JP2016099079A - Cooler - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooler for allowing the setting of the boiling heat transfer rate and the boiling point of refrigerant fluid to be desired values.SOLUTION: A cooler 10 includes a cover 40 as offset means for offsetting the average working internal pressure of refrigerant to be a reference value higher than the atmospheric pressure, and high pressure gas 41. Thus, an expansion part 28 is pressurized and a refrigerant filled space 32 is pressurized to make the average working internal pressure of the refrigerant higher than the atmospheric pressure. Then, the boiling heat transfer rate of the refrigerant can be made higher than in the case that the average working internal pressure of the refrigerant is the atmospheric pressure.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、冷媒を用いて発熱体を冷却する冷却器に関する。   The present invention relates to a cooler that cools a heating element using a refrigerant.

流体が封入された流体容器内の流体を加熱する加熱部と、その加熱部により加熱され気化した蒸気を冷却する冷却部とを有する蒸気エンジンが、特許文献１に開示されている。その特許文献１の蒸気エンジンは、蒸気の膨脹圧力により液体を流動変位させて機械的エネルギを出力するとともに、蒸気を冷却部にて冷却して液化することにより流体容器内の流体を自励振動変位させる。   Patent Document 1 discloses a steam engine having a heating unit that heats a fluid in a fluid container in which the fluid is sealed, and a cooling unit that cools vapor that is heated and vaporized by the heating unit. The steam engine disclosed in Patent Document 1 displaces a liquid by the expansion pressure of steam and outputs mechanical energy, and cools and liquefies the steam in a cooling unit to self-excited vibration in the fluid in the fluid container. Displace.

特許第４４１１８２９号公報Japanese Patent No. 4411829

特許文献１の蒸気エンジンは、上述のように機械的エネルギを出力するものであるが、機械的エネルギを得ることとは別の目的に活用することができる。例えば、発明者らは、加熱部から冷却部への熱移動が流体容器内での流体の自励振動変位により促進されるので、冷却すべき発熱体で加熱部を構成したとすれば、その発熱体を冷却するための冷媒流体として流体容器内の流体を用いることができると考えた。すなわち、特許文献１の蒸気エンジンを、その発熱体を冷却する冷却器として活用することが可能であると考えた。   Although the steam engine of patent document 1 outputs mechanical energy as mentioned above, it can be utilized for purposes other than obtaining mechanical energy. For example, since the inventors promote heat transfer from the heating unit to the cooling unit by the self-excited vibration displacement of the fluid in the fluid container, if the heating unit is configured with a heating element to be cooled, It was considered that the fluid in the fluid container can be used as the refrigerant fluid for cooling the heating element. That is, it was thought that the steam engine of patent document 1 can be utilized as a cooler for cooling the heating element.

ここで、特許文献１の蒸気エンジンのような構成を有する冷却器において、冷媒の沸騰熱伝達率や沸点を所望の値に設定できることが好ましい。   Here, in the cooler having a configuration like the steam engine of Patent Document 1, it is preferable that the boiling heat transfer coefficient and boiling point of the refrigerant can be set to desired values.

しかしながら、冷媒流体の沸点は体積変化吸収部にかかる圧力によって変わり、沸騰熱伝達率は、その結果生じる作動内圧（冷媒流体が気化して生じた蒸気の圧力）、特に平均作動内圧（作動内圧の平均値）によって変わるところ、特許文献1の蒸気エンジンでは、体積変化吸収部（ピストン部）にかかる圧力は大気圧のため、冷媒流体の沸点は大気圧下における沸点となる。また、平均作動内圧は体積変化吸収部にかかる圧力に略一致するため、大気圧に固定されることになる。従って、特許文献１の蒸気エンジンを有する冷却器をこのまま活用しただけでは、冷媒流体の沸騰熱伝達率や沸点を所望の値に設定することはできない。   However, the boiling point of the refrigerant fluid changes depending on the pressure applied to the volume change absorption part, and the boiling heat transfer coefficient is determined as a result of the operating internal pressure (the pressure of the vapor generated by the vaporization of the refrigerant fluid), particularly the average operating internal pressure (of the operating internal pressure). However, in the steam engine disclosed in Patent Document 1, since the pressure applied to the volume change absorption part (piston part) is atmospheric pressure, the boiling point of the refrigerant fluid is the boiling point under atmospheric pressure. Moreover, since the average operating internal pressure substantially coincides with the pressure applied to the volume change absorbing portion, it is fixed at atmospheric pressure. Therefore, the boiling heat transfer coefficient and boiling point of the refrigerant fluid cannot be set to desired values only by using the cooler having the steam engine of Patent Document 1 as it is.

本発明は上記点に鑑みて、冷媒流体の自励振動変位を伴い発熱体を冷却する冷却器において、冷媒流体の沸騰熱伝達率や沸点を所望の値に設定できる構成を提供することを目的とする。   In view of the above points, the present invention has an object to provide a configuration in which a boiling heat transfer coefficient and a boiling point of a refrigerant fluid can be set to desired values in a cooler that cools a heating element with self-excited vibration displacement of the refrigerant fluid. And

上記目的を達成するため、請求項１に記載の冷却器の発明では、発熱体（１２）が収容される発熱体収容空間（１４ａ）を形成している発熱体収容壁（１４１）を有し、発熱体からの熱により、発熱体収容空間内に入っている冷媒流体を加熱し気化させる加熱部（１４）と、発熱体収容空間と連通している冷却部空間（１６ａ）を形成しており、加熱部で気化され冷却部空間へ流入してきた冷媒流体を冷却して液化させる冷却部（１６）と、冷却部空間と連通している吸収部空間（２８ａ）を形成しており、冷媒流体の加熱および冷却による体積変化を吸収する吸収部（２８）と、を備え、以下の特徴を有する。すなわち、発熱体収容空間、冷却部空間、及び吸収部空間は全体として、冷媒流体が封入された冷媒封入空間（３２）を構成し、加熱部および冷却部は、冷媒流体に気化と液化とを繰り返させることにより、冷媒封入空間内で冷媒流体を自励振動させ、冷媒流体の平均作動内圧を大気圧よりも高い基準値にオフセットするために冷媒封入空間を加圧する加圧手段（４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７）、及び、冷媒流体の平均作動内圧を大気圧よりも低い基準値にオフセットするために冷媒封入空間を減圧する減圧手段（４５、４６、４７）のうちの少なくとも一方を有するオフセット手段が備えられていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention of the cooler according to claim 1 has a heating element housing wall (141) forming a heating element housing space (14a) in which the heating element (12) is housed. A heating part (14) for heating and vaporizing the refrigerant fluid contained in the heating element accommodation space and a cooling part space (16a) communicating with the heating element accommodation space are formed by heat from the heating element. A cooling part (16) that cools and liquefies the refrigerant fluid that has been vaporized by the heating part and flows into the cooling part space, and an absorption part space (28a) that communicates with the cooling part space. And an absorption part (28) that absorbs volume change due to heating and cooling of the fluid, and has the following characteristics. That is, the heating element housing space, the cooling unit space, and the absorption unit space as a whole constitute a refrigerant enclosure space (32) in which a refrigerant fluid is enclosed, and the heating unit and the cooling unit vaporize and liquefy the refrigerant fluid. By repeating the above, pressurizing means (40, 41) that pressurizes the refrigerant enclosure space in order to cause self-excited oscillation of the refrigerant fluid in the refrigerant enclosure space and offset the average operating internal pressure of the refrigerant fluid to a reference value higher than the atmospheric pressure. 42, 43, 44, 45, 46, 47), and pressure reducing means (45, 46, 47) for reducing the refrigerant enclosure space in order to offset the average operating internal pressure of the refrigerant fluid to a reference value lower than the atmospheric pressure. An offset means having at least one of them is provided.

このため、吸収部が加圧され、冷媒封入空間が加圧され、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高くすることができる。これにより、冷媒の沸騰熱伝達率を、冷媒の平均作動内圧が大気圧の場合よりも高くすることができる。また、吸収部が減圧され、冷媒封入空間が減圧され、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも低くすることができる。これにより、冷媒の沸点を、冷媒の平均作動内圧が大気圧の場合よりも低くすることができる。   For this reason, an absorption part is pressurized, a refrigerant | coolant enclosure space is pressurized, and the average operating internal pressure of a refrigerant | coolant can be made higher than atmospheric pressure. Thereby, the boiling heat transfer coefficient of a refrigerant | coolant can be made higher than the case where the average operating internal pressure of a refrigerant | coolant is atmospheric pressure. Moreover, the absorption part is depressurized, the refrigerant enclosure space is depressurized, and the average operating internal pressure of the refrigerant can be made lower than the atmospheric pressure. Thereby, the boiling point of a refrigerant | coolant can be made lower than the case where the average operating internal pressure of a refrigerant | coolant is atmospheric pressure.

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した括弧内の各符号は、後述する実施形態に記載した各符号に対応したものである。   In addition, each code | symbol in the parenthesis described in this column and the claim respond | corresponds to each code | symbol described in embodiment mentioned later.

本発明の第１実施形態に係る冷却器１０の全体構成を示す図であり、その冷却器１０の断面図である。1 is a diagram illustrating an overall configuration of a cooler 10 according to a first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view of the cooler 10. FIG. 図１に示す冷却器１０における高圧ガス４１による加圧量と冷媒の平均作動内圧との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the pressurization amount by the high pressure gas 41 in the cooler 10 shown in FIG. 1, and the average operating internal pressure of a refrigerant | coolant. 図１に示す冷却器１０における高圧ガスによる加圧量と冷媒の平均沸騰熱伝達率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the pressurization amount by the high pressure gas in the cooler 10 shown in FIG. 1, and the average boiling heat transfer coefficient of a refrigerant | coolant. 第１実施形態の冷却器１０の変形例についての全体構成を示す図であり、その冷却器１０の断面図である。It is a figure which shows the whole structure about the modification of the cooler of 1st Embodiment, and is sectional drawing of the cooler. 本発明の第２実施形態に係る冷却器１０の全体構成を示す図であり、その冷却器１０の断面図である。It is a figure which shows the whole structure of the cooler 10 which concerns on 2nd Embodiment of this invention, and is sectional drawing of the cooler. 本発明の第３実施形態に係る冷却器１０の全体構成を示す図であり、その冷却器１０の断面図である。It is a figure which shows the whole structure of the cooler 10 which concerns on 3rd Embodiment of this invention, and is sectional drawing of the cooler. 本発明の第４実施形態に係る冷却器１０の全体構成を示す図であり、その冷却器１０の断面図である。It is a figure which shows the whole structure of the cooler 10 which concerns on 4th Embodiment of this invention, and is sectional drawing of the cooler. 図７に示す冷却器１０において、制御器４５が実行する制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control processing which the controller 45 performs in the cooler 10 shown in FIG. 図７に示す冷却器１０の変形例１の全体構成を示す図であり、その冷却器１０の断面図である。It is a figure which shows the whole structure of the modification 1 of the cooler shown in FIG. 7, and is sectional drawing of the cooler. 図７に示す冷却器１０の変形例２の全体構成を示す図であり、その冷却器１０の断面図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an overall configuration of a second modification of the cooler 10 illustrated in FIG. 7, and is a cross-sectional view of the cooler 10.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る冷却器１０について図１〜図３を参照して説明する。冷却器１０は、その冷却器１０内に封入された冷媒流体（以下、単に冷媒ということもある）を利用して発熱体１２を冷却する。図１に示すように、冷却器１０は、加熱部１４、冷却部１６、伸縮部２８、カバー４０および高圧ガス４１を備えている。冷却器１０の冷媒は、常温では液体で、発熱体１２により加熱されることにより沸騰する流体である。なお、図１の矢印ＤＲ１は、冷却器１０が設置された状態での上下方向ＤＲ１すなわち鉛直方向ＤＲ１を表している。 (First embodiment)
A cooler 10 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The cooler 10 cools the heating element 12 using a refrigerant fluid (hereinafter also simply referred to as a refrigerant) enclosed in the cooler 10. As shown in FIG. 1, the cooler 10 includes a heating unit 14, a cooling unit 16, an expansion / contraction unit 28, a cover 40, and a high-pressure gas 41. The refrigerant in the cooler 10 is a fluid that is liquid at room temperature and boils when heated by the heating element 12. In addition, arrow DR1 of FIG. 1 represents the up-down direction DR1 in the state in which the cooler 10 was installed, ie, the vertical direction DR1.

発熱体１２は、冷却器１０により冷却される部材であり、具体的には、冷却が必要な半導体素子などである。一例を挙げれば、インバータの半導体素子モジュールである。発熱体１２の電気端子１２ａ、１２ｂは加熱部１４から突き出ており、発熱体１２は、その電気端子１２ａ、１２ｂに通電されることにより発熱する。   The heating element 12 is a member that is cooled by the cooler 10, and specifically, is a semiconductor element or the like that needs to be cooled. An example is an inverter semiconductor element module. The electrical terminals 12a and 12b of the heating element 12 protrude from the heating unit 14, and the heating element 12 generates heat when the electrical terminals 12a and 12b are energized.

加熱部１４には、発熱体１２が収容される発熱体収容空間１４ａが形成されており、加熱部１４は、その発熱体収容空間１４ａ内に発熱体１２を有している。そして、加熱部１４は、その発熱体１２からの熱により、発熱体収容空間１４ａ内に入っている冷媒すなわち冷媒流体を加熱し気化させる。   A heating element accommodating space 14a in which the heating element 12 is accommodated is formed in the heating part 14, and the heating part 14 has the heating element 12 in the heating element accommodating space 14a. And the heating part 14 heats and vaporizes the refrigerant | coolant which is in the heat generating body accommodation space 14a, ie, a refrigerant fluid, with the heat from the heat generating body 12. FIG.

詳細には、加熱部１４は、加熱部空間としての発熱体収容空間１４ａを形成している箱状の発熱体収容壁１４１を備えている。そして、その発熱体収容壁１４１内において、発熱体１２は、発熱体１２まわりが気体または液体の冷媒で満たされるように収容されている。例えば本実施形態では、発熱体収容空間１４ａ全体が気体または液体の冷媒で満たされており、その冷媒が全て液体となっているときには発熱体１２全体もしくは一部が液体の冷媒に漬かるようになっている。なお、発熱体収容空間１４ａの冷却部１６側である一端は後述の冷却部１６の冷却部空間１６ａに連通しているが、発熱体収容空間１４ａの他端は閉塞されている。   Specifically, the heating unit 14 includes a box-shaped heating element accommodation wall 141 that forms a heating element accommodation space 14a as a heating part space. And in the heat generating body accommodation wall 141, the heat generating body 12 is accommodated so that the surroundings of the heat generating body 12 may be filled with a gaseous or liquid refrigerant. For example, in the present embodiment, the entire heating element housing space 14a is filled with a gas or liquid refrigerant, and when the refrigerant is all liquid, the entire heating element 12 or a part thereof is immersed in the liquid refrigerant. ing. One end on the cooling unit 16 side of the heating element accommodation space 14a communicates with a cooling part space 16a of the cooling unit 16 described later, but the other end of the heating element accommodation space 14a is closed.

冷却部１６は、発熱体収容空間１４ａと連通している冷却部空間１６ａを形成しており、加熱部１４で気化され冷却部空間１６ａへ流入してきた気体の冷媒を冷却して液化させる。具体的に冷却部１６は、冷却部壁１６１と冷却装置１６２とを備えている。冷却部１６は、加熱部１４に対し水平方向に並んで配置されている。   The cooling unit 16 forms a cooling unit space 16a communicating with the heating element housing space 14a, and cools and liquefies the gaseous refrigerant vaporized by the heating unit 14 and flowing into the cooling unit space 16a. Specifically, the cooling unit 16 includes a cooling unit wall 161 and a cooling device 162. The cooling unit 16 is arranged side by side in the horizontal direction with respect to the heating unit 14.

冷却部壁１６１は管状の形状を成しており、その内側に冷却部空間１６ａを形成している。冷却装置１６２は、冷却部壁１６１の周りに設けられた多数の冷却フィン１６２ａから構成されている。そして、冷却装置１６２は、冷却部空間１６ａ内の冷媒を、外気と熱交換させることにより冷却する。すなわち、冷却部１６は、冷媒を冷却する際に、その冷媒からの熱を、冷却部１６の外部すなわち冷却部１６まわりの外部空間１６ｂへ放熱する。   The cooling part wall 161 has a tubular shape, and a cooling part space 16a is formed inside thereof. The cooling device 162 includes a large number of cooling fins 162 a provided around the cooling unit wall 161. The cooling device 162 cools the refrigerant in the cooling space 16a by exchanging heat with the outside air. That is, when the cooling unit 16 cools the refrigerant, the cooling unit 16 radiates heat from the refrigerant to the outside of the cooling unit 16, that is, to the external space 16 b around the cooling unit 16.

冷却部壁１６１は、高い放熱性能が得られるように、例えば薄肉の金属、好ましくは薄肉のアルミニウム合金で構成されている。また、冷却部壁１６１、冷却装置１６２、および発熱体収容壁１４１は一体となって、アルミニウム合金等の金属から成り冷媒が収容される１つの冷媒容器を構成している。   The cooling wall 161 is made of, for example, a thin metal, preferably a thin aluminum alloy so that high heat dissipation performance can be obtained. Moreover, the cooling unit wall 161, the cooling device 162, and the heating element housing wall 141 are integrated to form one refrigerant container made of a metal such as an aluminum alloy and containing a refrigerant.

冷却部空間１６ａは管状に形成された空間であり、その長手方向に直交する管路断面積が極めて小さい管路で構成されている。そのため、冷却部空間１６ａ内に冷媒の気液界面２６が存在する場合には、その気液界面２６は、重力方向に拘わらず、冷媒の表面張力により、冷却部空間１６ａの長手方向を向くように維持される。すなわち、冷却部空間１６ａの長手方向において、気液界面２６を境に加熱部１４側には気体冷媒が存在し、その反対側には液体冷媒が存在する。   The cooling section space 16a is a space formed in a tubular shape, and is constituted by a pipe line having a very small pipe cross-sectional area perpendicular to the longitudinal direction thereof. Therefore, when the refrigerant gas-liquid interface 26 exists in the cooling unit space 16a, the gas-liquid interface 26 faces the longitudinal direction of the cooling unit space 16a by the surface tension of the refrigerant regardless of the gravity direction. Maintained. That is, in the longitudinal direction of the cooling unit space 16a, the gas refrigerant exists on the heating unit 14 side with the gas-liquid interface 26 as a boundary, and the liquid refrigerant exists on the opposite side.

例えば、冷媒が加熱部１４で加熱されることにより、気体になった冷媒の体積が増すほど、冷却部空間１６ａ内において気液界面２６は、発熱体収容空間１４ａから遠ざかる方向すなわち図１の左方向に移動する。そうすると、冷却部１６は、液体冷媒も冷却するが、それと共に、加熱部で気化された気体冷媒も冷却し凝縮させる。   For example, the gas-liquid interface 26 moves away from the heating element housing space 14a in the cooling unit space 16a, that is, the left of FIG. Move in the direction. Then, the cooling unit 16 also cools the liquid refrigerant, but also cools and condenses the gas refrigerant vaporized by the heating unit.

伸縮部２８は、冷媒の加熱および冷却によって発熱体収容空間１４ａ内および冷却部空間１６ａ内で生じる冷媒の体積変化を吸収する。すなわち、伸縮部２８は、その冷媒の体積変化を吸収する吸収部として機能する。そして、伸縮部２８は、伸縮部２８の内側に、冷却部空間１６ａと連通している吸収部空間としての伸縮部空間２８ａを形成している。   The expansion / contraction part 28 absorbs the volume change of the refrigerant | coolant produced in the heat generating body accommodation space 14a and the cooling part space 16a by the heating and cooling of a refrigerant | coolant. That is, the expansion / contraction part 28 functions as an absorption part that absorbs the volume change of the refrigerant. And the expansion-contraction part 28 forms the expansion-contraction part space 28a as an absorption part space connected with the cooling part space 16a inside the expansion-contraction part 28. As shown in FIG.

伸縮部２８は、例えば蛇腹（ベローズ）等で構成される。図１に示すように、本実施形態に係る冷却器１０では、伸縮部２８は、冷却部壁１６１に固定された蛇腹によって構成されており、上下方向ＤＲ１に伸縮する。伸縮部２８が上下に伸縮すると、それに伴い、伸縮部空間２８ａも上下に伸縮する。伸縮部空間２８ａ内は液体冷媒で満たされている。   The expansion / contraction part 28 is comprised by the bellows etc., for example. As shown in FIG. 1, in the cooler 10 according to the present embodiment, the expansion / contraction part 28 is configured by a bellows fixed to the cooling part wall 161 and expands and contracts in the vertical direction DR1. When the expansion / contraction part 28 expands / contracts vertically, the expansion / contraction part space 28a also expands / contracts vertically. The expansion / contraction space 28a is filled with a liquid refrigerant.

また、伸縮部２８の下端は冷却部壁１６１に対して固定されており、伸縮部空間２８ａの下端は冷却部空間１６ａに連通している。その一方で、伸縮部２８の上端は伸縮部空間２８ａを閉塞するように構成されており、伸縮部空間２８ａの上端は閉塞されている。従って、この伸縮部空間２８ａ、上述の発熱体収容空間１４ａ、および冷却部空間１６ａは全体として、冷媒が封入された一空間としての気密な冷媒封入空間３２を構成している。そして、冷却部空間１６ａ内の冷媒が伸縮部空間２８ａ内へ流入すると、伸縮部空間２８ａが伸びて伸縮部２８の上端が上昇する。逆に、伸縮部空間２８ａが縮んで伸縮部２８の上端が下降すると、伸縮部空間２８ａ内の冷媒が冷却部空間１６ａ内へ流出する。すなわち、その冷媒は、伸縮部２８を伸縮作動させる作動流体として機能している。   Moreover, the lower end of the expansion-contraction part 28 is being fixed with respect to the cooling part wall 161, and the lower end of the expansion-contraction part space 28a is connected to the cooling part space 16a. On the other hand, the upper end of the stretchable part 28 is configured to close the stretchable part space 28a, and the upper end of the stretchable part space 28a is closed. Therefore, the expansion / contraction portion space 28a, the above-described heating element accommodating space 14a, and the cooling portion space 16a constitute an airtight refrigerant enclosure space 32 as one space in which refrigerant is enclosed. And if the refrigerant | coolant in the cooling part space 16a flows in into the expansion-contraction part space 28a, the expansion-contraction part space 28a will extend and the upper end of the expansion-contraction part 28 will raise. On the contrary, when the expansion / contraction part space 28a contracts and the upper end of the expansion / contraction part 28 descends, the refrigerant in the expansion / contraction part space 28a flows out into the cooling part space 16a. That is, the refrigerant functions as a working fluid that causes the expansion / contraction part 28 to expand and contract.

また、図１に示すように、本実施形態に係る冷却器１０では、伸縮部２８を密封するためのカバー４０が、冷却部壁１６１に備えられている。すなわち、本実施形態に係る冷却器１０では、このカバー４０、冷却部壁１６１、および伸縮部２８によって囲まれた空間３１、すなわち伸縮部２８を挟んで伸縮部空間２８ａ（冷媒封入空間３２）と反対側の空間において伸縮部２８が密封されている。なお、カバー４０は、後述する高圧ガス４１を通し難い材料であれば、特に材質が限定されるものではない。   Further, as shown in FIG. 1, in the cooler 10 according to the present embodiment, a cover 40 for sealing the extendable portion 28 is provided on the cooling portion wall 161. That is, in the cooler 10 according to the present embodiment, the space 31 surrounded by the cover 40, the cooling unit wall 161, and the expansion / contraction unit 28, that is, the expansion / contraction unit space 28 a (refrigerant enclosed space 32) sandwiching the expansion / contraction unit 28. The stretchable part 28 is sealed in the opposite space. The material of the cover 40 is not particularly limited as long as it is a material that is difficult to pass the high-pressure gas 41 described later.

そして、この空間３１には、大気圧よりも高い圧力のガス（以下、高圧ガスという）４１が封入されている（以下、この空間３１をガス封入空間３１という）。ここでいう「大気圧よりも高い」とは、伸縮部２８が最も伸びているときであっても伸縮部２８が最も縮んでいるときであっても大気圧よりも高いことを意味している。この高圧ガスは、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高くするために備えられたガスであり、種類が限定されるものではないが、空気、Ｎ２、Ｈｅ等の圧縮ガスで構成される。そして、本実施形態に係る冷却器１０では、この高圧ガス４１によって伸縮部２８が加圧されることにより、冷媒封入空間３２が加圧され、冷媒の平均作動内圧（冷媒流体が気化して生じた蒸気の圧力の平均値）が大気圧よりも高くなっている。すなわち、本実施形態に係る冷却器１０では、カバー４０および高圧ガス４１が、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高い基準値にオフセットする冷媒封入空間３２を加圧する加圧手段（オフセット手段）として機能している。なお、図２において、高圧ガス４１による加圧量と冷媒の平均作動内圧との関係を示してある。 The space 31 is filled with a gas 41 (hereinafter referred to as a high pressure gas) having a pressure higher than the atmospheric pressure (hereinafter, the space 31 is referred to as a gas filled space 31). Here, “higher than atmospheric pressure” means that the pressure is higher than the atmospheric pressure even when the expansion / contraction part 28 is most extended or even when the expansion / contraction part 28 is contracted most. . This high-pressure gas is a gas provided to make the average operating internal pressure of the refrigerant higher than the atmospheric pressure, and is not limited, but is composed of compressed gas such as air, N 2 , and He. . And in the cooler 10 which concerns on this embodiment, when the expansion-contraction part 28 is pressurized by this high pressure gas 41, the refrigerant | coolant enclosure space 32 is pressurized and the average working internal pressure (refrigerant fluid vaporizes and produces). The average value of the steam pressure is higher than the atmospheric pressure. That is, in the cooler 10 according to the present embodiment, the cover 40 and the high-pressure gas 41 are pressurizing means (offset means) for pressurizing the refrigerant enclosure space 32 that offsets the average operating internal pressure of the refrigerant to a reference value higher than atmospheric pressure. Is functioning as FIG. 2 shows the relationship between the amount of pressurization by the high-pressure gas 41 and the average operating internal pressure of the refrigerant.

なお、冷媒の作動内圧は、圧力センサを用いて発熱体収容空間１４ａの圧力を計測すること等の方法によって測定され得る。そして、測定した作動内圧の平均値が上記の平均作動内圧となる。ここでいう「平均作動内圧」としては、冷媒の膨張時と収縮時において測定された複数の測定値（作動内圧）における平均値だけでなく、複数の測定値における最小値と最大値の平均値等も含む。   The operating internal pressure of the refrigerant can be measured by a method such as measuring the pressure in the heating element housing space 14a using a pressure sensor. And the average value of the measured working internal pressure becomes said average working internal pressure. As used herein, the “average operating internal pressure” is not only the average value of a plurality of measured values (operating internal pressure) measured during expansion and contraction of the refrigerant, but also the average value of the minimum and maximum values of the plurality of measured values. Etc. are also included.

ここで、ある圧力ｐ０における沸騰熱伝達率をｈ０、臨界圧力をｐｃｒとしたとき、以下の数式の関係が成立し、圧力ｐが高くなると沸騰熱伝達率ｈが高くなる。 Here, when the boiling heat transfer coefficient at a certain pressure p 0 is h 0 and the critical pressure is p cr , the following mathematical relationship is established, and the boiling heat transfer coefficient h increases as the pressure p increases.

Figure 2016099079
このため、本実施形態に係る冷却器１０において、冷媒の平均作動内圧が大気圧よりも高くなると、冷媒の平均沸騰熱伝達率は、冷媒の平均作動内圧が大気圧の場合よりも高くなる。
Figure 2016099079
 For this reason, in the cooler 10 according to this embodiment, when the average operating internal pressure of the refrigerant becomes higher than the atmospheric pressure, the average boiling heat transfer coefficient of the refrigerant becomes higher than when the average operating internal pressure of the refrigerant is the atmospheric pressure.

以上説明したように、本実施形態に係る冷却器１０では、オフセット手段であるカバー４０および高圧ガス４１を備えることで、伸縮部２８が加圧され、冷媒封入空間３２が加圧されることにより、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高くすることができる。これにより、本実施形態に係る冷却器１０では、冷媒の沸騰熱伝達率を、冷媒の平均作動内圧が大気圧の場合よりも高くすることができる。その結果、冷却器１０の冷却効果を高くすることができる。なお、図３において、高圧ガス４１による加圧量と冷媒の平均沸騰熱伝達率との関係を示してある。ここで、図２、図３に示すように、平均作動内圧および平均沸騰熱伝達率を十分に高くするためには、オフセット手段（高圧ガス４１）による加圧量を２０ｋＰａ以上とすることが好ましく、特に、４０ｋＰａ以上とすることが好ましい。   As described above, in the cooler 10 according to the present embodiment, by providing the cover 40 and the high-pressure gas 41 that are offset means, the expansion / contraction part 28 is pressurized and the refrigerant enclosure space 32 is pressurized. The average operating internal pressure of the refrigerant can be made higher than the atmospheric pressure. Thereby, in the cooler 10 which concerns on this embodiment, the boiling heat transfer rate of a refrigerant | coolant can be made higher than the case where the average operating internal pressure of a refrigerant | coolant is atmospheric pressure. As a result, the cooling effect of the cooler 10 can be increased. In FIG. 3, the relationship between the amount of pressurization by the high-pressure gas 41 and the average boiling heat transfer coefficient of the refrigerant is shown. Here, as shown in FIGS. 2 and 3, in order to sufficiently increase the average operating internal pressure and the average boiling heat transfer coefficient, the amount of pressurization by the offset means (high pressure gas 41) is preferably 20 kPa or more. In particular, it is preferably 40 kPa or more.

このように構成された冷却器１０では、発熱体収容空間１４ａ内の液体冷媒が発熱体１２により加熱されて気化すると冷媒の気体部分が増し、それと共に冷媒全体の体積が増加し伸縮部２８の上端が上昇する。冷媒の気体部分がある程度増し例えば気液界面２６が図１のように冷却部空間１６ａ内に入ると、冷却部１６が、その冷媒の気体部分を冷却し凝縮させる。   In the cooler 10 configured as described above, when the liquid refrigerant in the heating element housing space 14a is heated and vaporized by the heating element 12, the gas portion of the refrigerant increases, and the volume of the entire refrigerant increases with the expansion part 28. The upper end rises. When the gas part of the refrigerant increases to some extent, for example, when the gas-liquid interface 26 enters the cooling part space 16a as shown in FIG. 1, the cooling part 16 cools and condenses the gas part of the refrigerant.

冷媒の気体部分が凝縮することにより気体部分が少なくなると、それと共に冷媒全体の体積が減少し伸縮部２８の上端が下降する。そして、発熱体１２の一部または全部が液体の冷媒に浸かるようになる。発熱体１２が液体の冷媒に浸かると、上述したように再び発熱体収容空間１４ａ内の液体の冷媒が加熱されて蒸発する。   When the gas portion is reduced by condensing the gas portion of the refrigerant, the entire volume of the refrigerant is reduced at the same time, and the upper end of the expansion / contraction portion 28 is lowered. Then, part or all of the heating element 12 is immersed in the liquid refrigerant. When the heating element 12 is immersed in the liquid refrigerant, as described above, the liquid refrigerant in the heating element accommodation space 14a is again heated and evaporated.

このように、冷却器１０において加熱部１４および冷却部１６は、冷媒に蒸発と凝縮とを繰り返させることにより、冷媒封入空間３２内で冷媒の気液界面２６を自励振動させる。要するに、冷媒封入空間３２内で冷媒を自励振動させる。そして、伸縮部２８は、その冷媒の自励振動に伴う冷媒全体の体積変化を吸収する。更に、伸縮部２８は、所定のばね定数を持っているので、その伸縮部２８の伸縮方向における釣合い点に向って伸縮量に応じた反力を生じ、冷媒の自励振動を補助する役割を果たす。   Thus, in the cooler 10, the heating unit 14 and the cooling unit 16 cause the gas-liquid interface 26 of the refrigerant to self-oscillate in the refrigerant enclosure space 32 by causing the refrigerant to repeat evaporation and condensation. In short, the self-excited vibration of the refrigerant is performed in the refrigerant enclosure space 32. And the expansion-contraction part 28 absorbs the volume change of the whole refrigerant | coolant accompanying the self-excited vibration of the refrigerant | coolant. Furthermore, since the expansion / contraction part 28 has a predetermined spring constant, a reaction force corresponding to the expansion / contraction amount is generated toward the balance point in the expansion / contraction direction of the expansion / contraction part 28 to assist self-excited vibration of the refrigerant. Fulfill.

この気液界面２６の自励振動すなわち冷媒の自励振動に伴い冷媒が蒸発と凝縮とを繰り返すことで、発熱体１２から冷媒を介し外気に至る熱伝達経路において高い熱伝達率を得つつ、発熱体１２の熱を、冷媒と冷却部壁１６１と冷却装置１６２とを介し、冷却部１６から外気へ放出させることができる。   While the refrigerant repeats evaporation and condensation along with the self-excited vibration of the gas-liquid interface 26, that is, the self-excited vibration of the refrigerant, while obtaining a high heat transfer coefficient in the heat transfer path from the heating element 12 to the outside air through the refrigerant, The heat of the heating element 12 can be released from the cooling unit 16 to the outside air via the refrigerant, the cooling unit wall 161, and the cooling device 162.

また、冷却部空間１６ａ内および伸縮部空間２８ａ内において気液界面２６から離れた部位の液体冷媒はサブクール状態になっている。従って、そのサブクール状態の液体冷媒が、伸縮部２８の上端が下降すると共に発熱体１２まわりに流れ込むので、発熱体１２を冷却する高い冷却性能を得ることができる。   In addition, the liquid refrigerant in a part away from the gas-liquid interface 26 in the cooling part space 16a and the expansion / contraction part space 28a is in a subcooled state. Therefore, the liquid coolant in the subcooled state lowers the upper end of the expansion / contraction part 28 and flows around the heating element 12, so that a high cooling performance for cooling the heating element 12 can be obtained.

上記したように、本実施形態に係る冷却器１０では、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高い基準値にオフセットするオフセット手段であるカバー４０および高圧ガス４１を備える構成とされている。   As described above, the cooler 10 according to the present embodiment includes the cover 40 and the high-pressure gas 41 that are offset means for offsetting the average operating internal pressure of the refrigerant to a reference value higher than the atmospheric pressure.

このため、本実施形態に係る冷却器１０では、伸縮部２８が加圧され、冷媒封入空間３２が加圧され、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高くすることができる。これにより、本実施形態に係る冷却器１０では、冷媒の沸騰熱伝達率を、冷媒の平均作動内圧が大気圧の場合よりも高くすることができる。   For this reason, in the cooler 10 according to the present embodiment, the expansion / contraction part 28 is pressurized, the refrigerant enclosure space 32 is pressurized, and the average operating internal pressure of the refrigerant can be made higher than the atmospheric pressure. Thereby, in the cooler 10 which concerns on this embodiment, the boiling heat transfer rate of a refrigerant | coolant can be made higher than the case where the average operating internal pressure of a refrigerant | coolant is atmospheric pressure.

（第１実施形態の変形例）
第１実施形態では、伸縮部２８を、冷却部壁１６１に固定された蛇腹によって構成しているが、図４に示すように、伸縮部２８を、カバー４０に固定された薄膜（ダイヤフラム）によって構成しても良い。伸縮部２８（薄膜）は、その周縁部がカバー４０に固定され、その中央部が上下方向ＤＲ１に伸縮する。この伸縮部２８が上下に伸縮すると、それに伴い、伸縮部空間２８ａも上下に伸縮する。この例の場合、蛇腹の場合に比べて、伸縮部２８が伸縮し易くなる。なお、この薄膜は、金属製薄膜、樹脂製薄膜などで構成され、溶接、ろう付け等によってカバー４０に固定される。 (Modification of the first embodiment)
In the first embodiment, the expansion / contraction part 28 is constituted by a bellows fixed to the cooling part wall 161, but as shown in FIG. 4, the expansion / contraction part 28 is formed by a thin film (diaphragm) fixed to the cover 40. It may be configured. The peripheral part of the expansion / contraction part 28 (thin film) is fixed to the cover 40, and the center part expands / contracts in the vertical direction DR1. When the expansion / contraction part 28 expands / contracts vertically, the expansion / contraction part space 28a also expands / contracts vertically. In this example, the expansion / contraction part 28 is easily expanded and contracted as compared with the case of the bellows. The thin film is formed of a metal thin film, a resin thin film, or the like, and is fixed to the cover 40 by welding, brazing, or the like.

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について図５を参照して説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、オフセット手段の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。 (Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the configuration of the offset unit is changed with respect to the first embodiment, and the other parts are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted here.

第１実施形態に係る冷却器１０では、カバー４０および高圧ガス４１によって、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高い基準値にオフセットする冷媒封入空間３２を加圧する加圧手段（オフセット手段）を構成していた。しかしながら、本実施形態に係る冷却器１０では、蛇腹で構成された伸縮部２８の上端に固定された錘４２によって加圧手段（オフセット手段）を構成している。   In the cooler 10 according to the first embodiment, the cover 40 and the high-pressure gas 41 are provided with pressurizing means (offset means) that pressurizes the refrigerant enclosure space 32 that offsets the average operating internal pressure of the refrigerant to a reference value higher than atmospheric pressure. It was composed. However, in the cooler 10 according to the present embodiment, the pressurizing means (offset means) is configured by the weight 42 fixed to the upper end of the expansion / contraction part 28 formed of a bellows.

そして、本実施形態に係る冷却器１０では、この錘４２の重量によって伸縮部２８が加圧されることにより、冷媒封入空間３２が加圧され、冷媒の平均作動内圧が大気圧よりも高くなっている。その結果、冷却器１０の冷却効果を高くすることができる。なお、錘４２は、伸縮部２８が上下に伸縮する際の慣性を増す機能を有し、高密度の部材であれば良く、例えば鉄で構成されている。   And in the cooler 10 which concerns on this embodiment, when the expansion-contraction part 28 is pressurized with the weight of this weight 42, the refrigerant | coolant enclosure space 32 is pressurized and the average operating internal pressure of a refrigerant | coolant becomes higher than atmospheric pressure. ing. As a result, the cooling effect of the cooler 10 can be increased. Note that the weight 42 has a function of increasing inertia when the extendable portion 28 expands and contracts vertically, and may be a high-density member, and is made of, for example, iron.

このように、本実施形態に係る冷却器１０では、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高い基準値にオフセットするオフセット手段である錘４２を備える構成とされている。   As described above, the cooler 10 according to this embodiment includes the weight 42 that is an offset unit that offsets the average operating internal pressure of the refrigerant to a reference value higher than the atmospheric pressure.

このため、本実施形態に係る冷却器１０では、伸縮部２８が加圧され、冷媒封入空間３２が加圧され、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高くすることができる。これにより、本実施形態に係る冷却器１０では、冷媒の沸騰熱伝達率を、冷媒の平均作動内圧が大気圧の場合よりも高くすることができる。   For this reason, in the cooler 10 according to the present embodiment, the expansion / contraction part 28 is pressurized, the refrigerant enclosure space 32 is pressurized, and the average operating internal pressure of the refrigerant can be made higher than the atmospheric pressure. Thereby, in the cooler 10 which concerns on this embodiment, the boiling heat transfer rate of a refrigerant | coolant can be made higher than the case where the average operating internal pressure of a refrigerant | coolant is atmospheric pressure.

なお、本実施形態に係る冷却器１０においても、第１実施形態の場合と同様、平均作動内圧および平均沸騰熱伝達率を十分に高くするためには、オフセット手段（高圧ガス４１）による加圧量を２０ｋＰａ以上とすることが好ましく、特に、４０ｋＰａ以上とすることが好ましい。   In the cooler 10 according to this embodiment, as in the case of the first embodiment, in order to sufficiently increase the average operating internal pressure and the average boiling heat transfer coefficient, pressurization by the offset means (high pressure gas 41). The amount is preferably 20 kPa or more, and particularly preferably 40 kPa or more.

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について図６を参照して説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、オフセット手段の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。 (Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the configuration of the offset unit is changed with respect to the first embodiment, and the other parts are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted here.

第１実施形態に係る冷却器１０では、カバー４０および高圧ガス４１によって、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高い基準値にオフセットする冷媒封入空間３２を加圧する加圧手段（オフセット手段）を構成していた。しかしながら、図６に示すように、本実施形態に係る冷却器１０では、蛇腹で構成された伸縮部２８の上端に固定されたバネ４３、および、冷却部壁１６１に固定されると共にバネ４３を固定する固定部材４４によって加圧手段（オフセット手段）を構成している。バネ４３は、伸縮部２８が自然長の場合においても、また、伸縮部２８が最も縮んだ場合においても、伸縮部２８に対して上下方向ＤＲ１の下方向の力を作用させる構成とされている。   In the cooler 10 according to the first embodiment, the cover 40 and the high-pressure gas 41 are provided with pressurizing means (offset means) that pressurizes the refrigerant enclosure space 32 that offsets the average operating internal pressure of the refrigerant to a reference value higher than atmospheric pressure. It was composed. However, as shown in FIG. 6, in the cooler 10 according to the present embodiment, the spring 43 fixed to the upper end of the expansion / contraction part 28 configured by the bellows, and the spring 43 fixed to the cooling part wall 161 are provided. The fixing member 44 to be fixed constitutes a pressurizing means (offset means). The spring 43 is configured to apply a downward force in the vertical direction DR1 to the expansion / contraction part 28 even when the expansion / contraction part 28 has a natural length or when the expansion / contraction part 28 contracts most. .

本実施形態に係る冷却器１０では、蛇腹によって構成された伸縮部２８の上端にバネ４３を固定した構成としている。そして、本実施形態に係る冷却器１０では、このバネ４３の反力によって伸縮部２８が加圧されることにより、冷媒封入空間３２が加圧され、冷媒の平均作動内圧が大気圧よりも高くなっている。なお、バネ４３は、弾性体で構成され、例えば金属などで構成されている。   The cooler 10 according to the present embodiment has a configuration in which a spring 43 is fixed to the upper end of the expansion / contraction part 28 formed by bellows. And in the cooler 10 which concerns on this embodiment, when the expansion-contraction part 28 is pressurized with the reaction force of this spring 43, the refrigerant | coolant enclosure space 32 is pressurized and the average operating internal pressure of a refrigerant | coolant is higher than atmospheric pressure. It has become. The spring 43 is made of an elastic body, for example, metal.

このように、本実施形態に係る冷却器１０では、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高い基準値にオフセットするオフセット手段であるバネ４３および固定部材４４を備える構成とされている。   As described above, the cooler 10 according to the present embodiment includes the spring 43 and the fixing member 44 that are offset means for offsetting the average operating internal pressure of the refrigerant to a reference value higher than the atmospheric pressure.

このため、本実施形態に係る冷却器１０では、伸縮部２８が加圧され、冷媒封入空間３２が加圧され、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高くすることができる。これにより、本実施形態に係る冷却器１０では、冷媒の沸騰熱伝達率を、冷媒の平均作動内圧が大気圧の場合よりも高くすることができる。   For this reason, in the cooler 10 according to the present embodiment, the expansion / contraction part 28 is pressurized, the refrigerant enclosure space 32 is pressurized, and the average operating internal pressure of the refrigerant can be made higher than the atmospheric pressure. Thereby, in the cooler 10 which concerns on this embodiment, the boiling heat transfer rate of a refrigerant | coolant can be made higher than the case where the average operating internal pressure of a refrigerant | coolant is atmospheric pressure.

なお、本実施形態に係る冷却器１０においても、第１実施形態の場合と同様、平均作動内圧および平均沸騰熱伝達率を十分に高くするためには、オフセット手段（高バネ４３、固定部材４４）による加圧量を２０ｋＰａ以上とすることが好ましく、特に、４０ｋＰａ以上とすることが好ましい。   In the cooler 10 according to the present embodiment, as in the case of the first embodiment, in order to sufficiently increase the average operating internal pressure and the average boiling heat transfer coefficient, the offset means (the high spring 43, the fixing member 44). ) Is preferably 20 kPa or more, and particularly preferably 40 kPa or more.

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について図７を参照して説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、制御器４５、駆動装置４６、発熱体温度センサ４７を追加し、カバー４０の一部（図７の符号４０ａを参照）を摺動する構成に変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。 (Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a controller 45, a drive device 46, and a heating element temperature sensor 47 are added to the first embodiment, and a part of the cover 40 (see reference numeral 40a in FIG. 7) is slid. Since the other changes are the same as those of the first embodiment, the description thereof is omitted here.

制御器４５は、駆動装置４６、発熱体温度センサ４７を制御するＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータとその周辺回路とから構成された電子制御装置であり、ＲＯＭ等に予め記憶されたコンピュータプログラムに従って種々の制御処理を実行する。   The controller 45 is an electronic control unit composed of a well-known microcomputer comprising a CPU 46, a ROM, a RAM and the like for controlling the driving device 46 and the heating element temperature sensor 47 and its peripheral circuits, and is stored in advance in the ROM or the like. Various control processes are executed according to the computer program.

そして、本実施形態に係る冷却器１０では、カバー４０の一部４０ａを、制御器４５の制御により所定の方向（図１中の上下方向）に摺動する構成とし、このカバー４０の一部４０ａを駆動装置４６によって所定の方向（図１中の上下方向）に押し引きすることより、伸縮部２８を密封しつつガス封入空間３１を加圧および減圧する構成としている。すなわち、本実施形態に係る冷却器１０では、制御器４５の制御により駆動する駆動装置４６によって所定の方向（図１中の下の向き）に押された場合には、ガス封入空間３１が加圧されることで伸縮部２８が加圧され、ひいては、冷媒封入空間３２が加圧される。同様に、すなわち、制御器４５の制御により駆動する駆動装置４６によって所定の方向（図１中の上の向き）に引かれた場合には、ガス封入空間３１が減圧されることで伸縮部２８が減圧され、ひいては、冷媒封入空間３２が減圧される。   In the cooler 10 according to the present embodiment, a part 40 a of the cover 40 is configured to slide in a predetermined direction (vertical direction in FIG. 1) under the control of the controller 45. By pushing and pulling 40a in a predetermined direction (vertical direction in FIG. 1) by the drive device 46, the gas filled space 31 is pressurized and depressurized while sealing the expansion / contraction part 28. In other words, in the cooler 10 according to the present embodiment, the gas filled space 31 is added when pushed in a predetermined direction (downward direction in FIG. 1) by the driving device 46 driven by the control of the controller 45. The expansion / contraction part 28 is pressurized by being pressed, and eventually the refrigerant | coolant enclosure space 32 is pressurized. Similarly, that is, when pulled in a predetermined direction (upward direction in FIG. 1) by the driving device 46 driven by the control of the controller 45, the expansion / contraction part 28 is reduced by decompressing the gas filled space 31. Is reduced in pressure, and as a result, the refrigerant enclosure space 32 is reduced in pressure.

このように、本実施形態に係る冷却器１０では、制御器４５および駆動装置４６が、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高い基準値にオフセットするために冷媒封入空間を加圧する加圧手段、及び、冷媒流体の平均作動内圧を大気圧よりも低い基準値にオフセットするために冷媒封入空間を減圧する減圧手段として機能する。この減圧手段の機能により、冷媒の沸点を、冷媒の平均作動内圧が大気圧の場合よりも低くすることができる。また、制御器４５および駆動装置４６は、冷媒の平均作動内圧の基準値を変化させるために、オフセット手段によってオフセットされる大気圧からオフセットされる量である圧力変化量を変化させる変化手段として機能する。   Thus, in the cooler 10 according to the present embodiment, the controller 45 and the driving device 46 pressurize the refrigerant enclosure space in order to offset the average operating internal pressure of the refrigerant to a reference value higher than the atmospheric pressure. And it functions as a decompression means for decompressing the refrigerant enclosure space in order to offset the average operating internal pressure of the refrigerant fluid to a reference value lower than the atmospheric pressure. By the function of the decompression means, the boiling point of the refrigerant can be made lower than when the average operating internal pressure of the refrigerant is atmospheric pressure. Further, the controller 45 and the drive device 46 function as changing means for changing a pressure change amount that is an amount offset from the atmospheric pressure offset by the offset means in order to change the reference value of the average operating internal pressure of the refrigerant. To do.

なお、本実施形態に係る冷却器１０においても、第１実施形態の場合と同様、平均作動内圧および平均沸騰熱伝達率を十分に高くするためには、オフセット手段（制御器４５、駆動装置４６）による加圧量を２０ｋＰａ以上とすることが好ましく、特に、４０ｋＰａ以上とすることが好ましい。また、平均作動内圧および沸点を十分に低くするためには、オフセット手段（制御器４５、駆動装置４６）による減圧量を５ｋＰａ以上とすることが好ましく、特に、１０ｋＰａ以上とすることが好ましい。   In the cooler 10 according to the present embodiment, as in the case of the first embodiment, in order to sufficiently increase the average operating internal pressure and the average boiling heat transfer coefficient, the offset means (the controller 45, the drive device 46). ) Is preferably 20 kPa or more, and particularly preferably 40 kPa or more. Further, in order to sufficiently reduce the average operating internal pressure and the boiling point, the amount of pressure reduction by the offset means (the controller 45 and the driving device 46) is preferably 5 kPa or more, and particularly preferably 10 kPa or more.

さらに、本実施形態に係る冷却器１０では、発熱体１２の温度を検出し、その検出した温度を示す検出信号を制御器２４へ出力する発熱体温度センサ４７を備える構成としている。発熱体温度センサ４７は、詳細には発熱体１２の表面に設けられており、発熱体１２の表面温度を発熱体１２の温度として検出する。そして、本実施形態に係る冷却器１０では、変化手段を、制御器４５の制御に従って、発熱体１２の温度に応じて、オフセット手段によってオフセットされる圧力変化量を変化させる構成としている。   Furthermore, the cooler 10 according to the present embodiment includes a heating element temperature sensor 47 that detects the temperature of the heating element 12 and outputs a detection signal indicating the detected temperature to the controller 24. The heating element temperature sensor 47 is provided in detail on the surface of the heating element 12 and detects the surface temperature of the heating element 12 as the temperature of the heating element 12. And in the cooler 10 which concerns on this embodiment, according to control of the controller 45, the change means is set as the structure which changes the pressure variation amount offset by an offset means according to the temperature of the heat generating body 12. FIG.

ここで、本実施形態に係る冷却器１０における制御処理について、図８を参照して説明する。   Here, the control processing in the cooler 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

まず、制御器４５は、発熱体温度センサ４７によって発熱体１２の温度を検出する（Ｓ１１）。   First, the controller 45 detects the temperature of the heating element 12 by the heating element temperature sensor 47 (S11).

次に、発熱体温度センサ４７によって検出した発熱体１２の温度が、制御器４５に予め設定された所定の上限温度以下でないとき（Ｓ１２：Ｎｏ）、制御器４５は、駆動装置４６によってカバー４０の一部４０ａを所定の方向（図１中の上の向き）に所定量引き上げる。これにより、制御器４５は、冷媒封入空間３２を減圧して冷媒の沸点を下げることで、発熱体１２の温度を下がり易くする。そして、次に、ステップＳ１１の処理に戻る。   Next, when the temperature of the heating element 12 detected by the heating element temperature sensor 47 is not less than or equal to a predetermined upper limit temperature preset in the controller 45 (S12: No), the controller 45 uses the drive device 46 to cover the cover 40. Part 40a is pulled up by a predetermined amount in a predetermined direction (upward direction in FIG. 1). Thereby, the controller 45 makes it easy to lower the temperature of the heating element 12 by reducing the refrigerant sealing space 32 and lowering the boiling point of the refrigerant. Then, the process returns to step S11.

また、発熱体温度センサ４７によって検出した発熱体１２の温度が、制御器４５に予め設定された所定の上限温度以下であって（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、かつ、制御器４５に予め設定された所定の下限温度以上でないとき（Ｓ１４：Ｎｏ）、制御器４５は、駆動装置４６によってカバー４０の一部４０ａを所定の方向（図１中の下の向き）に所定量押し込む（Ｓ１３）。これにより、制御器４５は、冷媒封入空間３２を加圧して冷媒の沸点を上げることで、発熱体１２の温度を上がり易くする。そして、次に、ステップＳ１１の処理に戻る。   Further, the temperature of the heating element 12 detected by the heating element temperature sensor 47 is equal to or lower than a predetermined upper limit temperature preset in the controller 45 (S12: Yes), and a predetermined preset in the controller 45. When the temperature is not equal to or lower than the lower limit temperature (S14: No), the controller 45 pushes a part 40a of the cover 40 in a predetermined direction (downward direction in FIG. 1) by the driving device 46 (S13). Thereby, the controller 45 makes it easy to raise the temperature of the heat generating body 12 by pressurizing the refrigerant | coolant enclosure space 32 and raising the boiling point of a refrigerant | coolant. Then, the process returns to step S11.

また、発熱体温度センサ４７によって検出した発熱体１２の温度が、制御器４５に予め設定された所定の上限温度以下であって（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、かつ、制御器４５に予め設定された所定の下限温度以上でないとき（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１の処理に戻る。   Further, the temperature of the heating element 12 detected by the heating element temperature sensor 47 is equal to or lower than a predetermined upper limit temperature preset in the controller 45 (S12: Yes), and a predetermined preset in the controller 45. When the temperature is not equal to or higher than the lower limit temperature (S14: Yes), the process returns to step S11.

上記したように、本実施形態に係る冷却器１０では、冷媒の平均作動内圧の基準値を変化させるために、オフセット手段（カバー４０、高圧ガス４１）によってオフセットされる大気圧からオフセットされる量である圧力変化量を変化させる変化手段（制御器４５、駆動装置４６）を備える。   As described above, in the cooler 10 according to the present embodiment, the amount offset from the atmospheric pressure offset by the offset means (the cover 40, the high pressure gas 41) in order to change the reference value of the average operating internal pressure of the refrigerant. The change means (the controller 45, the drive device 46) which changes the pressure change amount which is is provided.

このため、本実施形態に係る冷却器１０では、オフセット手段によってオフセットされる圧力変化量の変化を調節することができる。   For this reason, in the cooler 10 which concerns on this embodiment, the change of the pressure change amount offset by an offset means can be adjusted.

特に、本実施形態に係る冷却器１０では、変化手段を、発熱体１２の温度に応じて、オフセット手段によって大気圧からオフセットされる量である圧力変化量を変化させる構成としている。   In particular, in the cooler 10 according to the present embodiment, the changing means is configured to change the amount of pressure change, which is the amount offset from the atmospheric pressure by the offset means, according to the temperature of the heating element 12.

このため、本実施形態に係る冷却器１０では、発熱体１２の温度に応じて、オフセット手段によってオフセットされる圧力変化量の変化を調節することができる。   For this reason, in the cooler 10 according to the present embodiment, the change in the amount of change in pressure offset by the offset unit can be adjusted according to the temperature of the heating element 12.

（第４実施形態の変形例１）
第４実施形態では、伸縮部２８を、冷却部壁１６１に固定された蛇腹によって構成しているが、図９に示すように、伸縮部２８を、カバー４０に固定された薄膜（ダイヤフラム）によって構成しても良い。この場合、蛇腹の場合に比べて、伸縮部２８が伸縮し易くなる。なお、この薄膜は、金属製薄膜、樹脂製薄膜などで構成され、溶接、ろう付け等によってカバー４０に固定される。 (Modification 1 of 4th Embodiment)
In the fourth embodiment, the expansion / contraction part 28 is constituted by a bellows fixed to the cooling part wall 161, but as shown in FIG. 9, the expansion / contraction part 28 is formed by a thin film (diaphragm) fixed to the cover 40. It may be configured. In this case, the expansion / contraction part 28 becomes easy to expand / contract compared to the case of bellows. The thin film is formed of a metal thin film, a resin thin film, or the like, and is fixed to the cover 40 by welding, brazing, or the like.

（第４実施形態の変形例２）
また、図１０に示すように、上記変形例１において、カバー４０の一部４０ａを削除すると共に伸縮部２８（薄膜）にバネ４７を固定して、駆動装置４６によってバネ４３を介して伸縮部２８を押し込む構成としても良い。 (Modification 2 of 4th Embodiment)
In addition, as shown in FIG. 10, in the first modification, a part 40 a of the cover 40 is deleted, a spring 47 is fixed to the expansion / contraction part 28 (thin film), and the expansion / contraction part is connected via the spring 43 by the driving device 46. It is good also as a structure which pushes in 28. FIG.

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。 (Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be appropriately changed within the scope described in the claims.

例えば、第１〜３実施形態に係る冷却器１０では、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高い基準値にオフセットするオフセット手段を備える構成としていたが、第１〜３実施形態に係る冷却器１０において、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも低い基準値にオフセットするオフセット手段を備える構成としても良い。すなわち、第１実施形態に係る冷却器１０において、ガス封入空間３１に、大気圧よりも低い圧力のガス（以下、低圧ガスという）を封入しても良い。この場合、カバー４０および低圧ガスが、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも低い基準値にオフセットする冷媒封入空間３２を減圧する減圧手段（オフセット手段）として機能する。また、第２実施形態にかかる冷却器１０において、伸縮部２８の上下方向を逆にし、伸縮部２８の下端に錘４２を固定しても良い。この場合、錘４２が、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも低い基準値にオフセットする冷媒封入空間３２を減圧する減圧手段（オフセット手段）として機能する。また、第３実施形態にかかる冷却器１０において、バネ４３を自然長よりも伸ばして固定部材４４に固定し、伸縮部２８に対して上下方向ＤＲ１の上方向の力を作用させる構成としてもよい。この場合、バネ４３が、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも低い基準値にオフセットする冷媒封入空間３２を減圧する減圧手段（オフセット手段）として機能する。これらの場合において、平均作動内圧および平均沸騰熱伝達率を十分に低くするためには、減圧手段（低圧ガス）による減圧量を５ｋＰａ以上とすることが好ましく、特に、１０ｋＰａ以上とすることが好ましい。   For example, in the cooler 10 according to the first to third embodiments, the cooler 10 according to the first to third embodiments is configured to include offset means for offsetting the average operating internal pressure of the refrigerant to a reference value higher than the atmospheric pressure. 10, an offset means for offsetting the average operating internal pressure of the refrigerant to a reference value lower than the atmospheric pressure may be provided. That is, in the cooler 10 according to the first embodiment, a gas having a pressure lower than the atmospheric pressure (hereinafter referred to as a low pressure gas) may be sealed in the gas sealing space 31. In this case, the cover 40 and the low-pressure gas function as decompression means (offset means) for decompressing the refrigerant enclosure space 32 that offsets the average operating internal pressure of the refrigerant to a reference value lower than the atmospheric pressure. Further, in the cooler 10 according to the second embodiment, the vertical direction of the expansion / contraction part 28 may be reversed and the weight 42 may be fixed to the lower end of the expansion / contraction part 28. In this case, the weight 42 functions as a decompression means (offset means) for decompressing the refrigerant enclosure space 32 that offsets the average operating internal pressure of the refrigerant to a reference value lower than the atmospheric pressure. Further, in the cooler 10 according to the third embodiment, the spring 43 may be extended beyond the natural length and fixed to the fixing member 44, and an upward force in the vertical direction DR1 may be applied to the expansion / contraction part 28. . In this case, the spring 43 functions as a decompression unit (offset unit) that decompresses the refrigerant enclosure space 32 that offsets the average operating internal pressure of the refrigerant to a reference value lower than the atmospheric pressure. In these cases, in order to sufficiently reduce the average operating internal pressure and the average boiling heat transfer coefficient, the amount of pressure reduction by the pressure reducing means (low pressure gas) is preferably 5 kPa or more, and particularly preferably 10 kPa or more. .

また、第４実施形態に係る冷却器１０では、変化手段を、発熱体温度センサ４７によって検出された発熱体１２の温度に応じて、オフセット手段によってオフセットされる圧力変化量を変化させる構成としていた。しかしながら、第４実施形態に係る冷却器１０において、発熱体１２の温度以外の測定値を基準としても良い。すなわち、第４実施形態に係る冷却器１０において、発熱体１２に通電される電流値に応じて、オフセット手段によってオフセットされる圧力変化量を変化させる構成としても良い。また、第４実施形態に係る冷却器１０において、発熱体収容壁１４１の温度を検出し、その発熱体収容壁１４１の温度を示す検出信号を制御器２４へ出力する壁温度センサ２１を設けて、壁温度センサ２１によって検出された発熱体収容壁１４１の温度に応じて、オフセット手段によってオフセットされる圧力変化量を変化させる構成としても良い。   Further, in the cooler 10 according to the fourth embodiment, the changing means is configured to change the pressure change amount offset by the offset means in accordance with the temperature of the heating element 12 detected by the heating element temperature sensor 47. . However, in the cooler 10 according to the fourth embodiment, a measurement value other than the temperature of the heating element 12 may be used as a reference. That is, in the cooler 10 according to the fourth embodiment, the amount of change in pressure offset by the offset unit may be changed according to the value of the current supplied to the heating element 12. In the cooler 10 according to the fourth embodiment, a wall temperature sensor 21 that detects the temperature of the heating element housing wall 141 and outputs a detection signal indicating the temperature of the heating element housing wall 141 to the controller 24 is provided. The pressure change amount offset by the offset means may be changed according to the temperature of the heating element housing wall 141 detected by the wall temperature sensor 21.

また、第１〜４実施形態に係る冷却器１０において、発熱体１２を複数とした場合には、例えば、これら複数の発熱体１２のうち最も測定値（発熱体１２の温度、発熱体１２に通電される電流値、発熱体収容壁１４１の温度など）が高い値を基準として、オフセット手段によってオフセットされる圧力変化量を変化させるようにすれば良い。   Further, in the cooler 10 according to the first to fourth embodiments, when a plurality of the heating elements 12 are provided, for example, the most measured value (the temperature of the heating element 12, the The amount of change in pressure offset by the offset means may be changed with reference to values with high values (such as the current value to be energized and the temperature of the heating element housing wall 141).

１０ 冷却器
１２ 発熱体
１４ 加熱部
１４ａ 発熱体収容空間
１６ 冷却部
１６ａ 冷却部空間
２８ 伸縮部（吸収部）
２８ａ 伸縮部空間（吸収部空間）
３２ 冷媒封入空間（一空間）
４１ 高圧ガス
４２ 錘
４３ バネ
４６ 駆動装置
４７ バネ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cooler 12 Heating element 14 Heating part 14a Heating element accommodation space 16 Cooling part 16a Cooling part space 28 Extendable part (absorbing part)
28a Expansion / contraction space (absorption space)
32 Refrigerant enclosure space (one space)
41 High-pressure gas 42 Weight 43 Spring 46 Drive device 47 Spring

Claims (4)

発熱体（１２）が収容される発熱体収容空間（１４ａ）を形成している発熱体収容壁（１４１）を有し、前記発熱体からの熱により、前記発熱体収容空間内に入っている冷媒流体を加熱し気化させる加熱部（１４）と、
前記発熱体収容空間と連通している冷却部空間（１６ａ）を形成しており、前記加熱部で気化され前記冷却部空間へ流入してきた前記冷媒流体を冷却して液化させる冷却部（１６）と、
前記冷却部空間と連通している吸収部空間（２８ａ）を形成しており、前記冷媒流体の加熱および冷却による体積変化を吸収する吸収部（２８）と、を備え、
前記発熱体収容空間、前記冷却部空間、及び前記吸収部空間は全体として、前記冷媒流体が封入された冷媒封入空間（３２）を構成し、
前記加熱部および前記冷却部は、前記冷媒流体に気化と液化とを繰り返させることにより、前記冷媒封入空間内で前記冷媒流体を自励振動させ、
前記冷媒流体の平均作動内圧を大気圧よりも高い基準値にオフセットするために前記冷媒封入空間を加圧する加圧手段（４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７）、及び、前記冷媒流体の平均作動内圧を大気圧よりも低い基準値にオフセットするために前記冷媒封入空間を減圧する減圧手段（４５、４６、４７）のうちの少なくとも一方を有するオフセット手段が備えられていることを特徴とする冷却器。 It has a heating element accommodation wall (141) that forms a heating element accommodation space (14a) in which the heating element (12) is accommodated, and enters the heating element accommodation space by heat from the heating element. A heating section (14) for heating and vaporizing the refrigerant fluid;
A cooling part space (16a) communicating with the heating element housing space is formed, and a cooling part (16) for cooling and liquefying the refrigerant fluid that has been vaporized by the heating part and has flowed into the cooling part space. When,
An absorption part space (28a) communicating with the cooling part space, and an absorption part (28) for absorbing volume change due to heating and cooling of the refrigerant fluid,
The heating element accommodation space, the cooling part space, and the absorption part space as a whole constitute a refrigerant enclosure space (32) in which the refrigerant fluid is enclosed,
The heating unit and the cooling unit cause the refrigerant fluid to self-oscillate in the refrigerant enclosure space by causing the refrigerant fluid to repeat vaporization and liquefaction,
Pressurizing means (40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47) for pressurizing the refrigerant enclosure space in order to offset the average operating internal pressure of the refrigerant fluid to a reference value higher than atmospheric pressure, and Offset means having at least one of decompression means (45, 46, 47) for decompressing the refrigerant enclosure space is provided to offset the average operating internal pressure of the refrigerant fluid to a reference value lower than atmospheric pressure. A cooler characterized by that. 前記基準値を変化させるために、前記オフセット手段によって大気圧からオフセットされる量である圧力変化量を変化させる変化手段（４５、４６）を備えることを特徴とする請求項１に記載の冷却器。   The cooler according to claim 1, further comprising changing means (45, 46) for changing a pressure change amount which is an amount offset from an atmospheric pressure by the offset means in order to change the reference value. . 前記変化手段は、前記発熱体に流される電流の値に応じて、前記オフセット手段によってオフセットされる圧力変化量を変化させることを特徴とする請求項２に記載の冷却器。   3. The cooler according to claim 2, wherein the changing unit changes a pressure change amount offset by the offset unit in accordance with a value of a current passed through the heating element. 前記変化手段は、前記発熱体の温度に応じて、前記オフセット手段によってオフセットされる圧力変化量を変化させることを特徴とする請求項２または３に記載の冷却器。   4. The cooler according to claim 2, wherein the changing unit changes a pressure change amount offset by the offset unit according to a temperature of the heating element. 5.
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