JP2023149859A - 冷却装置 - Google Patents

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Tomotaka Sugishita
基正 飯塚
Motomasa Iizuka
浩嗣 朝柄
Koji Asae
上仁 柴田
Takahito Shibata
公和 小原
Kimikazu Obara
陽一郎 河本
Yoichiro Kawamoto
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Abstract

【課題】冷媒液に発熱体を浸漬して冷却する冷却槽を備える冷却装置において、発熱体の露出を抑制する。【解決手段】冷却装置は、発熱体2を収容し、発熱体を浸漬して冷却するための冷媒液4を貯蔵する冷却槽10と、冷却槽の外部で冷媒液を貯蔵するとともに、大気に開放する大気開口部21を有する貯液槽20と、貯液槽と冷却槽を接続し、冷媒液が通過可能となっている接続部30とを備える。冷却装置は、発熱体の発熱により、冷却槽内の冷媒液が沸騰可能となっており、冷却槽が傾斜した場合に発熱体が冷媒液から露出することを抑制する液面制御部30a~30d、40を有する。【選択図】図1

Description

本発明は、電子機器等の発熱体を冷媒液に浸漬して冷却する冷却装置に関する。
電子機器等の発熱体を冷媒液に浸漬して冷却する冷却装置では、発熱体の発熱で冷媒液が気化すること等によって冷媒液が減少し、発熱体の冷却不足を招く恐れがある。
これに対し、特許文献1では、発熱体を冷媒液に浸漬する冷却槽の外部に封止材を収容する封止槽を設け、封止槽をトラップ又はシールとして機能させることで、冷媒液が外部に排出されることを抑える冷却装置が提案されている。
特開2020-126936号公報
しかしながら、冷却装置を車両のような移動体に搭載して使用する場合には、冷却装置が傾斜して、発熱体が冷媒液から露出して発熱体の冷却を充分にできなくなるおそれがある。さらに、冷却装置の傾斜によって、冷媒液の外部への排出が促進されるおそれがある。
本発明は上記点に鑑み、冷媒液に発熱体を浸漬して冷却する冷却槽を備える冷却装置において、発熱体の露出を抑制することを目的とする。さらに本発明は、冷媒液に発熱体を浸漬して冷却する冷却槽を備える冷却装置において、冷媒液減少を抑制することを他の目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の冷却装置は、冷却槽(10)と、貯液槽(20)と、接続部(30)とを備える。冷却槽は、発熱体(2)を収容し、発熱体を浸漬して冷却するための冷媒液(4)を貯蔵する。貯液槽は、冷却槽の外部で冷媒液を貯蔵するとともに、大気に開放する大気開口部(21)を有する。接続部は、貯液槽と冷却槽を接続し、冷媒液が通過可能となっている。発熱体の発熱により、冷却槽内の冷媒液が沸騰可能となっている。冷却装置は、冷却槽が傾斜した場合に発熱体が冷媒液から露出することを抑制する液面制御部(30a~30d、40)を有する。
本発明によれば、冷却装置は液面制御部を有していることで、冷却装置が傾斜した場合に、冷却槽の内部で発熱体が冷媒液から露出することを抑制することができ、冷媒液による発熱体の冷却を継続することができる。
なお、上記各構成要素の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
第1実施形態の冷却装置を示す断面図である。 図1のII-II断面図である。 第1実施形態の冷却装置が傾斜した状態を示す図である。 第2実施形態の冷却装置を示す断面図である。 第2実施形態の冷却装置が傾斜した状態を示す図である。 第3実施形態の冷却装置を示す断面図である。 第4実施形態の冷却装置を示す断面図である。 第5実施形態の冷却装置を示す断面図である。 第6実施形態の冷却装置を示す断面図である。 第7実施形態の冷却装置を示す断面図である。 第8実施形態の冷却装置を示す断面図である。 第9実施形態の冷却装置を示す断面図である。 第10実施形態の冷却装置を示す断面図である。 第11実施形態の冷却装置を示す平面図である。 図14のXV-XV断面図である。 第12実施形態の冷却装置を示す平面図である。 図16のXVII-XVII断面図である。 第13実施形態の冷却装置を示す平面図である。 図18のXVIIII-XVIIII断面図である。 第14実施形態の冷却装置を示す断面図である。 第15実施形態の冷却装置を示す平面図である。 図21のXXII-XXII断面図である。 第16実施形態の冷却装置を示す断面図である。 図23のXXIV-XXIV断面図である。 第17実施形態の冷却装置を示す平面図である。 図25のXXVI-XXVI断面図である。 電子機器に発熱素子が複数搭載されている変形例を示す断面図である。
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図面に基づいて説明する。図1では、紙面上下方向が重力方向となっており、図2で紙面垂直方向が重力方向となっている。また、図1、図2では、左から右に向かう方向が冷媒液4の流れ方向となっている。
本実施形態の冷却装置1は、車両等の移動体に搭載して使用される。このため、冷却装置1は、移動体の移動に伴って傾斜や振動が発生し得る状況で使用される。
図1に示すように、本実施形態の冷却装置1は、冷却槽10、第1貯液槽20、第1接続部30、第2貯液槽40および第2接続部50を備えている。冷却槽10、第1貯液槽20、第1接続部30、第2貯液槽40および第2接続部50は、例えば樹脂材料や金属材料によって構成することができる。
冷却槽10は、冷却対象である電子機器2が収容された容器状部材である。冷却槽10は任意の形状とすることができ、本実施形態では直方体形状としている。
電子機器2は、作動に伴って発熱し、冷却を必要とする発熱体である。電子機器2としては、例えば電子基板やインバータ等の電子機器を用いることができる。本実施形態の電子機器2は、発熱素子3が搭載された電子基板を用いている。電子機器2において、発熱素子3が設けられた部位が特に高温になり、冷媒液4による冷却の必要性が高い部位となっている。
本実施形態の電子機器2は板状部材であり、冷却槽10の内部で板面が重力方向と平行となるように配置されている。図1に示す例では、発熱素子3が電子機器2の上面に配置されている。冷却槽10は、電子機器2の配置方向に応じて、水平方向の長さが重力方向の長さよりも長くなっている。
冷却槽10には、電子機器2を冷却するための冷媒液4が貯蔵されている。電子機器2は、冷媒液4に浸漬した状態となっている。電子機器2と冷媒液4との熱伝導と、電子機器2の発熱による冷媒液4の沸騰によって、電子機器2が冷却される。
冷媒液4による電子機器2の冷却を行うためには、電子機器2が冷媒液4から露出することを抑制し、電子機器2が冷媒液4に浸漬された状態を維持する必要がある。本実施形態の構成では、少なくとも電子機器2に搭載された発熱素子3が冷媒液4から露出することを抑制する必要がある。
本実施形態では、冷媒液4としてフッ素系不活性液体を用いている。フッ素系不活性液体は、絶縁性、伝熱特性、安定性に優れた冷媒液である。本実施形態では、沸点が120℃程度よりも低い低沸点の冷媒液4を用いている。フッ素系不活性液体としては、例えばハイドロフルオロエーテル(HFE)構造を有するノベック(3M社の商品名)やパーフルオロカーボン(PFC)構造を有するフロリナート(3M社の商品名)を用いることができる。
冷媒液4の沸点は、電子機器2の発熱温度よりも低くなっている。本実施形態では、電子機器2の発熱温度よりも10~20℃程度低い沸点を有する冷媒液4を用いている。このため、電子機器2の発熱で冷媒液4は沸騰可能となっており、冷却槽10では冷媒液4が沸騰して電子機器2から吸熱する沸騰冷却が行われる。冷媒液4は、電子機器2の中でも特に高温となる発熱素子3の近傍で沸騰しやすい。
本実施形態では、電子機器2と接触する冷媒液4が沸騰し、冷却槽10の冷媒液4が沸点より低温のサブクール液となっている状態で沸騰するサブクール沸騰が行われる。冷却槽10の内部で冷媒液4が沸騰して発生した気相冷媒はサブクール液で凝縮、縮小するが、凝縮できない気泡が冷媒液4の内部を上方に移動する。
第1貯液槽20および第2貯液槽40は、内部に冷媒液4を貯蔵可能な容器状部材である。第1貯液槽20および第2貯液槽40は任意の形状とすることができ、本実施形態では直方体形状としている。
第1貯液槽20および第2貯液槽40は、冷却槽10の外部に設けられており、それぞれ別体に構成されている。本実施形態では、第1貯液槽20および第2貯液槽40は、冷却槽10の上面に対向して設けられている。本実施形態では、第1貯液槽20は、第2貯液槽40よりも冷媒液4の流れ方向上流側に設けられている。
第1貯液槽20および第2貯液槽40は種類が異なっており、それぞれ異なる機能を有している。第2貯液槽40は、冷却槽10で発生した気体を内部で貯留する機能を有している。第1貯液槽20は、内部が大気に連通しており、第2貯液槽40における冷媒液4の増減を吸収する機能を有している。第2貯液槽40は、冷却槽10が傾斜した場合に電子機器2が冷媒液4から露出することを抑制する液面制御部である。
第1貯液槽20は、第1接続部30によって冷却槽10と接続されている。第2貯液槽40は、第2接続部50によって冷却槽10と接続されている。第1接続部30および第2接続部50は筒状部材であり、内部を冷媒液4が通過可能となっている。
第1接続部30は、一端側に冷却槽10が接続され、他端側に第1貯液槽20が接続されている。第2接続部50は、一端側に冷却槽10が接続され、他端側に第2貯液槽40が接続されている。第1接続部30は、冷却槽10の上面と第1貯液槽20の下面を貫通するように設けられている。第2接続部50は、冷却槽10の上面と第2貯液槽40の下面を貫通するように設けられている。
第1貯液槽20の上部には、大気開口部21が設けられている。第1貯液槽20の内部は、大気開口部21を介して大気と直接連通している。第1貯液槽20は大気に開放されており、第1貯液槽20の内部では、冷媒液4の上部に大気が導入された大気導入部22が形成されている。
第1貯液槽20の内部は、下方で第1接続部30を介して冷却槽10に連通している。第1貯液槽20の内部は大気開口部21を介して大気に開放していることから、冷却槽10、第1貯液槽20、第2貯液槽40のそれぞれの内部は大気圧に維持される。つまり、本実施形態の冷却装置1は大気開放式となっている。
第2貯液槽40の内部は、下方で第2接続部50を介して冷却槽10に連通している。第2貯液槽40には大気開口部が設けられておらず、第2貯液槽40は大気と直接連通していない。第2貯液槽40の内部は、第2接続部50を介して冷却槽10の内部と連通している。
第2貯液槽40の内部には気体部41が形成される。気体部41は、主に冷却槽10で冷媒液4が気化して発生した気泡によって形成される。気体部41には、気相冷媒、冷媒液4から放出された溶存ガス、初期から第2貯液槽40に存在する空気などが含まれている。気体部41の体積は変動可能となっており、体積ゼロになることもある。
気体部41に含まれる気相冷媒は、冷媒液4が気化することで生成される。冷媒液4の気化には、冷媒液4の沸騰と蒸発が含まれている。気体部41に含まれる気相冷媒は、凝縮することで液相の冷媒液4となる。
冷媒液4には、主に大気からなる溶存ガスが溶解している。気体部41に含まれる溶存ガスは、冷媒液4に溶解している溶存ガスが冷媒液4から放出されることで生成する。冷媒液4に溶解している溶存ガスの溶解度は、冷媒液4の温度等によって変動する。冷媒液4の温度が上昇すると溶存ガスの溶解度が低下し、溶存ガスが冷媒液4から放出される。冷媒液4から放出された溶存ガスは気相冷媒とともに気体部41を形成する。気体部41に含まれる溶存ガスは、冷媒液4の温度低下によって冷媒液4に再度溶解することができる。
第1接続部30には、冷却槽10側の端部に第1下側開口部31が設けられており、第1貯液槽20側の端部に第1上側開口部32が設けられている。第2接続部50には、冷却槽10側の端部に第2下側開口部51が設けられており、第2貯液槽40側の端部に第2上側開口部52が設けられている。
第1下側開口部31は第1接続部30の下端部に設けられており、下方に向かって開口している。同様に、第2下側開口部51は第2接続部50の下端部に設けられており、下方に向かって開口している。
第1接続部30の下端部は、冷却槽10の上側内壁面11から下方に向かって突出している。このため、第1下側開口部31は、冷却槽10の上側内壁面11よりも下方に位置している。
第2接続部50の下端部は、冷却槽10の上側内壁面11から下方に向かって突出しておらず、第2下側開口部51は冷却槽10の上側内壁面11と同じ高さに位置している。このため、第1下側開口部31は、第2下側開口部51よりも下方に位置している。
これにより、冷却槽10で発生し、冷却槽10の上側内壁面11に到達した気体は、第1下側開口部31よりも第2下側開口部51に優先的に流入する。冷却槽10の内部で発生した気体は、第1貯液槽20よりも第2貯液槽40に優先的に流入し、第1貯液槽20の大気開口部21から外部に排出されることなく、第2貯液槽40の気体部41で貯留される。
冷却槽10で発生した気体は、冷却槽10の内部に滞留することなく第2貯液槽40に流入する。このため、冷却槽10の内部は冷媒液4で満たされた状態となっている。
第1貯液槽20の内部は、第1接続部30を介して冷却槽10の内部と連通しており、第2貯液槽40の内部は、第2接続部50を介して冷却槽10の内部と連通している。このため、冷媒液4は、第1接続部30を介して冷却槽10と第1貯液槽20との間を流動可能となっており、第2接続部50を介して冷却槽10と第2貯液槽40との間を流動可能となっている。
冷却槽10、第1貯液槽20および第2貯液槽40の間を冷媒液4が流動することで、第1貯液槽20の冷媒液4の体積と第2貯液槽40の冷媒液4の体積は連動して変動することができる。具体的には、第2貯液槽40の冷媒液4の体積が減少すると、第1貯液槽20の冷媒液4の体積が増大し、第2貯液槽40の冷媒液4の体積が増大すると、第1貯液槽20の冷媒液4の体積が減少する。
第2貯液槽40は、冷却槽10で発生した気体を貯留できる体積を有していればよい。第1貯液槽20は、第2貯液槽40で気体部41の体積変動に伴う冷媒液4の体積変動を吸収できる体積を有していればよい。本実施形態では、第1貯液槽20の体積は、第2貯液槽40よりも大きくなっている。
冷却槽10には、冷却槽10内の冷媒液4を循環させる循環回路60が接続されている。循環回路60には、循環ポンプ61と熱交換器62が設けられている。
循環ポンプ61は、冷媒液4を圧送して循環回路60に循環させる。熱交換器62は、冷媒液4の熱を放熱して冷却する。熱交換器62としては、例えば冷媒液4を外気と熱交換して冷却するラジエータ、あるいは冷媒液4を冷凍サイクルの低温冷媒と熱交換して冷却するチラー等を用いることができる。熱交換器62で冷媒液4を冷却することで、冷媒液4の温度上昇を抑制することができ、サブクール状態を維持することができる。
循環回路60は、循環回路入口部63および循環回路出口部64で冷却槽10と接続されている。循環回路入口部63を介して冷媒液4が冷却槽10から循環回路60に流入する。循環回路出口部64を介して循環回路60を循環した冷媒液4が冷却槽10に流出する。
冷却槽10の内部では、循環回路出口部64から循環回路入口部63に向かう冷媒液4の流れが形成される。図1に示す例では、冷却槽10の左側に循環回路出口部64が設けられ、冷却槽10の右側に循環回路入口部63が設けられている。このため、冷却槽10の内部で左側から右側に向かう冷媒液4の流れが形成される。電子機器2の発熱で冷媒液4が沸騰して発生した気相冷媒は、気泡となって冷媒液4の流れ方向下流側に移動しながら冷却槽10の内部を上昇する。
上述した第1接続部30の第1下側開口部31は、冷却槽10で発生した気相冷媒が流入しにくい位置に設けられており、第2接続部50の第2下側開口部51は、冷却槽10で発生した気相冷媒が流入しやすい位置に設けられている。
第1下側開口部31は、冷媒液4の流れ方向上流側に設けられている。つまり、第1下側開口部31は、冷媒液4の流れ方向において、循環回路入口部63よりも循環回路出口部64に近い側に設けられている。第2下側開口部51は、第1下側開口部31よりも冷媒液4の流れ方向下流側に配置されている。これにより、冷媒液4の流れ方向下流側に移動しながら冷却槽10の内部を上昇する気相冷媒が第1下側開口部31に流入しにくくなる。
また、冷却槽10の内部では、電子機器2における発熱素子3が設けられた部位で気泡が発生しやすい。このため、第1下側開口部31は、重力方向から見て、発熱素子3よりも冷媒液4の流れ方向上流側に配置されていることが望ましい。第2下側開口部51は、重力方向から見て、発熱素子3と同じ位置あるいは電子機器2よりも冷媒液4の流れ方向下流側に配置されていることが望ましい。これにより、冷媒液4の流れ方向下流側に移動しながら冷却槽10の内部を上昇する気相冷媒が第2下側開口部51に流入しやすくなる。
また、第2接続部50の第2下側開口部51は第1接続部30の第1下側開口部31よりも発熱素子3の近くに設けられていることが望ましい。これにより、気相冷媒が第1下側開口部31よりも第2下側開口部51に流入しやすくなる。
また、図2に示すように、本実施形態の第2接続部50は、重力方向から見て、冷却槽10の中央付近に対応する位置に設けられている。このため、冷却装置1がどのような方向に傾斜した場合においても、冷却槽10の内部で発生した気体が第2接続部50に流入しやすくなる。
次に、上記構成を備える本実施形態の冷却装置1の作動について、図3を用いて説明する。図3では、冷却装置1が傾斜していない状態、冷却装置1が冷媒流れ上流側が上方で冷媒流れ下流側が下方に傾斜した傾斜パターン1、冷却装置1が冷媒流れ上流側が下方で冷媒流れ下流側が上方に傾斜した傾斜パターン2を示している。なお、図3では、循環回路60などの図示を省略している。
冷却槽10の内部では、電子機器2の発熱によって電子機器2の近傍の冷媒液4が沸騰し、気相冷媒が発生する。気相冷媒は気泡となって冷却槽10の内部を上昇し、第2下側開口部51から第2接続部50に流入し、第2貯液槽40の内部で気体部41を形成する。冷媒液4の温度上昇によって冷媒液4から放出された溶存ガスも、気相冷媒とともに気体部41を形成する。冷媒液4が気化した気相冷媒や冷媒液4から放出された溶存ガスは、第2貯液槽40の内部に貯留される。
沸騰で生成した気相冷媒は、気泡として冷媒液4の中を上昇する。冷却槽10の冷媒液4はサブクール液であるため、気相冷媒からなる気泡は冷媒液4の内部を上昇する際に冷媒液4で冷却され、気相冷媒は凝縮する。この結果、気相冷媒からなる気泡は冷媒液4の内部を上昇する途中で縮小し、冷媒液4のサブクール度が大きい場合には気泡は消滅する。
冷却槽10の冷媒液4は、循環回路60を介して熱交換器62に供給され、熱交換器62で冷却される。熱交換器62による冷却で、冷媒液4は積極的にサブクール状態を維持することができる。
電子機器2の近傍で冷媒液4が沸騰して発生した気相冷媒は、冷媒液4の流れ方向下流側に移動しながら上昇する。冷却槽10の上側内壁面11に到達した気体は、第1接続部30の第1下側開口部31よりも第2接続部50の第2下側開口部51に優先的に流入し、第2貯液槽40の内部で気体部41を形成する。
第2貯液槽40の内部では、冷媒液4の気化や冷媒液4からの溶存ガスの放出によって気体部41の体積が増大する。気体部41の体積増大に伴って、第2貯液槽40の内部における冷媒液4の体積が減少する。第2貯液槽40での冷媒液4の体積減少に伴って、冷却槽10を介して第1貯液槽20に冷媒液4が流動し、第1貯液槽20の内部で冷媒液4の体積が増大する。
冷却槽10では、電子機器2の発熱量低下や熱交換器62の冷却能力を増大させること等によって、冷媒液4の温度が低下する。冷媒液4の温度低下によって、第2貯液槽40の気体部41に含まれる気相冷媒は凝縮が促進され、気体部41に含まれる溶存ガスは冷媒液4への溶解が促進される。
第2貯液槽40の内部では、気体部41に含まれる気相冷媒の凝縮や気体部41に含まれる溶存ガスの冷媒液4への溶存によって、気体部41の体積が減少し、冷媒液4の体積が増大する。冷媒液4の体積増大に伴って、第1貯液槽20から冷却槽10を介して第2貯液槽40に冷媒液4が流動し、第1貯液槽20の内部で冷媒液4の体積が減少する。
次に、冷却装置1が傾斜した場合について説明する。本実施形態の冷却装置1では、冷却槽10の内部に気体が存在していない。このため、図3の傾斜パターン1、傾斜パターン2に示すように、冷却装置1が傾斜した場合であっても、電子機器2は冷媒液4から露出せず、冷媒液4に浸漬された状態に維持される。第2貯液槽40の内部で貯留されている気体は、冷却装置1が傾斜しても、冷却槽10に流入することなく第2貯液槽40の内部で保持される。この結果、冷却装置1が傾斜しても、冷媒液4による電子機器2の冷却を継続して行うことが可能となる。
以上説明した本実施形態の冷却装置1は、大気開放している第1貯液槽20と、大気開放しておらず、気体を貯留可能な第2貯液槽40が設けられている。冷却槽10で発生した気体は、第2貯液槽40に貯留され、冷却槽10には貯留されないため、冷却槽10は冷媒液4で満たされた状態となる。これにより、冷却装置1が傾斜した場合に、冷却槽10の内部で電子機器2が冷媒液4から露出することを抑制することができ、冷媒液4による電子機器2の冷却を継続することができる。
また、本実施形態では、冷却槽10で発生した気体は第2貯液槽40の気体部41で貯留される。このため、冷却装置1が傾斜した場合においても、第2貯液槽40の内部で気体が保持され、気相冷媒を含んだ気体が第1貯液槽20の大気開口部21から外部に流出することを抑制でき、冷却槽10の冷媒液4が減少することを抑制できる。
また、本実施形態では、第2接続部50の第2下側開口部51は、冷却槽10の上側内壁面11から下方に突出しておらず、上側内壁面11と同一平面に位置している。このため、冷却槽10の内部で上側内壁面11まで上昇した気体が第2下側開口部51に流入しやくなっており、冷却槽10で発生した気体を確実に第2貯液槽40で貯留させることができる。
また、本実施形態では、第1接続部30の第1下側開口部31は、第2接続部50の第2下側開口部51よりも下方に位置するように設けられている。これにより、冷却槽10で発生した気体を第1貯液槽20よりも第2貯液槽40に優先的に流入させることができる。この結果、気体が第1貯液槽20に流入することを抑制することができ、気相冷媒を含んだ気体が大気開口部21から外部に流出することを抑制できる。
また、本実施形態では、第1接続部30の第1下側開口部31が、冷却槽10の上側内壁面11の下方に突出して設けられている。このため、冷却槽10で発生した気体が第1接続部30を介して第1貯液槽20に流入することを抑制することができ、気相冷媒を含んだ気体が大気開口部21から外部に流出することを抑制できる。
また、本実施形態では、大気に連通する大気開口部21を有する大気開放式の冷却装置1を用いている。これにより、冷媒液4を封入するための耐圧容器を用いることなく、冷却槽10の冷媒液4が減少することを抑制できる。このため、冷却装置1を小型化することができる。
また、本実施形態の冷却装置1では、電子機器2の発熱によって冷媒液4が沸騰する沸騰冷却を行っている。沸騰冷却では、電子機器2を効率的に冷却することが可能であるが、一方で気相冷媒の発生量が多くなり、気相冷媒が外部に流出しやすい。本実施形態によれば、冷媒液4を沸騰させる沸騰冷却を行う冷却装置1においても、冷媒液4の減少を効果的に抑制できる。
また、本実施形態では、冷却槽10の冷媒液4はサブクール液であり、サブクール沸騰が行われる。このため、電子機器2の発熱で冷媒液4が沸騰して発生した気相冷媒は、サブクール液からなる冷媒液4で冷却され凝縮する。これにより、気相冷媒が循環回路60を介して循環ポンプ61や熱交換器62に流れることを抑制でき、循環ポンプ61や熱交換器62の性能を維持することでき、安定的に用いることができる。
また、本実施形態では、冷却槽10の冷媒液4を循環回路60で循環させ、冷媒液4を熱交換器62で冷却している。これにより、冷媒液4の温度上昇を抑制することができ、気相冷媒をサブクール状態の冷媒液4で効果的に冷却することができる。この結果、気体部41の体積が増大することを抑制でき、第2貯液槽40における冷媒液4の液面下降と第1貯液槽20における冷媒液4の液面上昇を抑制できる。
また、本実施形態では、第1接続部30の第1下側開口部31を冷却槽10の冷媒流れ方向上流側に設けている。気相冷媒からなる気泡は、冷媒液4の流れ方向下流側に移動しながら上昇するため、第1下側開口部31から遠ざかりながら上昇する。このため、気相冷媒が冷却槽10の冷媒流れ方向上流側に設けられた第1下側開口部31に流入することを抑制できる。これにより、冷却槽10の内部で発生した気相冷媒が第1下側開口部31を介して第1貯液槽20の大気開口部21から外部に流出することを抑制でき、冷媒液4の減少を抑制できる。
また、本実施形態では、冷却槽10、第1貯液槽20、第1接続部30、第2貯液槽40および第2接続部50を樹脂材料によって構成している。これにより、冷却槽10等の小型軽量化を図ることができ、冷却槽10等の製造コストを低減でき、冷却槽10等の形状の自由度を大きくすることができる。さらに、冷却槽10、第1貯液槽20および第1接続部30を樹脂材料によって構成することで、冷却槽10から第1貯液槽20への伝熱を抑制でき、第1貯液槽20で冷媒液4が蒸発して外部に流出することを抑制できる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。以下、上記第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、図4、図5では、循環回路60などの図示を省略している。
図4に示すように、本第2実施形態の冷却装置1では、第2接続部50の上側端部が第2貯液槽40の下側内壁面42から上方に向かって突出して設けられている。このため、第2接続部50の第2上側開口部52は、第2貯液槽40の下側内壁面42よりも高い位置に設けられている。
図5に示すように、第2接続部50の上側開口部52を第2貯液槽40の下側内壁面42より高い位置に設けることによって、冷却槽10が傾斜した場合に第2貯液槽40の気体が冷却槽10に流入しにくくなっている。
これにより、第2貯液槽40で気体部41の体積が大きくなった状態で冷却槽10が傾斜した場合であっても、第2貯液槽40からの気体流入を抑制することができる。この結果、冷却槽10の内部で電子機器2が冷媒液4から露出することを抑制することができ、冷媒液4による電子機器2の冷却を継続することができる。
また、第2接続部50の上側開口部52を第2貯液槽40の下側内壁面42より高い位置に設けることによって、第2接続部50をどのような位置に設けても、第2貯液槽40からの気体流入を抑制できる。このため、第2接続部50の配置に関して、設計の自由度を高くすることができる。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、図6では、循環回路60などの図示を省略している。
図6に示すように、本第3実施形態の冷却装置1は、電子機器2に配線5が接続されている。配線5は、電源や電気信号の伝送路として機能する。配線5は、冷却槽10から第1接続部30および第1貯液槽20に延びるように設けられている。配線5は、第1貯液槽20の大気開口部21から外部に取り出されている。
以上のように、本第3実施形態では、大気開放した第1貯液槽20の大気開口部21を利用して電子機器2の配線5を外部に取り出している。このため、冷媒液4の外部流出を防ぐためのシール構造を設けることなく、電子機器2の配線5を外部に取り出すことができる。
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、図7では、循環回路60などの図示を省略している。
図7に示すように、冷却槽10の上側内壁面11は傾斜して設けられている。具体的には、上側内壁面11は、第2接続部50の第2下側開口部51に近いほど高くなり、第2下側開口部51が設けられた部位が最上部となっている傾斜面を有している。上側内壁面11は、第2下側開口部51から遠い部位が低く、第2下側開口部51に近い部位が高くなっている。このため、冷却槽10で発生した気体は上側内壁面11まで上昇した後、上側内壁面11を伝って第2接続部50の第2下側開口部51に誘導される。
本第4実施形態によれば、冷却槽10の上側内壁面11を第2接続部50の第2下側開口部51に向かって高くなる傾斜面とすることで、冷却槽10で発生した気体が第2接続部50を介して第2貯液槽40に流入することを促進できる。
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、図8では、循環回路60などの図示を省略している。
図8に示すように、本第5実施形態では、第2貯液槽40と冷却槽10を接続する第2接続部50(50a、50b)が複数設けられている。複数の第2接続部50a、50bは同一の構成を有しており、異なる位置に設けられている。冷却槽10で発生した気体は、複数の第2接続部50a、50bの少なくともいずれかを介して第2貯液槽40に流入可能となっている。第2接続部50a、50bの数は2以上であれば限定されないが、図8では2つの第2接続部50a、50bが設けられた例を示している。
複数の第2接続部50a、50bはそれぞれ任意の位置に設けることができるが、重力方向から見て、できるだけ離れて配置することが望ましい。例えば、重力方向から見て、複数の第2接続部50a、50bを第2貯液槽40の対角線上に位置するように設けることが望ましい。
このように、第2接続部50a、50bを複数設けることで、冷却装置1がどのような方向に傾斜した場合においても、冷却槽10で発生した気体が第2貯液槽40に流入することを促進できる。これにより、冷却槽10の内部で気体が滞留することを抑制することができ、冷却槽10が傾斜した場合に電子機器2が冷却液から露出することを抑制することができ、冷媒液4による電子機器2の冷却を継続することができる。
(第6実施形態)
次に、本発明の第6実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、図9では、循環回路60などの図示を省略している。
図9に示すように、本第6実施形態の冷却装置1には、第1貯液槽20と第2貯液槽40を接続する貯液槽接続部70が設けられている。貯液槽接続部70は、一端側に第1貯液槽20が接続され、他端側に第2貯液槽40が接続されている。貯液槽接続部70は筒状部材であり、内部を気体や冷媒液4が通過可能となっている。
貯液槽接続部70には、貯液槽接続部70を開放または閉鎖する切替弁71が設けられている。切替弁71が開放した場合は、第1貯液槽20の内部と第2貯液槽40の内部が貯液槽接続部70を介して連通する。切替弁71が閉鎖した場合は、第1貯液槽20の内部と第2貯液槽40の内部が貯液槽接続部70を介して連通しない。
冷却装置1には、制御装置72が設けられている。制御装置72は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。制御装置72は、ROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、各種制御対象機器の作動を制御する。
制御装置72には、冷却装置1が傾斜したことを検出する傾斜センサ73のセンサ信号が入力する。制御装置72は、傾斜センサ73からの入力信号に基づいて切替弁71の開閉制御を行う。
制御装置72は、傾斜センサ73によって冷却装置1が傾斜したことを検出しない場合は、切替弁71を閉鎖する。このため、冷却装置1が傾斜していない場合は、第1貯液槽20の内部と第2貯液槽40の内部が貯液槽接続部70を介して連通しない。
制御装置72は、傾斜センサ73によって冷却装置1が傾斜したことを検出した場合は、切替弁71を開放する。このため、冷却装置1が傾斜した場合は、第1貯液槽20の内部と第2貯液槽40の内部が貯液槽接続部70を介して連通する。これにより、冷却装置1が傾斜した場合は、第2貯液槽40の気体が貯液槽接続部70を介して第1貯液槽20に流入することが可能となる。この結果、第2貯液槽40の気体が冷却槽10に流入することを抑制でき、冷却槽10の内部で電子機器2が冷媒液4から露出することを抑制することができ、冷媒液4による電子機器2の冷却を継続することができる。
また、第2貯液槽40の冷媒液4の液面が低下した場合には、第2貯液槽40から冷却槽10に気体が流入しやすくなる。このため、冷却装置1に、傾斜センサ73に加え、第2貯液槽40の冷媒液4の液面を検出する液面センサを設け、制御装置72が傾斜センサ73と液面センサからの入力信号に基づいて切替弁71の開閉制御を行うようにしてもよい。
制御装置72は、傾斜センサ73によって冷却装置1が傾斜したことを検出し、かつ、液面センサによって第2貯液槽40の冷媒液4の液面が所定レベルより低下したことを検出した場合に、切替弁71を開放すればよい。これにより、第2貯液槽40の冷媒液4の液面が低下していない場合には、切替弁71が開放されず、必要な場合のみ切替弁71の開放を行うことができる。
(第7実施形態)
次に、本発明の第7実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、図10では、循環回路60などの図示を省略している。
図10に示すように、本第7実施形態の第1接続部30は冷却槽10の側面を貫通するように設けられている。第1接続部30の第1下側開口部31は、冷却槽10の内部において、水平方向に開口している。
第1接続部30の第1下側開口部31は、第2接続部50の第2下側開口部51よりも下方に位置している。第1接続部30の第1下側開口部31の上側高さが第2接続部50の第2下側開口部51よりも低い位置になっており、第1下側開口部31の全体が第2下側開口部51よりも低い位置になっている。
本第7実施形態においても、第1接続部30の第1下側開口部31が第2接続部50の第2下側開口部51よりも下方に位置していることで、冷却槽10で発生した気体を第2貯液槽40に優先的に流入させることができる。これにより、冷却装置1が傾斜した場合に、冷却槽10の内部で電子機器2が冷媒液4から露出することを抑制することができ、冷媒液4による電子機器2の冷却を継続することができる。さらに、気相冷媒を含んだ気体が第1接続部30を介して第1貯液槽20の大気開口部21から外部に流出することを抑制できる。
また、本第7実施形態では、第1接続部30の第1下側開口部31は水平方向に開口している。このため、第1下側開口部31が重力方向下方に向かって開口している場合よりも、気相冷媒を含んだ気体が第1下側開口部31に流入しにくくなっている。これにより、冷却槽10で発生した気体が第1下側開口部31を介して第1貯液槽20の大気開口部21から外部に流出することを抑制でき、冷媒液4の減少を抑制できる。
(第8実施形態)
次に、本発明の第8実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、図11では、循環回路60などの図示を省略している。
図11に示すように、本第8実施形態では、板状の電子機器2が冷却槽10の内部で板面が重力方向と平行となるように配置されている。発熱素子3は、電子機器2の側面に配置されている。冷却槽10は、電子機器2の配置方向に応じて、重力方向の長さが水平方向の長さよりも長くなっている。
本第8実施形態の構成によっても、冷却槽10で発生した気体を第1貯液槽20よりも第2貯液槽40に優先的に流入させることができる。これにより、冷却装置1が傾斜した場合に、冷却槽10の内部で電子機器2が冷媒液4から露出することを抑制でき、さらに気相冷媒を含んだ気体が第1接続部30を介して第1貯液槽20の大気開口部21から外部に流出することを抑制できる。
また、本第8実施形態によれば、例えば冷却装置1を車両に搭載した場合の搭載スペースに応じて電子機器2を縦長に配置することが可能となり、電子機器2の配置の自由度を高めることができる。
また、本第8実施形態によれば、冷却槽10の重力方向の長さが水平方向の長さよりも長くなっていることで、第2貯液槽40の重力方向の長さが長くなっている。このため、第2貯液槽40で冷媒液4の液面高さを確保でき、冷却装置1が傾斜した場合に第2貯液槽40から冷媒液4が冷却槽10に流入することを抑制できる。
(第9実施形態)
次に、本発明の第9実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、図12では、循環回路60などの図示を省略している。
図12に示すように、本第9実施形態では、第2貯液槽40に開口部43が設けられている。開口部43は、第2貯液槽40の上面に設けられている。開口部43には、蓋部材44が挿入されている。開口部43に蓋部材44が挿入された状態では、第2貯液槽40の内部は大気と連通していない。開口部43から蓋部材44が取り外された状態では、第2貯液槽40の内部は開口部43を介して大気と連通する。
通常時は、開口部43に蓋部材44が挿入された状態で冷却装置1が使用される。冷却装置1の使用を継続し、冷却装置1の冷媒液4が減少した場合に、開口部43から蓋部材44を取り外し、開口部43から冷媒液4を注入する。これにより、冷却装置1の冷媒液4が減少した場合に、第2貯液槽40から冷媒液4の補充を容易に行うことができる。
(第10実施形態)
次に、本発明の第10実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、図13では、循環回路60などの図示を省略している。
図13に示すように、本第10実施形態では、第1貯液槽20と第2貯液槽40が重力方向に重なるように配置されている。具体的には、第1貯液槽20が第2貯液槽40の側方および上方に位置するように設けられている。第1貯液槽20における第2貯液槽40の上方に位置する部位は、重力方向から見て、第2貯液槽40と重なり合っている。
本第10実施形態では、第1貯液槽20と第2貯液槽40を上下方向に重なるように配置することで、第1貯液槽20と第2貯液槽40の水平方向の面積をできるだけ大きくすることができる。これにより、第1貯液槽20と第2貯液槽40の高さを低くすることができ、第2貯液槽40の上部空間を有効利用して冷却装置1を小型化することができる。
また、本第10実施形態では、第1貯液槽20が第2貯液槽40の上方に設けられている。このため、第1貯液槽20の大気開口部21が最上面に位置し、第1貯液槽20が大気と連通しやすくなる。さらに、大気開口部21から第1貯液槽20に冷媒液4を注入することが容易になる。
また、第1貯液槽20が第2貯液槽40の上側に配置されていることで、第1貯液槽20の冷媒液4の液面が第2貯液槽40よりも高くなり、第2貯液槽40の内部に冷媒液4が流入しやすくなる。
(第11実施形態)
次に、本発明の第11実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、図14、図15では、循環回路60などの図示を省略している。
図14、図15に示すように、本第11実施形態では、大気開口部21を有する貯液槽20が設けられている。冷却槽10と貯液槽20は、複数の接続部30(30a、30b、30c、30d)によって接続されている。複数の接続部30(30a、30b、30c、30d)は、冷却槽10が傾斜した場合に電子機器2が冷媒液4から露出することを抑制する液面制御部である。
本第11実施形態の貯液槽20は、上記第1~第10実施形態の第1貯液槽20に対応しており、本第11実施形態の接続部30は、上記第1~第10実施形態の第1接続部30に対応している。本第11実施形態では、上記第1~第10実施形態の第2貯液槽40に対応する貯液槽は設けられていない。
貯液槽20は、冷却槽10の上面に接するように配置されている。貯液槽20は、重力方向から見た形状および大きさが冷却槽10に対応している。
複数の接続部30a、30b、30c、30dは、それぞれ同一の構成を有しており、異なる位置に設けられている。接続部30の数は2以上であれば限定されないが、図14では4つの接続部30a、30b、30c、30dが設けられた例を示している。
複数の接続部30a、30b、30c、30dはそれぞれ任意の位置に設けることができるが、重力方向から見て、できるだけ離れて配置することが望ましい。例えば、重力方向から見て、複数の接続部30a、30b、30c、30dを冷却槽10および貯液槽20の対角線上に位置するように設けることが望ましい。図14に示す例では、重力方向から見て、4つの接続部30a、30b、30c、30dが冷却槽10および貯液槽20の四隅に配置されている。
貯液槽20の内部は、複数の接続部30a、30b、30c、30dを介して冷却槽10の内部と連通している。このため、冷媒液4は、複数の接続部30a、30b、30c、30dを介して冷却槽10と貯液槽20との間を流動可能となっている。
冷却槽10および貯液槽20の間を冷媒液4が流動することで、冷却槽10の冷媒液4の体積と貯液槽20の冷媒液4の体積は連動して変動することができる。具体的には、冷却槽10の冷媒液4の体積が減少すると、貯液槽20の冷媒液4の体積が増大し、冷却槽10の冷媒液4の体積が増大すると、貯液槽20の冷媒液4の体積が減少する。
接続部30a、30b、30c、30dの下端部は冷却槽10の上側内壁面11から下方に突出している。接続部30a、30b、30c、30dの下側開口部31a、31b、31c、31dは、冷媒液4の液面と同じ位置あるいは冷媒液4の液面よりも下方に位置している。
このため、冷却槽10の内部で発生した気体は、接続部30a、30b、30c、30dに流入することが抑制され、冷却槽10の内部に気体部12として貯留される。冷却槽10で発生した気体は、冷却槽10の内部で気体部12が形成されることで、冷却槽10の内部で貯留される。
冷媒液4の液面は、接続部30a、30b、30c、30dの下側開口部31a、31b、31c、31dの高さまで下降し得る。冷媒液4の液面が下側開口部31a、31b、31c、31d付近に位置する状態で冷却槽10が傾斜すると、冷媒液4の液面がいずれかの下側開口部31a、31b、31c、31dより下降することが想定される。
この場合、冷却槽10では、気体部12の下端がいずれかの下側開口部31a、31b、31c、31dより下降し、気体部12の気体が複数の接続部30a、30b、30c、30dのいずれかを介して貯液槽20に流出する。冷却槽10から貯液槽20への気体流出に応じて、貯液槽20から冷却槽10に冷媒液4が流入し、冷却槽10の内部で気体部12の体積が減少する。このため、冷却槽10の内部で気体部12の体積が大きくなった状態で冷却装置1が傾斜しても、電子機器2が冷媒液4から露出することを抑制できる。
本第11実施形態では、冷却槽10と貯液槽20を接続する接続部30a、30b、30c、30dを複数設けることで、冷却装置1がどのような方向に傾斜した場合においても、冷却槽10で貯留されている気体が貯液槽20に流出することを促進できる。これにより、冷却装置1がどのような方向に傾斜した場合であっても、冷却槽10の内部で冷媒液4の液面高さを確保することができ、電子機器2が冷媒液4から露出することを抑制でき、冷媒液4による電子機器2の冷却を継続することができる。
(第12実施形態)
次に、本発明の第12実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、図16、図17では、循環回路60などの図示を省略している。
図16、図17に示すように、本第12実施形態では、上記第11実施形態に比較して、貯液槽20が小型化されている点が異なっている。本第12実施形態の貯液槽20は、重力方向から見た大きさが冷却槽10よりも小さくなっている。図16、図17に示す例では、貯液槽20は、冷媒流れ方向の上流側(図16、図17の左側)に配置されている。貯液槽20は、重力方向から見て、接続部30a、30b、30c、30dが冷却槽10と接続された部位と重なり合っていない。
本第12実施形態では、小型化された貯液槽20に対応し、冷却槽10と貯液槽20との間で接続部30a、30b、30c、30dが延長されている。接続部30a、30b、30c、30dは冷却槽10と4箇所で接続している。一部の接続部30b、30dが貯液槽20側で合流しており、接続部30a、30b、30c、30dは貯液槽20と3箇所で接続している。
以上の本第12実施形態の構成においても、上記第11実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本第12実施形態では、貯液槽20を小型化しているので、貯液槽20で冷媒液4の液面高さを確保でき、冷却装置1が傾斜した場合に貯液槽20から冷媒液4が冷却槽10に流入することを抑制できる。
(第13実施形態)
次に、本発明の第13実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、図18、図19では、循環回路60などの図示を省略している。
図18、図19に示すように、本第13実施形態は、上記第12実施形態に比較して、貯液槽20の位置が異なっている。本第13実施形態の貯液槽20は、重力方向から見て、冷却槽10の中央部分に対応する位置に設けられている。冷却槽10と貯液槽20を接続する複数の接続部30a、30b、30c、30dは、それぞれ同じ長さとなっている。複数の接続部30a、30b、30c、30dは、それぞれ独立して冷却槽10と貯液槽20を接続している。
以上の本第13実施形態の構成においても、上記第12実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第14実施形態)
次に、本発明の第14実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、図20では、循環回路60などの図示を省略している。
図20に示すように、本第14実施形態は、上記第12、第13実施形態に比較して、貯液槽20の位置が異なっている。本第14実施形態では、貯液槽20は、冷却槽10の上方において、冷却槽10から離れた位置に配置されている。
接続部30は冷却槽10と4箇所で接続しており、接続部30は貯液槽20と1箇所で接続している。冷却槽10側の複数の接続部30a、30b、30c、30dと、貯液槽20側の1つの接続部30は、継手部材33で接続されている。
以上の本第14実施形態の構成においても、上記第12実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本第14実施形態の構成によれば、貯液槽20を冷却槽10から離れた位置に設けることで、貯液槽20の配置の自由度が向上する。
(第15実施形態)
次に、本発明の第15実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、図21、図22では、循環回路60などの図示を省略している。
図21、図22に示すように、本第15実施形態では、貯液槽20は冷却槽10の上面に接するように設けられている。貯液槽20の上面には、大気開口部21が設けられている。
重力方向から見て、貯液槽20は枠状に形成されており、貯液槽20は冷却槽10の外周に沿って設けられている。貯液槽20の内部空間は環状につながっている。枠状の貯液槽20に囲まれた内側空間には何も設けられておらず、冷却槽10の上面が露出している。
冷却槽10と貯液槽20は複数の接続部30a、30b、30c、30dで接続されている。図21に示す例では、重力方向から見て、4つの接続部30a、30b、30c、30dが冷却槽10および貯液槽20の四隅に配置されている。
以上の本第15実施形態の構成においても、上記第12実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第16実施形態)
次に、本発明の第16実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、図23、図24では、循環回路60などの図示を省略している。
図23、図24に示すように、本第16実施形態では、上記第11実施形態に比較して、板状の電子機器2が冷却槽10の内部で板面が重力方向と平行となるように配置されている点が異なっている。発熱素子3は、電子機器2の側面に配置されている。冷却槽10は、電子機器2の配置方向に応じて、重力方向の長さが水平方向の長さよりも長くなっている。
本第16実施形態では、上記第11実施形態と同様、複数の接続部30(30a、30b)で冷却槽10と貯液槽20が接続されている。図23、図24に示す例では、2個の接続部30a、30bが設けられている。
本第16実施形態の構成によっても、上記第11実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、本第16実施形態によれば、例えば冷却装置1を車両に搭載した場合の搭載スペースに応じて電子機器2を縦長に配置することが可能となり、電子機器2の配置の自由度を高めることができる。
また、本第16実施形態によれば、冷却槽10の重力方向の長さが水平方向の長さよりも長くなっていることで、貯液槽20の重力方向の長さが長くなっている。このため、貯液槽20で冷媒液4の液面高さを確保でき、冷却装置1が傾斜した場合に貯液槽20から冷媒液4が冷却槽10に流入することを抑制できる。
(第17実施形態)
次に、本発明の第17実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、図25、図26では、循環回路60などの図示を省略している。
図25、図26に示すように、本第17実施形態では、上記第1~第10実施形態と同様、大気開放している第1貯液槽20および大気開放していない第2貯液槽40が設けられている。第1貯液槽20は、複数の第1接続部30a、30b、30c、30dによって冷却槽10と接続されている。第2貯液槽40は、1つの第2接続部50によって冷却槽10と接続されている。
本第17実施形態の第1貯液槽20は、上記第15実施形態の貯液槽20と同一の構成を備えており、重力方向から見て、枠状に形成されている。第2貯液槽40は、枠状の第1貯液槽20で囲まれた内部空間に設けられている。第2貯液槽40は、枠状の第1貯液槽20で囲まれた内部空間に対応する形状および大きさに形成されている。
冷却槽10で発生した気体は第2貯液槽40に流入し、第2貯液槽40の内部に気体部41が形成される。このため、冷却槽10で発生した気体は冷却槽10には貯留されないため、冷却槽10は冷媒液4で満たされた状態となる。これにより、冷却装置1が傾斜した場合に、冷却槽10の内部で電子機器2が冷媒液4から露出することを抑制することができ、冷媒液4による電子機器2の冷却を継続することができる。
冷却槽10で発生した気体が多い場合などには、一部の気体が冷却槽10に滞留し、冷却槽10の内部に気体部12が形成され得る。あるいは、第2貯液槽40の気体部41で貯留されている気体が冷却槽10に流入した場合にも、冷却槽10の内部に気体部12が形成され得る。第1接続部30a、30b、30c、30dの下端部は冷却槽10の上側内壁面11から下方に突出しており、冷却槽10の内部で発生した気体は接続部30a、30b、30c、30dに流入することが抑制される。
冷却槽10の内部で冷媒液4の液面が第1下側開口部31a、31b、31c、31d付近に位置する状態で冷却槽10が傾斜した場合には、気体部12の気体が複数の第1接続部30a、30b、30c、30dのいずれかを介して第1貯液槽20に流出する。このため、冷却槽10の内部で気体部12の体積が大きくなった状態で冷却装置1が傾斜しても、電子機器2が冷媒液4から露出することを抑制できる。
本第17実施形態では、冷却槽10と第1貯液槽20を接続する第1接続部30a、30b、30c、30dを複数設けることで、冷却装置1がどのような方向に傾斜した場合においても、冷却槽10で発生した気体が第1貯液槽20に流入することを促進できる。これにより、冷却装置1がどのような方向に傾斜した場合においても、冷却槽10の内部で冷媒液4の液面高さを確保することができ、電子機器2が冷媒液4から露出することを抑制でき、冷媒液4による電子機器2の冷却を継続することができる。
(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。
例えば、上記各実施形態では、電子機器2に1個の発熱素子3が搭載されている例について説明したが、図27に示すように、電子機器2に複数の発熱素子3が搭載されている構成においても本発明を適用することが可能である。電子機器2には任意の個数の発熱素子3を搭載することができ、図27に示す例では電子機器2に3個の発熱素子3が搭載されている。
また、上記第1~第10、第17実施形態では、第2接続部50が冷却槽10の上側内壁面11を貫通するように設けられていたが、第2接続部50が冷却槽10の側面を貫通するように設けられていてもよい。この場合、第2接続部50の第2下側開口部51は、冷却槽10の内部において、水平方向に開口する。
また、上記各実施形態では、1個の第1貯液槽20(貯液槽20)が設けられている例について説明したが、第1貯液槽20(貯液槽20)が複数設けられていてもよい。
また、上記第1~第10、第17実施形態では、1個の第2貯液槽40が設けられている例について説明したが、第2貯液槽40が複数設けられていてもよい。
2 電子機器(発熱体)
10 冷却槽
11 上側内壁面
20 第1貯液槽、貯液槽
21 大気開口部
30(30a~30d) 第1接続部、接続部(液面制御部)
31(31a~31d) 第1下側開口部(下側開口部)
40 第2貯液槽(液面制御部)
42 下側内壁面
50 第2接続部
51 第2下側開口部(下側開口部)
52 第2上側開口部(上側開口部)
60 循環回路
70 貯液槽接続部
71 切替弁

Claims (12)

  1. 発熱体(2)を収容し、前記発熱体を浸漬して冷却するための冷媒液(4)を貯蔵する冷却槽(10)と、
    前記冷却槽の外部で前記冷媒液を貯蔵するとともに、大気に開放する大気開口部(21)を有する貯液槽(20)と、
    前記貯液槽と前記冷却槽を接続し、前記冷媒液が通過可能となっている接続部(30)と、
    を備え、
    前記発熱体の発熱により、前記冷却槽内の前記冷媒液が沸騰可能となっており、
    前記冷却槽が傾斜した場合に前記発熱体が前記冷媒液から露出することを抑制する液面制御部(30a~30d、40)を有する冷却装置。
  2. 前記貯液槽を第1貯液槽とした場合に、前記第1貯液槽と別体に設けられ、前記冷却槽の外部で前記冷媒液を貯蔵する第2貯液槽(40)と、
    前記接続部を第1接続部とした場合に、前記第2貯液槽と前記冷却槽を接続し、前記冷媒液が通過可能となっている第2接続部(50)と、
    を備え、
    前記冷却槽の内部で発生した気体は、前記第2接続部を介して前記第2貯液槽に流入して前記第2貯液槽で貯留可能となっており、
    前記液面制御部には前記第2貯液槽が含まれている請求項1に記載の冷却装置。
  3. 前記第2接続部における前記第2貯液槽側の端部に設けられた上側開口部(52)は、前記第2貯液槽の下側内壁面(42)よりも上方に位置している請求項2に記載の冷却装置。
  4. 前記冷却槽の上側内壁面(11)は、前記第2接続部における前記冷却槽側の端部に設けられた下側開口部(51)に近いほど高くなり、前記下側開口部が設けられた部位が最上部となっている傾斜面を有している請求項2または3に記載の冷却装置。
  5. 前記第1貯液槽と第2貯液槽を接続する貯液槽接続部(70)と、
    前記貯液槽接続部を開放または閉鎖する切替弁(71)と、
    を備える請求項2ないし4のいずれか1つ記載の冷却装置。
  6. 前記発熱体は電子機器であり、前記電子機器の配線(5)は前記第1接続部および前記第1貯液槽を介して前記大気開口部から外部に取り出されている請求項2ないし5のいずれか1つに記載の冷却装置。
  7. 前記第2接続部は複数設けられており、
    前記冷却槽の内部で発生した気体は、複数の前記第2接続部の少なくともいずれかを介して前記第2貯液槽に流入可能となっている請求項2ないし6のいずれか1つに記載の冷却装置。
  8. 前記接続部(30a~30d)は複数設けられおり、
    前記冷却槽の内部で発生した気体は、複数の前記接続部の少なくともいずれかを介して前記貯液槽に流入可能となっており、
    前記液面制御部には複数の前記接続部が含まれている請求項1に記載の冷却装置。
  9. 複数の前記接続部における前記冷却槽側の端部に設けられた下側開口部(31a~31d)は、前記冷却槽の上側内壁面(11)よりも下方に位置している請求項8に記載の冷却装置。
  10. 前記貯液槽を第1貯液槽とした場合に、前記第1貯液槽と別体に設けられ、前記冷却槽の外部で前記冷媒液を貯蔵する第2貯液槽(40)と、
    前記接続部を第1接続部とした場合に、前記第2貯液槽と前記冷却槽を接続し、前記冷媒液が通過可能となっている第2接続部(50)と、
    を備え、
    前記冷却槽の内部で発生した気体は、前記第2接続部を介して前記第2貯液槽に流入し、前記第2貯液槽で貯留可能となっており、
    前記液面制御部には前記第2貯液槽が含まれている請求項8または9に記載の冷却装置。
  11. 前記冷却槽の前記冷媒液を冷却する熱交換器(62)と、
    前記冷却槽の前記冷媒液を前記熱交換器に循環させる循環回路(60)と、
    を備える請求項1ないし10のいずれか1つに記載の冷却装置。
  12. 移動体に搭載して使用される請求項1ないし11のいずれか1つに記載の冷却装置。
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