(57)【要約】【課題】冷媒の沸騰を利用して半導体素子等の冷却対象物を冷却する場合であれ、その冷却状態に応じた精度の高い温度制御を行うことのできる沸騰冷却装置を提供する。【解決手段】この沸騰冷却装置には、供給流路１２と還流流路１３の間に複数の熱吸収流路２１〜２８と、半導体素子に対応して複数の熱吸収流路２１〜２８が並列に設けられ、これら熱吸収流路２１〜２８を流通する冷媒Ｒとの間で半導体素子Ａ、Ｂとの熱の授受が行われる。ここでは、これら半導体素子Ａ、Ｂに対応して熱吸収流路２１〜２８内の上流側と下流側の圧力を検出する圧力センサ３１〜３４を設け、これら圧力センサ３１〜３４の検出値に基づいて各熱吸収流路２１〜２８の圧力勾配及びその時間平均値である圧力差時間平均値を算出する。そして、これら算出される圧力差時間平均値の乖離が小さくなるように還流流路１３の流通抵抗を調整する。【選択図】図１
2010041005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が並列に流通する複数の熱吸収流路と、それら各熱吸収流路から流出される冷媒を冷却部にて熱交換しつつこの熱交換した冷媒を同熱吸収流路に還流せしめる熱交換部とを備え、前記複数の熱吸収流路に対応するかたちで並設される複数の冷却対象物の各々から発せられる熱により各対応する熱吸収流路内で加熱沸騰される冷媒を介した熱交換に基づいてそれら冷却対象物の冷却を行う沸騰冷却装置において、
前記冷却対象物の各々に対応して各熱吸収流路の上流側及び下流側での圧力をそれぞれ検出する圧力センサと、それら各熱吸収流路を流通する冷媒の流通抵抗を可変とする流通抵抗可変機構と、前記圧力センサによる検出値に基づき前記各熱吸収流路の上流側と下流側との圧力差の時間平均値である圧力差時間平均値を算出してそれら算出した熱吸収流路毎の圧力差時間平均値の乖離が小さくなる態様で前記流通抵抗可変機構の作動を制御する流量制御部とを備える
ことを特徴とする沸騰冷却装置。
【請求項２】
前記熱交換部は、前記冷却部にて熱交換された冷媒を前記複数の熱吸収流路へ分配供給する供給流路と、それら各熱吸収流路から流出される冷媒を合一して前記冷却部に還流せしめる還流流路とを備え、前記複数の熱吸収流路は、これら供給流路と還流流路との間に並列に接続されてなる
請求項１に記載の沸騰冷却装置。
【請求項３】
前記流通抵抗可変機構は、前記還流流路及び前記供給流路の少なくとも一方の容積を前記流量制御部からの指令に基づき変更して前記各熱吸収流路を流通する冷媒の流通抵抗を可変とするものである
請求項２に記載の沸騰冷却装置。
【請求項４】
前記流通抵抗可変機構は、前記冷却対象物の各々を境とする前記還流流路及び前記供給流路の少なくとも一方の絞り量を前記流量制御部からの指令に基づき変更して前記各熱吸収流路を流通する冷媒の流通抵抗を可変とするものである
請求項２に記載の沸騰冷却装置。
【請求項５】
前記複数の熱吸収流路はその１乃至複数がグループ化された複数のグループからなるとともに、前記冷却対象物はそれら各グループに対応するかたちで並設されるものであり、前記圧力センサは、前記複数の熱吸収流路のグループを単位として、それぞれその上流側及び下流側での圧力を検出する
請求項１〜４のいずれか一項に記載の沸騰冷却装置。
【請求項６】
前記流量制御部は、前記圧力センサによる検出値に基づく前記各熱吸収流路の上流側と下流側との圧力差の時間平均値である圧力差時間平均値の算出に際し、前記圧力差が所定の範囲を超えるものについてはこれをその圧力差時間平均値の算出から除外する請求項１〜５のいずれか一項に記載の沸騰冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子、主にパワー半導体素子等の発熱体を冷却対象としてその冷却に使用される沸騰冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載バッテリから供給される直流電力を例えば３相交流に変換するインバータ装置がハイブリッド車や電気自動車などのモータ用の電力変換装置として広く利用されている。また、こうしたインバータ装置に組み込まれる半導体素子には通常、高温状態になることによるそれら素子の動作不良を抑制するための冷却装置が搭載されている。そして、特に車両用インバータ装置に搭載される冷却装置として、冷却効率の向上と搭載スペースの省スペース化との両立を図るために液冷媒による潜熱の移動を利用した沸騰冷却装置が採用されつつある。
【０００３】
この種の沸騰冷却装置にあっては一般に、冷却対象である半導体素子が液冷媒の循環系に取付けられ、その循環系の途中に、半導体素子から受熱して沸騰した液冷媒を冷却する放熱部が設けられている。そして、こうした構成からなる沸騰冷却装置では、次のようなメカニズムのもとに半導体素子の冷却が行われることとなる。まずは、半導体素子の近傍で沸騰した液冷媒が放熱部へ移動することにより、半導体素子で発生した熱が潜熱として液冷媒に吸収されて放熱部へ輸送される。次いで、放熱部へ移動した液冷媒が放熱部で冷却されて凝集することにより、半導体素子で発生した熱が潜熱として液冷媒から外部へと放出される。
【０００４】
一方、上述したインバータ装置にあっては、冷却対象である複数の半導体素子の各々がその動作状態に応じて異なる熱量を発生するため、冷却効率の向上や冷却性能の均一化を図る上では半導体素子ごとにその冷却能力を調整する必要がある。そして従来、こうした冷却機能の制御を行うことのできる装置としては、例えば特許文献１に記載の装置が知られている。図１１に、この特許文献１に記載の装置についてその概要を模式的に示す。
【０００５】
図１１に示すように、この装置にあって、冷媒Ｒを循環させるためのポンプＰｍの出口と入口とには共通導出路７１と共通導入路７２とが接続されており、これら共通導出路７１と共通導入路７２との間には４本の熱吸収流路７３Ａ〜７３Ｄが並列に接続されている。各熱吸収流路７３Ａ〜７３Ｄにおける冷媒Ｒの導入口には冷媒Ｒの流量を制御するための流量調整弁７４Ａ〜７４Ｄが設けられており、各熱吸収流路７３Ａ〜７３Ｄに近接する半導体素子（トランスファモールド）に内蔵された温度センサＴＳ１〜ＴＳ３の検出温度に基づいてそれら各流量調整弁７４Ａ〜７４Ｄの開度が変更される。一方、同装置では、各半導体素子を冷却すべく、ラジエ−タＲｓによって冷却された冷媒ＲをポンプＰｍから共通導出路７１へ送出するようにしている。すなわち、この冷却されて送出された冷媒Ｒが各流量調整弁７４Ａ〜７４Ｄを介して各熱吸収流路７３Ａ〜７３Ｄへと分配される。そしてこの際、同装置では各流量調整弁７４Ａ〜７４Ｄの開度が半導体素子の温度に基づいて変更されるために、各半導体素子の発熱量に即した流量の冷媒Ｒが各対応する熱吸収流路７３Ａ〜７３Ｄに供給されることとなり、結果として、各半導体素子がそれぞれその発熱量に応じて冷却されるようになる。
【特許文献１】特開２００６−１４７９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、こうした冷却装置にあっては、冷却対象物である半導体素子の熱が冷媒へ移
動するたびに微小な気泡が熱吸収流路の内表面に発生する（核沸騰）。そして、こうした微小な気泡の発生量が増大するほど冷却対象物に対する冷媒の冷却効果が大きくなる。一方、この微小な気泡の発生量が過度に大きくなる場合には、気泡同士が合一して熱吸収流路の内表面を覆うような大きな気泡へと成長することがある（膜沸騰）。そして、このような大きな気泡が熱吸収流路の内表面と冷媒との間に介在するようになると、逆に冷媒の沸騰が阻害されて冷却効果が低下してしまう。すなわち、高い冷却効率を実現する上ではこうした沸騰形態の遷移を抑える必要がある。しかし、上述した装置のように冷却対象物の温度を検出して冷媒流量を制御する構成では温度自体、その追従性に劣るため、このような冷媒の沸騰形態の把握も難しい。
【０００７】
なお、こうした冷却装置にあっては、上記熱吸収流路内における気泡の発生量に対応するパラメータ（指標）として熱吸収流路内の圧力を検出すればこうした冷媒の沸騰形態を予知することができるものと考えられる。ただし、上記熱吸収流路内においては通常、大量の気泡の発生や消滅が繰り返されることとなるため、その圧力を検出するにしろ、これを正確に把握することはやはり困難である。すなわち、こうして検出される熱吸収流路内の圧力に基づいて上記流量制御弁を制御したとしても、上記冷媒の沸騰形態に応じた適正な流量制御を行うことができるとは限らない。
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、冷媒の沸騰を利用して半導体素子等の冷却対象物を冷却する場合であれ、その冷却状態に応じた精度の高い温度制御を行うことのできる沸騰冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、冷媒が並列に流通する複数の熱吸収流路と、それら各熱吸収流路から流出される冷媒を冷却部にて熱交換しつつこの熱交換した冷媒を同熱吸収流路に還流せしめる熱交換部とを備え、前記複数の熱吸収流路に対応するかたちで並設される複数の冷却対象物の各々から発せられる熱により各対応する熱吸収流路内で加熱沸騰される冷媒を介した熱交換に基づいてそれら冷却対象物の冷却を行う沸騰冷却装置において、前記冷却対象物の各々に対応して各熱吸収流路の上流側及び下流側での圧力をそれぞれ検出する圧力センサと、それら各熱吸収流路を流通する冷媒の流通抵抗を可変とする流通抵抗可変機構と、前記圧力センサによる検出値に基づき前記各熱吸収流路の上流側と下流側との圧力差の時間平均値である圧力差時間平均値を算出してそれら算出した熱吸収流路毎の圧力差時間平均値の乖離が小さくなる態様で前記流通抵抗可変機構の作動を制御する流量制御部とを備えることを要旨とする。
【００１０】
各熱吸収流路を流通する冷媒の流通態様は、一般にその流通抵抗によって変化する。この点、上記構成によれば、上記流通抵抗可変機構によって冷媒の流通抵抗を可変とすることができることから、この流通抵抗可変機構の制御を通じて各熱吸収流路を流通する冷媒の流通態様を制御することができるようになる。
【００１１】
一方、熱吸収流路内では、冷却対象物から発せられる熱により冷媒が加熱沸騰されることで気泡の発生消滅が繰り返され、振動に近い圧力変動が生じる。このため、熱吸収流路内もしくはその近傍の圧力に基づいて冷媒の流通態様を制御しようとしても、流通態様を制御する上で基準となる値（圧力検出値）に瞬時的かつ周期的な変動が生じることとなり、冷媒の流通態様を正確に制御することが困難となる。この点においても、上記構成によれば、上記流通抵抗可変機構は、熱吸収流路を流通する冷媒の流量の指標となる各熱吸収流路の上流側と下流側との圧力差を時間平均化した値、すなわち圧力差時間平均値に基づいて制御されることから、冷却対象物から発せられる熱により冷媒が加熱沸騰し、これに起因して熱吸収流路内に上述の圧力変動が生じたとしても、同熱吸収流路を流通する冷媒
の流量を安定して制御することができるようになる。
【００１２】
しかもこのとき、上記流通抵抗可変機構は、熱吸収流路毎の圧力差時間平均値の乖離が小さくなる態様で制御される。すなわち通常、各熱吸収流路の加熱態様は冷却対象物の発熱状態や熱吸収流路の配設位置により異なるものとなることから、各熱吸収流路の加熱状態が異なるほど、これに応じて各熱吸収流路内の圧力状態も変化する。例えば、冷却対象物の動作に伴って冷却対象物の発する熱量が多くなると、次第に熱吸収流路内で微小な気泡が発生し、これに応じて各熱吸収流路内の圧力状態も変化する。そして、冷却対象物の熱量がさらに増大すると、この微小な気泡の発生が過渡となり、各熱吸収流路内の圧力の変化がより顕著なものとなる。このように熱吸収流路内の圧力は冷媒の沸騰状態に応じて変化することから、上記構成によれば、熱吸収流路毎の圧力状態を監視することによって冷媒の沸騰形態を監視することができるようになる。このため、一方の熱吸収流路内の圧力変化が他方の熱吸収流路内の圧力変化よりも顕著となった場合には、各熱吸収流路内の冷媒の沸騰状態に差異が生じ、冷媒の沸騰形態の遷移が生じたものと推定することができる。また上記構成では、各熱吸収流路の圧力差時間平均値の乖離、すなわち各熱吸収流路内の冷媒の沸騰形態の差異が小さくなる態様で上記流通抵抗可変機構の作動が制御される。このため、たとえ一方の熱吸収流路内の冷媒の沸騰状態が顕著となり冷媒の沸騰形態の遷移が懸念されるような場合であっても、この遷移を抑制するように流通抵抗可変機構の作動を通じて冷媒の流量制御を実行できるようになり、ひいては、冷媒の沸騰形態の遷移に伴う冷却効果の低下を抑制することができるようになる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の沸騰冷却装置において、前記熱交換部は、前記冷却部にて熱交換された冷媒を前記複数の熱吸収流路へ分配供給する供給流路と、それら各熱吸収流路から流出される冷媒を合一して前記冷却部に還流せしめる還流流路とを備え、前記複数の熱吸収流路は、これら供給流路と還流流路との間に並列に接続されてなることを要旨とする。
【００１４】
上記構成によれば、１つの供給流路から各熱吸収流路へ分配された冷媒が再び１つの還流流路で合流する流通系が形成されることとなるため、各熱吸収流路に対する供給流路の流路構成や冷媒の流体性状、さらには各熱吸収流路に対する還流流路の流路構成や冷媒の流体性状についての設定が容易となり、ひいてはそれら供給流路や還流流路を通じての各熱吸収流路における冷媒流量の制御も容易となる。また、沸騰冷却装置としてのコンパクト化が可能となり、その汎用性を高めることができるようにもなる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の沸騰冷却装置において、前記流通抵抗可変機構は、前記還流流路及び前記供給流路の少なくとも一方の容積を前記流量制御部からの指令に基づき変更して前記各熱吸収流路を流通する冷媒の流通抵抗を可変とすることを要旨とする。
【００１６】
上述のように、供給流路から各熱吸収流路へ分配された冷媒が再び１つの還流流路で合流する流通系では、例えば還流流路の容積が供給流路よりも大きくなるように変更されると、還流流路の流通抵抗が供給流路の流通抵抗よりも小さくなり、熱交換部に近い熱吸収流路ほど熱吸収流路内の圧力差が相対的に小さくなる傾向にある。すなわち、還流流路の容積を大きくすることで熱交換部に近い側に配設された熱吸収流路内の圧力差を小さく、熱交換部から離間される側に配設された熱吸収流路内の圧力差を大きくすることができ、これらの圧力差に比例して変化する冷媒の流量を制御することができるようになる。これにより、たとえ熱交換部から離間される側に配設された熱吸収流路に対応する冷却対象物の発熱量が大きくなるような場合であれ、還流流路の容積を大きくすることによって、その冷却対象物に対応する熱吸収流路を流通する冷媒の流量を多くすることができるようになる。一方、還流流路の容積を小さくした場合には、熱交換部に近い側に配設された熱吸
収流路内の圧力差を大きく、熱交換部から離間される側に配設された熱吸収流路内の圧力差を小さくすることができ、これらの圧力差に比例して変化する冷媒の流量を制御することができるようになる。これにより、たとえ熱交換部に近い側に配設された熱吸収流路に対応する冷却対象物の発熱量が大きくなるような場合であっても、還流流路の容積を小さくすることによって、その冷却対象物に対応した熱吸収流路内を流通する冷媒の流量を多くすることができるようになる。なおこのことは、例えば供給流路の容積の変更、あるいは供給流路及び還流流路の両方の容積の変更によっても上記に準じた冷媒の流量制御が可能であると考えられる。
【００１７】
このため上記構成によるように、供給流路及び還流流路の少なくとも一方の容積を変更することにより流通抵抗を可変として熱吸収流路毎の冷媒の流量を制御することができるとすれば、それら容積が変更可能となる分だけ各熱吸収流路における冷媒の流量を広い範囲で調整することができ、冷却対象物の冷却状態に応じた流量の制御範囲を好適に拡大することができるようになる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の沸騰冷却装置において、前記流通抵抗可変機構は、前記冷却対象物の各々を境とする前記還流流路及び前記供給流路の少なくとも一方の絞り量を前記流量制御部からの指令に基づき変更して前記各熱吸収流路を流通する冷媒の流通抵抗を可変とすることを要旨とする。
【００１９】
上記構成によれば、絞り量、すなわち流路面積が変更される部位を挟んで上流に位置する熱吸収流路と、同部位を挟んで下流に位置する熱吸収流路とで、供給流路や還流流路の流通抵抗を異ならしめることができるようになる。すなわち、複数の熱吸収流路に流れる冷媒の流量を上記部位の上流及び下流の２つに大別して制御することができるために、より簡便な制御系の下で冷媒の流量制御を精度よく行うことができる。  
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の沸騰冷却装置において、前記複数の熱吸収流路はその１乃至複数がグループ化された複数のグループからなるとともに、前記冷却対象物はそれら各グループに対応するかたちで並設されるものであり、前記圧力センサは、前記複数の熱吸収流路のグループを単位として、それぞれその上流側及び下流側での圧力を検出することを要旨とする。
【００２１】
上記構成によれば、各熱吸収流路と各冷却対象物との対応関係が上記グループ化によって明確に定められることから、それら冷却対象物の発熱態様の変化に追従するかたちでの上記熱吸収流路における冷媒の流量制御もより容易となる。また、圧力センサは、１乃至複数の熱吸収流路からなるグループを単位として設けられることから、圧力差時間平均値を算出する上で必要となる圧力センサの数を必要最小限とすることができるようにもなる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の沸騰冷却装置において、前記流量制御部は、前記圧力センサによる検出値に基づく前記各熱吸収流路の上流側と下流側との圧力差（圧力勾配）の時間平均値である圧力差時間平均値の算出に際し、前記圧力差が所定の範囲を超えるものについてはこれをその圧力差時間平均値の算出から除外することを要旨とする。
【００２３】
上記構成によれば、冷媒の沸騰に伴う急峻な圧力の変動が生じた場合であっても、その圧力変動が定常的な圧力変動であることを条件に圧力差時間平均値を算出することができる。すなわち、各熱吸収流路の上流側と下流側との圧力差が上記所定の範囲を超えるような特異な圧力差を示すような場合には、その際の検出値に基づく圧力差が不適正な値、いわばノイズ成分として圧力差時間平均値の算出対象から除外されるため、上述した流量制
御をより高い精度のもとに行うことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかる沸騰冷却装置を具現化した第１の実施の形態を図１〜図６を参照して説明する。なお、図１は主に、本実施の形態の沸騰冷却装置を平面方向から見た概略断面構造を示す図であり、また図２は、同沸騰冷却装置を側面方向から見た概略断面構造を示す図である。
【００２５】
図１に示すように、この沸騰冷却装置には、ポンプ１１によって送り出される冷媒Ｒの流路として、大きくは供給流路１２、及び還流流路１３が設けられており、これら供給流路１２及び還流流路１３の間に熱吸収流路２１〜２８が並列に設けられている。そして、熱吸収流路２１〜２８から還流流路１３に流出された冷媒Ｒは、ラジエータ１４によって冷却、すなわち熱交換された後にポンプ１１に戻されて再び供給流路１２に送り出されるといった態様で循環系が構成されている。
【００２６】
なお、本実施の形態において、上記熱吸収流路２１〜２８についてはこれを、上流側の第１の熱吸収流路群２１〜２４と下流側の第２の熱吸収流路群２５〜２８とにグループ分けしている。そして、第１の熱吸収流路群２１〜２４を通じて冷却対象物となる発熱体である半導体素子Ｂを、また第２の熱吸収流路群２５〜２８を通じて同じく冷却対象物である半導体素子Ａをそれぞれ各別に冷却するようにしている。ちなみに、これら半導体素子Ａ及びＢは、図２に示されるように伝熱基板１５に装着されており、この伝熱基板１５を介して半導体素子Ａ及びＢから発せられた熱がそれぞれ第２の熱吸収流路群２５〜２８や第１の熱吸収流路群２１〜２４に伝達される。
【００２７】
ここで、上記半導体素子Ａ及びＢは、前述したインバータ装置等に用いられる例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）やダイオード、あるいはＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）などの半導体素子からなる。また、上記冷媒Ｒは、これら半導体素子Ａ及びＢをその潜熱により冷却する媒体であって、通常は純水、もしくは純水に不凍液（ロング・ライフ・クーラント）を混入したものが用いられる。そして、この冷媒Ｒが熱吸収流路２１〜２８を介して循環する際には、半導体素子Ａ及びＢから発せられる熱によって沸騰し、液相から気相へと変化する。すなわち、この際の冷媒Ｒの潜熱によって、半導体素子Ａ及びＢの冷却がなされる。そして、こうして液相から気相へと変化した冷媒Ｒは、上記ラジエータ１４内で冷却されることにより、気相から再び液相へと変化する。
【００２８】
一方、上記供給流路１２内及び還流流路１３内には、半導体素子Ａ及びＢにそれぞれ対応する位置に圧力センサ３１〜３４が設けられている。このうち、圧力センサ３１及び３２は、半導体素子Ｂに対応して配設されている第１の熱吸収流路群２１〜２４のそれぞれ上流側及び下流側での圧力を検出するためのものであり、それらの検出値が同熱吸収流路２１〜２４の圧力勾配ΔＰｂの算出に供される。また、圧力センサ３３及び３４は、半導体素子Ａに対応して配設されている第２の熱吸収流路群２５〜２８のそれぞれ上流側及び下流側での圧力を検出するためのものであり、それらの検出値が同熱吸収流路２５〜２８の圧力勾配ΔＰａの算出に供される。
【００２９】
なお、この沸騰冷却装置はその内部が密閉された状態にあることから同沸騰冷却装置の内外の圧力変化に関わらず、その容積は殆ど変化しない。したがって、ボイル−シャルルの法則により、供給流路１２内及び還流流路１３内の圧力は温度に比例して増減する。一方、外気圧である大気圧は気温に関わらず略一定な状態で保たれている。このため、半導体素子Ａ及びＢがその動作に伴って発熱すると、その発熱により、供給流路１２内の圧力
及び還流流路１３内の圧力が変化する。そして、これらの圧力が温度に比例することから、上記圧力センサ３１〜３４による各圧力検出値が、半導体素子Ａ及びＢの発熱状態に起因する熱吸収流路２１〜２８内の圧力変化を求める上での指標となる。
【００３０】
また一方、本実施の形態において、それら圧力センサ３１〜３４によって検出される圧力の値Ｐ１〜Ｐ４は、流量制御部４０に読み込まれる。この流量制御部４０は、同圧力センサ３１〜３４の検出値に基づいて上述した第１の熱吸収流路群２１〜２４の圧力勾配ΔＰａ及び第２の熱吸収流路群２５〜２８の圧力勾配ΔＰｂを求めるとともに、それらの単位時間あたりの時間平均値である圧力差時間平均値を算出し、この算出した圧力差時間平均値の乖離が小さくなるように、アクチュエータ１６を通じて上記熱吸収流路２１〜２８を循環する冷媒Ｒの流量を制御する部分である。
【００３１】
すなわち、半導体素子Ａ及びＢがその動作に伴って高温状態となると、熱吸収流路２１〜２８を循環する冷媒Ｒが次第に核沸騰状態となることから、それら熱吸収流路２１〜２８内の圧力はもとより、供給流路１２内及び還流流路１３内の圧力も冷媒Ｒの核沸騰によって変動する。このため、冷媒Ｒが核沸騰状態となった場合には、流量制御部４０に読み込まれる圧力センサ３１〜３４の圧力検出値も、冷媒Ｒのこうした核沸騰に伴って変動する。また、上記半導体素子Ａ及びＢはその動作状態によって発熱状態も異なることから、例えば半導体素子Ｂから発せられる熱量が半導体素子Ａから発せられる熱量よりも多くなる場合もある。このような場合には、半導体素子Ｂに対応する第１の熱吸収流路群２１〜２４内の冷媒Ｒが半導体素子Ａに対応する第２の熱吸収流路群２５〜２８内の冷媒Ｒよりも大きく加熱沸騰されることから、半導体素子Ｂ内の冷媒Ｒの核沸騰状態はより顕著なものとなる。そして、同熱吸収流路２１〜２４内の冷媒Ｒの核沸騰状態が過渡になった場合、すなわち核沸騰状態から膜沸騰状態に沸騰形態が遷移しつつある場合には微小な気泡の発生量が過渡に増大し、冷媒Ｒが第１の熱吸収流路群２１〜２４へと供給されることが阻害され、発せられる熱量の少ない半導体素子Ａに対応する第２の熱吸収流路群２５〜２８へ供給される冷媒Ｒの流量が多くなってしまう。このため、半導体素子Ａ及びＢから発せられる熱が異なる場合には、各熱吸収流路２１〜２８へと供給される冷媒Ｒの流量が半導体素子Ａ及びＢの発熱状態に適したものとはならず、冷却対象物である半導体素子Ａ及びＢを適正に冷却することが困難となってしまう。
【００３２】
そこで、本実施の形態においては、半導体素子Ａ及び半導体素子Ｂの発熱状態が異なる場合であっても、これらの発熱状態に応じて各熱吸収流路２１〜２８へと供給される冷媒Ｒの流量を制御することにより、半導体素子Ａ及びＢを好適に冷却することとしている。
【００３３】
すなわち、この沸騰冷却装置自体の構造として、同装置を側面方向から見た概略断面構造を図２に併せて示すように、この沸騰冷却装置では、冷媒Ｒをラジエータ１４へと送出する還流流路１３の容積を供給流路１２よりも大きく、すなわち、還流流路１３側の断面積が供給流路１２よりも大きくなるように形成している。詳述すると、供給流路１２の高さＨ１と還流流路１３の高さＨ２と等しいとして、還流流路１３の横幅Ｗ２が供給流路１２の横幅Ｗ１の４倍となるように、換言すれば、還流流路１３の断面積が供給流路１２の断面積の４倍となるように形成している。
【００３４】
なお、これら供給流路１２内及び還流流路１３内の断面積は、供給流路１２内及び還流流路１３内の流通抵抗と相関関係にある。流通抵抗とは、流路に対して加わる単位圧力あたりの冷媒Ｒの流量の逆数に相当するものであり、流路の入口に所定の圧力をかけて冷媒Ｒを流した時の流量を測定し、圧力を流量で割ることにより求めることができる。
【００３５】
このように、流路断面積と流通抵抗とが一定の相関関係にあることから、供給流路１２の断面積の４倍となるように形成した還流流路１３内の流通抵抗は、供給流路１２内の流
通抵抗よりも小さくなっている。
【００３６】
そして、このような前提のもとに、還流流路１３の一方の側面には、還流流路１３内の容積を変更可能な流通抵抗可変機構を構成する可動壁１３ａを、その高さＨｋ及び図１に示す奥行きＤｋが還流流路１３の高さＨ２及び同じく図１に示す奥行きＤ２と略等しくなるように形成している。これにより、冷媒Ｒが可動壁１３ａにより区切られる還流流路１３の裏面側に流出しないように保たれており、冷媒Ｒの循環可能な容積、すなわち、還流流路１３内での容積が可動壁１３ａの位置によって調整される。なお、この可動壁１３ａには、支持部材１３ｂを介してその駆動源であるアクチュエータ１６が接続されており、可動壁１３ａはこのアクチュエータ１６の駆動に伴い、図１中に矢印にて示す方向に移動して還流流路１３内の容積を可変とする。また、このアクチュエータ１６は、上記流量制御部４０を通じて上述の態様で制御されるものであり、このアクチュエータ１６の駆動に基づいて可動壁１３ａが移動することにより、還流流路１３内の容積が変化し、ひいては還流流路１３内の流通抵抗が変化する。
【００３７】
図３に、こうした沸騰冷却装置の冷媒流量の制御態様について例示する。ここでは、アクチュエータ１６により上記可動壁１３ａをそれぞれ移動させた場合における熱吸収流路２１〜２８内の供給流路１２側の圧力分布Ｐｉ１１、Ｐｉ１２、Ｐｉ１３、及び還流流路１３側の圧力分布Ｐｏ１１、Ｐｏ１２、Ｐｏ１３をそれら熱吸収流路２１〜２８の配置との関連のもとに示している。
【００３８】
このうち、図３（ａ）は、還流流路１３の容積が供給流路１２と等しくなるように可動壁１３ａを移動させた場合の圧力分布の推移例を、また図３（ｂ）は、還流流路１３の容積が供給流路１２内の容積よりも大きくなるように可動壁１３ａを移動させた場合の圧力分布の推移例を、そして図３（ｃ）は、還流流路１３の容積が供給流路１２内の容積よりも小さくなるように可動壁１３ａを移動させた場合の圧力分布の推移例をそれぞれ示したものである。
【００３９】
まずは図３（ａ）に示されるように、還流流路１３内の容積が供給流路１２内の容積と等しくなるように可動壁１３ａを移動させた場合には、還流流路１３内の流通抵抗が供給流路１２内の流通抵抗と略等しくなることから、供給流路１２側の圧力分布Ｐｉ１１と還流流路１３側の圧力分布Ｐｏ１１との傾斜角は略等しくなる。そしてこれにより、熱吸収流路２１〜２８毎の供給流路１２側の圧力と還流流路１３側の圧力との差である圧力勾配も、半導体素子Ａ側の圧力勾配ΔＰａ１１と半導体素子Ｂ側の圧力勾配ΔＰｂ１１とで等しくなる（ΔＰａ１１＝ΔＰｂ１１）。なお、冷媒Ｒが熱吸収流路２１〜２８を流れる流量は、これらの圧力勾配ΔＰａ１１、ΔＰｂ１１に比例することから、還流流路１３の容積が供給流路１２の容積と等しい場合には、熱吸収流路２１〜２８の流量分配も略等しくなる。
【００４０】
一方、図３（ｂ）に示されるように、還流流路１３内の容積が供給流路１２内の容積よりも大きくなるように可動壁１３ａを移動させた場合には、還流流路１３内の流通抵抗が供給流路１２内の流通抵抗よりも小さくなることに伴って還流流路１３内の圧力損失が低減される。このため、特に還流流路１３内の圧力分布Ｐｏ１２の方は半導体素子Ａ側の圧力と半導体素子Ｂ側の圧力とで略均一となる。すなわちこれにより、熱吸収流路２１〜２８内の圧力勾配は、半導体素子Ａ側に近づくにつれて大きくなり、半導体素子Ａ側の圧力勾配ΔＰａ１２が半導体素子Ｂ側の圧力勾配ΔＰｂ１２よりも大きくなる。
【００４１】
このように、還流流路１３の容積が供給流路１２の容積よりも大きい場合には、熱吸収流路２１〜２８を流れる冷媒Ｒの流量は第１の熱吸収流路群２１〜２４（半導体素子Ｂ側）よりも第２の熱吸収流路群２５〜２８（半導体素子Ａ側）の方が多くなるように流量分
配がなされるようになる。
【００４２】
なお前述のように、半導体素子Ａ及びＢは通電により発熱する際には、その動作状態に応じて発せられる熱量が半導体素子Ａと半導体素子Ｂ毎とでは異なる場合があることから、半導体素子Ａ及びＢの発熱状態に応じて熱吸収流路２１〜２８を循環する冷媒Ｒの流量を制御する必要がある。例えば、半導体素子Ａの方が半導体素子Ｂよりも高温となった場合には、半導体素子Ａへの冷却効果を高めるために、半導体素子Ａに対応する第２の熱吸収流路群２５〜２８を循環する冷媒Ｒの流量を半導体素子Ｂ側の熱吸収流路２１〜２４を循環する冷媒Ｒの流量よりも多くする必要がある。そして、半導体素子Ａから発せられる熱によって冷媒Ｒの核沸騰状態が顕著になった場合には、第２の熱吸収流路群２５〜２８内に発生する微小な気泡の発生量が過渡に増大し、冷媒Ｒが第２の熱吸収流路群２５〜２８内に供給されることが阻害されるようになる。すなわちこのような場合には、第２の熱吸収流路群２５〜２８内に供給される冷媒Ｒの流量が減少してしまい、第１の熱吸収流路群２１〜２４内を流通する冷媒Ｒの流量と第２の熱吸収流路群２５〜２８内を流通する冷媒Ｒの流量とに流量差が生じるようになる。そこでこのような場合、第２の熱吸収流路群２５〜２８内に供給される冷媒Ｒの流量を増量すべく、上述のように還流流路１３の容積が供給流路１２よりも大きくなるように可動壁１３ａを移動させることによって半導体素子Ａ側の圧力勾配ΔＰａ１２を半導体素子Ｂ側の圧力勾配ΔＰｂ１２よりも大きくする。こうして、第２の熱吸収流路群２５〜２８を流通する冷媒Ｒの流量を多くすることにより、半導体素子Ｂに比べて相対的に大きくなった半導体素子Ａの温度上昇に見合った冷却処理が実現されるようになる。
【００４３】
他方、図３（ｃ）に示されるように、還流流路１３内の容積が供給流路１２内の容積よりも小さくなるように可動壁１３ａを移動させた場合には、還流流路１３内の流通抵抗が供給流路１２内の流通抵抗よりも大きくなることで流路全体の流通抵抗が大きくなる。また、還流流路１３内の圧力損失が大きくなることに伴って、還流流路１３内での圧力への影響が大きくなることから、還流流路１３内の圧力分布Ｐｏ１３は、熱吸収流路２８から熱吸収流路２１へと近づくにつれて低減し、供給流路１２内の圧力分布Ｐｉ１３よりも急峻となる。これにより、熱吸収流路２１〜２８内の圧力勾配は、半導体素子Ａ側に近づくにつれて小さくなり、逆に半導体素子Ｂ側の圧力勾配ΔＰｂ１３が半導体素子Ａ側の圧力勾配ΔＰａ１３よりも大きくなる。このように、還流流路１３内の容積が供給流路１２内の容積よりも小さい場合には、熱吸収流路２１〜２８を流れる冷媒Ｒの流量は第２の熱吸収流路群２５〜２８（半導体素子Ａ側）よりも第１の熱吸収流路群２１〜２４（半導体素子Ｂ側）の方が多くなるように流量分配がなされるようになる。
【００４４】
例えば、半導体素子Ｂの方が半導体素子Ａよりも高温となった場合には、半導体素子Ｂに対応する第１の熱吸収流路群２１〜２４内の圧力勾配を第２の熱吸収流路群２５〜２８内の圧力勾配よりも大きくすることによって、第１の熱吸収流路群２１〜２４に供給される冷媒Ｒの流量を多くする必要がある。そこでこのような場合、半導体素子Ｂ側の圧力勾配ΔＰｂ１３を半導体素子Ａ側の圧力勾配ΔＰａ１３よりも大きくすべく、還流流路１３の容積が供給流路１２の容積よりも小さくなるように可動壁１３ａを移動させる。この結果、冷媒Ｒの流量分配が上述の態様で調整され、第１の熱吸収流路群２１〜２４を流通する冷媒Ｒの流量が多くなることにより、半導体素子Ａに比べて相対的に大きくなった半導体素子Ｂの温度上昇に見合った冷却処理が実現されるようになる。
【００４５】
なお、還流流路１３内の容積を変更させた場合の熱吸収流路２１〜２８内の各圧力勾配Ｐａ１１〜Ｐａ１３、Ｐｂ１１〜Ｐｂ１３は、それぞれ次のような関係にある。
半導体素子Ａ側・・・ΔＰａ１３＜ΔＰａ１１＜ΔＰａ１２
半導体素子Ｂ側・・・ΔＰｂ１２＜ΔＰｂ１１＜ΔＰｂ１３
次に、上述の圧力分布の変化に伴う冷媒Ｒの流速の変化を、図４を参照して説明する。
図４は、アクチュエータ１６により可動壁１３ａを移動させた場合の熱吸収流路２１〜２８内の冷媒Ｒの流速の変化を示す図である。
【００４６】
この図４に示す流速Ｖ２は、還流流路１３の容積が供給流路１２の容積よりも大きくなるように可動壁１３ａを移動させたときの熱吸収流路２１〜２８内の流速の変化を示している。還流流路１３内の容積が供給流路１２内の容積よりも大きくなると、流路内の容積の変化に伴い熱吸収流路２１〜２８内の圧力勾配が半導体素子Ａ側に近づくにつれて相対的に大きくなることから、半導体素子Ａ側の圧力勾配ΔＰａが半導体素子Ｂ側の圧力勾配ΔＰｂよりも相対的に大きくなる。
【００４７】
ここで、冷媒Ｒは通常、熱吸収流路２１〜２８内のこうした圧力勾配のもとに供給流路１２から還流流路１３へと流通することから、熱吸収流路２１〜２８内を循環する冷媒Ｒの流速は、熱吸収流路２１〜２８内の圧力勾配に比例して推移するようになる。
【００４８】
このため、上述のように還流流路１３の容積が供給流路１２の容積よりも大きい場合には、熱吸収流路２１〜２８内を循環する冷媒Ｒの流速Ｖ２は、熱吸収流路２１側で低く、熱吸収流路２８側に近づくにつれて上昇する。そしてこの結果、熱吸収流路２１〜２８を循環する単位時間あたりの冷媒供給量は、この冷媒Ｒの流速Ｖ２に比例して増加する。これにより、半導体素子Ａ側の冷媒供給量は半導体素子Ｂ側の冷媒供給量よりも相対的に多くなる。そして、この冷媒供給量に比例した冷却処理が熱吸収流路２１〜２８を介して半導体素子Ａ及びＢになされることにより、半導体素子Ａに対する冷却効果が半導体素子Ｂに対する冷却効果よりも高くなる。すなわち、半導体素子Ａが半導体素子Ｂよりも発熱状態が高くなった場合は、これらの発熱状態に即した冷媒Ｒの流量分配がなされることとなり、高温状態にある半導体素子Ａが効率よく冷却されるようになる。
【００４９】
一方、同図４に示す流速Ｖ３は、還流流路１３の容積が供給流路１２の容積よりも小さくなるように可動壁１３ａを移動させたときの熱吸収流路２１〜２８内の流速の変化を示している。還流流路１３内の容積が供給流路１２内の容積よりも小さくなると、流路内の容積の変化に伴い熱吸収流路２１〜２８内の圧力勾配が半導体素子Ｂ側に近づくにつれて大きくなることから、半導体素子Ｂ側の圧力勾配ΔＰｂが半導体素子Ａ側の圧力勾配ΔＰａよりも相対的に大きくなる。このため、還流流路１３の容積が供給流路１２の容積よりも小さい場合には、熱吸収流路２１〜２８内を循環する冷媒Ｒの流速Ｖ３は、熱吸収流路２８側で低く熱吸収流路２１側に近づくにつれて上昇する。そしてこの結果、熱吸収流路２１〜２８を循環する単位時間あたりの冷媒供給量は、この冷媒Ｒの流速Ｖ３に略比例するかたちで増加する。これにより、半導体素子Ｂ側の冷媒供給量は半導体素子Ａ側の冷媒供給量よりも相対的に多くなる。そして、この冷媒供給量に比例する冷却処理が熱吸収流路２１〜２８を介して半導体素子Ａ及びＢに対してなされることによって、半導体素子Ｂに対する冷却効果が半導体素子Ａに対する冷却効果よりも高くなる。すなわち、半導体素子Ｂが半導体素子Ａよりも発熱状態が高くなった場合は、これらの発熱状態に即した冷媒Ｒの流量分配がなされることとなり、高温状態にある半導体素子Ｂが効率よく冷却されるようになる。
【００５０】
なお、先の図３からも明らかなように、還流流路１３の容積を供給流路１２の容積よりも小さくした際の半導体素子Ａ側の圧力勾配ΔＰａ１３は、還流流路１３の容積を供給流路１２の容積よりも大きくした際の圧力勾配ΔＰａ１２よりも相対的に小さくなっていることから、半導体素子Ｂ側では、図４に示す上記流速Ｖ２も相対的に低くなる。また同様に、還流流路１３の容積を供給流路１２の容積よりも小さくした際の半導体素子Ｂ側の圧力勾配ΔＰｂ１３は、還流流路１３の容積を供給流路１２の容積よりも大きくした際の圧力勾配ΔＰｂ１２よりも相対的に大きくなっていることから、半導体素子Ａ側では、図４に示す上記流速Ｖ３も相対的に低くなる。
【００５１】
この結果、図４に示されるように、還流流路１３の容積を大きくした場合の流速Ｖ２と小さくした場合の流速Ｖ３とでは、熱吸収流路２１〜２８内を循環する冷媒Ｒの流速特性が反転する。すなわち、上記流量制御部４０を通じて実行される可動壁１３ａの位置調整により、熱吸収流路２１〜２８内の冷媒の流量分配を相互に変更することができる。
【００５２】
次に、本実施の形態の上記沸騰冷却装置によって実行される冷媒Ｒの流量制御について図５に示すフローチャートを用いて説明する。なお、この流量制御にかかる処理は、先の流量制御部４０を通じた所定時間毎の割り込み処理として繰り返し実行される。
【００５３】
すなわちいま、上記半導体素子Ａ及びＢの駆動、並びに当該沸騰冷却装置の駆動に伴いこの流量制御にかかる処理が開始されると、まずは上記圧力センサ３１〜３４の検出値Ｐ１〜Ｐ４がそれぞれ読み込まれる（ステップＳ１０１）。そして、こうして圧力検出値Ｐ１〜Ｐ４が読み込まれると、次に圧力センサ３１の検出値Ｐ１及び圧力センサ３２の検出値Ｐ２の差に基づいて第１の熱吸収流路群２１〜２４内の圧力勾配であるΔＰｂが算出される。同様に、圧力センサ３３の検出値Ｐ３及び圧力センサ３４の検出値Ｐ４の差に基づいて第２の熱吸収流路群２５〜２８内の圧力勾配であるΔＰａが算出される（ステップＳ１０２）。こうして算出される圧力勾配ΔＰａあるいは圧力勾配ΔＰｂの推移例を図６（ａ）に参考までに示す。
【００５４】
次いで、圧力勾配ΔＰａ及びΔＰｂを平均化するための単位時間あたりの圧力平均値ΔＰａｍ（Ａ側圧力平均値）及びΔＰｂｍ（Ｂ側圧力平均値）の算出が行われる。この、時間平均値ΔＰａｍ及びΔＰｂｍを算出するためのステップＳ１０３、Ｓ１０４にかかる処理をここでは便宜上、圧力平均値算出処理という。
【００５５】
この圧力平均値算出処理においてはまず、上記算出された圧力勾配ΔＰａ、ΔＰｂが、それぞれ、図６（ａ）に併せて示す圧力勾配下限値ＰＬ又は圧力勾配上限値ＰＨの範囲内であるか否かが判断される（ステップＳ１０３）。そして、上記算出された圧力勾配ΔＰａ、ΔＰｂがこれら圧力勾配下限値ＰＬ及び圧力勾配上限値ＰＨの範囲内である旨判断された場合には（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、次いで圧力勾配ΔＰａ及び圧力勾配ΔＰｂの単位時間あたりの平均値である圧力勾配（圧力差）時間平均値ΔＰａｍ及びΔＰｂｍが算出される（ステップＳ１０４）。ちなみに、先の半導体素子Ａ及びＢがその動作に伴って高温となった場合には上述のように、冷媒Ｒが次第に核沸騰状態となるとともに、この冷媒Ｒの核沸騰に伴って熱吸収流路２１〜２８内の圧力が変動することから、上記圧力勾配ΔＰａ、ΔＰｂの値もこの圧力変動に応じて変化する。このため、こうして圧力勾配（圧力差）時間平均値を求めることで、それら圧力勾配ΔＰａ、ΔＰｂの変化が平均化され、冷媒Ｒの状態、ひいては半導体素子Ａ、Ｂにそれぞれ対応する熱吸収流路毎に冷媒Ｒの流通態様を的確に把握することができるようになる。なお、この時間平均値の演算手法は任意であるが、ここでは例えば、上記圧力勾配ΔＰａ、ΔＰｂの値をそれぞれ古いものから順次捨てつつ新しい値を取り込むかたちで常に一定の数だけ一時的に記憶保持し、その都度記憶保持されている値を用いてその平均値を算出するといった態様で上記圧力勾配時間平均値ΔＰａｍ、ΔＰｂｍを求めるものとする。図６（ｂ）は、こうして求められる圧力勾配時間平均値ΔＰａｍ、ΔＰｂｍの推移例を図６（ａ）に例示する圧力勾配ΔＰａ、ΔＰｂの推移に対応するかたちで示したものである。
【００５６】
一方、同圧力平均値算出処理において、例えば図６（ａ）にタイミングｔ１として示すように、上記算出された圧力勾配ΔＰａ、ΔＰｂが圧力勾配下限値ＰＬ又は圧力勾配上限値ＰＨの範囲外である旨判断された場合には（ステップＳ１０３：ＮＯ）、該当する熱吸収流路内にノイズ成分となるような一時的に大きな圧力変動が生じているとして、当該処理を一旦抜ける。すなわち、次の割り込みタイミングで圧力センサ３１〜３４の圧力検出
値Ｐ１〜Ｐ４が再び読み込まれる（ステップＳ１０１）。このような処理は、上記ステップＳ１０３にかかる処理において、その都度算出される圧力勾配ΔＰａ、ΔＰｂが上記圧力勾配下限値ＰＬ及び圧力勾配上限値ＰＨの範囲内である旨判断されるまで繰り返し実行される。すなわち、上記各該当する熱吸収流路の上流側と下流側との圧力差である圧力勾配ΔＰａ、ΔＰｂが圧力勾配下限値ＰＬ及び圧力勾配上限値ＰＨを超えるような特異な圧力差（圧力勾配）を示すような場合であれ、このような処理を通じて当該値は圧力勾配（圧力差）時間平均値の算出対象から除外され、同時間平均値としての信頼性が維持されるようになる。
【００５７】
このような圧力平均値算出処理（ステップＳ１０３，Ｓ１０４）を通じて圧力勾配時間平均値ΔＰａｍ及びΔＰｂｍが算出されると、次に、これら時間平均値ΔＰａｍとΔＰｂｍとの乖離が圧力変化基準値ΔＰｘ以上であるか否かが判断される（ステップＳ１０５）。なお、圧力変化基準値ΔＰｘは、半導体素子Ａ及びＢの温度差により生じる半導体素子Ａ側の圧力勾配ΔＰａと半導体素子Ｂ側の圧力勾配ΔＰｂとの乖離を判断するための基準値である。すなわちこの圧力変化基準値ΔＰｘとしては、半導体素子Ａ及びＢの温度差に応じて熱吸収流路２１〜２８内の冷媒Ｒの流量分配を制御する上で、第１の熱吸収流路群２１〜２４と第２の熱吸収流路群２５〜２８との間で許容される圧力勾配の差に相当する値が設定されている。
【００５８】
そして、上記時間平均値ΔＰａｍとΔＰｂｍとの乖離がこの圧力変化基準値ΔＰｘ未満である旨判断された場合には（ステップＳ１０５：ＮＯ）、半導体素子Ａ及びＢに即した冷媒Ｒの流量分配が適正になされている旨判断され、流量分配を現在の状態に保つべく可動壁１３ａの位置が現在の位置に固定される（ステップＳ１０７）。
【００５９】
一方、上記時間平均値ΔＰａｍとΔＰｂｍとの乖離が同圧力変化基準値ΔＰｘ以上である旨判断された場合には（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、半導体素子Ａ及びＢの温度差が設定範囲を超えて拡大しているものと推定される。図６（ｂ）では、このときの状態をタイミングｔ２として示している。すなわち、第１の熱吸収流路群２１〜２４内の冷媒Ｒの沸騰状態と第２の熱吸収流路群２５〜２８内の冷媒Ｒの沸騰状態との差異が大きくなり、何れかの熱吸収流路内で冷媒Ｒの沸騰形態の遷移が生じつつあるものと推定される。この場合には、各熱吸収流路内の圧力勾配を調整することによって半導体素子Ａ及びＢの発熱状態に即した冷媒Ｒの流量分配を行う必要があることから、次に、上記時間平均値ΔＰａｍとΔＰｂｍとの比較が行われる。すなわちここでは、時間平均値ΔＰａｍよりも時間平均値ΔＰｂｍが大きいか否かが判断される（ステップＳ１０６）。
【００６０】
ここでまず、時間平均値ΔＰｂｍが時間平均値ΔＰａｍよりも小さい旨判断された場合には（ステップＳ１０６：ＮＯ）、還流流路１３内の容積を縮小すべく、上記時間平均値ΔＰａｍとΔＰｂｍとの差に応じて可動壁１３ａが還流流路１３の流路断面積を小さくする方向に移動される（ステップＳ１０８）。このように、時間平均値ΔＰｂｍが時間平均値ΔＰａｍよりも小さい場合には、半導体素子Ｂの温度上昇に伴って第１の熱吸収流路群２１〜２４内に冷媒Ｒの核沸騰が発生し、同熱吸収流路群２１〜２４内の流通抵抗が増大しているものと推定される。このため、流通抵抗の増大に伴う冷媒供給量の減少を解消すべく、還流流路１３内の容積を縮小するように可動壁１３ａが移動される。そして、こうして時間平均値ΔＰａｍとΔＰｂｍとの差に応じて還流流路１３内の容積が縮小されると、先の図３（ｃ）に示されるように、半導体素子Ｂ側の圧力勾配ΔＰｂ（実際にはその時間平均値）が半導体素子Ａ側の圧力勾配ΔＰａ（実際にはその時間平均値）よりも大きくなることから、こうした圧力的な不均衡が解消される。これにより、半導体素子Ｂの発熱状態に即した量の冷媒Ｒが第１の熱吸収流路群２１〜２４内に分配されるようになる。
【００６１】
そして、こうした態様で可動壁１３ａが移動されることによって上記時間平均値ΔＰｂ
ｍの低下が解消されると、上記ステップＳ１０５において時間平均値ΔＰａｍとΔＰｂｍとの乖離が上記圧力変化基準値ΔＰｘ未満である旨の判断がなされ、その後は流量分配を現在の状態に保つべく、可動壁１３ａの位置が再び固定される（ステップＳ１０７）。
【００６２】
他方、上記比較において、時間平均値ΔＰａｍが時間平均値ΔＰｂｍよりも小さい旨判断された場合には（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、還流流路１３内の容積を拡大すべく、時間平均値ΔＰａｍとΔＰｂｍとの差に応じて可動壁１３ａが還流流路１３の流路断面積を大きくする方向に移動される（ステップＳ１０９）。このように、時間平均値ΔＰａｍが時間平均値ΔＰｂｍよりも小さい場合には、半導体素子Ａの温度上昇に伴って第２の熱吸収流路群２５〜２８内に冷媒Ｒの核沸騰が発生し、同熱吸収流路群２５〜２８内の流通抵抗が増大しているものと推定される。このため、流通抵抗の増大に伴う冷媒供給量の減少を解消すべく、還流流路１３内の容積を拡大するように可動壁１３ａが移動される。そして、こうして還流流路１３内の容積が時間平均値ΔＰａｍとΔＰｂｍとの差に応じて拡大されると、先の図３（ｂ）に示されるように、半導体素子Ａ側の圧力勾配ΔＰａ（実際にはその時間平均値）が半導体素子Ｂ側の圧力勾配ΔＰｂ（実際にはその時間平均値）よりも大きくなることから、こうした圧力的な不均衡が解消される。これにより、半導体素子Ａの発熱状態に即した量の冷媒Ｒが第２の熱吸収流路群２５〜２８内に分配されるようになる。
【００６３】
そして、こうした態様で可動壁１３ａが移動されることによって上記時間平均値ΔＰａｍの低下が解消されると、同様にステップＳ１０５において時間平均値ΔＰａｍとΔＰｂｍとの乖離が上記圧力変化基準値ΔＰｘ未満である旨の判断がなされ、その後は流量分配を現在の状態に保つべく、可動壁１３ａの位置が再び固定される（ステップＳ１０７）
以上説明したように、本実施の形態にかかる沸騰冷却装置によれば、以下のような効果が得られるようになる。
【００６４】
（１）流通抵抗可変機構を構成する可動壁１３ａは、第１の熱吸収流路群２１〜２４内の圧力勾配時間平均値ΔＰａｍと、第２の熱吸収流路群２５〜２８内の圧力勾配時間平均値ΔＰｂｍとの乖離が小さくなるようにその移動方向が制御されるようにした。すなわち、半導体素子Ａ及びＢの動作に伴いそれら素子から発せられる熱量が多くなって微小な気泡の発生が過渡となり、上記熱吸収流路群２１〜２４あるいは２５〜２８での冷媒Ｒの流通が阻害されるような場合であれ、半導体素子Ａ及びＢの発熱状態に応じた冷媒Ｒをそれら各熱吸収流路群２１〜２４、２５〜２８に供給することができるようになる。したがって、半導体素子Ａ及びＢでその発熱状態が異なるような場合であれ、それら発熱状態に即した冷媒Ｒの流量制御が実行されることとなり、ひいては冷媒Ｒの沸騰形態の遷移に伴う冷却効果の低下を的確に抑制することができるようになる。
【００６５】
（２）このような制御に際し、その指標として上記圧力時間平均値ΔＰａｍ及びΔＰｂｍを採用した。これにより、冷媒Ｒの沸騰に伴う圧力変動が各流路内に生じたとしても、この圧力変動を時間平均化した値ΔＰａｍ及びΔＰｂｍに基づいて冷媒Ｒの流量分配が行われることから、瞬時的な圧力の変動の影響を受けることなく、より正確な流量分配の制御を行うことができる。
【００６６】
（３）還流流路１３内の断面積を、供給流路１２内の断面積の４倍となるように形成し、流量制御部４０を通じてその移動位置が制御される可動壁１３ａによって還流流路１３内の容積を可変とする構成とした。これにより、可動壁１３ａを還流流路１３内の容積が大きくなるように移動させた場合には、還流流路１３内の流通抵抗を小さくすることができ、逆に可動壁１３ａを還流流路１３内の容積が小さくなるように移動させた場合には、還流流路１３内の流通抵抗を大きくすることができる。この結果、供給流路１２内の流通抵抗と還流流路１３内の流通抵抗との不均衡に伴ってそれら各流路１２、１３内の圧力勾
配が変化するようになることから、熱吸収流路２１〜２８内の圧力勾配に比例する冷媒Ｒの流量分配を可動壁１３ａの位置調整により容易に制御することができる。
【００６７】
（４）冷媒Ｒを流通させるための流路は、供給流路１２から各熱吸収流路２１〜２８へ分配された冷媒Ｒが再び還流流路１３で合流するとともに、この合流された冷媒Ｒが熱交換（冷却）されて上記供給流路１２に戻される態様で冷媒Ｒの循環系を構成した。これにより、各熱吸収流路２１〜２８に対する供給流路１２の内径、長さ、材質等の流路構成や冷媒Ｒの流体性状、さらには各熱吸収流路２１〜２８に対する還流流路１３の流路構成や冷媒Ｒの流体性状についての設定が容易になる。すなわち、それら供給流路１２や還流流路１３を通じての各熱吸収流路２１〜２８における冷媒流量の制御を容易なものとすることができる。また、供給流路１２と還流流路１３との間に熱吸収流路２１〜２８を並列に配設する構成としたことによって、沸騰冷却装置としてのコンパクト化が可能となり、その汎用性を高めることができるようにもなる。
【００６８】
（５）圧力平均算出処理において、圧力勾配上限値ＰＨ又は圧力勾配下限値ＰＬの範囲を超える瞬時的な圧力変動（圧力勾配ΔＰａ、ΔＰｂ）である旨判断される場合には、圧力勾配（圧力差）時間平均値を算出する上でこの間の圧力勾配ΔＰａ、ΔＰｂについての算出値を反映させないこととした。これによって、いわばノイズ成分となるような特異な圧力勾配が除外され、より安定した冷媒Ｒの流量制御を行うことができるようになる。
（第２の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施の形態を図７、図８を参照して説明する。なお、この第２の実施の形態は、流通抵抗可変機構として還流流路１３の絞り量を変更可能な還流流量制御弁５１を採用したものであり、その他の構成では先の第１の実施の形態と共通になっている。
【００６９】
図７は、先の図１に対応する図として、この第２の実施の形態にかかる沸騰冷却装置の概略構成を示したものである。図７に示されるように、この装置では、還流流路１３の途中、すなわち半導体素子Ａ側と半導体素子Ｂ側との境となる位置に上記還流流量制御弁５１を設ける構成となっている。この還流流量制御弁５１は、その開口面積に反比例する流通抵抗を調整するためのものであり、流量制御部４０では、同還流流量制御弁５１の開口面積すなわち絞り量を制御することにより冷媒Ｒの流量分配を制御することになる。
【００７０】
例えば、還流流量制御弁５１の絞り量が最小となるように開口面積が変更された場合は、その開口面積が還流流路１３内の流路断面積と略等しくなり、還流流量制御弁５１内の流通抵抗は、還流流路１３内において還流流量制御弁５１の上流にあたる半導体素子Ａ側の流通抵抗と略等しくなる。これにより、還流流路１３内の流通抵抗は、供給流路１２内の流通抵抗よりも小さくなる。
【００７１】
一方、還流流量制御弁５１の開口面積が供給流路１２内の流路断面積よりも小さくなるように変更された場合には、還流流量制御弁５１内の流通抵抗は、還流流路１３内における半導体素子Ａ側の流通抵抗よりも大きくなるとともに、供給流路１２内の流通抵抗よりも大きくなる。
【００７２】
本実施の形態ではこのように、還流流量制御弁５１の開口面積（絞り量）を制御することにより、還流流路１３内における半導体素子Ａ側の流通抵抗と還流流量制御弁５１自体の流通抵抗との差を調整するようにしている。
【００７３】
次に、上述した還流流量制御弁５１の開口面積（絞り量）と熱吸収流路２１〜２８内の圧力との関係について、図８を参照して説明する。なお、図８においては、還流流量制御弁５１の開口面積を還流流路１３内の流路断面積と等しくしたときの圧力分布Ｐｏ２１（
絞りなし）、同開口面積を還流流路１３内の流路断面積よりも小さくかつ供給流路１２内の流路断面積よりも大きくしたときの圧力分布Ｐｏ２１（絞り小）、そして同開口面積を供給流路１２内の流路断面積よりも小さくしたときの圧力分布Ｐｏ２３（絞り大）についてそれぞれ示している。また、先の第１の実施の形態との比較例として、第１の実施の形態において還流流路１３内の流路断面積を上記圧力分布Ｐｏ２３における還流流量制御弁５１の開口面積と等しくなるように可動壁１３ａを移動した場合の圧力分布Ｐｏ１３を破線にて併せて示している。
【００７４】
まず、還流流量制御弁５１の開口面積が還流流路１３内の流路断面積と等しくなるように調整された場合には、半導体素子Ａ側の流通抵抗と還流流量制御弁５１内の流通抵抗とが略等しくなる。これにより、還流流路１３内の圧力損失が低減されることから、図８に示されるように、還流流路１３側における熱吸収流路２１〜２８内の圧力分布Ｐｏ２１は、半導体素子Ａ側の圧力（熱吸収流路群２５〜２８）と半導体素子Ｂ側の圧力（熱吸収流路群２１〜２４）とで略均一となる。
【００７５】
一方、還流流量制御弁５１の開口面積が還流流路１３内の流路断面積よりも小さくなるように調整された場合には、半導体素子Ａ側の流通抵抗は変化せずに、還流流量制御弁５１内の流通抵抗がその開口面積に反比例して増加する。これにより、還流流量制御弁５１内の圧力損失が増加することから、図８に示されるように、還流流路１３側における熱吸収流路群２１〜２８内の圧力分布Ｐｏ２２は、半導体素子Ａ側の圧力（熱吸収流路群２５〜２８）と半導体素子Ｂ側（熱吸収流路群２１〜２４）とで、半導体素子Ｂ側に近づくにつれて減少する。
【００７６】
また一方、還流流量制御弁５１の開口面積が還流流路１３内の流路断面積よりもさらに小さく、かつ、供給流路１２内の流路断面積よりも小さくなるように調整された場合には、還流流量制御弁５１上流側の流通抵抗は変化せずに、還流流量制御弁５１内の流通抵抗が還流流量制御弁５１の開口面積に反比例してさらに増加する。これにより、還流流量制御弁５１内の圧力損失も流通抵抗に比例して増加することから、同じく図８に示されるように、還流流路１３側における熱吸収流路２１〜２８内の圧力分布Ｐｏ２３は急峻な変化を示すようになり、半導体素子Ａ側の圧力（熱吸収流路群２５〜２８）と半導体素子Ｂ側（熱吸収流路群２１〜２４）との乖離が大きくなる。なお、還流流量制御弁５１の開口面積を供給流路１２内の流路断面積よりも小さくなるように調整した場合の圧力分布Ｐｏ２３は、第１の実施の形態における還流流路１３内の容積を供給流路１２の容積よりも小さくした場合の圧力分布Ｐｏ１３よりも更に半導体素子Ｂ側の圧力が低くなっている。これは、還流流路１３内において冷媒Ｒが半導体素子Ａ側から半導体素子Ｂ側へと移流する位置に還流流量制御弁５１を配設したことにより、半導体素子Ａ側の流通抵抗と半導体素子Ｂ側の流通抵抗との差をより大きく調整できるようになり、結果として、これらの流通抵抗の差に基づく圧力の変化がより顕著となることに基づく。このため、還流流路１３内の流通抵抗を変化させることによって熱吸収流路２１〜２８内の冷媒Ｒの流量分配を制御する場合には、還流流量制御弁５１の開口面積を小さくすることによって、すなわち絞り量を大きくすることによって半導体素子Ａ側よりも半導体素子Ｂ側により多くの冷媒Ｒを供給することができるようになる。
【００７７】
なお、本実施の形態においても、先の図５に準じた態様で圧力勾配ΔＰａ、ΔＰｂの時間平均値ΔＰａｍ、ΔＰｂｍを求め、それらの乖離が小さくなる態様で還流流量制御弁５１の開口面積を調整することにより冷媒Ｒの流量制御が実行される。
【００７８】
以上説明したように、この第２の実施の形態にかかる沸騰冷却装置によっても、第１の実施の形態による前記（１）、（２）、（４）、（５）の効果に準じた効果が得られるとともに、更に以下のような効果が得られるようになる。
【００７９】
（６）上記実施の形態では、還流流路１３内の半導体素子Ａ側と半導体素子Ｂ側と境となる位置に還流流量制御弁５１を設け、還流流量制御弁５１の開口面積（絞り量）を制御することにより還流流路１３内の流通抵抗を調整する構成とした。これにより、還流流路１３を流通する冷媒Ｒを、還流流量制御弁５１の上流側と下流側とに大別して制御することができる。したがって、圧力勾配（圧力差）時間平均値ΔＰａｍ及びΔＰｂｍに基づいて冷媒Ｒの流量分配を制御する上で、より簡易な構成でその具現が可能となる。
（第３の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第３の実施の形態を図９、図１０を参照して説明する。なお、この第３の実施の形態では、冷媒Ｒの循環経路を変更すべく、供給流路１２の冷媒流入口の対角となる方向が還流流路１３の冷媒流出口となるように戻し流路１７を設けている。またさらに、先の第２の実施の形態で還流流路１３に最小した還流流量制御弁５１に加え、供給流路１２内にも流通抵抗となる、すなわち絞り機能を有する供給流量制御弁６１を設けるようにしている。
【００８０】
すなわち、先の図１あるいは図７に対応する図として図９に示すように、この第３の実施の形態にかかる沸騰冷却装置では、還流流路１３における上記供給流路１２の冷媒流入口と対角となる部位から延設された戻し流路１７を介して冷媒Ｒがラジエータ１４に循環される。このため、先の第１の実施形態あるいは第２の実施形態とは、冷媒Ｒの循環経路が異なるものとなっている。
【００８１】
詳述すると、ポンプ１１の駆動により供給流路１２へと送出された冷媒Ｒは、供給流路１２を介して熱吸収流路２１〜２８へと一旦分配され、熱吸収流路２１〜２８を介して再び還流流路１３へと合一される。ここで、還流流路１３に集約された冷媒Ｒは、戻し流路１７へと案内され、戻し流路１７を介してラジエータ１４へと送出される。この結果、冷媒Ｒの循環経路は、供給流路１２及び還流流路１３共にその半導体素子Ｂ側が上流となり、供給流路１２及び還流流路１３共にその半導体素子Ａ側が下流となる。
【００８２】
また、供給流路１２には、還流流路１３に配設された還流流量制御弁５１と並行する位置に供給流量制御弁６１が配設されている。供給流量制御弁６１は、還流流量制御弁５１と同じく、その開口面積に反比例する流通抵抗を調整するためのものであり、流量制御部４０は、供給流量制御弁６１及び還流流量制御弁５１の開口面積を制御することにより冷媒Ｒの通過流量（絞り量）を制御している。
【００８３】
ここで、供給流量制御弁６１の絞り量が最小となるように開口面積が変更された場合は、その開口面積が供給流路１２の流路断面積と略等しくなり、供給流量制御弁６１内の流通抵抗は供給流量制御弁６１の上流にあたる半導体素子Ｂ側の流通抵抗と略等しくなる。
【００８４】
一方、供給流量制御弁６１の開口面積が供給流路１２内の流路断面積よりも小さくなるように変更された場合には、供給流量制御弁６１内の流通抵抗は供給流路１２内における半導体素子Ｂ側の流通抵抗よりも大きくなる。
【００８５】
本実施の形態ではこのように、供給流量制御弁６１の開口面積を制御することにより、供給流路１２内の半導体素子Ｂ側の流通抵抗と供給流量制御弁６１自体の流通抵抗との差を調整するようにしている。
【００８６】
次に、こうした供給流量制御弁６１の開口面積と熱吸収流路２１〜２８内の圧力との関係について、図１０を参照して説明する。なお、図１０においては、供給流量制御弁６１の開口面積を供給流路１２内の流路断面積と等しくしたときの熱吸収流路２１〜２８内の供給流路１２側の圧力分布Ｐｉ３１（絞りなし）及び還流流路１３側の圧力分布Ｐｏ３１
について示している。また、供給流量制御弁６１の開口面積を供給流路１２内の流路断面積よりも小さくしたときの熱吸収流路２１〜２８内の供給流路１２側の圧力分布Ｐｉ３３（絞りあり）及び還流流路１３側の圧力分布Ｐｏ３３についても併せて示している。
【００８７】
まず、供給流量制御弁６１の開口面積が供給流路１２内の流路断面積と等しく、還流流量制御弁５１の開口面積が還流流路１３内の流路断面積と等しくなるように調整された場合は、還流流路１３内の流通抵抗が低い状態で略一定となる。したがってこの場合、図１０に示されるように、圧力分布Ｐｏ３１は半導体素子Ａ側、Ｂ側に関わらず略一定に保たれるのに対し、圧力分布Ｐｉ３１の方は半導体素子Ａ側に近づくにつれて上昇する。このため、熱吸収流路２１〜２８内の圧力勾配は、半導体素子Ｂ側の圧力勾配ΔＰｂ３３よりも半導体素子Ａ側の圧力勾配ΔＰａ３３が大きくなるように推移する（図１０の破線）。この結果、熱吸収流路２１〜２８を流れる冷媒Ｒの流量は熱吸収流路２１〜２８内の圧力勾配に比例し、半導体素子Ｂ側よりも半導体素子Ａ側の方が多くなるように流量分配が決定される。
【００８８】
一方、供給流量制御弁６１の開口面積が供給流路１２内の流路断面積よりも小さく、還流流量制御弁５１の開口面積が還流流路１３内の流路断面積と等しくなるように調整された場合には、供給流量制御弁６１内の流通抵抗はその開口面積の縮小に反比例して増大することから、供給流路１２内における半導体素子Ｂ側の流通抵抗よりも大きくなる。これにより、供給流量制御弁６１内での圧力損失が大きくなり、図１０に示されるように、供給流路１２側の熱吸収流路２１〜２８内の圧力分布Ｐｉ３３は半導体素子Ｂ側から半導体素子Ａ側へと移行するにつれて減少するように推移する（図１０実線）。この結果、熱吸収流路２１〜２８内の圧力勾配は半導体素子Ａ側の圧力勾配ΔＰａ３３よりも半導体素子Ｂ側の圧力勾配ΔＰｂ３３が大きくなり、熱吸収流路２１〜２８を流れる冷媒Ｒの流量が半導体素子Ａ側よりも半導体素子Ｂ側の方が多くなるように流量分配が決定される。
【００８９】
また一方、供給流量制御弁６１の開口面積が供給流路１２内の流路断面積と等しく、還流流量制御弁５１の開口面積が還流流路１３内の流路断面積よりも小さくなるように調整された場合には、熱吸収流路２１〜２８内の還流流路１３側の圧力分布が熱吸収流路２１〜２８内の供給流路１２側の圧力分布Ｐｉ３１に比例して推移するようになる。これにより、熱吸収流路２１〜２８内の圧力勾配は、半導体素子Ａ側の圧力勾配ΔＰａ３３と半導体素子Ｂ側の圧力勾配ΔＰｂ３３とが略等しくなる。この結果、熱吸収流路２１〜２８を流れる冷媒Ｒの流量は、半導体素子Ａ側及と半導体素子Ｂ側の間で略等しくなるように流量分配が決定される。
【００９０】
なお、この第３の実施の形態においても、第２の実施の形態と同様、先の図５に準じた態様で圧力勾配ΔＰａ、ΔＰｂの時間平均値ΔＰａｍ、ΔＰｂｍを求め、それらの乖離が小さくなる態様で還流流量制御弁５１及び供給流量制御弁６１の開口面積（絞り量）を調整することにより冷媒Ｒの流量制御が実行されることとなる。
【００９１】
以上説明したように、この第３の実施形態にかかる沸騰冷却装置によっても、先の第１の実施の形態による前記（１）、（２）、（４）、（５）の効果に準じた効果が得られるとともに、更に以下のような効果が得られるようになる。
【００９２】
（７）冷媒Ｒの循環経路を変更すべく、供給流路１２の冷媒流入口の対角となる方向が還流流路１３の冷媒流出口となるように戻し流路１７を設ける構成とした。これによって、供給流路１２内及び還流流路１３内の冷媒Ｒは同一方向に流通され、還流流路１３及び供給流路１２の半導体素子Ａ側と半導体素子Ｂ側との流通抵抗を比例するように変化させることができるようになる。したがって、熱吸収流路２１〜２８内の圧力勾配が等しくなるように調整することができるとともに、圧力勾配の値をより緩やかにすることが可能と
もなる。
【００９３】
（８）そしてその上で、供給流路１２内の半導体素子Ａ側と半導体素子Ｂ側との境となる位置に供給流量制御弁６１を設け、この供給流量制御弁６１の開口面積（絞り量）を制御することにより供給流路１２内の流通抵抗を調整する構成とした。これによって、供給流路１２側からも、熱吸収流路２１〜２８内の圧力勾配に基づく流量分配を調整できるようになる。したがって、圧力平均値ΔＰａｍ及びΔＰｂｍに基づく冷媒Ｒの流量分配の制御もより容易となる。
【００９４】
（９）またさらに、供給流路１２に設けた供給流量制御弁６１及び還流流路１３に設けた還流流量制御弁５１の双方によって、冷媒循還流路内の流通抵抗を調整可能な構成とした。これによって、供給流路１２内及び還流流路１３内の流通抵抗をより緻密に、しかも高い自由度をもって調整することができるようにもなる。
（他の実施の形態）
なお、上記各実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
【００９５】
・上記各実施の形態では、圧力勾配上限値ＰＨ又は圧力勾配下限値ＰＬを超える圧力勾配については特異な圧力変動としてこの間の圧力勾配の値を圧力平均値の算出に反映させないようにした。これに限らず、時間平均値の算出によってこうした特異な圧力変動の影響が軽減されるようであれば、このような排除にかかる処置を割愛してもよい。
【００９６】
・また、時間平均値の算出手法も前述のように任意であり、他に例えば一定の時間の間、もしくは一定の数となるまで圧力勾配ΔＰａ、ΔＰｂの値を貯め込むかたちでそれら値を一時保持し、一定の時間が経過する毎に、あるいは一定の値となる毎に、それら一時保存した値の平均値を算出する演算方法なども適宜採用することができる。
【００９７】
・上記各実施の形態では、半導体素子Ａ及びＢに対応する圧力を検出すべく、圧力センサ３１〜３４を半導体素子Ａ及びＢに対応してグループ化した熱吸収流路群毎に設ける構成とした。これに限らず、各半導体素子の発熱状態に伴う圧力変化をさらに精度よく検出する上では、熱吸収流路２１〜２８毎に一対の圧力センサを設け、熱吸収流路毎の圧力を検出する構成であってもよい。
【００９８】
・特に第１の実施の形態では、可動壁１３ａをアクチュエータ１６の駆動に伴い移動することによって還流流路１３内の容積を可変とする構成としたが、還流流路１３内の容積を調整することができる構成であれば、可動壁１３ａに限らない任意の構成を採用することができる。
【００９９】
・上記各実施の形態では、熱吸収流路を複数設け、並設される半導体素子Ａ及びＢにそれぞれ対応してグループ化する構成としたが、これに限らず、一つの熱吸収流路を冷却対象物である半導体素子毎に対応させ、この熱吸収流路内の圧力勾配に基づいて冷媒Ｒの流量を制御する構成であってもよい。また、冷却対象物である半導体素子の数（グループ）も二つに限らず三つ以上であってもよい。
【０１００】
・上記各実施の形態では、供給流路１２と還流流路１３との間に熱吸収流路２１〜２８を並列して配設する構成としたが、これに限らず、半導体素子に応じて熱吸収流路を任意の態様で配設する構成であってもよい。
【０１０１】
・上記各実施の形態では、供給流路１２、還流流路１３の何れかの流通抵抗を制御することによって冷媒Ｒの流量分配の制御を行うこととした。これに限らず、供給流路１２及び還流流路１３の両方の流通抵抗を制御することによって冷媒Ｒの流量分配を制御する構
成であってもよい。
【０１０２】
・上記各実施の形態では、供給流路１２内及び還流流路１３内の流通抵抗を、可動壁１３ａあるいは流量制御弁５１、６１により制御する構成とした。ただし、半導体素子Ａ及びＢの発熱状態に伴う各熱吸収流路内の圧力勾配を時間平均化した値に基づいて冷媒Ｒの流量を制御する上では必ずしもこれに限らず、圧力差時間平均値に基づいて熱吸収流路２１〜２８内の容積を調整する構成や、熱吸収流路２１〜２８毎に流量制御弁を設けてその開弁量を制御する構成等、熱吸収流路２１〜２８の流通抵抗を直接変更可能として各熱吸収流路２１〜２８に供給される冷媒Ｒの流量制御を実行する構成であってもよい。
【０１０３】
・上記各実施の形態では、冷媒Ｒとして純粋、もしくは純水に不凍液を混入したものを用いるようにしたが、これに限らず、アルコール、フロロカーボン、フロン等を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明にかかる沸騰冷却装置の第１の実施形態についてその平面方向から見た断面構造を模式的に示す概略断面図。
【図２】同実施形態の沸騰冷却装置を側面方向から見た断面構造を模式的に示す概略断面図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、同実施形態の沸騰冷却装置における還流流路内の容積と熱吸収流路内の容積と熱吸収流路内の圧力分布との関係を示すグラフ。
【図４】同じく還流流路内の容積と熱吸収流路内の冷媒の流速との関係を示すグラフ。
【図５】同実施形態の沸騰冷却装置の冷媒流量制御についてその制御手順を示すフローチャート。
【図６】（ａ）、（ｂ）は熱吸収流路における上流と下流の圧力勾配の推移例、及び同圧力勾配の時間平均値の推移例を示すタイムチャート。
【図７】本発明にかかる沸騰冷却装置の第２の実施の形態について図１に対応する断面構造を示す概略断面図。
【図８】同実施形態に採用される還流流量制御弁の開口面積と熱吸収流路内の圧力との関係を示すグラフ。
【図９】本発明にかかる沸騰冷却装置の第３の実施の形態について図１、図７に対応する断面構造を示す概略断面図。
【図１０】同実施の形態に採用される供給流量制御弁の開口面積と熱吸収流路内の圧力との関係を示すグラフ。
【図１１】従来の沸騰冷却装置についてその断面構造を模式的に示す概略断面図。
【符号の説明】
【０１０５】
１１…ポンプ、１２…供給流路、１３…還流流路、１３ａ…可動壁、１３ｂ…支持部材、１４…ラジエータ、１５…伝熱基板、１６…アクチュエータ、１７…戻し流路、２１〜２８…熱吸収流路、３１〜３４…圧力センサ、４０…流量制御部、５０…沸騰冷却装置、５１…還流流量制御弁、６１…供給流量制御弁、７１…共通導出路、７２…共通導入路、７３Ａ〜７３Ｄ…熱吸収流路、７４Ａ〜７４Ｄ…流量調整弁、Ａ、Ｂ…半導体素子、Ｒ…冷媒、Ｒｓ…ラジエータ、Ｐｍ…ポンプ。
【図１】
2010041005.tif 000003
【図２】
2010041005.tif 000004
【図３】
2010041005.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010041005.tif 000009
【図８】
2010041005.tif 000010
【図９】
2010041005.tif 000011
【図１０】
2010041005.tif 000012
【図１１】
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