JP2021145027A - 冷却装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却装置の冷却効率を向上させる。【解決手段】冷却装置１０は、チャンバー１４と、ヒートシンク１６と、ウィック１８と、作動液２０とを備える。チャンバー１４は、第一壁部２２と、第一壁部２２と対向する第二壁部２４とを有しており、中空体である。ヒートシンク１６は、第二壁部２４の外面に設けられている。ウィック１８は、第一壁部２２の内面から第二壁部２４の内面に亘って設けられており、多孔質体である。作動液２０は、チャンバー１４の内側に収容されている。ウィック１８は、第二壁部２４の外面に沿って流れる冷媒の流れの上流側に位置する第一多孔質部３２と、冷媒の流れの下流側に位置する第二多孔質部３４とを有する。第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２よりも作動液２０に対する毛細管現象が促進される性質を有する。【選択図】図４

Description

本願の開示する技術は、冷却装置及び電子機器に関する。

例えば、発熱体を冷却するための冷却装置としては、次のものが公知である。すなわち、公知の冷却装置は、中空体であるチャンバーと、チャンバーの内面に設けられたウィックと、チャンバーの内側に収容された作動液とを備える（例えば、特許文献１〜５参照）。この種の冷却装置については、以下の通り、冷却効率を向上させるための種々の工夫が検討されている。

例えば、第一の例に係る冷却装置では、チャンバーの受熱壁の外面に発熱体取付部が設けられており、受熱壁の内面にウィックが設けられている。ウィックの空孔率は、発熱体取付部の近傍では低く、発熱体取付部の近傍以外では高く設定されている（例えば、特許文献１参照）。

また、第二の例に係る冷却装置では、チャンバーの下壁部が受熱部とされ、チャンバーの上壁部が放熱部とされている。チャンバーの内面には、ウィックが設けられており、ウィックは、受熱部の内面に設けられたウィック部を有する。このウィック部は、下層が上層よりも孔の径が大きいか又は密度が低く形成されている（例えば、特許文献２参照）。

また、第三の例に係る冷却装置では、チャンバーの水平方向の一端側にヒートシンクが配置され、チャンバーの水平方向の他端側に発熱体が配置されている。チャンバーの内面には、ウィックが設けられており、ウィックは、発熱体側とヒートシンク側とで孔の径が異なるか又は厚さが異なっている（例えば、特許文献３〜５参照）。

特開２０００−４９２６６号公報 特開２０１０−２１２５号公報 特開２００３−２１４７７９号公報 特開２０１５−１２１３７３号公報 実用新案登録第３１３８９６３号公報

しかしながら、上記従来技術では、チャンバーの第一壁部の外面に発熱体が接続され、チャンバーの第二壁部の外面にヒートシンクが設けられた冷却装置において、冷媒が第二壁部の外面に沿って流れる場合が考慮されていない。

本願の開示する技術は、一つの側面として、冷媒が第二壁部の外面に沿って流れる冷却装置の冷却効率を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するために、本願の開示する技術に係る冷却装置は、チャンバーと、ヒートシンクと、ウィックと、作動液とを備える。チャンバーは、第一壁部と、第一壁部と対向する第二壁部とを有しており、中空体である。ヒートシンクは、第二壁部の外面に設けられている。ウィックは、第一壁部の内面から第二壁部の内面に亘って設けられており
、多孔質体である。作動液は、チャンバーの内側に収容されている。ウィックは、第二壁部の外面に沿って流れる冷媒の流れの上流側に位置する第一多孔質部と、冷媒の流れの下流側に位置する第二多孔質部とを有する。第二多孔質部は、第一多孔質部よりも作動液に対する毛細管現象が促進される性質を有する。

本願の開示する技術によれば、冷媒が第二壁部の外面に沿って流れる冷却装置の冷却効率を向上させることができる。

電子機器の一例を示す斜視図である。 図１の冷却装置及び発熱体の四面図である。 第一実施形態に係る冷却装置及び電子部品の縦断面図である。 図３の冷却装置における作動液の流れを説明する図である。 第二実施形態に係る冷却装置及び電子部品の縦断面図である。 第三実施形態に係る冷却装置及び電子部品の縦断面図である。 第四実施形態に係る冷却装置及び電子部品の縦断面図である。 第五実施形態に係る冷却装置及び電子部品の縦断面図である。 第六実施形態に係る冷却装置及び電子部品の平面図である。 第七実施形態に係る冷却装置及び電子部品の縦断面図である。 第八実施形態に係る冷却装置及び電子部品の縦断面図である。 第九実施形態に係る冷却装置及び電子部品の縦断面図である。 第十実施形態に係る冷却装置及び電子部品の縦断面図である。 第十一実施形態に係る冷却装置及び電子部品の縦断面図である。 第十二実施形態に係る冷却装置及び電子部品の縦断面図である。 実施例で用いた解析モデルを示す図である。 実施例と比較例との解析結果を比較する図である。 第一比較例に係る冷却装置及び発熱体の縦断面図である。 第二比較例に係る冷却装置及び発熱体の縦断面図である。 第三比較例に係る冷却装置及び発熱体の縦断面図である。

［第一実施形態］
はじめに、本願の開示する技術の第一実施形態を説明する。

図１は、電子機器４０の一例を示す斜視図である。電子機器４０は、筐体４２と、基板ユニット４４と、複数の送風機４６とを備える。基板ユニット４４は、筐体４２に収容されており、複数の送風機４６は、筐体４２の背面部に設けられている。複数の送風機４６が作動すると、筐体４２の前面部から背面部に向けて流れる空気４８の流れが形成される。

基板ユニット４４は、プリント基板８と、冷却装置１０と、発熱体１２とを備える。発熱体１２は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）等の電子部品である。発熱体１２は、プリント基板８の上に配置されており、冷却装置１０は、発熱体１２の上に配置されている。

図２は、図１の冷却装置１０及び発熱体１２の四面図（平面図、２Ａ−２Ａ線断面図、２Ｂ−２Ｂ線断面図、２Ｃ−２Ｃ線断面図）である。一例として、矢印Ｘ方向は、冷却装置１０の奥行方向を示し、矢印Ｙ方向は、冷却装置１０の横幅方向を示し、矢印Ｚ方向は、冷却装置１０の高さ方向を示している。冷却装置１０は、チャンバー１４と、ヒートシンク１６と、ウィック１８と、作動液２０とを備える。

チャンバー１４は、偏平容器状の中空体である。このチャンバー１４は、第一壁部２２と、第二壁部２４と、複数の側壁部２６とを有する。第二壁部２４は、矢印Ｚ方向に第一壁部２２と対向している。複数の側壁部２６は、第一壁部２２及び第二壁部２４の周囲に形成されている。第一壁部２２の外面（下面）には、発熱体１２が接続されている。第一壁部２２の外面は、チャンバー１４の外側に位置する面である。

ヒートシンク１６は、第二壁部２４の外面（上面）に設けられている。第二壁部２４の外面は、チャンバー１４の外側に位置する面である。ヒートシンク１６は、矢印Ｙ方向に並ぶ複数のフィン２８を有する。複数のフィン２８の各々は、矢印Ｘ方向を長さ方向として延びている。矢印Ｘ方向は、上述の空気４８の流れの方向に相当する。ヒートシンク１６は、第二壁部２４の外面に沿って流れる空気４８によって冷却される。空気４８は、「冷媒」一例である。

ウィック１８は、第一壁部２２の内面から第二壁部２４の内面に亘って設けられている。つまり、ウィック１８は、第一壁部２２の内面、第二壁部２４の内面及び複数の側壁部２６の内面に設けられた部分を有する。第一壁部２２の内面、第二壁部２４の内面及び複数の側壁部２６の内面は、チャンバー１４の内側に位置する面である。矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向の方向から見た場合に、ウィック１８の断面形状は、それぞれ環状である。ウィック１８の内側には、空洞３０が形成されている。このウィック１８は、多孔質体である。多孔質体は、多数の孔が形成された部材である。作動液２０は、チャンバー１４の内側に収容されている。

図３は、図２の２Ａ−２Ａ線断面図を拡大して示す図であって、第一実施形態に係る冷却装置１０及び電子部品の縦断面図である。また、図４は、図３の冷却装置における作動液２０の流れを説明する図である。この冷却装置１０では、発熱体１２が発熱し、第一壁部２２が受熱すると、第一壁部２２から受熱した作動液２０が気化して蒸気となり、この蒸気が空洞３０を第二壁部２４の側に向けて移動する。矢印Ｖは、蒸気の移動経路を示している。第二壁部２４に放熱した蒸気は液化して作動液２０に戻され、この作動液２０がウィック１８を通じて第二壁部２４の側から第一壁部２２の側に移動する。作動液２０が液相と気相に変化しつつ、第一壁部２２の側と第二壁部２４の側との間を循環することにより、第一壁部２２の熱が第二壁部２４に輸送され、発熱体１２が冷却される。

上述のウィック１８は、矢印Ｘ方向の中央部を境に構成が異なっている。すなわち、ウィック１８は、第一多孔質部３２と、第二多孔質部３４とを有する。第一多孔質部３２は、ウィック１８のうち、空気４８の流れの上流側に位置する部分であり、第二多孔質部３４は、ウィック１８のうち、空気４８の流れの下流側に位置する部分である。第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２よりも厚さ（肉厚）が厚くなっている。つまり、第一多孔質部３２の厚さをｔ１、第二多孔質部３４の厚さをｔ２とすると、ｔ２＞ｔ１である。第二多孔質部３４の厚さｔ２が第一多孔質部３２の厚さｔ１よりも厚いことにより、第二多孔質部３４は、後述するように、第一多孔質部３２よりも作動液２０に対する毛細管現象が促進される性質を有する。

第一多孔質部３２は、より具体的には、第一受熱部３２Ａと、第一放熱部３２Ｂと、第一連結部３２Ｃとを有する。第一受熱部３２Ａは、第一壁部２２の内面に設けられており、第一放熱部３２Ｂは、第二壁部２４の内面に設けられており、第一連結部３２Ｃは、側壁部２６の内面に設けられている。第一受熱部３２Ａと第一放熱部３２Ｂとは、第一連結部３２Ｃによって連結されている。第一受熱部３２Ａの厚さ、第一放熱部３２Ｂの厚さ及び第一連結部３２Ｃの厚さは、それぞれ一定である。また、第一受熱部３２Ａの厚さ、第一放熱部３２Ｂの厚さ及び第一連結部３２Ｃの厚さは、同じである。

同様に、第二多孔質部３４は、より具体的には、第二受熱部３４Ａと、第二放熱部３４Ｂと、第二連結部３４Ｃとを有する。第二受熱部３４Ａは、第一壁部２２の内面に設けられており、第二放熱部３４Ｂは、第二壁部２４の内面に設けられており、第二連結部３４Ｃは、側壁部２６の内面に設けられている。第二受熱部３４Ａと第二放熱部３４Ｂとは、第二連結部３４Ｃによって連結されている。第二受熱部３４Ａの厚さ、第二放熱部３４Ｂの厚さ及び第二連結部３４Ｃの厚さは、それぞれ一定である。また、第二受熱部３４Ａの厚さ、第二放熱部３４Ｂの厚さ及び第二連結部３４Ｃの厚さは、同じである。

冷却装置１０は、矢印Ｘ方向を水平方向として配置されており、第一多孔質部３２及び第二多孔質部３４は、水平方向に並んで配置されている。第一多孔質部３２及び第二多孔質部３４は、矢印Ｘ方向に対称に形成されている。第一多孔質部３２及び第二多孔質部３４の境界３６（図２も参照）は、矢印Ｚ方向に見た場合に、発熱体１２と重なる位置に設定されている。

また、第一多孔質部３２及び第二多孔質部３４は、矢印Ｘ方向にフィン２８とオーバーラップしている。すなわち、第一多孔質部３２及び第二多孔質部３４は、フィン２８の長さの範囲Ｌに亘って設けられた部分を有する。第一実施形態では、一例として、第一多孔質部３２及び第二多孔質部３４は、フィン２８よりも矢印Ｘ方向の長さが長く形成されており、第一多孔質部３２の上流側の端部及び第二多孔質部３４の下流側の端部は、フィン２８の長さの範囲Ｌの外側に位置する。

なお、第一実施形態では、第二多孔質部３４の厚さｔ２が第一多孔質部３２の厚さｔ１よりも厚いが、第一多孔質部３２と第二多孔質部３４とは孔の径及び孔の数が同じである。

第一多孔質部３２の孔の径とは多孔質体である第一多孔質部３２に形成された多数の孔の平均直径のことである。同様に、第二多孔質部３４の孔の径とは多孔質体である第二多孔質部３４に形成された多数の孔の平均直径のことである。

また、第一多孔質部の孔の数とは多孔質体である第一多孔質部３２に形成された多数の孔の数のことである。同様に、第二多孔質部の孔の数とは多孔質体である第二多孔質部３４に形成された多数の孔の数のことである。

ウィック１８は、例えば、焼結により作成される。ウィック１８が焼結により作成される場合、例えば、焼結材料の厚さを変えることで、第二多孔質部３４の厚さｔ２を第一多孔質部３２の厚さｔ１よりも厚くすることができる。

また、ウィック１８は、例えば、エッジング等の微細加工によって作成される。ウィック１８がエッジングにより作成される場合、エッジングのメッシュの厚さを変えることで、第二多孔質部３４の厚さｔ２を第一多孔質部３２の厚さｔ１よりも厚くすることができる。

次に、第一実施形態の作用及び効果について説明する。

先ず、第一実施形態の作用及び効果を明確にするために比較例について説明する。図１８は、第一比較例に係る冷却装置１１０及び発熱体１２の縦断面図である。第一比較例に係る冷却装置１１０は、上述の第一実施形態に係る冷却装置１０に対し、ウィック１８の厚さ（肉厚）ｔが一定である。第一比較例において、上記以外の構成は、第一実施形態と同じである。

この第一比較例に係る冷却装置１１０では、空気４８が第二壁部２４の外面に沿って流れると、第二壁部２４は下流側の方が上流側よりも温度が高くなる。このため、ウィック１８の下流側では、ウィック１８の上流側よりも受熱部１８Ａと放熱部１８Ｂの温度差が小さくなり、ウィック１８の下流側では、ウィック１８の上流側よりも作動液２０が循環しにくくなる。この結果、冷却装置１１０の冷却効率が低下する。

これに対し、第一実施形態に係る冷却装置１０では、第二多孔質部３４の厚さｔ２が第一多孔質部３２よりも厚さｔ１よりも厚いので、第二多孔質部３４では、作動液２０が移動する流路の断面積が拡大し、流動抵抗が減少する。これにより、第二多孔質部３４では、第一多孔質部３２よりも作動液２０に対する毛細管現象が促進されるので、作動液２０を円滑に循環させることができる。この結果、第一比較例に比して、冷却装置１０の冷却効率を向上させることができる。

［第二実施形態］
次に、本願の開示する技術の第二実施形態を説明する。

図５は、第二実施形態に係る冷却装置１０及び発熱体１２の縦断面図である。第二実施形態では、上述の第一実施形態に対し、冷却装置１０の構成が次のように変更されている。

すなわち、チャンバー１４の第二壁部２４には、ウォータジャケット５６が設けられている。第二壁部２４とウォータジャケット５６との間は、矢印Ｘ方向に沿って液体５８が流れる流路として形成されている。液体５８は、「冷媒」の一例である。第二実施形態において、上記以外の構成は、第一実施形態と同じである。

ここで、第二実施形態に対する比較例について説明する。図１９は、第二比較例に係る冷却装置１１０及び発熱体１２の縦断面図である。第二比較例に係る冷却装置１１０は、上述の第二実施形態に係る冷却装置１０に対し、ウィック１８の厚さ（肉厚）ｔが一定である。第二比較例において、上記以外の構成は、第二実施形態と同じである。

この第二比較例に係る冷却装置１１０では、液体５８が第二壁部２４の外面に沿って流れると、第二壁部２４は下流側の方が上流側よりも温度が高くなる。このため、ウィック１８の下流側では、ウィック１８の上流側よりも受熱部１８Ａと放熱部１８Ｂの温度差が小さくなり、ウィック１８の下流側では、ウィック１８の上流側よりも作動液２０が循環しにくくなる。この結果、冷却装置１１０の冷却効率が低下する。

これに対し、第二実施形態に係る冷却装置１０では、第二多孔質部３４の厚さｔ２が第一多孔質部３２よりも厚さｔ１よりも厚いので、第二多孔質部３４では、作動液２０が移動する流路の断面積が拡大し、流動抵抗が減少する。これにより、第二多孔質部３４では、第一多孔質部３２よりも作動液２０に対する毛細管現象が促進されるので、作動液２０を円滑に循環させることができる。この結果、第二比較例に比して、冷却装置１０の冷却効率を向上させることができる。

［第三実施形態］
次に、本願の開示する技術の第三実施形態を説明する。

図６は、第三実施形態に係る冷却装置１０及び発熱体１２の縦断面図である。第三実施形態では、上述の第一実施形態に対し、冷却装置１０の構成が次のように変更されている。

すなわち、冷却装置１０は、矢印Ｘ方向を鉛直方向として配置されており、第一多孔質部３２及び第二多孔質部３４は、鉛直方向に並んで配置されている。第三実施形態において、上記以外の構成は、第一実施形態と同じである。

ここで、第三実施形態に対する比較例について説明する。図２０は、第三比較例に係る冷却装置１１０及び発熱体１２の縦断面図である。第三比較例に係る冷却装置１１０は、上述の第三実施形態に係る冷却装置１０に対し、ウィック１８の厚さ（肉厚）ｔが一定である。第三比較例において、上記以外の構成は、第三実施形態と同じである。

この第三比較例に係る冷却装置１１０では、空気４８が第二壁部２４の外面に沿って流れると、第二壁部２４は下流側の方が上流側よりも温度が高くなる。このため、ウィック１８の下流側では、ウィック１８の上流側よりも受熱部１８Ａと放熱部１８Ｂの温度差が小さくなり、ウィック１８の下流側では、ウィック１８の上流側よりも作動液２０が循環しにくくなる。この結果、冷却装置１１０の冷却効率が低下する。

これに対し、第三実施形態に係る冷却装置１０では、第二多孔質部３４の厚さｔ２が第一多孔質部３２よりも厚さｔ１よりも厚いので、第二多孔質部３４では、作動液２０が移動する流路の断面積が拡大し、流動抵抗が減少する。これにより、第二多孔質部３４では、第一多孔質部３２よりも作動液２０に対する毛細管現象が促進されるので、作動液２０を円滑に循環させることができる。この結果、第三比較例に比して、冷却装置１０の冷却効率を向上させることができる。

［第四実施形態］
次に、本願の開示する技術の第四実施形態を説明する。

図７は、第四実施形態に係る冷却装置１０及び発熱体１２の縦断面図である。第四実施形態では、上述の第一実施形態に対し、冷却装置１０の構成が次のように変更されている。

すなわち、第二多孔質部３４の厚さｔ２は、第一多孔質部３２から遠ざかるに従って第一多孔質部３２の厚さｔ１よりも厚くなっている。第一多孔質部３２の厚さｔ１は、一定である。第二多孔質部３４の厚さｔ２が、第一多孔質部３２から遠ざかるに従って第一多孔質部３２の厚さｔ１よりも厚くなることにより、第二多孔質部３４の平均厚さが第一多孔質部３２の平均厚さよりも厚くなる。これにより、第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２よりも作動液２０に対する毛細管現象が促進される性質を有する。

この第四実施形態に係る冷却装置１０では、第二多孔質部３４の厚さｔ２が、第一多孔質部３２から遠ざかるに従って第一多孔質部３２の厚さｔ１よりも厚くなるので、第二多孔質部３４では、作動液２０が移動する流路の断面積が拡大し、流動抵抗が減少する。これにより、第二多孔質部３４では、第一多孔質部３２よりも作動液２０に対する毛細管現象が促進されるので、作動液２０を円滑に循環させることができる。この結果、冷却装置１０の冷却効率を向上させることができる。

［第五実施形態］
次に、本願の開示する技術の第五実施形態を説明する。

図８は、第五実施形態に係る冷却装置１０及び発熱体１２の縦断面図である。第五実施形態では、上述の第一実施形態に対し、冷却装置１０の構成が次のように変更されている。

すなわち、冷却装置１０は、矢印Ｘ方向を鉛直方向として配置されており、第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２の鉛直方向上側に位置する。第一多孔質部３２の厚さｔ１は、第二多孔質部３４から遠ざかるに従って厚くなり、第二多孔質部３４の厚さｔ２は、第一多孔質部３２から遠ざかるに従って厚くなる。第一多孔質部３２と第二多孔質部３４の境界３６では、一例として、第一多孔質部３２の厚さｔ１と第二多孔質部３４の厚さｔ２とは同じである。この第五実施形態では、一例として、第一多孔質部３２及び第二多孔質部３４は、矢印Ｘ方向に対称な構成となっている。第五実施形態において、上記以外の構成は、第一実施形態と同じである。

この第五実施形態に係る冷却装置１０では、一例として、第一多孔質部３２及び第二多孔質部３４が矢印Ｘ方向に対称な構成となっている。しかしながら、第一多孔質部３２が第二多孔質部３４よりも鉛直方向下側に位置するので、重力の影響により、第二多孔質部３４よりも第一多孔質部３２に多くの作動液２０が集まる。このため、第一多孔質部３２では、作動液２０が滞ることにより、第二多孔質部３４に比して作動液２０に対する毛細管現象が抑制される。換言すれば、第二多孔質部３４では、第一多孔質部３２に比して作動液２０に対する毛細管現象が促進される。つまり、この第五実施形態においても、第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２よりも作動液２０に対する毛細管現象が促進される性質を有する。

この第五実施形態に係る冷却装置１０では、第二多孔質部３４の厚さｔ２が、第一多孔質部３２から遠ざかるに従って第一多孔質部３２の厚さｔ１よりも厚くなるので、第二多孔質部３４では、作動液２０が移動する流路の断面積が拡大し、流動抵抗が減少する。これにより、第二多孔質部３４では、作動液２０に対する毛細管現象が促進される。

また、この第五実施形態では、重力の影響により、第二多孔質部３４よりも第一多孔質部３２に多くの作動液２０が集まるが、第一多孔質部３２の厚さｔ１は、第二多孔質部３４から遠ざかるに従って厚くなる。したがって、第一多孔質部３２の厚さｔ１が第二多孔質部３４から遠ざかるに従って厚くなる分、第一多孔質部３２においても、作動液２０に対する毛細管現象が促進されるので、作動液２０を円滑に循環させることができる。以上より、冷却装置１０の冷却効率を向上させることができる。

［第六実施形態］
次に、本願の開示する技術の第六実施形態を説明する。

図９は、第六実施形態に係る冷却装置１０及び発熱体１２の平面図である。図９では、チャンバー１４の第二壁部２４が切断線Ｃにより切断された状態で示されている。第六実施形態では、上述の第一実施形態に対し、冷却装置１０の構成が次のように変更されている。

すなわち、冷却装置１０には、複数の発熱体１２が接続されている。複数の発熱体１２は、第一発熱体１２Ａと、複数の第二発熱体１２Ｂとを含んでいる。複数の第二発熱体１２Ｂは、矢印Ｘ方向における位置が第一発熱体１２Ａと異なる。つまり、複数の第二発熱体１２Ｂは、第一発熱体Ａに対して矢印Ｘ方向にずれて配置されている。

第一多孔質部３２及び第二多孔質部３４の境界３６は、矢印Ｚ方向に見た場合に、第一発熱体１２Ａ及び第二発熱体１２Ｂと重なる位置に設定されている。つまり、第一多孔質部３２及び第二多孔質部３４の境界３６は、矢印Ｚ方向に見た場合に、矢印Ｘ方向にずれて配置された第一発熱体１２Ａ及び第二発熱体１２Ｂと重なるようにジグザグ状に形成されている。

このように構成されていると、各発熱体１２の下流側に第二多孔質部３４が配置されるので、各発熱体１２の下流側において、作動液２０に対する毛細管現象を促進することができる。この結果、各発熱体１２に対する冷却効率を向上させることができる。

［第七実施形態］
次に、本願の開示する技術の第七実施形態を説明する。

図１０は、第七実施形態に係る冷却装置１０及び発熱体１２の縦断面図である。第七実施形態では、上述の第一実施形態に対し、冷却装置１０の構成が次のように変更されている。

すなわち、第二多孔質部３４の厚さｔ２は、第一多孔質部３２の厚さｔ１と同じであり、第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２と同じ孔の数であるが、第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２よりも孔の径が小さい。これにより、第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２よりも作動液２０に対する毛細管現象が促進される性質を有する。

例えば、ウィック１８が焼結により作成される場合、焼結材料の粒子の大きさ及び数を変えることで、第二多孔質部３４の孔の径を第一多孔質部３２の孔の径よりも小さくすることができる。また、例えば、ウィック１８がエッジングにより作成される場合、エッジングのメッシュの大きさ及び数を変えることで、第二多孔質部３４の孔の径を第一多孔質部３２の孔の径よりも小さくすることができる。

この第七実施形態に係る冷却装置１０では、第二多孔質部３４が第一多孔質部３２よりも孔の径が小さいので、第二多孔質部３４では、第一多孔質部３２よりも毛細管力が増加する。これにより、第二多孔質部３４では、第一多孔質部３２よりも作動液２０に対する毛細管現象が促進されるので、作動液２０を円滑に循環させることができる。この結果、冷却装置１０の冷却効率を向上させることができる。

また、第二多孔質部３４の厚さｔ２が第一多孔質部３２の厚さｔ１と同じことにより、第二多孔質部３４における第二受熱部３４Ａ及び第二放熱部３４Ｂ間の隙間が、第一多孔質部３２における第一受熱部３２Ａ及び第一放熱部３２Ｂ間の隙間と同じ寸法になる。これにより、第二受熱部３４Ａ及び第二放熱部３４Ｂ間の隙間における蒸気の伝播量を確保できるので、冷却装置１０の冷却効率をより向上させることができる。

［第八実施形態］
次に、本願の開示する技術の第八実施形態を説明する。

図１１は、第八実施形態に係る冷却装置１０及び発熱体１２の縦断面図である。第八実施形態では、上述の第一実施形態に対し、冷却装置１０の構成が次のように変更されている。

すなわち、第二多孔質部３４の厚さｔ２は、第一多孔質部３２の厚さｔ１と同じであり、第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２と同じ孔の径であるが、第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２よりも孔の数が多い。これにより、第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２よりも作動液２０に対する毛細管現象が促進される性質を有する。

例えば、ウィック１８が焼結により作成される場合、焼結材料の粒子の大きさ及び数を変えることで、第二多孔質部３４の孔の数を第一多孔質部３２の孔の数よりも多くすることができる。また、例えば、ウィック１８がエッジングにより作成される場合、エッジングのメッシュの大きさ及び数を変えることで、第二多孔質部３４の孔の数を第一多孔質部３２の孔の数よりも多くすることができる。

この第八実施形態に係る冷却装置１０では、第二多孔質部３４が第一多孔質部３２よりも孔の数が多いので、第二多孔質部３４では、第一多孔質部３２よりも作動液２０が移動する流路の断面積が拡大し、流動抵抗が減少する。これにより、第二多孔質部３４では、第一多孔質部３２よりも作動液２０に対する毛細管現象が促進されるので、作動液２０を円滑に循環させることができる。この結果、冷却装置１０の冷却効率を向上させることができる。

また、第二多孔質部３４の厚さｔ２が第一多孔質部３２の厚さｔ１と同じことにより、第二多孔質部３４における第二受熱部３４Ａ及び第二放熱部３４Ｂ間の隙間が、第一多孔質部３２における第一受熱部３２Ａ及び第一放熱部３２Ｂ間の隙間と同じ寸法になる。これにより、第二受熱部３４Ａ及び第二放熱部３４Ｂ間の隙間における蒸気の伝播量を確保できるので、冷却装置１０の冷却効率をより向上させることができる。

［第九実施形態］
次に、本願の開示する技術の第九実施形態を説明する。

図１２は、第九実施形態に係る冷却装置１０及び発熱体１２の縦断面図である。第九実施形態では、上述の第一実施形態に対し、冷却装置１０の構成が次のように変更されている。

すなわち、第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２と同じ孔の数であるが、第二多孔質部３４の厚さｔ２は、第一多孔質部３２の厚さｔ１よりも厚く、第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２よりも孔の径が小さい。これにより、第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２よりも作動液２０に対する毛細管現象が促進される性質を有する。

この第九実施形態に係る冷却装置１０では、第二多孔質部３４の厚さｔ２が第一多孔質部３２の厚さｔ１よりも厚いので、第二多孔質部３４では、第一多孔質部３２よりも作動液２０が移動する流路の断面積が拡大し、流動抵抗が減少する。また、第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２よりも孔の径が小さいので、第二多孔質部３４では、第一多孔質部３２よりも毛細管力が増加する。これにより、第二多孔質部３４では、第一多孔質部３２よりも作動液２０に対する毛細管現象が促進されるので、作動液２０を円滑に循環させることができる。この結果、冷却装置１０の冷却効率を向上させることができる。

特に、第二多孔質部３４の厚さｔ２が第一多孔質部３２の厚さｔ１よりも厚く、第二多孔質部３４が第一多孔質部３２よりも孔の径が小さいことにより、第二多孔質部３４における毛細管現象をより促進させることができる。

［第十実施形態］
次に、本願の開示する技術の第十実施形態を説明する。

図１３は、第十実施形態に係る冷却装置１０及び発熱体１２の縦断面図である。第十実施形態では、上述の第一実施形態に対し、冷却装置１０の構成が次のように変更されている。

すなわち、第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２と同じ孔の径であるが、第二多孔質部３４の厚さｔ２は、第一多孔質部３２の厚さｔ１よりも厚く、第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２よりも孔の数が多い。これにより、第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２よりも作動液２０に対する毛細管現象が促進される性質を有する。

この第十実施形態に係る冷却装置１０では、第二多孔質部３４の厚さｔ２が第一多孔質部３２の厚さｔ１よりも厚いので、第二多孔質部３４では、第一多孔質部３２よりも作動液２０が移動する流路の断面積が拡大し、流動抵抗が減少する。また、第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２よりも孔の数が多いので、流動抵抗がさらに減少する。これにより、第二多孔質部３４では、第一多孔質部３２よりも作動液２０に対する毛細管現象が促進されるので、作動液２０を円滑に循環させることができる。この結果、冷却装置１０の冷却効率を向上させることができる。

特に、第二多孔質部３４の厚さｔ２が第一多孔質部３２の厚さｔ１よりも厚く、第二多孔質部３４が第一多孔質部３２よりも孔の数が多いことにより、第二多孔質部３４における毛細管現象をより促進させることができる。

［第十一実施形態］
次に、本願の開示する技術の第十一実施形態を説明する。

図１４は、第十一実施形態に係る冷却装置１０及び発熱体１２の縦断面図である。第十一実施形態では、上述の第一実施形態に対し、冷却装置１０の構成が次のように変更されている。

すなわち、第二多孔質部３４の厚さｔ２は、第一多孔質部３２の厚さｔ１と同じであるが、第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２よりも孔の径が小さく、かつ、第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２よりも孔の数が多い。これにより、第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２よりも作動液２０に対する毛細管現象が促進される性質を有する。

この第十一実施形態に係る冷却装置１０では、第二多孔質部３４が第一多孔質部３２よりも孔の数が多いので、第二多孔質部３４では、第一多孔質部３２よりも作動液２０が移動する流路の断面積が拡大し、流動抵抗が減少する。また、第二多孔質部３４が第一多孔質部３２よりも孔の径が小さいので、第二多孔質部３４では、第一多孔質部３２よりも毛細管力が増加する。これにより、第二多孔質部３４では、第一多孔質部３２よりも作動液２０に対する毛細管現象が促進されるので、作動液２０を円滑に循環させることができる。この結果、冷却装置１０の冷却効率を向上させることができる。

特に、第二多孔質部３４が第一多孔質部３２よりも孔の径が小さく、かつ、第二多孔質部３４が第一多孔質部３２よりも孔の数が多いことにより、第二多孔質部３４における毛細管現象をより促進させることができる。

また、第二多孔質部３４の厚さｔ２が第一多孔質部３２の厚さｔ１と同じことにより、第二多孔質部３４における第二受熱部３４Ａ及び第二放熱部３４Ｂ間の隙間が、第一多孔質部３２における第一受熱部３２Ａ及び第一放熱部３２Ｂ間の隙間と同じ寸法になる。これにより、第二受熱部３４Ａ及び第二放熱部３４Ｂ間の隙間における蒸気の伝播量を確保できるので、冷却装置１０の冷却効率をより向上させることができる。

［第十二実施形態］
次に、本願の開示する技術の第十二実施形態を説明する。

図１５は、第十二実施形態に係る冷却装置１０及び発熱体１２の縦断面図である。第十二実施形態では、上述の第一実施形態に対し、冷却装置１０の構成が次のように変更されている。

すなわち、第二多孔質部３４の厚さｔ２は、第一多孔質部３２の厚さｔ１よりも厚く、第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２よりも孔の数が多く、かつ、第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２よりも孔の径が小さい。これにより、第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２よりも作動液２０に対する毛細管現象が促進される性質を有する。

この第十二実施形態に係る冷却装置１０では、第二多孔質部３４の厚さｔ２が第一多孔質部３２の厚さｔ１よりも厚いので、第二多孔質部３４では、第一多孔質部３２よりも作動液２０が移動する流路の断面積が拡大し、流動抵抗が減少する。また、第二多孔質部３４は、第一多孔質部３２よりも孔の数が多いので、流動抵抗がさらに減少する。さらに、第二多孔質部３４が第一多孔質部３２よりも孔の径が小さいので、第二多孔質部３４では、第一多孔質部３２よりも毛細管力が増加する。これにより、第二多孔質部３４では、第一多孔質部３２よりも作動液２０に対する毛細管現象が促進されるので、作動液２０を円滑に循環させることができる。この結果、冷却装置１０の冷却効率を向上させることができる。

特に、第二多孔質部３４の厚さｔ２が第一多孔質部３２の厚さｔ１よりも厚く、第二多孔質部３４が第一多孔質部３２よりも孔の数が多く、かつ、第二多孔質部３４が第一多孔質部３２よりも孔の径が小さい。したがって、第二多孔質部３４における毛細管現象をより促進させることができる。

［変形例］
次に、上記実施形態の変形例を説明する。

上記各実施形態において、ヒートシンク１６は、矢印Ｘ方向に延びる複数のフィン２８を有しているが、複数のピンを有する等、その他の構成でもよい。

また、上記複数の実施形態のうち、組み合わせ可能な実施形態は、組み合わされて実施されてもよい。

［実施例］
次に、実施例を説明する。

図１６は、実施例で用いた解析モデルを示す図である。この解析モデルは、上述の第二実施形態に係る冷却装置１０、すなわち、ウォータジャケット５６を備える冷却装置１０をモデル化したものである。そして、本実施例では、この解析モデルを用いて熱シミュレーション解析を行った。

本解析において、ウォータジャケット５６の内側に供給される液体５８の温度は２５℃に設定した。また、発熱体１２の熱伝導率を１５０Ｗ／ｍｋに設定した。第二壁部２４は下流側の方が上流側よりも温度が高くなるが、第二多孔質部３４では第一多孔質部３２よりも毛細管現象が促進されるため、第一多孔質部３２及び第二多孔質部３４の熱伝導率を同じ５００Ｗ／ｍｋに設定した。また、本実施例の効果を検証するために、比較例についても解析を行った。比較例では、第二多孔質部３４の熱伝導率を第二多孔質部３４の熱伝導率よりも低い２００Ｗ／ｍｋに設定した。

図１７は、実施例と比較例との解析結果を比較する図である。図１７には、実施例と比較例について第一壁部２２の温度分布が示されている。図１７に示されるように、実施例では、比較例に比して発熱体１２の温度が低減されている。本解析により、本実施例によれば、比較例に比して冷却装置１０の冷却効率が高いことが明らかとなった。

以上、本願の開示する技術の第一乃至第十二実施形態について説明したが、本願の開示する技術は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

なお、上述の本願の開示する技術の第一乃至第十二実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）
第一壁部と、前記第一壁部と対向する第二壁部とを有し、中空体であるチャンバーと、
前記第二壁部の外面に設けられたヒートシンクと、
前記第一壁部の内面から前記第二壁部の内面に亘って設けられ、多孔質体であるウィックと、
前記チャンバーの内側に収容された作動液と、
を備え、
前記ウィックは、前記第二壁部の外面に沿って流れる冷媒の流れの上流側に位置する第一多孔質部と、前記冷媒の流れの下流側に位置する第二多孔質部とを有し、
前記第二多孔質部は、前記第一多孔質部よりも前記作動液に対する毛細管現象が促進される性質を有する、
冷却装置。
（付記２）
前記第二多孔質部は、前記第一多孔質部よりも厚さが厚い、
付記１に記載の冷却装置。
（付記３）
前記第二多孔質部の厚さは、前記第一多孔質部から遠ざかるに従って前記第一多孔質部の厚さよりも厚くなる、
付記１に記載の冷却装置。
（付記４）
前記第一多孔質部及び前記第二多孔質部は、水平方向に並んで配置されている、
付記２又は付記３に記載の冷却装置。
（付記５）
前記第一多孔質部の厚さは、前記第二多孔質部から遠ざかるに従って厚くなり、
前記第二多孔質部の厚さは、前記第一多孔質部から遠ざかるに従って厚くなる、
付記１に記載の冷却装置。
（付記６）
前記第二多孔質部は、前記第一多孔質部の鉛直方向上側に位置する、
付記２又は付記５に記載の冷却装置。
（付記７）
前記第二多孔質部は、前記第一多孔質部よりも孔の径が小さい、
付記１〜付記６のいずれか一項に記載の冷却装置。
（付記８）
前記第二多孔質部は、前記第一多孔質部よりも孔の数が多い、
付記１〜付記７のいずれか一項に記載の冷却装置。
（付記９）
前記ヒートシンクは、前記冷媒が流れる方向を長さ方向として延びるフィンを有し、
前記第一多孔質部及び前記第二多孔質部は、前記フィンの長さの範囲に亘って設けられた部分を有する、
付記１〜付記８のいずれか一項に記載の冷却装置。
（付記１０）
付記１〜付記９のいずれか一項に記載の冷却装置と、
前記第一壁部の外面に接続された発熱体と、
を備える電子機器。
（付記１１）
前記第一多孔質部及び前記第二多孔質部の境界は、前記第一壁部及び前記第一壁部が対向する方向に見た場合に、前記発熱体と重なる位置に設定されている、
付記１０に記載の電子機器。
（付記１２）
複数の前記発熱体を備え、
複数の前記発熱体は、第一発熱体と、前記冷媒が流れる方向における位置が前記第一発熱体と異なる第二発熱体とを含み、
前記第一多孔質部及び前記第二多孔質部の境界は、前記第一壁部及び前記第一壁部が対向する方向に見た場合に、前記第一発熱体及び前記第二発熱体と重なる位置に設定されている、
付記１０に記載の電子機器。

１０ 冷却装置
１２ 発熱体
１２Ａ 第一発熱体
１２Ｂ 第二発熱体
１４ チャンバー
１６ ヒートシンク
１８ ウィック
２０ 作動液
２２ 第一壁部
２４ 第二壁部
２８ フィン
３２ 第一多孔質部
３４ 第二多孔質部
３６ 境界
４０ 電子機器
４８ 空気（冷媒の一例）
５８ 液体（冷媒の一例）

Claims (7)

1. 第一壁部と、前記第一壁部と対向する第二壁部とを有し、中空体であるチャンバーと、
   前記第二壁部の外面に設けられたヒートシンクと、
   前記第一壁部の内面から前記第二壁部の内面に亘って設けられ、多孔質体であるウィックと、
   前記チャンバーの内側に収容された作動液と、
   を備え、
   前記ウィックは、前記第二壁部の外面に沿って流れる冷媒の流れの上流側に位置する第一多孔質部と、前記冷媒の流れの下流側に位置する第二多孔質部とを有し、
   前記第二多孔質部は、前記第一多孔質部よりも前記作動液に対する毛細管現象が促進される性質を有する、
   冷却装置。
2. 前記第二多孔質部は、前記第一多孔質部よりも厚さが厚い、
   請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記第二多孔質部の厚さは、前記第一多孔質部から遠ざかるに従って前記第一多孔質部の厚さよりも厚くなる、
   請求項１に記載の冷却装置。
4. 前記第一多孔質部の厚さは、前記第二多孔質部から遠ざかるに従って厚くなり、
   前記第二多孔質部の厚さは、前記第一多孔質部から遠ざかるに従って厚くなる、
   請求項１に記載の冷却装置。
5. 前記第二多孔質部は、前記第一多孔質部よりも孔の径が小さい、
   請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の冷却装置。
6. 前記第二多孔質部は、前記第一多孔質部よりも孔の数が多い、
   請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の冷却装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の冷却装置と、
   前記第一壁部の外面に接続された発熱体と、
   を備える電子機器。

Images