JPH06224337A - 沸騰冷却装置 - Google Patents
沸騰冷却装置Info
- Publication number
- JPH06224337A JPH06224337A JP2733193A JP2733193A JPH06224337A JP H06224337 A JPH06224337 A JP H06224337A JP 2733193 A JP2733193 A JP 2733193A JP 2733193 A JP2733193 A JP 2733193A JP H06224337 A JPH06224337 A JP H06224337A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- condenser
- pipe
- container
- heating element
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- Pending
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本考案は、冷媒の沸騰・凝縮現象を利用して発
熱体を冷却する沸騰冷却装置に関し、蒸発部容器と凝縮
器の設置場所が制約されない、寸法・形状を発熱体に合
わせて決められる小形の沸騰冷却装置を提供することを
目的とする。 【構成】冷媒液２を収容する蒸発部容器３と気化した冷
媒を凝縮する凝縮器７を、気液が混相して流れる単一の
管５により連結した沸騰冷却装置において、前記管５
を、大気圧に抗して形状を維持するだけの剛性を持った
フレキシブルな管５にし、蒸発部容器３と凝縮器７の間
を途中にターンが生じないように配管する。
熱体を冷却する沸騰冷却装置に関し、蒸発部容器と凝縮
器の設置場所が制約されない、寸法・形状を発熱体に合
わせて決められる小形の沸騰冷却装置を提供することを
目的とする。 【構成】冷媒液２を収容する蒸発部容器３と気化した冷
媒を凝縮する凝縮器７を、気液が混相して流れる単一の
管５により連結した沸騰冷却装置において、前記管５
を、大気圧に抗して形状を維持するだけの剛性を持った
フレキシブルな管５にし、蒸発部容器３と凝縮器７の間
を途中にターンが生じないように配管する。
Description
【００１】
【産業上の利用分野】本発明は、冷媒の沸騰・凝縮現象
を利用して発熱体を冷却する沸騰冷却装置に関する。
を利用して発熱体を冷却する沸騰冷却装置に関する。
【００２】
【従来の技術】従来、車両用のものとして、冷媒液を収
容する蒸発部容器と気化した冷媒を凝縮する凝縮器を、
気液が混相して流れる単一の管により一体に連結した沸
騰冷却装置がある（例えば、実開平２ー９４９８号公
報）。
容する蒸発部容器と気化した冷媒を凝縮する凝縮器を、
気液が混相して流れる単一の管により一体に連結した沸
騰冷却装置がある（例えば、実開平２ー９４９８号公
報）。
【００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の技術
では、蒸発部容器と凝縮器が、管を介し、一体になって
いるため、 ・ 蒸発部容器と凝縮器を一体に設置する場合には適し
ているが、電子制御盤のように、蒸発部容器と凝縮器を
分離して設置する必要がある場合には、適用できない。 ・ 設置場所が制約されるため、蒸発部容器と凝縮器の
寸法・形状が制約される。 等の問題があった。そこで、本発明は蒸発部容器と凝縮
器の設置場所が制約されない、寸法・形状を発熱体に合
わせて決められる沸騰冷却装置を提供することを目的と
する。
では、蒸発部容器と凝縮器が、管を介し、一体になって
いるため、 ・ 蒸発部容器と凝縮器を一体に設置する場合には適し
ているが、電子制御盤のように、蒸発部容器と凝縮器を
分離して設置する必要がある場合には、適用できない。 ・ 設置場所が制約されるため、蒸発部容器と凝縮器の
寸法・形状が制約される。 等の問題があった。そこで、本発明は蒸発部容器と凝縮
器の設置場所が制約されない、寸法・形状を発熱体に合
わせて決められる沸騰冷却装置を提供することを目的と
する。
【００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、冷媒液を収容する蒸発部容器と気化した冷媒を凝縮
する凝縮器を、気液が混相して流れる単一の管により配
管した沸騰冷却装置において、前記管を、大気圧に抗し
て形状を維持するだけの剛性を持った樹脂製等のフレキ
シブルな管とし、配管途中にターン部を生じないよう配
管する。
め、冷媒液を収容する蒸発部容器と気化した冷媒を凝縮
する凝縮器を、気液が混相して流れる単一の管により配
管した沸騰冷却装置において、前記管を、大気圧に抗し
て形状を維持するだけの剛性を持った樹脂製等のフレキ
シブルな管とし、配管途中にターン部を生じないよう配
管する。
【００５】
【作用】上記手段により、フレキシブルな管内を、蒸発
部容器で気化されて冷媒が凝縮器に向かって気体で管内
を、凝縮器で液化された冷媒が蒸発部容器に向かって滴
状で管壁を、気液混相で流動する。
部容器で気化されて冷媒が凝縮器に向かって気体で管内
を、凝縮器で液化された冷媒が蒸発部容器に向かって滴
状で管壁を、気液混相で流動する。
【００６】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１は蒸発部容器、凝縮器と管の設置状体を示
す部分側断面図である。フロリナート等の冷媒液２をパ
ワー・モジュール等の発熱体３が充分に浸るだけの量収
納した気密な蒸発部容器１は、上部に設けた接続管４を
介し、大気圧に抗して形状を維持するだけの剛性を持っ
た樹脂製等のフレキシブルな管５の一端に気密に接続し
てある。管５の他端は、蒸発部容器１より高い位置に設
けたラジエータ等の凝縮器７の底部に設けた接続管６と
気密に接続してある。管５は、蒸発部容器１と凝縮器７
との接続配管の途中に、液溜が生じないようターン部が
ないようにしてある。なお、管５は通常の樹脂製でもよ
いが、冷媒に樹脂を溶解する性質や透過性がある場合を
考え、図２に側断面を示すように、樹脂製の管の内壁に
アルミニウム、ステンレス等耐蝕・耐透過性材料の薄膜
８を蒸着させてある。なお、管５はフレキシブルな薄肉
のアルミニウム、ステンレスそのものでもよい。
明する。図１は蒸発部容器、凝縮器と管の設置状体を示
す部分側断面図である。フロリナート等の冷媒液２をパ
ワー・モジュール等の発熱体３が充分に浸るだけの量収
納した気密な蒸発部容器１は、上部に設けた接続管４を
介し、大気圧に抗して形状を維持するだけの剛性を持っ
た樹脂製等のフレキシブルな管５の一端に気密に接続し
てある。管５の他端は、蒸発部容器１より高い位置に設
けたラジエータ等の凝縮器７の底部に設けた接続管６と
気密に接続してある。管５は、蒸発部容器１と凝縮器７
との接続配管の途中に、液溜が生じないようターン部が
ないようにしてある。なお、管５は通常の樹脂製でもよ
いが、冷媒に樹脂を溶解する性質や透過性がある場合を
考え、図２に側断面を示すように、樹脂製の管の内壁に
アルミニウム、ステンレス等耐蝕・耐透過性材料の薄膜
８を蒸着させてある。なお、管５はフレキシブルな薄肉
のアルミニウム、ステンレスそのものでもよい。
【００７】以下に、動作を説明する。発熱体３が発熱す
ると、その表面で冷媒液２が沸騰し、冷媒蒸気９に相変
化する。その際、気化熱として発熱体３から熱を奪う。
冷媒液２の沸騰が生じた状態では、蒸発部容器１の中の
冷媒蒸気の温度は、凝縮器７の中の冷媒蒸気の温度より
も高い。したがって、沸騰によって発生した冷媒蒸気９
は、蒸発部容器１の中の冷媒蒸気と凝縮器７の中の冷媒
蒸気の温度差に起因する蒸気圧の差によって、管５の中
を凝縮器７に向かって移動する。凝縮器７では、冷媒蒸
気９が発熱体３から奪った熱を外部と熱交換し、冷媒蒸
気９は凝縮し液相に戻る。凝縮した冷媒液は滴１０にな
り、管５の内面を伝って落下し蒸発部容器１に戻る。こ
の過程が繰り返されて発熱体３が冷却される。ここで、
冷媒蒸気９の圧力はその温度によって決まるため、冷媒
蒸気９の温度次第では、管５の内圧が大気圧よりも低く
なることがある。しかし、管５が大気圧に抗するだけの
剛性を持っているので管５の断面形状が変化することは
なく、冷媒の通路は常に確保される。
ると、その表面で冷媒液２が沸騰し、冷媒蒸気９に相変
化する。その際、気化熱として発熱体３から熱を奪う。
冷媒液２の沸騰が生じた状態では、蒸発部容器１の中の
冷媒蒸気の温度は、凝縮器７の中の冷媒蒸気の温度より
も高い。したがって、沸騰によって発生した冷媒蒸気９
は、蒸発部容器１の中の冷媒蒸気と凝縮器７の中の冷媒
蒸気の温度差に起因する蒸気圧の差によって、管５の中
を凝縮器７に向かって移動する。凝縮器７では、冷媒蒸
気９が発熱体３から奪った熱を外部と熱交換し、冷媒蒸
気９は凝縮し液相に戻る。凝縮した冷媒液は滴１０にな
り、管５の内面を伝って落下し蒸発部容器１に戻る。こ
の過程が繰り返されて発熱体３が冷却される。ここで、
冷媒蒸気９の圧力はその温度によって決まるため、冷媒
蒸気９の温度次第では、管５の内圧が大気圧よりも低く
なることがある。しかし、管５が大気圧に抗するだけの
剛性を持っているので管５の断面形状が変化することは
なく、冷媒の通路は常に確保される。
【００８】図３に第２の実施例を示す。実施例では、冷
却対象の発熱体３を蒸発部容器１の中に収容したが、こ
の例は、発熱体３の接触面と同じ面積の側面を持つ蒸発
部容器１の外壁・側面に取り付けてある。このようにす
ると発熱体３のメンテナンスがやり易くなるだけでな
く、蒸発部容器１を発熱体３の形状に合わせ・小形化す
ることができる。ところが、第２の実施例においては、
冷媒液２が少ないと、蒸発部容器１の発熱体３が取り付
けられた面が冷媒液２で十分に濡れず、発熱体３の取り
付け面から冷媒液２への伝熱が悪くなる。また、冷媒液
２が多いと冷媒液２中の冷媒蒸気９による体積増加によ
って、冷媒液２が管５の中まで押し上げられるため、冷
媒液２の中の冷媒蒸気９が冷媒液２から抜け難くなり、
蒸発部容器１と凝縮器７間の伝熱特性が悪くなる。ここ
で、蒸発部容器１と発熱体３の接触面の温度Ｔｈと大気
の温度Ｔｏの温度差をＴｂ（＝Ｔｈ−Ｔｏ）、Ｔｈと凝
縮器７の凝縮面の温度Ｔｃの温度差をＴｅ（＝Ｔｈ−Ｔ
ｃ）とするとき、伝熱特性をＴｅ／Ｔｂ（低く・安定し
ている領域が実用上良い。）で評価するものとする。横
軸に蒸発部容器１の容積Ｖｅと冷媒液２の容積Ｖｒの比
Ｖｒ／Ｖｅ（冷媒の充填率：％）を、縦軸にＴｅ／Ｔｂ
をとり、実験結果をプロットすると図４に示すグラフの
ように、Ｖｒ／Ｖｅが２０％から７５％の範囲で、Ｔｅ
／Ｔｂが実用上好ましいことが判明した。
却対象の発熱体３を蒸発部容器１の中に収容したが、こ
の例は、発熱体３の接触面と同じ面積の側面を持つ蒸発
部容器１の外壁・側面に取り付けてある。このようにす
ると発熱体３のメンテナンスがやり易くなるだけでな
く、蒸発部容器１を発熱体３の形状に合わせ・小形化す
ることができる。ところが、第２の実施例においては、
冷媒液２が少ないと、蒸発部容器１の発熱体３が取り付
けられた面が冷媒液２で十分に濡れず、発熱体３の取り
付け面から冷媒液２への伝熱が悪くなる。また、冷媒液
２が多いと冷媒液２中の冷媒蒸気９による体積増加によ
って、冷媒液２が管５の中まで押し上げられるため、冷
媒液２の中の冷媒蒸気９が冷媒液２から抜け難くなり、
蒸発部容器１と凝縮器７間の伝熱特性が悪くなる。ここ
で、蒸発部容器１と発熱体３の接触面の温度Ｔｈと大気
の温度Ｔｏの温度差をＴｂ（＝Ｔｈ−Ｔｏ）、Ｔｈと凝
縮器７の凝縮面の温度Ｔｃの温度差をＴｅ（＝Ｔｈ−Ｔ
ｃ）とするとき、伝熱特性をＴｅ／Ｔｂ（低く・安定し
ている領域が実用上良い。）で評価するものとする。横
軸に蒸発部容器１の容積Ｖｅと冷媒液２の容積Ｖｒの比
Ｖｒ／Ｖｅ（冷媒の充填率：％）を、縦軸にＴｅ／Ｔｂ
をとり、実験結果をプロットすると図４に示すグラフの
ように、Ｖｒ／Ｖｅが２０％から７５％の範囲で、Ｔｅ
／Ｔｂが実用上好ましいことが判明した。
【００９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば沸騰
冷却装置の蒸発部容器と凝縮器をフレキシブルな管で連
結したので、次のような効果がある。 ・ 蒸発部容器と凝縮器の設置場所を自由に設定でき
る。 ・ 蒸発部容器の寸法・形状を発熱体３の形状に合わせ
ることができる。 ・ 管のフレキシブル性が許す範囲で、振動している発
熱体、例えばエンジンに登載されている電子装置などに
も沸騰冷却を適用することができる。 という効果がある。
冷却装置の蒸発部容器と凝縮器をフレキシブルな管で連
結したので、次のような効果がある。 ・ 蒸発部容器と凝縮器の設置場所を自由に設定でき
る。 ・ 蒸発部容器の寸法・形状を発熱体３の形状に合わせ
ることができる。 ・ 管のフレキシブル性が許す範囲で、振動している発
熱体、例えばエンジンに登載されている電子装置などに
も沸騰冷却を適用することができる。 という効果がある。
【図１】本発明の実施例を示す部分側断面図。
【図２】本発明の管を示す側断面図。
【図３】本発明の第２の実施例を示す部分側断面図。
【図４】本発明の第２の実施例における伝熱特性と冷媒
の充填率の関係を示すグラフ。
の充填率の関係を示すグラフ。
１ 蒸発部容器 ２ 冷媒液 ３ 発熱体 ４、６ 接続管 ５ 管 ７ 凝縮器 ８ 薄膜 ９ 冷媒蒸気 １０ 滴
Claims (5)
- 【請求項１】 冷媒液を収容する蒸発部容器と気化した
冷媒を凝縮する凝縮器を、気液が混相して流れる単一の
管により配管した沸騰冷却装置において、 前記管を、大気圧に抗して形状を維持するだけの剛性を
持ったフレキシブルな管とし、配管途中にターン部を生
じないように配管したことを特徴とする沸騰冷却装置。 - 【請求項２】 前記管の内面に耐食・耐透過性材料の薄
膜を蒸着した請求項１記載の沸騰冷却装置。 - 【請求項３】 前記蒸発部容器内に発熱体を収納した請
求項１または２記載の沸騰冷却装置。 - 【請求項４】 前記蒸発部容器の外壁に発熱体を固定し
た請求項１または２記載の沸騰冷却装置。 - 【請求項５】 前記蒸発部容器の中に封入する冷媒液の
量を内容積の２０％から７５％の範囲とした請求項４記
載の沸騰冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2733193A JPH06224337A (ja) | 1993-01-22 | 1993-01-22 | 沸騰冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2733193A JPH06224337A (ja) | 1993-01-22 | 1993-01-22 | 沸騰冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06224337A true JPH06224337A (ja) | 1994-08-12 |
Family
ID=12218091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2733193A Pending JPH06224337A (ja) | 1993-01-22 | 1993-01-22 | 沸騰冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06224337A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10335550A (ja) * | 1997-05-29 | 1998-12-18 | Denso Corp | 沸騰冷却装置 |
| WO2012141320A1 (ja) | 2011-04-13 | 2012-10-18 | 日本電気株式会社 | 冷却装置の配管構造、その製造方法、及び配管接続方法 |
| JP2012242009A (ja) * | 2011-05-20 | 2012-12-10 | Nec Corp | 接続管、その製造方法、及びそれを用いた冷却装置 |
| US9951999B2 (en) | 2013-12-27 | 2018-04-24 | Fujitsu Limited | Cooling device and electronic equipment |
| CN111829378A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-10-27 | 广州大学 | 一种多段铰链式柔性热管 |
-
1993
- 1993-01-22 JP JP2733193A patent/JPH06224337A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10335550A (ja) * | 1997-05-29 | 1998-12-18 | Denso Corp | 沸騰冷却装置 |
| WO2012141320A1 (ja) | 2011-04-13 | 2012-10-18 | 日本電気株式会社 | 冷却装置の配管構造、その製造方法、及び配管接続方法 |
| CN103459969A (zh) * | 2011-04-13 | 2013-12-18 | 日本电气株式会社 | 冷却装置的管路结构、制造该管路结构的方法和用于连接管的方法 |
| JPWO2012141320A1 (ja) * | 2011-04-13 | 2014-07-28 | 日本電気株式会社 | 冷却装置の配管構造、その製造方法、及び配管接続方法 |
| JP2012242009A (ja) * | 2011-05-20 | 2012-12-10 | Nec Corp | 接続管、その製造方法、及びそれを用いた冷却装置 |
| US9951999B2 (en) | 2013-12-27 | 2018-04-24 | Fujitsu Limited | Cooling device and electronic equipment |
| CN111829378A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-10-27 | 广州大学 | 一种多段铰链式柔性热管 |
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