JP7072547B2 - 冷却装置および冷却装置を用いた冷却システム - Google Patents

Description

本発明は、電気・電子部品等を冷却する冷却装置に関し、特に、冷却装置内部の熱抵抗を低減できる冷却装置に関するものである。

電子機器の高機能化に伴い、電子機器内部には、電気・電子部品等の発熱体が高密度に搭載され、また、発熱体の発熱量が増大化されている。電気・電子部品等の発熱体の温度が所定の許容温度よりも上昇してしまうと、電気・電子部品等が誤作動等を起こす原因となるので、電気・電子部品等の発熱体の温度を許容温度以下に維持することが重要である。そこで、電気・電子部品等を許容温度以下に冷却するための冷却装置が、電子機器内部に搭載されている。

そこで、発熱量の増大化された電気・電子部品等に対して安定して冷却する冷却装置として、取付面に発熱体が取り付けられ、前記取付面に対向する内面に液体の冷媒が接する熱伝達壁を有する液体容器部と、前記液体容器部に連なり、前記発熱体の熱によって沸騰して気体となった前記冷媒を凝縮させる凝縮部と、を備える沸騰冷却装置が提案されている（特許文献１）。特許文献１では、凝縮部を凝縮パイプ部が貫通し、凝縮パイプ部の内部には、冷媒が流通している。

しかし、特許文献１では、凝縮パイプ部の外面は平滑なので、沸騰して気体となった冷媒を凝縮させる際に、凝縮パイプ部の壁面を介した熱交換作用に問題があった。また、凝縮パイプ部の外面に液相へ相変化した冷媒が付着して、凝縮パイプ部の熱交換作用が阻害されてしまうという問題があった。

一方で、凝縮パイプ部等の凝縮管の壁面を介した熱交換作用を向上させるために、凝縮管の外面の表面積を増大させることが提案されている。凝縮管の外面の表面積を増大させる手段として、例えば、凝縮管の外面に凹凸部を設けることがある。しかし、凝縮管の外面に凹凸部等にて凝縮管の外面の表面積を増大させると、液相へ相変化した冷媒がさらに付着しやすくなり、凝縮管の熱交換作用に改善の余地があった。

特開２００９－１５０５７５号公報

上記事情に鑑み、本発明は、凝縮管の熱交換作用を向上させることで熱抵抗が低減でき、優れた冷却特性を発揮できる冷却装置及び該冷却装置を用いた冷却システムを提供することを目的とする。

本発明の冷却装置及び該冷却装置を用いた冷却システムの構成の要旨は、以下の通りである。
［１］少なくとも１つの発熱体が熱的に接続されるコンテナと、前記コンテナの内部に封入された一次冷媒と、前記コンテナの内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、前記凝縮管の外面に設けられた多孔質部材と、を備えた冷却装置。
［２］記凝縮管の外面に、気相の前記一次冷媒との接触面積を増大させる凝縮管外面表面
積増大部が形成されている［１］に記載の冷却装置。
［３］前記多孔質部材が、前記凝縮管の外面のうち、前記凝縮管の幅方向の断面において重力方向に対して直交方向の中心線よりも重力方向下方側に設けられている［１］または［２］に記載の冷却装置。
［４］前記多孔質部材が、前記コンテナの内部に貯留した液相の前記一次冷媒の液面に対向した前記凝縮管の底部に設けられている［１］乃至［３］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［５］前記多孔質部材が、重力方向に沿って延出した延出部を有する［１］乃至［４］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［６］前記多孔質部材が、シート状部材である［１］乃至［５］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［７］前記多孔質部材が、金属メッシュである［１］乃至［６］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［８］前記多孔質部材が、前記凝縮管の外面に接している［１］乃至［７］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［９］前記多孔質部材が、前記凝縮管の長手方向に沿って延在している［１］乃至［８］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［１０］前記凝縮管外面表面積増大部が、複数のフィンである［２］に記載の冷却装置。［１１］前記凝縮管の内面に、前記二次冷媒との接触面積を増大させる凝縮管内面表面積増大部が形成されている［１］乃至［１０］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［１２］前記多孔質部材が設けられた複数の前記凝縮管が、並列配置されている［１］乃至［１１］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［１３］前記多孔質部材が設けられた複数の前記凝縮管が、積層配置されている［１］乃至［１２］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［１４］前記凝縮管に、前記二次冷媒が貯留される二次冷媒貯留ブロックが、さらに設けられ、前記二次冷媒貯留ブロックが、前記コンテナと熱的に接続されている［１］乃至［１３］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［１５］前記コンテナの外面のうち、液相の前記一次冷媒が存在する部位または液相の前記一次冷媒が存在する部位の近傍に、前記発熱体が熱的に接続される［１］乃至［１４］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［１６］前記発熱体が熱的に接続される前記コンテナの内面に、液相の前記一次冷媒との接触面積を増大させるコンテナ内面表面積増大部が形成されている［１］乃至［１５］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［１７］前記コンテナ内面表面積増大部が、液相の前記一次冷媒中に浸漬されている［１６］に記載の冷却装置。
［１８］前記コンテナ内面表面積増大部が、板状フィン、ピンフィン及び／または窪みである［１６］または［１７］に記載の冷却装置。
［１９］前記コンテナ内面表面積増大部が、熱伝導性部材を有する［１６］乃至［１８］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［２０］前記熱伝導性部材が、金属部材または炭素部材である［１９］に記載の冷却装置。
［２１］前記コンテナ内面表面積増大部の少なくとも一部が、熱伝導性材料の焼結体または粒子状の熱伝導性材料の集合体である［１６］乃至［２０］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［２２］前記熱伝導性材料の焼結体が、金属焼結体であり、前記金属焼結体が、金属粉、金属繊維、金属メッシュ、金属編組体及び金属箔からなる群から選択される少なくとも１種の金属材料の焼結体である［２１］に記載の冷却装置。
［２３］前記粒子状の熱伝導性材料の集合体が、炭素粒子の集合体である［２１］に記載の冷却装置。
［２４］少なくとも１つの発熱体が熱的に接続されるコンテナと、前記コンテナの内部に
封入された一次冷媒と、前記コンテナの内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、前記凝縮管の外面に設けられた多孔質部材と、を備えた冷却装置と、前記冷却装置から延在した前記凝縮管が接続された二次冷媒冷却部とが用いられ、前記凝縮管が前記冷却装置と前記二次冷媒冷却部とを循環する冷却システムであり、
前記発熱体と熱的に接続された前記コンテナの内部で、前記発熱体から受熱した前記一次冷媒が液相から気相へ相変化し、気相の前記一次冷媒が前記凝縮管の熱交換作用により気相から液相へ相変化することで、前記一次冷媒から前記凝縮管を流通する前記二次冷媒へ熱が伝達され、熱が伝達された前記二次冷媒が、前記凝縮管を前記二次冷媒冷却部まで流通して所定温度まで冷却され、前記二次冷媒冷却部で冷却された前記二次冷媒が前記凝縮管を流通して前記冷却装置へ還流する冷却システム。

上記［１］の態様では、凝縮管の熱交換作用によって気相から液相へ相変化した一次冷媒が凝縮管の外面に付着するところ、凝縮管の外面に設けられた多孔質部材の毛細管力によって、凝縮管の外面に付着した液相の一次冷媒が凝縮管の外面から多孔質部材へ流通する。これにより、凝縮管の外面に液相の一次冷媒が付着することを防止できる。

上記［３］の態様では、多孔質部材が、凝縮管の外面のうち、凝縮管の幅方向の断面において重力方向に対して直交方向の中心線よりも重力方向下方側に設けられ、該中心線よりも重力方向上方側には設けられていない。

本発明の冷却装置の態様によれば、コンテナの内部に封入された一次冷媒と、前記コンテナの内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、前記凝縮管の外面に設けられた多孔質部材と、を備えることにより、凝縮管の外面に液相の一次冷媒が付着することを防止できるので、凝縮管の熱交換作用が向上して冷却装置の熱抵抗が低減され、結果、優れた冷却特性を発揮できる。

本発明の冷却装置の態様によれば、凝縮管の外面に、凝縮管の熱交換作用を向上させるため、すなわち、一次冷媒の気相から液相への相変化を促進させるために、気相の一次冷媒との接触面積を増大させる凝縮管外面表面積増大部が形成されていても、多孔質部材の毛細管力によって、液相の一次冷媒が凝縮管外面表面積増大部の表面張力等によって凝縮管の外面に保持されることを防止できる。

本発明の冷却装置の態様によれば、多孔質部材が、凝縮管の幅方向の断面において重力方向に対して直交方向の中心線よりも重力方向下方側に設けられていることにより、多孔質部材自体による凝縮管の熱交換作用の阻害を防止しつつ、液相の一次冷媒が、円滑に凝縮管の外面から除去され、重力の作用によって多孔質部材からコンテナの内部に貯留した液相の一次冷媒へ円滑に還流される。

本発明の冷却装置の態様によれば、多孔質部材が重力方向に沿って延出した延出部を有することにより、液相の一次冷媒が、多孔質部材からコンテナの内部に貯留した液相の一次冷媒へ、重力の作用によってより円滑に還流される。

本発明の冷却装置の態様によれば、多孔質部材が凝縮管の外面に接していることにより、液相の一次冷媒が凝縮管の外面から多孔質部材へ速やかに流通することができる。

本発明の冷却装置の態様によれば、凝縮管の内面に、二次冷媒との接触面積を増大させる凝縮管内面表面積増大部が形成されていることにより、凝縮管の熱交換作用が向上して、一次冷媒から二次冷媒への熱伝達がより促進される。

本発明の冷却装置の態様によれば、発熱体が熱的に接続されるコンテナの内面に、液相の一次冷媒との接触面積を増大させるコンテナ内面表面積増大部が形成されていることにより、コンテナを介した発熱体から一次冷媒への熱伝達が円滑化される。従って、一次冷媒の液相から気相への相変化が促進されて、冷却特性がより向上する。

本発明の冷却装置の態様によれば、コンテナ内面表面積増大部の少なくとも一部が、熱伝導性材料の焼結体または粒子状の熱伝導性材料の集合体であることにより、コンテナ内面表面積増大部に多孔質部が形成されるので、一次冷媒の液相から気相への相変化がさらに促進されて、冷却特性がさらに向上する。

本発明の第１実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する斜視図である。 本発明の第１実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管の部位の斜視図である。 （ａ）図は、本発明の第１実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管の部位の正面図、（ｂ）図は、本発明の第１実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管の部位の斜視図である。 本発明の第１実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管の内面を拡大した説明図である。 本発明の第２実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管の部位の斜視図である。 （ａ）図は、本発明の第２実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管の部位の正面図、（ｂ）図は、本発明の第２実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管の部位の斜視図である。 本発明の第３実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する側面断面図である。 本発明の第３実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する平面断面図である。 本発明の第４実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管の部位の正面図である。 本発明の第５実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管の部位の正面図である。 （ａ）図は、本発明の第６実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管外面表面積増大部に多孔質部材を取り付ける前の正面視の説明図、（ｂ）図は、本発明の第６実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管外面表面積増大部に多孔質部材を取り付けた後の正面視の説明図である。 （ａ）図は、本発明の第７実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管外面表面積増大部に多孔質部材を取り付ける前の正面視の説明図、（ｂ）図は、本発明の第７実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管外面表面積増大部に多孔質部材を取り付けた後の正面視の説明図である。 本発明の第８実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管の部位の正面図である。

以下に、本発明の実施形態例に係る冷却装置について、図面を用いながら説明する。まず、本発明の第１実施形態例に係る冷却装置について説明する。なお、図１は、本発明の第１実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管の部位の斜視図である。図３の（ａ）図は、本発明の第１実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管の部位の正面図であり、図３の（ｂ）図は、本発明の第１実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管の部位の斜視
図である。図４は、本発明の第１実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管の内面を拡大した説明図である。

図１に示すように、本発明の第１実施形態例に係る冷却装置１は、コンテナ１０と、コンテナ１０内部に封入された一次冷媒２０と、コンテナ１０内部の気相部１１を貫通した、二次冷媒３０が流通する凝縮管４０と、凝縮管４０の外面４１に設けられた多孔質部材２００と、を備えている。コンテナ１０の外面１２に冷却対象である発熱体１００が熱的に接続されることで、発熱体１００が冷却される。

コンテナ１０内部には、中空の空洞部１３が形成されている。空洞部１３は、外部環境に対して密閉された空間であり、脱気処理により減圧されている。コンテナ１０の形状は、特に限定されないが、冷却装置１では、直方体となっている。

図１に示すように、空洞部１３には、所定量の液相の一次冷媒２０が収納されている。液相の一次冷媒２０は、コンテナ１０内部に気相部１１が形成できる体積量にて収納されている。空洞部１３の重力方向下方側に、液相の一次冷媒２０が存在し、空洞部１３の重力方向上方側に、液相の一次冷媒２０が収納されていない気相部１１が形成されている。発熱体１００の接続位置は、特に限定されないが、冷却装置１では、コンテナ１０の外面１２のうち、液相の一次冷媒２０が存在する部位に、より具体的には、コンテナ１０の底面１６に、熱的に接続されている。発熱体１００のコンテナ１０への接続位置を上記部位とすることで、発熱体１００から液相の一次冷媒２０への熱伝達が円滑化されて、発熱体１００から一次冷媒２０への熱抵抗を低減できる。

凝縮管４０は、管状部材であり、凝縮管４０の内部空間を二次冷媒３０が流通する。凝縮管４０は、コンテナ１０内部の気相部１１を貫通している。凝縮管４０は、発熱体１００が熱的に接続される部位におけるコンテナ１０の内面１５よりも重力方向上方に位置している。凝縮管４０の内部空間は、コンテナ１０の内部（空洞部１３）とは連通していない。すなわち、凝縮管４０の内部空間は、気相部１１とは連通していない、気相部１１から独立した空間となっている。また、凝縮管４０は、重力方向下方側に収納された液相の一次冷媒２０とは接触していない。すなわち、液相の一次冷媒２０は、二次冷媒が収納された凝縮管４０とは接触していない。凝縮管４０の幅方向（すなわち、径方向）の断面形状は、特に限定されないが、冷却装置１では、略円形となっている。

コンテナ１０のうち、気相部１１に対応する部位に貫通孔（図示せず）が形成されており、該貫通孔に凝縮管４０が嵌挿されることで、空洞部１３の密閉状態を維持したまま、凝縮管４０がコンテナ１０に取り付けられている。凝縮管４０の本数は、特に限定されず、冷却装置１では、複数の凝縮管４０、４０・・・が、設けられている。冷却装置１では、複数の凝縮管４０、４０・・・が積層配置されている。冷却装置１では、凝縮管４０が多層（図１では２層）に配置されており、液相の一次冷媒２０側に配置された複数の第１凝縮管４０－１、４０－１・・・と、第１凝縮管４０－１の重力方向上方に配置された複数の第２凝縮管４０－２、４０－２・・・とが設けられている。複数の第１凝縮管４０－１、４０－１・・・は、相互に略同一平面状に並列配置され、複数の第２凝縮管４０－２、４０－２・・・は、相互に略同一平面状に並列配置されている。

また、コンテナ１０の気相部１１における第１凝縮管４０－１の延在方向は、第２凝縮管４０－２の延在方向と同じでも異なっていてもよいが、冷却装置１では、第１凝縮管４０－１の延在方向は、第２凝縮管４０－２の延在方向と異なっている。気相部１１において、第１凝縮管４０－１の延在方向は、第２凝縮管４０－２の延在方向に対して、略直交方向となっている。

凝縮管４０には、液相の二次冷媒３０が凝縮管４０の延在方向に沿って一定方向に流通している。従って、二次冷媒３０は、凝縮管４０の壁面を介して、気相部１１を貫通するように流通する。二次冷媒３０は、例えば、発熱体１００の許容最高温度よりも低温の液温まで冷却されている。

図２に示すように、冷却装置１では、凝縮管４０の外面４１に、凹凸等、凝縮管４０の外面４１の表面積を増大させることで、気相の一次冷媒との接触面積を増大させる凝縮管外面表面積増大部４３が形成されている。凝縮管外面表面積増大部４３が形成されていることにより、凝縮管４０の熱交換作用が向上して一次冷媒２０の気相から液相への相変化が促進される。結果、一次冷媒２０から二次冷媒３０への熱伝達がより促進されて、冷却装置１の冷却特性がさらに向上する。凝縮管外面表面積増大部４３は、気相の一次冷媒と接触する外面４１全体に形成されていてもよく、外面４１の一部領域（例えば、外面４１の重力方向下方側）にのみ形成されていてもよい。

凝縮管外面表面積増大部４３は、例えば、型を用いた凝縮管４０の成形、凝縮管４０とは別部材を凝縮管４０の外面４１に取り付けることで設けることができる。凝縮管外面表面積増大部４３の態様としては、特に限定されず、凝縮管４０の外面４１に形成された複数のフィン、凝縮管４０の外面４１に形成された複数の突起、凝縮管４０の外面４１に形成された複数の溝、窪み等を挙げることができる。フィンの形成方法としては、特に限定されず、例えば、別途作製したフィンを凝縮管４０の外面４１に、はんだ付け、ろう付け、焼結等にて取り付ける方法が挙げられる。また、突起の形成方法としては、例えば、別途作製した突起を凝縮管４０の外面４１に、はんだ付け、ろう付け、焼結等にて取り付ける方法、凝縮管４０の外面４１を切削する方法、エッチングする方法等が挙げられる。また、窪み部、溝の形成方法としては、例えば、凝縮管４０の外面４１を切削する方法、エッチングする方法等が挙げられる。

図２の凝縮管外面表面積増大部４３では、凝縮管４０の外面４１上に複数の薄板状のフィン４７、４７・・・が並列配置されている。より具体的には、図２の凝縮管外面表面積増大部４３では、各フィン４７は、凝縮管４０の外面４１上を凝縮管４０の周方向に沿って立設されている。凝縮管外面表面積増大部４３では、複数のフィン４７が凝縮管４０の長手方向に所定間隔で並列配置されることでフィン列４８が形成されている。凝縮管４０が、上記のような凝縮管外面表面積増大部４３を有することで、気相の一次冷媒との接触面積が増大して、凝縮管４０の外面４１の熱交換作用が向上して、一次冷媒の気相から液相への相変化が促進される。フィン４７の材質としては、例えば、銅、銅合金等の金属を挙げることができる。

また、図１、２に示すように、コンテナ１０内部における凝縮管４０の外面４１には、毛細管力を有する多孔質部材２００が設けられている。多孔質部材２００は、凝縮管４０の長手方向、すなわち、二次冷媒３０の流通方向に沿って延在している。また、多孔質部材２００は、凝縮管４０の外面４１、より具体的には、凝縮管外面表面積増大部４３であるフィン４７に接している。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、多孔質部材２００は、凝縮管４０の外面４１のうち、凝縮管４０の幅方向の断面において重力方向Ｇに対して直交方向の中心線Ｌよりも重力方向下方側に設けられている。多孔質部材２００は、中心線Ｌよりも重力方向上方側には設けられていない。冷却装置１では、フィン４７のうち、重力方向下方側の部位を研削して平坦部４７’を形成し、平坦部４７’に多孔質部材２００を取り付けることで、多孔質部材２００が、凝縮管外面表面積増大部４３に接した状態となる。上記から、多孔質部材２００は、凝縮管４０のうち、コンテナ１０の内部に貯留した液相の一次冷媒２０の液面に対向した凝縮管４０の部位（凝縮管４０の底部４９）に設けられている。冷却装置１で
は、凝縮管４０のうち、底部４９以外の部位、すなわち、凝縮管４０の両側面部と上部には、多孔質部材２００は設けられていない。上記から、凝縮管４０のうち、凝縮管４０の両側面部と上部では、凝縮管外面表面積増大部４３であるフィン４７が露出し、凝縮管４０の底部４９では、多孔質部材２００が露出している。

凝縮管４０の幅方向の断面における多孔質部材２００の形状は、特に限定されないが、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、冷却装置１では、上記断面の形状は略Ｔ字状となっている。多孔質部材２００には、重力方向Ｇに沿って延出した延出部２０１と、凝縮管４０の幅方向であって、重力方向Ｇに対して直交方向に沿って延在した基部２０２と、を有している。延出部２０１は、基部２０２の幅方向中央部から重力方向Ｇに沿って延出している。延出部２０１、基部２０２ともに、シート状である。

多孔質部材２００としては、例えば、シート状部材を挙げることができる。シート状部材を折り曲げ加工することで、上記断面の形状が略Ｔ字状である多孔質部材２００とすることができる。また、多孔質部材の種類としては、例えば、銅、銅合金等の金属からなる金属メッシュを挙げることができる。また、多孔質部材２００を平坦部４７’に取り付ける方法は、特に限定されないが、例えば、溶接、はんだ付け、ろう付け等を挙げることができる。

凝縮管４０の熱交換作用によって気相から液相へ相変化した一次冷媒２０が、凝縮管４０の外面４１に付着し、また、凝縮管外面表面積増大部４３であるフィン４７間に表面張力等によって保持されるところ、冷却装置１では、凝縮管４０の外面４１に設けられた多孔質部材２００の毛細管力によって、凝縮管４０の外面４１や凝縮管外面表面積増大部４３に保持された液相の一次冷媒２０が多孔質部材２００へ流通する。これにより、凝縮管４０の外面４１や凝縮管外面表面積増大部４３に液相の一次冷媒２０が保持されることを防止できる。このように、冷却装置１では、凝縮管４０の外面４１や凝縮管外面表面積増大部４３に液相の一次冷媒２０が保持されることを防止できるので、凝縮管４０を介した気相の一次冷媒と二次冷媒３０間の熱交換特性が向上する。一次冷媒２０と二次冷媒３０間の熱交換特性が向上することで、冷却装置１の熱抵抗が低減され、結果、冷却装置１は、優れた冷却特性を発揮できる。

また、冷却装置１では、多孔質部材２００が、凝縮管４０の幅方向の断面において重力方向Ｇに対して直交方向の中心線Ｌよりも重力方向下方側に設けられていることにより、多孔質部材２００自体による凝縮管４０の熱交換作用の阻害を防止しつつ、液相の一次冷媒２０が、円滑に凝縮管４０の外面４１から除去され、重力の作用によって多孔質部材２００からコンテナ１０の内部に貯留した液相の一次冷媒２０へ円滑に還流できる。さらに、冷却装置１では、多孔質部材２００が重力方向Ｇに沿って延出した延出部２０１を有することにより、液相の一次冷媒２０が、多孔質部材２００からコンテナ１０の内部に貯留した液相の一次冷媒２００へ、重力の作用によってより円滑に還流できる。また、冷却装置１では、多孔質部材２００が凝縮管４０の外面４１（凝縮管外面表面積増大部４３）に接していることにより、液相の一次冷媒２０が凝縮管４０の外面４１から多孔質部材２００へ速やかに流通することができるとともに、多孔質部材２００も気相の一次冷媒と二次冷媒３０間の熱交換に寄与することができる。

また、図４に示すように、冷却装置１では、凝縮管４０の内面４２には、凹凸等、凝縮管４０の内面４２の表面積を増大させることで、凝縮管４０の内面４２と二次冷媒３０との接触面積を増大させる凝縮管内面表面積増大部４４が形成されている。凝縮管内面表面積増大部４４が形成されていることにより、凝縮管４０の熱交換作用が向上して、一次冷媒２０から二次冷媒３０への熱伝達がより促進される。

凝縮管内面表面積増大部４４は、例えば、型を用いた凝縮管４０の成形、凝縮管４０とは別部材を凝縮管４０の内面４２に取り付けることで設けることができる。凝縮管内面表面積増大部４４の態様としては、特に限定されず、凝縮管４０の内面４２に形成された複数の突起、凝縮管４０の内面４２に形成された複数の溝、窪み等を挙げることができる。突起の形成方法としては、例えば、別途作製した突起を凝縮管４０の内面４２に、はんだ付け、ろう付け、焼結等にて取り付ける方法、凝縮管４０の内面４２を切削する方法、エッチングする方法等が挙げられる。また、窪み部、溝の形成方法としては、例えば、凝縮管４０の内面４２を切削する方法、エッチングする方法等が挙げられる。冷却装置１の凝縮管内面表面積増大部４４では、内面４２に複数の溝が螺旋状に形成されている。

また、図１に示すように、第１実施形態例に係る冷却装置１では、コンテナ１０の内面１５のうち、発熱体１００が熱的に接続される部位に対応する領域には、凸凹等、コンテナ１０の内面１５の表面積を増大させる部位であるコンテナ内面表面積増大部５０が形成されている。コンテナ内面表面積増大部５０が形成されていることにより、コンテナ１０の内面１５のうち、発熱体１００が熱的に接続される部位に対応する領域において、コンテナ１０の内面１５と液相の一次冷媒２０との接触面積が増大する。従って、コンテナ内面表面積増大部５０により、コンテナ１０を介した発熱体１００から液相の一次冷媒２０への熱伝達が円滑化される。結果、一次冷媒２０の液相から気相への相変化が促進されて、冷却装置１の冷却特性がより向上する。

コンテナ内面表面積増大部５０は、コンテナ１０に収納された液相の一次冷媒２０中に浸漬されている。従って、コンテナ内面表面積増大部５０は、液相の一次冷媒２０と直接接している。コンテナ内面表面積増大部５０は、全体が液相の一次冷媒２０中に浸漬されてもよく、一部が液相の一次冷媒２０中に浸漬されてもよい。なお、冷却装置１では、コンテナ内面表面積増大部５０全体が液相の一次冷媒２０中に浸漬されている。

コンテナ内面表面積増大部５０は、例えば、型を用いたコンテナ１０の成形、コンテナ１０とは別部材をコンテナ１０の内面１５に取り付けることで設けることができる。コンテナ内面表面積増大部５０の態様としては、例えば、コンテナ１０の内面１５に形成された凸凹部を挙げることができ、具体例としては、コンテナ１０の内面１５に立設された薄板状フィン、ピンフィン、コンテナ１０の内面１５に形成された窪み部、溝部等を挙げることができる。薄板状フィン、ピンフィンの形成方法としては、例えば、別途作製した薄板状フィン、ピンフィンをコンテナ１０の内面１５に、はんだ付け、ろう付け、焼結等にて取り付ける方法、コンテナ１０の内面１５を切削する方法、押し出す方法、エッチングする方法等が挙げられる。また、窪み部、溝部の形成方法としては、例えば、コンテナ１０の内面１５を切削する方法、押し出す方法、エッチングする方法等が挙げられる。なお、冷却装置１では、コンテナ内面表面積増大部５０として複数の正方形または長方形の薄板状フィンが並列配置されている。

コンテナ内面表面積増大部５０の材料は、特に限定されず、例えば、熱伝導性部材を挙げることができる。コンテナ内面表面積増大部５０の材料の具体例としては、金属部材（例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等）、炭素部材（例えば、グラファイト等）を挙げることができる。また、コンテナ内面表面積増大部５０は、その少なくとも一部が、熱伝導性材料の焼結体や粒子状の熱伝導性材料の集合体で形成されていてもよく、例えば、金属焼結体や炭素粒子の集合体で形成されていてもよい。金属焼結体や炭素粒子の集合体は、例えば、コンテナ内面表面積増大部５０の表面部に設けてもよい。より具体的には、例えば、コンテナ１０の内面１５に立設された薄板状フィン、ピンフィン、コンテナ１０の内面１５に形成された窪み部、溝部等の表面部に、金属焼結体等の熱伝導性材料の焼結体や炭素粒子及び／または金属粉の集合体等の粒子状の熱伝導性材料の集合体が層状に形成されていてもよい。コンテナ内面表面積増大部５０の少な
くとも一部が、熱伝導性材料の焼結体や粒子状の熱伝導性材料の集合体で形成されていることにより、コンテナ内面表面積増大部５０に多孔質部が形成されるので、一次冷媒２０の液相から気相への相変化がさらに促進されて、冷却装置１の冷却特性がさらに向上する。コンテナ内面表面積増大部５０が、熱伝導性材料の焼結体や粒子状の熱伝導性材料の集合体からなると、コンテナ内面表面積増大部５０全体が多孔質体となり、気相の一次冷媒が多孔質体中に生成、滞留することで、コンテナ内面表面積増大部５０から液相の一次冷媒２０への熱伝達性が十分得られないことがある。しかし、薄板状フィン、ピンフィン、窪み部、溝部等の表面部に、熱伝導性材料の焼結体や粒子状の熱伝導性材料の集合体が層状に形成されていることにより、一次冷媒２０の液相から気相への相変化がさらに促進されつつ、コンテナ内面表面積増大部５０から液相の一次冷媒２０への熱伝達性が向上し、結果として、冷却装置１の冷却特性がさらに向上する。金属焼結体の材料としては、例えば、金属粉、金属繊維、金属メッシュ、金属編組体、金属箔等を挙げることができる。これらの金属材料は、単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。また、金属焼結体の金属種としては、特に限定されず、例えば、銅、銅合金等を挙げることができる。金属焼結体は、金属材料を炉等の加熱手段で加熱することにより形成できる。また、金属粉を表面に溶射加工することで細かい凸凹を有する被膜状である、粒子状の熱伝導性材料の集合体を形成できる。また、金属粉をレーザー等で溶融形成して、粒子状の熱伝導性材料の集合体を形成してもよい。また、炭素粒子の集合体を形成する炭素粒子としては、特に限定されず、例えば、カーボンナノ粒子、カーボンブラック等を挙げることができる。

コンテナ１０の材料としては、特に限定されず、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、ステンレス、チタン、チタン合金等を挙げることができる。凝縮管４０の材料としては、特に限定されず、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、ステンレス、チタン、チタン合金等を挙げることができる。一次冷媒としては、特に限定されず、広汎な材料が使用でき、例えば、電気絶縁性の冷媒を挙げることができる。具体例としては、例えば、水、フルオロカーボン類、シクロペンタン、エチレングリコール、これらの混合物等を挙げることができる。これらの一次冷媒のうち、電気絶縁性の点から、フルオロカーボン類、シクロペンタン、エチレングリコールが好ましく、フルオロカーボン類が特に好ましい。二次冷媒としては、特に限定されず、例えば、水、不凍液（主成分は、例えば、エチレングリコール）等を挙げることができる。

次に、第１実施形態例に係る冷却装置１の動作及び冷却装置１を用いた冷却システムについて説明する。まず、冷却装置１の動作について説明する。

コンテナ１０の空洞部１３に収納された液相の一次冷媒２０が発熱体１００からの熱を受けることで、液相から気相へ相変化し、発熱体１００からの熱を潜熱として吸収する。気相へ相変化した一次冷媒は、コンテナ１０の内部空間を重力方向上方へ移動し、コンテナ１０の気相部１１へ流入する。一方で、気相部１１を貫通した凝縮管４０には、低温の二次冷媒３０が流通している。凝縮管４０に低温の二次冷媒３０が流通していることで、気相部１１に配置された凝縮管４０は、熱交換作用を発揮する。気相に相変化した一次冷媒は、凝縮管４０の外面４１に接触または接近することで、凝縮管４０の熱交換作用により、潜熱を放出し、気相から液相へ相変化する。気相から液相への相変化の際に、一次冷媒から放出される潜熱が、凝縮管４０を流通する二次冷媒３０へ伝達される。また、液相へ相変化した一次冷媒は、重力の作用により、気相部１１から重力方向Ｇへ液相の一次冷媒２０として還流する。上記から、一次冷媒２０は、コンテナ１０の内部空間にて、液相から気相へ及び気相から液相への相変化を繰り返す。一次冷媒から熱を受けた二次冷媒３０は、凝縮管４０の延在方向に沿って冷却装置１の内部から外部へ流通することで、発熱体１００の熱が冷却装置１の外部へ輸送される。

次に、第１実施形態例に係る冷却装置１を用いた冷却システムについて説明する。冷却装置１を用いた冷却システムでは、冷却装置１と、冷却装置１から延在した凝縮管４０が接続された二次冷媒冷却部（図示せず）とが用いられる。さらに、上記冷却システムでは、凝縮管４０が冷却装置１と二次冷媒冷却部とをループ状に循環する、凝縮管４０の循環経路が形成されている。一次冷媒から熱を受けた二次冷媒３０が、凝縮管４０を冷却装置１から二次冷媒冷却部まで流通して、二次冷媒冷却部にて所定の液温、例えば、発熱体１００の許容最高温度よりも低温の液温まで冷却される。二次冷媒冷却部で冷却された二次冷媒３０は、凝縮管４０を流通して二次冷媒冷却部から冷却装置１へ還流し、冷却装置１の気相部１１にて熱交換作用を発揮する。従って、二次冷媒３０が冷却装置１と二次冷媒冷却部とをループ状に循環することで、冷却された二次冷媒３０が、連続的に気相部１１の領域へ供給される。

次に、本発明の第２実施形態例に係る冷却装置について説明する。なお、第２実施形態例に係る冷却装置は、第１実施形態例に係る冷却装置と主要部が同じ構成なので、第１実施形態例に係る冷却装置と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。なお、図５は、本発明の第２実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管の部位の斜視図である。図６の（ａ）図は、本発明の第２実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管の部位の正面図であり、図６の（ｂ）図は、本発明の第２実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管の部位の斜視図である。

第１実施形態例に係る冷却装置１では、フィン４７のうち、重力方向下方側の部位を研削して平坦部４７’を形成し、平坦部４７’に多孔質部材２００を取り付けていたが、図５、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第２実施形態例に係る冷却装置２では、フィン４７のうち、重力方向下方側の部位に、重力方向Ｇに沿って切り込み４７’’を形成し、切り込み４７’’に多孔質部材２００が挿入されて、多孔質部材２００が凝縮管外面表面積増大部４３に取り付けられている。

冷却装置２では、凝縮管４０の幅方向の断面における多孔質部材２００の形状は、略Ｉ字状となっている。多孔質部材２００は、重力方向Ｇに沿って延出した延出部２０１を有しているが、凝縮管４０の幅方向に沿って延在した基部２０２は有していない。冷却装置２では、凝縮管４０の両側面部と上部で、凝縮管外面表面積増大部４３であるフィン４７が露出し、凝縮管４０の底部４９でも、フィン４７が露出している。従って、冷却装置２は、第１実施形態例に係る冷却装置１と比較して、凝縮管外面表面積増大部４３であるフィン４７の露出面積が大きい。

冷却装置２では、多孔質部材２００自体による凝縮管４０の熱交換作用の阻害をより確実に防止しつつ、液相の一次冷媒２０が、円滑に凝縮管４０の外面４１から除去される。

次に、本発明の第３実施形態例に係る冷却装置について説明する。なお、第３実施形態例に係る冷却装置は、第１、第２実施形態例に係る冷却装置と主要部が同じ構成なので、第１、第２実施形態例に係る冷却装置と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。なお、図７は、本発明の第３実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する側面断面図である。図８は、本発明の第３実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する平面断面図である。

図７、８に示すように、第３実施形態例に係る冷却装置３では、多孔質部材２００が設けられた凝縮管４０に、二次冷媒３０が貯留される二次冷媒貯留ブロック８１が、さらに設けられている。凝縮管４０には、複数のフィン４７、４７・・・からなる凝縮管外面表面積増大部４３が形成されている。なお、冷却装置３は、凝縮管４０以外の部位は第１実施形態例に係る冷却装置１と同じ構成としている。

二次冷媒貯留ブロック８１は、コンテナ１０内部に設けられている。また、二次冷媒貯留ブロック８１は、凝縮管４０のうち、コンテナ１０内部における凝縮管部４５の二次冷媒３０上流側端部（一端）に接続された第１の二次冷媒貯留ブロック８１－１と、コンテナ１０内部における凝縮管部４５の二次冷媒３０下流側端部（他端）に接続された第２の二次冷媒貯留ブロック８１－２と、を有している。第１の二次冷媒貯留ブロック８１－１、第２の二次冷媒貯留ブロック８１－２ともに、中空のブロック部材である。

冷却装置３では、凝縮管４０のうち、凝縮管外面表面積増大部４３が形成され、多孔質部材２００が取り付けられた凝縮管部４５は、複数本（冷却装置３では４本）設けられ、複数の凝縮管部４５、４５・・・は、相互に略同一平面状に並列配置されている。一方で、凝縮管４０のうち、コンテナ１０外部における凝縮管部４６は、１系統（すなわち、１本）となっている。上記から、凝縮管４０は、二次冷媒貯留ブロック８１の部位にて分岐された態様となっている。なお、凝縮管部４６には、多孔質部材２００は取り付けられていない。

図７、８に示すように、コンテナ１０内部における複数の凝縮管部４５、４５・・・は、それぞれ、第１の二次冷媒貯留ブロック８１－１及び第２の二次冷媒貯留ブロック８１－２と連通しており、第１の二次冷媒貯留ブロック８１－１と第２の二次冷媒貯留ブロック８１－２は、それぞれ、コンテナ１０外部における凝縮管部４６と連通している。上記から、第１の二次冷媒貯留ブロック８１－１を介して、コンテナ１０内部における複数の凝縮管部４５、４５・・・の一端は、コンテナ１０外部における凝縮管部４６と連通している。また、第１の二次冷媒貯留ブロック８１－１を介して、複数の凝縮管部４５、４５・・・は、相互に連通している。同じく、第２の二次冷媒貯留ブロック８１－２を介して、コンテナ１０内部における複数の凝縮管部４５、４５・・・の他端は、コンテナ１０外部における凝縮管部４６と連通している。また、第２の二次冷媒貯留ブロック８１－２を介して、複数の凝縮管部４５、４５・・・は、相互に連通している。

図８に示すように、コンテナ１０外部における凝縮管部４６からコンテナ１０内部へ流通した二次冷媒３０は、第１の二次冷媒貯留ブロック８１－１内部へ流入後に所定時間貯留してから、それぞれの凝縮管部４５、４５・・・へ、分岐、流入する。それぞれの凝縮管部４５、４５・・・へ、分岐、流入した二次冷媒３０は、それぞれの凝縮管部４５、４５・・・の一端から他端へ流れ、第２の二次冷媒貯留ブロック８１－２内部にて合流後に所定時間貯留してから、コンテナ１０内部からコンテナ１０外部における凝縮管部４６へ流通する。第１の二次冷媒貯留ブロック８１－１の二次冷媒３０の流入口、第２の二次冷媒貯留ブロック８１－２の二次冷媒３０の流出口の位置は、特に限定されないが、例えば、冷却特性の点から、平面視において発熱体１００と重なり合う部位において二次冷媒３０の早い流速が得られるように配置することが好ましい。図８では、第１の二次冷媒貯留ブロック８１－１の二次冷媒３０の流入口の位置は第１の二次冷媒貯留ブロック８１－１の一方端、第２の二次冷媒貯留ブロック８１－２の二次冷媒３０の流出口の位置は第２の二次冷媒貯留ブロック８１－２の他方端に設けられている。

また、二次冷媒貯留ブロック８１は、コンテナ１０と熱的に接続されている。冷却装置３では、第１の二次冷媒貯留ブロック８１－１及び第２の二次冷媒貯留ブロック８１－２が、それぞれ、コンテナ１０の内面１５と接していることで、二次冷媒貯留ブロック８１は、コンテナ１０と熱的に接続されている。冷却装置３では、第１の二次冷媒貯留ブロック８１－１及び第２の二次冷媒貯留ブロック８１－２は、コンテナ１０の側面１４と接している。

図７に示すように、二次冷媒貯留ブロック８１が設けられている冷却装置３では、コン
テナ１０の底面１６に熱的に接続された発熱体１００の熱Ｈは、発熱体１００からコンテナ１０の底面１６へ伝達され、コンテナ１０の底面１６へ伝達された発熱体１００の熱Ｈの一部は、コンテナ１０の底面１６から側面１４へ伝達される。コンテナ１０の側面１４へ伝達された熱Ｈは、コンテナ１０の側面１４から二次冷媒貯留ブロック８１中の二次冷媒３０へ伝達され、受熱した二次冷媒３０が二次冷媒貯留ブロック８１からコンテナ１０外部における凝縮管部４６へ流通することで、発熱体１００の熱Ｈが冷却装置３の外部へ輸送される。また、冷却装置３では、発熱体１００の熱Ｈの一部はコンテナ１０の底面１６から側面１４へ伝達されるので、コンテナ１０の側面１４が放熱部として機能する。

上記から、冷却装置３では、二次冷媒貯留ブロック８１が発熱体１００の熱Ｈを二次冷媒３０へ伝達する機能を有するので、冷却特性がさらに向上する。また、冷却装置３では、コンテナ１０の側面１４が放熱部として機能するので、冷却特性がさらに向上する。

次に、本発明の第４実施形態例に係る冷却装置について説明する。なお、第４実施形態例に係る冷却装置は、第１～第３実施形態例に係る冷却装置と主要部が同じ構成なので、第１～第３実施形態例に係る冷却装置と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。なお、図９は、本発明の第４実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管の部位の正面図である。

第２実施形態例に係る冷却装置２では、フィン４７に切り込み４７’’を形成し、切り込み４７’’に多孔質部材２００が挿入されていたが、図９に示すように、第４実施形態例に係る冷却装置４では、フィン４７のうち重力方向下方側の部位に切穴状の陥入部７０が形成され、多孔質部材２００が、陥入部７０に挿入された線部材７１と陥入部７０にて狭持されている。多孔質部材２００が線部材７１と陥入部７０にて狭持されることで、多孔質部材２００が凝縮管外面表面積増大部４３であるフィン４７に取り付けられている。

冷却装置４では、シート状の多孔質部材２００が２つに折り曲げられた状態でフィン４７に取り付けられ、多孔質部材２００は、多孔質部材２００が２つに折り曲げられた部位にて線部材７１と陥入部７０で狭持されている。従って、線部材７１の外周面は、ほぼ、多孔質部材２００によって覆われている。多孔質部材２００が２つに折り曲げられた部位にて、線部材７１と陥入部７０で狭持されていることから、多孔質部材２００は、重力方向Ｇに沿って延出した延出部２０１を２つ有し、２つの延出部２０１は、所定間隔にて配置されている。

陥入部７０は、凝縮管４０の底部４９に対応する位置に設けられている。陥入部７０の正面視の形状は、特に限定されないが、冷却装置４では、略円形となっている。線部材７１の正面視の形状は、特に限定されないが、冷却装置４では、略円形となっている。線部材７１としては、例えば、中実の線材が挙げられる。また、線部材７１の材質としては、例えば、銅線等の金属線を挙げることができる。

次に、冷却装置４における多孔質部材２００のフィン４７への取り付け方法例を説明する。まず、フィン４７のうち重力方向下方側の部位に切穴状の陥入部７０を形成し、２つ折りにした多孔質部材２００の折り曲げ部を重力方向下方側から陥入部７０へ挿入する。次に、線部材７１を凝縮管４０の延在方向に沿って陥入部７０へ挿入する。このとき、多孔質部材２００の折り曲げ部が線部材７１の外周面を覆うように、線部材７１を陥入部７０へ挿入することで、多孔質部材２００をフィン４７へ取り付けることができる。切穴状の陥入部７０の形成方法としては、例えば、放電加工が挙げられる。また、必要に応じて、線部材７１の陥入部７０への挿入を容易化するために、線部材の先端を研磨して鋭利な先端部としてもよい。

冷却装置４では、凝縮管４０の外面４１に保持された液相の一次冷媒２０が、多孔質部材２００の毛細管力によって、凝縮管４０の外面４１から多孔質部材２００へ移動するので、液相の一次冷媒２０は、円滑に凝縮管４０の外面４１から除去される。液相の一次冷媒２０は、重力の作用によって２つの延出部２０１を重力方向下方へ流れ、多孔質部材２００からコンテナ１０の内部に貯留した液相の一次冷媒２０へ円滑に還流できる。従って、冷却装置４では、凝縮管４０の外面４１や凝縮管外面表面積増大部４３に液相の一次冷媒２０が保持されることを防止できるので、凝縮管４０を介した気相の一次冷媒と二次冷媒３０間の熱交換特性が向上する。

次に、本発明の第５実施形態例に係る冷却装置について説明する。なお、第５実施形態例に係る冷却装置は、第１～第４実施形態例に係る冷却装置と主要部が同じ構成なので、第１～第４実施形態例に係る冷却装置と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。なお、図１０は、本発明の第５実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管の部位の正面図である。

第４実施形態例に係る冷却装置４では、線部材７１と陥入部７０で狭持されている多孔質部材２００は、重力方向Ｇに沿って延出した延出部２０１を２つ有し、２つの延出部２０１は所定間隔にて配置されていたが、図１０に示すように、第５実施形態例に係る冷却装置５では、２つの延出部２０１は所定間隔を設けずに、直接、接した状態で延在している。２つの延出部２０１が直接接した状態とすることで、線部材７１の外周面がより確実に多孔質部材２００によって覆われる。冷却装置５では、２つの延出部２０１全体が直接接した状態となっている。

冷却装置５における多孔質部材２００のフィン４７への取り付けは、第４実施形態例に係る冷却装置４と同様の方法にて行うことができる。

２つの延出部２０１が直接接した状態であることにより、多孔質部材２００の液相の一次冷媒２０に対する保持特性が低減するので、液相の一次冷媒２０は、より円滑に凝縮管４０の外面４１から除去される。

次に、本発明の第６実施形態例に係る冷却装置について説明する。なお、第６実施形態例に係る冷却装置は、第１～第５実施形態例に係る冷却装置と主要部が同じ構成なので、第１～第５実施形態例に係る冷却装置と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。なお、図１１の（ａ）図は、本発明の第６実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管外面表面積増大部に多孔質部材を取り付ける前の正面視の説明図、（ｂ）図は、本発明の第６実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管外面表面積増大部に多孔質部材を取り付けた後の正面視の説明図である。

第４実施形態例に係る冷却装置４では、多孔質部材２００が、陥入部７０に挿入された線部材７１と陥入部７０にて狭持されていたが、図１１（ｂ）に示すように、第６実施形態例に係る冷却装置６では、多孔質部材２００が、径方向に圧縮された状態で陥入部７０に挿入された管部材７２と陥入部７０にて狭持されている。多孔質部材２００が圧縮された管部材７２と陥入部７０にて狭持されていることで、多孔質部材２００が、凝縮管外面表面積増大部４３であるフィン４７に取り付けられている。

冷却装置６では、シート状の多孔質部材２００の一端部がフィン４７に取り付けられ、多孔質部材２００は、多孔質部材２００の一端部にて、径方向に圧縮された管部材７２と陥入部７０で狭持されている。従って、冷却装置６では、管部材７２の外周面の一部領域が、多孔質部材２００と接している。多孔質部材２００が一端部にて、管部材７２と陥入部７０で狭持されていることから、多孔質部材２００は、重力方向Ｇに沿って延出した延
出部２０１を１つ有している。

陥入部７０は、凝縮管４０の底部４９に対応する位置に設けられている。陥入部７０の正面視の形状は、特に限定されないが、冷却装置６では、略円形となっている。管部材７２の正面視の形状は、特に限定されないが、冷却装置６では、略円形となっている。管部材７２としては、例えば、銅線等の金属線を挙げることができる。

次に、冷却装置６における多孔質部材２００のフィン４７への取り付け方法例を説明する。図１１（ａ）に示すように、まず、フィン４７のうち重力方向下方側の部位に切穴状の陥入部７０を形成し、シート状の多孔質部材２００の一端部を重力方向下方側から陥入部７０の入口へ配置する。次に、陥入部７０と略同等の径を有する管部材７２を用意し、管部材７２を重力方向下方側から多孔質部材２００の一端部に配置する。次に、圧縮治具３００を重力方向下方側から管部材７２に当接させる。次に、圧縮治具３００を重力方向上方側へ移動させ、管部材７２を径方向に圧縮させながら陥入部７０へ圧入する。このとき、管部材７２の径方向の形状が、陥入部７０の形状に対応するように変形することで、図１１（ｂ）に示すように、多孔質部材２００が管部材７２と陥入部７０で狭持された状態となり、フィン４７へ取り付けることができる。切穴状の陥入部７０の形成方法としては、例えば、放電加工が挙げられる。

冷却装置６では、凝縮管４０の外面４１に保持された液相の一次冷媒２０が、多孔質部材２００の毛細管力によって、凝縮管４０の外面４１から多孔質部材２００へ移動するので、液相の一次冷媒２０は、円滑に凝縮管４０の外面４１から除去される。液相の一次冷媒２０は、重力の作用によって延出部２０１を重力方向下方へ流れ、多孔質部材２００からコンテナ１０の内部に貯留した液相の一次冷媒２０へ円滑に還流できる。従って、冷却装置６では、凝縮管４０の外面４１や凝縮管外面表面積増大部４３に液相の一次冷媒２０が保持されることを防止できるので、凝縮管４０を介した気相の一次冷媒と二次冷媒３０間の熱交換特性が向上する。また、冷却装置６では、多孔質部材２００が圧縮された管部材７２と陥入部７０で狭持されているので、多孔質部材２００と凝縮管外面表面積増大部４３間の接続強度が向上する。

次に、本発明の第７実施形態例に係る冷却装置について説明する。なお、第７実施形態例に係る冷却装置は、第１～第６実施形態例に係る冷却装置と主要部が同じ構成なので、第１～第６実施形態例に係る冷却装置と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。なお、図１２の（ａ）図は、本発明の第７実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管外面表面積増大部に多孔質部材を取り付ける前の正面視の説明図、（ｂ）図は、本発明の第７実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管外面表面積増大部に多孔質部材を取り付けた後の正面視の説明図である。

第６実施形態例に係る冷却装置６では、シート状の多孔質部材２００の一端部がフィン４７に取り付けられ、管部材７２の外周面の一部領域が多孔質部材２００と接していたが、図１２（ｂ）に示すように、第７実施形態例に係る冷却装置７では、シート状の多孔質部材２００の一端部とその近傍がフィン４７に取り付けられ、従って、管部材７２の外周面全体が多孔質部材２００と接している。

管部材７２の外周面は、多孔質部材２００に巻かれた状態となっている。従って、管部材７２の外周面は、多孔質部材２００に覆われている。

冷却装置７における多孔質部材２００のフィン４７への取り付け方法は、例えば、図１２（ａ）に示すように、まず、フィン４７のうち重力方向下方側の部位に切穴状の陥入部７０を形成し、陥入部７０と略同等の径を有する管部材７２を用意する。次に、シート状
の多孔質部材２００の一端部とその近傍を管部材７２の外周面に巻いて、重力方向下方側から陥入部７０の入口へ配置する。次に、圧縮治具３００を重力方向下方側から多孔質部材２００を巻いた管部材７２に当接させる。次に、圧縮治具３００を重力方向上方側へ移動させ、多孔質部材２００を巻いた管部材７２を径方向に圧縮させながら陥入部７０へ圧入する。このとき、管部材７２の径方向の形状が、陥入部７０の形状に対応するように変形することで、図１２（ｂ）に示すように、多孔質部材２００が管部材７２と陥入部７０で狭持された状態となり、フィン４７へ取り付けることができる。

冷却装置７でも、凝縮管４０の外面４１に保持された液相の一次冷媒２０が、多孔質部材２００の毛細管力によって、凝縮管４０の外面４１から多孔質部材２００へ移動するので、液相の一次冷媒２０は、円滑に凝縮管４０の外面４１から除去される。また、冷却装置７では、液相の一次冷媒２０が、重力の作用によって延出部２０１を重力方向下方へ流れる際に、管部材７２の外周面全体から多孔質部材２００の延出部２０１へ流れることができるので、液相の一次冷媒２０は、多孔質部材２００からコンテナ１０の内部に貯留した液相の一次冷媒２０へより円滑に還流できる。また、圧縮された管部材７２の外周面は多孔質部材２００に巻かれた状態となっているので、多孔質部材２００と凝縮管外面表面積増大部４３間の接続強度がさらに向上する。

次に、本発明の第８実施形態例に係る冷却装置について説明する。なお、第８実施形態例に係る冷却装置は、第１～第７実施形態例に係る冷却装置と主要部が同じ構成なので、第１～第７実施形態例に係る冷却装置と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。なお、図１３は、本発明の第８実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管の部位の正面図である。

第２実施形態例に係る冷却装置２では、フィン４７のうち、重力方向下方側の部位に、重力方向Ｇに沿って切り込み４７’’を１つ形成し、１つの切り込み４７’’に１つの多孔質部材２００が挿入されて、多孔質部材２００が凝縮管外面表面積増大部４３に取り付けられていた。すなわち、冷却装置２では、凝縮管外面表面積増大部４３に１つの多孔質部材２００が取り付けられていたが、図１３に示すように、第８実施形態例に係る冷却装置８では、切り込み４７’’を２つ形成し、２つの切り込み４７’’にそれぞれ１つずつの多孔質部材２００が挿入されて、多孔質部材２００が凝縮管外面表面積増大部４３に取り付けられている。従って、凝縮管外面表面積増大部４３に複数の多孔質部材２００（２つの多孔質部材２００）が取り付けられている。

また、第２実施形態例に係る冷却装置２では、多孔質部材２００は凝縮管４０の底部４９に設けられていたが、図１３に示すように、冷却装置８では、多孔質部材２００は、中心線Ｌよりも重力方向下方側であるが、凝縮管４０の底部４９よりも重力方向上方側に設けられている。

冷却装置８では、２つの多孔質部材２００、２００は、別体であり、相互に接していない。また、２つの多孔質部材２００、２００は、略同じ高さであって略左右対称となる位置にて、フィン４７に取り付けられている。

冷却装置８では、凝縮管外面表面積増大部４３に複数の多孔質部材２００が取り付けられていることで、液相の一次冷媒２０は、より円滑に凝縮管４０の外面４１から除去される。また、冷却装置８では、液相の一次冷媒２０が、重力の作用によって延出部２０１を重力方向下方へ流れる際に、複数の多孔質部材２００の延出部２０１へ流れることができるので、液相の一次冷媒２０は、多孔質部材２００からコンテナ１０の内部に貯留した液相の一次冷媒２０へより円滑に還流できる。

次に、本発明の冷却装置について、他の実施形態例を説明する。上記第１～第７実施形態例では、多孔質部材は、凝縮管の底部に設けられていたが、これに代えて、凝縮管の底部以外の部位にも設けられていてもよく、例えば、凝縮管の底部から側面部にかけての部位に、多孔質部材が設けられていてもよい。また、第１実施形態例では、多孔質部材の断面の形状は略Ｔ字状であり、多孔質部材の延出部は多孔質部材の基部の幅方向中央部から重力方向に沿って延出していたが、これに代えて、多孔質部材の延出部は基部の幅方向端部から重力方向に沿って延出していてもよく、また、重力方向に沿って延出する延出部を有さなくてもよい。

本発明の冷却装置は、凝縮管の熱交換作用を向上させることで熱抵抗が低減できるので、広汎な分野で利用可能であり、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）等、回路基板に搭載された発熱量の大きい電子部品を冷却する分野で利用価値が高い。

１、２、３、４、５、６、７、８ 冷却装置
１０ コンテナ
１１ 気相部
２０ 一次冷媒
３０ 二次冷媒
４０ 凝縮管
４３ 凝縮管外面表面積増大部
２００ 多孔質部材

Claims (25)

1. 少なくとも１つの発熱体が熱的に接続されるコンテナと、前記コンテナの内部に封入された一次冷媒と、前記コンテナの内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する複数の凝縮管と、複数の前記凝縮管の外面に設けられた多孔質部材と、を備え、
   前記凝縮管のそれぞれに、それぞれの前記多孔質部材が設けられた冷却装置。
2. 前記凝縮管の外面に、気相の前記一次冷媒との接触面積を増大させる凝縮管外面表面積増大部が形成されている請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記多孔質部材が、前記凝縮管の外面のうち、前記凝縮管の幅方向の断面において重力方向に対して直交方向の中心線よりも重力方向下方側に設けられている請求項１または２に記載の冷却装置。
4. 前記多孔質部材が、前記コンテナの内部に貯留した液相の前記一次冷媒の液面に対向した前記凝縮管の底部に設けられている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の冷却装置。
5. 前記多孔質部材が、重力方向に沿って延出した延出部を有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の冷却装置。
6. 前記多孔質部材が、シート状部材である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の冷却装置。
7. 前記多孔質部材が、金属メッシュである請求項１乃至６のいずれか１項に記載の冷却装置。
8. 前記多孔質部材が、前記凝縮管の外面に接している請求項１乃至７のいずれか１項に記載の冷却装置。
9. 前記多孔質部材が、前記凝縮管の長手方向に沿って延在している請求項１乃至８のいずれか１項に記載の冷却装置。
10. 前記凝縮管外面表面積増大部が、複数のフィンである請求項２に記載の冷却装置。
11. 前記凝縮管の内面に、前記二次冷媒との接触面積を増大させる凝縮管内面表面積増大部が形成されている請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の冷却装置。
12. 前記多孔質部材が設けられた複数の前記凝縮管が、並列配置されている請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の冷却装置。
13. 前記多孔質部材が設けられた複数の前記凝縮管が、積層配置されている請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の冷却装置。
14. 前記凝縮管に、前記二次冷媒が貯留される二次冷媒貯留ブロックが、さらに設けられ、前記二次冷媒貯留ブロックが、前記コンテナと熱的に接続されている請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の冷却装置。
15. 前記コンテナの外面のうち、液相の前記一次冷媒が存在する部位または液相の前記一次冷媒が存在する部位の近傍に、前記発熱体が熱的に接続される請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の冷却装置。
16. 前記発熱体が熱的に接続される前記コンテナの内面に、液相の前記一次冷媒との接触面積を増大させるコンテナ内面表面積増大部が形成されている請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の冷却装置。
17. 前記コンテナ内面表面積増大部が、液相の前記一次冷媒中に浸漬されている請求項１６に記載の冷却装置。
18. 前記コンテナ内面表面積増大部が、板状フィン、ピンフィン及び／または窪みである請求項１６または１７に記載の冷却装置。
19. 前記コンテナ内面表面積増大部が、熱伝導性部材を有する請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の冷却装置。
20. 前記熱伝導性部材が、金属部材または炭素部材である請求項１９に記載の冷却装置。
21. 前記コンテナ内面表面積増大部の少なくとも一部が、熱伝導性材料の焼結体または粒子状の熱伝導性材料の集合体である請求項１６乃至２０のいずれか１項に記載の冷却装置。
22. 前記熱伝導性材料の焼結体が、金属焼結体であり、前記金属焼結体が、金属粉、金属繊維、金属メッシュ、金属編組体及び金属箔からなる群から選択される少なくとも１種の金属材料の焼結体である請求項２１に記載の冷却装置。
23. 前記粒子状の熱伝導性材料の集合体が、炭素粒子の集合体である請求項２１に記載の冷却装置。
24. 前記凝縮管外面表面積増大部が、前記凝縮管と一体に形成されている請求項２に記載の冷却装置。
25. 少なくとも１つの発熱体が熱的に接続されるコンテナと、前記コンテナの内部に封入された一次冷媒と、前記コンテナの内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する複数の凝縮管と、複数の前記凝縮管の外面に設けられた多孔質部材と、を備え、前記凝縮管のそれぞれに、それぞれの前記多孔質部材が設けられた冷却装置と、前記冷却装置から延在した前記凝縮管が接続された二次冷媒冷却部とが用いられ、前記凝縮管が前記冷却装置と前記二次冷媒冷却部とを循環する冷却システムであり、
    前記発熱体と熱的に接続された前記コンテナの内部で、前記発熱体から受熱した前記一次冷媒が液相から気相へ相変化し、気相の前記一次冷媒が前記凝縮管の熱交換作用により気相から液相へ相変化することで、前記一次冷媒から前記凝縮管を流通する前記二次冷媒へ熱が伝達され、熱が伝達された前記二次冷媒が、前記凝縮管を前記二次冷媒冷却部まで流通して所定温度まで冷却され、前記二次冷媒冷却部で冷却された前記二次冷媒が前記凝縮管を流通して前記冷却装置へ還流する冷却システム。

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