JP2002206880A - 沸騰冷却装置 - Google Patents
沸騰冷却装置Info
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- 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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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷媒容器と放熱器との間を冷媒が良好に循環
できる冷媒循環性を確保できる沸騰冷却装置を提供する
こと。 【解決手段】 放熱器３は、２本のヘッダ１１とチュー
ブ１２を具備し、２本のヘッダ１１が、それぞれ冷媒容
器２の上プレート６に開口するヘッダ差込孔より容器内
部へ差し込まれて冷媒室に連通している。但し、２本の
ヘッダ１１は、それぞれのヘッダ差込量が一方のヘッダ
１１Ａより他方のヘッダ１１Ｂの方が大きく設定されて
いる。チューブ１２は、２本のヘッダ１１に接続される
チューブ１２の両端部間で高低差を有し、冷媒容器２の
上プレート６に対し傾斜して設けられている。これによ
り、チューブ１２内で凝縮した凝縮冷媒がチューブ１２
の傾斜方向（下方）に流れ易くなり、凝縮冷媒がチュー
ブ１２内に滞留することが少なくなるので、良好な冷媒
循環性を確保できる。
できる冷媒循環性を確保できる沸騰冷却装置を提供する
こと。 【解決手段】 放熱器３は、２本のヘッダ１１とチュー
ブ１２を具備し、２本のヘッダ１１が、それぞれ冷媒容
器２の上プレート６に開口するヘッダ差込孔より容器内
部へ差し込まれて冷媒室に連通している。但し、２本の
ヘッダ１１は、それぞれのヘッダ差込量が一方のヘッダ
１１Ａより他方のヘッダ１１Ｂの方が大きく設定されて
いる。チューブ１２は、２本のヘッダ１１に接続される
チューブ１２の両端部間で高低差を有し、冷媒容器２の
上プレート６に対し傾斜して設けられている。これによ
り、チューブ１２内で凝縮した凝縮冷媒がチューブ１２
の傾斜方向（下方）に流れ易くなり、凝縮冷媒がチュー
ブ１２内に滞留することが少なくなるので、良好な冷媒
循環性を確保できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒の沸騰と凝縮
による潜熱移動によって発熱素子を冷却する沸騰冷却装
置に関する。
による潜熱移動によって発熱素子を冷却する沸騰冷却装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、コンピュータチップ等の電子
機器用素子の冷却には、アルミ製空冷フィン等が多く用
いられてきたが、素子の性能向上と共に発熱量が年々増
加しているため、空冷フィンでは対応できなくなってき
ている。そこで、素子の熱を冷媒に伝達し、その冷媒の
沸騰と凝縮による潜熱移動によって素子を冷却する沸騰
冷却装置が開発されている。
機器用素子の冷却には、アルミ製空冷フィン等が多く用
いられてきたが、素子の性能向上と共に発熱量が年々増
加しているため、空冷フィンでは対応できなくなってき
ている。そこで、素子の熱を冷媒に伝達し、その冷媒の
沸騰と凝縮による潜熱移動によって素子を冷却する沸騰
冷却装置が開発されている。
【０００３】この冷媒を用いた沸騰冷却装置の一例とし
て、例えば特開平10-256445 号公報がある。この公報に
記載された沸騰冷却装置は、複数枚のプレートを積層し
て構成された冷媒容器を具備している。この積層構造の
冷媒容器は、素子の熱を冷媒に伝える受熱部の表面積を
大きく確保でき、且つ比較的安価に製造できるメリット
がある。
て、例えば特開平10-256445 号公報がある。この公報に
記載された沸騰冷却装置は、複数枚のプレートを積層し
て構成された冷媒容器を具備している。この積層構造の
冷媒容器は、素子の熱を冷媒に伝える受熱部の表面積を
大きく確保でき、且つ比較的安価に製造できるメリット
がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の沸騰
冷却装置は、冷媒容器が密閉構造であり、発熱素子の熱
を受けて沸騰気化した冷媒蒸気が冷媒容器の内壁面で放
熱して凝縮する。この構成では、実用的にも冷媒容器の
大きさに限界があり、凝縮面積を大きく確保できないた
め、十分な放熱性能が得られないという問題がある。
冷却装置は、冷媒容器が密閉構造であり、発熱素子の熱
を受けて沸騰気化した冷媒蒸気が冷媒容器の内壁面で放
熱して凝縮する。この構成では、実用的にも冷媒容器の
大きさに限界があり、凝縮面積を大きく確保できないた
め、十分な放熱性能が得られないという問題がある。
【０００５】これに対し、冷媒容器の上部に放熱器を設
けた沸騰冷却装置（例えば特開2000-183259 号公報参
照）が知られている。放熱器は、冷媒容器の内部と連通
する一組のヘッダと、両ヘッダ間に設けられる複数本の
チューブ、及び放熱フィン等から構成される。この沸騰
冷却装置では、冷媒容器の内部で沸騰気化した冷媒蒸気
が一方のヘッダを経てチューブ内へ流れ込み、チューブ
内を流れる際に冷却されて凝縮し、液滴となって他方の
ヘッダから冷媒容器に還流する。
けた沸騰冷却装置（例えば特開2000-183259 号公報参
照）が知られている。放熱器は、冷媒容器の内部と連通
する一組のヘッダと、両ヘッダ間に設けられる複数本の
チューブ、及び放熱フィン等から構成される。この沸騰
冷却装置では、冷媒容器の内部で沸騰気化した冷媒蒸気
が一方のヘッダを経てチューブ内へ流れ込み、チューブ
内を流れる際に冷却されて凝縮し、液滴となって他方の
ヘッダから冷媒容器に還流する。
【０００６】この様な放熱器を有する沸騰冷却装置は、
冷媒容器と放熱器との間で良好に冷媒を循環させること
が高性能化のために不可欠となる。しかし、上記公報に
記載された従来装置では、冷媒容器を水平に配置して使
用した場合に、チューブ内で凝縮した液冷媒がそのまま
チューブ内に滞留する傾向がある。その結果、冷媒の循
環性が損なわれ、所望の放熱性能が得られなくなること
があった。本発明は、上記事情に基づいて成されたもの
で、その目的は、積層構造の冷媒容器と、この冷媒容器
上に組付けられる放熱器とを具備する沸騰冷却装置にお
いて、冷媒容器と放熱器との間を冷媒が良好に循環でき
る冷媒循環性を確保することにある。
冷媒容器と放熱器との間で良好に冷媒を循環させること
が高性能化のために不可欠となる。しかし、上記公報に
記載された従来装置では、冷媒容器を水平に配置して使
用した場合に、チューブ内で凝縮した液冷媒がそのまま
チューブ内に滞留する傾向がある。その結果、冷媒の循
環性が損なわれ、所望の放熱性能が得られなくなること
があった。本発明は、上記事情に基づいて成されたもの
で、その目的は、積層構造の冷媒容器と、この冷媒容器
上に組付けられる放熱器とを具備する沸騰冷却装置にお
いて、冷媒容器と放熱器との間を冷媒が良好に循環でき
る冷媒循環性を確保することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】（請求項１の手段）冷媒
容器上に組付けられる放熱器は、冷媒室に連通して冷媒
容器上に立設する２本のヘッダと、その２本のヘッダを
介して冷媒室と連通するチューブとを有し、そのチュー
ブは、２本のヘッダに接続される両端部間で高低差を有
する様に、冷媒容器に対し傾斜して設けられている。こ
の構成によれば、チューブ内で凝縮した凝縮冷媒がチュ
ーブ内をスムーズに流れることができ、チューブ内に凝
縮冷媒が滞留することを防止できるので、冷媒の循環性
が向上する。
容器上に組付けられる放熱器は、冷媒室に連通して冷媒
容器上に立設する２本のヘッダと、その２本のヘッダを
介して冷媒室と連通するチューブとを有し、そのチュー
ブは、２本のヘッダに接続される両端部間で高低差を有
する様に、冷媒容器に対し傾斜して設けられている。こ
の構成によれば、チューブ内で凝縮した凝縮冷媒がチュ
ーブ内をスムーズに流れることができ、チューブ内に凝
縮冷媒が滞留することを防止できるので、冷媒の循環性
が向上する。
【０００８】（請求項２の手段）請求項１に記載した沸
騰冷却装置において、２本のヘッダは、それぞれのヘッ
ダ端部を冷媒容器の上面に開口するヘッダ差込孔より冷
媒室へ差し込んで組付けられ、そのヘッダ差込量が一方
のヘッダより他方のヘッダの方が大きく設定されてい
る。この構成によれば、２本のヘッダの各ヘッダ差込量
を変えるだけで、容易にチューブを傾斜させることがで
きるので、２本のヘッダを共通化できる。また、冷媒室
で沸騰気化した冷媒蒸気は、ヘッダ差込量が大きい他方
のヘッダよりヘッダ差込量が小さい一方のヘッダへ流入
しやすくなり、冷媒蒸気の流れ方向が一方向に特定され
るので、更に冷媒循環性が向上する。
騰冷却装置において、２本のヘッダは、それぞれのヘッ
ダ端部を冷媒容器の上面に開口するヘッダ差込孔より冷
媒室へ差し込んで組付けられ、そのヘッダ差込量が一方
のヘッダより他方のヘッダの方が大きく設定されてい
る。この構成によれば、２本のヘッダの各ヘッダ差込量
を変えるだけで、容易にチューブを傾斜させることがで
きるので、２本のヘッダを共通化できる。また、冷媒室
で沸騰気化した冷媒蒸気は、ヘッダ差込量が大きい他方
のヘッダよりヘッダ差込量が小さい一方のヘッダへ流入
しやすくなり、冷媒蒸気の流れ方向が一方向に特定され
るので、更に冷媒循環性が向上する。
【０００９】（請求項３の手段）請求項１または２に記
載した沸騰冷却装置において、冷媒容器を構成する複数
枚の板状部材は、冷媒容器の底面を形成する下プレー
ト、冷媒容器の上面を形成する上プレート、及び両プレ
ート間に積層される２枚以上の中間プレートから成り、
少なくとも１枚の中間プレートには、冷媒室で沸騰気化
した冷媒蒸気が２本のヘッダのうち一方のヘッダへ流れ
る様に冷媒蒸気の流れ方向を規制するスリットパターン
が設けられている。この構成によれば、冷媒室で沸騰気
化した冷媒蒸気が一方のヘッダへ流入しやすくなり、冷
媒蒸気の流れ方向が一方向に特定されるので、更に冷媒
循環性が向上する。
載した沸騰冷却装置において、冷媒容器を構成する複数
枚の板状部材は、冷媒容器の底面を形成する下プレー
ト、冷媒容器の上面を形成する上プレート、及び両プレ
ート間に積層される２枚以上の中間プレートから成り、
少なくとも１枚の中間プレートには、冷媒室で沸騰気化
した冷媒蒸気が２本のヘッダのうち一方のヘッダへ流れ
る様に冷媒蒸気の流れ方向を規制するスリットパターン
が設けられている。この構成によれば、冷媒室で沸騰気
化した冷媒蒸気が一方のヘッダへ流入しやすくなり、冷
媒蒸気の流れ方向が一方向に特定されるので、更に冷媒
循環性が向上する。
【００１０】（請求項４の手段）請求項１〜３に記載し
た何れかの沸騰冷却装置において、冷媒容器は、２本の
ヘッダのうち一方のヘッダが組付けられる位置の方が他
方のヘッダが組付けられる位置より高くなる様に、冷媒
容器の上面の少なくとも一部がチューブと略平行に傾斜
して設けられ、その傾斜面の内側に冷媒室で沸騰気化し
た冷媒蒸気を一方のヘッダへ導く蒸気通路が形成されて
いる。この構成によれば、冷媒室で沸騰気化した冷媒蒸
気が蒸気通路を流れて一方のヘッダへ流入しやすくな
り、冷媒蒸気の流れ方向が一方向に特定されるので、更
に冷媒循環性が向上する。
た何れかの沸騰冷却装置において、冷媒容器は、２本の
ヘッダのうち一方のヘッダが組付けられる位置の方が他
方のヘッダが組付けられる位置より高くなる様に、冷媒
容器の上面の少なくとも一部がチューブと略平行に傾斜
して設けられ、その傾斜面の内側に冷媒室で沸騰気化し
た冷媒蒸気を一方のヘッダへ導く蒸気通路が形成されて
いる。この構成によれば、冷媒室で沸騰気化した冷媒蒸
気が蒸気通路を流れて一方のヘッダへ流入しやすくな
り、冷媒蒸気の流れ方向が一方向に特定されるので、更
に冷媒循環性が向上する。
【００１１】（請求項５の手段）冷媒容器上に組付けら
れる放熱器は、冷媒室に連通して冷媒容器上に立設する
１本のヘッダと、一端がヘッダに接続され、他端が冷媒
容器に接続されるチューブとを有し、このチューブは、
一端が最も高い位置に設けられ、一端から下方へ傾斜す
る傾斜部を有している。この構成では、チューブ内で凝
縮した凝縮冷媒がチューブ内をスムーズに流れることが
でき、チューブ内で滞留することがないので、冷媒の循
環性を向上できる。また、冷媒室に開口するヘッダとチ
ューブの開口面積（通路断面積）を比較すると、ヘッダ
の方がチューブより大きいため、冷媒室で沸騰気化した
冷媒蒸気がヘッダへ流入しやすくなり、冷媒蒸気の流れ
方向が一方向に特定されるので、更に冷媒循環性が向上
する。
れる放熱器は、冷媒室に連通して冷媒容器上に立設する
１本のヘッダと、一端がヘッダに接続され、他端が冷媒
容器に接続されるチューブとを有し、このチューブは、
一端が最も高い位置に設けられ、一端から下方へ傾斜す
る傾斜部を有している。この構成では、チューブ内で凝
縮した凝縮冷媒がチューブ内をスムーズに流れることが
でき、チューブ内で滞留することがないので、冷媒の循
環性を向上できる。また、冷媒室に開口するヘッダとチ
ューブの開口面積（通路断面積）を比較すると、ヘッダ
の方がチューブより大きいため、冷媒室で沸騰気化した
冷媒蒸気がヘッダへ流入しやすくなり、冷媒蒸気の流れ
方向が一方向に特定されるので、更に冷媒循環性が向上
する。
【００１２】（請求項６の手段）請求項１〜５に記載し
た何れかの沸騰冷却装置において、冷媒容器上に複数の
放熱器が組付けられている。この場合、必要な放熱量に
合わせて放熱器の数を増減できる。
た何れかの沸騰冷却装置において、冷媒容器上に複数の
放熱器が組付けられている。この場合、必要な放熱量に
合わせて放熱器の数を増減できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。 （第１実施例）図１は沸騰冷却装置１の全体形状を示す
斜視図である。本実施例の沸騰冷却装置１は、冷媒の沸
騰と凝縮による潜熱移動によって発熱体（図示しない）
を冷却するもので、内部に液冷媒を貯留する冷媒容器２
と、この冷媒容器２の上部に組付けられる放熱器３とか
ら成り、一体ろう付けによって製造される。
基づいて説明する。 （第１実施例）図１は沸騰冷却装置１の全体形状を示す
斜視図である。本実施例の沸騰冷却装置１は、冷媒の沸
騰と凝縮による潜熱移動によって発熱体（図示しない）
を冷却するもので、内部に液冷媒を貯留する冷媒容器２
と、この冷媒容器２の上部に組付けられる放熱器３とか
ら成り、一体ろう付けによって製造される。
【００１４】発熱体は、例えばプリント基板（図示しな
い）に実装されたコンピュータチップであり、冷媒容器
２の底面中央部に密着して配置され、プリント基板をボ
ルトとナット（図示しない）により冷媒容器２に固定し
て取り付けられる。冷媒容器２は、複数枚のプレート
（下述する）を積層して構成され、内部に密閉された冷
媒室２ａ（図２参照）を形成している。冷媒室２ａに
は、冷媒容器２に取り付けられる冷媒注入パイプ４を通
じて所定量の冷媒が注入される。冷媒注入パイプ４は、
冷媒を注入した後、先端部が封じられる。
い）に実装されたコンピュータチップであり、冷媒容器
２の底面中央部に密着して配置され、プリント基板をボ
ルトとナット（図示しない）により冷媒容器２に固定し
て取り付けられる。冷媒容器２は、複数枚のプレート
（下述する）を積層して構成され、内部に密閉された冷
媒室２ａ（図２参照）を形成している。冷媒室２ａに
は、冷媒容器２に取り付けられる冷媒注入パイプ４を通
じて所定量の冷媒が注入される。冷媒注入パイプ４は、
冷媒を注入した後、先端部が封じられる。
【００１５】冷媒容器２を構成する各プレートは、伝熱
性に優れる金属板（例えばアルミニウム板）の表面（片
面）に予めろう材層が形成されているブレージングシー
トが使用される。このプレートは、冷媒容器２の底面を
形成する下プレート５、冷媒容器２の上面を形成する上
プレート６、両プレート５、６間に重ね合わされる２枚
以上の中間プレート７から成り、この中間プレート７に
打ち抜かれたスリット７ａ（図３参照）によって冷媒室
２ａが形成されている。
性に優れる金属板（例えばアルミニウム板）の表面（片
面）に予めろう材層が形成されているブレージングシー
トが使用される。このプレートは、冷媒容器２の底面を
形成する下プレート５、冷媒容器２の上面を形成する上
プレート６、両プレート５、６間に重ね合わされる２枚
以上の中間プレート７から成り、この中間プレート７に
打ち抜かれたスリット７ａ（図３参照）によって冷媒室
２ａが形成されている。
【００１６】各プレート５〜７には、図１に示す様に、
プリント基板を固定するために使用するボルトを挿通す
るための挿通孔８が４箇所開けられている。また、各プ
レート５〜７を精度良く組付けるために、各プレート５
〜７を積層方向に貫通するピン９が設けられ、更に各プ
レート５〜７の誤組付けを防止するための切欠き部１０
がプレート角部に設けられている。
プリント基板を固定するために使用するボルトを挿通す
るための挿通孔８が４箇所開けられている。また、各プ
レート５〜７を精度良く組付けるために、各プレート５
〜７を積層方向に貫通するピン９が設けられ、更に各プ
レート５〜７の誤組付けを防止するための切欠き部１０
がプレート角部に設けられている。
【００１７】放熱器３は、２本のヘッダ１１（１１Ａ、
１１Ｂ）と、両ヘッダ１１間に設けられる複数本のチュ
ーブ１２、及び放熱フィン１３等より構成される。２本
のヘッダ１１は、それぞれ冷媒容器２の上プレート６に
開口するヘッダ差込孔より容器内部へ差し込まれて冷媒
室２ａに連通している。但し、図２に示す様に、２本の
ヘッダ１１は、それぞれのヘッダ差込量が一方のヘッダ
１１Ａより他方のヘッダ１１Ｂの方が大きく設定されて
いる。これにより、２本のヘッダ１１は、冷媒容器２の
上プレート６から上方へ突出する高さが異なり、一方の
ヘッダ１１Ａの方が他方のヘッダ１１Ｂよりヘッダ差込
量が小さい分だけ高くなっている。なお、２本のヘッダ
１１は、ヘッダ差込量が異なるだけで、同一形状に設け
られている。
１１Ｂ）と、両ヘッダ１１間に設けられる複数本のチュ
ーブ１２、及び放熱フィン１３等より構成される。２本
のヘッダ１１は、それぞれ冷媒容器２の上プレート６に
開口するヘッダ差込孔より容器内部へ差し込まれて冷媒
室２ａに連通している。但し、図２に示す様に、２本の
ヘッダ１１は、それぞれのヘッダ差込量が一方のヘッダ
１１Ａより他方のヘッダ１１Ｂの方が大きく設定されて
いる。これにより、２本のヘッダ１１は、冷媒容器２の
上プレート６から上方へ突出する高さが異なり、一方の
ヘッダ１１Ａの方が他方のヘッダ１１Ｂよりヘッダ差込
量が小さい分だけ高くなっている。なお、２本のヘッダ
１１は、ヘッダ差込量が異なるだけで、同一形状に設け
られている。
【００１８】チューブ１２は、厚みが小さく、幅が大き
い偏平管で、２本のヘッダ１１の側面にそれぞれ開口す
るチューブ挿入孔（図示しない）に両端が差し込まれて
各ヘッダ１１の内部に開口し、２本のヘッダ１１を介し
て冷媒室２ａに通じている。但し、冷媒容器２に対する
２本のヘッダ１１の高さが異なるため、２本のヘッダ１
１に接続されるチューブ１２の両端部間で高低差を有
し、冷媒容器２の上プレート６に対し傾斜して設けられ
ている。
い偏平管で、２本のヘッダ１１の側面にそれぞれ開口す
るチューブ挿入孔（図示しない）に両端が差し込まれて
各ヘッダ１１の内部に開口し、２本のヘッダ１１を介し
て冷媒室２ａに通じている。但し、冷媒容器２に対する
２本のヘッダ１１の高さが異なるため、２本のヘッダ１
１に接続されるチューブ１２の両端部間で高低差を有
し、冷媒容器２の上プレート６に対し傾斜して設けられ
ている。
【００１９】放熱フィン１３は、例えばアルミニウム等
の薄板を交互に折り曲げて波状に成形したコルゲートフ
ィンであり、チューブ１２の表面に接触してチューブ１
２の上下両側に設けられている。なお、最下層の放熱フ
ィン１３と冷媒容器２の上プレート６との間に生じるく
さび状の空間には、スペーサ１４が配置されている。こ
のスペーサ１４により、最下層の放熱フィン１３の脱落
を防止でき、且つくさび状の空間に冷却風が通り抜ける
ことを防止できる。
の薄板を交互に折り曲げて波状に成形したコルゲートフ
ィンであり、チューブ１２の表面に接触してチューブ１
２の上下両側に設けられている。なお、最下層の放熱フ
ィン１３と冷媒容器２の上プレート６との間に生じるく
さび状の空間には、スペーサ１４が配置されている。こ
のスペーサ１４により、最下層の放熱フィン１３の脱落
を防止でき、且つくさび状の空間に冷却風が通り抜ける
ことを防止できる。
【００２０】次に、沸騰冷却装置１の作動を説明する。
冷媒容器２の冷媒室２ａに貯留されている冷媒は、発熱
体の熱を受けて沸騰気化し、冷媒室２ａから主に一方の
ヘッダ１１Ａへ流入する。ここで、２本のヘッダ１１
は、それぞれのヘッダ差込量が異なり、一方のヘッダ１
１Ａより他方のヘッダ１１Ｂの方がヘッダ差込量が大き
くなっている。この場合、冷媒室２ａで沸騰気化した冷
媒蒸気は、他方のヘッダ１１Ｂより上方に開口している
一方のヘッダ１１Ａの方へ流入しやすくなる。
冷媒容器２の冷媒室２ａに貯留されている冷媒は、発熱
体の熱を受けて沸騰気化し、冷媒室２ａから主に一方の
ヘッダ１１Ａへ流入する。ここで、２本のヘッダ１１
は、それぞれのヘッダ差込量が異なり、一方のヘッダ１
１Ａより他方のヘッダ１１Ｂの方がヘッダ差込量が大き
くなっている。この場合、冷媒室２ａで沸騰気化した冷
媒蒸気は、他方のヘッダ１１Ｂより上方に開口している
一方のヘッダ１１Ａの方へ流入しやすくなる。
【００２１】一方のヘッダ１１Ａを経て各チューブ１２
内を流れる冷媒蒸気は、放熱器３に送風される冷却風を
受けて冷却され、潜熱を放出してチューブ１２の内壁面
で凝縮する。凝縮して液滴となった凝縮冷媒は、チュー
ブ１２内を傾斜方向（下方）に流れて他方のヘッダ１１
Ｂへ流入し、他方のヘッダ１１Ｂから冷媒室２ａへ還流
する。この冷媒の沸騰と凝縮による潜熱移動が繰り返さ
れ、放熱フィン１３を介して大気に放熱されることによ
り発熱体が冷却される。
内を流れる冷媒蒸気は、放熱器３に送風される冷却風を
受けて冷却され、潜熱を放出してチューブ１２の内壁面
で凝縮する。凝縮して液滴となった凝縮冷媒は、チュー
ブ１２内を傾斜方向（下方）に流れて他方のヘッダ１１
Ｂへ流入し、他方のヘッダ１１Ｂから冷媒室２ａへ還流
する。この冷媒の沸騰と凝縮による潜熱移動が繰り返さ
れ、放熱フィン１３を介して大気に放熱されることによ
り発熱体が冷却される。
【００２２】（本実施例の効果）本実施例の沸騰冷却装
置１は、冷媒容器２を水平に配置した時に、チューブ１
２が水平面（冷媒容器２の上プレート６）に対し傾斜す
るため、チューブ１２内で凝縮した凝縮冷媒がチューブ
１２の傾斜方向（下方）に流れ易くなる。これにより、
凝縮冷媒がチューブ１２内に滞留することが少なくなる
ので、冷媒の流れがスムーズになり、良好な冷媒循環性
を確保できる。また、上記の作動説明に記載した様に、
一方のヘッダ１１Ａより他方のヘッダ１１Ｂの方がヘッ
ダ差込量が大きくなっているため、冷媒室２ａで沸騰気
化した冷媒蒸気は一方のヘッダ１１Ａの方へ流入し易く
なる。その結果、冷媒蒸気が冷媒室２ａから抜け易くな
るので、冷媒の循環性が更に向上し、放熱性能を向上で
きる。
置１は、冷媒容器２を水平に配置した時に、チューブ１
２が水平面（冷媒容器２の上プレート６）に対し傾斜す
るため、チューブ１２内で凝縮した凝縮冷媒がチューブ
１２の傾斜方向（下方）に流れ易くなる。これにより、
凝縮冷媒がチューブ１２内に滞留することが少なくなる
ので、冷媒の流れがスムーズになり、良好な冷媒循環性
を確保できる。また、上記の作動説明に記載した様に、
一方のヘッダ１１Ａより他方のヘッダ１１Ｂの方がヘッ
ダ差込量が大きくなっているため、冷媒室２ａで沸騰気
化した冷媒蒸気は一方のヘッダ１１Ａの方へ流入し易く
なる。その結果、冷媒蒸気が冷媒室２ａから抜け易くな
るので、冷媒の循環性が更に向上し、放熱性能を向上で
きる。
【００２３】（第２実施例）図３は中間プレート７の平
面図である。本実施例は、冷媒容器２に使用される中間
プレート７のうち、特に放熱器３側に使用される中間プ
レート７Ｂに冷媒蒸気の流れ方向を規制するスリットパ
ターンを設けた一例である。
面図である。本実施例は、冷媒容器２に使用される中間
プレート７のうち、特に放熱器３側に使用される中間プ
レート７Ｂに冷媒蒸気の流れ方向を規制するスリットパ
ターンを設けた一例である。
【００２４】上プレート６と下プレート５との間に重ね
合わされる２枚以上の中間プレート７は、その積層方向
において、発熱体側（下層側）に使用される中間プレー
ト７Ａと放熱器３側（上層側）に使用される中間プレー
ト７Ｂとがあり、両プレート７Ａ、７Ｂに形成されるス
リットパターンが異なっている。その一例として、図３
（ａ）に発熱体側に使用される中間プレート７Ａを示
し、図３（ｂ）に放熱器３側に使用される中間プレート
７Ｂを示す。
合わされる２枚以上の中間プレート７は、その積層方向
において、発熱体側（下層側）に使用される中間プレー
ト７Ａと放熱器３側（上層側）に使用される中間プレー
ト７Ｂとがあり、両プレート７Ａ、７Ｂに形成されるス
リットパターンが異なっている。その一例として、図３
（ａ）に発熱体側に使用される中間プレート７Ａを示
し、図３（ｂ）に放熱器３側に使用される中間プレート
７Ｂを示す。
【００２５】ここで、放熱器３側に使用される中間プレ
ート７Ｂには、プレート長手方向（図３（ｂ）の左右方
向）に延びる複数本のスリット７ａ、上プレート６の一
方のヘッダ差込孔に通じる一方のヘッダ開口部７ｂ、及
び上プレート６の他方のヘッダ差込孔に通じる他方のヘ
ッダ開口部７ｃが形成されている。但し、一方のヘッダ
開口部７ｂは、複数本のスリット７ａと連通している
が、他方のヘッダ開口部７ｃは、各スリット７ａと連通
することなく、独立して形成されている。
ート７Ｂには、プレート長手方向（図３（ｂ）の左右方
向）に延びる複数本のスリット７ａ、上プレート６の一
方のヘッダ差込孔に通じる一方のヘッダ開口部７ｂ、及
び上プレート６の他方のヘッダ差込孔に通じる他方のヘ
ッダ開口部７ｃが形成されている。但し、一方のヘッダ
開口部７ｂは、複数本のスリット７ａと連通している
が、他方のヘッダ開口部７ｃは、各スリット７ａと連通
することなく、独立して形成されている。
【００２６】この中間プレート７Ｂを冷媒容器２の放熱
器３側に使用すると、スリット７ａへ流れ込んだ冷媒蒸
気が他方のヘッダ開口部７ｃへ流入することはなく、一
方のヘッダ開口部７ｂへ流入する。その結果、冷媒室２
ａで沸騰気化した冷媒蒸気は、一方のヘッダ開口部７ｂ
を経て一方のヘッダ１１Ａへ流入し易くなり、冷媒蒸気
の流れ方向を一方向に特定することができる。これによ
り、冷媒蒸気が冷媒室２ａから抜け易くなり、良好な冷
媒循環性を確保できる。
器３側に使用すると、スリット７ａへ流れ込んだ冷媒蒸
気が他方のヘッダ開口部７ｃへ流入することはなく、一
方のヘッダ開口部７ｂへ流入する。その結果、冷媒室２
ａで沸騰気化した冷媒蒸気は、一方のヘッダ開口部７ｂ
を経て一方のヘッダ１１Ａへ流入し易くなり、冷媒蒸気
の流れ方向を一方向に特定することができる。これによ
り、冷媒蒸気が冷媒室２ａから抜け易くなり、良好な冷
媒循環性を確保できる。
【００２７】（第３実施例）図４は沸騰冷却装置１の全
体形状を示す斜視図である。本実施例の沸騰冷却装置１
は、第１実施例に記載したスペーサ１４を配置する代わ
りに、冷媒容器２の内部に蒸気通路１５を設け、この蒸
気通路１５を形成する上壁面１５ａをくさび状に傾斜さ
せた一例である。
体形状を示す斜視図である。本実施例の沸騰冷却装置１
は、第１実施例に記載したスペーサ１４を配置する代わ
りに、冷媒容器２の内部に蒸気通路１５を設け、この蒸
気通路１５を形成する上壁面１５ａをくさび状に傾斜さ
せた一例である。
【００２８】蒸気通路１５は、他方のヘッダ１１Ｂ側か
ら一方のヘッダ１１Ａ側へ向かって上方へ傾斜して設け
られ、その蒸気通路１５を形成する上壁面１５ａ上に２
本のヘッダ１１が立設している。この場合、２本のヘッ
ダ１１の各ヘッダ差込量は同じであるが、蒸気通路１５
を形成する上壁面１５ａが傾斜しているので、２本のヘ
ッダ１１に接続されるチューブ１２も上壁面１５ａと略
平行に傾斜している。
ら一方のヘッダ１１Ａ側へ向かって上方へ傾斜して設け
られ、その蒸気通路１５を形成する上壁面１５ａ上に２
本のヘッダ１１が立設している。この場合、２本のヘッ
ダ１１の各ヘッダ差込量は同じであるが、蒸気通路１５
を形成する上壁面１５ａが傾斜しているので、２本のヘ
ッダ１１に接続されるチューブ１２も上壁面１５ａと略
平行に傾斜している。
【００２９】この構成によれば、冷媒室２ａで沸騰気化
した冷媒蒸気が蒸気通路１５を通って一方のヘッダ１１
Ａへ流入し易くなるので、冷媒蒸気の流れ方向を一方向
に特定することができ、冷媒の循環性が向上する。ま
た、蒸気通路１５を冷媒蒸気が通過することにより、上
壁面１５ａに接触する最下層の放熱フィン１３への熱伝
導が良くなり、放熱性能が向上するメリットも生じる。
した冷媒蒸気が蒸気通路１５を通って一方のヘッダ１１
Ａへ流入し易くなるので、冷媒蒸気の流れ方向を一方向
に特定することができ、冷媒の循環性が向上する。ま
た、蒸気通路１５を冷媒蒸気が通過することにより、上
壁面１５ａに接触する最下層の放熱フィン１３への熱伝
導が良くなり、放熱性能が向上するメリットも生じる。
【００３０】（第４実施例）図５は沸騰冷却装置１の全
体形状を示す斜視図である。本実施例の沸騰冷却装置１
は、図５に示す様に、ヘッダ１１が１本であり、このヘ
ッダ１１にチューブ１２の一端が接続され、チューブ１
２の他端が冷媒容器２に接続されている一例である。こ
の実施例においても、冷媒容器２に対しチューブ１２が
傾斜して設けられ、チューブ１２内で凝縮した凝縮冷媒
が冷媒室２ａに還流し易くなっている。
体形状を示す斜視図である。本実施例の沸騰冷却装置１
は、図５に示す様に、ヘッダ１１が１本であり、このヘ
ッダ１１にチューブ１２の一端が接続され、チューブ１
２の他端が冷媒容器２に接続されている一例である。こ
の実施例においても、冷媒容器２に対しチューブ１２が
傾斜して設けられ、チューブ１２内で凝縮した凝縮冷媒
が冷媒室２ａに還流し易くなっている。
【００３１】また、ヘッダ１１が１本であるため、冷媒
室２ａで沸騰気化した冷媒蒸気が必然的にヘッダ１１へ
流入し、冷媒の流れ方向が一方向に特定される。つま
り、冷媒室２ａに開口するヘッダ１１とチューブ１２の
開口面積を比較すると、遙にヘッダ１１の方がチューブ
１２より開口面積が大きいため、ヘッダ１１の方がチュ
ーブ１２より流路抵抗が小さくなり、冷媒蒸気がヘッダ
１１の方へ流入しやすくなる。これにより、冷媒室２ａ
から冷媒蒸気が抜け易くなり、且つ凝縮冷媒がチューブ
１２内に滞留することも減少するため、良好な冷媒循環
性を確保できる。
室２ａで沸騰気化した冷媒蒸気が必然的にヘッダ１１へ
流入し、冷媒の流れ方向が一方向に特定される。つま
り、冷媒室２ａに開口するヘッダ１１とチューブ１２の
開口面積を比較すると、遙にヘッダ１１の方がチューブ
１２より開口面積が大きいため、ヘッダ１１の方がチュ
ーブ１２より流路抵抗が小さくなり、冷媒蒸気がヘッダ
１１の方へ流入しやすくなる。これにより、冷媒室２ａ
から冷媒蒸気が抜け易くなり、且つ凝縮冷媒がチューブ
１２内に滞留することも減少するため、良好な冷媒循環
性を確保できる。
【００３２】（第５実施例）図６は沸騰冷却装置１の全
体形状を示す斜視図である。本実施例の沸騰冷却装置１
は、図６に示す様に、冷媒容器２の上部に複数の放熱器
３を組付けた一例である。複数の放熱器３は、冷却風の
流れ方向に対し相互に間隔を開けて配置され、同一構造
を有している。例えば、第１実施例と同様に、一方のヘ
ッダ１１Ａの方が他方のヘッダ１１Ｂよりヘッダ差込量
が小さく、冷媒容器２の上プレート６から上方へ突出す
る高さが高くなっており、その２本のヘッダ１１に接続
されるチューブ１２が冷媒容器２の上プレート６に対し
傾斜して設けられている。本実施例の構成によれば、前
後の放熱器３の間で冷媒容器２に挿通孔８を追加できる
ので、冷媒容器２に対し複数の発熱体を取り付けること
が容易となる。また、必要放熱量に合わせて放熱器３の
数を増減できる。
体形状を示す斜視図である。本実施例の沸騰冷却装置１
は、図６に示す様に、冷媒容器２の上部に複数の放熱器
３を組付けた一例である。複数の放熱器３は、冷却風の
流れ方向に対し相互に間隔を開けて配置され、同一構造
を有している。例えば、第１実施例と同様に、一方のヘ
ッダ１１Ａの方が他方のヘッダ１１Ｂよりヘッダ差込量
が小さく、冷媒容器２の上プレート６から上方へ突出す
る高さが高くなっており、その２本のヘッダ１１に接続
されるチューブ１２が冷媒容器２の上プレート６に対し
傾斜して設けられている。本実施例の構成によれば、前
後の放熱器３の間で冷媒容器２に挿通孔８を追加できる
ので、冷媒容器２に対し複数の発熱体を取り付けること
が容易となる。また、必要放熱量に合わせて放熱器３の
数を増減できる。
【図１】沸騰冷却装置の全体形状を示す斜視図である
（第１実施例）。
（第１実施例）。
【図２】冷媒容器の内部を示す断面図である。
【図３】中間プレートの平面図である（第２実施例）。
【図４】沸騰冷却装置の全体形状を示す斜視図である
（第３実施例）。
（第３実施例）。
【図５】沸騰冷却装置の全体形状を示す斜視図である
（第４実施例）。
（第４実施例）。
【図６】沸騰冷却装置の全体形状を示す斜視図である
（第５実施例）。
（第５実施例）。
１ 沸騰冷却装置 ２ 冷媒容器 ２ａ 冷媒室 ３ 放熱器 ５ 下プレート（板状部材） ６ 上プレート（板状部材） ７ 中間プレート（板状部材） ７ａ スリット １１ ヘッダ １１Ａ 一方のヘッダ １１Ｂ 他方のヘッダ １２ チューブ １５ 蒸気通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大原 貴英 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 5E322 AA01 DB02 DB06 FA01 5F036 BA06 BA23 BB53 BB56
Claims (6)
- 【請求項１】複数枚の板状部材を積層して内部に冷媒室
を形成し、その冷媒室に発熱体の熱を受けて沸騰する液
冷媒を貯留する冷媒容器と、 この冷媒容器上に組付けられ、前記冷媒室で沸騰気化し
た冷媒蒸気を冷却して凝縮液化させる放熱器とを備えた
沸騰冷却装置であって、 前記放熱器は、前記冷媒室に連通して前記冷媒容器上に
立設する２本のヘッダと、その２本のヘッダを介して前
記冷媒室と連通するチューブとを有し、 前記チューブは、前記２本のヘッダに接続される両端部
間で高低差を有する様に、前記冷媒容器に対し傾斜して
設けられていることを特徴とする沸騰冷却装置。 - 【請求項２】請求項１に記載した沸騰冷却装置におい
て、 前記２本のヘッダは、それぞれのヘッダ端部を前記冷媒
容器の上面に開口するヘッダ差込孔より前記冷媒室へ差
し込んで組付けられ、そのヘッダ差込量が一方のヘッダ
より他方のヘッダの方が大きく設定されていることを特
徴とする沸騰冷却装置。 - 【請求項３】請求項１または２に記載した沸騰冷却装置
において、 前記冷媒容器を構成する前記複数枚の板状部材は、前記
冷媒容器の底面を形成する下プレート、前記冷媒容器の
上面を形成する上プレート、及び両プレート間に積層さ
れる２枚以上の中間プレートから成り、少なくとも１枚
の前記中間プレートには、前記冷媒室で沸騰気化した冷
媒蒸気が前記２本のヘッダのうち一方のヘッダへ流れる
様に冷媒蒸気の流れ方向を規制するスリットパターンが
設けられていることを特徴とする沸騰冷却装置。 - 【請求項４】請求項１〜３に記載した何れかの沸騰冷却
装置において、 前記冷媒容器は、前記２本のヘッダのうち一方のヘッダ
が組付けられる位置の方が他方のヘッダが組付けられる
位置より高くなる様に、前記冷媒容器の上面の少なくと
も一部が前記チューブと略平行に傾斜して設けられ、そ
の傾斜面の内側に前記冷媒室で沸騰気化した冷媒蒸気を
前記一方のヘッダへ導く蒸気通路が形成されていること
を特徴とする沸騰冷却装置。 - 【請求項５】複数枚の板状部材を積層して内部に冷媒室
を形成し、その冷媒室に発熱体の熱を受けて沸騰する液
冷媒を貯留する冷媒容器と、 この冷媒容器上に組付けられ、前記冷媒室で沸騰気化し
た冷媒蒸気を冷却して凝縮液化させる放熱器とを備えた
沸騰冷却装置であって、 前記放熱器は、前記冷媒室に連通して前記冷媒容器上に
立設する１本のヘッダと、一端が前記ヘッダに接続さ
れ、他端が前記冷媒容器に接続されるチューブとを有
し、このチューブは、前記一端が最も高い位置に設けら
れ、前記一端から下方へ傾斜する傾斜部を有しているこ
とを特徴とする沸騰冷却装置。 - 【請求項６】請求項１〜５に記載した何れかの沸騰冷却
装置において、 前記冷媒容器上に複数の前記放熱器が組付けられている
ことを特徴とする沸騰冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001002915A JP2002206880A (ja) | 2001-01-10 | 2001-01-10 | 沸騰冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001002915A JP2002206880A (ja) | 2001-01-10 | 2001-01-10 | 沸騰冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002206880A true JP2002206880A (ja) | 2002-07-26 |
Family
ID=18871344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001002915A Pending JP2002206880A (ja) | 2001-01-10 | 2001-01-10 | 沸騰冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002206880A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1302357C (zh) * | 2003-10-31 | 2007-02-28 | 中国科学院理化技术研究所 | 用于计算机芯片降温的溶质溶解降温冷却装置 |
| JP4679643B2 (ja) * | 2006-07-04 | 2011-04-27 | 富士通株式会社 | 放熱ユニットおよび放熱器並びに電子機器 |
| JP2015125995A (ja) * | 2013-12-25 | 2015-07-06 | Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 | 冷却システムおよび電子機器 |
-
2001
- 2001-01-10 JP JP2001002915A patent/JP2002206880A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1302357C (zh) * | 2003-10-31 | 2007-02-28 | 中国科学院理化技术研究所 | 用于计算机芯片降温的溶质溶解降温冷却装置 |
| JP4679643B2 (ja) * | 2006-07-04 | 2011-04-27 | 富士通株式会社 | 放熱ユニットおよび放熱器並びに電子機器 |
| JP2015125995A (ja) * | 2013-12-25 | 2015-07-06 | Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 | 冷却システムおよび電子機器 |
| US10408545B2 (en) | 2013-12-25 | 2019-09-10 | Nec Platforms, Ltd. | Cooling system and electronic equipment |
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|
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|
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