TW202037872A - 冷卻裝置 - Google Patents

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青木博史
稲垣義勝
川畑賢也
中村良則
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日商古河電氣工業股份有限公司
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Abstract

[課題]本發明係提供一種冷卻裝置，該冷卻裝置係使冷卻裝置變成小型，亦可防止被封入容器之一次冷媒的液滴附著於該容器之內部的凝結管，又，可防止液相之一次冷媒的乾掉。 [解決手段]一種冷卻裝置，係包括：容器，係將至少一個發熱體以熱性連接；一次冷媒，係被封入該容器之內部；以及凝結管，係貫穿該容器之內部的氣相部，並二次冷媒流通；在該容器之外面中，液相之該一次冷媒所存在的部位或液相之該一次冷媒所存在的部位之附近，將該發熱體以熱性連接；在將該發熱體以熱性連接之該容器的內面，形成使與液相之該一次冷媒之接觸面積增大的容器內面表面積增大部；該容器內面表面積增大部之至少一部分是被浸泡於液相之該一次冷媒，並位於該容器內面表面積增大部之重力方向的上方，且該凝結管之重力方向的下方之遮蔽部，並設置具有至少一部分未被浸泡於液相之該一次冷媒之該遮蔽部的板狀構件。

Description

冷卻裝置
本發明係有關於一種冷卻電氣、電子元件等之發熱體的冷卻裝置，尤其係有關於一種冷卻裝置，該冷卻裝置係不會使冷卻裝置變成大型，並可將發熱量大之電氣、電子元件等冷卻至既定容許溫度。
伴隨電子機器之高功能化，在電子機器之內部，係高密度地搭載電氣、電子元件等之發熱體，又，發熱體之發熱量增大。電氣、電子元件等之發熱體的溫度上升至比既定容許溫度更高時，因為成為電氣、電子元件等發生誤動作等的原因，所以將電氣、電子元件等之發熱體的溫度維持於容許溫度以下是重要。因此，在電子機器之內部搭載用以冷卻電氣、電子元件等之冷卻裝置。
另一方面，如上述所示，因為電氣、電子元件等之發熱體係被高密度地搭載，所以對可設置冷卻裝置之空間係受到限制。因此，在冷卻裝置，係要求一面避免大型化一面更提高冷卻特性。
作為是發熱量增大化之電氣、電子元件等，亦可穩定地冷卻的冷卻裝置，提議一種冷卻裝置(專利文獻1)，該冷卻裝置係具有：一次冷媒，係被收容於容器；及與一次冷媒非相溶性之二次冷媒，係在容器所收容之凝結管流通；收容一次冷媒之區域是吸收發熱體之熱的吸熱區域，收容二次冷媒之區域是向外部放出熱的散熱區域，一次冷媒氣化並移至散熱區域，在散熱區域被冷卻而凝結，藉此，熱從吸熱區域往散熱區域移動。又，在專利文獻1，係提議設置以下之構件，上升導引構件，係朝向上升流路導引在吸熱區域氣化的一次冷媒；及下降導引構件，係朝向下降流路導引在散熱區域凝結的一次冷媒。藉由設置上述之導引構件，將處於相對向流的關係之液相之一次冷媒的流動與氣相之一次冷媒的流動分離，而提高冷卻性能。
另一方面，從冷卻裝置之更小型化的觀點，有時要求減少容器之高度方向的尺寸。可是，在專利文獻1之冷卻裝置，係從發熱體受熱的一次冷媒沸騰時，一次冷媒的液滴可能飛散至容器內。一次冷媒的液滴飛散至容器內時，一次冷媒的液滴附著於容器所收容之凝結管，而凝結器之對一次冷媒的凝結效率就降低。因此，從凝結器之對一次冷媒的凝結效率的觀點，有改善冷卻裝置之冷卻性能的餘地。
又，在專利文獻1，因為一次冷媒係利用以從一次冷媒之液面距離既定以上之間隔的方式所設置之凝結管的冷卻性能從氣相往液相進行相變化，所以發熱體之發熱量增大時，可能液相之一次冷媒之自凝結管的外面之回流不會充分。又，如上述所示，因一次冷媒的液滴飛散至容器內，而從發熱體受熱之一次冷媒可能不足。作為這些的結果，一次冷媒有可能乾掉。因此，有藉由防止一次冷媒之乾掉，改善冷卻裝置之冷卻性能的餘地。 [先行專利文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2012－247166號公報
[發明所欲解決之課題]
鑑於上述之情況，本發明係目的在於提供一種冷卻裝置，該冷卻裝置係使冷卻裝置變成小型，亦可防止被封入容器之一次冷媒的液滴附著於該容器之內部的凝結管，又，可防止液相之一次冷媒的乾掉。 [解決課題之手段]
本發明之冷卻裝置之構成的主旨係如以下所示。 [1]一種冷卻裝置，係包括：容器，係將至少一個發熱體以熱性連接；一次冷媒，係被封入該容器之內部；以及凝結管，係貫穿該容器之內部的氣相部，並二次冷媒流通； 在該容器之外面中，液相之該一次冷媒所存在的部位或液相之該一次冷媒所存在的部位之附近，將該發熱體以熱性連接； 在將該發熱體以熱性連接之該容器的內面，形成使與液相之該一次冷媒之接觸面積增大的容器內面表面積增大部； 該容器內面表面積增大部之至少一部分是被浸泡於液相之該一次冷媒，並位於該容器內面表面積增大部之重力方向的上方，且該凝結管之重力方向的下方之遮蔽部，並設置具有至少一部分未被浸泡於液相之該一次冷媒之該遮蔽部的板狀構件。 [2]如[1]項之冷卻裝置，該容器內面表面積增大部是複數個板狀翅。 [3]如[1]或[2]項之冷卻裝置，該板狀構件在該容器內面表面積增大部之沿著對重力方向正交的方向之周圍的一部分具有從該遮蔽部延伸的支撐部。 [4]如[1]至[3]項之任一項的冷卻裝置，該遮蔽部具有向重力方向之上方突出的突出部。 [5]如[3]或[4]項之冷卻裝置，該支撐部與該容器之內面或該容器內面表面積增大部成為一體。 [6]如[3]至[5]項之任一項的冷卻裝置，該支撐部被該板狀翅夾持。 [7]如[3]至[6]項之任一項的冷卻裝置，該遮蔽部具有比該支撐部更向該容器之內面的方向延伸的遮蔽部延伸部位。 [8]如[3]至[6]項之任一項的冷卻裝置，該支撐部具有比該遮蔽部更向該容器之內面的方向延伸的第1延伸部位。 [9]如[3]至[6]項之任一項的冷卻裝置，該支撐部具有比該遮蔽部更向重力方向之上方延伸的第2延伸部位。 [10]如[2]至[9]項之任一項的冷卻裝置，從該板狀翅的頭端至該遮蔽部之重力方向的下方側之面的距離對該板狀翅的高度的比是0以上且4.0以下。 [11]如[1]或[2]項之冷卻裝置，該遮蔽部具有在重力方向被折彎之彎曲部，該彎曲部與該容器內面表面積增大部接觸，該遮蔽部的緣部與該凝結管接觸。 [12]如[1]至[11]項之任一項的冷卻裝置，沿著重力方向之上方設置複數個該遮蔽部。 [13]如[1]至[12]項之任一項的冷卻裝置，該遮蔽部具有在平面視與該發熱體重疊的區域。 [14]如[2]至[13]項之任一項的冷卻裝置，係該遮蔽部的寬度對該板狀翅的寬度之比是0.3以上且1.5以下。
在該[1]項之冷卻裝置的形態，因為被封入容器之內部的一次冷媒接受來自發熱體的熱，而從液相往氣相進行相變化，已往氣相進行相變化的一次冷媒係利用貫穿該容器之內部的氣相部並二次冷媒流通的凝結管，從氣相往液相進行相變化，在該相變化時從一次冷媒所放出的潛熱向在凝結管流通的二次冷媒傳導。從一次冷媒接受潛熱的二次冷媒係藉由在凝結管從冷卻裝置之內部向外部流通，而向冷卻裝置之外部輸送潛熱。已接受潛熱的二次冷媒係在被設置於冷卻裝置之外部的二次冷媒冷卻部被冷卻。又，因為在容器內面表面積增大部之重力方向的上方所設置之板狀構件係具有至少一部分未被浸泡於液相之一次冷媒中的遮蔽部，所以板狀構件之遮蔽部的至少一部分係位於容器之內部的氣相部。
在本專利說明書中，「平面視」，係意指從重力方向之上方檢視的狀態。 [發明之效果]
若依據本發明之冷卻裝置的形態，設置位於容器內面表面積增大部之重力方向的上方且凝結管之重力方向的下方之具有未浸泡於液相之一次冷媒中之遮蔽部的板狀構件，藉此，使冷卻裝置變成小型，或一次冷媒沸騰，都可防止一次冷媒之液滴附著於凝結管。因此，使冷卻裝置變成小型，亦可防止凝結管所造成之一次冷媒之凝結效率的降低，而可得到優異的冷卻性能。
又，若依據本發明之冷卻裝置的形態，藉凝結管之冷卻作用從氣相往液相進行相變化的一次冷媒從凝結管之外表面向板狀構件之遮蔽部滴下，而冷卻板狀構件之遮蔽部，藉此，板狀構件之遮蔽部可有助於氣相之一次冷媒的凝結，而液相之一次冷媒可向容器內面表面積增大部圓滑地回流。又，藉由板狀構件之遮蔽部抑制一次冷媒之液滴向容器內飛散，而可防止從發熱體受熱之一次冷媒的不足。因此，即使發熱體之發熱量增大，亦可防止液相之一次冷媒的乾掉，而可得到優異的冷卻性能。
又，若依據本發明之冷卻裝置的形態，因為板狀構件之遮蔽部可有助於氣相之一次冷媒的凝結，所以即使發熱體之發熱量增大，亦可在不增強凝結管下使冷卻裝置圓滑地運轉。
若依據本發明之冷卻裝置的形態，藉由板狀構件在容器內面表面積增大部之周圍的一部分具有支撐部，一次冷媒沸騰而一次冷媒之液面起浪，亦因為一次冷媒回到容器內面表面積增大部之位置，所以可將容器內面表面積增大部確實地浸泡於一次冷媒。又，藉由板狀構件在容器內面表面積增大部之周圍的一部分具有支撐部，將板狀構件之遮蔽部確實地固定於容器之內部。
若依據本發明之冷卻裝置的形態，藉由遮蔽部具有向重力方向之上方突出的突出部，因為將該突出部定位於一次冷媒易蒸發的區域，所以氣相之一次冷媒可從遮蔽部之重力方向的下方側向凝結管的方向圓滑地流通。
若依據本發明之冷卻裝置的形態，藉由支撐部與該容器之內面或該容器內面表面積增大部成為一體，板狀構件之固定穩定性提高。
若依據本發明之冷卻裝置的形態，藉由支撐部被容器內面表面積增大部之板狀翅夾持，可易於得到板狀構件之固定穩定性。
若依據本發明之冷卻裝置的形態，藉由遮蔽部具有比支撐部更向容器之內面的方向延伸的遮蔽部延伸部位，即使一次冷媒之沸騰區域擴大，亦可確實地防止一次冷媒的液滴附著於凝結管。
若依據本發明之冷卻裝置的形態，藉由支撐部具有比遮蔽部更向容器之內面的方向延伸的第1延伸部位，液相的一次冷媒可向容器內面表面積增大部圓滑地流通。
若依據本發明之冷卻裝置的形態，藉由支撐部具有比該遮蔽部更向重力方向之上方延伸的第2延伸部位，在凝結管之外面所凝結之液相的一次冷媒更確實地向容器內面表面積增大部回流。
若依據本發明之冷卻裝置的形態，在重力方向被折彎之遮蔽部的彎曲部與容器內面表面積增大部接觸，遮蔽部的緣部與凝結管接觸，藉此，可易於得到板狀構件之遮蔽部的固定穩定性。
以下，一面使用圖面，一面說明本發明之實施形態例的冷卻裝置。首先，說明本發明之第1實施形態例的冷卻裝置。圖1係說明本發明之第1實施形態例的冷卻裝置之概要的立體圖。圖2係說明本發明之第1實施形態例的冷卻裝置之概要的側面剖面圖。圖3係說明本發明之第1實施形態例之冷卻裝置的概要之圖2的A－A剖面圖。
如圖1~圖3所示，本發明之第1實施形態例的冷卻裝置1係包括：容器10；一次冷媒20，係被封入容器10之內部；以及凝結管40，係貫穿容器10之內部的氣相部11，並二次冷媒30流通。藉由是冷卻對象之發熱體100與容器10的外面12以熱性連接，冷卻發熱體100。在冷卻裝置1，係發熱體100與容器10之底面16以熱性連接。
在容器10之內部，係形成中空的空洞部13。空洞部13係對外部環境被密閉的空間，並藉脫氣處理被降壓。容器10係減少高度方向之尺寸的平面型，並以容器10之平面方向成為對重力方向大致正交之方向的方式橫向配置長方體的容器10，並以橫向配置發熱體100之姿勢與容器10之底面16以熱性連接。在冷卻裝置1，係在需要將冷卻裝置設置於高度方向窄之空間的情況，特別有效。在需要高密度地搭載發熱體100時，像這樣，冷卻裝置1係在窄小空間亦可設置。
又，如圖1、圖2所示，在空洞部13，係收容既定量之液相的一次冷媒20。液相之一次冷媒20係以可形成氣相部11之體積量被收容於容器10之內部。在空洞部13之重力方向的下方側，液相之一次冷媒20存在，而在空洞部13之重力方向的上方側，形成未收容液相之一次冷媒20的氣相部11。在冷卻裝置1，係在容器10的外面12中液相之一次冷媒20所存在的部位，將發熱體100以熱性連接。藉由將發熱體100之對容器10的連接位置作為該部位，從發熱體100往液相之一次冷媒20的導熱變成圓滑，而可減少從發熱體100往一次冷媒20的熱阻。
在容器10的內面15中，與將發熱體100以熱性連接之部位對應的區域(在冷卻裝置1，係底面16)，係形成凹凸等是使容器10之內面15的表面積增大之部位的容器內面表面積增大部50。容器內面表面積增大部50係被設置於在平面視與發熱體100重疊的位置。藉由形成容器內面表面積增大部50，在容器10的內面15中與將發熱體100以熱性連接之部位對應的區域，容器10之內面15與液相之一次冷媒20的接觸面積增大。因此，藉容器內面表面積增大部50，經由容器10之從發熱體100往液相之一次冷媒20的導熱變成圓滑。結果，促進一次冷媒20之從液相往氣相的相變化，而冷卻裝置1之冷卻特性更提高。
容器內面表面積增大部50係被浸泡於容器10所收容之液相的一次冷媒20中。因此，容器內面表面積增大部50係與液相之一次冷媒20直接接觸。容器內面表面積增大部50係亦可整體被浸泡於液相之一次冷媒20中，亦可一部分被浸泡於液相之一次冷媒20中。此外，在冷卻裝置1，係容器內面表面積增大部50整體被浸泡於液相之一次冷媒20中。
容器內面表面積增大部50係例如，在使用模具之容器10之成形、將與容器10係不同的構件安裝於容器10之內面15等，可設置。作為容器內面表面積增大部50之形態，例如，可列舉在容器10之內面15所形成的凹凸部，作為具體例，係可列舉在容器10之內面15所立設的板狀翅、針翅、在容器10之內面15所形成的凹部、槽部等。作為板狀翅、針翅之形成方法，例如，列舉將另外製作之板狀翅、針翅以焊接、軟焊、燒結等安裝於容器10之內面15的方法、切削容器10之內面15的方法、擠出的方法、蝕刻的方法等。又，作為凹部、槽部之形成方法，例如，列舉切削容器10之內面15的方法、擠出的方法、蝕刻的方法等。其中，以從發熱體100往液相之一次冷媒20的導熱更優異的觀點，具有複數個板狀翅51、51、…之容器內面表面積增大部50為佳。從上述，在冷卻裝置1，係作為容器內面表面積增大部50，並列地配置複數個正方形或長方形的板狀翅51。
容器內面表面積增大部50的材料係無特別地限定，例如，可列舉導熱構件。作為容器內面表面積增大部50之材料的具體例，係可列舉金屬構件(例如銅、銅合金、鋁、鋁合金、不銹鋼等)、碳構件(例如石墨等)。又，容器內面表面積增大部50係其至少一部分亦可利用導熱性材料之燒結體或粒子狀之導熱性材料的集合體(未圖示)形成，例如亦可利用金屬燒結體或碳粒子的集合體形成。金屬燒結體或碳粒子的集合體係例如亦可設置於容器內面表面積增大部50之表面部。更具體而言，例如，亦可在容器10之內面15所立設之板狀翅51的表面部，層狀地形成金屬燒結體等之導熱性材料的燒結體或碳粒子及/或金屬粉的集合體等之粒子狀之導熱性材料的集合體。藉由以導熱性材料之金屬燒結體或粒子狀之導熱性材料的集合體形成容器內面表面積增大部50之至少一部分，因為在容器內面表面積增大部50形成多孔質部，所以更促進一次冷媒20之從液相往氣相的相變化，而冷卻裝置1之冷卻性能更提高。
容器內面表面積增大部50由導熱性材料之燒結體或粒子狀之導熱性材料的集合體構成時，容器內面表面積增大部50之整體成為多孔質體，因在多孔質體中產生氣相之一次冷媒並滯留，可能無法充分地得到從容器內面表面積增大部50往液相之一次冷媒20的導熱性。可是，藉由在板狀翅51之表面部，層狀地形成導熱性材料之金屬燒結體或粒子狀之導熱性材料的集合體，一面更促進一次冷媒20之從液相往氣相的相變化，一面從容器內面表面積增大部50往液相之一次冷媒20的導熱性提高，結果，冷卻裝置1之冷卻性能更提高。作為金屬燒結體之材料，係例如可列舉金屬粉、金屬纖維、金屬網孔、金屬編織體、金屬箔等。這些金屬材料係亦可單獨地使用，亦可併用2種以上。又，作為金屬燒結體之金屬種類，係無特別地限定，例如可列舉銅、銅合金等。金屬燒結體係藉由以爐等之加熱手段對金屬材料等加熱可形成。又，藉由對板狀翅51之表面將金屬粉進行熔射加工，可形成是具有微細之凹凸的被膜狀之粒子狀之導熱性材料的集合體。又，亦可藉雷射等對金屬粉進行熔化形成，而形成粒子狀之導熱性材料的集合體。又，作為形成碳粒子之集合體的碳粒子，係無特別地限定，例如可列舉碳奈米粒子、碳黑等。
凝結管40係被設置於容器10之空洞部13中重力方向的上方側。凝結管40係管狀構件，並貫穿容器10之內部的氣相部11。凝結管40係位於在將發熱體100以熱性連接的部位之比容器10之內面15更往重力方向之上方的位置。凝結管40之內部空間係與容器10之內部(空洞部13)未連通。即，凝結管40之內部空間係與氣相部11未連通，而成為與氣相部11獨立的空間。又，凝結管40係被收容於重力方向的下方側，並與所貯存之液相的一次冷媒20係未接觸。即，容器10所貯存之液相的一次冷媒20係與二次冷媒30所流通的凝結管40未接觸。在凝結管40之外面41，係亦可形成凹凸等使凝結管40之外面41的表面積增大的部位(凝結管外面表面積增大部)，亦可是平滑面。又，在凝結管40之內面42，係亦可形成凹凸等使凝結管40之內面42的表面積增大的部位(凝結管內面表面積增大部)，亦可是平滑面。在圖1、圖2，為方便，凝結管40之外面41、凝結管40之內面42都採用平滑面。
如圖1、圖2所示，在冷卻裝置1，設置複數支凝結管40、40、…。複數支凝結管40、40、…係在空洞部13彼此並列地被配置成大致同一平面狀。凝結管40之徑向的截面形狀係圓形、橢圓形、扁平形狀、四角形、圓角長方形等，無特別地限定，在冷卻裝置1，係成為大致圓形。
在容器10中對應於氣相部11的部位形成貫穿孔(未圖示)，藉由將凝結管40嵌插入該貫穿孔，可在仍然維持空洞部13之密閉狀態下，將凝結管40安裝於容器10。
在凝結管40，係液相之二次冷媒30沿著凝結管40之延伸方向在固定方向流通。因此，二次冷媒30係以經由凝結管40之壁面貫穿氣相部11的方式流通。二次冷媒30係例如被冷卻至比發熱體100之容許最高溫度更低溫的液溫。
如圖1~圖3所示，在冷卻裝置1，係設置具有遮蔽部61的板狀構件60。板狀構件60之遮蔽部61係位於容器內面表面積增大部50之重力方向的上方且凝結管40之重力方向的下方。又，遮蔽部61之至少一部分未被浸泡於在空洞部13之重力方向的下方所貯存之液相的一次冷媒20。在冷卻裝置1，係遮蔽部61之整體未被浸泡於在空洞部13之重力方向的下方所貯存之液相的一次冷媒20。因此，遮蔽部61之整體位於容器10的氣相部11。遮蔽部61係沿著容器10之底面16及容器內面表面積增大部50延伸之板狀的部位，並介於容器內面表面積增大部50與凝結管40之間。又，遮蔽部61係成為在平面視與容器內面表面積增大部50之整體重疊的大小。從上述，遮蔽部61係將容器內面表面積增大部50之整體設置於從凝結管40遮蔽的位置。又，遮蔽部61係被設置於在平面視與發熱體100重疊的位置。
在冷卻裝置1，遮蔽部61係平板狀之構件。又，在冷卻裝置1，遮蔽部61之在平面視的形狀係與容器內面表面積增大部50之在平面視的形狀對應，因為容器內面表面積增大部50之在平面視的形狀是矩形，所以遮蔽部61之在平面視的形狀係成為矩形。又，遮蔽部61係與容器10之內面15未接觸，並在遮蔽部61的側面與容器10的內面15之間形成空間。
又，如圖1、圖2所示，板狀構件60係具有從遮蔽部61延伸的支撐部62。即，板狀構件60係具有遮蔽部61與支撐部62。支撐部62係沿著重力方向延伸。又，支撐部62係被設置於容器內面表面積增大部50之沿著對重力方向正交的方向之周圍的一部分。因此，支撐部62係被設置於容器內面表面積增大部50的外側。支撐部62的一端63係與遮蔽部61連續，支撐部62的另一端64係與容器10之底面16接觸。藉支撐部62，將遮蔽部61固定於既定位置。支撐部62係與底面16以外之容器10的內面15未接觸。
在冷卻裝置1，支撐部62係矩形的平板部位。又，在冷卻裝置1，係具有彼此相對向的2個支撐部62－1、62－2。板狀構件60係成為支撐部62－1、62－2從遮蔽部61的兩端部在鉛垂方向延伸的形狀。因此，在平面視的形狀是矩形之容器內面表面積增大部50的周圍中相對向的2邊係藉板狀構件60之支撐部62－1與支撐部62－2封閉，而其他之相對向的2邊係開放。從上述，容器內面表面積增大部50係在其他之相對向之2邊的位置與板狀構件60之外側連通。又，板狀構件60係具有由支撐部62所構成之封閉部與未設置支撐部62的開放部。又，如圖3所示，在冷卻裝置1，支撐部62－1、62－2的寬度係成為與遮蔽部61的寬度大致相等。因此，藉由在遮蔽部61與支撐部62－1、62－2之間將矩形之平板進行彎曲加工，可形成板狀構件60。
支撐部62係藉由將另一端64與容器10之底面16接合，而將板狀構件60固定於容器10之內面15，並將遮蔽部61固定於既定位置。因此，板狀構件60之對容器10的固定穩定性提高。又，支撐部62係藉由將另一端64與容器10之底面16接合，而與容器10之內面15成為一體。作為該接合方法，係無特別地限定，例如列舉焊接、軟焊等。
在容器內面表面積增大部50之重力方向的上方且凝結管40之重力方向的下方，設置具有未浸泡於液相之一次冷媒20中之遮蔽部61的板狀構件60，藉此，使冷卻裝置1變成小型(在高度方向小型化)，或一次冷媒20因來自發熱體100之熱而沸騰，都可防止一次冷媒20之液滴附著於凝結管40。因此，使冷卻裝置1變成小型，亦可防止凝結管40所造成之一次冷媒20之凝結效率的降低，而可得到優異的冷卻性能。
又，藉凝結管40之冷卻作用從氣相往液相進行相變化的一次冷媒20從凝結管40之外面41向板狀構件60之遮蔽部61滴下，而冷卻遮蔽部61，藉此，遮蔽部61可有助於氣相之一次冷媒的凝結，而液相之一次冷媒20可向容器內面表面積增大部50圓滑地回流。又，藉由板狀構件60之遮蔽部61抑制一次冷媒20之液滴擴散至容器10的氣相部11，而可防止從發熱體100受熱之一次冷媒20的不足。因此，即使發熱體100之發熱量增大，亦可防止液相之一次冷媒20的乾掉，而可得到優異的冷卻性能。
又，因為板狀構件60之遮蔽部61可有助於氣相之一次冷媒的凝結，所以即使發熱體100之發熱量增大，亦可在不增強凝結管40下使冷卻裝置1圓滑地運轉。又，藉由板狀構件60在容器內面表面積增大部50之周圍的一部分具有支撐部62，容器10之內部所貯存之液相的一次冷媒20沸騰而一次冷媒20之液面起浪，亦因為一次冷媒20迅速地回到容器內面表面積增大部50之位置，所以可將容器內面表面積增大部50確實地浸泡於液相之一次冷媒20。
圖2所示之從板狀翅51的前端至遮蔽部61之重力方向的下方側之面的距離L對板狀翅51的高度H的比(L/H)係無特別地限定，例如，從一面確實地防止已沸騰之一次冷媒20的液滴附著於凝結管40，一面接受發熱體100之熱而從液相往氣相進行相變化的一次冷媒可圓滑地流通至凝結管40的觀點，0以上且4.0以下為佳，1.0以上且2.0以下特佳。此外，在圖2，為了在圖面上之說明的方便，L/H係採用未滿1.0。
圖3所示之遮蔽部61的寬度W2對板狀翅的寬度W1之比(W2/W1)係無特別地限定，從一面確實地防止已沸騰之一次冷媒20的液滴附著於凝結管40，一面接受發熱體100之熱而從液相往氣相進行相變化的一次冷媒可圓滑地流通至凝結管40的觀點，0.3以上且1.5以下為佳，0.5以上且1.2以下特佳。此外，在圖3，該比(W2/W1)係超過1.0。
作為容器10的材料，係無特別地限定，可使用廣泛的材料，例如，可列舉銅、銅合金、鋁、鋁合金、鎳、鎳合金、不銹鋼、鈦、鈦合金等。作為凝結管40的材料，係無特別地限定，例如，可列舉銅、銅合金、鋁、鋁合金、鎳、鎳合金、不銹鋼、鈦、鈦合金等。作為一次冷媒，係無特別地限定，可使用廣泛的材料，例如，可列舉電性絕緣性的冷媒。作為具體例，例如可列舉水、氟碳化合物類、環戊烷、乙二醇、這些之混合物等。這些一次冷媒中，從電性絕緣性的觀點，氟碳化合物類、環戊烷、乙二醇為佳，氟碳化合物類特佳。作為二次冷媒，係無特別地限定，例如可列舉水、不凍液(主成分係例如乙二醇)等。
其次，說明第1實施形態例之冷卻裝置1的動作及使用冷卻裝置1之冷卻系統。首先，說明冷卻裝置1的動作。
因在空洞部13之重力方向的下方所貯存之液相的一次冷媒20接受來自發熱體100的熱，液相之一次冷媒20往氣相進行相變化，而吸收來自發熱體100的熱，作為潛熱。往氣相進行相變化之一次冷媒係向重力方向的上方移動，經由板狀構件60的開放部向容器10的氣相部11整體流入。另一方面，在貫穿氣相部11的凝結管40，係低溫之二次冷媒30流通。又，藉板狀構件60之遮蔽部61，防止沸騰而擴散之一次冷媒20的液滴附著於凝結管40之外面41。藉由低溫之二次冷媒30在防止一次冷媒20之液滴的附著之凝結管40流通，被配置於氣相部11的凝結管40係發揮優異的熱交換作用。往氣相進行相變化的一次冷媒係藉由對凝結管40之外面41接觸或接近，利用凝結管40之熱交換作用，放出潛熱，而從氣相往液相進行相變化。在從氣相往液相之相變化時從一次冷媒所放出的潛熱向在凝結管40流通的二次冷媒30傳導。又，往液相進行相變化的一次冷媒20係藉重力作用，作為液相之一次冷媒20，從氣相部11向重力方向的下方回流。在此時，板狀構件60之遮蔽部61被回流之液相的一次冷媒20冷卻。一次冷媒20係在容器10之內部空間，重複地進行從液相往氣相之相變化及從氣相往液相的相變化。此外，在冷卻裝置1，係因為容器10的氣相部11具有既定體積，所以在一次冷媒20在容器10之內部空間重複地進行從液相往氣相之相變化及從氣相往液相的相變化時，不必形成如隔板之一次冷媒20的循環路徑。因此，容器10之構造係可簡化。從一次冷媒已接受熱之二次冷媒30係藉由沿著凝結管40之延伸方向從冷卻裝置1之內部向外部流通，向冷卻裝置1之外部輸送發熱體100的熱。
其次，說明使用第1實施形態例之冷卻裝置1的冷卻系統。在使用冷卻裝置1的冷卻系統，係使用冷卻裝置1、及連接從冷卻裝置1所延伸之凝結管40的二次冷媒冷卻部(未圖示)。進而，在該冷卻系統，係形成凝結管40成環狀地在冷卻裝置1與二次冷媒冷卻部循環之凝結管40的循環路徑。從一次冷媒已接受熱之二次冷媒30在凝結管40從冷卻裝置1流通至二次冷媒冷卻部，並在二次冷媒冷卻部被冷卻至既定液溫，例如比發熱體100之容許最高溫度更低溫的液溫。在二次冷媒冷卻部所冷卻之二次冷媒30係在凝結管40流通，而從二次冷媒冷卻部向冷卻裝置1回流，在冷卻裝置1的氣相部11發揮熱交換作用。因此，藉由二次冷媒30在冷卻裝置1與二次冷媒冷卻部環狀地循環，向氣相部11之區域連續地供給已被冷卻之二次冷媒30。
其次，說明本發明之第2實施形態例的冷卻裝置。此外，第2實施形態例的冷卻裝置係因為主要的構成元件與第1實施形態例的冷卻裝置共通，所以對與第1實施形態例之冷卻裝置相同的構成元件係使用相同的符號來說明。此外，圖4係說明本發明之第2實施形態例之冷卻裝置之概要的側面剖面圖。
在第1實施形態例之冷卻裝置1，遮蔽部61係平板狀的構件，但是如圖4所示，在第2實施形態例之冷卻裝置2，係替代之，遮蔽部61係在平面視的約中央部，具有向重力方向之上方突出的突出部70。又，突出部70係以沿著遮蔽部61之面方向橫渡遮蔽部61的方式所形成。在突出部70之從板狀翅51的前端至遮蔽部61之重力方向的下方側之面的距離L1係比在突出部70的周圍之從板狀翅51的頭端至遮蔽部61之重力方向的下方側之面的距離L2更大。作為突出部70的位置，係例如可列舉一次冷媒易蒸發的位置。具體而言，作為突出部70的位置，係可列舉在平面視和與容器10以熱性連接之發熱體100重疊的位置。
藉由遮蔽部61具有突出部70，氣相之一次冷媒可從遮蔽部61之重力方向的下方側向凝結管40的方向圓滑地流通。
其次，說明本發明之第3實施形態例的冷卻裝置。此外，第3實施形態例的冷卻裝置係因為主要的構成元件與第1、第2實施形態例的冷卻裝置共通，所以對與第1、第2實施形態例之冷卻裝置相同的構成元件係使用相同的符號來說明。此外，圖5係說明本發明之第3實施形態例之冷卻裝置之概要的側面剖面圖。
在第1實施形態例之冷卻裝置1，板狀構件60之支撐部62係與容器10之內面15成為一體，但是如5圖所示，在第3實施形態例之冷卻裝置3，係替代之，板狀構件60之支撐部62係與容器內面表面積增大部50成為一體。在冷卻裝置3，係藉由將支撐部62與位於容器內面表面積增大部50之最外部的板狀翅51接合，支撐部62與容器內面表面積增大部50成為一體。作為該接合的方法，係無特別地限定，例如可列舉焊接、軟焊等。
又，在冷卻裝置3，因為板狀構件60之支撐部62係與容器內面表面積增大部50成為一體，所以來自發熱體100的熱係亦向板狀構件60之支撐部62導熱。因此，亦可在浸泡於液相之一次冷媒20之支撐部62的表面，形成金屬燒結體等使支撐部62之表面之表面積增大的表面積增大部。藉由在支撐部62的表面形成表面積增大部，更促進一次冷媒20之從液相往氣相的相變化。
支撐部62與容器內面表面積增大部50成為一體，亦板狀構件60之對容器10的固定穩定性提高。
其次，說明本發明之第4實施形態例的冷卻裝置。此外，第4實施形態例的冷卻裝置係因為主要的構成元件與第1~第3實施形態例的冷卻裝置共通，所以對與第1~第3實施形態例之冷卻裝置相同的構成元件係使用相同的符號來說明。此外，圖6係說明本發明之第4實施形態例之冷卻裝置之概要的側面剖面圖。
在第3實施形態例之冷卻裝置3，係藉由將支撐部62與板狀翅51接合，而支撐部62與容器內面表面積增大部50成為一體，但是如圖6所示，在第4實施形態例之冷卻裝置4，係替代之，藉由板狀構件60之支撐部62被板狀翅51夾持，被固定於容器10。在冷卻裝置4，係支撐部62被位於容器內面表面積增大部50之最外部的板狀翅51與和該位於最外部之板狀翅51鄰接的板狀翅51夾持。
藉由支撐部62被板狀翅51夾持，可易於得到板狀構件60之對容器10的固定穩定性。
其次，說明本發明之第5實施形態例的冷卻裝置。此外，第5實施形態例的冷卻裝置係因為主要的構成元件與第1~第4實施形態例的冷卻裝置共通，所以對與第1~第4實施形態例之冷卻裝置相同的構成元件係使用相同的符號來說明。此外，圖7係說明本發明之第5實施形態例之冷卻裝置之概要的側面剖面圖。
在第1~第4實施形態例之冷卻裝置1~4，板狀構件60係支撐部62－1、62－2從遮蔽部61的兩端部在鉛垂方向延伸，但是如圖7所示，在第5實施形態例之冷卻裝置5，係替代之，支撐部62－1、62－2從比遮蔽部61之端部更靠近內側的部位在鉛垂方向延伸。又，支撐部62被位於容器內面表面積增大部50之最外部的板狀翅51與和該位於最外部之板狀翅51鄰接的板狀翅51夾持。
因此，在冷卻裝置5，係遮蔽部61之在平面視的面積係成為比冷卻裝置1~4之遮蔽部61之在平面視的面積更大的形態。板狀構件60之遮蔽部61係具有比支撐部62－1、62－2更向容器10之內面15之方向延伸的遮蔽部延伸部位65。遮蔽部延伸部位65係平板狀的部位。
藉由遮蔽部61具有遮蔽部延伸部位65，一次冷媒20之沸騰區域擴大，亦可確實地防止一次冷媒20的液滴附著於凝結管。
其次，說明本發明之第6實施形態例的冷卻裝置。此外，第6實施形態例的冷卻裝置係因為主要的構成元件與第1~第5實施形態例的冷卻裝置共通，所以對與第1~第5實施形態例之冷卻裝置相同的構成元件係使用相同的符號來說明。此外，圖8係說明本發明之第6實施形態例之冷卻裝置之概要的平面剖面圖。
在第1~第5實施形態例之冷卻裝置1~5，支撐部62－1、62－2的寬度係與遮蔽部61的寬度大致相等，但是如圖8所示，在第6實施形態例之冷卻裝置6，係替代之，板狀構件60的支撐部62－1、62－2的寬度係比遮蔽部61的寬度更寬。支撐部62－1、62－2具有比遮蔽部61更向容器10之內面15之方向延伸的第1延伸部位66。第1延伸部位66係平板狀的部位。因為在第1延伸部位66之重力方向的上方係未設置遮蔽部61，所以第1延伸部位66之重力方向的上方係開放。
藉由支撐部62－1、62－2具有第1延伸部位66，液相之一次冷媒20被第1延伸部位66限制，並可向容器內面表面積增大部50圓滑地流通。
其次，說明本發明之第7實施形態例的冷卻裝置。此外，第7實施形態例的冷卻裝置係因為主要的構成元件與第1~第6實施形態例的冷卻裝置共通，所以對與第1~第6實施形態例之冷卻裝置相同的構成元件係使用相同的符號來說明。此外，圖9係說明本發明之第7實施形態例之冷卻裝置之概要的側面剖面圖。
如圖9所示，在第7實施形態例之冷卻裝置7，係板狀構件60之支撐部62－1、62－2更具有比遮蔽部61更向重力方向的上方延伸的第2延伸部位67。第2延伸部位67係平板狀的部位。例如，藉由在支撐部62的一端63與另一端64之間設置遮蔽部61，可形成第2延伸部位67。
藉由支撐部62－1、62－2具有第2延伸部位67，因為在凝結管40之外面41所凝結之液相的一次冷媒20沿著第2延伸部位67回流，所以更確實地向容器內面表面積增大部50回流。
其次，說明本發明之第8實施形態例的冷卻裝置。此外，第8實施形態例的冷卻裝置係因主要的構成元件與第1~第7實施形態例的冷卻裝置共通，所以對與第1~第7實施形態例之冷卻裝置相同的構成元件係使用相同的符號來說明。此外，圖10係說明本發明之第8實施形態例之冷卻裝置之概要的側面剖面圖。
如圖10所示，在第8實施形態例之冷卻裝置8，板狀構件60之遮蔽部61係僅被設置於發熱體100的正上部位。即，遮蔽部61係僅被設置於在平面視與發熱體100重疊的部分。又，支撐部62－1、62－2係被板狀翅51夾持。
在冷卻裝置8，係因為減少遮蔽部61之在平面視的面積，所以氣相之一次冷媒可從遮蔽部61之重力方向的下方側向凝結管40的方向更圓滑地流通。
其次，說明本發明之第9實施形態例的冷卻裝置。此外，第9實施形態例的冷卻裝置係因為主要的構成元件與第1~第8實施形態例的冷卻裝置共通，所以對與第1~第8實施形態例之冷卻裝置相同的構成元件係使用相同的符號來說明。此外，圖11係說明本發明之第9實施形態例之冷卻裝置之概要的側面剖面圖。
如圖11所示，在第9實施形態例之冷卻裝置9，係沿著重力方向設置複數個遮蔽部61。在冷卻裝置9，係沿著重力方向設置2個遮蔽部61－1、61－2。在容器內面表面積增大部50之外側設置支撐部62的板狀構件60－1具有重力方向之上方側的遮蔽部61－1，被容器內面表面積增大部50之板狀翅51夾持支撐部62的板狀構件60－2具有重力方向之下方側的遮蔽部61－2。又，板狀構件60－1之支撐部62係被配置成與板狀構件60－2之支撐部62相對向。即，成為在板狀構件60－1之內部配置板狀構件60－2之多段構造(在圖11，係2段構造)的板狀構件60。
在冷卻裝置9，藉由板狀構件60成為多段構造，液相之一次冷媒20可向容器內面表面積增大部50更圓滑地回流。
其次，說明本發明之第10實施形態例的冷卻裝置。此外，第10實施形態例的冷卻裝置係因為主要的構成元件與第1~第9實施形態例的冷卻裝置共通，所以對與第1~第9實施形態例之冷卻裝置相同的構成元件係使用相同的符號來說明。此外，圖12係說明本發明之第10實施形態例之冷卻裝置之概要的立體圖，圖13係說明本發明之第10實施形態例之冷卻裝置之概要的側面剖面圖。
在該第1~第9實施形態例之冷卻裝置1~9，板狀構件60係2個支撐部62從遮蔽部61在鉛垂方向延伸的形態，但是如圖12、圖13所示，在第10實施形態例之冷卻裝置110的板狀構件80，係替代之，遮蔽部81具有在重力方向被折彎的彎曲部82，支撐部係未設置。彎曲部82係被設置於遮蔽部81之寬度方向的中心部。板狀構件80係在側視V字形的構件。
彎曲部82與容器內面表面積增大部50接觸，遮蔽部81之緣部83與凝結管40接觸，藉此，板狀構件80係被固定。即，板狀構件80係藉由被裝入容器內面表面積增大部50與凝結管40之間而被固定。因此，在冷卻裝置110，係可易於得到板狀構件80之遮蔽部81的固定穩定性。又，在冷卻裝置110，係可將從重力方向的上方往下方流動之從氣相往液相進行相變化之一次冷媒的流動與從重力方向的下方往上方流動之從液相往氣相進行相變化之一次冷媒的流動更確實地分離。因此，在冷卻裝置110，係可得到優異的冷卻性能。
其次，說明本發明之其他的實施形態例的冷卻裝置。在上述之各實施形態例的冷卻裝置，係使用板狀之遮蔽部，但是亦可因應於需要，在遮蔽部設置貫穿口。貫穿口之個數係亦可是1個，亦可是複數個。又，亦可將網孔構件蓋在貫穿口。藉由在遮蔽部設置貫穿口，可使從液相往氣相進行相變化的一次冷媒之往凝結管方向的流動成為更圓滑。又，在上述之各實施形態例的冷卻裝置，容器之在平面視的形狀係四角形，但是容器的形狀係無特別地限定，例如，亦可是五角形以上之多角形、圓形、橢圓形、這些形狀的組合。又，在上述之各實施形態例的冷卻裝置，係將一個發熱體與容器以熱性連接，但是與容器以熱性連接之發熱體的數量係無特別地限定，亦可是複數個。 [工業上之可利用性]
本發明之冷卻裝置係因為可一面避免裝置的大型化一面發揮優異的冷卻特性，所以在廣泛之領域可利用，例如在冷卻中央運算處理裝置(CPU)等電路基板所搭載之發熱體大之電子元件的領域利用價值高。
1,2,3,4,5,6,7,8,9,110:冷卻裝置 10:容器 11:氣相部 20:一次冷媒 30:二次冷媒 40:凝結管 50:容器內面表面積增大部 60,80:板狀構件 61,81:遮蔽部 62:支撐部
[圖1]係說明本發明之第1實施形態例的冷卻裝置之概要的立體圖。 [圖2]係說明本發明之第1實施形態例的冷卻裝置之概要的側面剖面圖。 [圖3]係說明本發明之第1實施形態例之冷卻裝置的概要之圖2的A－A剖面圖。 [圖4]係說明本發明之第2實施形態例之冷卻裝置之概要的側面剖面圖。 [圖5]係說明本發明之第3實施形態例之冷卻裝置之概要的側面剖面圖。 [圖6]係說明本發明之第4實施形態例之冷卻裝置之概要的側面剖面圖。 [圖7]係說明本發明之第5實施形態例之冷卻裝置之概要的側面剖面圖。 [圖8]係說明本發明之第6實施形態例之冷卻裝置之概要的側面剖面圖。 [圖9]係說明本發明之第7實施形態例之冷卻裝置之概要的側面剖面圖。 [圖10]係說明本發明之第8實施形態例之冷卻裝置之概要的側面剖面圖。 [圖11]係說明本發明之第9實施形態例之冷卻裝置之概要的側面剖面圖。 [圖12]係說明本發明之第10實施形態例之冷卻裝置之概要的立體圖。 [圖13]係說明本發明之第10實施形態例之冷卻裝置之概要的側面剖面圖。
1:冷卻裝置
10:容器
11:氣相部
12:外面
13:空洞部
15:內面
16:底面
20:一次冷媒
30:二次冷媒
40:凝結管
41:外面
42:內面
50:容器內面表面積增大部
51:板狀翅
60:板狀構件
61:遮蔽部
62:支撐部
62-1,62-2:支撐部
63:一端
64:另一端
100:發熱體

Claims (13)

  1. 一種冷卻裝置，係包括： 容器，係將至少一個發熱體以熱性連接； 一次冷媒，係被封入該容器之內部；以及 凝結管，係貫穿該容器之內部的氣相部，並二次冷媒流通； 在該容器之外面中，液相之該一次冷媒所存在的部位或液相之該一次冷媒所存在的部位之附近，將該發熱體以熱性連接； 在將該發熱體以熱性連接之該容器的內面，形成使與液相之該一次冷媒之接觸面積增大的容器內面表面積增大部； 該容器內面表面積增大部之至少一部分是被浸泡於液相之該一次冷媒，並位於該容器內面表面積增大部之重力方向的上方，且該凝結管之重力方向的下方之遮蔽部，並設置具有至少一部分未被浸泡於液相之該一次冷媒之該遮蔽部的板狀構件； 該板狀構件在該容器內面表面積增大部之沿著對重力方向正交的方向之周圍的一部分具有從該遮蔽部延伸的支撐部。
  2. 一種冷卻裝置，係包括： 容器，係將至少一個發熱體以熱性連接； 一次冷媒，係被封入該容器之內部；以及 凝結管，係貫穿該容器之內部的氣相部，並二次冷媒流通； 在該容器之外面中，液相之該一次冷媒所存在的部位或液相之該一次冷媒所存在的部位之附近，將該發熱體以熱性連接； 在將該發熱體以熱性連接之該容器的內面，形成使與液相之該一次冷媒之接觸面積增大的容器內面表面積增大部； 該容器內面表面積增大部之至少一部分是被浸泡於液相之該一次冷媒，並位於該容器內面表面積增大部之重力方向的上方，且該凝結管之重力方向的下方之遮蔽部，並設置具有至少一部分未被浸泡於液相之該一次冷媒之該遮蔽部的板狀構件； 該遮蔽部具有在重力方向被折彎之彎曲部，該彎曲部與該容器內面表面積增大部接觸，該遮蔽部的緣部與該凝結管接觸。
  3. 一種冷卻裝置，係包括： 容器，係將至少一個發熱體以熱性連接； 一次冷媒，係被封入該容器之內部；以及 凝結管，係貫穿該容器之內部的氣相部，並二次冷媒流通； 在該容器之外面中，液相之該一次冷媒所存在的部位或液相之該一次冷媒所存在的部位之附近，將該發熱體以熱性連接； 在將該發熱體以熱性連接之該容器的內面，形成使與液相之該一次冷媒之接觸面積增大的容器內面表面積增大部； 該容器內面表面積增大部之至少一部分是被浸泡於液相之該一次冷媒，並位於該容器內面表面積增大部之重力方向的上方，且該凝結管之重力方向的下方之遮蔽部，並設置具有至少一部分未被浸泡於液相之該一次冷媒之該遮蔽部的板狀構件； 該遮蔽部係沿著重力方向之上方被設置複數個。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之冷卻裝置，其中該容器內面表面積增大部是複數個板狀翅。
  5. 如申請專利範圍第1項之冷卻裝置，其中該遮蔽部具有向重力方向之上方突出的突出部。
  6. 如申請專利範圍第1項之冷卻裝置，其中該支撐部與該容器之內面或該容器內面表面積增大部成為一體。
  7. 如申請專利範圍第1項之冷卻裝置，其中該支撐部被板狀翅夾持。
  8. 如申請專利範圍第1項之冷卻裝置，其中該遮蔽部具有比該支撐部更向該容器之內面的方向延伸的遮蔽部延伸部位。
  9. 如申請專利範圍第1之冷卻裝置，其中該支撐部具有比該遮蔽部更向該容器之內面的方向延伸的第1延伸部位。
  10. 如申請專利範圍第1項之冷卻裝置，其中該支撐部具有比該遮蔽部更向重力方向之上方延伸的第2延伸部位。
  11. 如申請專利範圍第4項之冷卻裝置，其中從該板狀翅的前端至該遮蔽部之重力方向的下方側之面的距離對該板狀翅的高度的比是0以上且4.0以下。
  12. 如申請專利範圍第1至11項中任一項之冷卻裝置，其中該遮蔽部具有在平面視與該發熱體重疊的區域。
  13. 如申請專利範圍第4項之冷卻裝置，其中該遮蔽部的寬度對該板狀翅的寬度之比是0.3以上且1.5以下。
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