JP3890685B2 - 沸騰冷却装置 - Google Patents
沸騰冷却装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3890685B2 JP3890685B2 JP18616597A JP18616597A JP3890685B2 JP 3890685 B2 JP3890685 B2 JP 3890685B2 JP 18616597 A JP18616597 A JP 18616597A JP 18616597 A JP18616597 A JP 18616597A JP 3890685 B2 JP3890685 B2 JP 3890685B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plate
- refrigerant
- heat
- refrigerant liquid
- heat receiving
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0233—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/04—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure
- F28D15/046—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure characterised by the material or the construction of the capillary structure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子等の発熱体を冷却するための沸騰冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯端末等の需要により、あらゆる姿勢での使用に対応でき、且つコストダウンと量産性を兼ね備えた沸騰冷却装置が要求されている。そこで、本出願人は、図２２に示す様に、積層構造の沸騰冷却装置を出願した（特願平９−５２７０４号参照）。
この沸騰冷却装置１００は、発熱体１１０が取り付けられる受熱壁１２０と、スリット状の開口部１３０が形成された複数枚の平板部材１４０と、放熱面を形成する放熱壁１５０とを積層して構成される。各平板部材１４０は、互いの開口部１３０が交差する様に重ね合わされて、各平板部材１４０の板厚部１６０同士が積層方向に重なって柱状の伝熱部が形成され、その伝熱部により受熱壁１２０と放熱壁１５０とを熱的に連結している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、先願の沸騰冷却装置では、更なる薄幅化（図２２の上下方向の薄型化）を図るために受熱壁１２０と放熱壁１５０との間に介在される平板部材１４０の使用枚数を少なくすると、発熱体１１０の熱を受けて沸騰した冷媒蒸気は必然的に横方向への流れが主流となる（平板部材１４０の使用枚数が多い時には、冷媒蒸気は上方への流れが主流となる）。その結果、凝縮した冷媒液と冷媒蒸気とが密閉容器内の周辺部で干渉し、受熱部（沸騰部）へ供給される冷媒液の流れが阻害される（冷媒液が受熱部へ十分に戻れなくなる）ため、冷却性能が低下するという問題があった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、薄幅化しても受熱部へ十分に冷媒液を供給できる沸騰冷却装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（請求項１及び２の手段）
密閉容器内で発熱体の熱を受ける受熱部へ冷媒液を供給するための冷媒液供給通路を具備し、この冷媒液供給通路は、その通路幅と通路高さが、冷媒蒸気より冷媒液の方が優先的に流れることのできる大きさ（毛管長さより小さい）に設けられている。これにより、冷媒蒸気より冷媒液の方が冷媒液供給通路を優先的に流れることができるため、冷媒蒸気と冷媒液との干渉を低減でき、冷媒液供給通路を通って受熱部へ冷媒液が供給される。その結果、密閉容器を薄幅化しても、受熱部へ冷媒液が十分に供給されるため、冷却性能の低下を防止できる。
【０００５】
（請求項３の手段）
冷媒液供給通路は、平板部材にスリット状に形成するだけの簡単な構成によって設けることができ、この平板部材を密閉容器内の所定位置に配置するだけで良い。この場合、板厚が毛管長さより小さな平板部材を準備し、その平板部材に毛管長さより小さな溝幅（スリット幅）の通路を形成するだけで良い。
【０００６】
（請求項４の手段）
冷媒液供給通路は、フィンにより容易に形成することができ、このフィンを密閉容器内の所定位置に配置するだけで良い。この場合、フィンピッチとフィン高さをそれぞれ毛管長さより小さく設定することにより、フィンの壁面間に冷媒液供給通路を形成することができる。
【０００７】
（請求項５の手段）
冷媒液供給通路は、受熱壁に隣接して設けられている。この場合、発熱体を密閉容器の下側に固定すると、重力方向で受熱壁の方が放熱壁より下方に位置するため、その受熱壁に隣接して冷媒液供給通路を設けることにより、受熱部に対して冷媒液が安定的に供給されて、放熱性能の低下を防止できる。
【０００８】
（請求項６の手段）
冷媒液供給通路は、受熱壁と放熱壁の両方に隣接して設けられている。発熱体を密閉容器の下側に固定した場合には、請求項４で説明した様に冷媒液供給通路を通って受熱部へ冷媒液を供給することができる。一方、発熱体を密閉容器の上側に固定すると、重力方向で受熱壁の方が放熱壁より上方に位置するため、密閉容器に封入されている冷媒液は直接受熱壁に接触していない。この場合、発熱体の熱が受熱壁から伝熱部を通じて放熱壁へ伝達されるとともに、伝熱部を通じて冷媒液にも伝熱されるため、冷媒液面で最も盛んに沸騰する。従って、受熱壁側だけでなく、放熱壁側にも冷媒液供給通路を設けることにより、発熱体を密閉容器の上側に固定した場合でも受熱部（冷媒液面）へ冷媒液を供給することが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の沸騰冷却装置を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１は沸騰冷却装置の断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
本実施例の沸騰冷却装置は、伝熱性の高い密閉容器１を備え、この密閉容器１に封入された冷媒の沸騰と凝縮の繰り返しによる熱伝達を利用して発熱体２を冷却する。
密閉容器１は、図１及び図２に示す様に、受熱プレート３、放熱プレート４、細溝プレート５、及び太溝プレート６の各プレートを積層して構成される。この各プレートは、それぞれろう付けが可能で、アルミニウム等の熱伝導性に優れる金属板から成る。具体的には、母材となるアルミニウム板の表面にろう材層が形成されたクラッド材を使用している。
【００１０】
受熱プレート３と放熱プレート４は、共に長方形の平板材であり、密閉容器１の上下両壁面を形成している。
細溝プレート５と太溝プレート６は、外形が受熱プレート３及び放熱プレート４と同一の長方形に形成されている。
細溝プレート５は、受熱プレート３の内側と放熱プレート４の内側にそれぞれ配され、図３に示す様に、プレートの縦方向（図３の上下方向）に伸びる複数の溝５ａ（本発明の冷媒液供給通路）が等間隔に形成されている。また、細溝プレート５は、その板厚が溝幅ａと略同一に設けられている。
太溝プレート６は、両細溝プレート５の間に２枚重ねて配され、図４に示す様に、プレートの横方向（図４の左右方向）に伸びる複数の溝６ａが等間隔に形成されている。また、太溝プレート６は、その板厚が溝幅ｂと略同一に設けられている。
【００１１】
なお、細溝プレート５と太溝プレート６の各板厚及び各溝幅は、それぞれ下式より求められる毛管長さ（あるいはラプラス長さ）に基づいて設定されている。即ち、細溝プレート５の板厚と溝幅は毛管長さより小さく（例えば０．５ｍｍ以下）設定され、太溝プレート６の板厚と溝幅は毛管長さより大きく（例えば１．０ｍｍ以上）設定されている。
【数１】
毛管長さ＝√｛σ／ｇ（ρ1 −ρ2 ）｝
但し、σ：冷媒液の表面張力、ρ1 ：冷媒液の密度、ρ2 ：冷媒蒸気の密度、ｇ：重力加速度
【００１２】
なお、本実施例では、冷媒として例えばＲ１３４ａが用いられているが、冷媒を封入する圧力を調節することにより、冷媒の作動温度領域は約４０〜７５℃に設定されている。この場合、上記の数式に用いるσ、ρ1 、ρ2 の各値が冷媒温度によって変化するため、予め冷媒温度と各値（σ、ρ1 、ρ2 ）との関係を測定し、その測定結果（図５及び図６）より各値を求めた。図５は冷媒温度に対する冷媒液（Ｒ１３４ａ）の表面張力の変化を示すグラフで、図６は冷媒温度に対する冷媒液（Ｒ１３４ａ）の密度と冷媒蒸気の密度の変化を示すグラフである。
上記の測定結果（図５及び図６）より得られた冷媒温度に対する各値（σ、ρ1 、ρ2 ）を上記数式に代入して算出された毛管長さを図７に示す。この図７より、冷媒の作動温度領域の上端である約７５℃に相当する毛管長さは０．５ｍｍ程度と読める。
【００１３】
上記の各プレートを積層して構成される密閉容器１は、細溝プレート５の溝５ａと太溝プレート６の溝６ａとが交差する位置で各溝５ａ、６ａ同士が連通して密閉空間が形成され、その密閉空間に注入パイプ７（図８参照）を通じて所定量の冷媒が注入される。但し、冷媒が発熱体２の熱を受けて沸騰できる様に、密閉容器１内の略半分程度まで注入されている。注入パイプ７は、放熱プレート４（または受熱プレート３）を貫通して密閉空間に通じる貫通穴（図示しない）に差し込まれてろう付けされ、冷媒を注入した後、先端を封じ切って密閉される。
この密閉容器１には、細溝プレート５の各溝間に形成される柱部５ｂ（図３参照）と、太溝プレート６の各溝間に形成される柱部６ｂ（図４参照）とが上下方向（積層方向）に重なって柱状の伝熱部（５ｂ、６ｂ）が形成されている。この伝熱部は、細溝プレート５の柱部５ｂと、太溝プレート６の柱部６ｂとが交差する位置毎に設けられ、それぞれ下端面が受熱プレート３と接触し、上端面が放熱プレート４と接触して、受熱プレート３と放熱プレート４とを熱的に連結している。
【００１４】
発熱体２は、受熱プレート３の略中央部に配されて、図示しないボルト等の締め付けにより固定されている。なお、発熱体２と受熱プレート３との間の接触熱抵抗を小さくするために、両者間に熱伝導グリースを介在させても良い。
放熱プレート４の表面には、図８に示す様に、放熱フィン８がボルト９の締め付けにより固定されている。この放熱フィン８は、熱伝導性に優れるアルミニウム等の金属製で、放熱プレート４に対して直立して設けられている。この場合、放熱フィン８を密閉容器１と別体とすることで、装置全体のレイアウト等によりユーザーの要求に合致した性能、形態、大きさの放熱フィン８を選定できる。なお、放熱フィン８は、図９に示す様に、放熱プレート４と一体に形成しても良い。この場合、放熱プレート４と放熱フィン８との間の接触熱抵抗が無くなるため、放熱性能を向上できるメリットがある。
【００１５】
次に、本実施例の作動を説明する。
ａ）発熱体２が密閉容器１の下側に配置される時（図１に示す状態）。
発熱体２から発生した熱は、受熱プレート３を通じて密閉容器１内に封入された冷媒に伝達されて冷媒を沸騰させるとともに、受熱プレート３から各伝熱部を通じて放熱プレート４へ伝達される。なお、発熱体２から受熱プレート３へ伝わる熱は、発熱体２の取付け部位から遠くなる程低くなるため、密閉容器１内の冷媒は、主に発熱体２の取付け部位に対応する領域（以下、受熱部と言う）で沸騰する。この受熱部で沸騰した冷媒蒸気は、主に太溝プレート６の各溝６ａを通って密閉容器１内全体に拡がり、密閉容器１の内壁面に凝縮して液化する。
液化した冷媒は、重力により冷媒液面に滴下した後、受熱プレート３側に配された細溝プレート５の溝５ａを通って受熱部へ供給され、上記サイクル（沸騰−凝縮−液化）を繰り返す。発熱体２から冷媒に伝達された熱は、冷媒蒸気が凝縮する際に凝縮潜熱として放出され、その凝縮潜熱が放熱プレート４から放熱フィン８を通じて大気へ放出される。一方、受熱プレート３から伝熱部を通じて放熱プレート４に伝達された熱も、放熱プレート４から放熱フィン８を通じて大気に放出される。
【００１６】
ｂ）発熱体２が密閉容器１の上側に配置される時。
発熱体２から発生した熱は、受熱プレート３から各伝熱部を通じて放熱プレート４へ伝達されるとともに、各伝熱部に接触する冷媒に伝達されて冷媒を沸騰させる。なお、受熱プレート３から各伝熱部へ伝わる熱は、発熱体２の取付け部位から遠くなる程低くなるため、密閉容器１内の冷媒は主に発熱体２の取付け部に配置された伝熱部に接触する冷媒液面（受熱部）で沸騰する。沸騰した冷媒蒸気は、太溝プレート６の各溝６ａを通って密閉容器１内全体に拡がり、密閉空間の内壁面に凝縮して液化する。
液化した冷媒は、重力により冷媒液面に滴下した後、放熱プレート４側に配された細溝プレート５の溝５ａを通って受熱部へ供給され、上記サイクル（沸騰−凝縮−液化）を繰り返す。発熱体２から冷媒に伝達された熱は、冷媒蒸気が凝縮する際に凝縮潜熱として放出され、その凝縮潜熱が放熱プレート４から放熱フィン８を通じて大気へ放出される。一方、受熱プレート３から伝熱部を通じて放熱プレート４に伝達された熱も、放熱プレート４から放熱フィン８を通じて大気に放出される。
【００１７】
（本実施例の効果）
本実施例では、細溝プレート５の板厚と溝幅が毛管長さより小さく（例えば０．５ｍｍ以下）設定され、太溝プレート６の板厚と溝幅が毛管長さより大きく（例えば１．０ｍｍ以上）設定されている。これにより、細溝プレート５の溝５ａには冷媒蒸気より冷媒液の方が優先的に流れることができ、太溝プレート６の溝６ａには冷媒液より冷媒蒸気の方が優先的に流れることができるため、冷媒蒸気と冷媒液との干渉を低減できる。この結果、発熱体２が密閉容器１の下側に配置された場合には、受熱プレート３の内側に細溝プレート５が配設されていることから、この細溝プレート５の溝５ａを通って受熱部の中央部まで冷媒液を供給することができる。従って、密閉容器１を薄幅化しても、安定的に受熱部まで冷媒液を供給できるため、十分な冷却性能を確保できる。
【００１８】
また、発熱体２が密閉容器１の下側に配置された場合には、放熱プレート４の内側に細溝プレート５が配設されていることから、この細溝プレート５の溝５ａを通って受熱部（冷媒液面）の下方から冷媒液を供給することができる。
なお、本実施例では、細溝プレート５の溝５ａと太溝プレート６の溝６ａとが直交する様に構成されているが、両プレート５、６の溝５ａ、６ａが同方向に形成されていても良い。また、太溝プレート６は、溝幅の異なる多種のプレートを組み合わせても良い。
本実施例の場合、発熱体２を密閉容器１の下側に配置する姿勢に限定すれば、放熱プレート４側の細溝プレート５はなくても良い。
【００１９】
（第２実施例）
図１０は細溝プレート５の平面図、図１１は太溝プレート６の平面図である。
本実施例は、密閉容器１の平面形状（即ち各プレートの平面形状）を略正方形とし、且つ細溝プレート５及び太溝プレート６の各溝５ａ、６ａを放射状に形成した一例を示すものである。
本実施例の様に、密閉容器１の平面形状が正方形に近い場合は、図１０及び図１１に示す様に、細溝プレート５及び太溝プレート６の各溝５ａ、６ａを放射状に形成することにより、冷媒が密閉容器１内を略均等に流れることができるため、効率の良い沸騰冷却装置を構成することが可能である。特に、細溝プレート５の溝５ａを放射状に形成した場合には、各溝５ａを流れる冷媒液が全て中央部へ集まるため、効果的に受熱部へ冷媒液を供給することができ、冷却性能を向上できるメリットがある。
【００２０】
（第３実施例）
図１２は冷媒流制御プレート１０の平面図である。
本実施例は、第１実施例で説明した密閉容器１に対して、更に２枚の太溝プレート６間に冷媒流制御プレート１０を配設した一例を示すものである。つまり、図１３に示すように、受熱プレート３と放熱プレート４の内側にそれぞれ細溝プレート５が配され、その両細溝プレート５の内側にそれぞれ太溝プレート６が配され、更に２枚の太溝プレート６間（冷媒液面付近）に冷媒流制御プレート１０が介在されている。
冷媒流制御プレート１０以外の各プレート３〜６は第１実施例と同一品を用いることができ、その説明は省略する。
【００２１】
冷媒流制御プレート１０は、図１２に示す様に、発熱体２の取付け位置（二点鎖線で示す）に対応するプレート中央部と、プレート１０の左右両側部にそれぞれ複数の溝１０ａが形成されている。この冷媒流制御プレート１０に形成された溝１０ａは、太溝プレート６の溝６ａと同一溝幅に設定されている。
この場合、受熱部で沸騰した冷媒蒸気が冷媒流制御プレート１０の中央部に形成された各溝１０ａを通って冷媒流制御プレート１０より上方へ流れることができ、凝縮した冷媒液は、冷媒流制御プレート１０の左右両側部に形成された各溝１０ａを通って冷媒液面へ戻ることができる。この様に、冷媒液面付近に冷媒流制御プレート１０を配設することにより、冷媒蒸気の流れと冷媒液の流れとを分離して両者の干渉を低減することができるため、受熱部への冷媒液の戻りがより促進される。
【００２２】
（第４実施例）
図１４は冷媒流制御プレート１０の平面図である。
本実施例は、図１７に示す様に、受熱プレート３に対して発熱体２の取付け位置をオフセットした場合の一例を示すものである。
密閉容器１の構成は、受熱プレート３と放熱プレート４の内側にそれぞれ細／太溝プレート１１が配され、その細／太溝プレート１１の内側にそれぞれ太溝プレート６が配され、更に２枚の太溝プレート６間（冷媒液面付近）に冷媒流制御プレート１０が介在されている。但し、発熱体２をオフセット配置するため、各プレートとも左右方向の横幅が長く設けられている。
【００２３】
冷媒流制御プレート１０は、図１４に示す様に、発熱体２の取付け位置（二点鎖線で示す）に対応するオフセット部位と、そのオフセット部位の左右両側にそれぞれ複数の溝１０ａが形成されている。この冷媒流制御プレート１０に形成された溝１０ａは、太溝プレート６の溝６ａと同一溝幅に設定されている。
太溝プレート６は、図１５に示す様に、プレートの長手方向に伸びる複数の溝６ａが等間隔で形成されている。
細／太溝プレート１１は、図１６に示す様に、発熱体２の取付け部近傍に細溝１１ａが形成され、その他の部位に太溝１１ｂが形成されている。細溝１１ａは、第１実施例に示した細溝プレート５の溝５ａと同一溝幅に設定され、太溝１１ｂは、太溝プレート６の溝６ａと同一溝幅に設定されている。
本実施例の様に、発熱体２をオフセット配置するために横幅の長い密閉容器１を使用する場合には、受熱部周辺に細溝１１ａが形成されていれば良いため、細溝プレート５の代わりに細／太溝プレート１１を用いることによって液戻り性を向上できるメリットがある。但し、細／太溝プレート１１の代わりに細溝プレート５を使用しても良いことは言うまでもない。
【００２４】
（第５実施例）
図１８は両溝プレート１２の平面図である。
本実施例は、図１８に示す様に、１枚のプレート１２に溝幅の異なる２種類の溝１２ａ、１２ｂを形成した一例を示すものである。この場合、受熱プレート３と放熱プレート４との間に介在されるプレート１２を１種類で構成できるメリットがある。
なお、図１８では細溝１２ａと太溝１２ｂとが同一方向に形成されているが、必ずしも同一方向である必要はない。また、溝幅は２種類以上でも良い。但し、冷媒液を優先的に流すための溝１２ａは毛管長さより小さく設定し、冷媒蒸気を優先的に流すための溝１２ｂは毛管長さより大きく設定することは言うまでもない。
【００２５】
（第６実施例）
図１９は密閉容器１の断面図、図２０は図１９のＢ−Ｂ断面図である。
本実施例は、溝幅が同じプレートの板厚あるいは積層枚数を変えることによって冷媒蒸気と冷媒液とを分離する一例を示すものである。
例えば、図１９及び図２０に示す様に、受熱プレート３と放熱プレート４の内側にそれぞれ細溝プレート５を配設し、両細溝プレート５の内側に、細溝プレート５と同じ溝幅の溝１３ａが形成され、板厚が毛管長さより大きい厚板材１３を配設しても良い。この場合、厚板材１３は、溝幅が細溝プレート５の溝幅と同じでも、板厚（つまり溝１３ａの高さ）が毛管長さより大きいため、冷媒液より冷媒蒸気の方が優先的に流れることができる。
なお、図１９及び図２０では、両厚板材１３の間に冷媒流制御プレート１０が介在されているが、無くても良い。
【００２６】
（第７実施例）
図２１は密閉容器１の断面図である。
本実施例は、ピッチと高さが異なる数種類（図２１では２種類）のフィン１４、１５を用いて冷媒蒸気と冷媒液とを分離する一例を示すものである。
第１のフィン１４は、図２１に示す様に、受熱プレート３と放熱プレート４のそれぞれ内側に配されて、フィンピッチとフィン高さが共に毛管長さより小さく設定されている。
第２のフィン１５は、第１のフィンの内側に金網等の支持部材１６を介して配され、フィンピッチとフィン高さが共に毛管長さより大きく設定されている。
図２１では、両方の第２のフィン１５の間に冷媒流制御プレート１０が介在されているが、無くても良い。
この様に、第１のフィン１４によって冷媒液が優先的に流れる冷媒液通路を形成し、第２のフィン１５によって冷媒蒸気が優先的に流れる冷媒蒸気通路を形成することができる。但し、第１のフィン１４は、受熱部へ液冷媒を供給できる様に、フィン中央部に開口部（図示しない）が形成されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】密閉容器の断面図である（第１実施例）。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である（第１実施例）。
【図３】細溝プレートの平面図である（第１実施例）。
【図４】太溝プレートの平面図である（第１実施例）。
【図５】冷媒温度と冷媒液の表面張力との関係を示すグラフである。
【図６】冷媒温度と冷媒液の密度及び冷媒蒸気の密度との関係を示すグラフである。
【図７】冷媒温度と毛管長さとの関係を示すグラフである。
【図８】沸騰冷却装置の斜視図である（第１実施例）。
【図９】沸騰冷却装置の斜視図である（第１実施例）。
【図１０】細溝プレートの平面図である（第２実施例）。
【図１１】太溝プレートの平面図である（第２実施例）。
【図１２】冷媒流制御プレートの平面図である（第３実施例）。
【図１３】密閉容器の側面図である（第３実施例）。
【図１４】冷媒流制御プレートの平面図である（第４実施例）。
【図１５】太溝プレートの平面図である（第４実施例）。
【図１６】両溝プレートの平面図である（第４実施例）。
【図１７】密閉容器の側面図である（第４実施例）。
【図１８】両溝プレートの平面図である（第５実施例）。
【図１９】密閉容器の断面図である（第６実施例）。
【図２０】図１９のＢ−Ｂ断面図である（第６実施例）。
【図２１】密閉容器の断面図である（第７実施例）。
【図２２】密閉容器の断面図である（先願例）。
【符号の説明】
１ 密閉容器
２ 発熱体
３ 受熱プレート（受熱壁）
４ 放熱プレート（放熱壁）
５ 細溝プレート（平板部材）
５ａ 溝（冷媒液供給通路）
５ｂ 柱部（伝熱部）
６ｂ 柱部（伝熱部）
１１ 細／太溝プレート（平板部材）
１２ 両溝プレート（平板部材）
１３ 厚板材（平板部材）
１４ 第１のフィン
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子等の発熱体を冷却するための沸騰冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯端末等の需要により、あらゆる姿勢での使用に対応でき、且つコストダウンと量産性を兼ね備えた沸騰冷却装置が要求されている。そこで、本出願人は、図２２に示す様に、積層構造の沸騰冷却装置を出願した（特願平９−５２７０４号参照）。
この沸騰冷却装置１００は、発熱体１１０が取り付けられる受熱壁１２０と、スリット状の開口部１３０が形成された複数枚の平板部材１４０と、放熱面を形成する放熱壁１５０とを積層して構成される。各平板部材１４０は、互いの開口部１３０が交差する様に重ね合わされて、各平板部材１４０の板厚部１６０同士が積層方向に重なって柱状の伝熱部が形成され、その伝熱部により受熱壁１２０と放熱壁１５０とを熱的に連結している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、先願の沸騰冷却装置では、更なる薄幅化（図２２の上下方向の薄型化）を図るために受熱壁１２０と放熱壁１５０との間に介在される平板部材１４０の使用枚数を少なくすると、発熱体１１０の熱を受けて沸騰した冷媒蒸気は必然的に横方向への流れが主流となる（平板部材１４０の使用枚数が多い時には、冷媒蒸気は上方への流れが主流となる）。その結果、凝縮した冷媒液と冷媒蒸気とが密閉容器内の周辺部で干渉し、受熱部（沸騰部）へ供給される冷媒液の流れが阻害される（冷媒液が受熱部へ十分に戻れなくなる）ため、冷却性能が低下するという問題があった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、薄幅化しても受熱部へ十分に冷媒液を供給できる沸騰冷却装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（請求項１及び２の手段）
密閉容器内で発熱体の熱を受ける受熱部へ冷媒液を供給するための冷媒液供給通路を具備し、この冷媒液供給通路は、その通路幅と通路高さが、冷媒蒸気より冷媒液の方が優先的に流れることのできる大きさ（毛管長さより小さい）に設けられている。これにより、冷媒蒸気より冷媒液の方が冷媒液供給通路を優先的に流れることができるため、冷媒蒸気と冷媒液との干渉を低減でき、冷媒液供給通路を通って受熱部へ冷媒液が供給される。その結果、密閉容器を薄幅化しても、受熱部へ冷媒液が十分に供給されるため、冷却性能の低下を防止できる。
【０００５】
（請求項３の手段）
冷媒液供給通路は、平板部材にスリット状に形成するだけの簡単な構成によって設けることができ、この平板部材を密閉容器内の所定位置に配置するだけで良い。この場合、板厚が毛管長さより小さな平板部材を準備し、その平板部材に毛管長さより小さな溝幅（スリット幅）の通路を形成するだけで良い。
【０００６】
（請求項４の手段）
冷媒液供給通路は、フィンにより容易に形成することができ、このフィンを密閉容器内の所定位置に配置するだけで良い。この場合、フィンピッチとフィン高さをそれぞれ毛管長さより小さく設定することにより、フィンの壁面間に冷媒液供給通路を形成することができる。
【０００７】
（請求項５の手段）
冷媒液供給通路は、受熱壁に隣接して設けられている。この場合、発熱体を密閉容器の下側に固定すると、重力方向で受熱壁の方が放熱壁より下方に位置するため、その受熱壁に隣接して冷媒液供給通路を設けることにより、受熱部に対して冷媒液が安定的に供給されて、放熱性能の低下を防止できる。
【０００８】
（請求項６の手段）
冷媒液供給通路は、受熱壁と放熱壁の両方に隣接して設けられている。発熱体を密閉容器の下側に固定した場合には、請求項４で説明した様に冷媒液供給通路を通って受熱部へ冷媒液を供給することができる。一方、発熱体を密閉容器の上側に固定すると、重力方向で受熱壁の方が放熱壁より上方に位置するため、密閉容器に封入されている冷媒液は直接受熱壁に接触していない。この場合、発熱体の熱が受熱壁から伝熱部を通じて放熱壁へ伝達されるとともに、伝熱部を通じて冷媒液にも伝熱されるため、冷媒液面で最も盛んに沸騰する。従って、受熱壁側だけでなく、放熱壁側にも冷媒液供給通路を設けることにより、発熱体を密閉容器の上側に固定した場合でも受熱部（冷媒液面）へ冷媒液を供給することが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の沸騰冷却装置を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１は沸騰冷却装置の断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
本実施例の沸騰冷却装置は、伝熱性の高い密閉容器１を備え、この密閉容器１に封入された冷媒の沸騰と凝縮の繰り返しによる熱伝達を利用して発熱体２を冷却する。
密閉容器１は、図１及び図２に示す様に、受熱プレート３、放熱プレート４、細溝プレート５、及び太溝プレート６の各プレートを積層して構成される。この各プレートは、それぞれろう付けが可能で、アルミニウム等の熱伝導性に優れる金属板から成る。具体的には、母材となるアルミニウム板の表面にろう材層が形成されたクラッド材を使用している。
【００１０】
受熱プレート３と放熱プレート４は、共に長方形の平板材であり、密閉容器１の上下両壁面を形成している。
細溝プレート５と太溝プレート６は、外形が受熱プレート３及び放熱プレート４と同一の長方形に形成されている。
細溝プレート５は、受熱プレート３の内側と放熱プレート４の内側にそれぞれ配され、図３に示す様に、プレートの縦方向（図３の上下方向）に伸びる複数の溝５ａ（本発明の冷媒液供給通路）が等間隔に形成されている。また、細溝プレート５は、その板厚が溝幅ａと略同一に設けられている。
太溝プレート６は、両細溝プレート５の間に２枚重ねて配され、図４に示す様に、プレートの横方向（図４の左右方向）に伸びる複数の溝６ａが等間隔に形成されている。また、太溝プレート６は、その板厚が溝幅ｂと略同一に設けられている。
【００１１】
なお、細溝プレート５と太溝プレート６の各板厚及び各溝幅は、それぞれ下式より求められる毛管長さ（あるいはラプラス長さ）に基づいて設定されている。即ち、細溝プレート５の板厚と溝幅は毛管長さより小さく（例えば０．５ｍｍ以下）設定され、太溝プレート６の板厚と溝幅は毛管長さより大きく（例えば１．０ｍｍ以上）設定されている。
【数１】
毛管長さ＝√｛σ／ｇ（ρ1 −ρ2 ）｝
但し、σ：冷媒液の表面張力、ρ1 ：冷媒液の密度、ρ2 ：冷媒蒸気の密度、ｇ：重力加速度
【００１２】
なお、本実施例では、冷媒として例えばＲ１３４ａが用いられているが、冷媒を封入する圧力を調節することにより、冷媒の作動温度領域は約４０〜７５℃に設定されている。この場合、上記の数式に用いるσ、ρ1 、ρ2 の各値が冷媒温度によって変化するため、予め冷媒温度と各値（σ、ρ1 、ρ2 ）との関係を測定し、その測定結果（図５及び図６）より各値を求めた。図５は冷媒温度に対する冷媒液（Ｒ１３４ａ）の表面張力の変化を示すグラフで、図６は冷媒温度に対する冷媒液（Ｒ１３４ａ）の密度と冷媒蒸気の密度の変化を示すグラフである。
上記の測定結果（図５及び図６）より得られた冷媒温度に対する各値（σ、ρ1 、ρ2 ）を上記数式に代入して算出された毛管長さを図７に示す。この図７より、冷媒の作動温度領域の上端である約７５℃に相当する毛管長さは０．５ｍｍ程度と読める。
【００１３】
上記の各プレートを積層して構成される密閉容器１は、細溝プレート５の溝５ａと太溝プレート６の溝６ａとが交差する位置で各溝５ａ、６ａ同士が連通して密閉空間が形成され、その密閉空間に注入パイプ７（図８参照）を通じて所定量の冷媒が注入される。但し、冷媒が発熱体２の熱を受けて沸騰できる様に、密閉容器１内の略半分程度まで注入されている。注入パイプ７は、放熱プレート４（または受熱プレート３）を貫通して密閉空間に通じる貫通穴（図示しない）に差し込まれてろう付けされ、冷媒を注入した後、先端を封じ切って密閉される。
この密閉容器１には、細溝プレート５の各溝間に形成される柱部５ｂ（図３参照）と、太溝プレート６の各溝間に形成される柱部６ｂ（図４参照）とが上下方向（積層方向）に重なって柱状の伝熱部（５ｂ、６ｂ）が形成されている。この伝熱部は、細溝プレート５の柱部５ｂと、太溝プレート６の柱部６ｂとが交差する位置毎に設けられ、それぞれ下端面が受熱プレート３と接触し、上端面が放熱プレート４と接触して、受熱プレート３と放熱プレート４とを熱的に連結している。
【００１４】
発熱体２は、受熱プレート３の略中央部に配されて、図示しないボルト等の締め付けにより固定されている。なお、発熱体２と受熱プレート３との間の接触熱抵抗を小さくするために、両者間に熱伝導グリースを介在させても良い。
放熱プレート４の表面には、図８に示す様に、放熱フィン８がボルト９の締め付けにより固定されている。この放熱フィン８は、熱伝導性に優れるアルミニウム等の金属製で、放熱プレート４に対して直立して設けられている。この場合、放熱フィン８を密閉容器１と別体とすることで、装置全体のレイアウト等によりユーザーの要求に合致した性能、形態、大きさの放熱フィン８を選定できる。なお、放熱フィン８は、図９に示す様に、放熱プレート４と一体に形成しても良い。この場合、放熱プレート４と放熱フィン８との間の接触熱抵抗が無くなるため、放熱性能を向上できるメリットがある。
【００１５】
次に、本実施例の作動を説明する。
ａ）発熱体２が密閉容器１の下側に配置される時（図１に示す状態）。
発熱体２から発生した熱は、受熱プレート３を通じて密閉容器１内に封入された冷媒に伝達されて冷媒を沸騰させるとともに、受熱プレート３から各伝熱部を通じて放熱プレート４へ伝達される。なお、発熱体２から受熱プレート３へ伝わる熱は、発熱体２の取付け部位から遠くなる程低くなるため、密閉容器１内の冷媒は、主に発熱体２の取付け部位に対応する領域（以下、受熱部と言う）で沸騰する。この受熱部で沸騰した冷媒蒸気は、主に太溝プレート６の各溝６ａを通って密閉容器１内全体に拡がり、密閉容器１の内壁面に凝縮して液化する。
液化した冷媒は、重力により冷媒液面に滴下した後、受熱プレート３側に配された細溝プレート５の溝５ａを通って受熱部へ供給され、上記サイクル（沸騰−凝縮−液化）を繰り返す。発熱体２から冷媒に伝達された熱は、冷媒蒸気が凝縮する際に凝縮潜熱として放出され、その凝縮潜熱が放熱プレート４から放熱フィン８を通じて大気へ放出される。一方、受熱プレート３から伝熱部を通じて放熱プレート４に伝達された熱も、放熱プレート４から放熱フィン８を通じて大気に放出される。
【００１６】
ｂ）発熱体２が密閉容器１の上側に配置される時。
発熱体２から発生した熱は、受熱プレート３から各伝熱部を通じて放熱プレート４へ伝達されるとともに、各伝熱部に接触する冷媒に伝達されて冷媒を沸騰させる。なお、受熱プレート３から各伝熱部へ伝わる熱は、発熱体２の取付け部位から遠くなる程低くなるため、密閉容器１内の冷媒は主に発熱体２の取付け部に配置された伝熱部に接触する冷媒液面（受熱部）で沸騰する。沸騰した冷媒蒸気は、太溝プレート６の各溝６ａを通って密閉容器１内全体に拡がり、密閉空間の内壁面に凝縮して液化する。
液化した冷媒は、重力により冷媒液面に滴下した後、放熱プレート４側に配された細溝プレート５の溝５ａを通って受熱部へ供給され、上記サイクル（沸騰−凝縮−液化）を繰り返す。発熱体２から冷媒に伝達された熱は、冷媒蒸気が凝縮する際に凝縮潜熱として放出され、その凝縮潜熱が放熱プレート４から放熱フィン８を通じて大気へ放出される。一方、受熱プレート３から伝熱部を通じて放熱プレート４に伝達された熱も、放熱プレート４から放熱フィン８を通じて大気に放出される。
【００１７】
（本実施例の効果）
本実施例では、細溝プレート５の板厚と溝幅が毛管長さより小さく（例えば０．５ｍｍ以下）設定され、太溝プレート６の板厚と溝幅が毛管長さより大きく（例えば１．０ｍｍ以上）設定されている。これにより、細溝プレート５の溝５ａには冷媒蒸気より冷媒液の方が優先的に流れることができ、太溝プレート６の溝６ａには冷媒液より冷媒蒸気の方が優先的に流れることができるため、冷媒蒸気と冷媒液との干渉を低減できる。この結果、発熱体２が密閉容器１の下側に配置された場合には、受熱プレート３の内側に細溝プレート５が配設されていることから、この細溝プレート５の溝５ａを通って受熱部の中央部まで冷媒液を供給することができる。従って、密閉容器１を薄幅化しても、安定的に受熱部まで冷媒液を供給できるため、十分な冷却性能を確保できる。
【００１８】
また、発熱体２が密閉容器１の下側に配置された場合には、放熱プレート４の内側に細溝プレート５が配設されていることから、この細溝プレート５の溝５ａを通って受熱部（冷媒液面）の下方から冷媒液を供給することができる。
なお、本実施例では、細溝プレート５の溝５ａと太溝プレート６の溝６ａとが直交する様に構成されているが、両プレート５、６の溝５ａ、６ａが同方向に形成されていても良い。また、太溝プレート６は、溝幅の異なる多種のプレートを組み合わせても良い。
本実施例の場合、発熱体２を密閉容器１の下側に配置する姿勢に限定すれば、放熱プレート４側の細溝プレート５はなくても良い。
【００１９】
（第２実施例）
図１０は細溝プレート５の平面図、図１１は太溝プレート６の平面図である。
本実施例は、密閉容器１の平面形状（即ち各プレートの平面形状）を略正方形とし、且つ細溝プレート５及び太溝プレート６の各溝５ａ、６ａを放射状に形成した一例を示すものである。
本実施例の様に、密閉容器１の平面形状が正方形に近い場合は、図１０及び図１１に示す様に、細溝プレート５及び太溝プレート６の各溝５ａ、６ａを放射状に形成することにより、冷媒が密閉容器１内を略均等に流れることができるため、効率の良い沸騰冷却装置を構成することが可能である。特に、細溝プレート５の溝５ａを放射状に形成した場合には、各溝５ａを流れる冷媒液が全て中央部へ集まるため、効果的に受熱部へ冷媒液を供給することができ、冷却性能を向上できるメリットがある。
【００２０】
（第３実施例）
図１２は冷媒流制御プレート１０の平面図である。
本実施例は、第１実施例で説明した密閉容器１に対して、更に２枚の太溝プレート６間に冷媒流制御プレート１０を配設した一例を示すものである。つまり、図１３に示すように、受熱プレート３と放熱プレート４の内側にそれぞれ細溝プレート５が配され、その両細溝プレート５の内側にそれぞれ太溝プレート６が配され、更に２枚の太溝プレート６間（冷媒液面付近）に冷媒流制御プレート１０が介在されている。
冷媒流制御プレート１０以外の各プレート３〜６は第１実施例と同一品を用いることができ、その説明は省略する。
【００２１】
冷媒流制御プレート１０は、図１２に示す様に、発熱体２の取付け位置（二点鎖線で示す）に対応するプレート中央部と、プレート１０の左右両側部にそれぞれ複数の溝１０ａが形成されている。この冷媒流制御プレート１０に形成された溝１０ａは、太溝プレート６の溝６ａと同一溝幅に設定されている。
この場合、受熱部で沸騰した冷媒蒸気が冷媒流制御プレート１０の中央部に形成された各溝１０ａを通って冷媒流制御プレート１０より上方へ流れることができ、凝縮した冷媒液は、冷媒流制御プレート１０の左右両側部に形成された各溝１０ａを通って冷媒液面へ戻ることができる。この様に、冷媒液面付近に冷媒流制御プレート１０を配設することにより、冷媒蒸気の流れと冷媒液の流れとを分離して両者の干渉を低減することができるため、受熱部への冷媒液の戻りがより促進される。
【００２２】
（第４実施例）
図１４は冷媒流制御プレート１０の平面図である。
本実施例は、図１７に示す様に、受熱プレート３に対して発熱体２の取付け位置をオフセットした場合の一例を示すものである。
密閉容器１の構成は、受熱プレート３と放熱プレート４の内側にそれぞれ細／太溝プレート１１が配され、その細／太溝プレート１１の内側にそれぞれ太溝プレート６が配され、更に２枚の太溝プレート６間（冷媒液面付近）に冷媒流制御プレート１０が介在されている。但し、発熱体２をオフセット配置するため、各プレートとも左右方向の横幅が長く設けられている。
【００２３】
冷媒流制御プレート１０は、図１４に示す様に、発熱体２の取付け位置（二点鎖線で示す）に対応するオフセット部位と、そのオフセット部位の左右両側にそれぞれ複数の溝１０ａが形成されている。この冷媒流制御プレート１０に形成された溝１０ａは、太溝プレート６の溝６ａと同一溝幅に設定されている。
太溝プレート６は、図１５に示す様に、プレートの長手方向に伸びる複数の溝６ａが等間隔で形成されている。
細／太溝プレート１１は、図１６に示す様に、発熱体２の取付け部近傍に細溝１１ａが形成され、その他の部位に太溝１１ｂが形成されている。細溝１１ａは、第１実施例に示した細溝プレート５の溝５ａと同一溝幅に設定され、太溝１１ｂは、太溝プレート６の溝６ａと同一溝幅に設定されている。
本実施例の様に、発熱体２をオフセット配置するために横幅の長い密閉容器１を使用する場合には、受熱部周辺に細溝１１ａが形成されていれば良いため、細溝プレート５の代わりに細／太溝プレート１１を用いることによって液戻り性を向上できるメリットがある。但し、細／太溝プレート１１の代わりに細溝プレート５を使用しても良いことは言うまでもない。
【００２４】
（第５実施例）
図１８は両溝プレート１２の平面図である。
本実施例は、図１８に示す様に、１枚のプレート１２に溝幅の異なる２種類の溝１２ａ、１２ｂを形成した一例を示すものである。この場合、受熱プレート３と放熱プレート４との間に介在されるプレート１２を１種類で構成できるメリットがある。
なお、図１８では細溝１２ａと太溝１２ｂとが同一方向に形成されているが、必ずしも同一方向である必要はない。また、溝幅は２種類以上でも良い。但し、冷媒液を優先的に流すための溝１２ａは毛管長さより小さく設定し、冷媒蒸気を優先的に流すための溝１２ｂは毛管長さより大きく設定することは言うまでもない。
【００２５】
（第６実施例）
図１９は密閉容器１の断面図、図２０は図１９のＢ−Ｂ断面図である。
本実施例は、溝幅が同じプレートの板厚あるいは積層枚数を変えることによって冷媒蒸気と冷媒液とを分離する一例を示すものである。
例えば、図１９及び図２０に示す様に、受熱プレート３と放熱プレート４の内側にそれぞれ細溝プレート５を配設し、両細溝プレート５の内側に、細溝プレート５と同じ溝幅の溝１３ａが形成され、板厚が毛管長さより大きい厚板材１３を配設しても良い。この場合、厚板材１３は、溝幅が細溝プレート５の溝幅と同じでも、板厚（つまり溝１３ａの高さ）が毛管長さより大きいため、冷媒液より冷媒蒸気の方が優先的に流れることができる。
なお、図１９及び図２０では、両厚板材１３の間に冷媒流制御プレート１０が介在されているが、無くても良い。
【００２６】
（第７実施例）
図２１は密閉容器１の断面図である。
本実施例は、ピッチと高さが異なる数種類（図２１では２種類）のフィン１４、１５を用いて冷媒蒸気と冷媒液とを分離する一例を示すものである。
第１のフィン１４は、図２１に示す様に、受熱プレート３と放熱プレート４のそれぞれ内側に配されて、フィンピッチとフィン高さが共に毛管長さより小さく設定されている。
第２のフィン１５は、第１のフィンの内側に金網等の支持部材１６を介して配され、フィンピッチとフィン高さが共に毛管長さより大きく設定されている。
図２１では、両方の第２のフィン１５の間に冷媒流制御プレート１０が介在されているが、無くても良い。
この様に、第１のフィン１４によって冷媒液が優先的に流れる冷媒液通路を形成し、第２のフィン１５によって冷媒蒸気が優先的に流れる冷媒蒸気通路を形成することができる。但し、第１のフィン１４は、受熱部へ液冷媒を供給できる様に、フィン中央部に開口部（図示しない）が形成されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】密閉容器の断面図である（第１実施例）。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である（第１実施例）。
【図３】細溝プレートの平面図である（第１実施例）。
【図４】太溝プレートの平面図である（第１実施例）。
【図５】冷媒温度と冷媒液の表面張力との関係を示すグラフである。
【図６】冷媒温度と冷媒液の密度及び冷媒蒸気の密度との関係を示すグラフである。
【図７】冷媒温度と毛管長さとの関係を示すグラフである。
【図８】沸騰冷却装置の斜視図である（第１実施例）。
【図９】沸騰冷却装置の斜視図である（第１実施例）。
【図１０】細溝プレートの平面図である（第２実施例）。
【図１１】太溝プレートの平面図である（第２実施例）。
【図１２】冷媒流制御プレートの平面図である（第３実施例）。
【図１３】密閉容器の側面図である（第３実施例）。
【図１４】冷媒流制御プレートの平面図である（第４実施例）。
【図１５】太溝プレートの平面図である（第４実施例）。
【図１６】両溝プレートの平面図である（第４実施例）。
【図１７】密閉容器の側面図である（第４実施例）。
【図１８】両溝プレートの平面図である（第５実施例）。
【図１９】密閉容器の断面図である（第６実施例）。
【図２０】図１９のＢ−Ｂ断面図である（第６実施例）。
【図２１】密閉容器の断面図である（第７実施例）。
【図２２】密閉容器の断面図である（先願例）。
【符号の説明】
１ 密閉容器
２ 発熱体
３ 受熱プレート（受熱壁）
４ 放熱プレート（放熱壁）
５ 細溝プレート（平板部材）
５ａ 溝（冷媒液供給通路）
５ｂ 柱部（伝熱部）
６ｂ 柱部（伝熱部）
１１ 細／太溝プレート（平板部材）
１２ 両溝プレート（平板部材）
１３ 厚板材（平板部材）
１４ 第１のフィン
Claims (6)
- 冷媒の沸騰と凝縮の繰り返しによる熱伝達を利用して発熱体を冷却する沸騰冷却装置であって、
表面に前記発熱体が取り付けられる受熱壁、及びこの受熱壁と所定の間隔をおいて対向する放熱壁を有し、内部に冷媒が封入される密閉容器と、
この密閉容器内で前記受熱壁と前記放熱壁との間に介在されて、前記受熱壁と前記放熱壁とを熱的に連結する伝熱部と、
前記密閉容器内で前記発熱体の熱を受ける受熱部へ冷媒液を供給するための冷媒液供給通路とを具備し、
この冷媒液供給通路は、その通路幅及び通路高さが、冷媒蒸気より冷媒液の方が優先的に流れることのできる大きさに設けられていることを特徴とする沸騰冷却装置。 - 前記冷媒液供給通路は、その通路幅と通路高さが、それぞれ下式より求められる毛管長さより小さく設定されていることを特徴とする請求項１に記載した沸騰冷却装置。
毛管長さ＝√｛σ／ｇ（ρ1 −ρ2 ）｝
σ：冷媒液の表面張力、ρ1 ：冷媒液の密度、ρ2 ：冷媒蒸気の密度、ｇ：重力加速度 - 前記冷媒液供給通路は、平板部材にスリット状の開口部を空けて形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載した沸騰冷却装置。
- 前記冷媒液供給通路は、フィンにより形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載した沸騰冷却装置。
- 前記冷媒液供給通路は、前記受熱壁に隣接して設けられていることを特徴とする請求項１〜４に記載した何れかの沸騰冷却装置。
- 前記冷媒液供給通路は、前記受熱壁と前記放熱壁の両方に隣接して設けられていることを特徴とする請求項１〜４に記載した何れかの沸騰冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18616597A JP3890685B2 (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 沸騰冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18616597A JP3890685B2 (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 沸騰冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1131768A JPH1131768A (ja) | 1999-02-02 |
| JP3890685B2 true JP3890685B2 (ja) | 2007-03-07 |
Family
ID=16183534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18616597A Expired - Fee Related JP3890685B2 (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 沸騰冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3890685B2 (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4141613B2 (ja) | 2000-03-09 | 2008-08-27 | 富士通株式会社 | 密閉サイクル冷凍装置および密閉サイクル冷凍装置用乾式蒸発器 |
| JP4584413B2 (ja) * | 2000-05-31 | 2010-11-24 | ティーエス ヒートロニクス 株式会社 | プレート型ヒートパイプ及びその製造方法 |
| US8534348B2 (en) | 2005-09-01 | 2013-09-17 | Molex Incorporated | Heat pipe and method for manufacturing same |
| TWI409425B (zh) * | 2005-12-05 | 2013-09-21 | Fuchigami Micro Co | 熱管 |
| WO2007113942A1 (ja) * | 2006-04-03 | 2007-10-11 | Fuchigami Micro Co., Ltd. | ヒートパイプ |
| EP2051032A1 (en) * | 2006-07-28 | 2009-04-22 | Molex Kiire Co., Ltd. | Heat pipe and method of manufacturing it |
| JP4533403B2 (ja) * | 2007-05-24 | 2010-09-01 | 國俊 林 | 熱伝導シート |
| JP2009076650A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Sony Corp | 相変化型ヒートスプレッダ、流路構造体、電子機器及び相変化型ヒートスプレッダの製造方法 |
| JP5178274B2 (ja) * | 2008-03-26 | 2013-04-10 | 日本モレックス株式会社 | ヒートパイプ、ヒートパイプの製造方法およびヒートパイプ機能付き回路基板 |
| JP4557055B2 (ja) * | 2008-06-25 | 2010-10-06 | ソニー株式会社 | 熱輸送デバイス及び電子機器 |
| CN102869943A (zh) * | 2010-05-19 | 2013-01-09 | 日本电气株式会社 | 沸腾冷却装置 |
| JP5180385B1 (ja) * | 2012-03-08 | 2013-04-10 | 株式会社Ｗｅｌｃｏｎ | ベーパチャンバ |
| DE102014213490C5 (de) | 2014-07-10 | 2020-06-18 | Continental Automotive Gmbh | Kühlvorrichtung, Verfahren zur Herstellung einer Kühlvorrichtung und Leistungsschaltung |
| JP7028637B2 (ja) * | 2017-12-28 | 2022-03-02 | 古河電気工業株式会社 | 平面型ヒートパイプ |
| JP6801698B2 (ja) * | 2018-09-04 | 2020-12-16 | セイコーエプソン株式会社 | 冷却装置及びプロジェクター |
| CN110278696A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-09-24 | 深圳市英维克科技股份有限公司 | 重力热管散热器及电子设备 |
-
1997
- 1997-07-11 JP JP18616597A patent/JP3890685B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1131768A (ja) | 1999-02-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3890685B2 (ja) | 沸騰冷却装置 | |
| JP3451737B2 (ja) | 沸騰冷却装置 | |
| JP4423792B2 (ja) | 沸騰冷却装置 | |
| JP3918502B2 (ja) | 沸騰冷却装置 | |
| US20050274496A1 (en) | Boiling cooler | |
| JP2003234590A (ja) | 沸騰冷却装置 | |
| JP3876490B2 (ja) | 沸騰冷却装置及びその製造方法 | |
| US6742575B2 (en) | Boiling and condensing apparatus | |
| US20070144709A1 (en) | Heat dissipation device with heat pipes | |
| JP3654323B2 (ja) | 沸騰冷却装置 | |
| JP3143811B2 (ja) | ヒートパイプ式ヒートシンク | |
| JP4026038B2 (ja) | 沸騰冷却装置 | |
| JP7299441B1 (ja) | 沸騰式冷却器 | |
| JP2003258475A (ja) | 沸騰冷却装置 | |
| US11754345B2 (en) | Heat dissipation device | |
| WO2022195719A1 (ja) | 沸騰式冷却器 | |
| US11616001B1 (en) | Dissipation of heat from a semiconductor chip | |
| JP2002206880A (ja) | 沸騰冷却装置 | |
| JP3489247B2 (ja) | 沸騰冷却装置 | |
| WO2013073696A1 (ja) | 冷却装置およびそれを用いた電子機器 | |
| JP2000269393A (ja) | 沸騰冷却装置 | |
| JP3653916B2 (ja) | 沸騰冷却装置 | |
| JP6767837B2 (ja) | 冷却装置 | |
| JP2000156445A (ja) | 沸騰冷却装置 | |
| JP2001077259A (ja) | 沸騰冷却器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040709 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050419 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061114 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061127 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091215 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101215 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111215 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121215 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131215 Year of fee payment: 7 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |