JP2022143799A - 沸騰冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却性能の低下を抑制することができる沸騰冷却装置を提供する。【解決手段】沸騰冷却装置は、冷媒を収容し、発熱体からの熱を受ける受熱部と、受熱部からの熱を放熱する放熱部と、受熱部で冷媒が気化されることにより生成された気相冷媒を放熱部に輸送する第１管部と、放熱部で気相冷媒が凝縮されることにより生成された液相冷媒を受熱部に輸送する第２管部と、を備え、受熱部は、液状の冷媒に接触する伝熱面を有し、伝熱面は、冷媒の核沸騰を生じさせる第１部分と、第１部分よりも冷媒の核沸騰を生じさせ難い第２部分と、を有し、第２管部は、受熱部に向けて開口する第１開口と、放熱部に向けて開口する第２開口と、を有し、第１開口は、受熱部に収容される冷媒の液面よりも下方に位置し、第１開口と第１部分との間の距離は、第１開口と第２部分との間の距離よりも短い。【選択図】図２

Description

本発明は、沸騰冷却装置に関する。

冷媒の沸騰に伴う潜熱による熱輸送を利用して発熱体を冷却する沸騰冷却装置が知られている。

特許文献１に記載の冷却装置は、受熱部と、放熱部と、これらを連結する蒸気管および液管と、を有する。受熱部は、冷媒を貯蔵する容器であり、冷却対象物からの熱を受け、当該熱により冷媒を気化させる。蒸気管は、受熱部で気化した冷媒を放熱部に輸送する。放熱部は、冷媒から放熱することで冷媒を凝縮液化させる。液管は、放熱部で凝縮液化した冷媒を受熱部に輸送する。ここで、受熱部の容器の側面には、蒸気流出口および液流入口が設けられる。蒸気流出口には、蒸気管が接続される。液流入口には、液管が接続される。

国際公開第２０１５／１４６１１０号

特許文献１に記載の冷却装置では、受熱部での冷媒の核沸騰により発生した気泡が液流入口に混入することにより、冷媒の循環が阻害され、その結果、冷却性能が低下してしまうという課題がある。

以上の課題を解決するために、本発明の第１態様に係る沸騰冷却装置は、冷媒を収容し、発熱体からの熱を受ける受熱部と、前記受熱部からの熱を放熱する放熱部と、前記受熱部で冷媒が気化されることにより生成された気相冷媒を前記放熱部に輸送する第１管部と、前記放熱部で前記気相冷媒が凝縮されることにより生成された液相冷媒を前記受熱部に輸送する第２管部と、を備え、前記受熱部は、発熱体からの熱により気化させるための液状の冷媒に接触する伝熱面を有し、前記伝熱面は、冷媒の核沸騰を生じさせる第１部分と、前記第１部分よりも冷媒の核沸騰を生じさせ難い第２部分と、を有し、前記第２管部は、前記受熱部に向けて開口する第１開口と、前記放熱部に向けて開口する第２開口と、を有し、前記第１開口は、前記受熱部に収容される冷媒の液面よりも下方に位置し、前記第１開口と前記第１部分との間の距離は、前記第１開口と前記第２部分との間の距離よりも短い。

また、本発明の第２態様に係る沸騰冷却装置は、冷媒を収容し、発熱体からの熱を受ける受熱部と、前記受熱部からの熱を放熱する放熱部と、前記受熱部で冷媒が気化されることにより生成された気相冷媒を前記放熱部に輸送する第１管部と、前記放熱部で前記気相冷媒が凝縮されることにより生成された液相冷媒を前記受熱部に輸送する第２管部と、を備え、前記受熱部は、発熱体からの熱により気化させるための液状の冷媒に接触する伝熱面を有し、前記伝熱面は、冷媒の核沸騰を生じさせる第１部分と、前記第１部分よりも冷媒の核沸騰を生じさせ難い第２部分と、を有し、前記第２管部は、前記受熱部に向けて開口する第１開口と、前記放熱部に向けて開口する第２開口と、を有し、前記第１開口は、前記受熱部に収容される冷媒の液面よりも下方に位置し、前記第１開口および前記第２部分およびのそれぞれは、前記第１部分よりも下方に位置する。

さらに、本発明の第３態様に係る沸騰冷却装置は、冷媒を収容し、発熱体からの熱を受ける受熱部と、前記受熱部からの熱を放熱する放熱部と、前記受熱部で冷媒が気化されることにより生成された気相冷媒を前記放熱部に輸送する第１管部と、前記放熱部で前記気相冷媒が凝縮されることにより生成された液相冷媒を前記受熱部に輸送する第２管部と、を備え、前記受熱部は、発熱体からの熱により気化させるための液状の冷媒に接触する伝熱面を有し、前記伝熱面は、冷媒の核沸騰を生じさせる第１部分と、前記第１部分よりも冷媒の核沸騰を生じさせ難い第２部分と、を有し、前記第２管部は、前記受熱部に向けて開口する第１開口と、前記放熱部に向けて開口する第２開口と、を有し、前記第１開口は、前記受熱部に収容される冷媒の液面よりも下方に位置し、前記第１部分および前記第２部分は、前記第１開口よりも下方にて水平方向で互いに異なる位置に設けられ、前記第１部分は、鉛直方向にみて前記第１開口に重ならず、前記第２部分は、鉛直方向にみて前記第１開口に重なる。

第１実施形態に係る沸騰冷却装置の概略構成を示す斜視図である。 図１に示す沸騰冷却装置の断面図である。 図２中のＡ－Ａ線断面図である。 第２実施形態に係る沸騰冷却装置の断面図である。 第３実施形態に係る沸騰冷却装置の断面図である。 第４実施形態に係る沸騰冷却装置の断面図である。 第５実施形態に係る沸騰冷却装置の断面図である。 沸騰冷却装置の応用例を示す斜視図である。 変形例１に係る沸騰冷却装置の断面図である。 変形例２に係る沸騰冷却装置の断面図である。 変形例３に係る沸騰冷却装置の断面図である。 変形例４に係る沸騰冷却装置の断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法および縮尺は実際と適宜に異なり、理解を容易にするために模式的に示している部分もある。また、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られない。

１．第１実施形態
１－１．沸騰冷却装置の概要
図１は、第１実施形態に係る沸騰冷却装置１の概略構成を示す斜視図である。以下の説明は、便宜上、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を適宜に用いて行う。また、以下では、Ｘ軸に沿う一方向がＸ１方向であり、Ｘ１方向とは反対の方向がＸ２方向である。Ｙ軸に沿う一方向がＹ１方向であり、Ｙ１方向とは反対の方向がＹ２方向である。Ｚ軸に沿う一方向がＺ１方向であり、Ｚ１方向とは反対の方向がＺ２方向である。

ここで、典型的には、Ｚ軸が鉛直線であり、Ｚ１方向が鉛直上方に相当し、Ｚ２方向が鉛直下方に相当する。なお、実空間でのＺ軸の向きは、沸騰冷却装置１の設置姿勢に応じて決められる。Ｚ軸は、鉛直線に対して４５°以下の範囲内で傾斜してもよい。また、以下では、単に「上方」とは、鉛直線に沿う方向での位置を示しており、鉛直上方および鉛直斜め上方の双方を概念として含む。同様に、単に「下方」とは、鉛直線に沿う方向での位置を示しており、鉛直下方および鉛直斜め下方の双方を概念として含む。

沸騰冷却装置１は、図１中に二点鎖線で示す２個の発熱体１００を冷却する。各発熱体１００は、例えば、ダイオードまたはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のパワー半導体素子である。パワー半導体素子は、例えば、鉄道車両、自動車または家庭用電気機械等に搭載されるインバーターまたは整流器等のパワーエレクトロニクス製品に搭載される。

図１に示す例では、各発熱体１００がＸＺ平面に沿う扁平形状をなす。また、２個の発熱体１００は、沸騰冷却装置１を挟むように、Ｙ軸に沿う方向に並んで配置される。なお、図１では、発熱体１００の外形が概略的に示される。発熱体１００の形状は、図１に示す例に限定されず、任意である。また、２個の発熱体１００のうちの一方が省略されてもよい。また、発熱体１００は、パワー半導体素子に限定されず、冷却を必要とするのであれば、駆動または通電等により発熱する他の電気部品または電子部品でもよい。

沸騰冷却装置１は、気化した冷媒ＲＥと液化した冷媒ＲＥとの密度差を利用したループ型サーモサイフォンの冷却器である。沸騰冷却装置１は、受熱部１０と放熱部２０と第１管部３０と第２管部４０とを有する。

受熱部１０では、冷媒ＲＥが発熱体１００からの熱により加熱され、冷媒ＲＥが気化されることにより、気相冷媒が生成される。当該気相冷媒は、密度の減少により第１管部３０を通じて上昇し、放熱部２０に輸送される。放熱部２０では、当該気相冷媒が放熱により冷却され、当該気相冷媒が凝縮されることにより、液相冷媒が生成される。当該液相冷媒は、密度の増大により第２管部４０を通じて下降することにより受熱部１０に輸送される。このように、気化した冷媒ＲＥと液化した冷媒ＲＥとの密度差により受熱部１０からの冷媒ＲＥを第１管部３０、放熱部２０、第２管部４０および受熱部１０の順に循環させながら、発熱体１００の冷却が行われる。以下、沸騰冷却装置１の各部を順に説明する。

１－２．沸騰冷却装置の各部
図２は、図１に示す沸騰冷却装置１の断面図である。図３は、図２中のＡ－Ａ線断面図である。なお、図２では、沸騰冷却装置１をＸ軸およびＺ軸を含む平面で切断した断面が示される。また、図３では、受熱部１０をＸ軸およびＹ軸を含む平面で切断した断面が示される。

１－２ａ．受熱部
受熱部１０は、収容室Ｓ１０を有する構造体であり、発熱体１００からの熱を受ける。収容室Ｓ１０は、発熱体１００からの熱により気化させるための液状の冷媒ＲＥを収容する空間である。受熱部１０では、発熱体１００の熱によって冷媒ＲＥが気化されることにより気相冷媒が生成される。

冷媒ＲＥとしては、特に限定されないが、例えば、水等の水系冷媒、メタノール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒、エチレングリコール等のグリコール系冷媒、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷媒、およびブタン等の炭化水素系冷媒等が挙げられる。なお、冷媒ＲＥには、必要に応じて、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤または炭化水素系界面活性剤等の界面活性剤等が添加されてもよい。また、冷媒ＲＥは、前述の冷媒の２種以上を組み合わせてもよい。

図２に示す例では、受熱部１０は、収容室Ｓ１０を内部空間として有する箱状をなす容器である。ここで、受熱部１０は、底板１１と天板１２と側壁１３と伝熱部材１４を有する。

底板１１および天板１２のそれぞれは、Ｚ軸に直交する方向に広がる平板である。ただし、天板１２は、底板１１に対してＺ１方向に位置しており、天板１２には、第１管部３０および第２管部４０との接続のための孔が設けられる。底板１１および天板１２は、互いに平行となるように配置されており、これらの間には、側壁１３が配置される。

側壁１３は、底板１１および天板１２の外周同士を全周にわたって連結する。本実施形態では、側壁１３の外周面には、発熱体１００が接触する。また、側壁１３の内側には、伝熱部材１４が配置される。伝熱部材１４は、発熱体１００と受熱部１０とが並ぶ方向からみて発熱体１００に重なる。

伝熱部材１４は、収容室Ｓ１０を上下に二分するように配置され、側壁１３に接続される熱伝導性の部材である。ここで、伝熱部材１４は、Ｚ軸に直交する面に沿って広がる板状またはブロック状をなしており、Ｚ２方向を向く第１面１４ａと、Ｚ１方向を向く第２面１４ｂと、Ｚ軸に沿う方向に貫通する複数の貫通孔１４ｃ＿１～１４ｃ＿３と、を有する。貫通孔１４ｃ＿１～１４ｃ＿３のそれぞれは、第１面１４ａおよび第２面１４ｂのそれぞれに開口する空間である。このため、収容室Ｓ１０では、伝熱部材１４よりもＺ１方向に位置する空間とＺ２方向に位置する空間とが貫通孔１４ｃ＿１～１４ｃ＿３を介して連通する。なお、以下では、貫通孔１４ｃ＿１～１４ｃ＿３を区別しない場合、これらのそれぞれを単に貫通孔１４ｃという場合がある。

本実施形態では、貫通孔１４ｃ＿１～１４ｃ＿３は、互いに同一形状をなす。また、貫通孔１４ｃ＿１～１４ｃ＿３のそれぞれの幅は、一定である。図３に示す例では、貫通孔１４ｃ＿１～１４ｃ＿３のそれぞれの横断面は、円形をなす。このような形状の貫通孔１４ｃ＿１～１４ｃ＿３は、例えば、切削等により形成される。

なお、貫通孔１４ｃ＿１～１４ｃ＿３の形状は、互いに異なってもよい。また、貫通孔１４ｃ＿１～１４ｃ＿３のそれぞれの幅は、一定でなくてもよい。さらに、貫通孔１４ｃ＿１～１４ｃ＿３のそれぞれの横断面形状は、円形に限定されず、例えば、後述の変形例３のような四角形等の多角形、楕円形等でもよい。また、伝熱部材１４に設けられる貫通孔１４ｃの数は、３個に限定されず、２個以下または４個以上でもよい。また、伝熱部材１４に設けられる複数の貫通孔１４ｃは、Ｘ軸に沿う方向に並ぶ態様に限定されず、例えば、Ｚ軸に直交する平面に沿って、千鳥状または行列状等に規則的に配置されてもよいし、不規則に配置されてもよい。

ここで、伝熱部材１４は、冷媒ＲＥの液面ＲＥ０よりも下方に配置される。したがって、第１面１４ａ、第２面１４ｂおよび貫通孔１４ｃ＿１～１４ｃ＿３の内周面のそれぞれは、冷媒ＲＥに接触する伝熱面ＦＨの一部を構成する。なお、伝熱面ＦＨは、第１面１４ａ、第２面１４ｂおよび貫通孔１４ｃ＿１～１４ｃ＿３の内周面のほか、側壁１３の内壁面１３ａの一部と底板１１の内壁面１１ａとを含む。

このような伝熱部材１４は、冷媒ＲＥの核沸騰を促進させる機能を有する。具体的に説明すると、伝熱部材１４は、底板１１、天板１２および側壁１３のみで受熱部１０を構成する場合に比べて、冷媒ＲＥと接触する伝熱面ＦＨの面積を増大させる。したがって、伝熱面ＦＨで生じる冷媒ＲＥの核沸騰による気泡量を増やすことができる。

しかも、貫通孔１４ｃ＿１～１４ｃ＿３のそれぞれの内周面には、冷媒ＲＥの核沸騰を促進させる構造が設けられる。当該構造は、例えば、伝熱面ＦＨの表面積を増大させる構造である。図２に示す例では、貫通孔１４ｃ＿１～１４ｃ＿３のそれぞれの内周面には、冷媒ＲＥの核沸騰を促進させる構造として、複数の凹部または複数の凸部が設けられる。当該凹部または当該凸部は、例えば、貫通孔１４ｃ＿１～１４ｃ＿３の周方向に延びる溝である。当該溝は、例えば、貫通孔１４ｃ＿１～１４ｃ＿３を切削等の加工により形成した場合に得られる加工痕であるか、または、貫通孔の形成後のネジ切加工等の加工により得られるネジ溝である。

なお、冷媒ＲＥの核沸騰を促進させる構造としては、前述のような複数の凹部または複数の凸部のほか、例えば、ディンプル加工による複数の凹部、ブラスト処理による複数の凹凸部、エッチング処理による凹部パターンまたは凸部パターン、連続空孔を有する多孔質体の表面、押出成形、溶接またはロウ付け等により形成される並列型、格子型または波型のフィン等が挙げられる。

以上のように、受熱部１０で液状の冷媒ＲＥが接触する伝熱面ＦＨのうち、貫通孔１４ｃ＿１～１４ｃ＿３のそれぞれの内周面の部分は、発熱体１００からの熱により冷媒ＲＥの核沸騰を生じさせやすい第１部分ＦＨ１である。

一方、伝熱面ＦＨのうち、第１部分ＦＨ１以外の部分は、第１部分ＦＨ１よりも冷媒ＲＥの核沸騰を生じさせ難い第２部分ＦＨ２である。なお、第２部分ＦＨ２は、冷媒ＲＥの核沸騰を実質的に生じさせないか、または、冷媒ＲＥの核沸騰を生じさせても、第１部分ＦＨ１に比べて単位面積あたりで核沸騰により生じる気泡量が少ない。

伝熱面ＦＨの各部位での冷媒ＲＥの核沸騰は、例えば、伝熱面ＦＨの各部位の表面粗さ等の表面形状に影響される。一般的には、例えば、液状の冷媒に接する面において、表面粗さの異なる２つの面のうち、表面粗さの粗い面では核沸騰が起こりやすく、滑らかな面では核沸騰が起こりにくい。

ここで、第１部分ＦＨ１の表面粗さは、第２部分ＦＨ２の表面粗さよりも大きい。第１部分ＦＨ１の具体的な表面粗さは、特に限定されないが、冷媒ＲＥの核沸騰を好適に生じさせる観点から、例えば、１０μｍ以上１００００μｍ以下の範囲内であることが好ましい。一方、第２部分ＦＨ２の具体的な表面粗さは、特に限定されないが、冷媒ＲＥの核沸騰を好適に抑制する観点から、後述の開口４１ａの近傍部分が鏡面に近いことが好ましく、例えば、１μｍ以下の範囲内であることが好ましい。なお、表面粗さは、算術平均粗さＲａである。

受熱部１０は、熱伝導性に優れる材料で構成される。受熱部１０の具体的な構成材料としては、例えば、銅、アルミニウムまたはこれらのいずれかの合金等の金属材料が挙げられる。なお、受熱部１０の底板１１、天板１２、側壁１３および伝熱部材１４の各部の構成材料は、互いに同じであっても異なってもよい。また、底板１１、天板１２、側壁１３および伝熱部材１４のそれぞれは別部材で構成されてもよいし、底板１１、天板１２、側壁１３および伝熱部材１４は、一体で構成されてもよい。

以上の受熱部１０には、発熱体１００が熱的に接続される。本実施形態では、発熱体１００が側壁１３の外表面に熱的に接続される。ここで、「熱的に接続」とは、次の条件ａ、ｂまたはｃのいずれかを満たすことをいう。条件ａ：２つの部材が物理的に直接に接する。条件ｂ：２つの部材が５０μｍ以下の間隙を介して配置される。条件ｃ：２つの部材が１０Ｗ・ｍ^－１・Ｋ^－１以上の熱伝導率の他の部材を介して物理的に接続される。なお、各条件における２つの部材間には、伝熱グリースおよび接着剤等が存在してもよい。この場合、接着剤は、熱伝導性を高める観点から、熱伝導性のフィラー等を含むことが好ましい。

１－２ｂ．放熱部
放熱部２０は、凝縮室Ｓ２０を有する構造体であり、受熱部１０からの熱を放熱する。凝縮室Ｓ２０は、冷媒ＲＥを気化した状態から凝縮液化させる空間である。放熱部２０では、受熱部１０で生成された気相冷媒が凝縮されることにより液相冷媒が生成される。ここで、放熱部２０は、凝縮室Ｓ２０の気相冷媒を外部の流体との熱交換により放熱することにより凝縮液化させる。当該外部の流体は、凝縮室Ｓ２０の外部を流動する流体であればよく、特に限定されず、液体でも気体でもよいが、典型的には、例えば空気である。

図２に示す例では、放熱部２０は、容器２１と複数の放熱フィン２２とを有する。容器２１は、凝縮室Ｓ２０を内部空間として有する。容器２１は、底板２１１と天板２１２と側壁２１３とを有する。これらで囲まれた空間が凝縮室Ｓ２０である。底板２１１および天板２１２のそれぞれは、Ｚ軸に交差する方向に広がる平板である。ただし、底板２１１は、天板２１２に対してＺ２方向に位置しており、底板２１１には、第１管部３０および第２管部４０との接続のための孔が設けられる。底板２１１および天板２１２は、互いに平行となるように配置されており、これらの間には、側壁２１３が配置される。側壁２１３は、底板２１１および天板２１２の外周同士を全周にわたって連結する。

本実施形態では、側壁２１３が円筒状をなしており、凝縮室Ｓ２０が円柱状をなす。なお、凝縮室Ｓ２０の形状は、円柱状に限定されず、例えば、角柱状でもよい。また、側壁２１３の内周面および外周面の形状は、互いに異なってもよい。

容器２１は、熱伝導性に優れる材料で構成される。容器２１の具体的な材料としては、例えば、銅、アルミニウムまたはこれらのいずれかの合金等の金属材料が挙げられる。

各放熱フィン２２は、容器２１に熱的に接続される。各放熱フィン２２は、平板状の部材である。複数の放熱フィン２２は、互いに厚さ方向に間隔を隔てて配置される。各放熱フィン２２は、熱伝導性に優れる材料で構成される。放熱フィン２２の具体的な材料としては、例えば、銅、アルミニウムまたはこれらのいずれかの合金等の金属材料が挙げられる。各放熱フィン２２には、容器２１を挿入するための孔が設けられる。放熱フィン２２は、例えば、容器２１に対して拡管、圧入、接着剤、ネジ止め、ロウ付けまたは溶接等により固定される。

なお、放熱フィン２２の形状は、図２に示す例に限定されず、任意である。また、放熱フィン２２は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。ただし、放熱部２０が複数の放熱フィン２２を有することにより、気相冷媒を効率的に凝縮液化させることができる。

１－２ｃ．第１管部
第１管部３０は、受熱部１０で冷媒ＲＥが気化されることにより生成された気相冷媒を放熱部２０に輸送する第１流路Ｓ３０を有する。本実施形態では、第１管部３０は、Ｚ軸に沿って直線状に延びる蒸気管３１で構成される。蒸気管３１は、第１流路Ｓ３０を内部空間として有する管である。

蒸気管３１は、例えば、銅、アルミニウムまたはこれらのいずれかの合金等の金属材料で構成される。また、蒸気管３１は、天板１２および底板２１１に対してロウ付け等により固定される。なお、蒸気管３１の構成材料は、金属材料に限定されず、例えば、セラミックス材料または樹脂材料等でもよい。

第１管部３０は、受熱部１０および放熱部２０のそれぞれに接続されており、受熱部１０に向けて開口する開口３１ａと、放熱部２０に向けて開口する開口３１ｂと、を有する。開口３１ａは、第１管部３０の内周面３１ｃのＺ２方向での端縁で囲まれる空間である。開口３１ｂは、第１管部３０の内周面３１ｃのＺ１方向での端縁で囲まれる空間である。

ここで、開口３１ａは、天板１２のＺ２方向を向く面である内壁面１２ａと同一平面上に位置する。また、第１管部３０の一部は、放熱部２０の底板２１１よりもＺ１方向に突出する。したがって、開口３１ｂは、底板２１１よりもＺ１方向に位置する。なお、第１流路Ｓ３０は、蒸気管３１と前述の受熱部１０の天板１２とにより形成されてもよい。この場合、開口３１ａは、天板１２に設けられる孔により形成される。

第１流路Ｓ３０は、第１管部３０の内周面３１ｃで囲まれる空間である。第１流路Ｓ３０は、開口３１ａを介して収容室Ｓ１０に連通するとともに、開口３１ｂを介して凝縮室Ｓ２０に連通する。

図２に示す例では、第１流路Ｓ３０の幅は、一定である。また、第１流路Ｓ３０の断面積は、一定である。さらに、第１流路Ｓ３０の横断面の形状は、円形である。なお、第１流路Ｓ３０の横断面の形状は、円形に限定されず、例えば、四角形等の多角形、楕円形等でもよい。また、第１流路Ｓ３０は、屈曲または湾曲する部分を有してもよい。

１－２ｄ．第２管部
第２管部４０は、放熱部２０で気相冷媒が凝縮されることにより生成された液相冷媒を受熱部１０に輸送する第２流路Ｓ４０を有する。本実施形態では、第２管部４０は、Ｚ軸に沿って直線状に延びる液管４１で構成される。液管４１は、第２流路Ｓ４０を内部空間として有する管である。

液管４１は、例えば、銅、アルミニウムまたはこれらのいずれかの合金等の金属材料で構成される。また、液管４１は、天板１２および底板２１１に対してロウ付け等により固定される。なお、液管４１の構成材料は、金属材料に限定されず、例えば、セラミックス材料または樹脂材料等でもよい。また、液管４１の構成材料は、蒸気管３１の構成材料と同一であってもよいし異なってもよい。

第２管部４０は、受熱部１０および放熱部２０のそれぞれに接続されており、受熱部１０に向けて開口する「第１開口」の一例である開口４１ａと、放熱部２０に向けて開口する「第２開口」の一例である開口４１ｂと、を有する。開口４１ａは、第２管部４０の内周面４１ｃのＺ２方向での端縁で囲まれる空間である。開口４１ｂは、第２管部４０の内周面４１ｃのＺ１方向での端縁で囲まれる空間である。

ここで、第２管部４０の一部は、受熱部１０の天板１２よりもＺ２方向に突出する。本実施形態では、第２管部４０は、前述の伝熱部材１４の貫通孔１４ｃに挿入されており、開口４１ａは、伝熱部材１４よりもＺ２方向に位置する。したがって、開口４１ａは、伝熱部材１４と底板１１との間に位置する。また、開口４１ｂは、放熱部２０の底板２１１のＺ１方向を向く面と同一平面上に位置する。なお、第２流路Ｓ４０は、液管４１と前述の放熱部２０の底板２１１とにより形成されてもよい。この場合、開口４１ｂは、底板２１１に設けられる孔により形成される。

第２流路Ｓ４０は、第２管部４０の内周面４１ｃで囲まれる空間である。第２流路Ｓ４０は、開口４１ａを介して収容室Ｓ１０に連通するとともに、開口４１ｂを介して凝縮室Ｓ２０に連通する。

第２流路Ｓ４０の断面積は、前述の第１流路Ｓ３０の断面積よりも小さい。すなわち、第１流路Ｓ３０の断面積は、第２流路Ｓ４０の断面積よりも大きい。このため、第１流路Ｓ３０の断面積が第２流路Ｓ４０の断面積以下である構成に比べて、第１流路Ｓ３０での気相冷媒の輸送を円滑に行うことができる。なお、第２流路Ｓ４０の断面積は、第１流路Ｓ３０の断面積に等しくてもよい。

図２に示す例では、第２流路Ｓ４０の幅は、一定である。また、第２流路Ｓ４０の断面積は、一定である。さらに、第２流路Ｓ４０の横断面の形状は、円形である。なお、第２流路Ｓ４０の横断面の形状は、円形に限定されず、例えば、四角形等の多角形、楕円形等でもよい。また、第２流路Ｓ４０は、屈曲または湾曲する部分を有してもよい。

以上の第２管部４０では、前述のように、開口４１ａは、伝熱部材１４と底板１１との間に位置する。ここで、前述のように、伝熱部材１４の貫通孔１４ｃの内周面は、冷媒ＲＥの核沸騰を生じさせる第１部分ＦＨ１であるのに対し、底板１１の内壁面１１ａは、第１部分ＦＨ１よりも冷媒ＲＥの核沸騰を生じさせ難い第２部分ＦＨ２である。そして、開口４１ａと第２部分ＦＨ２との間の距離Ｌ２は、開口４１ａと第１部分ＦＨ１との間の距離Ｌ１よりも短い。このため、第１部分ＦＨ１での冷媒ＲＥの核沸騰により生じた気泡Ｂが開口４１ａに混入し難い。

距離Ｌ１は、開口４１ａから液状の冷媒ＲＥを通って第１部分ＦＨ１に至る最短距離である。距離Ｌ１は、距離Ｌ２よりも短ければよいが、図２に示す例では、液管４１のＺ２方向での端面が底板１１の内壁面１１ａに平行であるため、当該端面と内壁面１１ａとが間隔を隔てるよう、開口４１ａからの液相冷媒の流出を妨げない範囲に設定される。なお、当該端面が内壁面１１ａに対して傾斜したり当該端面に切り欠き等を設けたりしてもよい。この場合、当該端面と内壁面１１ａとが接触してもよい。すなわち、この場合、距離Ｌ１がゼロでもよい。

距離Ｌ２は、開口４１ａから液状の冷媒ＲＥを通って第２部分ＦＨ２に至る最短距離である。距離Ｌ２は、ゼロよりも大きく、かつ、距離Ｌ１よりも長ければよいが、本実施形態のように開口４１ａが第１部分ＦＨ１よりも下方に位置する場合、受熱部１０に要求される形状、必要な大きさにより適宜決定できるが、１ｍｍ以上であることが好ましい。この場合、第１部分ＦＨ１から開口４１ａへの気泡Ｂの混入を好適に低減することができる。

１－３．まとめ
以上の沸騰冷却装置１は、前述のように、受熱部１０と放熱部２０と第１管部３０と第２管部４０とを備える。受熱部１０は、冷媒ＲＥを収容し、発熱体１００からの熱を受ける。放熱部２０は、受熱部１０からの熱を放熱する。第１管部３０は、受熱部１０で冷媒ＲＥが気化されることにより生成された気相冷媒を放熱部２０に輸送する。第２管部４０は、放熱部２０で気相冷媒が凝縮されることにより生成された液相冷媒を受熱部１０に輸送する。

ここで、受熱部１０は、発熱体１００からの熱により気化させるための液状の冷媒ＲＥに接触する伝熱面ＦＨを有する。伝熱面ＦＨは、冷媒ＲＥの核沸騰を生じさせる第１部分ＦＨ１と、第１部分ＦＨ１よりも冷媒ＲＥの核沸騰を生じさせ難い第２部分ＦＨ２と、を有する。第２管部４０は、受熱部１０に向けて開口する「第１開口」の一例である開口４１ａと、放熱部２０に向けて開口する「第２開口」の一例である開口４１ｂと、を有する。

そのうえで、開口４１ａは、受熱部１０に収容される冷媒ＲＥの液面ＲＥ０よりも下方に位置する。そして、開口４１ａと第２部分ＦＨ２との間の距離Ｌ２は、開口４１ａと第１部分ＦＨ１との間の距離Ｌ１よりも短い。

以上の沸騰冷却装置１では、開口４１ａが受熱部１０での冷媒ＲＥの液面ＲＥ０によりも下方に位置するので、受熱部１０で生成した気相冷媒が開口４１ａに流入することを防止することができる。このため、受熱部１０からの気相冷媒を第１管部３０に流入させやすくすることができる。

しかも、開口４１ａと第２部分ＦＨ２との間の距離Ｌ２が開口４１ａと第１部分ＦＨ１との間の距離Ｌ１よりも短いので、第１部分ＦＨ１での冷媒ＲＥの核沸騰により生じた気泡Ｂが開口４１ａに混入することを防止することもできる。このため、第２管部４０から受熱部１０への液相冷媒の流入が気泡Ｂにより阻害されることを低減することができる。この結果、受熱部１０から第１管部３０、放熱部および第２管部４０をこの順に通って受熱部１０に戻るという冷媒ＲＥの循環が従来に比べて円滑に行われるので、冷却性能の低下を低減することができる。

前述のように、鉛直方向にみて開口４１ａに重なる領域において、開口４１ａよりも下方には、第１部分ＦＨ１が存在しない。第１部分ＦＨ１での核沸騰により生じた気泡Ｂは、その浮力により受熱部１０での冷媒ＲＥの液面ＲＥ０に向けて鉛直上方に移動する。したがって、開口４１ａへの当該気泡Ｂの混入を低減する観点から、鉛直方向にみて開口４１ａに重なる領域において、開口４１ａよりも下方には、第１部分ＦＨ１が存在しないことが好ましい。

また、前述のように、開口４１ａおよび第２部分ＦＨ２のそれぞれは、第１部分ＦＨ１よりも下方に位置する。このため、距離Ｌ２を距離Ｌ１よりも短くすることができる。また、受熱部１０での冷媒ＲＥが流動しても、第１部分ＦＨ１での核沸騰により生じた気泡Ｂが開口４１ａに混入することを低減することができる。

さらに、前述のように、第１部分ＦＨ１は、鉛直線に沿って延びる。このため、第１部分ＦＨ１での冷媒ＲＥの核沸騰により生じた気泡Ｂが伝熱面ＦＨから離脱しやすい。この結果、伝熱面ＦＨでの当該気泡Ｂの滞留が低減されるので、冷却性能の低下を低減することができる。また、受熱部１０および発熱体１００が水平方向に沿って並んで配置される場合、発熱体１００からの熱が第１部分ＦＨ１に伝わりやすいので、第１部分ＦＨ１での冷媒ＲＥの核沸騰を効率的に生じさせることができる。なお、「鉛直線に沿って延びる」とは、鉛直線に一致する方向に延びることと、鉛直線に対して４５°以下で傾斜した方向で延びることと、の双方を概念として含む。

本実施形態では、前述のように、受熱部１０は、鉛直線に沿って延びる貫通孔１４ｃを有する伝熱部材１４を有する。そして、貫通孔１４ｃの内周面の少なくとも一部は、第１部分ＦＨ１である。そのうえで、第２管部４０は、貫通孔１４ｃに挿入される。貫通孔１４ｃを有する伝熱部材１４を用いることにより、受熱部１０における伝熱面ＦＨの面積を大きくしやすいという利点がある。また、第１管部３０の貫通孔１４ｃに第１管部３０を挿入することにより、開口４１ａを第１部分ＦＨ１よりも下方に配置することができる。

また、前述のように、開口４１ａは、貫通孔１４ｃよりも下方に位置する。このため、貫通孔１４ｃの内壁面の全域に第１部分ＦＨ１を設けても、開口４１ａを第１部分ＦＨ１よりも下方に配置することができる。

さらに、前述のように、開口４１ａは、下方を向く。このため、開口４１ａが鉛直上方または水平方向を向く構成に比べて、第２管部４０の製造または組み立てが簡単に済むという利点がある。その半面、開口４１ａが下方を向く場合、開口４１ａが鉛直上方または水平方向を向く場合に比べて、仮に開口４１ａの近傍で核沸騰により気泡Ｂが生じると、その気泡Ｂが開口４１ａに混入しやすい。したがって、この場合、前述のように開口４１ａと第２部分ＦＨ２との間の距離Ｌ２を開口４１ａと第１部分ＦＨ１との間の距離Ｌ１よりも短くすることは、開口４１ａへの当該気泡Ｂの混入を低減するうえで、有用である。

また、前述のように、第１部分ＦＨ１の表面粗さは、第２部分ＦＨ２の表面粗さよりも大きい。このため、第１部分ＦＨ１で冷媒ＲＥの核沸騰を効率的に生じさせることができる。

２．第２実施形態
以下、本発明の第２実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用や機能が前述の実施形態と同様である要素については、前述の実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図４は、第２実施形態に係る沸騰冷却装置１Ａの断面図である。沸騰冷却装置１Ａは、受熱部１０に代えて受熱部１０Ａを有する以外は、前述の第１実施形態の沸騰冷却装置１と同様である。受熱部１０Ａは、抑制部１５を追加した以外は、受熱部１０と同様である。

抑制部１５は、開口４１ａへの気泡Ｂの混入を低減するよう、冷媒ＲＥの核沸騰を抑制する機能を有する。抑制部１５は、例えば、超撥水コーティング膜または鏡面で構成される。抑制部１５は、第２部分ＦＨ２に設けられる。より具体的には、抑制部１５は、開口４１ａの鉛直下方に位置するよう、底板１１の内壁面１１ａに配置される。

以上の第２実施形態によっても、前述の第１実施形態と同様、冷却性能の低下を低減することができる。本実施形態では、前述のように、第２部分ＦＨ２には、鉛直方向にみて開口４１ａに重なる領域に、冷媒ＲＥの核沸騰を抑制する抑制部１５が設けられる。このため、開口４１ａの下方での気泡Ｂの存在率を低下させることができる。この結果、開口４１ａへの気泡Ｂの混入が好適に防止される。

３．第３実施形態
以下、本発明の第３実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用や機能が前述の実施形態と同様である要素については、前述の実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図５は、第３実施形態に係る沸騰冷却装置１Ｂの断面図である。沸騰冷却装置１Ｂは、受熱部１０および第２管部４０に代えて受熱部１０Ｂおよび第２管部４０Ｂを有する以外は、前述の第１実施形態の沸騰冷却装置１と同様である。受熱部１０Ｂは、抑制部１６を追加した以外は、受熱部１０と同様である。また、第２管部４０Ｂは、液管４１に代えて液管４１Ｂを有する以外は、第２管部４０と同様である。

抑制部１６は、前述の第２実施形態の抑制部１５と同様、例えば、超撥水コーティング膜または鏡面で構成される。抑制部１６は、伝熱部材１４の第１面１４ａからＺ１方向に延びるよう、伝熱部材１４の貫通孔１４ｃ＿２の内周面の一部に設けられる。このため、貫通孔１４ｃ＿２の内周面のうち、抑制部１６が設けられない部分は、第１部分ＦＨ１であり、抑制部１６が設けられる部分は、第２部分ＦＨ２である。

液管４１Ｂは、天板１２からの突出長さが異なる以外は、第１実施形態の液管４１と同様である。液管４１Ｂの開口４１ａは、貫通孔１４ｃ＿２内に位置する。より具体的には、開口４１ａは、Ｚ軸に直交する方向にみて、抑制部１６に重なる位置に配置される。

以上の第３実施形態によっても、前述の第１実施形態と同様、冷却性能の低下を低減することができる。本実施形態では、前述のように、貫通孔１４ｃ＿２の内周面の一部は、第２部分ＦＨ２である。そして、開口４１ａは、貫通孔１４ｃ＿２内に位置する。このように、貫通孔１４ｃ＿２の内周面に第２部分ＦＨ２を設けることにより、開口４１ａを貫通孔１４ｃ＿２内に位置しても、第１部分ＦＨ１での核沸騰により生じた気泡Ｂが開口４１ａに混入することを低減することができる。

４．第４実施形態
以下、本発明の第４実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用や機能が前述の実施形態と同様である要素については、前述の実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図６は、第４実施形態に係る沸騰冷却装置１Ｃの断面図である。沸騰冷却装置１Ｃは、受熱部１０に代えて受熱部１０Ｃを有する以外は、前述の第１実施形態の沸騰冷却装置１と同様である。受熱部１０Ｃは、伝熱部材１４を省略するとともに抑制部１５および促進部１７を追加した以外は、受熱部１０と同様である。

本実施形態では、発熱体１００が底板１１の外表面に熱的に接続される。また、促進部１７は、冷媒ＲＥの核沸騰を促進させる構造であり、抑制部１５の周囲を囲むように、底板１１の内壁面１１ａに設けられる。

図６に示す例では、促進部１７は、複数のフィン１７ａを有する。当該複数のフィン１７ａは、例えば、並列型、格子型または波型の突起であり、押出成形、溶接またはロウ付け等により形成される。なお、促進部１７は、図６に示す例に限定されず、例えば、ディンプル加工による複数の凹部、ブラスト処理による複数の凹凸部、エッチング処理による凹部パターンまたは凸部パターン、連続空孔を有する多孔質体の表面等でもよい。

以上の構成では、抑制部１５は、Ｚ軸方向にみて発熱体１００に重なるが、内壁面１１ａでの冷媒ＲＥの核沸騰が抑制部１５の設けられる範囲において抑制される。一方、内壁面１１ａでの冷媒ＲＥの核沸騰が促進部１７の設けられる範囲において促進される。このようなことから、内壁面１１ａのうち、促進部１７が設けられる部分は、第１部分ＦＨ１であり、抑制部１５が設けられる部分は、第２部分ＦＨ２である。ここで、開口４１ａと第２部分ＦＨ２との間の距離Ｌ２は、開口４１ａと第１部分ＦＨ１との間の距離Ｌ１よりも短い。

以上の第４実施形態によっても、前述の第１実施形態と同様、冷却性能の低下を低減することができる。本実施形態では、前述のように、第１部分ＦＨ１および第２部分ＦＨ２のそれぞれは、開口４１ａよりも下方に位置する。第１部分ＦＨ１は、鉛直方向にみて開口４１ａに重ならない。一方、第２部分ＦＨ２は、鉛直方向にみて開口４１ａに重なる。本実施形態のように、受熱部１０Ｃに対して下方に発熱体１００が配置される場合、発熱体１００からの熱が底板１１の内壁面１１ａに伝わりやすいので、内壁面１１ａに第１部分ＦＨ１を設けることにより、第１部分ＦＨ１での冷媒ＲＥの核沸騰を効率的に生じさせることができる。ここで、鉛直方向にみて開口４１ａには、第２部分ＦＨ２が重なる一方、第１部分ＦＨ１が重ならないので、気泡Ｂが開口４１ａに混入することを低減することができる。

５．第５実施形態
以下、本発明の第５実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用や機能が前述の実施形態と同様である要素については、前述の実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図７は、第５実施形態に係る沸騰冷却装置１Ｄの断面図である。沸騰冷却装置１Ｄは、受熱部１０および第２管部４０に代えて受熱部１０Ｄおよび第２管部４０Ｄを有する以外は、前述の第１実施形態の沸騰冷却装置１と同様である。受熱部１０Ｄは、伝熱部材１４を省略するとともに促進部１８を追加した以外は、受熱部１０と同様である。ただし、受熱部１０Ｄと第２管部４０Ｄとの接続位置は、受熱部１０と第２管部４０との接続位置と異なる。第２管部４０Ｄは、液管４１に代えて液管４１Ｄを有する以外は、第２管部４０Ｄと同様である。

本実施形態では、前述の第５実施形態と同様、発熱体１００が底板１１の外表面に熱的に接続される。また、促進部１８は、冷媒ＲＥの核沸騰を促進させる構造であり、底板１１の内壁面１１ａと側壁１３の内壁面１３ａとにそれぞれ設けられる。

ここで、促進部１８は、Ｚ軸方向にみて発熱体１００に重なるよう、内壁面１１ａのうち内壁面１３ａから所定距離以上離れた範囲にわたり設けられる。また、促進部１８は、内壁面１３ａのうち内壁面１１ａから所定距離以上離れた範囲にわたり設けられる。

図７に示す例では、促進部１８は、内壁面１１ａに設けられる複数のフィン１８ａと、内壁面１３ａに設けられる複数のフィン１８ｂと、を有する。当該複数のフィン１８ａと当該複数のフィン１８ｂとのそれぞれは、例えば、並列型、格子型または波型の突起であり、押出成形、溶接またはロウ付け等により形成される。なお、促進部１８は、図７に示す例に限定されず、例えば、ディンプル加工による複数の凹部、ブラスト処理による複数の凹凸部、エッチング処理による凹部パターンまたは凸部パターン、連続空孔を有する多孔質体の表面等でもよい。

以上の構成では、内壁面１１ａおよび内壁面１３ａのうち、促進部１８が設けられる部分は、第１部分ＦＨ１であり、促進部１８が設けられない部分は、第２部分ＦＨ２である。ここで、内壁面１１ａのうち促進部１８が設けられない部分では、Ｚ軸方向にみて発熱体１００に重ならない部分を有しており、当該部分では、Ｚ軸方向にみて発熱体１００に重なる部分に比べて冷媒ＲＥの核沸騰が抑制される。なお、当該部分には、前述の実施形態の抑制部１５または抑制部１６のような構造を設けてもよい。

液管４１Ｄは、側壁１３に接続されるとともに開口４１ａが水平方向を向く以外は、液管４１と同様である。液管４１Ｄは、屈曲または湾曲する部分を有しており、前述の複数のフィン１８ｂよりも下方の位置で、側壁１３に接続される。また、開口４１ａは、側壁１３の内壁面１３ａから離れた位置に配置される。なお、開口４１ａが内壁面１３ａと同一平面上に配置されてもよい。

ここで、開口４１ａと第２部分ＦＨ２との間の距離Ｌ２ａまたは距離Ｌ２ｂは、開口４１ａと第１部分ＦＨ１との間の距離Ｌ１ａまたは距離Ｌ１ｂよりも短い。なお、距離Ｌ１ａは、開口４１ａと複数のフィン１８ａとの間の距離である。距離Ｌ１ｂは、開口４１ａと複数のフィン１８ｂとの間の距離である。距離Ｌ２ａは、開口４１ａと内壁面１１ａとの間の距離である。距離Ｌ２ｂは、開口４１ａと内壁面１３ａとの間の距離である。

以上の第５実施形態によっても、前述の第１実施形態と同様、冷却性能の低下を低減することができる。本実施形態では、開口４１ａは、水平方向を向く。このため、開口４１ａが下方を向く構成に比べて、気泡Ｂが開口４１ａに混入し難くすることができる。

６．応用例
図８は、沸騰冷却装置１の応用例を示す斜視図である。図８では、複数の沸騰冷却装置１により複数の発熱体１００を冷却する場合の例が示される。

図８に示す例では、複数の沸騰冷却装置１と複数の発熱体１００とがＹ軸に沿う方向に交互に配置される。ここで、複数の沸騰冷却装置１および複数の発熱体１００は、図示しない固定具により、互いに隣り合う沸騰冷却装置１と発熱体１００とが密着するよう固定される。以上の構成により、複数の沸騰冷却装置１により複数の発熱体１００を冷却することができる。

なお、互いに隣り合う２つの沸騰冷却装置１の放熱フィン２２が一体で構成されてもよい。また、沸騰冷却装置１の数は、冷却すべき発熱体１００の数に応じて決められ、図８に示す例に限定されず、５個以下または７個以上でもよい。また、図８に示す例は、沸騰冷却装置１を用いるが、複数の沸騰冷却装置１のうちの少なくとも１つに代えて、前述の沸騰冷却装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄのうちのいずれかを用いてもよいし、沸騰冷却装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄを適宜に組み合わせてもよい。

７．変形例
本発明は前述の各実施形態に限定されるものではなく、以下に述べる各種の変形が可能である。また、各実施形態及び各変形例を適宜組み合わせてもよい。

７－１．変形例１
前述の第１実施形態から第３実施形態では、複数の貫通孔１４ｃのすべてに核沸騰を促進する構造が設けられるが、当該構造が設けられない貫通孔１４ｃが存在してもよい。

図９は、変形例１に係る沸騰冷却装置１Ｅの断面図である。沸騰冷却装置１Ｅは、受熱部１０および第２管部４０に代えて受熱部１０Ｅおよび第２管部４０Ｅを有する以外は、前述の第１実施形態の沸騰冷却装置１と同様である。受熱部１０Ｅは、貫通孔１４ｃ＿２について核沸騰を促進する構造を省略した以外は、受熱部１０と同様である。また、第２管部４０Ｅは、液管４１に代えて液管４１Ｅを有する以外は、第２管部４０と同様である。

図９に示す例では、貫通孔１４ｃ＿１～１４ｃ＿３のうち、貫通孔１４ｃ＿１、１４ｃ＿３の内周面は、第１部分ＦＨ１であり、貫通孔１４ｃ＿２の内周面は、第２部分ＦＨ２である。

液管４１Ｅは、天板１２からの突出長さが異なる以外は、第１実施形態の液管４１と同様である。液管４１Ｅの開口４１ａは、貫通孔１４ｃ＿２内に位置する。以上の変形例１によっても、前述の第１実施形態と同様、冷却性能の低下を低減することができる。

７－２．変形例２
前述の第１実施形態から第５実施形態では、受熱部１０ごとに１つずつ放熱部２０、第１管部３０および第２管部４０のそれぞれが設けられるが、１つの受熱部１０に対して、放熱部２０、第１管部３０および第２管部４０のそれぞれが複数設けられてもよい。ただし、複数の放熱部２０の放熱フィン２２は、一体で構成されてもよい。

図１０は、変形例２に係る沸騰冷却装置１Ｆの断面図である。沸騰冷却装置１Ｆは、受熱部１０および放熱部２０に代えて受熱部１０Ｆおよび放熱部２０Ｆを有するともに、第１管部３０および第２管部４０のそれぞれの数が３つである以外は、前述の第１実施形態の沸騰冷却装置１と同様である。

受熱部１０Ｆは、３つの第１管部３０よび３つの第２管部４０に接続される以外は、受熱部１０と同様である。放熱部２０Ｆは、容器２１の数が３つである以外は、放熱部２０と同様である。ここで、３つの第２管部４０のそれぞれは、貫通孔１４ｃに個別に挿入される。以上の変形例２によっても、前述の第１実施形態と同様、冷却性能の低下を低減することができる。

７－３．変形例３
図１１は、変形例３に係る沸騰冷却装置１Ｇの断面図である。図１１では、沸騰冷却装置１Ｇについて図３に対応する断面が示される。沸騰冷却装置１Ｇは、受熱部１０に代えて受熱部１０Ｇを有する以外は、前述の第１実施形態の沸騰冷却装置１と同様である。受熱部１０Ｇは、伝熱部材１４に代えて伝熱部材１４Ｇを有する以外は、受熱部１０と同様である。伝熱部材１４Ｇは、貫通孔１４ｃ＿１～１４ｃ＿３に代えて貫通孔１４ｄ＿１～１４ｄ＿３を有する以外は、伝熱部材１４と同様である。貫通孔１４ｄ＿１～１４ｄ＿３のそれぞれの横断面は、四角形をなす。以上の変形例３によっても、前述の第１実施形態と同様、冷却性能の低下を低減することができる。

７－４．変形例４
図１２は、変形例４に係る沸騰冷却装置１Ｈの断面図である。図１２では、沸騰冷却装置１Ｈについて図３に対応する断面が示される。沸騰冷却装置１Ｈは、受熱部１０に代えて受熱部１０Ｈを有するとともに、放熱部２０、第１管部３０および第２管部４０のそれぞれの数が異なる以外は、前述の第１実施形態の沸騰冷却装置１と同様である。受熱部１０Ｈは、伝熱部材１４に代えて伝熱部材１４Ｈを有する以外は、受熱部１０と同様である。伝熱部材１４Ｈは、貫通孔１４ｃの数が異なる以外は、伝熱部材１４と同様である。図１２に示す例では、貫通孔１４ｃの数が９つであり、９つの貫通孔１４ｃが行列状に配置される。また、図１２に示す例では、貫通孔１４ｃごとに、放熱部２０、第１管部３０および第２管部４０のそれぞれが設けられる。ただし、複数の放熱部２０の放熱フィン２２は、一体で構成されてもよい。以上の変形例４によっても、前述の第１実施形態と同様、冷却性能の低下を低減することができる。

１…沸騰冷却装置、１Ａ…沸騰冷却装置、１Ｂ…沸騰冷却装置、１Ｃ…沸騰冷却装置、１Ｄ…沸騰冷却装置、１Ｅ…沸騰冷却装置、１Ｆ…沸騰冷却装置、１Ｇ…沸騰冷却装置、１Ｈ…沸騰冷却装置、１０…受熱部、１０Ａ…受熱部、１０Ｂ…受熱部、１０Ｃ…受熱部、１０Ｄ…受熱部、１０Ｅ…受熱部、１０Ｆ…受熱部、１０Ｇ…受熱部、１０Ｈ…受熱部、１１…底板、１１ａ…内壁面、１２…天板、１２ａ…内壁面、１３…側壁、１３ａ…内壁面、１４…伝熱部材、１４Ｇ…伝熱部材、１４Ｈ…伝熱部材、１４ａ…第１面、１４ｂ…第２面、１４ｃ…貫通孔、１４ｃ＿１…貫通孔、１４ｃ＿２…貫通孔、１４ｃ＿３…貫通孔、１４ｄ＿１…貫通孔、１５…抑制部、１６…抑制部、１７…促進部、１７ａ…フィン、１８…促進部、１８ａ…フィン、１８ｂ…フィン、２０…放熱部、２０Ｆ…放熱部、２１…容器、２２…放熱フィン、３０…第１管部、３１…蒸気管、３１ａ…開口、３１ｂ…開口、３１ｃ…内周面、４０…第２管部、４０Ｂ…第２管部、４０Ｄ…第２管部、４０Ｅ…第２管部、４１…液管、４１Ｂ…液管、４１Ｄ…液管、４１Ｅ…液管、４１ａ…開口（第１開口）、４１ｂ…開口（第２開口）、４１ｃ…内周面、１００…発熱体、２１１…底板、２１２…天板、２１３…側壁、Ｂ…気泡、ＦＨ…伝熱面、ＦＨ１…第１部分、ＦＨ２…第２部分、Ｌ１…距離、Ｌ１ａ…距離、Ｌ１ｂ…距離、Ｌ２…距離、Ｌ２ａ…距離、Ｌ２ｂ…距離、ＲＥ…冷媒、ＲＥ０…液面、Ｓ１０…収容室、Ｓ２０…凝縮室、Ｓ３０…第１流路、Ｓ４０…第２流路。

Claims (14)

1. 冷媒を収容し、発熱体からの熱を受ける受熱部と、
   前記受熱部からの熱を放熱する放熱部と、
   前記受熱部で冷媒が気化されることにより生成された気相冷媒を前記放熱部に輸送する第１管部と、
   前記放熱部で前記気相冷媒が凝縮されることにより生成された液相冷媒を前記受熱部に輸送する第２管部と、を備え、
   前記受熱部は、発熱体からの熱により気化させるための液状の冷媒に接触する伝熱面を有し、
   前記伝熱面は、冷媒の核沸騰を生じさせる第１部分と、前記第１部分よりも冷媒の核沸騰を生じさせ難い第２部分と、を有し、
   前記第２管部は、前記受熱部に向けて開口する第１開口と、前記放熱部に向けて開口する第２開口と、を有し、
   前記第１開口は、前記受熱部に収容される冷媒の液面よりも下方に位置し、
   前記第１開口と前記第１部分との間の距離は、前記第１開口と前記第２部分との間の距離よりも短い、
   沸騰冷却装置。
2. 鉛直方向にみて前記第１開口に重なる領域において、前記第１開口よりも下方には、前記第１部分が存在しない、
   請求項１に記載の沸騰冷却装置。
3. 前記第１開口および前記第２部分およびのそれぞれは、前記第１部分よりも下方に位置する、
   請求項１または２に記載の沸騰冷却装置。
4. 前記第１部分は、鉛直線に沿って延びる、
   請求項３に記載の沸騰冷却装置。
5. 前記受熱部は、鉛直線に沿って延びる貫通孔を有する伝熱部材を有し、
   前記貫通孔の内周面の少なくとも一部は、前記第１部分であり、
   前記第２管部は、前記貫通孔に挿入される、
   請求項４に記載の沸騰冷却装置。
6. 前記第１開口は、前記貫通孔よりも下方に位置する、
   請求項５に記載の沸騰冷却装置。
7. 前記第２部分には、鉛直方向にみて前記第１開口に重なる領域に、冷媒の核沸騰を抑制する抑制部が設けられる、
   請求項６に記載の沸騰冷却装置。
8. 前記貫通孔の内周面の一部は、前記第２部分であり、
   前記第１開口は、前記貫通孔内に位置する、
   請求項５に記載の沸騰冷却装置。
9. 前記第１開口は、下方を向く、
   請求項５から８のいずれか１項に記載の沸騰冷却装置。
10. 前記第１部分および前記第２部分のそれぞれは、前記第１開口よりも下方に位置し、
    前記第１部分は、鉛直方向にみて前記第１開口に重ならず、
    前記第２部分は、鉛直方向にみて前記第１開口に重なる、
    請求項１または２に記載の沸騰冷却装置。
11. 前記第１開口は、水平方向を向く、
    請求項１０に記載の沸騰冷却装置。
12. 前記第１部分の表面粗さは、前記第２部分の表面粗さよりも大きい、
    請求項１から１１のいずれか１項に記載の沸騰冷却装置。
13. 冷媒を収容し、発熱体からの熱を受ける受熱部と、
    前記受熱部からの熱を放熱する放熱部と、
    前記受熱部で冷媒が気化されることにより生成された気相冷媒を前記放熱部に輸送する第１管部と、
    前記放熱部で前記気相冷媒が凝縮されることにより生成された液相冷媒を前記受熱部に輸送する第２管部と、を備え、
    前記受熱部は、発熱体からの熱により気化させるための液状の冷媒に接触する伝熱面を有し、
    前記伝熱面は、冷媒の核沸騰を生じさせる第１部分と、前記第１部分よりも冷媒の核沸騰を生じさせ難い第２部分と、を有し、
    前記第２管部は、前記受熱部に向けて開口する第１開口と、前記放熱部に向けて開口する第２開口と、を有し、
    前記第１開口は、前記受熱部に収容される冷媒の液面よりも下方に位置し、
    前記第１開口および前記第２部分およびのそれぞれは、前記第１部分よりも下方に位置する、
    沸騰冷却装置。
14. 冷媒を収容し、発熱体からの熱を受ける受熱部と、
    前記受熱部からの熱を放熱する放熱部と、
    前記受熱部で冷媒が気化されることにより生成された気相冷媒を前記放熱部に輸送する第１管部と、
    前記放熱部で前記気相冷媒が凝縮されることにより生成された液相冷媒を前記受熱部に輸送する第２管部と、を備え、
    前記受熱部は、発熱体からの熱により気化させるための液状の冷媒に接触する伝熱面を有し、
    前記伝熱面は、冷媒の核沸騰を生じさせる第１部分と、前記第１部分よりも冷媒の核沸騰を生じさせ難い第２部分と、を有し、
    前記第２管部は、前記受熱部に向けて開口する第１開口と、前記放熱部に向けて開口する第２開口と、を有し、
    前記第１開口は、前記受熱部に収容される冷媒の液面よりも下方に位置し、
    前記第１部分および前記第２部分は、前記第１開口よりも下方にて水平方向で互いに異なる位置に設けられ、
    前記第１部分は、鉛直方向にみて前記第１開口に重ならず、
    前記第２部分は、鉛直方向にみて前記第１開口に重なる、
    沸騰冷却装置。

Images