WO2020209138A1 - 冷却装置 - Google Patents

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WO2020209138A1
WO2020209138A1 PCT/JP2020/014737 JP2020014737W WO2020209138A1 WO 2020209138 A1 WO2020209138 A1 WO 2020209138A1 JP 2020014737 W JP2020014737 W JP 2020014737W WO 2020209138 A1 WO2020209138 A1 WO 2020209138A1
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WO
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container
cooling device
primary refrigerant
surface area
liquid phase
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Application number
PCT/JP2020/014737
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English (en)
French (fr)
Inventor
博史 青木
義勝 稲垣
川畑　賢也
中村　良則
Original Assignee
古河電気工業株式会社
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Publication date
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    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2029—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant with phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20309—Evaporators
    • 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
    • H—ELECTRICITY
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    • H05K7/20327—Accessories for moving fluid, for connecting fluid conduits, for distributing fluid or for preventing leakage, e.g. pumps, tanks or manifolds

Definitions

  • the present invention relates to a cooling device for cooling a heating element such as an electric / electronic component, and more particularly to a cooling device capable of cooling an electric / electronic component having a large calorific value to a predetermined allowable temperature without enlarging the cooling device. It is a thing.
  • heating elements such as electrical and electronic components are mounted at high density inside the electronic devices, and the amount of heat generated by the heating elements is increasing. If the temperature of the heating element of the electric / electronic parts rises above the predetermined allowable temperature, it may cause the electric / electronic parts to malfunction. Therefore, the temperature of the heating element of the electric / electronic parts etc. should be adjusted. It is important to keep the temperature below the permissible temperature. Therefore, a cooling device for cooling electric / electronic parts and the like is mounted inside the electronic device.
  • heating elements such as electrical and electronic parts are mounted at high density, so there is a limit to the space in which the cooling device can be installed. Therefore, the cooling device is required to further improve the cooling characteristics while avoiding the increase in size.
  • the primary refrigerant contained in the container and the condensing tube contained in the container are circulated.
  • the region containing the primary refrigerant is the heat absorbing region that absorbs the heat of the heating element
  • the region accommodating the secondary refrigerant is the heat radiating region that releases heat to the outside.
  • a cooling device has been proposed in which heat is transferred from a heat absorbing region to a heat radiating region by vaporizing the primary refrigerant, moving to the heat radiating region, cooling in the radiating region, and condensing the primary refrigerant (Patent Document 1).
  • an ascending guide member that guides the primary medium vaporized in the endothermic region toward the ascending flow path and a descending guide member that guides the primary medium condensed in the heat dissipation region toward the descending flow path are provided. It is proposed to provide. By providing the guide member, the flow of the primary refrigerant in the liquid phase and the flow of the primary refrigerant in the gas phase, which are in a countercurrent relationship, are separated to improve the cooling performance.
  • the cooling device of Patent Document 1 when the primary refrigerant heat received from the heating element boils, droplets of the primary refrigerant may be scattered in the container.
  • the droplets of the primary refrigerant adhere to the condensing tube housed in the container, and the condensing efficiency of the primary refrigerant by the condensing tube is lowered. Therefore, there is room for improving the cooling performance of the cooling device from the viewpoint of the condensation efficiency of the primary refrigerant by the condensing tube.
  • the primary refrigerant changes its phase from the gas phase to the liquid phase by the cooling function of the condensing pipe provided at a predetermined distance from the liquid level of the primary refrigerant, so that the calorific value of the heating element is increased. If it increases, the return of the liquid phase primary refrigerant from the outer surface of the condensing pipe may not be sufficient. Further, as described above, the droplets of the primary refrigerant are scattered in the container, so that the primary refrigerant that receives heat from the heating element may be insufficient. As a result of these, the primary refrigerant may dry out. Therefore, there is room for improving the cooling performance of the cooling device by preventing the dryout of the primary refrigerant.
  • the present invention can prevent droplets of the primary refrigerant sealed in the container from adhering to the condensing pipe inside the container even if the cooling device is miniaturized, and the liquid phase primary refrigerant is dried.
  • An object of the present invention is to provide a cooling device capable of preventing out.
  • the gist of the configuration of the cooling device of the present invention is as follows. [1] A container to which at least one heating element is thermally connected, a primary refrigerant sealed inside the container, and a condensing pipe through which a secondary refrigerant flows through a gas phase portion inside the container. With The heating element is thermally connected to the outer surface of the container in the vicinity of the portion of the liquid phase in which the primary refrigerant is present or the portion of the liquid phase in which the primary refrigerant is present. On the inner surface of the container to which the heating element is thermally connected, a container inner surface area increasing portion for increasing the contact area of the liquid phase with the primary refrigerant is formed.
  • At least a part of the container inner surface area increasing portion is immersed in the primary refrigerant of the liquid phase, and is a shielding portion located above the container inner surface area increasing portion in the gravity direction and below the gravity direction of the condensing tube.
  • a cooling device provided with a plate-shaped member having the shielding portion, which is at least partially immersed in the primary refrigerant of the liquid phase.
  • the container inner surface area increasing portion is a plurality of plate-shaped fins.
  • the plate-shaped member is provided with a support portion extending from the shielding portion at a part of the periphery of the container inner surface area increasing portion along the direction orthogonal to the direction of gravity [1] or.
  • the cooling device according to [2]. [4] The cooling device according to any one of [1] to [3], wherein the shielding portion has a protruding portion protruding upward in the direction of gravity. [5] The cooling device according to [3] or [4], wherein the support portion is integrated with the inner surface of the container or the surface area increasing portion of the inner surface of the container. [6] The cooling device according to any one of [3] to [5], wherein the support portion is sandwiched between the plate-shaped fins. [7] The cooling device according to any one of [3] to [6], wherein the shielding portion has a shielding portion extending portion extending toward the inner surface of the container from the supporting portion.
  • the shielding portion has a bent portion bent in the direction of gravity, the bent portion is in contact with the container inner surface area increasing portion, and the edge portion of the shielding portion is in contact with the condensing tube [1]. ] Or [2]. [12] The cooling device according to any one of [1] to [11], wherein a plurality of the shielding portions are provided along the upper direction in the direction of gravity. [13] The cooling device according to any one of [1] to [12], wherein the shielding portion has a region overlapping the heating element in a plan view. [14] The cooling device according to any one of [2] to [13], wherein the ratio of the width of the shielding portion to the width of the plate-shaped fin is 0.3 or more and 1.5 or less.
  • the primary refrigerant sealed in the container receives heat from the heating element, so that the primary refrigerant phase-changed from the liquid phase to the gas phase and changed to the gas phase.
  • the condensing pipe through which the secondary refrigerant flows through the gas phase inside the container changes the phase from the gas phase to the liquid phase, and the latent heat released from the primary refrigerant during this phase change flows through the condensing tube. It is transmitted to the secondary refrigerant.
  • the secondary refrigerant that has received the latent heat from the primary refrigerant circulates through the condenser pipe from the inside to the outside of the cooling device, so that the latent heat is transported to the outside of the cooling device.
  • the secondary refrigerant that has received latent heat is cooled by a secondary refrigerant cooling unit provided outside the cooling device. Further, since the plate-shaped member provided above the surface area increasing portion of the container inner surface in the direction of gravity has a shielding portion in which at least a part thereof is not immersed in the primary refrigerant of the liquid phase, at least one of the shielding portions of the plate-shaped member. The part is located in the gas phase part inside the container.
  • planar view means a state of being visually recognized from above in the direction of gravity.
  • a plate shape having a shielding portion not immersed in the primary refrigerant of the liquid phase which is located above the gravity direction of the container inner surface area increasing portion and below the gravity direction of the condensing tube.
  • the primary refrigerant whose phase has changed from the gas phase to the liquid phase due to the cooling action of the condensing tube is dropped from the outer surface of the condensing tube onto the shielding portion of the plate-shaped member.
  • the shielding portion of the plate-shaped member can contribute to the condensation of the primary refrigerant in the gas phase, and the primary refrigerant in the liquid phase can be smoothly returned to the inner surface surface area increasing portion of the container.
  • the shielding portion of the plate-shaped member suppresses the droplets of the primary refrigerant from scattering into the container, so that it is possible to prevent a shortage of the primary refrigerant that receives heat from the heating element. Therefore, even if the amount of heat generated by the heating element increases, the liquid phase primary refrigerant can be prevented from drying out, and excellent cooling performance can be obtained.
  • the shielding portion of the plate-shaped member can contribute to the condensation of the primary refrigerant in the gas phase, even if the heat generation amount of the heating element increases, the condensing tube is not strengthened.
  • the cooling device can be operated smoothly.
  • the plate-shaped member is provided with a support portion around a part around the container inner surface surface area increasing portion. Since the primary refrigerant is returned to the position of the container inner surface area increasing portion, the container inner surface surface area increasing portion can be reliably immersed in the primary refrigerant. Further, since the plate-shaped member is provided with a support portion around a part around the surface area increasing portion on the inner surface of the container, the shielding portion of the plate-shaped member is surely fixed inside the container.
  • the shielding portion has a protruding portion protruding upward in the direction of gravity, so that the protruding portion is positioned in a region where the primary refrigerant is likely to evaporate, so that the primary refrigerant in the gas phase can be produced. It can flow smoothly from the lower side of the shield in the direction of gravity toward the condenser tube.
  • the fixing stability of the plate-shaped member is improved by integrating the support portion with the container inner surface or the container inner surface surface area increasing portion.
  • the support portion is sandwiched between the plate-shaped fins of the container inner surface area increasing portion, the fixing stability of the plate-shaped member can be easily obtained.
  • the shielding portion since the shielding portion has the shielding portion extending portion extending toward the inner surface of the container rather than the supporting portion, even if the boiling region of the primary refrigerant is expanded, the droplets of the primary refrigerant are formed. Can be reliably prevented from adhering to the condenser tube.
  • the support portion since the support portion has the first extension portion extending toward the inner surface of the container than the shielding portion, the liquid phase primary refrigerant smoothly flows to the inner surface area increasing portion of the container. can do.
  • the support portion has a second extension portion extending upward in the direction of gravity from the shielding portion, so that the liquid phase primary refrigerant condensed on the outer surface of the condensing tube can be more reliably obtained. Reflux to the surface area increase part on the inner surface of the container.
  • the bent portion of the shielding portion bent in the direction of gravity is in contact with the surface area increasing portion on the inner surface of the container, and the edge portion of the shielding portion is in contact with the condensing tube, so that the plate shape is easily formed. It is possible to obtain the fixing stability of the shielding portion of the member.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 2 for explaining the outline of the cooling device according to the first embodiment of the present invention. It is a side sectional view explaining the outline of the cooling apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. It is a side sectional view explaining the outline of the cooling apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. It is a side sectional view explaining the outline of the cooling apparatus which concerns on 4th Embodiment example of this invention.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating an outline of a cooling device according to an example of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side sectional view illustrating the outline of the cooling device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2 for explaining an outline of the cooling device according to the first embodiment of the present invention.
  • the cooling device 1 As shown in FIGS. 1 to 3, the cooling device 1 according to the first embodiment of the present invention penetrates the container 10, the primary refrigerant 20 sealed inside the container 10, and the gas phase portion 11 inside the container 10. It is provided with a condensing pipe 40 through which the secondary refrigerant 30 flows.
  • the heating element 100 to be cooled is thermally connected to the outer surface 12 of the container 10 to cool the heating element 100.
  • the heating element 100 is thermally connected to the bottom surface 16 of the container 10.
  • a hollow cavity 13 is formed inside the container 10.
  • the cavity 13 is a space sealed with respect to the external environment, and is depressurized by a degassing process.
  • the container 10 is a flat type with reduced dimensions in the height direction, and the rectangular parallelepiped container 10 is placed horizontally so that the plane direction of the container 10 is substantially orthogonal to the gravity direction, and the heating element 100 is placed. It is thermally connected to the bottom surface 16 of the container 10 in a horizontal position.
  • the cooling device 1 is particularly effective when it is necessary to install the cooling device in a space having a narrow height direction. Since the heating element 100 may be mounted at a high density, the cooling device 1 can be installed even in a narrow space in this way.
  • a predetermined amount of the liquid phase primary refrigerant 20 is stored in the cavity 13.
  • the liquid phase primary refrigerant 20 is stored inside the container 10 in a volume that allows the gas phase portion 11 to be formed.
  • the liquid phase primary refrigerant 20 exists on the lower side of the cavity 13 in the gravity direction, and the gas phase portion 11 in which the liquid phase primary refrigerant 20 is not stored is formed on the upper side of the cavity 13 in the gravity direction. ..
  • the heating element 100 is thermally connected to the portion of the outer surface 12 of the container 10 where the liquid phase primary refrigerant 20 is present.
  • connection position of the heating element 100 to the container 10 As the above-mentioned portion, the heat transfer from the heating element 100 to the liquid phase primary refrigerant 20 is facilitated, and the thermal resistance from the heating element 100 to the primary refrigerant 20 is reduced. Can be reduced.
  • the region corresponding to the portion to which the heating element 100 is thermally connected is a portion that increases the surface area of the inner surface 15 of the container 10, such as unevenness.
  • a container inner surface area increasing portion 50 is formed.
  • the container inner surface area increasing portion 50 is provided at a position where it overlaps with the heating element 100 in a plan view. Due to the formation of the container inner surface area increasing portion 50, the inner surface 15 of the container 10 and the liquid phase primary refrigerant are formed in the region corresponding to the portion of the inner surface 15 of the container 10 to which the heating element 100 is thermally connected. The contact area with 20 is increased.
  • the container inner surface area increasing portion 50 facilitates heat transfer from the heating element 100 to the liquid phase primary refrigerant 20 via the container 10. As a result, the phase change of the primary refrigerant 20 from the liquid phase to the gas phase is promoted, and the cooling characteristics of the cooling device 1 are further improved.
  • the container inner surface area increasing portion 50 is immersed in the liquid phase primary refrigerant 20 stored in the container 10. Therefore, the container inner surface area increasing portion 50 is in direct contact with the liquid phase primary refrigerant 20.
  • the entire container inner surface area increasing portion 50 may be immersed in the liquid phase primary refrigerant 20, or a part thereof may be immersed in the liquid phase primary refrigerant 20. In the cooling device 1, the entire container inner surface area increasing portion 50 is immersed in the liquid phase primary refrigerant 20.
  • the container inner surface area increasing portion 50 can be provided, for example, by molding the container 10 using a mold, attaching a member different from the container 10 to the inner surface 15 of the container 10, and the like.
  • Examples of the container inner surface area increasing portion 50 include unevenness formed on the inner surface 15 of the container 10, and specific examples thereof include plate-shaped fins and pin fins erected on the inner surface 15 of the container 10. , A recessed portion, a groove portion and the like formed on the inner surface 15 of the container 10 can be mentioned.
  • a method for forming the plate-shaped fins and pin fins for example, a method of attaching the separately prepared plate-shaped fins and pin fins to the inner surface 15 of the container 10 by soldering, brazing, sintering, etc., or cutting the inner surface 15 of the container 10.
  • Examples include a method of soldering, a method of extruding, and a method of etching.
  • a method of forming the recessed portion and the groove portion for example, a method of cutting the inner surface 15 of the container 10, a method of extruding, a method of etching and the like can be mentioned.
  • the container inner surface area increasing portion 50 provided with a plurality of plate-shaped fins 51, 51 ...
  • a plurality of square or rectangular plate-shaped fins 51 are arranged in parallel as the container inner surface surface area increasing portion 50.
  • the material of the container inner surface area increasing portion 50 is not particularly limited, and examples thereof include a heat conductive member.
  • Specific examples of the material of the container inner surface surface area increasing portion 50 include a metal member (for example, copper, copper alloy, aluminum, aluminum alloy, stainless steel, etc.) and a carbon member (for example, graphite).
  • at least a part of the container inner surface area increasing portion 50 may be formed of a sintered body of a heat conductive material or an aggregate (not shown) of a particulate heat conductive material, for example. It may be formed of a metal sintered body or an aggregate of carbon particles. The metal sintered body or the aggregate of carbon particles may be provided, for example, on the surface portion of the container inner surface surface area increasing portion 50.
  • a sintered body of a heat conductive material such as a metal sintered body, carbon particles, and / or metal powder are formed. Aggregates of particulate thermal conductive materials such as aggregates may be formed in layers. Since at least a part of the container inner surface surface area increasing part 50 is formed of a sintered body of a heat conductive material or an aggregate of particulate heat conductive materials, a porous part is formed in the container inner surface surface area increasing part 50. Since it is formed, the phase change of the primary refrigerant 20 from the liquid phase to the gas phase is further promoted, and the cooling performance of the cooling device 1 is further improved.
  • the container inner surface area increasing portion 50 When the container inner surface area increasing portion 50 is made of a sintered body of a heat conductive material or an aggregate of particulate heat conductive materials, the entire container inner surface area increasing portion 50 becomes a porous body, and the primary refrigerant of the gas phase is porous. Due to the formation and retention in the material, sufficient heat transferability from the container inner surface area increasing portion 50 to the liquid phase primary refrigerant 20 may not be obtained. However, since the sintered body of the heat conductive material and the aggregate of the particulate heat conductive material are formed in layers on the surface of the plate-shaped fin 51, the primary refrigerant 20 changes from the liquid phase to the gas phase.
  • the heat transferability from the container inner surface surface area increasing portion 50 to the liquid phase primary refrigerant 20 is improved, and as a result, the cooling performance of the cooling device 1 is further improved.
  • the material of the metal sintered body include metal powder, metal fiber, metal mesh, metal braid, metal foil and the like. These metal materials may be used alone or in combination of two or more.
  • the metal type of the metal sintered body is not particularly limited, and examples thereof include copper and copper alloys.
  • the metal sintered body can be formed by heating a metal material with a heating means such as a furnace. Further, by spraying the surface of the plate-shaped fin 51 with metal powder, it is possible to form an aggregate of particulate heat conductive materials in the form of a film having fine irregularities. Further, the metal powder may be melt-formed by a laser or the like to form an aggregate of particulate heat conductive materials. Further, the carbon particles forming an aggregate of carbon particles are not particularly limited, and examples thereof include carbon nanoparticles and carbon black.
  • the condensing tube 40 is provided on the upper side in the direction of gravity in the cavity 13 of the container 10.
  • the condensing tube 40 is a tubular member and penetrates the gas phase portion 11 inside the container 10.
  • the condensing tube 40 is located above the inner surface 15 of the container 10 in the direction of gravity at the portion where the heating element 100 is thermally connected.
  • the internal space of the condensing tube 40 does not communicate with the inside of the container 10 (cavity portion 13). That is, the internal space of the condensing tube 40 is a space that does not communicate with the gas phase portion 11 and is independent of the gas phase portion 11. Further, the condensing tube 40 is not in contact with the liquid phase primary refrigerant 20 stored and stored on the lower side in the direction of gravity.
  • the outer surface 41 of the condensing tube 40 may be formed with a portion (a portion for increasing the surface area of the outer surface of the condensing tube) that increases the surface area of the outer surface 41 of the condensing tube 40, such as unevenness, or may be a smooth surface.
  • the inner surface 42 of the condensing tube 40 may be formed with a portion (a portion for increasing the surface area of the inner surface of the condensing tube) for increasing the surface area of the inner surface 42 of the condensing tube 40, such as unevenness, or may be a smooth surface.
  • both the outer surface 41 of the condensing tube 40 and the inner surface 42 of the condensing tube 40 are smooth surfaces.
  • the cooling device 1 is provided with a plurality of condensing tubes 40, 40 ...
  • the plurality of condensing tubes 40, 40 ... are arranged in parallel in the cavity 13 in substantially the same plane.
  • the radial cross-sectional shape of the condenser tube 40 is not particularly limited to a circular shape, an elliptical shape, a flat shape, a quadrangular shape, a rectangular shape with rounded corners, and the like, and the cooling device 1 has a substantially circular shape.
  • a through hole (not shown) is formed in a portion of the container 10 corresponding to the gas phase portion 11, and the condensing tube 40 is fitted into the through hole to maintain the sealed state of the cavity portion 13. As it is, the condensing tube 40 is attached to the container 10.
  • the liquid phase secondary refrigerant 30 circulates in the condensing pipe 40 in a certain direction along the extending direction of the condensing pipe 40. Therefore, the secondary refrigerant 30 flows through the wall surface of the condensing pipe 40 and penetrates the gas phase portion 11.
  • the secondary refrigerant 30 is cooled to a liquid temperature lower than the allowable maximum temperature of the heating element 100, for example.
  • the cooling device 1 is provided with a plate-shaped member 60 having a shielding portion 61.
  • the shielding portion 61 of the plate-shaped member 60 is located above the container inner surface surface area increasing portion 50 in the gravity direction and below the gravity direction of the condensing tube 40. Further, at least a part of the shielding portion 61 is not immersed in the liquid phase primary refrigerant 20 stored in the cavity portion 13 below the gravity direction. In the cooling device 1, the entire shielding portion 61 is not immersed in the liquid phase primary refrigerant 20 stored below the cavity portion 13 in the direction of gravity. Therefore, the entire shielding portion 61 is located at the gas phase portion 11 of the container 10.
  • the shielding portion 61 is a plate-shaped portion extending along the bottom surface 16 of the container 10 and the container inner surface area increasing portion 50, and is interposed between the container inner surface surface area increasing portion 50 and the condensing tube 40. Further, the shielding portion 61 has a size that overlaps with the entire container inner surface area increasing portion 50 in a plan view. From the above, the shielding portion 61 is provided at a position where the entire container inner surface area increasing portion 50 is shielded from the condensing tube 40. Further, the shielding portion 61 is provided at a position where it overlaps with the heating element 100 in a plan view.
  • the shielding portion 61 is a flat plate-shaped member. Further, in the cooling device 1, the shape of the shielding portion 61 in a plan view corresponds to the shape of the container inner surface area increasing portion 50 in a plan view, and the shape of the container inner surface surface area increasing portion 50 in a plan view is rectangular. Therefore, the shape of the shielding portion 61 in a plan view is rectangular. Further, the shielding portion 61 is not in contact with the inner surface 15 of the container 10, and a space is formed between the side surface of the shielding portion 61 and the inner surface 15 of the container 10.
  • the plate-shaped member 60 includes a support portion 62 extending from the shielding portion 61. That is, the plate-shaped member 60 has a shielding portion 61 and a supporting portion 62.
  • the support portion 62 extends along the direction of gravity. Further, the support portion 62 is provided on a part of the periphery of the container inner surface surface area increasing portion 50 along the direction orthogonal to the direction of gravity. Therefore, the support portion 61 is provided on the outside of the container inner surface surface area increasing portion 50.
  • One end 63 of the support portion 62 is continuous with the shielding portion 61, and the other end 64 of the support portion 62 is in contact with the bottom surface 16 of the container 10.
  • the shielding portion 61 is fixed in a predetermined position by the supporting portion 62.
  • the support portion 62 is not in contact with the inner surface 15 of the container 10 other than the bottom surface 16.
  • the support portion 62 is a rectangular flat plate portion. Further, the cooling device 1 has two support portions 62-1 and 62-2 facing each other.
  • the plate-shaped member 60 has a shape in which support portions 62-1 and 62-2 extend in the vertical direction from both ends of the shielding portion 61. Therefore, of the periphery of the container inner surface area increasing portion 50 having a rectangular shape in a plan view, two opposing sides are closed by the support portion 62-1 and the support portion 62-2 of the plate-shaped member 60, and the other opposite sides are opposed to each other. Two sides are open. From the above, the container inner surface area increasing portion 50 communicates with the outside of the plate-shaped member 60 at the positions of the other two opposing sides.
  • the plate-shaped member 60 has a closed portion composed of a support portion 62 and an open portion in which the support portion 62 is not provided. Further, as shown in FIG. 3, in the cooling device 1, the widths of the support portions 62-1 and 62-2 are substantially the same as the width of the shielding portion 61. Therefore, the plate-shaped member 60 can be formed by bending the rectangular flat plate between the shielding portion 61 and the supporting portions 62-1 and 62-2.
  • the other end 64 of the support portion 62 is joined to the bottom surface 16 of the container 10, so that the plate-shaped member 60 is fixed to the inner surface 15 of the container 10, and the shielding portion 61 is fixed at a predetermined position. Therefore, the fixing stability of the plate-shaped member 60 with respect to the container 10 is improved. Further, the support portion 62 is integrated with the inner surface 15 of the container 10 by joining the other end 64 with the bottom surface 16 of the container 10.
  • the joining method is not particularly limited, and examples thereof include welding, brazing, and the like.
  • a plate-shaped member 60 having a shielding portion 61 that is not immersed in the liquid phase primary refrigerant 20 is provided above the surface area increasing portion 50 of the container in the gravity direction and below the gravity direction of the condensing tube 40 to cool the container. Even if the device 1 is miniaturized (miniaturized in the height direction), even if the primary refrigerant 20 is boiled by the heat from the heating element 100, the droplets of the primary refrigerant 20 can be prevented from adhering to the condenser tube 40. Therefore, even if the cooling device 1 is miniaturized, it is possible to prevent the concentration efficiency of the primary refrigerant 20 from being lowered by the condensing pipe 40, and excellent cooling performance can be obtained.
  • the primary refrigerant 20 whose phase has changed from the gas phase to the liquid phase due to the cooling action of the condensing tube 40 drops from the outer surface 41 of the condensing tube 40 onto the shielding portion 61 of the plate-shaped member 60 to cool the shielding portion 61.
  • the shielding portion 61 can contribute to the condensation of the primary refrigerant in the gas phase, and the primary refrigerant 20 in the liquid phase can smoothly return to the inner surface surface area increasing portion 50 of the container.
  • the shielding portion 61 of the plate-shaped member 60 suppresses the droplets of the primary refrigerant 20 from diffusing into the gas phase portion 11 of the container 10, so that the primary refrigerant 20 receiving heat from the heating element 100 is insufficient. Can be prevented. Therefore, even if the amount of heat generated by the heating element 100 increases, the liquid phase primary refrigerant 20 can be prevented from drying out, and excellent cooling performance can be obtained.
  • the shielding portion 61 of the plate-shaped member 60 can contribute to the condensation of the primary refrigerant in the gas phase, even if the heating element of the heating element 100 increases, the cooling device 1 can be smoothly operated without strengthening the condensing pipe 40. Can be made to. Further, since the plate-shaped member 60 is provided with the support portion 62 in a part around the container inner surface surface area increasing portion 50, the liquid phase primary refrigerant 20 stored inside the container 10 is boiled and the liquid of the primary refrigerant 20 is boiled. Even if the surface is rippling, the primary refrigerant 20 is quickly returned to the position of the container inner surface area increasing portion 50, so that the container inner surface area increasing portion 50 can be reliably immersed in the liquid phase primary refrigerant 20.
  • the ratio (L / H) of the distance L from the tip of the plate-shaped fin 51 to the surface of the shielding portion 61 on the lower side in the gravity direction with respect to the height H of the plate-shaped fin 51 shown in FIG. 2 is not particularly limited.
  • the primary refrigerant that has undergone a phase change from a liquid phase to a gas phase due to the heat of the heating element 100 can smoothly move to the condenser tube 40.
  • L / H is set to less than 1.0 for convenience of explanation on the drawings.
  • the ratio (W2 / W1) of the width W2 of the shielding portion 61 to the width W1 of the plate-shaped fin shown in FIG. 3 is not particularly limited, but the droplets of the boiling primary refrigerant 20 adhere to the condensing tube 40. From the viewpoint that the primary refrigerant whose phase has changed from the liquid phase to the gas phase due to the heat of the heating element 100 can smoothly flow to the condensing pipe 40 while being surely prevented, 0.3 or more and 1.5 or less is preferable. 5 or more and 1.2 or less are particularly preferable. In FIG. 3, the ratio (W2 / W1) is more than 1.0.
  • the material of the container 10 is not particularly limited, and a wide range of materials can be used, and examples thereof include copper, copper alloys, aluminum, aluminum alloys, nickel, nickel alloys, stainless steel, titanium, and titanium alloys.
  • the material of the condenser tube 40 is not particularly limited, and examples thereof include copper, copper alloy, aluminum, aluminum alloy, nickel, nickel alloy, stainless steel, titanium, and titanium alloy.
  • the primary refrigerant is not particularly limited, and a wide range of materials can be used, and examples thereof include electrically insulating refrigerants. Specific examples include water, fluorocarbons, cyclopentane, ethylene glycol, and mixtures thereof.
  • the secondary refrigerant is not particularly limited, and examples thereof include water, antifreeze liquid (main component is, for example, ethylene glycol) and the like.
  • the liquid phase primary refrigerant 20 stored below the cavity 13 in the direction of gravity receives heat from the heating element 100, the liquid phase primary refrigerant 20 undergoes a phase change to the gas phase, and the heat from the heating element 100 is generated. Is absorbed as latent heat.
  • the primary refrigerant whose phase has changed to the gas phase moves upward in the direction of gravity and flows into the entire gas phase portion 11 of the container 10 through the open portion of the plate-shaped member 60.
  • the low-temperature secondary refrigerant 30 is circulated in the condensing pipe 40 that penetrates the gas phase portion 11.
  • the shielding portion 61 of the plate-shaped member 60 prevents droplets of the primary refrigerant 20 that have boiled and diffused from adhering to the outer surface 41 of the condensing tube 40. Since the low-temperature secondary refrigerant 30 is circulated in the condenser pipe 40 in which droplets of the primary refrigerant 20 are prevented from adhering, the condenser pipe 40 arranged in the gas phase portion 11 has an excellent heat exchange action. Demonstrate. When the primary refrigerant that has undergone a phase change to the gas phase comes into contact with or approaches the outer surface 41 of the condensing tube 40, latent heat is released by the heat exchange action of the condensing tube 40, and the phase changes from the gas phase to the liquid phase.
  • the latent heat released from the primary refrigerant during the phase change from the gas phase to the liquid phase is transferred to the secondary refrigerant 30 flowing through the condenser pipe 40. Further, the primary refrigerant 20 whose phase has changed to the liquid phase returns from the gas phase portion 11 downward in the direction of gravity as the primary refrigerant 20 in the liquid phase due to the action of gravity. At this time, the shielding portion 61 of the plate-shaped member 60 is cooled by the recirculating liquid phase primary refrigerant 20. The primary refrigerant 20 repeats a phase change from the liquid phase to the gas phase and from the gas phase to the liquid phase in the internal space of the container 10.
  • the primary refrigerant 20 changes from the liquid phase to the gas phase and from the gas phase to the liquid phase in the internal space of the container 10. It is not necessary to form a circulation path of the primary refrigerant 20 such as a partition plate in repeating the above. Therefore, the structure of the container 10 can be simplified.
  • the secondary refrigerant 30 that has received heat from the primary refrigerant flows from the inside of the cooling device 1 to the outside along the extending direction of the condenser pipe 40, so that the heat of the heating element 100 is transported to the outside of the cooling device 1. To.
  • the cooling device 1 and the secondary refrigerant cooling unit (not shown) to which the condensing pipe 40 extending from the cooling device 1 is connected are used. Further, in the cooling system, a circulation path of the condensing pipe 40 is formed in which the condensing pipe 40 circulates the cooling device 1 and the secondary refrigerant cooling unit in a loop.
  • the secondary refrigerant 30 that has received heat from the primary refrigerant flows through the condenser pipe 40 from the cooling device 1 to the secondary refrigerant cooling section, and the secondary refrigerant cooling section allows a predetermined liquid temperature, for example, the heating element 100.
  • the secondary refrigerant 30 cooled by the secondary refrigerant cooling section flows through the condenser pipe 40 and returns from the secondary refrigerant cooling section to the cooling device 1, and exerts a heat exchange action in the gas phase section 11 of the cooling device 1. To do. Therefore, the secondary refrigerant 30 circulates in the cooling device 1 and the secondary refrigerant cooling section in a loop, so that the cooled secondary refrigerant 30 is continuously supplied to the region of the gas phase section 11.
  • FIG. 4 is a side sectional view illustrating an outline of the cooling device according to the second embodiment of the present invention.
  • the shielding portion 61 was a flat plate-shaped member, but as shown in FIG. 4, in the cooling device 2 according to the second embodiment, the shielding portion 61 is instead shielded.
  • the portion 61 has a protruding portion 70 projecting upward in the direction of gravity at a substantially central portion in a plan view. Further, the protruding portion 70 is formed across the shielding portion 61 along the surface direction of the shielding portion 61.
  • the distance L1 from the tip of the plate-shaped fin 51 to the surface of the shielding portion 61 on the lower side in the gravity direction of the protruding portion 70 is the distance L1 from the tip of the plate-shaped fin 51 to the lower side of the shielding portion 61 in the gravity direction around the protruding portion 70.
  • the distance to the surface of is larger than L2.
  • the shielding portion 61 has the protruding portion 70, the primary refrigerant in the gas phase can smoothly flow from the lower side in the gravity direction of the shielding portion 61 toward the condensing pipe 40.
  • FIG. 5 is a side sectional view illustrating an outline of the cooling device according to the third embodiment of the present invention.
  • the support portion 62 of the plate-shaped member 60 is integrated with the inner surface 15 of the container 10, but as shown in FIG. 5, the cooling device according to the third embodiment.
  • the support portion 62 of the plate-shaped member 60 is integrated with the container inner surface surface area increasing portion 50.
  • the support portion 62 is integrated with the container inner surface area surface area increase portion 50 by joining the support portion 62 to the plate-shaped fin 51 located on the outermost side of the container inner surface surface area increase portion 50.
  • the joining method is not particularly limited, and examples thereof include brazing and soldering.
  • the support portion 62 of the plate-shaped member 60 is integrated with the container inner surface area increasing portion 50, the heat from the heating element 100 is also transferred to the support portion 62 of the plate-shaped member 60. .. Therefore, a surface area increasing portion that increases the surface area of the surface of the supporting portion 62, such as a metal sintered body, may be formed on the surface of the supporting portion 62 immersed in the liquid phase primary refrigerant 20. By forming the surface area increasing portion on the surface of the support portion 62, the phase change of the primary refrigerant 20 from the liquid phase to the gas phase is further promoted.
  • FIG. 6 is a side sectional view illustrating an outline of the cooling device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the support portion 62 is integrated with the container inner surface surface area increasing portion 50 by joining the support portion 62 to the plate-shaped fin 51, as shown in FIG.
  • the support portion 62 of the plate-shaped member 60 is sandwiched between the plate-shaped fins 51 and fixed to the container 10.
  • the support portion 62 is sandwiched between the plate-shaped fins 51 located on the outermost side of the container inner surface surface area increasing portion 50 and the plate-shaped fins 51 adjacent to the plate-shaped fins 51 located on the outermost side. ..
  • the support portion 62 is sandwiched between the plate-shaped fins 51, the fixing stability of the plate-shaped member 60 to the container 10 can be easily obtained.
  • FIG. 7 is a side sectional view illustrating an outline of the cooling device according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the plate-shaped members 60 have support portions 62-1 and 62-2 extending vertically from both ends of the shielding portion 61. As shown in 7, in the cooling device 5 according to the fifth embodiment, instead, the support portions 62-1 and 62-2 extend vertically from the portion inside the end portion of the shielding portion 61. are doing. Further, the support portion 62 is sandwiched between the plate-shaped fins 51 located on the outermost side of the container inner surface surface area increasing portion 50 and the plate-shaped fins 51 adjacent to the plate-shaped fins 51 located on the outermost side.
  • the area of the shielding portion 61 in a plan view is larger than the area of the shielding portions 61 of the cooling devices 1 to 4 in a plan view.
  • the shielding portion 61 of the plate-shaped member 60 has a shielding portion extending portion 65 extending in the inner surface 15 direction of the container 10 from the supporting portions 62-1 and 62-2.
  • the shield extension portion 65 is a flat plate-shaped portion.
  • the shielding portion 61 has the shielding portion extending portion 65, even if the boiling region of the primary refrigerant 20 expands, it is possible to reliably prevent the droplets of the primary refrigerant 20 from adhering to the condensing tube.
  • FIG. 8 is a plan sectional view illustrating an outline of the cooling device according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the widths of the support portions 62-1 and 62-2 were substantially the same as the width of the shielding portion 61, but as shown in FIG. 8, In the cooling device 6 according to the sixth embodiment, instead of this, the widths of the support portions 62-1 and 62-2 of the plate-shaped member 60 are wider than the width of the shielding portion 61.
  • the support portions 62-1 and 62-2 have a first extension portion 66 that extends toward the inner surface 15 of the container 10 from the shielding portion 61.
  • the first stretched portion 66 is a flat plate-shaped portion. Since the shielding portion 61 is not provided above the first extension portion 66 in the gravity direction, the upper portion of the first extension portion 66 in the gravity direction is open.
  • the liquid phase primary refrigerant 20 is regulated by the first extension portion 66 and smoothly reaches the container inner surface area increasing portion 50. Can be distributed.
  • FIG. 9 is a side sectional view illustrating an outline of the cooling device according to the seventh embodiment of the present invention.
  • the support portions 62-1 and 62-2 of the plate-shaped member 60 extend upward in the direction of gravity from the shielding portion 61. It also has a site 67.
  • the second stretched portion 67 is a flat plate-shaped portion.
  • the second extension portion 67 can be formed by providing the shielding portion 61 between one end 63 and the other end 64 of the support portion 62.
  • the liquid phase primary refrigerant 20 condensed on the outer surface 41 of the condensing tube 40 recirculates along the second extension portion 65. Then, it is more reliably refluxed to the container inner surface area increasing portion 50.
  • FIG. 10 is a side sectional view illustrating an outline of the cooling device according to the eighth embodiment of the present invention.
  • the shielding portion 61 of the plate-shaped member 60 is provided only in the portion directly above the heating element 100. That is, the shielding portion 61 is provided only at a portion that overlaps with the heating element 100 in a plan view. Further, the support portions 62-1 and 62-2 are sandwiched between the plate-shaped fins 51.
  • the cooling device 8 since the area of the shielding portion 61 in a plan view is reduced, the primary refrigerant of the gas phase can flow more smoothly from the lower side in the gravity direction of the shielding portion 61 toward the condensing pipe 40.
  • FIG. 11 is a side sectional view illustrating an outline of the cooling device according to the ninth embodiment of the present invention.
  • a plurality of shielding portions 61 are provided along the direction of gravity.
  • two shielding portions 61-1 and 61-2 are provided along the direction of gravity.
  • the plate-shaped member 60-1 in which the support portion 62 is provided on the outside of the container inner surface area surface area increase portion 50 has a shielding portion 61-1 on the upper side in the direction of gravity, and the support portion 62 is a plate of the container inner surface surface area increase portion 50.
  • the plate-shaped member 60-2 sandwiched between the shaped fins 51 has a shielding portion 61-2 on the lower side in the direction of gravity.
  • the support portion 62 of the plate-shaped member 60-1 is arranged to face the support portion 62 of the plate-shaped member 60-2. That is, it is a plate-shaped member 60 having a multi-stage structure (two-stage structure in FIG. 11) in which the plate-shaped member 60-2 is arranged inside the plate-shaped member 60-1.
  • the plate-shaped member 60 since the plate-shaped member 60 has a multi-stage structure, the liquid phase primary refrigerant 20 can be more smoothly returned to the container inner surface area increasing portion 50.
  • FIG. 12 is a perspective view for explaining the outline of the cooling device according to the tenth embodiment of the present invention
  • FIG. 13 is a side view for explaining the outline of the cooling device according to the tenth embodiment of the present invention. It is a sectional view.
  • the plate-shaped member 60 has two support portions 62 extending in the vertical direction from the shielding portion 61, but FIGS. 12 and 13 show.
  • the shielding portion 81 has a bent portion 82 bent in the direction of gravity, and a support portion is provided. Absent.
  • the bent portion 82 is provided at the center of the shielding portion 81 in the width direction.
  • the plate-shaped member 80 is a V-shaped member in a side view.
  • the plate-shaped member 80 is fixed by the bent portion 82 in contact with the container inner surface area increasing portion 50 and the edge portion 83 of the shielding portion 81 in contact with the condensing tube 40. That is, the plate-shaped member 80 is fixed by being charged between the container inner surface area increasing portion 50 and the condensing tube 40. Therefore, in the cooling device 110, the fixing stability of the shielding portion 81 of the plate-shaped member 80 can be easily obtained.
  • the flow of the primary refrigerant whose phase has changed from the gas phase to the liquid phase flowing from the upper side to the lower side in the gravity direction and the flow of the primary refrigerant having the phase change from the liquid phase to the gas phase flowing from the lower side to the upper side in the gravity direction are further divided. Can be reliably separated. Therefore, in the cooling device 110, excellent cooling performance can be obtained.
  • a plate-shaped shielding portion has been used, but if necessary, a through hole may be provided in the shielding portion.
  • the number of through holes may be one or a plurality.
  • the through port may be covered with a mesh member.
  • the shape of the container in a plan view is quadrangular, but the shape of the container is not particularly limited, and for example, a polygon of pentagon or more, a circle, an ellipse, and the like. A combination of these shapes may be used.
  • one heating element is thermally connected to the container, but the number of heating elements thermally connected to the container is not particularly limited, and may be a plurality. Good.
  • the cooling device of the present invention can exhibit excellent cooling characteristics while avoiding an increase in size of the device, and thus can be used in a wide range of fields. For example, heat generated on a circuit board such as a central processing unit (CPU). It has high utility value in the field of cooling a large amount of electronic components.
  • CPU central processing unit
  • Cooling device 10 Container 11 Gas phase part 20
  • Primary refrigerant 30 Secondary refrigerant 40
  • Condensing pipe 50 Container inner surface surface area increase part 60, 80 Plate-shaped member 61 , 81 Shield 62 Support

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Abstract

本発明は、冷却装置を小型化してもコンテナに封入された一次冷媒の液滴が該コンテナ内部の凝縮管に付着するのを防止でき、また、液相の一次冷媒のドライアウトを防止できる冷却装置を提供する。　少なくとも１つの発熱体が熱的に接続されるコンテナと、前記コンテナ内部に封入された一次冷媒と、前記コンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、を備え、前記コンテナの外面のうち、液相の前記一次冷媒が存在する部位または液相の前記一次冷媒が存在する部位の近傍に、前記発熱体が熱的に接続され、前記発熱体が熱的に接続される前記コンテナの内面に、液相の前記一次冷媒との接触面積を増大させるコンテナ内面表面積増大部が形成され、前記コンテナ内面表面積増大部の少なくとも一部が、液相の前記一次冷媒中に浸漬され、前記コンテナ内面表面積増大部の重力方向上方であって前記凝縮管の重力方向下方に位置する遮蔽部であり、少なくとも一部が液相の前記一次冷媒中に浸漬されていない前記遮蔽部を有する板状部材が設けられ、前記板状部材が、前記コンテナ内面表面積増大部の、重力方向に対し直交方向に沿った周囲の一部に、前記遮蔽部から延在している支持部を備えた冷却装置。

Description

冷却装置
　本発明は、電気・電子部品等の発熱体を冷却する冷却装置に関し、特に、冷却装置を大型化させることなく、発熱量の大きい電気・電子部品等を所定の許容温度まで冷却できる冷却装置に関するものである。
　電子機器の高機能化に伴い、電子機器内部には、電気・電子部品等の発熱体が高密度に搭載され、また、発熱体の発熱量が増大化されている。電気・電子部品等の発熱体の温度が所定の許容温度よりも上昇してしまうと、電気・電子部品等が誤作動等を起こす原因となるので、電気・電子部品等の発熱体の温度を許容温度以下に維持することが重要である。そこで、電気・電子部品等を冷却するための冷却装置が、電子機器内部に搭載されている。
　一方で、上記の通り、電気・電子部品等の発熱体は高密度に搭載されているので、冷却装置の設置可能空間には制限がある。従って、冷却装置には、大型化を避けつつ冷却特性をさらに向上させることが要求されている。
　発熱量の増大化された電気・電子部品等であっても、安定して冷却するための冷却装置として、コンテナに収容される一次冷媒と、コンテナに収容された凝縮管を流通する、一次冷媒と非相溶性の二次冷媒と、を有し、一次冷媒を収容する領域が発熱体の熱を吸収する吸熱領域、二次冷媒を収容する領域が外部に熱を放出する放熱領域であり、一次冷媒が気化して放熱領域に移動して放熱領域において冷却されて凝縮することで、吸熱領域から放熱領域へ熱が移動する冷却装置が提案されている（特許文献１）。また、特許文献１では、吸熱領域で気化した一次媒体を上昇流路に向けて案内する上昇案内部材と、放熱領域で凝縮した一次媒体を下降流路に向けて案内する下降案内部材と、を設けることが提案されている。上記案内部材を設けることで、対向流の関係にある液相の一次冷媒の流れと気相の一次冷媒の流れを分離して冷却性能を向上させている。
　一方で、冷却装置のさらなる小型化の観点から、コンテナの高さ方向の寸法を低減することが要求されることがある。しかし、特許文献１の冷却装置では、発熱体から受熱した一次冷媒が沸騰すると、一次冷媒の液滴がコンテナ内に飛散することがある。一次冷媒の液滴がコンテナ内に飛散すると、一次冷媒の液滴がコンテナに収容された凝縮管に付着して、凝縮管による一次冷媒の凝縮効率が低下してしまう。従って、凝縮管による一次冷媒の凝縮効率の観点から、冷却装置の冷却性能を改善する余地があった。
　また、特許文献１では、一次冷媒は、一次冷媒の液面から所定以上の間隔をおいて設けられた凝縮管の冷却機能により気相から液相へ相変化するので、発熱体の発熱量が増大すると、液相の一次冷媒の凝縮管外面からの還流が十分ではなくなることがある。また、上記のように、一次冷媒の液滴がコンテナ内に飛散することで、発熱体から受熱する一次冷媒が不足することがある。これらの結果として、一次冷媒がドライアウトしてしまう恐れがある。従って、一次冷媒のドライアウトを防止することで、冷却装置の冷却性能を改善する余地があった。
特開２０１２－２４７１６６号公報
　上記事情に鑑み、本発明は、冷却装置を小型化してもコンテナに封入された一次冷媒の液滴が該コンテナ内部の凝縮管に付着するのを防止でき、また、液相の一次冷媒のドライアウトを防止できる冷却装置を提供することを目的とする。
　本発明の冷却装置の構成の要旨は、以下の通りである。
　［１］少なくとも１つの発熱体が熱的に接続されるコンテナと、前記コンテナ内部に封入された一次冷媒と、前記コンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、を備え、
前記コンテナの外面のうち、液相の前記一次冷媒が存在する部位または液相の前記一次冷媒が存在する部位の近傍に、前記発熱体が熱的に接続され、
前記発熱体が熱的に接続される前記コンテナの内面に、液相の前記一次冷媒との接触面積を増大させるコンテナ内面表面積増大部が形成され、
前記コンテナ内面表面積増大部の少なくとも一部が、液相の前記一次冷媒中に浸漬され、前記コンテナ内面表面積増大部の重力方向上方であって前記凝縮管の重力方向下方に位置する遮蔽部であり、少なくとも一部が液相の前記一次冷媒中に浸漬されていない前記遮蔽部を有する板状部材が設けられた冷却装置。
　［２］前記コンテナ内面表面積増大部が、複数の板状フィンである［１］に記載の冷却装置。
　［３］前記板状部材が、前記コンテナ内面表面積増大部の、重力方向に対し直交方向に沿った周囲の一部に、前記遮蔽部から延在している支持部を備えた［１］または［２］に記載の冷却装置。
　［４］前記遮蔽部が、重力方向上方に突出した突出部を有する［１］乃至［３］のいずれか１つに記載の冷却装置。
　［５］前記支持部が、前記コンテナ内面または前記コンテナ内面表面積増大部と一体化されている［３］または［４］に記載の冷却装置。
　［６］前記支持部が、前記板状フィンに狭持されている［３］乃至［５］のいずれか１つに記載の冷却装置。
　［７］前記遮蔽部が、前記支持部よりも前記コンテナの内面方向へ伸延した遮蔽部伸延部位を有する［３］乃至［６］のいずれか１つに記載の冷却装置。
　［８］前記支持部が、前記遮蔽部よりも前記コンテナの内面方向へ伸延した第１の伸延部位を有する［３］乃至［６］のいずれか１つに記載の冷却装置。
　［９］前記支持部が、前記遮蔽部よりも重力方向上方へ伸延した第２の伸延部位を有する［３］乃至［６］のいずれか１つに記載の冷却装置。
　［１０］前記板状フィンの高さに対する、該板状フィンの先端から前記遮蔽部の重力方向下方側の面までの距離の比率が、０以上４．０以下である［２］乃至［９］のいずれか１つに記載の冷却装置。
　［１１］前記遮蔽部が、重力方向に曲げられた曲げ部を有し、該曲げ部が前記コンテナ内面表面積増大部と接し、前記遮蔽部の縁部が、前記凝縮管と接している［１］または［２］に記載の冷却装置。
　［１２］前記遮蔽部が、重力方向上方に沿って複数設けられている［１］乃至［１１］のいずれか１つに記載の冷却装置。
　［１３］前記遮蔽部が、平面視にて前記発熱体と重なり合う領域を有する［１］乃至［１２］のいずれか１つに記載の冷却装置。
　［１４］前記板状フィンの幅に対する、前記遮蔽部の幅の比率が、０．３以上１．５以下である［２］乃至［１３］のいずれか１つに記載の冷却装置。
　上記［１］の冷却装置の態様では、コンテナ内部に封入された一次冷媒が発熱体からの熱を受けることで、液相から気相へ相変化し、気相へ相変化した一次冷媒は、コンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管によって、気相から液相へ相変化し、この相変化の際に一次冷媒から放出される潜熱が、凝縮管を流通する二次冷媒へ伝達される。一次冷媒から潜熱を受けた二次冷媒は、凝縮管を冷却装置の内部から外部へ流通することで、潜熱が冷却装置の外部へ輸送される。潜熱を受けた二次冷媒は、冷却装置の外部に設けられた二次冷媒冷却部で冷却される。また、コンテナ内面表面積増大部の重力方向上方に設けられた板状部材は、少なくとも一部が液相の一次冷媒中に浸漬されていない遮蔽部を有するので、板状部材の遮蔽部の少なくとも一部は、コンテナ内部の気相部に位置している。
　本明細書中、「平面視」とは、重力方向上方から視認した状態を意味する。
　本発明の冷却装置の態様によれば、コンテナ内面表面積増大部の重力方向上方であって凝縮管の重力方向下方に位置した、液相の一次冷媒中に浸漬されていない遮蔽部を有する板状部材が設けられることにより、冷却装置を小型化しても、一次冷媒が沸騰しても一次冷媒の液滴が凝縮管に付着するのを防止できる。従って、冷却装置を小型化しても、凝縮管による一次冷媒の凝縮効率の低下を防止でき、優れた冷却性能が得られる。
　また、本発明の冷却装置の態様によれば、凝縮管の冷却作用により気相から液相へ相変化した一次冷媒が凝縮管の外表面から板状部材の遮蔽部へ滴下して板状部材の遮蔽部が冷却されることで、板状部材の遮蔽部が気相の一次冷媒の凝縮に寄与でき、液相の一次冷媒が円滑にコンテナ内面表面積増大部へ還流できる。また、板状部材の遮蔽部が、一次冷媒の液滴がコンテナ内に飛散することを抑制することで、発熱体から受熱する一次冷媒が不足することを防止できる。従って、発熱体の発熱量が増大しても、液相の一次冷媒のドライアウトを防止でき、優れた冷却性能が得られる。
　また、本発明の冷却装置の態様によれば、板状部材の遮蔽部が気相の一次冷媒の凝縮に寄与できるので、発熱体の発熱量が増大しても、凝縮管を増強せずに冷却装置を円滑に稼働させることができる。
　本発明の冷却装置の態様によれば、板状部材がコンテナ内面表面積増大部の周囲の一部に支持部を備えることにより、一次冷媒が沸騰して一次冷媒の液面が波立っても、一次冷媒がコンテナ内面表面積増大部の位置に戻されるので、コンテナ内面表面積増大部を確実に一次冷媒に浸漬させることができる。また、板状部材がコンテナ内面表面積増大部の周囲の一部に支持部を備えることにより、板状部材の遮蔽部が確実にコンテナ内部に固定される。
　本発明の冷却装置の態様によれば、遮蔽部が重力方向上方に突出した突出部を有することにより、一次冷媒が蒸発しやすい領域に該突出部を位置づけることで、気相の一次冷媒が、遮蔽部の重力方向下方側から凝縮管の方向へ円滑に流通できる。
　本発明の冷却装置の態様によれば、支持部がコンテナ内面またはコンテナ内面表面積増大部と一体化されていることにより、板状部材の固定安定性が向上する。
　本発明の冷却装置の態様によれば、支持部がコンテナ内面表面積増大部の板状フィンに狭持されていることにより、容易に板状部材の固定安定性を得ることができる。
　本発明の冷却装置の態様によれば、遮蔽部が支持部よりもコンテナの内面方向へ伸延した遮蔽部伸延部位を有することにより、一次冷媒の沸騰領域が拡大しても、一次冷媒の液滴が凝縮管に付着するのを確実に防止できる。
　本発明の冷却装置の態様によれば、支持部が遮蔽部よりもコンテナの内面方向へ伸延した第１の伸延部位を有することにより、液相の一次冷媒が円滑にコンテナ内面表面積増大部へ流通することができる。
　本発明の冷却装置の態様によれば、支持部が遮蔽部よりも重力方向上方へ伸延した第２の伸延部位を有することにより、凝縮管外面で凝縮した液相の一次冷媒が、より確実にコンテナ内面表面積増大部へ還流する。
　本発明の冷却装置の態様によれば、重力方向に曲げられた遮蔽部の曲げ部がコンテナ内面表面積増大部と接し、遮蔽部の縁部が凝縮管と接していることにより、容易に板状部材の遮蔽部の固定安定性を得ることができる。
本発明の第１実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する斜視図である。 本発明の第１実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する側面断面図である。 本発明の第１実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する、図２のＡ－Ａ断面図である。 本発明の第２実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する側面断面図である。 本発明の第３実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する側面断面図である。 本発明の第４実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する側面断面図である。 本発明の第５実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する側面断面図である。 本発明の第６実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する平面断面図である。 本発明の第７実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する側面断面図である。 本発明の第８実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する側面断面図である。 本発明の第９実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する側面断面図である。 本発明の第１０実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する斜視図である。 本発明の第１０実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する側面断面図である。
　以下に、本発明の実施形態例に係る冷却装置について、図面を用いながら説明する。まず、本発明の第１実施形態例に係る冷却装置について説明する。図１は、本発明の第１実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する側面断面図である。図３は、本発明の第１実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する、図２のＡ－Ａ断面図である。
　図１～３に示すように、本発明の第１実施形態例に係る冷却装置１は、コンテナ１０と、コンテナ１０内部に封入された一次冷媒２０と、コンテナ１０内部の気相部１１を貫通した、二次冷媒３０が流通する凝縮管４０と、を備えている。コンテナ１０の外面１２に冷却対象である発熱体１００が熱的に接続されることで、発熱体１００が冷却される。冷却装置１では、コンテナ１０の底面１６に発熱体１００が熱的に接続されている。
　コンテナ１０内部には、中空の空洞部１３が形成されている。空洞部１３は、外部環境に対して密閉された空間であり、脱気処理により減圧されている。コンテナ１０は、高さ方向の寸法が低減された平面型であり、コンテナ１０の平面方向が重力方向に対して略直交方向となるように、直方体のコンテナ１０が横置きされ、発熱体１００が横置きされた姿勢でコンテナ１０の底面１６に熱的に接続されている。冷却装置１では、高さ方向が狭い空間に冷却装置を設置する必要がある場合に、特に有効である。発熱体１００が高密度に搭載されることがあるところ、このように、冷却装置１は、狭小空間でも設置することができる。
　また、図１、２に示すように、空洞部１３には、所定量の液相の一次冷媒２０が収納されている。液相の一次冷媒２０は、コンテナ１０内部に気相部１１が形成できる体積量にて収納されている。空洞部１３の重力方向下方側に、液相の一次冷媒２０が存在し、空洞部１３の重力方向上方側に、液相の一次冷媒２０が収納されていない気相部１１が形成されている。冷却装置１では、コンテナ１０の外面１２のうち、液相の一次冷媒２０が存在する部位に、発熱体１００が熱的に接続されている。発熱体１００のコンテナ１０への接続位置を上記部位とすることで、発熱体１００から液相の一次冷媒２０への熱伝達が円滑化されて、発熱体１００から一次冷媒２０への熱抵抗を低減できる。
　コンテナ１０の内面１５のうち、発熱体１００が熱的に接続される部位に対応する領域（冷却装置１では、底面１６）には、凹凸等、コンテナ１０の内面１５の表面積を増大させる部位であるコンテナ内面表面積増大部５０が形成されている。コンテナ内面表面積増大部５０は、平面視において発熱体１００と重なり合う位置に設けられている。コンテナ内面表面積増大部５０が形成されていることにより、コンテナ１０の内面１５のうち、発熱体１００が熱的に接続される部位に対応する領域において、コンテナ１０の内面１５と液相の一次冷媒２０との接触面積が増大する。従って、コンテナ内面表面積増大部５０により、コンテナ１０を介した発熱体１００から液相の一次冷媒２０への熱伝達が円滑化される。結果、一次冷媒２０の液相から気相への相変化が促進されて、冷却装置１の冷却特性がより向上する。
　コンテナ内面表面積増大部５０は、コンテナ１０に収納された液相の一次冷媒２０中に浸漬されている。従って、コンテナ内面表面積増大部５０は、液相の一次冷媒２０と直接接している。コンテナ内面表面積増大部５０は、全体が液相の一次冷媒２０中に浸漬されてもよく、一部が液相の一次冷媒２０中に浸漬されてもよい。なお、冷却装置１では、コンテナ内面表面積増大部５０全体が液相の一次冷媒２０中に浸漬されている。
　コンテナ内面表面積増大部５０は、例えば、型を用いたコンテナ１０の成形、コンテナ１０とは別部材をコンテナ１０の内面１５に取り付けること等にて、設けることができる。コンテナ内面表面積増大部５０の態様としては、例えば、コンテナ１０の内面１５に形成された凸凹部を挙げることができ、具体例としては、コンテナ１０の内面１５に立設された板状フィン、ピンフィン、コンテナ１０の内面１５に形成された窪み部、溝部等を挙げることができる。板状フィン、ピンフィンの形成方法としては、例えば、別途作製した板状フィン、ピンフィンをコンテナ１０の内面１５に、はんだ付け、ろう付け、焼結等にて取り付ける方法、コンテナ１０の内面１５を切削する方法、押し出す方法、エッチングする方法等が挙げられる。また、窪み部、溝部の形成方法としては、例えば、コンテナ１０の内面１５を切削する方法、押し出す方法、エッチングする方法等が挙げられる。このうち、発熱体１００から液相の一次冷媒２０への熱伝達がより優れている点から、複数の板状フィン５１、５１・・・を備えたコンテナ内面表面積増大部５０が好ましい。上記から、冷却装置１では、コンテナ内面表面積増大部５０として、複数の正方形または長方形の板状フィン５１が並列配置されている。
　コンテナ内面表面積増大部５０の材料は、特に限定されず、例えば、熱伝導性部材を挙げることができる。コンテナ内面表面積増大部５０の材料の具体例としては、金属部材（例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等）、炭素部材（例えば、グラファイト等）を挙げることができる。また、コンテナ内面表面積増大部５０は、その少なくとも一部が、熱伝導性材料の焼結体や粒子状の熱伝導性材料の集合体（図示せず）で形成されていてもよく、例えば、金属焼結体や炭素粒子の集合体で形成されていてもよい。金属焼結体や炭素粒子の集合体は、例えば、コンテナ内面表面積増大部５０の表面部に設けてもよい。より具体的には、例えば、コンテナ１０の内面１５に立設された板状フィン５１の表面部に、金属焼結体等の熱伝導性材料の焼結体や炭素粒子及び／または金属粉の集合体等の粒子状の熱伝導性材料の集合体が層状に形成されてもよい。コンテナ内面表面積増大部５０の少なくとも一部が、熱伝導性材料の焼結体や粒子状の熱伝導性材料の集合体で形成されていることにより、コンテナ内面表面積増大部５０に多孔質部が形成されるので、一次冷媒２０の液相から気相への相変化がさらに促進されて、冷却装置１の冷却性能がさらに向上する。
　コンテナ内面表面積増大部５０が、熱伝導性材料の焼結体や粒子状の熱伝導性材料の集合体からなると、コンテナ内面表面積増大部５０全体が多孔質体となり、気相の一次冷媒が多孔質体中に生成、滞留することで、コンテナ内面表面積増大部５０から液相の一次冷媒２０への熱伝達性が十分得られないことがある。しかし、板状フィン５１の表面部に、熱伝導性材料の焼結体や粒子状の熱伝導性材料の集合体が層状に形成されていることにより、一次冷媒２０の液相から気相への相変化がさらに促進されつつ、コンテナ内面表面積増大部５０から液相の一次冷媒２０への熱伝達性が向上し、結果として、冷却装置１の冷却性能がさらに向上する。金属焼結体の材料としては、例えば、金属粉、金属繊維、金属メッシュ、金属編組体、金属箔等を挙げることができる。これらの金属材料は、単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。また、金属焼結体の金属種としては、特に限定されず、例えば、銅、銅合金等を挙げることができる。金属焼結体は、金属材料を炉等の加熱手段で加熱することにより形成できる。また、金属粉を板状フィン５１の表面に溶射加工することで細かい凸凹を有する被膜状である、粒子状の熱伝導性材料の集合体を形成できる。また、金属粉をレーザー等で溶融形成して、粒子状の熱伝導性材料の集合体を形成してもよい。また、炭素粒子の集合体を形成する炭素粒子としては、特に限定されず、例えば、カーボンナノ粒子、カーボンブラック等を挙げることができる。
　凝縮管４０は、コンテナ１０の空洞部１３のうち、重力方向上方側に設けられている。凝縮管４０は、管状部材であり、コンテナ１０内部の気相部１１を貫通している。凝縮管４０は、発熱体１００が熱的に接続される部位におけるコンテナ１０の内面１５よりも重力方向上方に位置している。凝縮管４０の内部空間は、コンテナ１０の内部（空洞部１３）とは連通していない。すなわち、凝縮管４０の内部空間は、気相部１１とは連通していない、気相部１１から独立した空間となっている。また、凝縮管４０は、重力方向下方側に収納、貯留された液相の一次冷媒２０とは接触していない。すなわち、コンテナ１０に貯留されている液相の一次冷媒２０は、二次冷媒３０が流通する凝縮管４０とは接触していない。凝縮管４０の外面４１には、凹凸等、凝縮管４０の外面４１の表面積を増大させる部位（凝縮管外面表面積増大部）が形成されていてもよく、平滑面でもよい。また、凝縮管４０の内面４２には、凹凸等、凝縮管４０の内面４２の表面積を増大させる部位（凝縮管内面表面積増大部）が形成されていてもよく、平滑面でもよい。図１、２では、便宜上、凝縮管４０の外面４１、凝縮管４０の内面４２ともに、平滑面としている。
　図１、２に示すように、冷却装置１では、複数の凝縮管４０、４０・・・が、設けられている。複数の凝縮管４０、４０・・・は、空洞部１３において相互に略同一平面状に並列配置されている。凝縮管４０の径方向の断面形状は、円形状、楕円形状、扁平形状、四角形状、角丸長方形状等、特に限定されず、冷却装置１では、略円形状となっている。
　コンテナ１０のうち、気相部１１に対応する部位に貫通孔（図示せず）が形成されており、該貫通孔に凝縮管４０が嵌挿されることで、空洞部１３の密閉状態を維持したまま、凝縮管４０がコンテナ１０に取り付けられている。
　凝縮管４０には、液相の二次冷媒３０が凝縮管４０の延在方向に沿って一定方向に流通している。従って、二次冷媒３０は、凝縮管４０の壁面を介して、気相部１１を貫通するように流通する。二次冷媒３０は、例えば、発熱体１００の許容最高温度よりも低温の液温まで冷却されている。
　図１～３に示すように、冷却装置１では、遮蔽部６１を有する板状部材６０が設けられている。板状部材６０の遮蔽部６１は、コンテナ内面表面積増大部５０の重力方向上方であって凝縮管４０の重力方向下方に位置している。また、遮蔽部６１の少なくとも一部が、空洞部１３の重力方向下方に貯留した液相の一次冷媒２０に浸漬されていない。冷却装置１では、遮蔽部６１全体が、空洞部１３の重力方向下方に貯留した液相の一次冷媒２０に浸漬されていない。従って、遮蔽部６１全体が、コンテナ１０の気相部１１に位置している。遮蔽部６１は、コンテナ１０の底面１６及びコンテナ内面表面積増大部５０に沿って延在した板状の部位であり、コンテナ内面表面積増大部５０と凝縮管４０との間に介在している。また、遮蔽部６１は、平面視においてコンテナ内面表面積増大部５０全体と重なり合う大きさとなっている。上記から、遮蔽部６１は、コンテナ内面表面積増大部５０全体を凝縮管４０から遮蔽する位置に設けられている。また、遮蔽部６１は、平面視にて発熱体１００と重なり合う位置に設けられている。
　冷却装置１では、遮蔽部６１は、平板状の部材である。また、冷却装置１では、遮蔽部６１の平面視の形状は、コンテナ内面表面積増大部５０の平面視の形状に対応しており、コンテナ内面表面積増大部５０の平面視の形状が矩形であることから、遮蔽部６１の平面視の形状は矩形となっている。また、遮蔽部６１は、コンテナ１０の内面１５とは接しておらず、遮蔽部６１の側面とコンテナ１０の内面１５との間には空間が形成されている。
　また、図１、２に示すように、板状部材６０は、遮蔽部６１から延在している支持部６２を備えている。すなわち、板状部材６０は、遮蔽部６１と支持部６２を有している。支持部６２は、重力方向に沿って延在している。また、支持部６２は、コンテナ内面表面積増大部５０の、重力方向に対し直交方向に沿った周囲の一部に設けられている。従って、支持部６１は、コンテナ内面表面積増大部５０の外側に設けられている。支持部６２の一端６３は遮蔽部６１と連続し、支持部６２の他端６４は、コンテナ１０の底面１６と接している。支持部６２によって、遮蔽部６１が所定位置に固定されている。支持部６２は、底面１６以外のコンテナ１０の内面１５とは接していない。
　冷却装置１では、支持部６２は矩形状の平板部位である。また、冷却装置１では、相互に対向した２つの支持部６２－１、６２－２を有している。板状部材６０は、遮蔽部６１の両端部から鉛直方向に、支持部６２－１、６２－２が延在している形状となっている。従って、平面視の形状が矩形であるコンテナ内面表面積増大部５０の周囲のうち、対向する２辺は板状部材６０の支持部６２－１と支持部６２－２によって閉塞され、他の対向する２辺は開放されている。上記から、コンテナ内面表面積増大部５０は、他の対向する２辺の位置にて板状部材６０の外側と連通している。また、板状部材６０は、支持部６２からなる閉塞部と支持部６２が設けられていない開放部を有している。また、図３に示すように、冷却装置１では、支持部６２－１、６２－２の幅は、遮蔽部６１の幅と略同じとなっている。従って、矩形状の平板を遮蔽部６１と支持部６２－１、６２－２の間で曲げ加工することにより、板状部材６０を形成することができる。
　支持部６２は、他端６４がコンテナ１０の底面１６と接合されることで、板状部材６０がコンテナ１０の内面１５に固定され、遮蔽部６１が所定位置に固定される。従って、板状部材６０のコンテナ１０に対する固定安定性が向上する。また、支持部６２は、他端６４がコンテナ１０の底面１６と接合されることで、コンテナ１０の内面１５と一体化されている。上記接合方法としては、特に限定されないが、例えば、溶接、ろう付け等が挙げられる。
　コンテナ内面表面積増大部５０の重力方向上方であって凝縮管４０の重力方向下方に、液相の一次冷媒２０中に浸漬されていない遮蔽部６１を有する板状部材６０が設けられることにより、冷却装置１を小型化（高さ方向に小型化）しても、一次冷媒２０が発熱体１００からの熱により沸騰しても一次冷媒２０の液滴が凝縮管４０に付着するのを防止できる。従って、冷却装置１を小型化しても、凝縮管４０による一次冷媒２０の凝縮効率の低下を防止でき、優れた冷却性能が得られる。
　また、凝縮管４０の冷却作用により気相から液相へ相変化した一次冷媒２０が凝縮管４０の外面４１から板状部材６０の遮蔽部６１へ滴下して遮蔽部６１が冷却されることで、遮蔽部６１が気相の一次冷媒の凝縮に寄与でき、液相の一次冷媒２０が円滑にコンテナ内面表面積増大部５０へ還流できる。また、板状部材６０の遮蔽部６１が、一次冷媒２０の液滴がコンテナ１０の気相部１１に拡散することを抑制することで、発熱体１００から受熱する一次冷媒２０が不足することを防止できる。従って、発熱体１００の発熱量が増大しても、液相の一次冷媒２０のドライアウトを防止でき、優れた冷却性能が得られる。
　また、板状部材６０の遮蔽部６１が気相の一次冷媒の凝縮に寄与できるので、発熱体１００の発熱量が増大しても、凝縮管４０を増強せずに冷却装置１を円滑に稼働させることができる。また、板状部材６０がコンテナ内面表面積増大部５０の周囲の一部に支持部６２を備えることにより、コンテナ１０内部に貯留している液相の一次冷媒２０が沸騰して一次冷媒２０の液面が波立っても、一次冷媒２０がコンテナ内面表面積増大部５０の位置に速やかに戻されるので、コンテナ内面表面積増大部５０を確実に液相の一次冷媒２０に浸漬させることができる。
　図２に示す、板状フィン５１の高さＨに対する、板状フィン５１の先端から遮蔽部６１の重力方向下方側の面までの距離Ｌの比率（Ｌ／Ｈ）は、特に限定されないが、例えば、沸騰した一次冷媒２０の液滴が凝縮管４０に付着するのを確実に防止しつつ、発熱体１００の熱を受けて液相から気相へ相変化した一次冷媒が円滑に凝縮管４０まで流通できる点から、０以上４．０以下が好ましく、１．０以上２．０以下が特に好ましい。なお、図２では、図面上での説明の便宜上から、Ｌ／Ｈは１．０未満としている。
　図３に示す、板状フィンの幅Ｗ１に対する、遮蔽部６１の幅Ｗ２の比率（Ｗ２／Ｗ１）は、特に限定されないが、沸騰した一次冷媒２０の液滴が凝縮管４０に付着するのを確実に防止しつつ、発熱体１００の熱を受けて液相から気相へ相変化した一次冷媒が円滑に凝縮管４０まで流通できる点から、０．３以上１．５以下が好ましく、０．５以上１．２以下が特に好ましい。なお、図３では、上記比率（Ｗ２／Ｗ１）は１．０超となっている。
　コンテナ１０の材料としては、特に限定されず、広汎な材料が使用でき、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、ステンレス、チタン、チタン合金等を挙げることができる。凝縮管４０の材料としては、特に限定されず、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、ステンレス、チタン、チタン合金等を挙げることができる。一次冷媒としては、特に限定されず、広汎な材料が使用でき、例えば、電気絶縁性の冷媒を挙げることができる。具体例としては、例えば、水、フルオロカーボン類、シクロペンタン、エチレングリコール、これらの混合物等を挙げることができる。これらの一次冷媒のうち、電気絶縁性の点から、フルオロカーボン類、シクロペンタン、エチレングリコールが好ましく、フルオロカーボン類が特に好ましい。二次冷媒としては、特に限定されず、例えば、水、不凍液（主成分は、例えば、エチレングリコール）等を挙げることができる。
　次に、第１実施形態例に係る冷却装置１の動作及び冷却装置１を用いた冷却システムについて説明する。まず、冷却装置１の動作について説明する。
　空洞部１３の重力方向下方に貯留している液相の一次冷媒２０が発熱体１００からの熱を受けることで、液相の一次冷媒２０が気相へ相変化し、発熱体１００からの熱を潜熱として吸収する。気相へ相変化した一次冷媒は、重力方向上方へ移動し、板状部材６０の開放部を介してコンテナ１０の気相部１１全体へ流入する。一方で、気相部１１を貫通した凝縮管４０には、低温の二次冷媒３０が流通している。また、板状部材６０の遮蔽部６１により、沸騰して拡散した一次冷媒２０の液滴が凝縮管４０の外面４１に付着することが防止されている。一次冷媒２０の液滴の付着が防止されている凝縮管４０に低温の二次冷媒３０が流通していることで、気相部１１に配置された凝縮管４０は、優れた熱交換作用を発揮する。気相に相変化した一次冷媒は、凝縮管４０の外面４１に接触または接近することで、凝縮管４０の熱交換作用により、潜熱を放出し、気相から液相へ相変化する。気相から液相への相変化の際に一次冷媒から放出される潜熱が、凝縮管４０を流通する二次冷媒３０へ伝達される。また、液相へ相変化した一次冷媒２０は、重力作用により、気相部１１から重力方向下方へ液相の一次冷媒２０として還流する。このとき、板状部材６０の遮蔽部６１が、還流する液相の一次冷媒２０によって冷却される。一次冷媒２０は、コンテナ１０の内部空間にて、液相から気相へ及び気相から液相への相変化を繰り返す。なお、冷却装置１では、コンテナ１０の気相部１１が所定の体積を有することから、一次冷媒２０がコンテナ１０の内部空間にて液相から気相へ及び気相から液相への相変化を繰り返すにあたり、仕切り板のような一次冷媒２０の循環経路を形成する必要はない。従って、コンテナ１０の構造は、簡略化が可能である。一次冷媒から熱を受けた二次冷媒３０は、凝縮管４０の延在方向に沿って冷却装置１の内部から外部へ流通することで、発熱体１００の熱が冷却装置１の外部へ輸送される。
　次に、第１実施形態例に係る冷却装置１を用いた冷却システムについて説明する。冷却装置１を用いた冷却システムでは、冷却装置１と、冷却装置１から延在した凝縮管４０が接続された二次冷媒冷却部（図示せず）とが用いられる。さらに、上記冷却システムでは、凝縮管４０が冷却装置１と二次冷媒冷却部とをループ状に循環する、凝縮管４０の循環経路が形成されている。一次冷媒から熱を受けた二次冷媒３０が、凝縮管４０を冷却装置１から二次冷媒冷却部まで流通して、二次冷媒冷却部にて所定の液温、例えば、発熱体１００の許容最高温度よりも低温の液温まで冷却される。二次冷媒冷却部で冷却された二次冷媒３０は、凝縮管４０を流通して二次冷媒冷却部から冷却装置１へ還流し、冷却装置１の気相部１１にて熱交換作用を発揮する。従って、二次冷媒３０が冷却装置１と二次冷媒冷却部とをループ状に循環することで、冷却された二次冷媒３０が、連続的に気相部１１の領域へ供給される。
　次に、本発明の第２実施形態例に係る冷却装置について説明する。なお、第２実施形態例に係る冷却装置は、第１実施形態例に係る冷却装置と主要な構成要素が共通するので、第１実施形態例に係る冷却装置と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。なお、図４は、本発明の第２実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する側面断面図である。
　第１実施形態例に係る冷却装置１では、遮蔽部６１は平板状の部材であったが、図４に示すように、第２実施形態例に係る冷却装置２では、これに代えて、遮蔽部６１は、平面視の略中央部に、重力方向上方に突出した突出部７０を有している。また、突出部７０は、遮蔽部６１の面方向に沿って遮蔽部６１を横断して形成されている。突出部７０における、板状フィン５１の先端から遮蔽部６１の重力方向下方側の面までの距離Ｌ１は、突出部７０の周囲における、板状フィン５１の先端から遮蔽部６１の重力方向下方側の面までの距離Ｌ２よりも大きくなっている。突出部７０の位置としては、例えば、一次冷媒が蒸発しやすい位置を挙げることができる。具体的には、突出部７０の位置としては、コンテナ１０に熱的に接続される発熱体１００と平面視において重なり合う位置を挙げることができる。
　遮蔽部６１が突出部７０を有することにより、気相の一次冷媒が、遮蔽部６１の重力方向下方側から凝縮管４０の方向へ円滑に流通できる。
　次に、本発明の第３実施形態例に係る冷却装置について説明する。なお、第３実施形態例に係る冷却装置は、第１、第２実施形態例に係る冷却装置と主要な構成要素が共通するので、第１、第２実施形態例に係る冷却装置と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。なお、図５は、本発明の第３実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する側面断面図である。
　第１実施形態例に係る冷却装置１では、板状部材６０の支持部６２はコンテナ１０の内面１５と一体化されていたが、図５に示すように、第３実施形態例に係る冷却装置３では、これに代えて、板状部材６０の支持部６２はコンテナ内面表面積増大部５０と一体化されている。冷却装置３では、コンテナ内面表面積増大部５０の最外部に位置する板状フィン５１に支持部６２が接合されることで、支持部６２がコンテナ内面表面積増大部５０と一体化されている。上記接合の方法としては、特に限定されないが、例えば、ろう付け、はんだ付け等が挙げられる。
　また、冷却装置３では、板状部材６０の支持部６２はコンテナ内面表面積増大部５０と一体化されているので、発熱体１００からの熱は板状部材６０の支持部６２へも伝達される。従って、液相の一次冷媒２０に浸漬する支持部６２表面に、金属焼結体等、支持部６２表面の表面積を増大させる表面積増大部を形成してもよい。支持部６２表面に表面積増大部を形成することで、一次冷媒２０の液相から気相への相変化がさらに促進される。
　支持部６２がコンテナ内面表面積増大部５０と一体化されても、板状部材６０のコンテナ１０に対する固定安定性が向上する。
　次に、本発明の第４実施形態例に係る冷却装置について説明する。なお、第４実施形態例に係る冷却装置は、第１～第３実施形態例に係る冷却装置と主要な構成要素が共通するので、第１～第３実施形態例に係る冷却装置と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。なお、図６は、本発明の第４実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する側面断面図である。
　第３実施形態例に係る冷却装置３では、板状フィン５１に支持部６２が接合されることで支持部６２がコンテナ内面表面積増大部５０と一体化されていたが、図６に示すように、第４実施形態例に係る冷却装置４では、これに代えて、板状部材６０の支持部６２が板状フィン５１に狭持されることで、コンテナ１０に固定されている。冷却装置４では、コンテナ内面表面積増大部５０の最外部に位置する板状フィン５１とこの最外部に位置する板状フィン５１に隣接する板状フィン５１に、支持部６２が狭持されている。
　支持部６２が板状フィン５１に狭持されることで、容易に板状部材６０のコンテナ１０に対する固定安定性を得ることができる。
　次に、本発明の第５実施形態例に係る冷却装置について説明する。なお、第５実施形態例に係る冷却装置は、第１～第４実施形態例に係る冷却装置と主要な構成要素が共通するので、第１～第４実施形態例に係る冷却装置と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。なお、図７は、本発明の第５実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する側面断面図である。
　第１～第４実施形態例に係る冷却装置１～４では、板状部材６０は遮蔽部６１の両端部から鉛直方向に支持部６２－１、６２－２が延在していたが、図７に示すように、第５実施形態例に係る冷却装置５では、これに代えて、遮蔽部６１の端部よりも内側の部位から鉛直方向に支持部６２－１、６２－２が延在している。また、コンテナ内面表面積増大部５０の最外部に位置する板状フィン５１とこの最外部に位置する板状フィン５１に隣接する板状フィン５１に、支持部６２が狭持されている。
　従って、冷却装置５では、遮蔽部６１の平面視の面積は、冷却装置１～４の遮蔽部６１の平面視の面積よりも大きい態様となっている。板状部材６０の遮蔽部６１は、支持部６２－１、６２－２よりもコンテナ１０の内面１５方向へ伸延した遮蔽部伸延部位６５を有している。遮蔽部伸延部位６５は、平板状の部位である。
　遮蔽部６１が、遮蔽部伸延部位６５を有することにより、一次冷媒２０の沸騰領域が拡大しても、一次冷媒２０の液滴が凝縮管に付着するのを確実に防止できる。
　次に、本発明の第６実施形態例に係る冷却装置について説明する。なお、第６実施形態例に係る冷却装置は、第１～第５実施形態例に係る冷却装置と主要な構成要素が共通するので、第１～第５実施形態例に係る冷却装置と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。なお、図８は、本発明の第６実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する平面断面図である。
　第１～第５実施形態例に係る冷却装置１～５では、支持部６２－１、６２－２の幅は遮蔽部６１の幅と略同じとなっていたが、図８に示すように、第６実施形態例に係る冷却装置６では、これに代えて、板状部材６０の支持部６２－１、６２－２の幅は遮蔽部６１の幅よりも幅広となっている。支持部６２－１、６２－２が、遮蔽部６１よりもコンテナ１０の内面１５方向へ伸延した第１の伸延部位６６を有している。第１の伸延部位６６は、平板状の部位である。第１の伸延部位６６の重力方向上方には遮蔽部６１が設けられていないので、第１の伸延部位６６の重力方向上方は開放されている。
　支持部６２－１、６２－２が、第１の伸延部位６６を有することにより、液相の一次冷媒２０が、第１の伸延部位６６に規制されて、円滑にコンテナ内面表面積増大部５０へ流通することができる。
　次に、本発明の第７実施形態例に係る冷却装置について説明する。なお、第７実施形態例に係る冷却装置は、第１～第６実施形態例に係る冷却装置と主要な構成要素が共通するので、第１～第６実施形態例に係る冷却装置と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。なお、図９は、本発明の第７実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する側面断面図である。
　図９に示すように、第７実施形態例に係る冷却装置７では、板状部材６０の支持部６２－１、６２－２が、遮蔽部６１よりも重力方向上方へ伸延した第２の伸延部位６７をさらに有している。第２の伸延部位６７は、平板状の部位である。例えば、支持部６２の一端６３と他端６４の間に遮蔽部６１を設けることで、第２の伸延部位６７を形成することができる。
　支持部６２－１、６２－２が第２の伸延部位６５を有することにより、凝縮管４０の外面４１で凝縮した液相の一次冷媒２０が、第２の伸延部位６５に沿って還流することで、より確実にコンテナ内面表面積増大部５０へ還流する。
　次に、本発明の第８実施形態例に係る冷却装置について説明する。なお、第８実施形態例に係る冷却装置は、第１～第７実施形態例に係る冷却装置と主要な構成要素が共通するので、第１～第７実施形態例に係る冷却装置と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。なお、図１０は、本発明の第８実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する側面断面図である。
　図１０に示すように、第８実施形態例に係る冷却装置８では、板状部材６０の遮蔽部６１は、発熱体１００の直上部位にのみ設けられている。すなわち、遮蔽部６１は、平面視において発熱体１００と重なり合う部分にのみ設けられている。また、支持部６２－１、６２－２は、板状フィン５１に狭持されている。
　冷却装置８では、遮蔽部６１の平面視の面積が低減されているので、気相の一次冷媒が、遮蔽部６１の重力方向下方側から凝縮管４０の方向へより円滑に流通できる。
　次に、本発明の第９実施形態例に係る冷却装置について説明する。なお、第９実施形態例に係る冷却装置は、第１～第８実施形態例に係る冷却装置と主要な構成要素が共通するので、第１～第８実施形態例に係る冷却装置と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。なお、図１１は、本発明の第９実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する側面断面図である。
　図１１に示すように、第９実施形態例に係る冷却装置９では、遮蔽部６１が、重力方向に沿って複数設けられている。冷却装置９では、重力方向に沿って２つの遮蔽部６１－１、６１－２が設けられている。支持部６２がコンテナ内面表面積増大部５０の外側に設けられている板状部材６０－１が重力方向上方側の遮蔽部６１－１を有し、支持部６２がコンテナ内面表面積増大部５０の板状フィン５１に狭持された板状部材６０－２が重力方向下方側の遮蔽部６１－２を有している。また、板状部材６０－１の支持部６２は、板状部材６０－２の支持部６２と対向配置されている。すなわち、板状部材６０－１の内部に板状部材６０－２が配置された、多段構造（図１１では、２段構造）の板状部材６０となっている。
　冷却装置９では、板状部材６０が多段構造となっていることにより、液相の一次冷媒２０が、より円滑にコンテナ内面表面積増大部５０へ還流することができる。
　次に、本発明の第１０実施形態例に係る冷却装置について説明する。なお、第１０実施形態例に係る冷却装置は、第１～第９実施形態例に係る冷却装置と主要な構成要素が共通するので、第１～第９実施形態例に係る冷却装置と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。なお、図１２は、本発明の第１０実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する斜視図であり、図１３は、本発明の第１０実施形態例に係る冷却装置の概要を説明する側面断面図である。
　上記第１～第９実施形態例に係る冷却装置１～９では、板状部材６０は遮蔽部６１から鉛直方向に２つの支持部６２が延在した態様であったが、図１２、１３に示すように、第１０実施形態例に係る冷却装置１１０の板状部材８０では、これに代えて、遮蔽部８１が、重力方向に曲げられた曲げ部８２を有し、支持部は設けられていない。曲げ部８２は、遮蔽部８１の幅方向の中心部に設けられている。板状部材８０は、側面視Ｖ字状の部材である。
　曲げ部８２がコンテナ内面表面積増大部５０と接し、遮蔽部８１の縁部８３が、凝縮管４０と接していることで、板状部材８０は固定されている。すなわち、板状部材８０は、コンテナ内面表面積増大部５０と凝縮管４０の間に装入されることで固定されている。従って、冷却装置１１０では、容易に板状部材８０の遮蔽部８１の固定安定性を得ることができる。また、冷却装置１１０では、重力方向上方から下方へ流れる気相から液相へ相変化した一次冷媒の流れと重力方向下方から上方へ流れる液相から気相へ相変化した一次冷媒の流れをより確実に分離できる。従って、冷却装置１１０では、優れた冷却性能を得ることができる。
　次に、本発明の他の実施形態例に係る冷却装置について説明する。上記各実施形態例の冷却装置では、板状の遮蔽部が用いられていたが、必要に応じて、遮蔽部に貫通口を設けてもよい。貫通口の数は、一つでもよく、複数でもよい。また、貫通口にメッシュ部材を被せてもよい。遮蔽部に貫通口を設けることにより、液相から気相へ相変化した一次冷媒の凝縮管方向への流れをより円滑化することができる。また、上記各実施形態例の冷却装置では、コンテナの平面視の形状は、四角形状であったが、コンテナの形状は、特に限定されず、例えば、五角形以上の多角形、円形、楕円形、これら形状の組み合わせでもよい。また、上記各実施形態例の冷却装置では、コンテナに１つの発熱体が熱的に接続されていたが、コンテナと熱的に接続される発熱体の数量は、特に限定されず、複数個でもよい。
　本発明の冷却装置は、装置の大型化を避けつつ優れた冷却特性を発揮できるので、広汎な分野で利用可能であり、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）等、回路基板に搭載された発熱量の大きい電子部品を冷却する分野で利用価値が高い。
　１、２、３、４、５、６、７、８、９、１１０　　　　　冷却装置
　１０　　　　　　　　　　　　　　コンテナ
　１１　　　　　　　　　　　　　　気相部
　２０　　　　　　　　　　　　　　一次冷媒
　３０　　　　　　　　　　　　　　二次冷媒
　４０　　　　　　　　　　　　　　凝縮管
　５０　　　　　　　　　　　　　　コンテナ内面表面積増大部
　６０、８０　　　　　　　　　　　板状部材
　６１、８１　　　　　　　　　　　遮蔽部
　６２　　　　　　　　　　　　　　支持部

Claims (13)

  1. 　少なくとも１つの発熱体が熱的に接続されるコンテナと、前記コンテナ内部に封入された一次冷媒と、前記コンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、を備え、
    前記コンテナの外面のうち、液相の前記一次冷媒が存在する部位または液相の前記一次冷媒が存在する部位の近傍に、前記発熱体が熱的に接続され、
    前記発熱体が熱的に接続される前記コンテナの内面に、液相の前記一次冷媒との接触面積を増大させるコンテナ内面表面積増大部が形成され、
    前記コンテナ内面表面積増大部の少なくとも一部が、液相の前記一次冷媒中に浸漬され、前記コンテナ内面表面積増大部の重力方向上方であって前記凝縮管の重力方向下方に位置する遮蔽部であり、少なくとも一部が液相の前記一次冷媒中に浸漬されていない前記遮蔽部を有する板状部材が設けられ、
    前記板状部材が、前記コンテナ内面表面積増大部の、重力方向に対し直交方向に沿った周囲の一部に、前記遮蔽部から延在している支持部を備えた冷却装置。
  2. 　少なくとも１つの発熱体が熱的に接続されるコンテナと、前記コンテナ内部に封入された一次冷媒と、前記コンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、を備え、
    前記コンテナの外面のうち、液相の前記一次冷媒が存在する部位または液相の前記一次冷媒が存在する部位の近傍に、前記発熱体が熱的に接続され、
    前記発熱体が熱的に接続される前記コンテナの内面に、液相の前記一次冷媒との接触面積を増大させるコンテナ内面表面積増大部が形成され、
    前記コンテナ内面表面積増大部の少なくとも一部が、液相の前記一次冷媒中に浸漬され、前記コンテナ内面表面積増大部の重力方向上方であって前記凝縮管の重力方向下方に位置する遮蔽部であり、少なくとも一部が液相の前記一次冷媒中に浸漬されていない前記遮蔽部を有する板状部材が設けられ、
    前記遮蔽部が、重力方向に曲げられた曲げ部を有し、該曲げ部が前記コンテナ内面表面積増大部と接し、前記遮蔽部の縁部が、前記凝縮管と接している冷却装置。
  3. 　少なくとも１つの発熱体が熱的に接続されるコンテナと、前記コンテナ内部に封入された一次冷媒と、前記コンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管と、を備え、
    前記コンテナの外面のうち、液相の前記一次冷媒が存在する部位または液相の前記一次冷媒が存在する部位の近傍に、前記発熱体が熱的に接続され、
    前記発熱体が熱的に接続される前記コンテナの内面に、液相の前記一次冷媒との接触面積を増大させるコンテナ内面表面積増大部が形成され、
    前記コンテナ内面表面積増大部の少なくとも一部が、液相の前記一次冷媒中に浸漬され、前記コンテナ内面表面積増大部の重力方向上方であって前記凝縮管の重力方向下方に位置する遮蔽部であり、少なくとも一部が液相の前記一次冷媒中に浸漬されていない前記遮蔽部を有する板状部材が設けられ、
    前記遮蔽部が、重力方向上方に沿って複数設けられている冷却装置。
  4. 　前記コンテナ内面表面積増大部が、複数の板状フィンである請求項１乃至３のいずれか１項に記載の冷却装置。
  5. 　前記遮蔽部が、重力方向上方に突出した突出部を有する請求項１に記載の冷却装置。
  6. 　前記支持部が、前記コンテナ内面または前記コンテナ内面表面積増大部と一体化されている請求項１に記載の冷却装置。
  7. 　前記支持部が、板状フィンに狭持されている請求項１に記載の冷却装置。
  8. 　前記遮蔽部が、前記支持部よりも前記コンテナの内面方向へ伸延した遮蔽部伸延部位を有する請求項１に記載の冷却装置。
  9. 　前記支持部が、前記遮蔽部よりも前記コンテナの内面方向へ伸延した第１の伸延部位を有する請求項１に記載の冷却装置。
  10. 　前記支持部が、前記遮蔽部よりも重力方向上方へ伸延した第２の伸延部位を有する請求項１に記載の冷却装置。
  11. 　前記板状フィンの高さに対する、該板状フィンの先端から前記遮蔽部の重力方向下方側の面までの距離の比率が、０以上４．０以下である請求項４に記載の冷却装置。
  12. 　前記遮蔽部が、平面視にて前記発熱体と重なり合う領域を有する請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の冷却装置。
  13. 　前記板状フィンの幅に対する、前記遮蔽部の幅の比率が、０．３以上１．５以下である請求項４に記載の冷却装置。
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