が伝達される。 As shown in FIGS. 1 and 2, the porous portion 30 has a flat outer shape. The thickness (length in the Z-axis direction) of the porous portion 30 is set to several mm. The thickness of the porous portion 30 is not limited to this, but is preferably 10 mm or less. The porous portion 30 is formed in substantially the same shape as the spreadsheet 20 in a plan view. The porous portion 30 is placed on the upper surface of the spreadsheet 20. That is, the lower surface of the porous portion 30 is in contact with the upper surface of the spreadsheet 20. The porous portion 30 and the spreadsheet 20 are arranged so that their outer edges overlap each other in a plan view. The porous portion 30 is arranged so that the plate surfaces (upper surface and lower surface) are along the horizontal plane. The heat of the heating element 2 is transferred to the porous portion 30 via the spreadsheet 20.

多孔質部３０及びスプレッドシート２０は、貯留部１０の側壁部１２から所定距離離間している。また、図２に示すように、多孔質部３０及びスプレッドシート２０は、平面視した際に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の略中央領域に発熱体２が位置するように配置されている。図１に示すように、多孔質部３０の側面３０ａは、貯留部１０に貯留されている冷媒３と接触している。多孔質部３０の上面３０ｂは、液面３ａから露出している。詳細には、多孔質部３０の上面３０ｂは、貯留部１０に貯留されている冷媒３の液面３ａよりもわずかに上方に位置している。なお、多孔質部３０の上面３０ｂは、液面３ａと同一の高さでもよい。 The porous portion 30 and the spreadsheet 20 are separated from the side wall portion 12 of the storage portion 10 by a predetermined distance. Further, as shown in FIG. 2, the porous portion 30 and the spreadsheet 20 are arranged so that the heating element 2 is located in a substantially central region in the X-axis direction and the Y-axis direction when viewed in a plan view. As shown in FIG. 1, the side surface 30a of the porous portion 30 is in contact with the refrigerant 3 stored in the storage portion 10. The upper surface 30b of the porous portion 30 is exposed from the liquid surface 3a. Specifically, the upper surface 30b of the porous portion 30 is located slightly above the liquid level 3a of the refrigerant 3 stored in the storage portion 10. The upper surface 30b of the porous portion 30 may have the same height as the liquid surface 3a.

冷却部４０は、貯留部１０の上方を閉鎖する２つの傾斜部４１と、傾斜部４１の上面に固定される冷却フィン（図示省略）と、を有している。
各傾斜部４１は、高熱伝導性材料で形成されている。各傾斜部４１は、例えば、熱伝導率の高い金属材料である銅やアルミニウムで形成されていてもよい。なお、各傾斜部４１の材料は、これに限定されない。各傾斜部４１は、平板状に形成されている。各傾斜部４１は、Ｘ軸方向の中央部から、Ｘ軸方向の端部に向かって傾斜している。詳細には、Ｘ軸方向の中央部から端部に向かうにしたがって、低くなるように傾斜している。各傾斜部４１のＸ軸方向の端部は、貯留部１０の側壁部１２の上端部と接続されている。冷却フィンは、空気や水等の冷却媒体を強制的に対流させることで、冷却される。 The cooling unit 40 has two inclined portions 41 that close the upper part of the storage portion 10, and cooling fins (not shown) fixed to the upper surface of the inclined portion 41.
Each inclined portion 41 is formed of a highly thermally conductive material. Each inclined portion 41 may be formed of, for example, copper or aluminum, which is a metal material having high thermal conductivity. The material of each inclined portion 41 is not limited to this. Each inclined portion 41 is formed in a flat plate shape. Each inclined portion 41 is inclined from the central portion in the X-axis direction toward the end portion in the X-axis direction. Specifically, it is inclined so as to become lower from the central portion to the end portion in the X-axis direction. The end portion of each inclined portion 41 in the X-axis direction is connected to the upper end portion of the side wall portion 12 of the storage portion 10. The cooling fins are cooled by forcibly convection of a cooling medium such as air or water.

次に、本実施形態に係る冷却装置１の作用について説明する。
まず、発熱体２で生じた熱の流れについて説明する。発熱体２で生じた熱は、発熱体２とスプレッドシート２０との接触部分から、スプレッドシート２０に伝達される。スプレッドシート２０に伝達された熱は、図１の矢印Ａ１で示すように、水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）へ伝わっていくとともに、スプレッドシート２０と多孔質部３０との接触部分から多孔質部３０に伝達される。このように、多孔質部３０の水平方向の端部まで発熱体２の熱が伝達される。多孔質部３０に伝達された熱は、多孔質部３０に浸透している冷媒３によって冷却される。すなわち、図３の矢印Ａ２で示すように、多孔質部３０から冷媒３に熱が伝達される。多孔質部３０から冷媒３に熱が伝達されると、冷媒３は蒸発する。蒸発した冷媒３は、図１及び図３の矢印Ａ３で示すように、上昇して冷却部４０と接触する。冷媒３と冷却部４０とが接触すると、冷媒３の熱が冷却部４０に伝達される。冷却部４０に伝達された熱は、冷却フィンと対流する空気によって冷却される。このようにして、発熱部の熱が冷却装置１の外部へ放熱される。以上のように、冷却装置１は、発熱部を冷却する。 Next, the operation of the cooling device 1 according to the present embodiment will be described.
First, the flow of heat generated in the heating element 2 will be described. The heat generated by the heating element 2 is transferred to the spreadsheet 20 from the contact portion between the heating element 2 and the spreadsheet 20. As shown by the arrow A1 in FIG. 1, the heat transferred to the spreadsheet 20 is transferred in the horizontal direction (X-axis direction and Y-axis direction) and from the contact portion between the spreadsheet 20 and the porous portion 30. It is transmitted to the porous portion 30. In this way, the heat of the heating element 2 is transferred to the horizontal end of the porous portion 30. The heat transferred to the porous portion 30 is cooled by the refrigerant 3 that has permeated the porous portion 30. That is, as shown by the arrow A2 in FIG. 3, heat is transferred from the porous portion 30 to the refrigerant 3. When heat is transferred from the porous portion 30 to the refrigerant 3, the refrigerant 3 evaporates. The evaporated refrigerant 3 rises and comes into contact with the cooling unit 40, as shown by arrows A3 in FIGS. 1 and 3. When the refrigerant 3 and the cooling unit 40 come into contact with each other, the heat of the refrigerant 3 is transferred to the cooling unit 40. The heat transferred to the cooling unit 40 is cooled by the air convected with the cooling fins. In this way, the heat of the heat generating portion is dissipated to the outside of the cooling device 1. As described above, the cooling device 1 cools the heat generating portion.

次に、冷却装置１における冷媒３の循環について説明する。
貯留部１０に貯留されている液相の冷媒３は、図１及び図３の矢印Ａ４で示すように、毛細管現象によって、側面３０ａから多孔質部３０に浸透する。換言すれば、多孔質部３０に形成された微小な幅の流路３１に流入するとともに、流路３１を流通する。この流路３１は、多孔質部３０の略全体に亘って形成されている。したがって、側面３０ａから浸透した冷媒３は、中心部まで浸透する。これにより、多孔質部３０の全体が液相の冷媒３を含浸した状態となる。多孔質部３０に浸透した液相の冷媒３は、多孔質部３０と熱交換することで加熱され、蒸発する。すなわち、スプレッドシート２０を介して伝達された発熱部の熱によって蒸発する。蒸発した冷媒３（気相の冷媒３）は、多孔質部３０の上面３０ｂから流出する。液相の冷媒３が蒸発し、液相の冷媒３が排出された箇所には、毛細管現象によって逐次液相の冷媒３が浸透する。このため、多孔質部３０の全体が、液相の冷媒３を含浸した状態が維持される。
多孔質部３０から流出した気相の冷媒３は、図１のＡ３に示すように、上昇して冷却部４０と接触する。冷却部４０と接触した冷媒３は、冷却部４０と熱交換することで冷却され、凝縮する。凝縮した冷媒３（液相の冷媒３）の大部分は、表面張力によって、落下せずに冷却部４０の傾斜部４１の下面に接触した状態となる。傾斜部４１は、端部が下方に位置するように傾斜している。これにより、液相の冷媒３は、図１の矢印Ａ５で示すように、傾斜部４１の下面を伝って傾斜部４１の端部に向かって流れる。傾斜部４１の端部と貯留部１０の側壁部１２とは接続されているので、傾斜部４１の端部に至った液相の冷媒３は側壁部１２の内面１２ａに移動する。側壁部１２の内面１２ａに移動した冷媒３は、図１の矢印Ａ６で示すように、内面１２ａを伝って下方へ移動し、貯留部１０に戻される。このようにして、冷却装置１内で、冷媒３が循環している。 Next, the circulation of the refrigerant 3 in the cooling device 1 will be described.
The liquid-phase refrigerant 3 stored in the storage section 10 permeates the porous section 30 from the side surface 30a by a capillary phenomenon, as shown by arrows A4 in FIGS. 1 and 3. In other words, it flows into the flow path 31 having a minute width formed in the porous portion 30, and also flows through the flow path 31. The flow path 31 is formed over substantially the entire porous portion 30. Therefore, the refrigerant 3 that has permeated from the side surface 30a permeates to the center. As a result, the entire porous portion 30 is impregnated with the liquid phase refrigerant 3. The liquid-phase refrigerant 3 that has permeated the porous portion 30 is heated and evaporated by exchanging heat with the porous portion 30. That is, it evaporates due to the heat of the heat generating portion transmitted via the spreadsheet 20. The evaporated refrigerant 3 (gas phase refrigerant 3) flows out from the upper surface 30b of the porous portion 30. The liquid-phase refrigerant 3 evaporates, and the liquid-phase refrigerant 3 sequentially permeates the portion where the liquid-phase refrigerant 3 is discharged due to the capillary phenomenon. Therefore, the entire porous portion 30 is maintained in a state of being impregnated with the liquid phase refrigerant 3.
As shown in A3 of FIG. 1, the gas phase refrigerant 3 flowing out of the porous portion 30 rises and comes into contact with the cooling portion 40. The refrigerant 3 in contact with the cooling unit 40 is cooled and condensed by exchanging heat with the cooling unit 40. Most of the condensed refrigerant 3 (liquid phase refrigerant 3) is in a state of being in contact with the lower surface of the inclined portion 41 of the cooling portion 40 without falling due to surface tension. The inclined portion 41 is inclined so that the end portion is located downward. As a result, the liquid phase refrigerant 3 flows along the lower surface of the inclined portion 41 toward the end portion of the inclined portion 41 as shown by the arrow A5 in FIG. Since the end portion of the inclined portion 41 and the side wall portion 12 of the storage portion 10 are connected, the liquid phase refrigerant 3 that has reached the end portion of the inclined portion 41 moves to the inner surface 12a of the side wall portion 12. As shown by the arrow A6 in FIG. 1, the refrigerant 3 that has moved to the inner surface 12a of the side wall portion 12 moves downward along the inner surface 12a and is returned to the storage portion 10. In this way, the refrigerant 3 circulates in the cooling device 1.

本実施形態では以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、貯留部１０に貯留されている冷媒３と多孔質部３０の側面３０ａとが接触している。これにより、毛細管現象によって、貯留部１０に貯留されている冷媒３が多孔質部３０の側面３０ａ（側縁）から多孔質部３０に浸透する。これにより、多孔質部３０が冷媒３を含浸した状態となる。換言すれば、多孔質部３０が有する多数の孔に冷媒３が流入した状態となる。多孔質部３０には、発熱体２からの熱が伝達されるので、発熱体２から伝達された熱によって、多孔質部３０に浸透した冷媒３が蒸発する。換言すれば、発熱体２によって加熱された多孔質部３０と冷媒３とが熱交換することで、冷媒３が蒸発し、多孔質部３０が冷却される。これにより、発熱体２を冷却することができる。また、多孔質部３０は、冷媒３が蒸発して含浸する冷媒３の量が低減すると、毛細管現象によって貯留部１０に貯留されている冷媒３が、逐次多孔質部３０に浸透する。このように、毛細管現象を利用して冷媒３を移動させているので、冷媒３を多孔質部３０に供給するためのポンプ等を用いることなく、継続的に発熱体２を冷却することができる。 In this embodiment, the following effects are exhibited.
In the present embodiment, the refrigerant 3 stored in the storage section 10 is in contact with the side surface 30a of the porous section 30. As a result, the refrigerant 3 stored in the storage portion 10 permeates into the porous portion 30 from the side surface 30a (side edge) of the porous portion 30 due to the capillary phenomenon. As a result, the porous portion 30 is in a state of being impregnated with the refrigerant 3. In other words, the refrigerant 3 has flowed into a large number of pores of the porous portion 30. Since the heat from the heating element 2 is transferred to the porous portion 30, the heat transferred from the heating element 2 evaporates the refrigerant 3 that has permeated the porous portion 30. In other words, the heat exchange between the porous portion 30 heated by the heating element 2 and the refrigerant 3 causes the refrigerant 3 to evaporate and cool the porous portion 30. Thereby, the heating element 2 can be cooled. Further, in the porous portion 30, when the amount of the refrigerant 3 impregnated by the evaporation of the refrigerant 3 is reduced, the refrigerant 3 stored in the storage portion 10 due to the capillary phenomenon sequentially permeates the porous portion 30. Since the refrigerant 3 is moved by utilizing the capillary phenomenon in this way, the heating element 2 can be continuously cooled without using a pump or the like for supplying the refrigerant 3 to the porous portion 30. ..

また、スプレッドシート２０は、多孔質部３０よりも熱伝導率が高い。したがって、スプレッドシート２０を設けない構造（例えば、発熱体２に直接多孔質部３０を載置する構成）と比較して、多孔質部３０の端部まで好適に熱の伝達を行うことができる。 Further, the spreadsheet 20 has a higher thermal conductivity than the porous portion 30. Therefore, as compared with a structure in which the spreadsheet 20 is not provided (for example, a configuration in which the porous portion 30 is directly placed on the heating element 2), heat can be suitably transferred to the end of the porous portion 30. ..

また、本実施形態では、多孔質部３０と冷媒３との熱交換を行っている。冷媒３は、多孔質部３０の全体に張り巡らされた多数の流路３１に流入した状態なので、冷媒３と平板とが接触する場合と比較して、冷媒３と多孔質部３０とが接触する面積が増大する。これにより、冷媒３と熱交換をする熱交換面積を増大させることができる。したがって、冷却性能を向上させることができる。 Further, in the present embodiment, heat exchange is performed between the porous portion 30 and the refrigerant 3. Since the refrigerant 3 has flowed into a large number of flow paths 31 stretched over the entire porous portion 30, the refrigerant 3 and the porous portion 30 are in contact with each other as compared with the case where the refrigerant 3 and the flat plate are in contact with each other. The area to be used increases. As a result, the heat exchange area for heat exchange with the refrigerant 3 can be increased. Therefore, the cooling performance can be improved.

また、本実施形態では、多孔質部３０の上面３０ｂは、貯留部１０に貯留されている冷媒３の液面３ａと同一の高さまたは液面３ａよりも上方に位置している。すなわち、多孔質部３０の上方には、液相の冷媒３が存在していない。多孔質部３０で蒸発した冷媒３は、多孔質部３０の上面３０ｂから多孔質部３０の外部（多孔質部３０の上方の空間）へ流出し、該上面３０ｂから上方に向かう。したがって、多孔質部３０で蒸発した気相の冷媒３と、液相の冷媒３とが干渉しない。よって、好適に冷媒３を蒸発させることができるので、冷却性能を向上させることができる。 Further, in the present embodiment, the upper surface 30b of the porous portion 30 is located at the same height as the liquid level 3a of the refrigerant 3 stored in the storage portion 10 or above the liquid level 3a. That is, the liquid phase refrigerant 3 does not exist above the porous portion 30. The refrigerant 3 evaporated in the porous portion 30 flows out from the upper surface 30b of the porous portion 30 to the outside of the porous portion 30 (the space above the porous portion 30), and heads upward from the upper surface 30b. Therefore, the gas phase refrigerant 3 evaporated in the porous portion 30 and the liquid phase refrigerant 3 do not interfere with each other. Therefore, since the refrigerant 3 can be suitably evaporated, the cooling performance can be improved.

本実施形態では、多孔質部３０で蒸発した冷媒３が上昇し冷却部４０へ到達する。冷却部４０に到達した冷媒３は、冷却部４０で冷却され凝縮する。冷却された冷媒３は、傾斜部４１及び側壁部１２を介して、貯留部１０へ戻される。このようにして、ポンプ等を用いることなく、冷媒３を循環させることができる。したがって、部品点数を低減し、冷却装置１を小型化することができる。
また、本実施形態では、冷却部４０で凝縮した冷媒３を側壁部１２へ移動させ、側壁部１２を介して貯留部１０へ戻している。これにより、多孔質部３０で蒸発した気相の冷媒３と、冷却部４０で凝縮され貯留部１０へ戻される液相の冷媒３とが干渉し難い。よって、好適に冷媒３を蒸発させることができるので、冷却性能を向上させることができる。 In the present embodiment, the refrigerant 3 evaporated in the porous portion 30 rises and reaches the cooling portion 40. The refrigerant 3 that has reached the cooling unit 40 is cooled by the cooling unit 40 and condensed. The cooled refrigerant 3 is returned to the storage portion 10 via the inclined portion 41 and the side wall portion 12. In this way, the refrigerant 3 can be circulated without using a pump or the like. Therefore, the number of parts can be reduced and the cooling device 1 can be miniaturized.
Further, in the present embodiment, the refrigerant 3 condensed in the cooling unit 40 is moved to the side wall portion 12 and returned to the storage unit 10 via the side wall portion 12. As a result, the vapor-phase refrigerant 3 evaporated in the porous portion 30 and the liquid-phase refrigerant 3 condensed in the cooling portion 40 and returned to the storage portion 10 are unlikely to interfere with each other. Therefore, since the refrigerant 3 can be suitably evaporated, the cooling performance can be improved.

また、本実施形態では、多孔質部３０が一枚の板状で形成されている。すなわち、多孔質部３０が分割されていない。これにより、多孔質部３０の側面３０ａと冷媒３とが接触しているだけで、多孔質部３０の全体に冷媒３を浸透させることができる。また、多孔質部３０の全体に冷媒３を浸透させることができるので、多孔質部３０の上面３０ｂの全面を蒸発面とすることができる。 Further, in the present embodiment, the porous portion 30 is formed in the shape of a single plate. That is, the porous portion 30 is not divided. As a result, the refrigerant 3 can be permeated into the entire porous portion 30 only by the contact between the side surface 30a of the porous portion 30 and the refrigerant 3. Further, since the refrigerant 3 can be permeated into the entire porous portion 30, the entire upper surface 30b of the porous portion 30 can be used as an evaporation surface.

〔第２実施形態〕
次に、本開示の第２実施形態について、図４及び図５を用いて説明する。
本実施形態では、スプレッドシートの材料が第１実施形態と異なっている。また、スプレッドシート及び多孔質部の形状が第１実施形態と異なっている。その他の点は第１実施形態と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。 [Second Embodiment]
Next, the second embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
In this embodiment, the material of the spreadsheet is different from that of the first embodiment. Further, the shapes of the spreadsheet and the porous portion are different from those of the first embodiment. Since other points are the same as those of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same configurations, and detailed description thereof will be omitted.

本実施形態に係るスプレッドシート５１は、高熱伝導性材料であるグラフェンによって形成されている。一般的にグラフェンは、第１方向、第１方向と直交する第２方向、第１方向及び第２方向と直交する第３方向の３つの方向のうち、２つの方向に沿う方向において特に熱伝導性が高い。以下の説明では、熱伝導性が高い方向を「主たる熱伝導方向」と称する。 The spreadsheet 51 according to this embodiment is made of graphene, which is a highly thermally conductive material. In general, graphene is particularly heat-conducting in the direction along two of the three directions of the first direction, the second direction orthogonal to the first direction, the first direction and the third direction orthogonal to the second direction. Highly sex. In the following description, the direction in which the heat conductivity is high is referred to as the "main heat conduction direction".

本実施形態に用いられるグラフェンは、図４の矢印Ａ７で示すように、主たる熱伝導方向がＺ軸方向及びＸ軸方向となっている。すなわち、Ｙ軸方向の熱伝導性は、Ｚ軸方向及びＸ軸方向よりも低い。なお、図４では、図示の関係上、多孔質部５２を省略して図示している。 As shown by the arrow A7 in FIG. 4, the graphene used in the present embodiment has main heat conduction directions in the Z-axis direction and the X-axis direction. That is, the thermal conductivity in the Y-axis direction is lower than that in the Z-axis direction and the X-axis direction. In FIG. 4, the porous portion 52 is omitted for the sake of illustration.

また、本実施形態に係るスプレッドシート５１及び多孔質部５２は、図５に示すように、Ｘ軸方向（第１水平方向）の長さが、Ｙ軸方向（第２水平方向）の長さよりも長く形成されている。また、スプレッドシート５１及び多孔質部５２のＹ軸方向の長さは、発熱体２のＹ軸方向の長さよりもわずかに長い程度とされている。 Further, as shown in FIG. 5, the length of the spreadsheet 51 and the porous portion 52 according to the present embodiment is longer in the X-axis direction (first horizontal direction) than in the Y-axis direction (second horizontal direction). Is also formed long. Further, the length of the spreadsheet 51 and the porous portion 52 in the Y-axis direction is set to be slightly longer than the length of the heating element 2 in the Y-axis direction.

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、グラフェンによって形成されているスプレッドシート５１を介して発熱体２の熱が多孔質部５２へ伝達される。グラフェンは、熱伝導性が高い材料であるので、好適に発熱体２の熱を多孔質部５２へ伝達することができる。 According to this embodiment, the following effects are exhibited.
In this embodiment, the heat of the heating element 2 is transferred to the porous portion 52 via the spreadsheet 51 formed of graphene. Since graphene is a material having high thermal conductivity, the heat of the heating element 2 can be suitably transferred to the porous portion 52.

また、本実施形態では、多孔質部５２は発熱体２の上方に設けられている。また、多孔質部５２と発熱体２との間に設けられるスプレッドシート５１が、主たる熱伝導方向にＺ軸方向が含まれるグラフェンによって形成されている。これにより、スプレッドシート５１によってより好適に発熱体２の熱を多孔質部５２に伝達することができる。したがって、冷却性能を向上させることができる。 Further, in the present embodiment, the porous portion 52 is provided above the heating element 2. Further, the spreadsheet 51 provided between the porous portion 52 and the heating element 2 is formed of graphene including the Z-axis direction in the main heat conduction direction. As a result, the heat of the heating element 2 can be more preferably transferred to the porous portion 52 by the spreadsheet 51. Therefore, the cooling performance can be improved.

また、本実施形態では、スプレッドシート５１のＸ軸方向の長さが、Ｙ軸方向の長さよりも長い。また、スプレッドシート５１の主たる熱伝導方向に、Ｘ軸方向が、含まれている。すなわち、スプレッドシート５１は、熱伝導性が高いＸ軸方向において長く形成され、熱伝導性が低いＹ軸方向において短く形成されている。これにより、好適にスプレッドシート５１の全体に熱を伝達することができる。特に、スプレッドシート５１のＸ軸方向の端部まで、好適に熱を伝達することができる。また、Ｙ軸方向の長さが、発熱体２のＹ軸方向の長さよりもわずかに長い程度とされている。これによって、主たる熱伝導方向に含まれない方向であるＹ軸方向においても、端部まで、好適に熱を伝達することができる。したがって、スプレッドシート５１によって、発熱体２の熱を多孔質部５２へ伝達し易くすることができる。 Further, in the present embodiment, the length of the spreadsheet 51 in the X-axis direction is longer than the length in the Y-axis direction. In addition, the X-axis direction is included in the main heat conduction direction of the spreadsheet 51. That is, the spreadsheet 51 is formed long in the X-axis direction having high thermal conductivity and short in the Y-axis direction having low thermal conductivity. This allows heat to be suitably transferred to the entire spreadsheet 51. In particular, heat can be suitably transferred to the end of the spreadsheet 51 in the X-axis direction. Further, the length in the Y-axis direction is set to be slightly longer than the length in the Y-axis direction of the heating element 2. As a result, heat can be suitably transferred to the end even in the Y-axis direction, which is a direction not included in the main heat conduction direction. Therefore, the spreadsheet 51 can easily transfer the heat of the heating element 2 to the porous portion 52.

〔第３実施形態〕
次に、本開示の第３実施形態について、図６及び図７を用いて説明する。
本実施形態では、スプレッドシート及び多孔質部の形状が第１実施形態と異なっている。その他の点は第１実施形態と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
本実施形態に係るスプレッドシート６１は、図６に示すように、平板状の平板部６２と、平板部６２の上面から上方へ突出する凸部６３と、を有する。本実施形態に係る平板部６２の構造は、第１実施形態におけるスプレッドシート６１の構造と同様であるので、詳細な説明は省略する。
凸部６３は、複数形成されている。複数の凸部６３は、Ｘ軸方向に沿って、並んで配置されている。複数の凸部６３は、平板部６２の上面の略全域に設けられている。各凸部６３の形状は略同一とされている。各凸部６３は、Ｙ軸方向の略全域に延在している。また、各凸部６３は、図７に示すように、２つの傾斜面６３ａを有している。２つの傾斜面６３ａは、下端部同士がＸ軸方向に離間している。また、２つの傾斜面６３ａは、上方に向かうにしたがって離間する距離が短くなっており、上端同士が接続されている。 [Third Embodiment]
Next, the third embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
In this embodiment, the shapes of the spreadsheet and the porous portion are different from those in the first embodiment. Since other points are the same as those of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same configurations, and detailed description thereof will be omitted.
As shown in FIG. 6, the spreadsheet 61 according to the present embodiment has a flat plate portion 62 and a convex portion 63 protruding upward from the upper surface of the flat plate portion 62. Since the structure of the flat plate portion 62 according to the present embodiment is the same as the structure of the spreadsheet 61 in the first embodiment, detailed description thereof will be omitted.
A plurality of convex portions 63 are formed. The plurality of convex portions 63 are arranged side by side along the X-axis direction. The plurality of convex portions 63 are provided on substantially the entire upper surface of the flat plate portion 62. The shape of each convex portion 63 is substantially the same. Each convex portion 63 extends over substantially the entire area in the Y-axis direction. Further, each convex portion 63 has two inclined surfaces 63a as shown in FIG. 7. The lower ends of the two inclined surfaces 63a are separated from each other in the X-axis direction. Further, the distance between the two inclined surfaces 63a becomes shorter toward the upper side, and the upper ends are connected to each other.

本実施形態に係る多孔質部６４は、凸部６３の上面（傾斜面６３ａ）に沿って設けられている。すなわち、多孔質部６４は、各傾斜面６３ａに接触するように形成されていて、傾斜面６３ａの略全域を覆っている。多孔質部６４は、各傾斜面６３ａと接触する２つの板部が上端で接続された形状をしている。板部の厚さは、略一定とされている。多孔質部６４の上端は、液面３ａよりもわずかに上方に位置している。なお、液面３ａの高さは、上記説明に限定されない。液面３ａの高さは、多孔質部６４の上端と下端との間であれば、いずれの高さでもよい。 The porous portion 64 according to the present embodiment is provided along the upper surface (inclined surface 63a) of the convex portion 63. That is, the porous portion 64 is formed so as to be in contact with each inclined surface 63a, and covers substantially the entire area of the inclined surface 63a. The porous portion 64 has a shape in which two plate portions in contact with each inclined surface 63a are connected at the upper end. The thickness of the plate portion is substantially constant. The upper end of the porous portion 64 is located slightly above the liquid level 3a. The height of the liquid level 3a is not limited to the above description. The height of the liquid level 3a may be any height as long as it is between the upper end and the lower end of the porous portion 64.

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、スプレッドシート６１が上面から上方へ突出する凸部６３を有している。これにより、スプレッドシート６１の上面が平面の場合と比較して、スプレッドシート６１の上面の表面積を広くすることができる。また、本実施形態では、スプレッドシート６１の上面に沿って多孔質部６４が設けられている。スプレッドシート６１の上面の表面積が広いことから、多孔質部６４を設ける面積も大きくなる。換言すれば、多孔質部６４の体積が大きくなる。これにより、多孔質部６４と冷媒３とが接触する面積を増大させることができる。したがって、多孔質部６４が、より多くの冷媒３と熱交換することができる。よって、冷却性能を向上させることができる。
また、上方向に突出する凸部６３によって多孔質部６４の体積を大きくしているので、水平方向においてはスプレッドシート６１及び多孔質部６４を大きくする必要がない。これにより、水平方向において、スプレッドシート６１及び多孔質部６４の大きさの増大を抑制することができる。したがって、冷却装置１の水平方向の大きさの増大を抑制しつつ、冷却性能を向上させることができる。 According to this embodiment, the following effects are exhibited.
In this embodiment, the spreadsheet 61 has a protrusion 63 that projects upward from the top surface. As a result, the surface area of the upper surface of the spreadsheet 61 can be increased as compared with the case where the upper surface of the spreadsheet 61 is flat. Further, in the present embodiment, the porous portion 64 is provided along the upper surface of the spreadsheet 61. Since the surface area of the upper surface of the spreadsheet 61 is large, the area where the porous portion 64 is provided is also large. In other words, the volume of the porous portion 64 increases. As a result, the area of contact between the porous portion 64 and the refrigerant 3 can be increased. Therefore, the porous portion 64 can exchange heat with more refrigerant 3. Therefore, the cooling performance can be improved.
Further, since the volume of the porous portion 64 is increased by the convex portion 63 protruding upward, it is not necessary to increase the spreadsheet 61 and the porous portion 64 in the horizontal direction. As a result, it is possible to suppress an increase in the size of the spreadsheet 61 and the porous portion 64 in the horizontal direction. Therefore, it is possible to improve the cooling performance while suppressing an increase in the size of the cooling device 1 in the horizontal direction.

〔第４実施形態〕
次に、本開示の第４実施形態について説明する。
本実施形態では、スプレッドシートの材料が第３実施形態と異なっている。また、スプレッドシート及び多孔質部の形状が第３実施形態と異なっている。その他の点は第３実施形態と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。 [Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present disclosure will be described.
In this embodiment, the material of the spreadsheet is different from that of the third embodiment. Further, the shapes of the spreadsheet and the porous portion are different from those of the third embodiment. Since other points are the same as those of the third embodiment, the same reference numerals are given to the same configurations, and detailed description thereof will be omitted.

本実施形態に係るスプレッドシートは、高熱伝導性材料であるグラフェンによって形成されている。本実施形態に用いられるグラフェンは、主たる熱伝導方向がＺ軸方向及びＸ軸方向となっている（図７の矢印Ａ８参照）。すなわち、Ｙ軸方向の熱伝導性は、Ｚ軸方向及びＸ軸方向よりも低い。 The spreadsheet according to this embodiment is formed of graphene, which is a highly thermally conductive material. The graphene used in this embodiment has main heat conduction directions in the Z-axis direction and the X-axis direction (see arrow A8 in FIG. 7). That is, the thermal conductivity in the Y-axis direction is lower than that in the Z-axis direction and the X-axis direction.

また、本実施形態に係るスプレッドシート及び多孔質部は、Ｘ軸方向の長さが、Ｙ軸方向の長さよりも長く形成されている。また、スプレッドシート及び多孔質部のＹ軸方向の長さは、発熱体２のＹ軸方向の長さよりもわずかに長い程度とされている。 Further, the spreadsheet and the porous portion according to the present embodiment are formed so that the length in the X-axis direction is longer than the length in the Y-axis direction. Further, the length of the spreadsheet and the porous portion in the Y-axis direction is set to be slightly longer than the length of the heating element 2 in the Y-axis direction.

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、グラフェンによって形成されているスプレッドシートを介して発熱体２の熱が多孔質部へ伝達される。グラフェンは、熱伝導性が高い材料であるので、好適に発熱体２の熱を多孔質部へ伝達することができる。
また、スプレッドシートに形成された凸部６３の分だけ、一部の多孔質部の発熱体２から距離が長くなっている。しかしながら、スプレッドシートが、主たる熱伝導方向にＺ軸方向が含まれるグラフェンによって形成されているので、好適に発熱体２の熱を多孔質部へ伝達することができる。したがって、冷却性能を向上させることができる。 According to this embodiment, the following effects are exhibited.
In this embodiment, the heat of the heating element 2 is transferred to the porous portion via a spreadsheet formed of graphene. Since graphene is a material having high thermal conductivity, the heat of the heating element 2 can be suitably transferred to the porous portion.
Further, the distance from the heating element 2 of a part of the porous portion is increased by the amount of the convex portion 63 formed on the spreadsheet. However, since the spreadsheet is formed of graphene in which the Z-axis direction is included in the main heat conduction direction, the heat of the heating element 2 can be suitably transferred to the porous portion. Therefore, the cooling performance can be improved.

なお、本開示は上記各実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本開示の権利範囲に含まれるものとする。
例えば、上記各実施形態では、スプレッドシート及び多孔質部の形状が、平面視で長方形状である例について説明したが、スプレッドシート及び多孔質部の形状はこれに限定されない。例えば、平面視で正方形状であってもよい。
また、スプレッドシートに形成される凸部６３の形状も、上記各実施形態で説明した形状に限定されない。 It should be noted that the present disclosure is not limited to the configuration of each of the above embodiments, and changes and improvements can be appropriately made without departing from the gist of the present disclosure. The form is also included in the scope of rights of this disclosure.
For example, in each of the above embodiments, the shape of the spreadsheet and the porous portion is rectangular in a plan view, but the shape of the spreadsheet and the porous portion is not limited to this. For example, it may be square in a plan view.
Further, the shape of the convex portion 63 formed on the spreadsheet is not limited to the shape described in each of the above embodiments.

以上説明した各実施形態に記載の冷却装置は例えば以下のように把握される。
本開示の一態様に係る冷却装置は、発熱体（２）を冷却する冷却装置（１）であって、液相の冷媒（３）を貯留する貯留部（１０）と、前記発熱体の上方に設けられ、前記発熱体の熱が伝達される板状の多孔質部（３０）と、を備え前記多孔質部の側面（３０ａ）は、前記貯留部に貯留されている冷媒と接触し、前記多孔質部の上面（３０ｂ）の一部は、前記貯留部に貯留されている冷媒の液面（３ａ）から露出している。 The cooling device described in each of the above-described embodiments is grasped as follows, for example.
The cooling device according to one aspect of the present disclosure is a cooling device (1) for cooling the heating element (2), which is a storage unit (10) for storing the liquid phase refrigerant (3) and above the heating element. A plate-shaped porous portion (30) for transmitting the heat of the heating element, and a side surface (30a) of the porous portion come into contact with the refrigerant stored in the storage portion. A part of the upper surface (30b) of the porous portion is exposed from the liquid surface (3a) of the refrigerant stored in the storage portion.

上記構成では、貯留部に貯留されている冷媒と多孔質部の側面とが接触している。これにより、毛細管現象によって、貯留部に貯留されている冷媒が多孔質部の側面（側縁）から多孔質部に浸透する。これにより、多孔質部が冷媒を含浸した状態となる。換言すれば、多孔質部が有する多数の孔に冷媒が流入した状態となる。多孔質部には、発熱体からの熱が伝達されるので、発熱体から伝達された熱によって、多孔質部に浸透した冷媒が蒸発する。換言すれば、発熱体によって加熱された多孔質部と冷媒とが熱交換することで、冷媒が蒸発し、多孔質部が冷却される。これにより、発熱体を冷却することができる。また、多孔質部は、冷媒が蒸発して含浸する冷媒の量が低減すると、毛細管現象によって貯留部に貯留されている冷媒が、逐次多孔質部に浸透する。したがって、冷媒を多孔質部に供給する装置を用いることなく、継続的に発熱体を冷却することができる。 In the above configuration, the refrigerant stored in the storage portion and the side surface of the porous portion are in contact with each other. As a result, the refrigerant stored in the storage portion permeates into the porous portion from the side surface (side edge) of the porous portion due to the capillary phenomenon. As a result, the porous portion is in a state of being impregnated with the refrigerant. In other words, the refrigerant has flowed into a large number of pores of the porous portion. Since the heat from the heating element is transferred to the porous portion, the heat transferred from the heating element evaporates the refrigerant that has permeated the porous portion. In other words, the heat exchange between the porous portion heated by the heating element and the refrigerant causes the refrigerant to evaporate and cool the porous portion. Thereby, the heating element can be cooled. Further, in the porous portion, when the amount of the refrigerant impregnated by the evaporation of the refrigerant is reduced, the refrigerant stored in the storage portion due to the capillary phenomenon gradually permeates into the porous portion. Therefore, the heating element can be continuously cooled without using a device for supplying the refrigerant to the porous portion.

また、上記構成では、多孔質部と冷媒との熱交換を行っている。上述のように冷媒は、多孔質部が有する多数の孔に冷媒が流入した状態なので、例えば、冷媒と平板とが接触する場合と比較して、冷媒と多孔質部とが接触する面積が増大する。これにより、冷媒と熱交換をする熱交換面積を増大させることができる。したがって、冷却性能を向上させることができる。 Further, in the above configuration, heat exchange is performed between the porous portion and the refrigerant. As described above, since the refrigerant is in a state in which the refrigerant has flowed into a large number of holes of the porous portion, the area of contact between the refrigerant and the porous portion is increased as compared with the case where the refrigerant and the flat plate are in contact with each other, for example. do. As a result, the heat exchange area for heat exchange with the refrigerant can be increased. Therefore, the cooling performance can be improved.

また、上記構成では、多孔質部の上面は、貯留部に貯留されている冷媒の液面から露出している。換言すれば、多孔質部の上面は、貯留部に貯留されている冷媒の液面と同一の高さまたは液面よりも上方に位置している。すなわち、多孔質部の上方には、液相の冷媒が存在していない。多孔質部で蒸発した冷媒は、多孔質部の上面から多孔質部の外部へ流出し、該上面から上方に向かう。したがって、多孔質部で蒸発した気相の冷媒と、液相の冷媒とが干渉しない。よって、好適に冷媒を蒸発させることができるので、冷却性能を向上させることができる。 Further, in the above configuration, the upper surface of the porous portion is exposed from the liquid surface of the refrigerant stored in the storage portion. In other words, the upper surface of the porous portion is located at the same height as the liquid level of the refrigerant stored in the storage portion or above the liquid level. That is, there is no liquid phase refrigerant above the porous portion. The refrigerant evaporated in the porous portion flows out from the upper surface of the porous portion to the outside of the porous portion, and goes upward from the upper surface. Therefore, the gas phase refrigerant evaporated in the porous portion and the liquid phase refrigerant do not interfere with each other. Therefore, since the refrigerant can be suitably evaporated, the cooling performance can be improved.

また、上記構成では、多孔質部と冷媒とで熱交換を行っているので、冷媒との接触面積を増大させることができる。これにより、冷媒と熱交換をする熱交換面積を増大させることができるので、冷却性能を向上させることができる。
なお、多孔質部は、板面が水平面と完全に一致するように配置されていなくてもよく、板面が鉛直方向と交差する面となるように配置されていればよい。 Further, in the above configuration, since heat exchange is performed between the porous portion and the refrigerant, the contact area with the refrigerant can be increased. As a result, the heat exchange area for heat exchange with the refrigerant can be increased, so that the cooling performance can be improved.
The porous portion does not have to be arranged so that the plate surface completely coincides with the horizontal plane, and may be arranged so that the plate surface intersects the vertical direction.

また、本開示の一態様に係る冷却装置は、前記発熱体と前記多孔質部との間に設けられ、前記発熱体の熱を前記多孔質部へ伝達する伝達部（２０）を備え、前記伝達部は、前記多孔質部よりも熱伝導率が高い。 Further, the cooling device according to one aspect of the present disclosure is provided between the heating element and the porous portion, and includes a transmission unit (20) for transferring the heat of the heating element to the porous portion. The transfer portion has a higher thermal conductivity than the porous portion.

上記構成では、多孔質部よりも熱伝導率が高い伝達部を介して発熱体の熱が多孔質部へ伝達される。これにより、好適に発熱体の熱を多孔質部へ伝達することができる。 In the above configuration, the heat of the heating element is transferred to the porous portion through the transfer portion having a higher thermal conductivity than the porous portion. Thereby, the heat of the heating element can be suitably transferred to the porous portion.

また、本開示の一態様に係る冷却装置は、前記伝達部は、前記伝達部の主たる熱伝導方向が上下方向（Ｚ軸方向）となるように形成されている。 Further, in the cooling device according to one aspect of the present disclosure, the transmission unit is formed so that the main heat conduction direction of the transmission unit is the vertical direction (Z-axis direction).

また、上記構成では、多孔質部は発熱体の上方に設けられている。また、多孔質部と発熱体との間に設けられる伝達部が、主たる熱伝導方向が上下方向であるグラフェンによって形成されている。これにより、伝達部によってより好適に発熱体の熱を多孔質部に伝達することができる。したがって、冷却性能を向上させることができる。
なお、「主たる熱伝導方向」とは、熱伝導性が高い方向を意味する。 Further, in the above configuration, the porous portion is provided above the heating element. Further, the transmission portion provided between the porous portion and the heating element is formed of graphene whose main heat conduction direction is the vertical direction. As a result, the heat of the heating element can be more preferably transferred to the porous portion by the transmission portion. Therefore, the cooling performance can be improved.
The "main heat conduction direction" means a direction in which heat conductivity is high.

また、本開示の一態様に係る冷却装置は、前記伝達部は、グラフェンを含んで形成されている。 Further, in the cooling device according to one aspect of the present disclosure, the transmission portion is formed including graphene.

上記構成では、グラフェンによって形成されている伝達部を介して発熱体の熱が多孔質部へ伝達される。グラフェンは、熱伝導性が高い材料であるので、好適に発熱体の熱を多孔質部へ伝達することができる。 In the above configuration, the heat of the heating element is transferred to the porous portion through the transmission portion formed of graphene. Since graphene is a material having high thermal conductivity, the heat of the heating element can be suitably transferred to the porous portion.

なお、一般的にグラフェンは、第１方向、第１方向と直交する第２方向、第１方向及び第２方向と直交する第３方向の３つの方向のうち、２つの方向に沿う方向において特に熱伝導性が高い。グラフェンにおける「主たる熱伝導方向」とは、グラフェンにおける熱伝導性が高い方向を意味する。 In general, graphene is particularly contained in a direction along two of the three directions of the first direction, the second direction orthogonal to the first direction, the first direction, and the third direction orthogonal to the second direction. High thermal conductivity. The "main heat conduction direction" in graphene means the direction in which the heat conductivity in graphene is high.

また、本開示の一態様に係る冷却装置は、前記伝達部は、主たる熱伝導方向に前記上下方向と交差する第１水平方向（Ｘ軸方向）が含まれるグラフェンによって形成され、前記第１水平方向の長さが、前記上下方向及び前記第１水平方向の両方向と交差する第２水平方向（Ｙ軸方向）の長さよりも長い。 Further, in the cooling device according to one aspect of the present disclosure, the transmission portion is formed of a graphene including a first horizontal direction (X-axis direction) that intersects the vertical direction in the main heat conduction direction, and the first horizontal direction is provided. The length in the direction is longer than the length in the second horizontal direction (Y-axis direction) that intersects both the vertical direction and the first horizontal direction.

上記構成では、伝達部が、主たる熱伝導方向に、第１水平方向が含まれているグラフェンによって形成されている。すなわち、伝達部は、上下方向及び第１水平方向において熱伝導性が高く、第２水平方向において熱伝導性が他の方向のよりも低い。上記構成では、伝達部の第１水平方向の長さが、伝達部の第２水平方向の長さよりも長い。すなわち、伝達部は、熱伝導性が高い方向において長く、熱伝導性が低い方向において短い。これにより、発熱体の熱が、伝達部の全体に伝わり易くすることができる。特に、伝達部の第１水平方向の端部まで、好適に熱を伝達することができる。したがって、伝達部によって、発熱体の熱を多孔質部へ伝達し易くすることができる。 In the above configuration, the transfer portion is formed of graphene, which includes a first horizontal direction in the main heat conduction direction. That is, the transmission portion has high thermal conductivity in the vertical direction and the first horizontal direction, and has lower thermal conductivity in the second horizontal direction than in the other directions. In the above configuration, the length of the transmission unit in the first horizontal direction is longer than the length of the transmission unit in the second horizontal direction. That is, the transmission portion is long in the direction of high thermal conductivity and short in the direction of low thermal conductivity. As a result, the heat of the heating element can be easily transferred to the entire transmission unit. In particular, heat can be suitably transferred to the first horizontal end of the transfer portion. Therefore, the transfer unit can easily transfer the heat of the heating element to the porous portion.

また、本開示の一態様に係る冷却装置は、前記伝達部は、上面から上方へ突出する凸部（６３）を有し、前記多孔質部は、前記凸部の上面に沿って設けられている。 Further, in the cooling device according to one aspect of the present disclosure, the transmission portion has a convex portion (63) protruding upward from the upper surface, and the porous portion is provided along the upper surface of the convex portion. There is.

上記構成では、伝達部が上面から上方へ突出する凸部を有している。これにより、伝達部の上面が平面の場合と比較して、伝達部の上面の表面積を広くすることができる。また、上記構成では、伝達部の上面に沿って多孔質部が設けられている。伝達部の上面の表面積が広いことから、多孔質部を設ける面積も大きくなる。換言すれば、多孔質部の体積が大きくなる。これにより、多孔質部と冷媒とが接触する面積を増大させることができる。したがって、多孔質部が、より多くの冷媒と熱交換することができる。よって、冷却性能を向上させることができる。 In the above configuration, the transmission portion has a convex portion protruding upward from the upper surface. As a result, the surface area of the upper surface of the transmission portion can be increased as compared with the case where the upper surface of the transmission portion is flat. Further, in the above configuration, a porous portion is provided along the upper surface of the transmission portion. Since the surface area of the upper surface of the transmission portion is large, the area where the porous portion is provided is also large. In other words, the volume of the porous portion increases. As a result, the area of contact between the porous portion and the refrigerant can be increased. Therefore, the porous portion can exchange heat with more refrigerant. Therefore, the cooling performance can be improved.

また、上方向に突出する凸部によって多孔質部の体積を大きくしているので、水平方向においては伝達部及び多孔質部を大きくする必要がない。これにより、水平方向において、伝達部及び多孔部の大きさの増大を抑制することができる。したがって、冷却装置の水平方向の大きさの増大を抑制しつつ、冷却性能を向上させることができる。
なお、多孔質部の厚さは、一定であってもよい。 Further, since the volume of the porous portion is increased by the convex portion protruding upward, it is not necessary to increase the transmission portion and the porous portion in the horizontal direction. As a result, it is possible to suppress an increase in the size of the transmission portion and the porous portion in the horizontal direction. Therefore, it is possible to improve the cooling performance while suppressing an increase in the size of the cooling device in the horizontal direction.
The thickness of the porous portion may be constant.

また、本開示の一態様に係る冷却装置は、前記多孔質部の上方に設けられ、蒸発した冷媒を冷却する冷却部（４０）を備え、前記冷却部は、水平方向の端部に向けて下方へ傾斜しており、前記貯留部は、水平方向の側方を規定する側壁部（１２）を有し、前記多孔質部は、前記側壁部から離間して設けられていて、前記冷却部の前記端部は、前記側壁部と接続されている。 Further, the cooling device according to one aspect of the present disclosure is provided above the porous portion and includes a cooling portion (40) for cooling the evaporated refrigerant, and the cooling portion is directed toward an end portion in the horizontal direction. The storage portion is inclined downward, has a side wall portion (12) that defines a side in the horizontal direction, and the porous portion is provided apart from the side wall portion, and the cooling portion. The end of the is connected to the side wall.

上記構成では、多孔質部で蒸発した冷媒が上昇し冷却部へ到達する。冷却部に到達した冷媒は、冷却部で冷却され凝縮する。冷却された冷媒は、下方に位置する端部へ向かって流通する。冷却部の端部へ到達した冷媒は、端部から貯留部の側壁部へと移動する。側壁部へ移動した冷媒は、側壁部を伝い下方へ移動し、貯留部へ戻される。このようにして、ポンプ等を用いることなく、冷媒を循環させることができる。したがって、部品点数を低減し、冷却装置を小型化することができる。 In the above configuration, the refrigerant evaporated in the porous portion rises and reaches the cooling portion. The refrigerant that has reached the cooling section is cooled and condensed in the cooling section. The cooled refrigerant flows toward the lower end. The refrigerant that has reached the end of the cooling unit moves from the end to the side wall of the storage unit. The refrigerant that has moved to the side wall portion moves downward along the side wall portion and is returned to the storage portion. In this way, the refrigerant can be circulated without using a pump or the like. Therefore, the number of parts can be reduced and the cooling device can be miniaturized.

また、上記構成では、冷却部で凝縮した冷媒を側壁部へ移動させ、側壁部を介して貯留部へ戻している。これにより、多孔質部で蒸発した気相の冷媒と、冷却部で凝縮され貯留部へ戻される液相の冷媒とが干渉し難い。よって、好適に冷媒を蒸発させることができるので、冷却性能を向上させることができる。 Further, in the above configuration, the refrigerant condensed in the cooling portion is moved to the side wall portion and returned to the storage portion via the side wall portion. As a result, the gas phase refrigerant evaporated in the porous portion and the liquid phase refrigerant condensed in the cooling portion and returned to the storage portion are less likely to interfere with each other. Therefore, since the refrigerant can be suitably evaporated, the cooling performance can be improved.

１ ：冷却装置
２ ：発熱体
３ ：冷媒
３ａ ：液面
１０ ：貯留部
１１ ：底面部
１２ ：側壁部
１２ａ ：内面
２０ ：スプレッドシート（伝達部）
３０ ：多孔質部
３０ａ ：側面
３０ｂ ：上面
３１ ：流路
４０ ：冷却部
４１ ：傾斜部
５１ ：スプレッドシート
５２ ：多孔質部
６１ ：スプレッドシート
６２ ：平板部
６３ ：凸部
６３ａ ：傾斜面
６４ ：多孔質部
Ｓ ：閉空間 1: Cooling device 2: Heating element 3: Refrigerant 3a: Liquid level 10: Storage part 11: Bottom part 12: Side wall part 12a: Inner surface 20: Spreadsheet (transmission part)
30: Porous part 30a: Side surface 30b: Top surface 31: Flow path 40: Cooling part 41: Inclined part 51: Spreadsheet 52: Porous part 61: Spreadsheet 62: Flat plate part 63: Convex part 63a: Inclined surface 64: Porous part S: Closed space

Claims (7)

発熱体を冷却する冷却装置であって、
液相の冷媒を貯留する貯留部と、
前記発熱体の上方に設けられ、前記発熱体の熱が伝達される板状の多孔質部と、を備え、
前記多孔質部の側面は、前記貯留部に貯留されている冷媒と接触し、
前記多孔質部の上面の一部は、前記貯留部に貯留されている冷媒の液面から露出している冷却装置。 A cooling device that cools the heating element.
A storage unit that stores the liquid phase refrigerant and
It is provided above the heating element and includes a plate-shaped porous portion through which the heat of the heating element is transferred.
The side surface of the porous portion comes into contact with the refrigerant stored in the reservoir, and is brought into contact with the refrigerant.
A cooling device in which a part of the upper surface of the porous portion is exposed from the liquid surface of the refrigerant stored in the storage portion. 前記発熱体と前記多孔質部との間に設けられ、前記発熱体の熱を前記多孔質部へ伝達する伝達部を備え、
前記伝達部は、前記多孔質部よりも熱伝導率が高い請求項１に記載の冷却装置。 It is provided between the heating element and the porous portion, and includes a transmission portion that transfers the heat of the heating element to the porous portion.
The cooling device according to claim 1, wherein the transmission portion has a higher thermal conductivity than the porous portion. 前記伝達部は、前記伝達部の主たる熱伝導方向が上下方向となるように形成されている請求項２に記載の冷却装置。 The cooling device according to claim 2, wherein the transmission unit is formed so that the main heat conduction direction of the transmission unit is in the vertical direction. 前記伝達部は、グラフェンを含んで形成されている請求項３に記載の冷却装置。 The cooling device according to claim 3, wherein the transmission unit is formed to include graphene. 前記伝達部は、主たる熱伝導方向に前記上下方向と交差する第１水平方向が含まれるグラフェンによって形成され、前記第１水平方向の長さが、前記上下方向及び前記第１水平方向の両方向と交差する第２水平方向の長さよりも長い請求項４に記載の冷却装置。 The transmission portion is formed of a graphene including a first horizontal direction that intersects the vertical direction in a main heat conduction direction, and the length in the first horizontal direction is both the vertical direction and the first horizontal direction. The cooling device according to claim 4, which is longer than the length of the intersecting second horizontal direction. 前記伝達部は、上面から上方へ突出する凸部を有し、
前記多孔質部は、前記凸部の上面に沿って設けられている請求項２から請求項５のいずれかに記載の冷却装置。 The transmission portion has a convex portion that protrudes upward from the upper surface.
The cooling device according to any one of claims 2 to 5, wherein the porous portion is provided along the upper surface of the convex portion. 前記多孔質部の上方に設けられ、蒸発した冷媒を冷却する冷却部を備え、
前記冷却部は、水平方向の端部に向けて下方へ傾斜しており、
前記貯留部は、水平方向の側方を規定する側壁部を有し、
前記多孔質部は、前記側壁部から離間して設けられていて、
前記冷却部の前記端部は、前記側壁部と接続されている請求項１から請求項６のいずれかに記載の冷却装置。
A cooling unit provided above the porous portion to cool the evaporated refrigerant is provided.
The cooling section is inclined downward toward the horizontal end.
The reservoir has a side wall that defines the sides in the horizontal direction.
The porous portion is provided so as to be separated from the side wall portion.
The cooling device according to any one of claims 1 to 6, wherein the end portion of the cooling portion is connected to the side wall portion.
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