WO2015056288A1

WO2015056288A1 - 沸騰冷却装置、及びそれを用いた電子装置

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Publication number: WO2015056288A1
Application number: PCT/JP2013/077876
Authority: WO
Inventors: 藤本　貴行; 近藤　義広; 武田　文夫; 加藤　猛
Original assignee: 株式会社日立製作所
Priority date: 2013-10-15
Filing date: 2013-10-15
Publication date: 2015-04-23
Also published as: JPWO2015056288A1

Abstract

従来の技術では、１Ｕサーバや２Ｕサーバなど電子装置内の回路基板上に熱サイフォン式による沸騰冷却装置を高密度に実装させる際，熱サイフォンの放熱部（凝縮部）から各受熱部（沸騰部）へ凝縮した冷媒を安定して還流させることができないため，熱サイフォン内の沸騰凝縮伝熱を安定維持することができず，高い冷却性能を確保することが困難であった。本発明の沸騰冷却装置では、サーバなど電子装置内部に実装される回路基板上に搭載されるＣＰＵ（中央演算処理装置）など発熱素子からの熱を受けることにより，装置内に充填された冷媒が沸騰し蒸気を生成する受熱部（沸騰部）を２個備えており，かつ，前記受熱部で生成した冷媒蒸気を冷却凝縮させる放熱部（凝縮部）と，２個の受熱部と放熱部とを連結する単管とを備えており，さらに，２個の受熱部の内，放熱部より遠い位置に設置される受熱部と放熱部とを連結する単管は，２個の受熱部の内，放熱部により近い位置に設置される受熱部と放熱部とを連結する管の内側を貫通することにより，２個の受熱部の内，放熱部により近い位置に設置される受熱部と放熱部とを連結する管は外径の異なる外管と内管とを同心上に組み合わせた二重管の構造を有しており，放熱部において冷媒蒸気を凝縮させるための凝縮空間を，前記二重管の内管と外管それぞれに対して設けることを特徴とするものである。

Description

沸騰冷却装置、及びそれを用いた電子装置

本発明は，熱サイフォン式による沸騰冷却装置に関する。

地球温暖化問題に対する関心が高まる中，情報通信分野においてもグリーンＩＣＴ（Information and Communication Technology）による省電力化が緊急の課題となっている。特に，飛躍的に増加する情報を処理するクラウドコンピューティングにおいては，ＩＣＴプラットフォーム（サーバ，ストレージ，ネットワークなど電子装置）の集約，高集積化によるコンピューティングリソースの効率的な運用が不可欠である。
サーバなど電子装置は通常，データセンタ内のサーバ室に設置される１９インチ幅の標準ラックに搭載される。昨今のＩＣＴプラットフォーム高集積化へのニーズに対応するためには，電子装置をラックに高密度で実装させる必要があり，高密度実装に伴う電子装置から発生する熱を効率的に放熱させることが求められている。
通常，これら電子装置から発生する熱は，電子装置内部に設けられるファンにより冷却され，サーバ室内の空気へと放出される。例えば，〔特許文献１〕や〔特許文献２〕では，電子装置内の回路基板上のＣＰＵ（Central Processing Unit，中央演算処理装置）から発生する熱を，熱輸送効率の高い冷却装置である熱サイフォンにより冷却している。熱サイフォンは，サイフォン内に充填される冷媒の沸騰凝縮伝熱を用いた冷却装置である。ＣＰＵなどの発熱素子に接する受熱部（沸騰部）で発生した冷媒蒸気が，蒸気管（蒸気流路）により受熱部と接続された放熱部（凝縮部）へと流動し，放熱部にて電子装置内部のファンにより冷却，凝縮されることにより，ＣＰＵなどからの熱をサーバ室内の空気中へ放出させる。そして，放熱部で凝縮（液化）した冷媒は，放熱部と受熱部の高低差（ヘッド差）により，凝縮液管（液戻り流路）を介して放熱部と接続された受熱部へと還流されることにより，熱サイフォン内の沸騰凝縮伝熱が安定して維持される。
また，熱サイフォン式の沸騰冷却装置としては，例えば，〔特許文献３〕では，沸騰部と凝縮部とを連結する２本の連結管（蒸気管および凝縮液管）を，外径の異なる外管と内管とを同心上に組み合わせた二重管構造としている。また，〔特許文献４〕では，沸騰部と凝縮部とを連結する連結管（蒸気管および凝縮液管）を共通化（単管化）している。また，〔特許文献５〕、〔特許文献６〕、〔特許文献７〕では，沸騰部と凝縮部とを連結する連結管（蒸気管および凝縮液管）を共通化させると共に二重管構造としている。

特表２００７－５３３９４４号公報ＷＯ２０１０－０５０１２９号公報特開平１１－１７３７７８号公報特開平６－２２４３３７号公報特開平５－２２６５３０号公報特開平４－３７１７９５号公報特開昭６３－１９４１８９号公報

しかしながら、上記従来の技術では，以下の課題を解決することができない。
サーバなど電子装置をラックに高密度実装させるためには，ラックに搭載可能な電子装置数を増大させるため，電子装置の筐体高さを１Ｕもしくは２Ｕ（Ｕ：ラック搭載高さの最小寸法，１Ｕ＝４４．４５ｍｍ(１．７５インチ)）とする必要がある。また，サーバなど電子装置では，電子装置１台当りの演算処理能力を向上させるため，電子装置内の回路基板（マザーボード）を狭小空間内に高密度で実装させる必要がある。そのため，ＣＰＵなどの発熱素子は同一基板上に２個搭載される場合が多い。
このため，冷却装置である熱サイフォンを電子装置内の回路基板上に実装する際には，熱サイフォンに許容される実装空間が低減してしまう。例えば１Ｕサーバの場合，高さ上限値である約４４ｍｍの範囲内に，回路基板ならびに回路基板上に実装される熱サイフォンを収納させる必要があり，かつ，回路基板内に実装される熱サイフォンのフットプリント（設置面積）を極力低減させることが求められる。さらに，回路基板上の複数の発熱素子（例えばＣＰＵ２個）を同時に冷却させる必要がある。
上記の課題に対して，〔特許文献１〕，〔特許文献２〕で提案されている方法では，受熱部（沸騰部）と放熱部（凝縮部）を２本以上の連結管（蒸気管および凝縮液管）で連結しており，高密度実装された回路基板上に設置される熱サイフォンのフットプリント低減，および，熱サイフォンの薄型化が困難である。
また，〔特許文献３〕で提案されている方法では，沸騰部と凝縮部を連結する２本の連結管（蒸気管および凝縮液管）それぞれを二重管構造としており，蒸気管では内管および外管ともに冷媒蒸気が，凝縮液管では内管および外管ともに凝縮液が流れる構造であり，高密度実装された回路基板上に設置される熱サイフォンのフットプリント低減，および，熱サイフォンの薄型化が困難である。
また，〔特許文献４〕で提案されている方法では，沸騰部と凝縮部を連結する連結管（蒸気管および凝縮液管）を共通化（単管化）しているが，回路基板上の複数の発熱素子（例えばＣＰＵなど）を同時に冷却することができない。
また，〔特許文献５〕、〔特許文献６〕、〔特許文献７〕で提案されている方法では，沸騰部と凝縮部を連結する連結管（蒸気管および凝縮液管）を共通化すると共に二重管構造としているが，二重管の外管を冷媒蒸気が，内管を凝縮液が流れる構造であり，回路基板.上の複数の発熱素子（例えばＣＰＵなど）を同時に冷却することができない。
そこで本発明は，１Ｕサーバや２Ｕサーバなど高集積に回路基板が実装される電子装置内に，沸騰冷却装置である熱サイフォンを高密度実装させる際の上記課題を解決するものである。

上記課題を達成するために、本発明は装置内部に実装される発熱部材を冷却するための沸騰冷却装置において，発熱部材からの熱を受け，冷媒が沸騰し蒸気を生成する２個の受熱部と，前記受熱部で生成した冷媒蒸気を冷却凝縮させる放熱部と，２個の受熱部と放熱部とを連結する単管とを備え、２個の前記受熱部の内，放熱部より遠い位置に設置される第１の受熱部と放熱部とを連結する前記単管は，２個の受熱部の内，放熱部により近い位置に設置される受熱部と放熱部とを連結する管の内側を貫通することにより，２個の受熱部の内，放熱部により近い位置に設置される第２の受熱部と放熱部とを連結する管は，外径の異なる外管と内管とを同心上に組み合わせた二重管の構造を有し、前記放熱部において冷媒蒸気を凝縮させるための凝縮空間を，前記二重管の内管と外管それぞれに対して設けていることを特徴とするものである。
更に、本発明の沸騰冷却装置は、前記第１の受熱部の沸騰伝熱面および前記第２の受熱部の沸騰伝熱面は，前記放熱部の凝縮空間よりも低い位置に設置されることを特徴とするものである。
更に、本発明の沸騰冷却装置は、前記単管の前記第２の受熱部と前記放熱部とを連結する部分は傾斜していることを特徴とするものである。
更に、本発明の沸騰冷却装置は、前記単管の前記第１の受熱部と前記第２の受熱部とを連結する部分は傾斜していることを特徴とするものである。
更に、本発明の沸騰冷却装置は、前記放熱部にある前記凝縮空間はそれぞれ凝縮伝熱面を備えたことを特徴とするものである。
更に、本発明の沸騰冷却装置は、前記放熱部の内部に冷媒蒸気を冷却する冷却ジャケットを設けたことを特徴するものである。
また、本発明は電子装置において、前述の沸騰冷却装置を実装した回路基板を搭載することを特徴とするものである。
また、本発明は電子装置において、前述の沸騰冷却装置を複数実装した回路基板を搭載することを特徴とするものである。

本発明によれば，サーバなど電子装置内の回路基板上に熱サイフォン式による沸騰冷却装置を高密度実装させる際に，回路基板上の熱サイフォンのフットプリント（設置面積）を低減させることができると共に，熱サイフォンの放熱部から各受熱部へ凝縮した冷媒を安定して還流させることができるため，熱サイフォン内の沸騰凝縮伝熱を安定維持することができ，高い冷却性能を確保することが可能となる。

本発明の実施の形態を有する熱サイフォン式の沸騰冷却装置の概略断面図である。本発明の実施の形態を有する熱サイフォン式の沸騰冷却装置の概略平面図である。本発明の実施の形態を有する熱サイフォン式の沸騰冷却装置における，冷媒蒸気および凝縮液の流れの様子を示した説明図である。本発明の実施の形態を有する熱サイフォン式の沸騰冷却装置における，二重管構造の一例を示した説明図である。本発明の実施の形態を有する熱サイフォン式の沸騰冷却装置における，二重管構造の一例を示した説明図である。本発明の実施の形態を有する熱サイフォン式の沸騰冷却装置における，管取付け構造の一例を示した説明図である。本発明の実施の形態を有する熱サイフォン式の沸騰冷却装置を，従来の熱サイフォン式の沸騰冷却装置と比較した説明図である。本発明の実施の形態を有する熱サイフォン式の沸騰冷却装置を説明するための実測データである。本発明の実施の形態を有する熱サイフォン式の沸騰冷却装置の概略断面図である。本発明の実施の形態を有する熱サイフォン式の沸騰冷却装置の概略平面図である。本発明の実施の形態を有する熱サイフォン式の沸騰冷却装置を，電子装置に設置される回路基板上に実装した一例を示す説明図である。本発明の実施の形態を有する熱サイフォン式の沸騰冷却装置における，放熱部の概略断面図（図１ C-C’断面）である。本発明の実施の形態を有する熱サイフォン式の沸騰冷却装置における，放熱部の概略断面図（図１ D-D’断面）である。

本発明の実施の形態を図に従い以下に説明する。

図１は本発明の実施の形態を有する熱サイフォン式の沸騰冷却装置の概略断面図，図２は本発明の実施の形態を有する熱サイフォン式の沸騰冷却装置の概略平面図である。
沸騰冷却装置１００の構成は，サーバなど電子装置内の回路基板３０１に搭載されるＣＰＵ（中央演算処理装置）などの発熱素子２０１,２０２からの熱を受け，冷却装置１００内に充填された冷媒１１０,１１１が，沸騰伝熱面１０６,１０７において沸騰し蒸気を生成する受熱部Ａ（沸騰部）１０１，受熱部Ｂ（沸騰部）１０２と，前記受熱部Ａ１０１，受熱部Ｂ１０２で生成した冷媒蒸気を冷却ジャケット１５１により冷却させて，凝縮伝熱面１０８,１０９において凝縮させる凝縮空間１１２,１１３を有する放熱部（凝縮部）１０３と，放熱部１０３と受熱部Ａ１０１，放熱部１０３と受熱部Ｂ１０２とを連結する単管Ａ１０４，単管Ｂ１０５から成る。発熱素子２０１，２０２の配置によっては，図２に示すように，単管Ａ１０４を単管Ｂ１０５に対して傾斜させて，受熱部Ａ１０１および受熱部Ｂ１０２と配管Ａ１０４とを接合させる。
ここで，受熱部Ａ１０１，受熱部Ｂ１０２の内，放熱部１０３より遠い位置に設置される受熱部Ａ１０１と放熱部１０３とを連結する単管Ａ１０４は，放熱部１０３により近い位置に設置される受熱部Ｂ１０２と放熱部１０３とを連結する単管Ｂ１０５の内部を貫通しており，放熱部１０３と受熱部Ｂ１０２とを連結する管は，二重管の構造を呈している。つまり，単管Ａ１０４および単管Ｂ１０５がそれぞれ外径の異なる内管および外管となり，この内管（単管Ａ１０４）と外管（単管Ｂ１０５）とを同心上に組み合わせた二重管の構造となっている。
また，受熱部Ａ１０１の沸騰伝熱面１０６および受熱部Ｂ１０２の沸騰伝熱面１０７は，放熱部１０３の凝縮空間１１２、１１３よりも低い位置に設置される。そして，放熱部１０３により近い位置に設置される受熱部Ｂ１０２の沸騰伝熱面１０７の高さは，放熱部１０３より遠い位置に設置される受熱部Ａ１０１の沸騰伝熱面１０６の高さに対して，同等もしくは高くなっている。
冷却ジャケット１５１は，内部に例えば冷水などの冷媒を循環させる流路（図示せず）を設けており，冷水などの冷媒は外部の供給設備（図示せず）から冷却ジャケット１５１へと供給される。そして，冷却ジャケット１５１を，放熱シート（図示せず）など熱伝導性を有するシートを介して放熱部１０３と面接触させることにより，放熱部１０３は冷却され，凝縮伝熱面１０８,１０９にて冷媒蒸気が凝縮する。図１２および図１３に，放熱部１０３の概略断面図を示している。図１２は図１におけるC-C’断面図であり，図１３は図１におけるD-D’断面図である。図１２および図１３では，それぞれ凝縮伝熱面１０９および１０８は，例えばプレートフィンの構造を有している。
また，本発明の実施の形態において，放熱部１０３は電子装置内部に設置されるファンにより冷却される構造であってもよい。
次に，図３を用いて本発明の実施の形態を有する熱サイフォン式の沸騰冷却装置における，冷媒蒸気および凝縮液の流れの様子を説明する。
ＣＰＵなど発熱素子２０１からの熱を受けることで，冷却装置１００の受熱部Ａ１０１に充填された冷媒１１０は，沸騰伝熱面１０６において沸騰し蒸気１６１を生成する。発生した冷媒蒸気１６１は，受熱部Ａ１０１に連結されている単管Ａ１０４の内部空間１２１を介して，放熱部１０３の凝縮空間１１２へと流動する（冷媒蒸気１６５）。凝縮空間１１２内の凝縮伝熱面１０８にて凝縮された冷媒（凝縮液１６６）は，再び単管Ａ１０４の内壁面に沿って流動し，受熱部Ａ１０１へ還流する（凝縮液１６２）。
同様にして，発熱素子２０２からの熱を受けることで，冷却装置１００の受熱部Ｂ１０２に充填された冷媒１１１は，沸騰伝熱面１０７において沸騰し蒸気１６３を生成する。発生した冷媒蒸気１６３は，受熱部Ｂ１０２に連結されている単管Ｂ１０５の内部空間１２２を介して，放熱部１０３の凝縮空間１１３へと流動する（冷媒蒸気１６７）。凝縮空間１１３内の凝縮伝熱面１０９にて凝縮された冷媒（凝縮液１６８）は，再び単管Ｂ１０５の内壁面に沿って流動し，受熱部Ｂ１０２へ還流する（凝縮液１６４）。
次に，図４および図５を用いて、本発明の実施の形態を有する熱サイフォン式の沸騰冷却装置における二重管構造の一例を説明する。図４は，本発明の実施の形態を有する熱サイフォン式の沸騰冷却装置のうち，単管Ａ１０４および単管Ｂ１０５のみを図示した説明図であり，図５（Ａ）は二重管構造の概略断面図，図５（Ｂ）は二重管構造の概略平面図，図５（Ｃ）は二重管構造の概略側面図である。
単管Ａ１０４と単管Ｂ１０５とを部材１３３を介して嵌合させることで，単管Ａ１０４および単管Ｂ１０５が同心上に組み合わせられ，単管Ａ１０４および単管Ｂ１０５がそれぞれ外径の異なる内管および外管となる二重管の構造を形成する。ＣＰＵなどの発熱素子２０１，２０２の配置によっては，図４で示すように，単管Ａ１０４を単管Ｂ１０５に対して傾斜させる。

　さらに，単管Ｂ１０５に開口部を２箇所以上設ける。図４および図５では，一例として，単管Ｂ１０５の上部に開口部１３１を，単管Ｂ１０５の下部に開口部１３２を設けている。こうすることにより，図３にて説明したように，受熱部Ｂ１０２内で発生した冷媒蒸気１６３が，単管Ｂ１０５の開口部１３１から（冷媒蒸気１６３の一部は開口部１３２から）単管Ｂ１０５内へ流入する。そして，放熱部１０３の凝縮空間１１３へと流れた冷媒蒸気１６７は，凝縮空間１１３の凝縮伝熱面１０９にて凝縮され，その凝縮液１６８が再び単管Ｂ１０５内を受熱部Ｂ１０２側へと流動し，単管Ｂ１０５の開口部１３２から受熱部Ｂ１０２内の沸騰伝熱面１０７へと還流する（凝縮液１６４）。
以上より，受熱部Ａ１０１と放熱部１０３間を循環する冷媒蒸気および凝縮液による熱輸送経路と，受熱部Ｂ１０２と放熱部１０３間を循環する冷媒蒸気および凝縮液による熱輸送経路とを独立させることにより，受熱部Ａ１０１と受熱部Ｂ１０２への凝縮液の還流による冷媒の安定供給が確保され，その結果，熱サイフォンの沸騰凝縮伝熱による冷却性能を安定維持することが可能となる。かつ，受熱部Ｂ１０２と放熱部１０３間において，単管Ａ１０４と単管Ｂ１０５を二重管構造とすることにより，回路基板３０１上における沸騰冷却装置１００のフットプリント（設置面積）の低減，および，冷却装置の薄型化が可能となる。

　次に，図６を用いて、本発明の実施の形態を有する熱サイフォン式の沸騰冷却装置における，管取付け構造の一例を説明する。沸騰伝熱面１０６を有する受熱部Ａ１０１と，沸騰伝熱面１０７を有する受熱部Ｂ１０２と，単管Ａ１０４と単管Ｂ１０５において，単管Ａ１０４は，受熱部Ａ１０１に設けられた絞り部１４１と嵌合し，単管Ｂ１０５は，受熱部Ｂ１０２に設けられた絞り部１４２と嵌合させる。こうすることにより，単管Ａ１０４および単管Ｂ１０５が同心上に組み合わせられ，単管Ａ１０４および単管Ｂ１０５がそれぞれ外径の異なる内管および外管となる二重管の構造を形成する。

　さらに，単管Ａ１０４および単管Ｂ１０５のそれぞれに，開口部を２箇所以上設ける。図６では，一例として，単管Ａ１０４の上部に開口部１３４を，単管Ａ１０４の下部に開口部１３５を，単管Ｂ１０５の上部に開口部１３１を，単管Ｂ１０５の下部に開口部１３２を設けている。
こうすることにより，受熱部Ａ１０１内で発生した冷媒蒸気１６１は，単管Ａ１０４の開口部１３４から（冷媒蒸気１６１の一部は開口部１３５から）単管Ａ１０４内へ流入し，図３において説明したように，放熱部１０３にて凝縮した凝縮液が再び単管Ａ１０４内を受熱部Ａ１０１側へと流動し，単管Ａ１０４の開口部１３５から受熱部Ａ１０１内の沸騰伝熱面１０６へと還流する（凝縮液１６２）。また，受熱部Ｂ１０２内で発生した冷媒蒸気１６３は，単管Ｂ１０５の開口部１３１から（冷媒蒸気１６３の一部は開口部１３２から）単管Ｂ１０５内へ流入し，図３において説明したように，放熱部１０３にて凝縮した凝縮液が再び単管Ｂ１０５内を受熱部Ｂ１０２側へと流動し，単管Ｂ１０５の開口部１３２から受熱部Ｂ１０２内の沸騰伝熱面１０７へと還流する（凝縮液１６４）。
以上，図６で示した実施の形態においても，受熱部Ａ１０１と放熱部１０３間を循環する冷媒蒸気および凝縮液による熱輸送経路と，受熱部Ｂ１０２と放熱部１０３間を循環する冷媒蒸気および凝縮液による熱輸送経路を独立させることにより，受熱部Ａ１０１と受熱部Ｂ１０２への凝縮液の還流による冷媒安定供給が確保され，その結果，熱サイフォンの沸騰凝縮伝熱による冷却性能を安定維持することが可能となる。かつ，受熱部Ｂ１０２と放熱部１０３間において，単管Ａ１０４と単管Ｂ１０５を二重管構造とすることにより，回路基板３０１上における沸騰冷却装置１００のフットプリント（設置面積）の低減，および，冷却装置の薄型化が可能となる。

　次に，本発明の実施の形態を有する熱サイフォン式の沸騰冷却装置を，従来の熱サイフォン式の沸騰冷却装置と比較することにより，本発明の優位性を説明する。
図７（Ａ）および図７（Ｂ）は，従来の熱サイフォン式の沸騰冷却装置の概略平面図であり，ここではそれぞれ形態（１），形態（２）とする。図７（Ｃ）は本発明の実施の形態を有する熱サイフォン式の沸騰冷却装置の概略平面図で前述の図２と同一図であり，ここでは形態（３）とする。
形態（１）（図７（Ａ））では，単管５０４により，受熱部Ａ５０１と受熱部Ｂ５０２とを連結させ，単管５０５により，受熱部Ｂ５０２と放熱部５０３とを連結させている。受熱部Ｂ５０２と放熱部５０３との連結管は二重管ではない。一方，形態（２）（図７（Ｂ））では，受熱部Ａ５０１と放熱部５０３，および，受熱部Ｂ５０２と放熱部５０３とを，それぞれ単管５０４および単管５０５により連結させている。
また，図８は，上記の形態（１）および形態（２）の沸騰冷却装置における，冷却性能を検証した実測結果である。形態（１），形態（２）ともに，受熱部Ａおよび受熱部Ｂに供給した電力値（単位：Ｗ）と，そのときの受熱部Ａ５０１の沸騰伝熱面５０６の過熱度（伝熱面温度と飽和蒸気温度の差分（単位：Ｋ））であり，過熱度が低い方が冷却性能が高いことを意味している。
回路基板上の沸騰冷却装置のフットプリント（設置面積）については，形態（２）では受熱部Ａ５０１および受熱部Ｂ５０２のそれぞれから放熱部５０３へ単管５０４および単管５０５を連結させているため，形態（１）よりもフットプリントが大きくなってしまう。このように，高密度実装の点では形態（１）の方が形態（２）よりも有利であるが，一方，冷却性能の点では，形態（１）では沸騰伝熱面過熱度のばらつきが大きく（図８参照），伝熱面過熱度が一様に低い形態（２）よりも性能が大幅に悪化する。冷却性能向上（沸騰凝縮伝熱の安定性）の観点では，受熱部Ａ５０１および受熱部Ｂ５０２と放熱部５０３とをそれぞれ個別に単管接続する方が優位である。
以上より，回路基板上の沸騰冷却装置のフットプリント低減による高密度実装の実現，および，冷却性能の安定確保を両立させる形態は，図７（Ｃ）で示す形態（３），すなわち，本発明の形態を有する沸騰冷却装置となる。つまり，受熱部Ａ１０１および受熱部Ｂ１０２と放熱部１０３とを，それぞれ個別に単管Ａ１０４および単管Ｂ１０５により連結させ，かつ，放熱部１０３により近い位置に設置される受熱部Ｂ１０２と放熱部１０３とを連結する管を二重管構造とする形態となる。

次に、図９および図１０に本発明の他の実施の形態を示す。本発明の実施の形態においては，特に言及する以外は前述の実施例と同様の構成を備えるものである。この実施の形態においては、放熱部１０３の凝縮伝熱面１０８，１０９を凝縮空間１１２，１１３の側面に備えた構成になっている。この場合，冷却ジャケット１５１は，例えば，凝縮伝熱面１０８，１０９に挟まれるように設置することが可能である。
このような構成により、この実施の形態においては、冷却ジャケット１５１を凝縮伝熱面１０８，１０９に挟まれるように設置することで、前述の実施例と同様に凝縮伝熱面１０８,１０９にて冷媒蒸気が凝縮することを可能にしながら、放熱部１０３の構造の高さを低くすることを実現している。
尚、この凝縮伝熱面１０８,１０９は，例えばプレートフィンの構造を備えることが可能である
また，本発明の実施の形態において，放熱部１０３は電子装置内部に設置されるファンにより冷却される構造であってもよい。

図１１に，本発明の実施の形態を有する熱サイフォン式の沸騰冷却装置を，サーバなど電子装置に設置される回路基板３０１上に実装した一例を示す。いずれも１枚の回路基板３０１上にＣＰＵなどの発熱素子が４個実装された場合であり，同一基板３０１上に，本発明の実施の形態を有する冷却装置が２個実装されている。また，冷却装置以外に，メモリなどその他の素子４０１も混在して実装されている。
図１１（Ａ）は冷却装置を２個併設した場合であり，図１１（Ｂ）は２個の冷却装置の放熱部１０３を共通化した場合である。このように，回路基板上に２個以上ＣＰＵなど発熱素子が実装される場合においても，本発明の実施の形態を有する冷却装置を適用することが可能である。

　なお，以上説明した本発明の実施の形態を有する熱サイフォン式の沸騰冷却装置は，サーバなどの電子装置以外の高発熱実装を伴う装置にも適用できるものである。

１００…沸騰冷却装置，１０１…受熱部Ａ，１０２…受熱部Ｂ，１０３…放熱部，
１０４…単管Ａ，１０５…単管Ｂ，
１０６，１０７…沸騰伝熱面，１０８，１０９…凝縮伝熱面，
１１０，１１１…冷媒，
１１２，１１３，１１４…凝縮空間，
１３１，１３２，１３４，１３５…開口部，１３３…嵌合部材，
１５１…冷却ジャケット，
１６１，１６３，１６５，１６７…冷媒蒸気（流れ），
１６２，１６４，１６６，１６８…凝縮液（流れ），
２０１，２０２…発熱素子，
３０１…回路基板

Claims

装置内部に実装される発熱部材を冷却するための沸騰冷却装置において，
発熱部材からの熱を受け，冷媒が沸騰し蒸気を生成する２個の受熱部と，
前記受熱部で生成した冷媒蒸気を冷却凝縮させる放熱部と，
２個の受熱部と放熱部とを連結する単管とを備え、
２個の前記受熱部の内，放熱部より遠い位置に設置される第１の受熱部と放熱部とを連結する前記単管は，２個の受熱部の内，放熱部により近い位置に設置される第２の受熱部と放熱部とを連結する管の内側を貫通することにより，２個の受熱部の内，放熱部により近い位置に設置される第２の受熱部と放熱部とを連結する管は，外径の異なる外管と内管とを同心上に組み合わせた二重管の構造を有し、前記放熱部において冷媒蒸気を凝縮させるための凝縮空間を，前記二重管の内管と外管それぞれに対して設けていることを特徴とする沸騰冷却装置。
請求項１の沸騰冷却装置において、
前記第１の受熱部の沸騰伝熱面および前記第２の受熱部の沸騰伝熱面は，前記放熱部の凝縮空間よりも低い位置に設置されることを特徴とする沸騰冷却装置。
請求項１の沸騰冷却装置において、
前記単管の前記第２の受熱部と前記放熱部とを連結する部分は傾斜していることを特徴とする沸騰冷却装置。
請求項１の沸騰冷却装置において、
前記単管の前記第１の受熱部と前記第２の受熱部とを連結する部分は傾斜していることを特徴とする沸騰冷却装置。
請求項１の沸騰冷却装置において、
前記放熱部にある前期凝縮空間はそれぞれ凝縮伝熱面を備えたことを特徴とする沸騰冷却装置。
請求項１の沸騰冷却装置において、
前記放熱部の内部に冷媒蒸気を冷却する冷却ジャケットを設けたことを特徴とする沸騰冷却装置。
請求項１に記載の沸騰冷却装置を実装した回路基板を搭載する電子装置。
請求項１に記載の沸騰冷却装置を複数実装した回路基板を搭載する電子装置。