JP7189903B2 - 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、冷却装置を大型化させることなく、発熱量の大きい電気・電子部品等を所定の許容温度まで冷却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。

一方で、上記の通り、電気・電子部品等の発熱体は高密度に搭載されているので、冷却装置の設置可能空間には制限がある。従って、冷却装置には、大型化を避けつつ冷却特性をさらに向上させることが要求されている。

そこで、発熱量の増大化された電気・電子部品等であっても、安定して冷却するために、複数の筒状凸部を有する多孔質体と、前記多孔質体によって隔てられた蒸気室及び液溜めタンクを兼ねる液室と、蒸気管が接続され、前記蒸気室を規定する第１部分と、一方の側に液管が接続され、前記第１部分よりも熱伝導率が低く、前記液室を規定する第２部分と、前記第１部分に設けられ、前記第２部分の側へ向けて突出し、前記多孔質体の前記複数の筒状凸部のそれぞれに嵌め込まれる複数の突起部と、を有するケースを備える蒸発器を用いたループヒートパイプが提案されている（特許文献１）。特許文献１では、複数の筒状凸部を有する多孔質体により、作動流体の液相から気相への相変化を円滑化させることで、冷却性能を向上させている。

しかし、ループヒートパイプである特許文献１では、蒸気器内で発熱体から受熱し液相から気相へ相変化した作動流体は、蒸気器から熱交換手段である放熱フィン部へ搬出されて、放熱フィン部で熱交換されて放熱フィン部へ放熱し、気相から液相へ相変化する。放熱フィン部の熱交換機能は、放熱フィン部へ供給される冷却風によるので、放熱フィン部の熱交換機能を向上させるには、フィン面積を増大させる、すなわち、装置を大型化させることが必要となる。従って、特許文献１のようなループヒートパイプでは、大型化を避けつつ冷却特性を向上させることに改善の余地があった。

また、特許文献１のようなループヒートパイプでは、蒸気器内の気相の作動流体は、蒸気器から搬出されて熱交換されることで液相へ相変化し、液相の作動流体が放熱フィン部から蒸気器内へ還流する。従って、特許文献１のようなループヒートパイプでは、作動流体の流通の制御が容易ではない点でも、冷却特性に改善の余地があった。

特開２０１４－２１４９８５号公報

上記事情に鑑み、本発明は、装置の大型化を避けつつ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、前記コンテナ内部に封入された一次冷媒と、前記コンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、を備えた冷却装置。
［２］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］に記載の冷却装置。
［３］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］または［２］に記載の冷却装置。
［４］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［３］に記載の冷却装置。
［５］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［３］または［４］に記載の冷却装置。
［６］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［３］乃至［５］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［７］前記熱伝導性部材が、金属部材または炭素部材である［６］に記載の冷却装置。
［８］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［３］乃至［７］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［９］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［８］に記載の冷却装置。
［１０］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［８］に記載の冷却装置。
［１１］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［１］乃至［１０］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［１２］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［１１］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［１３］複数の前記凝縮管が、並列配置されている［１］乃至［１２］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［１４］複数の前記凝縮管が、積層配置されている［１］乃至［１３］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［１５］前記凝縮管が、発熱体が熱的に接続される部位におけるコンテナ内面よりも重力方向上方に位置する［１］乃至［１４］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［１６］前記凝縮管が、平面視において前記発熱体と重なり合う部位を有する［１］乃至［１５］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［１７］前記凝縮管に、前記発熱体の許容最高温度よりも低温の前記二次冷媒が流通している［１］乃至［１６］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［１８］前記コンテナ内部における前記凝縮管のうち、少なくとも一部領域における長手方向に対して直交方向の形状が、前記コンテナ外部における前記凝縮管の、長手方向に対して直交方向の形状とは、異なる［１］乃至［１７］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［１９］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［１８］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［２０］前記コンテナ外面に、さらに、放熱フィンが設けられている［１］乃至［１９］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［２１］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、前記コンテナ内部に封入された一次冷媒と、前記コンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、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。
［２２］第１のコンテナと、前記第１のコンテナ内部に封入された一次冷媒と、前記第１のコンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、前記第１のコンテナと連設された熱輸送部材と、を備え、
前記熱輸送部材が、少なくとも１つの発熱体が熱的に接続される第２のコンテナと、前記第２のコンテナの内部と連通した内部空間を有する延出部と、前記熱輸送部材の内部に封入された三次冷媒と、を有し、前記延出部が、液相の前記一次冷媒と接している冷却装置。
［２３］第１のコンテナと、前記第１のコンテナ内部に封入された一次冷媒と、前記第１のコンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、前記第１のコンテナと連設された熱輸送部材と、を備え、
前記熱輸送部材が、少なくとも１つの発熱体が熱的に接続される第２のコンテナと、前記第２のコンテナの内部に封入された三次冷媒と、を有し、前記第２のコンテナが、液相の前記一次冷媒と接している冷却装置。
［２４］第１のコンテナと、前記第１のコンテナ内部に封入された一次冷媒と、前記第１のコンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、前記第１のコンテナと連設された熱輸送部材と、を備え、
前記熱輸送部材が、少なくとも１つの発熱体が熱的に接続されるベースブロックと、前記ベースブロックに立設されたヒートパイプ部と、前記ヒートパイプ部の内部に封入された三次冷媒と、を有し、前記ヒートパイプ部が、液相の前記一次冷媒と接している冷却装置。
［２５］第１のコンテナと、前記第１のコンテナ内部に封入された一次冷媒と、前記第１のコンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、前記第１のコンテナと連設された熱輸送部材と、を備え、
前記熱輸送部材が、少なくとも１つの発熱体が熱的に接続されるベースブロックと、前記ベースブロックに埋設されたヒートパイプと、前記ヒートパイプの内部に封入された三次冷媒と、を有する冷却装置。
［２６］前記第２のコンテナが、液相の前記一次冷媒と接している［２２］に記載の冷却装置。
［２７］前記ベースブロックが、液相の前記一次冷媒と接している［２４］または［２５］に記載の冷却装置。
［２８］前記第２のコンテナの外面のうち、液相の前記三次冷媒が存在する部位または液相の前記三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［２２］または［２３］に記載の冷却装置。
［２９］前記発熱体が熱的に接続される前記第２のコンテナの内面に、液相の前記三次冷媒との接触面積を増大させる第２のコンテナ内面表面積増大部が形成されている［２２］または［２３］に記載の冷却装置。
［３０］前記第２のコンテナ及び／または前記延出部の外面に、液相の前記一次冷媒との接触面積を増大させる熱輸送部材外面表面積増大部が形成されている［２２］に記載の冷却装置。
［３１］前記第２のコンテナの外面に、液相の前記一次冷媒との接触面積を増大させる熱輸送部材外面表面積増大部が形成されている［２３］に記載の冷却装置。
［３２］前記ヒートパイプ部の外面に、液相の前記一次冷媒との接触面積を増大させる熱輸送部材外面表面積増大部が形成されている［２４］に記載の冷却装置。
［３３］前記熱輸送部材外面表面積増大部が、凹凸部を有する［３０］乃至［３２］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［３４］前記凹凸部が、金属線の焼結体及び／または金属粉の焼結体を有する［３３］に記載の冷却装置。
［３５］前記凹凸部が、エッチング及び／または研磨で形成された凹凸部を有する［３３］に記載の冷却装置。
［３６］前記第１のコンテナ内部における前記凝縮管のうち、少なくとも一部領域における長手方向に対して直交方向の形状が、前記第１のコンテナ外部における前記凝縮管の、長手方向に対して直交方向の形状とは、異なる［２２］乃至［３５］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［３７］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、前記第１のコンテナと熱的に接続されている［２２］乃至［３６］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［３８］前記第１のコンテナ外面に、さらに、放熱フィンが設けられている［２２］乃至［３７］のいずれか１つに記載の冷却装置。
［３９］第１のコンテナと、前記第１のコンテナ内部に封入された一次冷媒と、前記第１のコンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、前記第１のコンテナと連設された熱輸送部材と、を備え、前記熱輸送部材が、少なくとも１つの発熱体が熱的に接続される第２のコンテナと、前記第２のコンテナの内部と連通した内部空間を有する延出部と、前記熱輸送部材の内部に封入された三次冷媒と、を有し、前記延出部が、液相の前記一次冷媒と接している冷却装置と、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第２のコンテナの内部で、前記発熱体から受熱した前記三次冷媒が液相から気相へ相変化し、気相の前記三次冷媒が、前記第２のコンテナの内部から延出部の内部方向へ流通して前記一次冷媒との熱交換作用により気相から液相へ相変化することで、前記三次冷媒から前記一次冷媒へ熱が伝達され、前記三次冷媒から熱が伝達された前記一次冷媒は、前記第１のコンテナの内部で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。
［４０］第１のコンテナと、前記第１のコンテナ内部に封入された一次冷媒と、前記第１のコンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、前記第１のコンテナと連設された熱輸送部材と、を備え、前記熱輸送部材が、少なくとも１つの発熱体が熱的に接続される第２のコンテナと、前記第２のコンテナの内部に封入された三次冷媒と、を有し、前記第２のコンテナが、液相の前記一次冷媒と接している冷却装置と、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第２のコンテナの内部で、前記発熱体から受熱した前記三次冷媒が液相から気相へ相変化し、気相の前記三次冷媒が、前記第２のコンテナの壁面を介した、前記一次冷媒との熱交換作用により気相から液相へ相変化することで、前記三次冷媒から前記一次冷媒へ熱が伝達され、前記三次冷媒から熱が伝達された前記一次冷媒は、前記第１のコンテナの内部で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。
［４１］第１のコンテナと、前記第１のコンテナ内部に封入された一次冷媒と、前記第１のコンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、前記第１のコンテナと連設された熱輸送部材と、を備え、前記熱輸送部材が、少なくとも１つの発熱体が熱的に接続されるベースブロックと、前記ベースブロックに立設されたヒートパイプ部と、前記ヒートパイプ部の内部に封入された三次冷媒と、を有し、前記ヒートパイプ部が、液相の前記一次冷媒と接している冷却装置と、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ベースブロックから前記ヒートパイプ部へ熱が伝達され、前記ベースブロックから受熱した前記ヒートパイプ部に封入された前記三次冷媒が液相から気相へ相変化し、気相の前記三次冷媒が、前記ヒートパイプ部の内部を流通して前記一次冷媒との熱交換作用により気相から液相へ相変化することで、前記三次冷媒から前記一次冷媒へ熱が伝達され、前記三次冷媒から熱が伝達された前記一次冷媒は、前記第１のコンテナの内部で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。
［４２］第１のコンテナと、前記第１のコンテナ内部に封入された一次冷媒と、前記第１のコンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、前記第１のコンテナと連設された熱輸送部材と、を備え、前記熱輸送部材が、少なくとも１つの発熱体が熱的に接続されるベースブロックと、前記ベースブロックに埋設されたヒートパイプと、前記ヒートパイプの内部に封入された三次冷媒と、を有する冷却装置と、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ベースブロックから前記ヒートパイプへ熱が伝達され、前記ベースブロックから受熱した前記ヒートパイプに封入された前記三次冷媒が液相から気相へ相変化し、気相の前記三次冷媒が、前記ヒートパイプの内部を流通して、前記三次冷媒から前記一次冷媒へ熱が伝達され、前記三次冷媒から熱が伝達された前記一次冷媒は、前記第１のコンテナの内部で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］の冷却装置の態様では、コンテナ内部に封入された一次冷媒が発熱体からの熱を受けることで、液相から気相へ相変化し、気相へ相変化した一次冷媒は、コンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管によって、気相から液相へ相変化し、この相変化の際に一次冷媒から放出される潜熱が、凝縮管を流通する二次冷媒へ伝達される。一次冷媒から潜熱を受けた二次冷媒は、凝縮管を冷却装置の内部から外部へ流通することで、潜熱が冷却装置の外部へ輸送される。潜熱を受けた二次冷媒は、冷却装置の外部に設けられた二次冷媒冷却部で冷却される。また、上記［１９］の冷却装置の態様では、熱輸送部材の第２のコンテナの内部に封入された三次冷媒が発熱体からの熱を受けることで、液相から気相へ相変化し、気相へ相変化した三次冷媒は、第２のコンテナの内部から延出部の内部方向へ流通して、第１のコンテナ内部に封入された一次冷媒との熱交換作用により気相から液相へ相変化する。この相変化の際に三次冷媒から放出される潜熱が、第１のコンテナ内部に封入された一次冷媒へ伝達される。一次冷媒は、三次冷媒から潜熱を受けることで、液相から気相へ相変化し、気相へ相変化した一次冷媒は、第１のコンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管によって、気相から液相へ相変化し、この相変化の際に一次冷媒から放出される潜熱が、凝縮管を流通する二次冷媒へ伝達される。一次冷媒から潜熱を受けた二次冷媒は、凝縮管を冷却装置の内部から外部へ流通することで、潜熱が冷却装置の外部へ輸送される。潜熱を受けた二次冷媒は、冷却装置の外部に設けられた二次冷媒冷却部で冷却される。

なお、本明細書中、「平面視」とは重力方向上方から視認した状態を意味する。

本発明の冷却装置の態様によれば、コンテナ内部に封入された一次冷媒と、前記コンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、を備えることにより、装置の大型化を避けつつ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、コンテナの外面のうち、液相の一次冷媒が存在する部位またはその近傍に発熱体が熱的に接続されることで、発熱体から一次冷媒への熱抵抗を低減できる。

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。

本発明の冷却装置の態様によれば、凝縮管の外面に、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ることにより、凝縮管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。よって、一次冷媒から二次冷媒への熱伝達がより促進されて、冷却特性がさらに向上する。

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２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３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。 （ａ）図は、本発明の第３実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管の外面を拡大した説明図、（ｂ）図は、本発明の第３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４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。 （ａ）図は、本発明の第５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、（ｂ）図は、本発明の第５実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する正面断面図である。 本発明の第６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７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８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８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９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。

以下に、本発明の実施形態例に係るヒートシンクについて、図面を用いながら説明する。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２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３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斜視図である。図４は、（ａ）図は、本発明の第３実施形態例に係る冷却装置に設けられる凝縮管の外面を拡大した説明図、（ｂ）図は、本発明の第３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５は、本発明の第４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６の（ａ）図は、本発明の第５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、同（ｂ）図は、本発明の第５実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する正面断面図である。図７は、本発明の第６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７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９は、本発明の第８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１０は、本発明の第８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１１は、本発明の第９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。

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。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、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の形状は直方体であり、長手方向Ｚを有している。冷却装置１では、コンテナ１０の長手方向Ｚが重力方向に沿うように設置されている。従って、冷却装置１では、直方体のコンテナ１０が立てられた状態で設置されている。また、直方体のコンテナ１０が立てられた状態である冷却装置１では、発熱体１００が立てられた状態で、コンテナ１０の側面１４に熱的に接続されている。冷却装置１では、幅方向が狭い空間に冷却装置を設置する必要がある場合に有効である。

また、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、発熱体１００が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。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（コンテナ内面表面積増大部）が形成されていてもよく、平坦面でもよい。図１では、便宜上、コンテナ１０の内面１５は、平坦面としている。

凝縮管４０は、管状部材であり、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の外面４１には、凹凸等、凝縮管４０の外面４１の表面積を増大させる部位（凝縮管外面表面積増大部）が形成されていてもよく、平滑面でもよい。また、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部位（凝縮管内面表面積増大部）が形成されていてもよく、平滑面でもよい。図１では、便宜上、凝縮管４０の外面４１、凝縮管４０の内面４２ともに、平滑面としている。

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、凝縮管４０が１つ取り付けられている。凝縮管４０の径方向の断面形状は、略円形となっている。

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。

コンテナ１０の材料としては、特に限定されず、広汎な材料が使用でき、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、重力作用により、気相部１１から重力方向下方へ液相の一次冷媒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。なお、冷却装置１では、コンテナ１０の気相部１１が所定の体積を有することから、一次冷媒２０がコンテナ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にあたり、仕切り板のような一次冷媒２０の循環経路を形成する必要はない。従って、コンテナ１０の構造は、簡略化が可能である。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。

第１実施形態例に係る冷却装置１では、コンテナ１０の長手方向Ｚが重力方向に沿うようにコンテナ１０が立てられて設置され、発熱体１００が立てられた状態でコンテナ１０の側面１４に熱的に接続されていた。これに代えて、図２に示すように、第２実施形態例に係る冷却装置２では、コンテナ１０は平面型であり、コンテナ１０の平面方向が重力方向に対して略直交方向となるように、直方体のコンテナ１０が横置きされ、発熱体１００が横置きされた姿勢でコンテナ１０の底面１６に熱的に接続されている。なお、凝縮管４０の取り付け位置は、特に限定されず、冷却装置２では、凝縮管４０は、平面視において発熱体１００と重なり合わない位置に取り付けられている。

冷却装置２では、高さ方向が狭い空間に冷却装置を設置する必要がある場合に有効である。発熱体が高密度に搭載されることがあるところ、このように、本発明の冷却装置は、幅方向が狭い空間だけではなく、高さ方向が狭い空間でも設置することができる。

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。

図３に示すように、第３実施形態例に係る冷却装置３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３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３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。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３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３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、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３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。

また、第１、第２実施形態例に係る冷却装置では、凝縮管の設置本数は１本であったが、これに代えて、図３に示すように、第３実施形態例に係る冷却装置３では、複数の凝縮管４０、４０・・・が、設けられている。冷却装置３では、複数の凝縮管４０、４０・・・が積層配置されている。冷却装置３では、凝縮管４０が多層（図３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３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。

冷却装置３では、発熱体１００は横置きされた姿勢でコンテナ１０の底面１６に熱的に接続されている。凝縮管４０は、平面視において発熱体１００と重なり合う部位を有している。

図４（ａ）に示すように、冷却装置３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３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。突起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、特に限定されず、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４（ａ）の凝縮管外面表面積増大部４３では、外面４１上に錐体状の突起４７が千鳥状に配置されている。より具体的には、図４（ａ）の凝縮管外面表面積増大部４３では、突起４７の形状は四角錐である。凝縮管外面表面積増大部４３では、複数の突起４７が凝縮管４０の長手方向に直線状に並列配置されることで突起列４８が形成され、また、凝縮管４０の周方向に沿って複数の突起列４８が並列配置されている。また、隣接する突起列４８は、相互に、突起４７の位置が所定量ずれていることで、突起４７が千鳥状に配置されている。上記のような凝縮管外面表面積増大部４３とすることで、凝縮管４０の外面４１の表面張力が低下して、一次冷媒の気相から液相への相変化が、より促進される。凝縮管外面表面積増大部４３では、外面４１を転造加工、鍛造加工、切削する方法またはエッチングする方法で突起４７が形成されている。すなわち、凝縮管外面表面積増大部４３は凝縮管４０と一体となっている。外面４１が、転造加工、鍛造加工、切削またはエッチングされて 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、別途作製した突起を凝縮管４０の外面４１に取り付ける態様と比較して、凝縮管４０を省スペース化、小型化することができ、ひいては、冷却装置３を省スペース化、小型化することができる。また、凝縮管４０を省スペース化、小型化できることで、凝縮管４０の外面４１の単位面積あたり、より多くの突起４７を設けることができ、結果、一次冷媒の気相から液相への相変化が、より促進される。

また、図４（ｂ）に示すように、冷却装置３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。図４（ｂ）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。

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。

図５に示すように、第４実施形態例に係る冷却装置４では、コンテナ１０（冷却装置４では、第１のコンテナ１０）の底面１６として、第１のコンテナ１０と連設された熱輸送部材６０が設けられている。熱輸送部材６０は、少なくとも１つの発熱体１００が熱的に接続される第２のコンテナ６１と、第２のコンテナ６１の内部空間６２と連通した内部空間６４を有する延出部６３と、熱輸送部材６０の内部、すなわち、第２のコンテナ６１の内部空間６２と延出部６３の内部空間６４に封入された三次冷媒７０と、を有している。三次冷媒７０は、熱輸送部材６０の作動流体として機能する。三次冷媒７０は、第２のコンテナ６１の内部空間６２と延出部６３の内部空間６４との間で流通可能となっている。第２のコンテナ６１の内部空間６２と延出部６３の内部空間６４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た状態となっている。

第２のコンテナ６１は、平面型となっている。第２のコンテナ６１の外面のうち、凝縮管４０と対向する外面６５は、第１のコンテナ１０内部に封入された液相の一次冷媒２０と接している。冷却装置４では、第２のコンテナ６１の外面６５が、第１のコンテナ１０の底面１６を形成している。また、第２のコンテナ６１の外面６５と対向する外面６６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。

第２のコンテナ６１の外面６６における発熱体１００の接続位置は、特に限定されないが、例えば、第２のコンテナ６１の外面６６のうち、作動液である液相の三次冷媒７０が存在する部位または液相の三次冷媒７０が存在する部位の近傍に、発熱体１００が熱的に接続される。発熱体１００の第２のコンテナ６１への接続位置を上記部位とすることで、発熱体１００から液相の三次冷媒７０への熱伝達が円滑化されて、発熱体１００から三次冷媒７０への熱抵抗を低減できる。

また、発熱体１００が熱的に接続される第２のコンテナ６１の内底面６７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、第２のコンテナ６１の内底面６７の表面積を増大させる部位である第２のコンテナ内面表面積増大部８０が形成されている。第２のコンテナ内面表面積増大部８０が形成されていることにより、第２のコンテナ６１の内底面６７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、第２のコンテナ６１の内面と液相の三次冷媒７０との接触面積が増大する。従って、第２のコンテナ内面表面積増大部８０により、第２のコンテナ６１を介した発熱体１００から液相の三次冷媒７０への熱伝達が円滑化される。結果、三次冷媒７０の液相から気相への相変化が促進されて、冷却装置４の冷却特性がより向上する。

第２のコンテナ内面表面積増大部８０は、例えば、型を用いた第２のコンテナ６１の成形、第２のコンテナ６１とは別部材を第２のコンテナ６１の内底面６７に取り付けることで設けることができる。第２のコンテナ内面表面積増大部８０の態様としては、例えば、第２のコンテナ６１の内底面６７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、第２のコンテナ６１の内底面６７に立設された板状フィン、ピンフィン、第２のコンテナ６１の内底面６７に形成された窪み部、溝部等を挙げることができる。板状フィン、ピンフィンの形成方法としては、例えば、別途作製した板状フィン、ピンフィンを第２のコンテナ６１の内底面６７に、はんだ付け、ろう付け、焼結等にて取り付ける方法、第２のコンテナ６１の内底面６７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、第２のコンテナ６１の内底面６７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４では、第２のコンテナ内面表面積増大部８０として複数の板状フィンが並列配置されている。

第２のコンテナ内面表面積増大部８０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。第２のコンテナ内面表面積増大部８０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、第２のコンテナ内面表面積増大部８０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、第２のコンテナ内面表面積増大部８０の表面部に設けてもよい。より具体的には、例えば、第２のコンテナ６１の内底面６７に立設された板状フィン、ピンフィン、第２のコンテナ６１の内底面６７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もよい。第２のコンテナ内面表面積増大部８０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、第２のコンテナ内面表面積増大部８０に多孔質部が形成されるので、三次冷媒７０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４の冷却特性がさらに向上する。第２のコンテナ内面表面積増大部８０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、第２のコンテナ内面表面積増大部８０全体が多孔質体となり、気相の三次冷媒７０が多孔質体中に生成、滞留することで、第２のコンテナ内面表面積増大部８０から液相の三次冷媒７０への熱伝達性が十分得られないことがある。しかし、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、三次冷媒７０の液相から気相への相変化がさらに促進されつつ、第２のコンテナ内面表面積増大部８０から液相の三次冷媒７０への熱伝達性が向上し、結果として、冷却装置４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。

また、第２のコンテナ６１の内面には、毛細管力を有するウィック構造体（図示せず）が設けられている。潜熱を放出して気相から液相へ相変化した三次冷媒７０は、ウィック構造体の毛細管力により、第２のコンテナ６１の内底面６７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還流する。

図５に示すように、延出部６３は、第２のコンテナ６１の外面６５から第１のコンテナ１０内部の気相部１１の方向へ延在している。延出部６３の態様は、特に限定されないが、冷却装置４では、気相部１１側の端部が閉塞された管体である。延出部６３の形状は、特に限定されないが、冷却装置４では、直線状であり、第２のコンテナ６１の外面６５に対して鉛直に立設されている。また、冷却装置４では、複数の延出部６３が設けられている。

延出部６３の内部空間６４は、第２のコンテナ６１の内部空間６２と連通している。すなわち、延出部６３の第２のコンテナ６１側の端部は開口している。よって、延出部６３の内部空間６４は、第２のコンテナ６１の内部空間６２と同様に、脱気処理により減圧された状態となっている。なお、必要に応じて、延出部６３の内面にも毛細管力を有するウィック構造体を設けてもよい。

延出部６３は、第１のコンテナ１０の内部に封入された液相の一次冷媒２０と接している。冷却装置４では、延出部６３全体が、液相の一次冷媒２０に浸漬された状態となっている。

また、延出部６３の外面に、液相の一次冷媒２０との接触面積を増大させる熱輸送部材外面表面積増大部８１が形成されている。熱輸送部材外面表面積増大部８１は、凹凸部となっている。熱輸送部材外面表面積増大部８１の凹凸部は、例えば、金属線の焼結体、金属粉の焼結体等で形成されてもよく、エッチングや研磨で形成されてもよい。延出部６３の外面に熱輸送部材外面表面積増大部８１が設けられることで、一次冷媒２０が液相から気相に相変化する際に、一次冷媒３０の細かい気泡核が形成されやすくなり、一次冷媒２０の液相から気相への相変化が円滑化される。一次冷媒２０の液相から気相への相変化が円滑化されることで、三次冷媒７０から一次冷媒２０への熱伝達が円滑化される。また、延出部６３の外面に熱輸送部材外面表面積増大部８１が設けられることで、延出部６３の外面に沿って気相の一次冷媒を含む気体層が成長することが防止されるので、三次冷媒７０から一次冷媒２０への熱伝達が円滑化される。

なお、熱輸送部材外面表面積増大部８１は、延出部６３の外面と第２のコンテナ６１の外面６５に形成されていてもよく、第２のコンテナ６１の外面６５にのみ形成されていてもよい。

第２のコンテナ６１及び延出部６３の材料としては、特に限定されず、広汎な材料が使用でき、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。また、三次冷媒７０としては、特に限定されず、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。

次に、第４実施形態例に係る冷却装置４の動作について説明する。熱輸送部材６０は、第２のコンテナ６１が発熱体１００から受熱すると、第２のコンテナ６１の内部空間６２に封入された液相の三次冷媒７０が、第２のコンテナ内面表面積増大部８０とその近傍にて液相から気相へ相変化し、第２のコンテナ６１の内部空間６２の蒸気流路を流通する。さらに、気相の三次冷媒７０は、第２のコンテナ６１の内部空間６２の蒸気流路から内部空間６２と連通している延出部６３の内部空間６４へ流入する。延出部６３の内部空間６４へ流入した気相の三次冷媒７０は、延出部６３の内部空間６４にて潜熱を放出して、気相から液相に相変化する。延出部６３の内部空間６４にて放出された潜熱は、延出部６３の壁面を介して液相の一次冷媒２０へ伝達される。延出部６３の内部空間６４にて気相から液相に相変化した三次冷媒７０は、延出部６３から第２のコンテナ６１へ還流され、第２のコンテナ６１に設けられたウィック構造体にて、第２のコンテナ６１から第２のコンテナ内面表面積増大部８０へ還流される。

第１のコンテナ１０に封入された液相の一次冷媒２０は、三次冷媒７０から受熱することで、コンテナ１０内部にて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。その後は、上記冷却装置１、２、３と同様の作用にて、発熱体１００からの熱は、一次冷媒２０から凝縮管４０を流通する二次冷媒３０へ伝達され、一次冷媒２０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４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４の外部へ輸送される。

次に、第４実施形態例に係る冷却装置４を用いた冷却システムでは、冷却装置４と、冷却装置４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４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。三次冷媒７０から熱を受けた一次冷媒２０が、第１のコンテナ１０の内部で液相から気相へ相変化し、気相の一次冷媒が凝縮管４０の熱交換作用により気相から液相へ相変化することで、一次冷媒から凝縮管４０を流通する二次冷媒３０へ熱が伝達される。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４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４へ還流し、冷却装置４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４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、本発明の冷却装置の他の実施形態例について説明する。第１～第３実施形態例の冷却装置では、コンテナの平面視の形状は、四角形状であったが、コンテナの形状は、特に限定されず、例えば、五角形以上の多角形、円形、楕円形、これら形状の組み合わせでもよい。また、第３実施形態例に係る冷却装置では、コンテナ内面のうち、発熱体が熱的に接続される部位に対応する領域にコンテナ内面表面積増大部が形成されていたが、これに代えて、発熱体が熱的に接続される部位に対応する領域から該領域の周縁にかけてコンテナ内面表面積増大部が形成されていてもよく、コンテナのうち、発熱体が熱的に接続される壁面（第３実施形態例に係る冷却装置では、コンテナの底面）全体にコンテナ内面表面積増大部が形成されてもよい。

また、第１～第３実施形態例の冷却装置では、コンテナに１つの発熱体が熱的に接続されていたが、コンテナと熱的に接続される発熱体の数量は、特に限定されず、複数個でもよい。また、上記各実施形態例では、凝縮管の径方向の断面形状は略円形であったが、凝縮管の径方向の断面形状は、特に限定されず、例えば、楕円形状、扁平形状、四角形状、角丸長方形状等でもよい。

また、第１～第３実施形態例の冷却装置では、液相の一次冷媒が存在する部位に発熱体が熱的に接続されていたが、これに代えて、液相の一次冷媒が存在する部位の近傍に発熱体が熱的に接続されていてもよい。この場合、近傍とは、液相の一次冷媒が存在する部位と同様に、発熱体から液相の一次冷媒への熱伝達が円滑化可能な部位である。

第４実施形態例の冷却装置では、熱輸送部材は、第２のコンテナと、第２のコンテナの内部空間と連通した内部空間を有する延出部とを備えていたが、これに代えて、延出部が設けられていない熱輸送部材としてもよい。この場合、熱輸送部材は、平面形状であり、ベーパーチャンバとして機能する。また、熱輸送部材の第２のコンテナの外面のうち、凝縮管と対向した外面は、液相の一次冷媒と接している。また、延出部が設けられていない熱輸送部材では、第２のコンテナの外面に、液相の一次冷媒との接触面積を増大させる熱輸送部材外面表面積増大部が形成されていてもよい。

延出部が設けられていない熱輸送部材の場合、第２のコンテナの内部空間に封入された液相の三次冷媒が、第２のコンテナ内面表面積増大部とその近傍にて液相から気相へ相変化し、第２のコンテナの内部空間を拡散していく。気相の三次冷媒は、第２のコンテナの内部空間にて潜熱を放出して、気相から液相に相変化する。第２のコンテナの内部空間にて放出された潜熱は、第２のコンテナの壁面を介して液相の一次冷媒へ伝達される。第２のコンテナの内部空間にて気相から液相に相変化した三次冷媒は、第２のコンテナに設けられたウィック構造体にて、第２のコンテナから第２のコンテナ内面表面積増大部へ還流される。

第１のコンテナに封入された液相の一次冷媒は、三次冷媒から受熱することで、第１のコンテナの内部にて液相から気相へ相変化し、発熱体からの熱を潜熱として吸収する。その後は、上記各冷却装置と同様の作用にて、発熱体からの熱は、一次冷媒から凝縮管を流通する二次冷媒へ伝達され、一次冷媒から熱を受けた二次冷媒は、凝縮管の延在方向に沿って冷却装置の内部から外部へ流通することで、発熱体の熱が冷却装置の外部へ輸送される。

延出部が設けられていない熱輸送部材を用いた冷却装置の冷却システムでは、冷却装置と、冷却装置から延在した凝縮管が接続された二次冷媒冷却部とが用いられる。さらに、上記冷却システムでは、凝縮管が冷却装置と二次冷媒冷却部とをループ状に循環する、凝縮管の循環経路が形成されている。三次冷媒から熱を受けた一次冷媒が、第１のコンテナの内部で液相から気相へ相変化し、気相の一次冷媒が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、一次冷媒から凝縮管を流通する二次冷媒へ熱が伝達される。一次冷媒から熱を受けた二次冷媒が、凝縮管を冷却装置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は、凝縮管を流通して二次冷媒冷却部から冷却装置へ還流し、冷却装置の気相部にて熱交換作用を発揮する。従って、二次冷媒が冷却装置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が、連続的に気相部の領域へ供給される。

第４実施形態例の冷却装置では、熱輸送部材は、第２のコンテナを備えていたが、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第５実施形態例の冷却装置として、第２のコンテナに代えて、中実のベースブロック７１を用いた冷却装置５としてもよい。この場合、延出部はヒートパイプ部７３として機能し、三次冷媒は、ヒートパイプ部７３の内部に封入されている。延出部であるヒートパイプ部７３は、ベースブロック７１に立設された状態となっている。また、ベースブロック７１は第１のコンテナ１０の底面１６に対応した板状部材であり、ベースブロック７１は液相の一次冷媒２０と接している。

ヒートパイプ部７３を形成するヒートパイプの形状は、特に限定されず、例えば、Ｌ字状、Ｕ字状、直線状等を挙げることができる。冷却装置５では、Ｕ字状のヒートパイプがベースブロック７１に立設されている。ベースブロック７１の材料としては、特に限定されず、広汎な材料が使用でき、例えば、熱伝導性部材、具体例としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属部材を挙げることができる。ベースブロック７１へのヒートパイプ部７３の取り付け方法は、特に限定されず、例えば、冷却装置５では、ベースブロック７１の厚さ方向に凹部を設け、該凹部にＵ字状のヒートパイプの底部を嵌合することで、ベースブロック７１にヒートパイプ部７３を設けることができる。

中実のベースブロック７１とヒートパイプ部７３とを備えた熱輸送部材６０の場合、ヒートパイプ部７３のベースブロック７１側が受熱部として機能し、液相の一次冷媒と接した部位が放熱部として機能する。ヒートパイプ部７３の受熱部がベースブロック７１を介して発熱体１００から受熱すると、ヒートパイプ部７３の内部に封入された液相の三次冷媒が、ヒートパイプ部７３の受熱部にて液相から気相へ相変化し、気相の三次冷媒が、ヒートパイプ部７３の受熱部から放熱部へ流通する。気相の三次冷媒は、ヒートパイプ部７３の放熱部にて潜熱を放出して、気相から液相に相変化する。ヒートパイプ部７３の放熱部にて放出された潜熱は、ヒートパイプ部７３の壁面を介して液相の一次冷媒２０へ伝達される。ヒートパイプ部７３の内部空間にて気相から液相に相変化した三次冷媒は、ヒートパイプ部７３に設けられたウィック構造体（図示せず）にて、ヒートパイプ部７３の放熱部から受熱部へ還流される。

中実のベースブロック７１とヒートパイプ部７３とを備えた熱輸送部材６０を用いた冷却装置５の冷却システムでは、上記と同じく、冷却装置５と、冷却装置５から延在した凝縮管４０が接続された二次冷媒冷却部とが用いられる。さらに、上記冷却システムでは、凝縮管４０が冷却装置５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。三次冷媒から熱を受けた一次冷媒２０が、第１のコンテナ１０の内部で液相から気相へ相変化し、気相の一次冷媒が凝縮管４０の熱交換作用により気相から液相へ相変化することで、一次冷媒２０から凝縮管４０を流通する二次冷媒３０へ熱が伝達される。一次冷媒２０から熱を受けた二次冷媒３０が、凝縮管４０を冷却装置５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５へ還流し、冷却装置５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５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。

また、ヒートパイプ部７３がベースブロック７１に立設されていることに代えて、図７に示すように、第６実施形態例の冷却装置として、ベースブロック７１にヒートパイプ７４が埋設されている冷却装置６としてもよい。冷却装置６では、ヒートパイプ７４全体が、ベースブロック７１に埋設されている。また、ヒートパイプ７４は、ベースブロック７１の平面方向（ベースブロック７１の厚さ方向に対して直交方向）に沿って延在している。従って、ヒートパイプ７４は液相の一次冷媒２０と接していない。ヒートパイプ７４の形状は、特に限定されないが、例えば、直線状を挙げることができる。

図７に示すように、また、冷却装置６では、ベースブロック７１にコンテナ内面表面積増大部５０が形成されている。冷却装置６では、コンテナ内面表面積増大部５０は、正方形または長方形の板状フィンが、複数並列配位されて形成されている。

中実のベースブロック７１とヒートパイプ７４とを備えた熱輸送部材６０の場合、ヒートパイプ７４のうち、発熱体１００に近接した部位が受熱部として機能し、該受熱部から離れた部位が放熱部として機能する。ヒートパイプ７４の受熱部がベースブロック７１を介して発熱体１００から受熱すると、ヒートパイプ７４の内部に封入された液相の三次冷媒が、ヒートパイプ７４の受熱部にて液相から気相へ相変化し、気相の三次冷媒が、ヒートパイプ７４の受熱部から放熱部へ流通する。気相の三次冷媒は、ヒートパイプ７４の放熱部にて潜熱を放出して、気相から液相に相変化する。これにより、ベースブロック７１全体に発熱体１００からの熱が均一に拡散する。ベースブロック７１全体に拡散した熱は、ベースブロック７１を介して液相の一次冷媒２０へ伝達される。

中実のベースブロック７１とヒートパイプ７４とを備えた熱輸送部材６０を用いた冷却装置６の冷却システムでは、上記と同じく、冷却装置６と、冷却装置６から延在した凝縮管４０が接続された二次冷媒冷却部とが用いられる。さらに、上記冷却システムでは、凝縮管４０が冷却装置６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。三次冷媒から熱を受けた一次冷媒２０が、第１のコンテナ１０の内部で液相から気相へ相変化し、気相の一次冷媒が凝縮管４０の熱交換作用により気相から液相へ相変化することで、一次冷媒２０から凝縮管４０を流通する二次冷媒３０へ熱が伝達される。一次冷媒２０から熱を受けた二次冷媒３０が、凝縮管４０を冷却装置６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６へ還流し、冷却装置６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６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７実施形態例に係る冷却装置について説明する。なお、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。図８に示すように、第７実施形態例に係る冷却装置７では、凝縮管４０のうち、コンテナ１０内部における凝縮管部４５の長手方向に対して直交方向の形状が、コンテナ１０外部における凝縮管部４６の、長手方向に対して直交方向の形状とは、異なる態様となっている。

冷却装置７では、コンテナ１０内部における凝縮管部４５の長手方向に対して直交方向の形状は、四角形状であり、コンテナ１０外部における凝縮管部４６の、長手方向に対して直交方向の形状は円形状となっている。従って、コンテナ１０内部における凝縮管部４５は、円筒形ではなく直方体となっている。凝縮管４０は、コンテナ１０内部における凝縮管部４５とコンテナ１０外部における凝縮管部４６は、相互に接続され、且つ内部空間は連通している。

また、冷却装置７では、コンテナ１０内部における凝縮管部４５のうち、外面４１に、凹凸等、凝縮管部４５の外面４１の表面積を増大させることで、気相の一次冷媒２０との接触面積を増大させる凝縮管外面表面積増大部７３が形成されている。凝縮管外面表面積増大部７３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７の冷却特性がさらに向上する。なお、冷却装置７の使用状況に応じて、凝縮管外面表面積増大部７３は形成されていなくてもよい。

なお、冷却装置７は、説明の便宜上、凝縮管４０以外の部位は第１実施形態例に係る冷却装置と同じ構成としているが、凝縮管４０以外の部位について、第２～第６実施形態例に係る冷却装置と同じ構成としてもよい。また、凝縮管４０が、複数、設けられている場合には、それぞれの凝縮管４０、４０、４０・・・について、コンテナ１０内部における凝縮管部４５、４５、４５・・・が、相互に独立していてもよく、すなわち、連通していなくてもよく、コンテナ１０内部における凝縮管部４５、４５、４５・・・が、相互に連通して、一体化されていてもよい。

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。図９、１０に示すように、第８実施形態例に係る冷却装置８では、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。なお、冷却装置８は、説明の便宜上、凝縮管４０以外の部位は第３実施形態例に係る冷却装置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。二次冷媒貯留ブロック８１は、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８では、凝縮管４０のうち、コンテナ１０内部における凝縮管部４５は、複数本（冷却装置８では４本）設けられ、コンテナ１０内部における複数の凝縮管部４５、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、冷却装置８では、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。

図９、１０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、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、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、コンテナ１０内部における複数の凝縮管部４５、４５、４５・・・は、相互に連通している。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、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、コンテナ１０内部における複数の凝縮管部４５、４５、４５・・・は、相互に連通している。また、冷却装置８では、必要に応じて、二次冷媒貯留ブロック８１の外面に、複数の凹凸等、二次冷媒貯留ブロック８１の外面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二次冷媒貯留ブロック外面表面積増大部（図示せず）が形成されてもよい。

図１０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、それぞれのコンテナ１０内部における複数の凝縮管部４５、４５、４５・・・へ、分岐、流入する。それぞれのコンテナ１０内部における複数の凝縮管部４５、４５、４５・・・へ、分岐、流入した二次冷媒３０は、コンテナ１０内部における複数の凝縮管部４５、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１０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が、発熱体１００がコンテナ１０の底面１６中央に位置する場合には、例えば、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の中央部、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の中央部に設けてもよい。

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８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。具体的には、冷却装置８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９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８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の底面１６から側面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８の外部へ輸送される。また、冷却装置８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。すなわち、冷却装置８では、コンテナ１０の外面１２のうち、発熱体１００が熱的に接続されていない外面も放熱部として機能できる。

上記から、冷却装置８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８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。なお、冷却装置８は、説明の便宜上、凝縮管４０以外の部位は第３実施形態例に係る冷却装置と同じ構成としているが、凝縮管４０以外の部位について、第１～第２、第４～６実施形態例に係る冷却装置と同じ構成としてもよい。

次に、本発明の第９実施形態例に係る冷却装置について説明する。なお、第１～第８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。図１１に示すように、第９実施形態例に係る冷却装置９では、本発明の第８実施形態例に係る冷却装置８のコンテナ１０の外面１２に、さらに放熱フィン９０が設けられている。

冷却装置９では、コンテナ１０のうち、発熱体１００が熱的に接続されていない外面１２に、放熱フィン９０が設けられている。すなわち、発熱体１００が熱的に接続されていない外面１２に、放熱フィン９０が熱的に接続されている。冷却装置９では、放熱部として機能するコンテナ１０の側面１４に、複数の放熱フィン９０、９０、９０・・・が設けられている。放熱フィン９０の形状は、平板状、ピン状等、特に限定されないが、冷却装置９では、平板状の放熱フィン９０が、並列配置されている。

なお、冷却装置９では、コンテナ１０の側面１４だけではなく、コンテナ１０の上面にも放熱フィン９０が設けられている。

冷却装置９では、コンテナ１０の、発熱体１００が熱的に接続されていない外面１２に、さらに放熱フィン９０が設けられていることにより、発熱体１００が熱的に接続されていない外面１２の放熱部としての機能がさらに向上し、結果、冷却装置９の冷却特性がさらに向上する。

なお、第３、第６実施形態例の冷却装置では、コンテナ内面表面積増大部の板状フィンの形状は正方形または長方形であったが、これに代えて、板状フィンは、コンテナの内面と連続した基部が先端部よりも幅広の形状としてもよい。基部が先端部よりも幅広の板状フィンの形状としては、例えば、台形、三角形等が挙げられる。コンテナ内面表面積増大部は、その内部の部位ほど発熱体から伝達された熱により昇温しやすいところ、板状フィンが先端部よりも基部が幅広の形状であることにより、コンテナ内面表面積増大部の内部までコンテナ内面表面積増大部を浸漬している低温の冷媒が円滑に浸入する。従って、発熱体からコンテナ内面表面積増大部を浸漬している冷媒への熱伝達がより円滑化されて、冷却装置の冷却特性がさらに向上する。

また、必要に応じて、上記各実施形態例について、一次冷媒の液相から気相への相変化を促進するために、コンテナの内面のうち、発熱体が熱的に接続され、一次冷媒により浸漬されている面の一部または全体の領域に、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てもよい。

本発明の冷却装置は、装置の大型化を避けつつ優れた冷却特性を発揮できるので、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、９ 冷却装置
１０ コンテナ（第１のコンテナ）
１１ 気相部
２０ 一次冷媒
３０ 二次冷媒
４０ 凝縮管
５０ コンテナ内面表面積増大部
６０ 熱輸送部材
６１ 第２のコンテナ
６３ 延出部
７０ 三次冷媒
８１ 二次冷媒貯留ブロック

Claims (30)

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、前記コンテナ内部に封入された一次冷媒と、前記コンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、を備え、
   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、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、且つ前記凝縮管の外面の表面張力を低下させる凝縮管外面表面積増大部が形成され、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／または窪みであり、前記板状フィン、前記ピンフィン及び／または前記窪みの表面部に、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が層状に形成されており、
   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冷却装置。
2. 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に記載の冷却装置。
3. 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１または２に記載の冷却装置。
4. 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１乃至３のいずれか１項に記載の冷却装置。
5. 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４に記載の冷却装置。
6. 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１乃至５のいずれか１項に記載の冷却装置。
7. 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１乃至６のいずれか１項に記載の冷却装置。
8. 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７のいずれか１項に記載の冷却装置。
9. 複数の前記凝縮管が、並列配置されている請求項１乃至８のいずれか１項に記載の冷却装置。
10. 複数の前記凝縮管が、積層配置されている請求項１乃至９のいずれか１項に記載の冷却装置。
11. 前記凝縮管が、発熱体が熱的に接続される部位におけるコンテナ内面よりも重力方向上方に位置する請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の冷却装置。
12. 前記凝縮管が、平面視において前記発熱体と重なり合う部位を有する請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の冷却装置。
13. 前記凝縮管に、前記発熱体の許容最高温度よりも低温の前記二次冷媒が流通している請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の冷却装置。
14. 前記コンテナ内部における前記凝縮管のうち、少なくとも一部領域における長手方向に対して直交方向の形状が、前記コンテナ外部における前記凝縮管の、長手方向に対して直交方向の形状とは、異なる請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の冷却装置。
15. 前記コンテナ外面に、さらに、放熱フィンが設けられている請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の冷却装置。
16. 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、前記コンテナ内部に封入された一次冷媒と、前記コンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、を備え、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、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、且つ前記凝縮管の外面の表面張力を低下させる凝縮管外面表面積増大部が形成され、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／または窪みであり、前記板状フィン、前記ピンフィン及び／または前記窪みの表面部に、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が層状に形成されており、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。
17. 第１のコンテナと、前記第１のコンテナ内部に封入された一次冷媒と、前記第１のコンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、前記第１のコンテナと連設された熱輸送部材と、を備え、
    前記熱輸送部材が、少なくとも１つの発熱体が熱的に接続される第２のコンテナと、前記第２のコンテナの内部と連通した内部空間を有する延出部と、前記熱輸送部材の内部に封入された三次冷媒と、を有し、前記延出部が、液相の前記一次冷媒と接し、
    前記発熱体が熱的に接続される前記第２のコンテナの内面に、液相の前記三次冷媒との接触面積を増大させる第２のコンテナ内面表面積増大部が形成され、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、且つ前記凝縮管の外面の表面張力を低下させる凝縮管外面表面積増大部が形成され、前記第２の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／または窪みであり、前記板状フィン、前記ピンフィン及び／または前記窪みの表面部に、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が層状に形成されている冷却装置。
18. 第１のコンテナと、前記第１のコンテナ内部に封入された一次冷媒と、前記第１のコンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、前記第１のコンテナと連設された熱輸送部材と、を備え、
    前記熱輸送部材が、少なくとも１つの発熱体が熱的に接続される第２のコンテナと、前記第２のコンテナの内部に封入された三次冷媒と、を有し、前記第２のコンテナが、液相の前記一次冷媒と接し、
    前記発熱体が熱的に接続される前記第２のコンテナの内面に、液相の前記三次冷媒との接触面積を増大させる第２のコンテナ内面表面積増大部が形成され、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、且つ前記凝縮管の外面の表面張力を低下させる凝縮管外面表面積増大部が形成され、前記第２の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／または窪みであり、前記板状フィン、前記ピンフィン及び／または前記窪みの表面部に、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が層状に形成されている冷却装置。
19. 前記第２のコンテナが、液相の前記一次冷媒と接している請求項１７に記載の冷却装置。
20. 前記第２のコンテナの外面のうち、液相の前記三次冷媒が存在する部位または液相の前記三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１７または１８に記載の冷却装置。
21. 前記第２のコンテナ及び／または前記延出部の外面に、液相の前記一次冷媒との接触面積を増大させる熱輸送部材外面表面積増大部が形成されている請求項１７に記載の冷却装置。
22. 前記第２のコンテナの外面に、液相の前記一次冷媒との接触面積を増大させる熱輸送部材外面表面積増大部が形成されている請求項１８に記載の冷却装置。
23. 前記熱輸送部材外面表面積増大部が、凹凸部を有する請求項２１または２２に記載の冷却装置。
24. 前記凹凸部が、金属線の焼結体及び／または金属粉の焼結体を有する請求項２３に記載の冷却装置。
25. 前記凹凸部が、エッチング及び／または研磨で形成された凹凸部を有する請求項２３に記載の冷却装置。
26. 前記第１のコンテナ内部における前記凝縮管のうち、少なくとも一部領域における長手方向に対して直交方向の形状が、前記第１のコンテナ外部における前記凝縮管の、長手方向に対して直交方向の形状とは、異なる請求項１７乃至２５のいずれか１項に記載の冷却装置。
27. 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、前記第１のコンテナと熱的に接続されている請求項１７乃至２６のいずれか１項に記載の冷却装置。
28. 前記第１のコンテナ外面に、さらに、放熱フィンが設けられている請求項１７乃至２７のいずれか１項に記載の冷却装置。
29. 第１のコンテナと、前記第１のコンテナ内部に封入された一次冷媒と、前記第１のコンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、前記第１のコンテナと連設された熱輸送部材と、を備え、前記熱輸送部材が、少なくとも１つの発熱体が熱的に接続される第２のコンテナと、前記第２のコンテナの内部と連通した内部空間を有する延出部と、前記熱輸送部材の内部に封入された三次冷媒と、を有し、前記延出部が、液相の前記一次冷媒と接し、前記発熱体が熱的に接続される前記第２のコンテナの内面に、液相の前記三次冷媒との接触面積を増大させる第２のコンテナ内面表面積増大部が形成され、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、且つ前記凝縮管の外面の表面張力を低下させる凝縮管外面表面積増大部が形成され、前記第２の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／または窪みであり、前記板状フィン、前記ピンフィン及び／または前記窪みの表面部に、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が層状に形成されている冷却装置と、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第２のコンテナの内部で、前記発熱体から受熱した前記三次冷媒が液相から気相へ相変化し、気相の前記三次冷媒が、前記第２のコンテナの内部から延出部の内部方向へ流通して前記一次冷媒との熱交換作用により気相から液相へ相変化することで、前記三次冷媒から前記一次冷媒へ熱が伝達され、前記三次冷媒から熱が伝達された前記一次冷媒は、前記第１のコンテナの内部で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。
30. 第１のコンテナと、前記第１のコンテナ内部に封入された一次冷媒と、前記第１のコンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、前記第１のコンテナと連設された熱輸送部材と、を備え、前記熱輸送部材が、少なくとも１つの発熱体が熱的に接続される第２のコンテナと、前記第２のコンテナの内部に封入された三次冷媒と、を有し、
    前記第２のコンテナが、液相の前記一次冷媒と接し、前記発熱体が熱的に接続される前記第２のコンテナの内面に、液相の前記三次冷媒との接触面積を増大させる第２のコンテナ内面表面積増大部が形成され、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、且つ前記凝縮管の外面の表面張力を低下させる凝縮管外面表面積増大部が形成され、前記第２の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／または窪みであり、前記板状フィン、前記ピンフィン及び／または前記窪みの表面部に、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が層状に形成されている冷却装置と、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第２のコンテナの内部で、前記発熱体から受熱した前記三次冷媒が液相から気相へ相変化し、気相の前記三次冷媒が、前記第２のコンテナの壁面を介した、前記一次冷媒との熱交換作用により気相から液相へ相変化することで、前記三次冷媒から前記一次冷媒へ熱が伝達され、前記三次冷媒から熱が伝達された前記一次冷媒は、前記第１のコンテナの内部で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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