JPS58131755A - 半導体素子の冷却装置 - Google Patents
半導体素子の冷却装置Info
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- JPS58131755A JPS58131755A JP1311182A JP1311182A JPS58131755A JP S58131755 A JPS58131755 A JP S58131755A JP 1311182 A JP1311182 A JP 1311182A JP 1311182 A JP1311182 A JP 1311182A JP S58131755 A JPS58131755 A JP S58131755A
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
- H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
-
- 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
- F28D15/0266—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 separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、被冷却体飼えば半導体素子の冷却装置に係
シ、特に冷却装置内に充填され九冷媒の気液間相変化を
利用した沸騰式Ｏ冷却装置の改瓜に関する。
シ、特に冷却装置内に充填され九冷媒の気液間相変化を
利用した沸騰式Ｏ冷却装置の改瓜に関する。
従来半導体素子の冷却装置の一方として第１図、第２図
に示す沸騰式の冷却装置がある。これは蒸発部本体りと
、この上部に位置する液溜９部ｌと、凝縮部互と、ヘッ
ダーｆより構成されている。
に示す沸騰式の冷却装置がある。これは蒸発部本体りと
、この上部に位置する液溜９部ｌと、凝縮部互と、ヘッ
ダーｆより構成されている。
前記蒸発部１は次のように構成されている。
すなわち、有底筒状の蒸発部１１１１Ｆの外部に被冷却
体飼えば半導体素子５が取付は可能で、蒸発部ｉｍｍｙ
の内部空間に半導体素子５の奸谷温度上限以下に沸騰す
る液体冷媒６が充填されている。
体飼えば半導体素子５が取付は可能で、蒸発部ｉｍｍｙ
の内部空間に半導体素子５の奸谷温度上限以下に沸騰す
る液体冷媒６が充填されている。
蒸発部ｔｓ＊ｒの上端に、開口部８ａｔ７ｐ４°する液
溜り仕切板８を含む液渡り部ｌを介して凝縮部３が形成
されている・ この凝縮部ｌは液種ヤ部！と前記へツダーヱとの間を遅
過する複数本ＯＪｉ縮管路９が連通？れ、この各凝縮管
路−の外周面には多数の放熱フィン１０が設けられてい
る。
溜り仕切板８を含む液渡り部ｌを介して凝縮部３が形成
されている・ この凝縮部ｌは液種ヤ部！と前記へツダーヱとの間を遅
過する複数本ＯＪｉ縮管路９が連通？れ、この各凝縮管
路−の外周面には多数の放熱フィン１０が設けられてい
る。
このような構成のもＯにおいて、半導体素子５に負荷が
かかると、半導体素子５からの発生熱が蒸発部四壁ｒを
介し、蒸発部本体１０内部空間に伝り、冷媒６が沸騰し
、冷媒Ｃの一部が気化、＃発し、液溜り部！の仕切り板
８の開口部８＆を通シ上部に位置する凝縮部！の凝縮管
路９を実線矢印１１のごとく上昇して行く。凝１１１１
１３まで上昇し九気化冷媒は、凝縮部１０放熱フィン１
０部を通過する冷却空気により冷やされ凝縮、液化し前
記凝硼管路９を、破線矢印１２のごとく下降し、仕切り
板１の開口部８＆よシ蒸発部りの蒸発部醐嶺１の空間に
充填にされている冷媒６ｔで戻ってくる。
かかると、半導体素子５からの発生熱が蒸発部四壁ｒを
介し、蒸発部本体１０内部空間に伝り、冷媒６が沸騰し
、冷媒Ｃの一部が気化、＃発し、液溜り部！の仕切り板
８の開口部８＆を通シ上部に位置する凝縮部！の凝縮管
路９を実線矢印１１のごとく上昇して行く。凝１１１１
１３まで上昇し九気化冷媒は、凝縮部１０放熱フィン１
０部を通過する冷却空気により冷やされ凝縮、液化し前
記凝硼管路９を、破線矢印１２のごとく下降し、仕切り
板１の開口部８＆よシ蒸発部りの蒸発部醐嶺１の空間に
充填にされている冷媒６ｔで戻ってくる。
以上述べた冷媒６の気液関相叢化を利用したＳ騰式の従
来の冷却装置において、気化・蒸発し九気体冷媒の上昇
通路（実線矢印１１０ある方の凝ｋｊ管路９）と凝縮・
液化し九液体冷媒の下降通路（破線矢印１２のある方の
凝縮管諮り）が明確に区分されておらず、同−通路内に
気液各冷媒が混在していた。
来の冷却装置において、気化・蒸発し九気体冷媒の上昇
通路（実線矢印１１０ある方の凝ｋｊ管路９）と凝縮・
液化し九液体冷媒の下降通路（破線矢印１２のある方の
凝縮管諮り）が明確に区分されておらず、同−通路内に
気液各冷媒が混在していた。
この丸め、凝縮した液体冷媒−が下降のＡ中で、蒸発し
た高温の気体冷媒と直Ｗｌ！接触して液体冷媒Ｃが所定
の個所に戻る前に高温気体の影響を受け、＃！度気化・
蒸発する為、半導体素子５からの熱損失を充分放熱する
ことができなかった。
た高温の気体冷媒と直Ｗｌ！接触して液体冷媒Ｃが所定
の個所に戻る前に高温気体の影響を受け、＃！度気化・
蒸発する為、半導体素子５からの熱損失を充分放熱する
ことができなかった。
よって、この発明では、従来の冷却装置が有する上述の
間―点を解決できる高性能な冷却装置を提供することを
目的とする。
間―点を解決できる高性能な冷却装置を提供することを
目的とする。
この発明は上記目的を達成するため、冷媒気液各相の通
路を分離させた冷却装置である。
路を分離させた冷却装置である。
以下、この発明の実施ＮＫついて図面を＃照して説明す
る。ＷＪ３図は仁の発明による冷却装置の嬉ｌの実ｍ鉤
の一部を断面し九正面図、第４因は第１の実ｊｌ的の詞
面図である。以下これについて説明するが、第１図並び
に第２図に示した従来のものと同一部分には同一符号を
付しその説明を省略し、異なる点のみ説明する。すなわ
ち、／ｆ４底筒状の蒸発部側壁７内に、片面に複数の一
縦スリッ）ＪＪａとリブＩＪｂを有する２枚の伝熱板Ｉ
４を、スリットＺＪａとリブ１３ｂとを有する面を対向
配置させ、第３図のＶ−ｖ線に沿って切断し矢印の方向
に見た図える第５図の如くプレージングシート１５を介
し前記２枚の伝熱板１４を一体ろう付けし、縦の冷媒通
路を有する蒸発部本体Ｌｔ−形成する。
る。ＷＪ３図は仁の発明による冷却装置の嬉ｌの実ｍ鉤
の一部を断面し九正面図、第４因は第１の実ｊｌ的の詞
面図である。以下これについて説明するが、第１図並び
に第２図に示した従来のものと同一部分には同一符号を
付しその説明を省略し、異なる点のみ説明する。すなわ
ち、／ｆ４底筒状の蒸発部側壁７内に、片面に複数の一
縦スリッ）ＪＪａとリブＩＪｂを有する２枚の伝熱板Ｉ
４を、スリットＺＪａとリブ１３ｂとを有する面を対向
配置させ、第３図のＶ−ｖ線に沿って切断し矢印の方向
に見た図える第５図の如くプレージングシート１５を介
し前記２枚の伝熱板１４を一体ろう付けし、縦の冷媒通
路を有する蒸発部本体Ｌｔ−形成する。
父、蒸発部本体りの上部に仕切り板８を有する液溜りＳ
！を設は前記仕切り板ＩＫ開口部８龜並びに前記仕切り
板８の開口部８＆の周縁に鷹Ｉ６を設ける。また、仕切
り板１の端部には、前記蒸発部本体Ｊの冷媒液溜シ個所
まで通じるように、パイプ１１を設けて、冷媒の液戻リ
パイプとし、前記液溜り部２の上Ｋｌｌ平チェーブ形の
凝縮管路９とフィン１１と両端面ＫＩｉ板１８とを配し
、凝縮部ｌを構成している；さらにこの凝４１ＳＺの上
部にヘッダー！を配し、前記蒸発部本体ＬｏｌｌＩＥ部
Ｘｔｔ、蒸発部本体Ｌ％箪溜り部２、凝縮部３とヘッダ
ー４とを順次積み起 重ねた上、ろうづけ又は溶接によシ一体に縮合して冷却
装置を構成している。
！を設は前記仕切り板ＩＫ開口部８龜並びに前記仕切り
板８の開口部８＆の周縁に鷹Ｉ６を設ける。また、仕切
り板１の端部には、前記蒸発部本体Ｊの冷媒液溜シ個所
まで通じるように、パイプ１１を設けて、冷媒の液戻リ
パイプとし、前記液溜り部２の上Ｋｌｌ平チェーブ形の
凝縮管路９とフィン１１と両端面ＫＩｉ板１８とを配し
、凝縮部ｌを構成している；さらにこの凝４１ＳＺの上
部にヘッダー！を配し、前記蒸発部本体ＬｏｌｌＩＥ部
Ｘｔｔ、蒸発部本体Ｌ％箪溜り部２、凝縮部３とヘッダ
ー４とを順次積み起 重ねた上、ろうづけ又は溶接によシ一体に縮合して冷却
装置を構成している。
尚、上記へラダー！上部に取付けられたノズル１０よシ
冷却装置内部空間を真空びきした後、ノズル７１７部よ
シ冷媒を注入し、ピンチして冷媒の刺入を行なう。
冷却装置内部空間を真空びきした後、ノズル７１７部よ
シ冷媒を注入し、ピンチして冷媒の刺入を行なう。
このように構成されたこの発明の冷却装置の第１の夾ｊ
ｌＩガにおいて、蒸発部本体Ｊの蒸発部側１１１に設け
られた被冷却体例えば半導体素子の取付は川口１ｆｌｓ
ＪＺに半導体素子を圧接触させ通電すると、半導体素子
よシの熱損失によシ蒸発部本体り内の冷媒がＳ繍し気化
・蒸発し半導体素子を冷却する。この気体冷媒扛液溜ヤ
部２の仕切ヤ板１に設けられ九開口部ａｓＬを実騙矢印
１１のように通過し凝縮部３（Ｄ＠細管路９に導入され
フィン１０＠より冷却空気中に気体冷媒中の熱エネルギ
ーを放出し、気体冷媒が冷やされ凝縮液化する。
ｌＩガにおいて、蒸発部本体Ｊの蒸発部側１１１に設け
られた被冷却体例えば半導体素子の取付は川口１ｆｌｓ
ＪＺに半導体素子を圧接触させ通電すると、半導体素子
よシの熱損失によシ蒸発部本体り内の冷媒がＳ繍し気化
・蒸発し半導体素子を冷却する。この気体冷媒扛液溜ヤ
部２の仕切ヤ板１に設けられ九開口部ａｓＬを実騙矢印
１１のように通過し凝縮部３（Ｄ＠細管路９に導入され
フィン１０＠より冷却空気中に気体冷媒中の熱エネルギ
ーを放出し、気体冷媒が冷やされ凝縮液化する。
この場合液化した液体冷媒は、凝縮管路９を破線矢印１
２のように下降し、液溜プ部２に溜シ、さらに、液溜り
部２の仕切り板８上に設けられ九液戻り用パイプ１７を
介して、蒸発部本体ｌの冷媒液溜り個所まで戻る。
２のように下降し、液溜プ部２に溜シ、さらに、液溜り
部２の仕切り板８上に設けられ九液戻り用パイプ１７を
介して、蒸発部本体ｌの冷媒液溜り個所まで戻る。
尚、蒸発部本体１０内側底部付近には縦スリツ）Ｊｊａ
並びにリブ１３ｂに直交するように横ｍ２ｚが設けられ
ており、縦方向に区ｗＩされた複数の冷媒通路を連通さ
せている為、液体冷媒が均一に分布している。
並びにリブ１３ｂに直交するように横ｍ２ｚが設けられ
ており、縦方向に区ｗＩされた複数の冷媒通路を連通さ
せている為、液体冷媒が均一に分布している。
以上述べ九この発明による冷却装置の場合気体冷媒通路
と液体冷媒通路を倒ａｌＫ区分することによシ、液体冷
媒が蒸発部本体に戻る事を、高風速１−！す気体冷媒の
上昇気流が阻害する作用をやわらげることができる。ま
九通路の狭くなっている仕切り１ｌｌｊの開口Ｎ６１を
気体冷媒の上昇通路専用として用いることによシ上昇気
流の開口部＃ａ通過風速を減少させると共に開口部８ａ
Ｖｃ設は丸堰１６が、上昇気流方向を安定させるための
ガイドとしてはたらく為、冷却装置内の気体冷媒の上昇
も円滑に進む。無論、仕切）板８の堰Ｘ６は、凝縮した
液体冷媒が液１ｌＩｉＩυ部ｌに充分な液位壇で溜る働
きをなすもので、開０５１１１ａよシの液体冷媒落下を
阻止すると共に、液戻ヤ用パイプ１１部よ少の液体冷媒
の還元を促進できる。
と液体冷媒通路を倒ａｌＫ区分することによシ、液体冷
媒が蒸発部本体に戻る事を、高風速１−！す気体冷媒の
上昇気流が阻害する作用をやわらげることができる。ま
九通路の狭くなっている仕切り１ｌｌｊの開口Ｎ６１を
気体冷媒の上昇通路専用として用いることによシ上昇気
流の開口部＃ａ通過風速を減少させると共に開口部８ａ
Ｖｃ設は丸堰１６が、上昇気流方向を安定させるための
ガイドとしてはたらく為、冷却装置内の気体冷媒の上昇
も円滑に進む。無論、仕切）板８の堰Ｘ６は、凝縮した
液体冷媒が液１ｌＩｉＩυ部ｌに充分な液位壇で溜る働
きをなすもので、開０５１１１ａよシの液体冷媒落下を
阻止すると共に、液戻ヤ用パイプ１１部よ少の液体冷媒
の還元を促進できる。
次にこの発明の第２の実ｊ１ｉＰＩｌについて第７図を
参照して説明する。前述の第１の！＃！施列と異なる点
は以下の点である。すなわち第１の実施列におりてプレ
ージングシート１５を介し、２枚の伝熱板１４を一体く
ろう付し、縦の冷媒通路を有する蒸発部本体りを形成す
る。その際蒸発部本体りの伝熱板１４の内表面には、真
空フレージング法によシ、多孔質な金Ｉ／ＩＩ４表面層
１６を形成させている。以上の点板外は第１の実施ガと
全く同一であるので、ここで■その説明を省略する。
参照して説明する。前述の第１の！＃！施列と異なる点
は以下の点である。すなわち第１の実施列におりてプレ
ージングシート１５を介し、２枚の伝熱板１４を一体く
ろう付し、縦の冷媒通路を有する蒸発部本体りを形成す
る。その際蒸発部本体りの伝熱板１４の内表面には、真
空フレージング法によシ、多孔質な金Ｉ／ＩＩ４表面層
１６を形成させている。以上の点板外は第１の実施ガと
全く同一であるので、ここで■その説明を省略する。
このように構成されたこの発明の第２の！ｔｈ！−施鉤
は前述の第１の爽施飼とほぼ同様に作用するが、伝熱板
１４に内表面には多孔質な金属表面層を形成したので、
以下のような結果が帰られる。
は前述の第１の爽施飼とほぼ同様に作用するが、伝熱板
１４に内表面には多孔質な金属表面層を形成したので、
以下のような結果が帰られる。
すなわち、前述し九この発明の冷却装置の第１の実施列
において各部の熱抵抗を個別Ｋ１１ｌｌ定分析した結果
から考察すると、蒸発部本体０熱抵抗が極めて大きく、
装置全体の熱抵抗を小名くするには、蒸発部熱抵抗を小
さくすることが最も効果的手段であることがわかり九。
において各部の熱抵抗を個別Ｋ１１ｌｌ定分析した結果
から考察すると、蒸発部本体０熱抵抗が極めて大きく、
装置全体の熱抵抗を小名くするには、蒸発部熱抵抗を小
さくすることが最も効果的手段であることがわかり九。
それ故この＠明の第２０実ＪＩＩＦ１では、蒸発部本体
りの伝熱板１４の内表面に多孔質な金属表面４１ｇをあ
らかじめ形成しであるので、伝熱板１４の内表面積が第
１の実ｊ１飼よシ増大し、半導体素子の損失熱が、加熱
された伝熱板１４よ奴蒸発部本体り内の冷媒までより円
滑に伝熱され、又冷媒の沸騰が促進される。
りの伝熱板１４の内表面に多孔質な金属表面４１ｇをあ
らかじめ形成しであるので、伝熱板１４の内表面積が第
１の実ｊ１飼よシ増大し、半導体素子の損失熱が、加熱
された伝熱板１４よ奴蒸発部本体り内の冷媒までより円
滑に伝熱され、又冷媒の沸騰が促進される。
次にこの発ｔ１４ｏ第８０夷麿飼について第９図および
第１Ｏ図を参照して説明する。この実施的は第１の実Ｉ
ｓ鉤とは異なる点は、第９因に示すように冷却空気出側
方向（矢印ＢＮ）に仕切板８の開口部８龜をずらして形
成し、冷却空気入四方向（矢印Ｃ１１）に液体冷媒用通
路える液戻り用パイプ１１を設けた点である。これ以外
は第１の実施的とは同一であるのでここではその説明は
省略する。
第１Ｏ図を参照して説明する。この実施的は第１の実Ｉ
ｓ鉤とは異なる点は、第９因に示すように冷却空気出側
方向（矢印ＢＮ）に仕切板８の開口部８龜をずらして形
成し、冷却空気入四方向（矢印Ｃ１１）に液体冷媒用通
路える液戻り用パイプ１１を設けた点である。これ以外
は第１の実施的とは同一であるのでここではその説明は
省略する。
このように構成されたこの発明の第３の実施列では以下
のような作用効果が帰られる。
のような作用効果が帰られる。
一般にこの発明の対象である冷却装置内の冷媒各部の温
度分布・気流状態を測定・分析してみると凝縮部ｌの凝
縮管路９中の冷媒温度は均一ではなく、凝縮部ｌのフィ
ンＸＯ部への冷却空気入側方向Ｃの冷媒温度の方が冷却
空気出前方向Ｂの冷媒温度よシ低くなっている。これは
凝縮部ｌのフィン１０部を通過する冷却温度がフィン部
入側よシ出飼にかけて、熱交洪作用によシ願次上昇する
につれツイン１ｏ部に於ケる熱交換効率は入側より出ｆ
／４の方が劣ってくる為である。即ち、凝縮管路ｐ中の
冷媒は冷却空気大関方向Ｃに行く橿凝縮が促進され液体
冷媒状態にあｐ１冷却空″気側では凝縮が不光分で気体
冷媒状態ないしは気流混合状態を呈している。
度分布・気流状態を測定・分析してみると凝縮部ｌの凝
縮管路９中の冷媒温度は均一ではなく、凝縮部ｌのフィ
ンＸＯ部への冷却空気入側方向Ｃの冷媒温度の方が冷却
空気出前方向Ｂの冷媒温度よシ低くなっている。これは
凝縮部ｌのフィン１０部を通過する冷却温度がフィン部
入側よシ出飼にかけて、熱交洪作用によシ願次上昇する
につれツイン１ｏ部に於ケる熱交換効率は入側より出ｆ
／４の方が劣ってくる為である。即ち、凝縮管路ｐ中の
冷媒は冷却空気大関方向Ｃに行く橿凝縮が促進され液体
冷媒状態にあｐ１冷却空″気側では凝縮が不光分で気体
冷媒状態ないしは気流混合状態を呈している。
このため、この発明の第３の実Ｓガでは上述の冷媒状態
を利用し、冷却空気出側に気体冷媒用通路九る仕切９板
開口部８ｂを設け、又、冷却空気出側に液体冷媒用通路
たる液戻シ用のパイプＪＦを設けであるので、冷却装置
内を冷媒が円滑に１還する。この点板外は前述の実５Ｉ
ＩＰ１と同様の幼果が優られる。
を利用し、冷却空気出側に気体冷媒用通路九る仕切９板
開口部８ｂを設け、又、冷却空気出側に液体冷媒用通路
たる液戻シ用のパイプＪＦを設けであるので、冷却装置
内を冷媒が円滑に１還する。この点板外は前述の実５Ｉ
ＩＰ１と同様の幼果が優られる。
次にこの発明の第４の実ｌａ−について第１２図および
第１３図を参照してＷ５Ｌ明する。この第４の実ａ例は
第１の実施的と異なる点は以下の点である。すなわち、
蒸発部本体りの上部に仕切り板８’ｔ４ｊｆする原電り
部２を設け、この仕切ｐ＆８の冷却空気山開方向ＢＫ箒
１の開口部８ｂｔ−設けると共に、仕切９板８の第１の
開口ｓ８ｂと対向する低位置即ち冷却空気入間方向Ｃに
は第２の開０部８ｃｔ−設けである。また液溜り部！の
上に偏平チューブ形の凝縮管路ＩとフィンＩＯと両貴面
に壁板Ｉ８とを配し凝縮部りとなし、さらに鎮＃縮部ジ
の上部にヘッダーｆｔ配し、ｆｌＪｋ２Ｍ発部本体ＪＩ
Ｄｍ部Ｉ ７％ ＩＡ発部本体Ｚ、を層９部！、＃線部
ｌとヘッダー！とを順次積み重ねた上ろうづけ又は溶接
によシ一体に結合しである。
第１３図を参照してＷ５Ｌ明する。この第４の実ａ例は
第１の実施的と異なる点は以下の点である。すなわち、
蒸発部本体りの上部に仕切り板８’ｔ４ｊｆする原電り
部２を設け、この仕切ｐ＆８の冷却空気山開方向ＢＫ箒
１の開口部８ｂｔ−設けると共に、仕切９板８の第１の
開口ｓ８ｂと対向する低位置即ち冷却空気入間方向Ｃに
は第２の開０部８ｃｔ−設けである。また液溜り部！の
上に偏平チューブ形の凝縮管路ＩとフィンＩＯと両貴面
に壁板Ｉ８とを配し凝縮部りとなし、さらに鎮＃縮部ジ
の上部にヘッダーｆｔ配し、ｆｌＪｋ２Ｍ発部本体ＪＩ
Ｄｍ部Ｉ ７％ ＩＡ発部本体Ｚ、を層９部！、＃線部
ｌとヘッダー！とを順次積み重ねた上ろうづけ又は溶接
によシ一体に結合しである。
尚、前記ヘッダー！上部に堆付けられたノズル１８よシ
冷却装置内部空間を真空びきした後、ノズル部よシ冷媒
を注入しピンチして冷媒の対人を行ない半導体菓子の冷
却装置とするが前記液溜り部ｌの仕切シ板８は液体冷媒
の還元を促進させるべく傾斜させである。
冷却装置内部空間を真空びきした後、ノズル部よシ冷媒
を注入しピンチして冷媒の対人を行ない半導体菓子の冷
却装置とするが前記液溜り部ｌの仕切シ板８は液体冷媒
の還元を促進させるべく傾斜させである。
以上の点板外はこの発明の第１の実施的と同一であるの
で、ここではその説明を省略する。
で、ここではその説明を省略する。
このように構成されたこの発明による第４の実施的の作
用効果について説明する。蒸発部本体りの蒸発部側壁ｒ
に設けられた半導体素子の支持取付は用口部ｚ１半導体
素子を圧接触させ通電すると、半導体素子よりの熱損失
によシ蒸発部本体り内の冷媒が沸騰し気化・蒸発し半導
体素子が冷却される。この気体冷媒は液溜り部２つの仕
切り板８に設けられた第１０開口部８ｂ、凝縮部ｌの凝
縮管路＃に４人されフィン１０部より冷却空気中に気体
冷媒中の島二ネルギーを放出し、気体冷媒が冷やされ凝
縮液化する。
用効果について説明する。蒸発部本体りの蒸発部側壁ｒ
に設けられた半導体素子の支持取付は用口部ｚ１半導体
素子を圧接触させ通電すると、半導体素子よりの熱損失
によシ蒸発部本体り内の冷媒が沸騰し気化・蒸発し半導
体素子が冷却される。この気体冷媒は液溜り部２つの仕
切り板８に設けられた第１０開口部８ｂ、凝縮部ｌの凝
縮管路＃に４人されフィン１０部より冷却空気中に気体
冷媒中の島二ネルギーを放出し、気体冷媒が冷やされ凝
縮液化する。
仁の場合額化した液体冷媒は凝縮管路りを砿１ｍ 矢印
Ｊ ｊ のコト（下降１１し、液１ｍｌｌｐｍｚに１１
１１１り、さらに、液１ｗ９部２の仕切）板１上に設け
られた准Ｊ！ｌｌ！抄用の第１の開口部ＩＣを介してＩ
Ａ発線部本体１冷媒液溜り個所まで戻る。
Ｊ ｊ のコト（下降１１し、液１ｍｌｌｐｍｚに１１
１１１り、さらに、液１ｗ９部２の仕切）板１上に設け
られた准Ｊ！ｌｌ！抄用の第１の開口部ＩＣを介してＩ
Ａ発線部本体１冷媒液溜り個所まで戻る。
このように第４０実ｍ例では通路の狭くなっている仕切
り板８の第１の開口部＃ｂを気体冷媒上昇通路専用とし
ていることによＬ？却装置内の気体冷媒の上昇が円滑に
進む。又、ＩＩｌ＃ＩＤ部２の仕切り４Ｎ−が傾斜して
おシ第２の開口部８Ｃが下方にある為、＃ｉ縮した液体
冷媒が蒸発部に帰還するのを促進させることくなる。
り板８の第１の開口部＃ｂを気体冷媒上昇通路専用とし
ていることによＬ？却装置内の気体冷媒の上昇が円滑に
進む。又、ＩＩｌ＃ＩＤ部２の仕切り４Ｎ−が傾斜して
おシ第２の開口部８Ｃが下方にある為、＃ｉ縮した液体
冷媒が蒸発部に帰還するのを促進させることくなる。
ここで、この発明の対象となる冷却装置内Ｏ冷媒各部の
温度分布・気流状態を測定・分析してみると凝縮部互の
凝縮管路ｐ中の冷媒温度は均一ではなく、凝縮部互のフ
ィン１１１１！ｌＳへの冷却空気入側方向Ｃの冷媒温度
の方が冷却空気出側方向Ｂの冷媒温度よシ低くなってい
る。これ紘凝縮部互のフィン１０１！ＩＩｓを通過する
冷却空気ｉＮ度がフィン１０部入側よｐ出側にかけて、
熱変換作用によシ願次上昇するＫつれ、７４７１０部に
於ける熱交換効率は入側よシ出四の方が劣ってくる為で
ある。即ち、凝縮管路を中の冷媒鉱冷却空気入Ｉｌｌ＠
凝縮が促ａ＠れ、液体冷媒状態にあシ、冷却空気出側方
向Ｂでは凝縮が不充分で気体冷媒状態ないしは気液混合
状層を呈している。ところが仁の発明の第４の実ｊｌ［
ｉＮでは上述の冷媒状態を利し、冷却空気出側に気体冷
媒用通路九る第１の開口部８ｂを設け、又冷却空気入側
方向Ｃ’に液体冷媒用通路える猷戻り用の第２の開口部
８ｃｔ設け、しかも、第２の開０１１ｉＪｉｃを第１の
開口部８ｂよシ、低位に配することによｐ１冷却俟置内
を冷媒が円滑に循還する。以上の点板外はこの発明の＃
！１の実施岡とｔｉ４＊な作用効果が帰られる。
温度分布・気流状態を測定・分析してみると凝縮部互の
凝縮管路ｐ中の冷媒温度は均一ではなく、凝縮部互のフ
ィン１１１１！ｌＳへの冷却空気入側方向Ｃの冷媒温度
の方が冷却空気出側方向Ｂの冷媒温度よシ低くなってい
る。これ紘凝縮部互のフィン１０１！ＩＩｓを通過する
冷却空気ｉＮ度がフィン１０部入側よｐ出側にかけて、
熱変換作用によシ願次上昇するＫつれ、７４７１０部に
於ける熱交換効率は入側よシ出四の方が劣ってくる為で
ある。即ち、凝縮管路を中の冷媒鉱冷却空気入Ｉｌｌ＠
凝縮が促ａ＠れ、液体冷媒状態にあシ、冷却空気出側方
向Ｂでは凝縮が不充分で気体冷媒状態ないしは気液混合
状層を呈している。ところが仁の発明の第４の実ｊｌ［
ｉＮでは上述の冷媒状態を利し、冷却空気出側に気体冷
媒用通路九る第１の開口部８ｂを設け、又冷却空気入側
方向Ｃ’に液体冷媒用通路える猷戻り用の第２の開口部
８ｃｔ設け、しかも、第２の開０１１ｉＪｉｃを第１の
開口部８ｂよシ、低位に配することによｐ１冷却俟置内
を冷媒が円滑に循還する。以上の点板外はこの発明の＃
！１の実施岡とｔｉ４＊な作用効果が帰られる。
なお、この説明ｉ前述した実ｊｌｌｉｆｌｌに限定され
ず鈎えば次のように変形して実施できる。
ず鈎えば次のように変形して実施できる。
（凰）前述の第１〜第４０１１庸丙に示したグレージン
グシートｌＩｌを、それぞれ第６図、第８図、第１１図
、第１４図のように構成してもよい。
グシートｌＩｌを、それぞれ第６図、第８図、第１１図
、第１４図のように構成してもよい。
（ｌ同’！実施ガに示し九冷媒液戻り用パイプ１１は単
数にかぎらず複数でもよい。
数にかぎらず複数でもよい。
（御同各実施利に示した凝縮部のフィンはプレートフィ
ン等いかなるフィン形状でもよい。
ン等いかなるフィン形状でもよい。
（４）同各夾ｍ列に示した脱気並びに冷媒注入ノズルは
へラダー位置に限らずいかなる位置に配してもよく、又
へラダーが不要の場合ヘッダーをとりのぞいてもよい。
へラダー位置に限らずいかなる位置に配してもよく、又
へラダーが不要の場合ヘッダーをとりのぞいてもよい。
口）第１、第２および第３の実ＪｉＩＩ的に示した液溜
り部仕切り板８の開口部８ ａ ＯＩＩ造は壜１６を設
ける構造に限らず、開口部８ａを高くし液戻りパイプ１
１部を低くなさしめるようテーパー形状をとる等、気液
分離が促進しうる構造としてもよい。
り部仕切り板８の開口部８ ａ ＯＩＩ造は壜１６を設
ける構造に限らず、開口部８ａを高くし液戻りパイプ１
１部を低くなさしめるようテーパー形状をとる等、気液
分離が促進しうる構造としてもよい。
１６１ Ｍ ２の実ＪＩＩ列では蒸発部本体りの伝熱板
１４の内表面のみを多孔質な金属表面層を形成し九が、
これに限らず、凝縮部ｌの凝縮管路を側にも多孔質な金
属六面−を形成させＪＩＫ嘲液膜をうす（してもよく、
このようにすることによシ全体の冷却効率が向上する。
１４の内表面のみを多孔質な金属表面層を形成し九が、
これに限らず、凝縮部ｌの凝縮管路を側にも多孔質な金
属六面−を形成させＪＩＫ嘲液膜をうす（してもよく、
このようにすることによシ全体の冷却効率が向上する。
（１）第３、第４の実ｊｌ鉤の冷却装置内の蒸発部本体
色の伝熱板１４の内表面あるいは凝嘲部ｌの凝縮管路＃
鍔内表面に第２の実ＩＩ＆卸と同僚に多孔質な金属表面
積を形成してもよく、このようにするととによｐ１冷媒
の沸騰、凝縮が促進１れる。その他この発明の要旨を変
史しない範囲で種々変形して実施できる。
色の伝熱板１４の内表面あるいは凝嘲部ｌの凝縮管路＃
鍔内表面に第２の実ＩＩ＆卸と同僚に多孔質な金属表面
積を形成してもよく、このようにするととによｐ１冷媒
の沸騰、凝縮が促進１れる。その他この発明の要旨を変
史しない範囲で種々変形して実施できる。
〔発明の効果〕
以上述べ九この発明によれば、冷媒気液各相の通路を分
離したので、気体媒体並びに液体冷媒の流れが円滑かつ
促進され、内部の熱抵抗が低下し、冷却性能応答性が向
上し、これによ如冷却性能が大幅に向上し、全体の小形
軽量化にも嵜与し、さらには運転環境、信頼性および保
守性が向上する冷却装置を提供できる。
離したので、気体媒体並びに液体冷媒の流れが円滑かつ
促進され、内部の熱抵抗が低下し、冷却性能応答性が向
上し、これによ如冷却性能が大幅に向上し、全体の小形
軽量化にも嵜与し、さらには運転環境、信頼性および保
守性が向上する冷却装置を提供できる。
第１図および第２図は従来の半導体素子の冷却装置の一
部の一部を断面した正面図および醐断面図、第３図およ
び第４図はこの発明の冷却装置の第１の実Ｉｌａ的の一
部を断面した正面図および側断面図、第５図は第３図の
■−ｖ線に沿って切断し矢印方向にみた図、第６図はこ
の発明の第１の実施的の変形列を説明するための図、第
７図はこの発明の第２の実施的を説明する丸めのもので
第５図と同一方向にみ要因、第８図はこの発明の第２の
実ａガの変形列を説明する丸めの図、第９因はこの発明
の第３０実施飼の一部をｌｒｒ面した正面図、第１０図
は第９図のＸ−Ｘ線に沿って切断し矢印方向にみた図、
第１１図はこの発明の第３の実施例の変形ガを説明する
ための図、Ｉｇ １２図はこの発明の第４０実施例の一
部を断面した正面図、第１３図は第１２図の■−１ＩＩ
に沿って切断し矢印方向に見た図、第１４図はこの発明
の第１４の実Ｓガの変形列をｉ１！明するための図であ
る。 １・・・＃角部本体、２・・・液１ｗり部、１−凝縮部
、！・・・ヘッダー、５・−半導体素子、６−冷媒、１
・・・蒸発部ｉｌｌ壁、＃ａ−・開口部、Ｉ−仕切り板
、１ｂ−・開口部、９・・・凝縮管路、１０・・・フィ
ン、１１・・・上昇方向、１１−下降方向矢印、、ＪＪ
ａ・・・スリット、１８１：）−リブ、１４ ・・・伝
熱板、１５−ブレージングシー）、Ｊ４ｆ−・壜、１７
・・・パイプ、１ｌｊ−４１板、１９−底部、ｊ Ｏ−
・・ノズル、２１・・・凹部、ｊ２−・横溝。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦ｉ １ 図 第２閂 第 ３ こコ 第１０口 侑 １１ｒ、１ ノ＋ １’／ 第１２図 第１３図 １，１ 笛１４図 手続補正書働刻 ｐ、５７４１−．６−ｙｒ−Ｔ’ａ 特許庁長官 島 １）春 樹 殿 １、事件の表示 特り＃昭５７−１３１１１号 ２、発明の名称 冷 却 装 置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （３０７） 東京芝浦電気株式会社 〒１０５ 電話０３ （５０２） ３１８１ （、
大代表）昭和５７年５月２５日 ６、補ＩＥの対象 ７、補正の内容 （１）綿帯を別紙の通り補正する。 （２）代理権を証明する瞥面１通０１紙゛の通１ノ補正
する。
部の一部を断面した正面図および醐断面図、第３図およ
び第４図はこの発明の冷却装置の第１の実Ｉｌａ的の一
部を断面した正面図および側断面図、第５図は第３図の
■−ｖ線に沿って切断し矢印方向にみた図、第６図はこ
の発明の第１の実施的の変形列を説明するための図、第
７図はこの発明の第２の実施的を説明する丸めのもので
第５図と同一方向にみ要因、第８図はこの発明の第２の
実ａガの変形列を説明する丸めの図、第９因はこの発明
の第３０実施飼の一部をｌｒｒ面した正面図、第１０図
は第９図のＸ−Ｘ線に沿って切断し矢印方向にみた図、
第１１図はこの発明の第３の実施例の変形ガを説明する
ための図、Ｉｇ １２図はこの発明の第４０実施例の一
部を断面した正面図、第１３図は第１２図の■−１ＩＩ
に沿って切断し矢印方向に見た図、第１４図はこの発明
の第１４の実Ｓガの変形列をｉ１！明するための図であ
る。 １・・・＃角部本体、２・・・液１ｗり部、１−凝縮部
、！・・・ヘッダー、５・−半導体素子、６−冷媒、１
・・・蒸発部ｉｌｌ壁、＃ａ−・開口部、Ｉ−仕切り板
、１ｂ−・開口部、９・・・凝縮管路、１０・・・フィ
ン、１１・・・上昇方向、１１−下降方向矢印、、ＪＪ
ａ・・・スリット、１８１：）−リブ、１４ ・・・伝
熱板、１５−ブレージングシー）、Ｊ４ｆ−・壜、１７
・・・パイプ、１ｌｊ−４１板、１９−底部、ｊ Ｏ−
・・ノズル、２１・・・凹部、ｊ２−・横溝。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦ｉ １ 図 第２閂 第 ３ こコ 第１０口 侑 １１ｒ、１ ノ＋ １’／ 第１２図 第１３図 １，１ 笛１４図 手続補正書働刻 ｐ、５７４１−．６−ｙｒ−Ｔ’ａ 特許庁長官 島 １）春 樹 殿 １、事件の表示 特り＃昭５７−１３１１１号 ２、発明の名称 冷 却 装 置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （３０７） 東京芝浦電気株式会社 〒１０５ 電話０３ （５０２） ３１８１ （、
大代表）昭和５７年５月２５日 ６、補ＩＥの対象 ７、補正の内容 （１）綿帯を別紙の通り補正する。 （２）代理権を証明する瞥面１通０１紙゛の通１ノ補正
する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （ｔ） ＩＩ冷却体が取付けられる本体の内部空間に、
蒸発部、凝縮部およびこの両者間に位置して液溜り部が
形成され、前記内部空間に、前記被冷却体の許容温度上
限以下にて沸騰する冷媒を、前記内部空間上部が残存す
るよう充填させ、前記冷媒の気液関相に化を利用して前
記被冷却体を冷却する冷却装置において、前配本体内の
前記液溜り部と＃ｉ紀蒸発部との連通路が開口部を肩す
る液溜り仕切り板で比切られ、前記蒸発部内に伝熱板に
よシ本体底部の冷媒を前記液溜り部へ導くための複数の
冷媒通路が形成され、前記液溜り仕切板に前記液溜り部
と前記蒸発部域部との関に冷媒戻ｐ用通ＷＩが形成され
九冷却装置。 １ｗ＆冷却体が取付けられる本体の内部空間に、蒸発部
、−輪部およびこの両者間に位置してｔａｂ部が形成さ
れ、前記内部空間に、前記被冷却体の許容温度上限以下
にて沸騰する冷媒を、前記内部空間上部が残存するよう
充填δせ、前記冷媒の気液間４＠変化を利用して前記被
冷却体を冷却する冷却装置において、前記本体内の前記
液溜り部と前記蒸発部との連通路が開口部を有する液溜
り仕切り板で仕切られ、前記蒸発部内に伝熱板によシ本
体底部の冷媒を前記液溜り部へ導くための複数の冷媒通
路が形成され、前記液溜少壮切板に前記液溜９部と前記
蒸発部域部との間に冷媒戻り用通路が形成され、前記液
溜り仕切り板の開口部が冷却空気出側方向に偏倚した位
置に形成された冷却装置。 １被冷却体が取付けられる本体の内部空間くい蒸発部、
ｉ＃ｉ縮部およびこの両者間に位置してｔｌｖｂ部が形
成され、前記内部空間に、前記被冷却体の許？！温度上
限以下にて沸騰する冷媒を、前記内部空間上部が残存す
るよう充填させ、前記冷媒の気液間相変化を利用して前
記被冷却体を冷却する冷却装置において、前記本体内の
前記液溜り部と前記蒸発部との連通路がα数の開口部を
Ｍする液ｆＩＩＩＩり仕切り板で仕切られ、前記開口部
のうち冷却空気出側方向に位置する気化冷媒上昇用開口
部は、冷却空気人間方向に位置する冷媒戻り用開口部よ
り前記凝１１ｉ１部調よりに形成され、前記蒸発部内に
伝熱板によシ前記本体底部Ｏ冷媒を前記液溜り部へ導く
ための複数の冷媒通路が形成された冷却装置。 （４）蒸発部と凝縮部の少なくともいずれか一方の冷媒
と接する面が多孔質材料で形成され九特許請求の範囲第
１項、第２項、第３項のいずれか一つに記載の冷却装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1311182A JPS58131755A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | 半導体素子の冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1311182A JPS58131755A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | 半導体素子の冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58131755A true JPS58131755A (ja) | 1983-08-05 |
| JPS6338864B2 JPS6338864B2 (ja) | 1988-08-02 |
Family
ID=11824036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1311182A Granted JPS58131755A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | 半導体素子の冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58131755A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08236669A (ja) * | 1994-12-28 | 1996-09-13 | Nippondenso Co Ltd | 沸騰冷却装置 |
| US5632158A (en) * | 1995-03-20 | 1997-05-27 | Calsonic Corporation | Electronic component cooling unit |
| US5647430A (en) * | 1995-03-20 | 1997-07-15 | Calsonic Corporation | Electronic component cooling unit |
| US5729995A (en) * | 1995-03-20 | 1998-03-24 | Calsonic Corporation | Electronic component cooling unit |
| US5832989A (en) * | 1996-03-14 | 1998-11-10 | Denso Corporation | Cooling apparatus using boiling and condensing refrigerant |
| US6073683A (en) * | 1995-07-05 | 2000-06-13 | Nippondenso Co., Ltd. | Cooling apparatus using boiling and condensing refrigerant and method for manufacturing the same |
| US6119767A (en) * | 1996-01-29 | 2000-09-19 | Denso Corporation | Cooling apparatus using boiling and condensing refrigerant |
| US6279649B1 (en) * | 1998-04-27 | 2001-08-28 | Denso Corporation | Cooling apparatus using boiling and condensing refrigerant |
| JP2010212403A (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Toyota Motor Corp | 沸騰冷却装置 |
| JP2011174647A (ja) * | 2010-02-24 | 2011-09-08 | Showa Denko Kk | ヒートパイプ式放熱器 |
| CN108955326A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-12-07 | 上海交通大学 | 基于分配回收通道的微通道气液分离蒸发器装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0527887Y2 (ja) * | 1987-10-30 | 1993-07-16 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5026142A (ja) * | 1973-07-11 | 1975-03-19 | ||
| JPS5072587A (ja) * | 1973-10-29 | 1975-06-16 | ||
| JPS5080742U (ja) * | 1973-11-26 | 1975-07-11 | ||
| JPS5111330A (ja) * | 1974-07-19 | 1976-01-29 | Hitachi Ltd | Mojihyojisochi |
| JPS5240859A (en) * | 1975-09-27 | 1977-03-30 | Mitsubishi Electric Corp | Heat discharging body |
-
1982
- 1982-01-29 JP JP1311182A patent/JPS58131755A/ja active Granted
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5026142A (ja) * | 1973-07-11 | 1975-03-19 | ||
| JPS5072587A (ja) * | 1973-10-29 | 1975-06-16 | ||
| JPS5080742U (ja) * | 1973-11-26 | 1975-07-11 | ||
| JPS5111330A (ja) * | 1974-07-19 | 1976-01-29 | Hitachi Ltd | Mojihyojisochi |
| JPS5240859A (en) * | 1975-09-27 | 1977-03-30 | Mitsubishi Electric Corp | Heat discharging body |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08236669A (ja) * | 1994-12-28 | 1996-09-13 | Nippondenso Co Ltd | 沸騰冷却装置 |
| US5713413A (en) * | 1994-12-28 | 1998-02-03 | Nippondenso Co., Ltd. | Cooling apparatus using boiling and condensing refrigerant |
| US5632158A (en) * | 1995-03-20 | 1997-05-27 | Calsonic Corporation | Electronic component cooling unit |
| US5647430A (en) * | 1995-03-20 | 1997-07-15 | Calsonic Corporation | Electronic component cooling unit |
| US5729995A (en) * | 1995-03-20 | 1998-03-24 | Calsonic Corporation | Electronic component cooling unit |
| US6073683A (en) * | 1995-07-05 | 2000-06-13 | Nippondenso Co., Ltd. | Cooling apparatus using boiling and condensing refrigerant and method for manufacturing the same |
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| US6575230B1 (en) * | 1996-01-29 | 2003-06-10 | Denso Corporation | Cooling apparatus using boiling and condensing refrigerant |
| US5832989A (en) * | 1996-03-14 | 1998-11-10 | Denso Corporation | Cooling apparatus using boiling and condensing refrigerant |
| US6279649B1 (en) * | 1998-04-27 | 2001-08-28 | Denso Corporation | Cooling apparatus using boiling and condensing refrigerant |
| JP2010212403A (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Toyota Motor Corp | 沸騰冷却装置 |
| JP2011174647A (ja) * | 2010-02-24 | 2011-09-08 | Showa Denko Kk | ヒートパイプ式放熱器 |
| CN108955326A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-12-07 | 上海交通大学 | 基于分配回收通道的微通道气液分离蒸发器装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6338864B2 (ja) | 1988-08-02 |
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