(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して配置された受熱壁と放熱壁とを有し、この受熱壁及び放熱壁とともに閉空間を形成して、その閉空間に冷媒が封入された沸騰冷却容器と、
前記放熱壁と熱的に結合して設けられた放熱フィンとを備え、
前記受熱壁の表面に固定された発熱体の熱を前記受熱壁から冷媒を媒体として前記放熱壁へ伝達し、更に前記放熱壁から前記放熱フィンを通じて外部へ放出する沸騰冷却装置であって、
前記沸騰冷却容器は、前記閉空間にて前記受熱壁と前記放熱壁とを熱的に連結する伝熱部材を具備し、
前記伝熱部材は、熱伝導性に優れる金属材料により柱状に設けられ、一端面が前記受熱壁に当接し、他端面が前記放熱壁に当接すると共に、前記受熱壁側より前記放熱壁側の方が太くなっていることを特徴とする沸騰冷却装置。
【請求項２】
対向して配置された受熱壁と放熱壁とを有し、この受熱壁及び放熱壁とともに閉空間を形成して、その閉空間に冷媒が封入された沸騰冷却容器と、
前記放熱壁と熱的に結合して設けられた放熱フィンとを備え、
前記受熱壁の表面に固定された発熱体の熱を前記受熱壁から冷媒を媒体として前記放熱壁へ伝達し、更に前記放熱壁から前記放熱フィンを通じて外部へ放出する沸騰冷却装置であって、
前記沸騰冷却容器は、前記閉空間にて前記受熱壁と前記放熱壁とを熱的に連結する伝熱部材を具備し、
前記伝熱部材は、熱伝導性の高い金属製の板材を交互に折り曲げて波状に成形した波形フィンであり、各折り曲げ部が前記受熱壁と前記放熱壁とに接触して配置されていることを特徴とする沸騰冷却装置。
【請求項３】
前記波形フィンは、前記発熱体の取付け部位に対応する領域でフィンピッチが密となる様に配置されていることを特徴とする請求項２記載の沸騰冷却装置。
【請求項４】
前記波形フィンは、フィンピッチの異なる複数のフィンより構成されていることを特徴とする請求項３記載の沸騰冷却装置。
【請求項５】
前記沸騰冷却容器は、前記波形フィンよりフィンピッチが密に形成されたフィン部材を具備し、このフィン部材が前記発熱体の取付け部位に対応する領域で前記受熱壁のみに接触して配置されていることを特徴とする請求項２〜４に記載した何れかの沸騰冷却装置。
【請求項６】
前記沸騰冷却容器は、前記発熱体の取付け部位に対応する領域で前記受熱壁の内壁面が凹凸形状に設けられていることを特徴とする請求項２〜５に記載した何れかの沸騰冷却装置。
【請求項７】
前記波形フィンは、壁面に冷媒が流通できる開口部を有していることを特徴とする請求項２〜６に記載した何れかの沸騰冷却装置。
【請求項８】
前記開口部は、ルーバであることを特徴とする請求項７に記載した沸騰冷却装置。
【請求項９】
前記波形フィンは、折り曲げ部の位置を適宜ずらして形成することにより冷媒が流通できる開口部を有していることを特徴とする請求項２〜８に記載した何れかの沸騰冷却装置。
【請求項１０】
前記波形フィンは、折り曲げ部の稜線に沿った方向の端面が前記沸騰冷却容器の内壁面から離れて配置されていることを特徴とする請求項２〜９に記載した何れかの沸騰冷却装置。
【請求項１１】
前記波形フィンは複数使用され、折り曲げ部の稜線に沿った方向で相互に適宜な間隔を空けて配置されていることを特徴とする請求項２〜１０に記載した何れかの沸騰冷却装置。
【請求項１２】
対向して配置された受熱壁と放熱壁とを有し、この受熱壁及び放熱壁とともに閉空間を形成して、その閉空間に冷媒が封入された沸騰冷却容器と、
前記放熱壁と熱的に結合して設けられた放熱フィンとを備え、
前記受熱壁の表面に固定された発熱体の熱を前記受熱壁から冷媒を媒体として前記放熱壁へ伝達し、更に前記放熱壁から前記放熱フィンを通じて外部へ放出する沸騰冷却装置であって、
前記沸騰冷却容器は、前記閉空間にて前記受熱壁と前記放熱壁とを熱的に連結する伝熱部材と、少なくとも前記受熱壁に接触して配置されたフィン部材とを具備していることを特徴とする沸騰冷却装置。
【請求項１３】
前記伝熱部材は、複数の柱状部材から成り、相互に適宜な間隔を置いて配置され、
前記フィン部材は、少なくとも前記発熱体の取付け部位に対応する領域に配置されていることを特徴とする請求項１２記載の沸騰冷却装置。
【請求項１４】
前記伝熱部材は、一端面が前記受熱壁に当接し、他端面が前記放熱壁に当接する中実の部材であり、前記発熱体の取付け部位に対応する領域に配置されていることを特徴とする請求項１２記載の沸騰冷却装置。
【請求項１５】
前記閉空間にて冷媒が凝縮する凝縮領域に冷媒より比重の重い可動体が収容され、この可動体が前記沸騰冷却容器の姿勢変化に応じて前記凝縮領域を移動できることを特徴とする請求項１〜１４に記載した何れかの沸騰冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子等の発熱体を冷却する沸騰冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、冷媒の沸騰蒸発と凝縮液化の繰り返しによる熱伝達を利用して発熱体を冷却する沸騰冷却装置が知られている。
この沸騰冷却装置は、冷媒を収容する冷媒槽と、この冷媒槽の上部に設けられた放熱器とを備え、冷媒槽で発熱体の熱を吸収して沸騰した冷媒が冷媒槽から放熱器へ移動し、その放熱器で冷やされて凝縮液化した後、再び冷媒槽へ戻る様に構成されている。発熱体から発生した熱は、冷媒が放熱器で凝縮する際に凝縮潜熱として外部に放出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、携帯端末等の需要により、あらゆる姿勢での使用に対応できる沸騰冷却装置が要求されているが、従来の沸騰冷却装置では、冷媒を如何に冷媒槽へ供給するかが問題となっている。例えば、沸騰冷却装置を天地方向に逆転した状態で使用する場合（冷媒槽が上で放熱器が下）、冷媒が放熱器内に溜まって冷媒槽へ供給できなくなるため、事実上、冷却装置として使用できない。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、あらゆる姿勢での使用に対応できる沸騰冷却装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の手段では、沸騰冷却容器は、閉空間にて受熱壁と放熱壁とを熱的に連結する伝熱部材を具備している。これにより、受熱壁が放熱壁より下方に位置する使用状態の時は、閉空間に封入されている冷媒が受熱壁の内壁面に接触しているため、発熱体の熱は、冷媒の沸騰と凝縮の繰り返しによって受熱壁から放熱壁へ伝達されるとともに、伝熱部材を通じても放熱壁へ伝達され、更に放熱壁から放熱フィンを通じて外部へ放出される。
また、伝熱部材は、熱伝導性に優れる金属材料により柱状に設けられ、一端面が受熱壁に当接し、他端面が放熱壁に当接している。この場合、伝熱部材を容器と一体に切削加工によって形成することができる。あるいは型成形によって製造することも可能である。さらに、柱状の伝熱部材は、受熱壁側より放熱壁側の方が太くなっている。この場合、受熱壁が放熱壁の上方側に配置される使用状態の時は、受熱壁が放熱壁の下方側に配置される使用状態の時より、閉空間に封入されている冷媒の液面が高くなる。これにより、発熱体の熱が受熱壁から伝熱部材を通じて冷媒へ伝わる伝熱経路が短くなり、その分、熱抵抗を小さくできるため、冷媒液面が低く伝熱経路が大きい場合より放熱性能が向上する。なお、受熱壁側より放熱壁側の方が太くなっている伝熱部材の形状としては、例えば円錐形状、あるいは受熱壁側から放熱壁側へ向かって段階的に太くなる段付き形状等が考えられる。
【０００９】
請求項２の手段では、沸騰冷却容器は、閉空間にて受熱壁と放熱壁とを熱的に連結する伝熱部材を具備している。これにより、受熱壁が放熱壁より下方に位置する使用状態の時は、閉空間に封入されている冷媒が受熱壁の内壁面に接触しているため、発熱体の熱は、冷媒の沸騰と凝縮の繰り返しによって受熱壁から放熱壁へ伝達されるとともに、伝熱部材を通じても放熱壁へ伝達され、更に放熱壁から放熱フィンを通じて外部へ放出される。
また、伝熱部材は、熱伝導性の高い金属製の板材を交互に折り曲げて波状に成形した波形フィンであり、各折り曲げ部が受熱壁と放熱壁とに接触して配置されている。この場合、波形フィンが高さ方向に弾力性を有しているため、波形フィンを受熱壁及び放熱壁の内壁面に接合（例えばろう付け）する際に、柱状の伝熱部材と比較して接合が容易である。つまり、柱状の伝熱部材では、放熱壁または受熱壁と接触する端面の平面度を厳しく管理する必要があるが、波形フィンでは厳しい寸法管理を必要としない。また、柱状の伝熱部材では、放熱面積を増大させるために細かな形状とするのは困難であるが、波形フィンであれば容易に放熱面積を増大させることができる。
【００１０】
請求項３の手段では、請求項２に記載した波形フィンは、発熱体の取付け部位に対応する領域でフィンピッチが密となる様に配置されている。これにより、発熱体の取付け部位に対応する領域で波形フィンの放熱面積が増大して放熱性を向上できる。また、波形フィンのフィンピッチを密にすることで波形フィンの伝熱面積が増大して熱抵抗を低減できる。その結果、受熱壁が放熱壁の上方側に配置される場合でも、受熱壁から波形フィンを通じてより速く冷媒へ熱を伝えることができるため、発熱体から放出される放熱量が増大してもバーンアウトを防止できる。なお、フィンピッチとは、波形フィンの折り曲げ部と折り曲げ部（山と山、谷と谷）との間隔を言う。
【００１１】
請求項４の手段では、請求項３に記載した波形フィンがフィンピッチの異なる複数のフィンより構成されている。即ち、発熱体の取付け部位に対応する領域にはフィンピッチの小さい波形フィンを配置し、その他の領域にはフィンピッチの大きい波形フィンを配置することができる。このため、１枚の金属板でフィンピッチが異なる様に成形する必要はなく、元々フィンピッチの異なる別々の波形フィンを使用することができる。
【００１２】
請求項５の手段では、沸騰冷却容器は、請求項２〜４に記載した何れかの波形フィンよりフィンピッチが密に形成されたフィン部材を具備し、このフィン部材が発熱体の取付け部位に対応する領域で受熱壁のみに接触して配置されている。この場合、受熱壁に接触するフィン部材によって放熱面積を増大できるため、放熱性を向上できる。なお、フィン部材は、波形フィンと同様に波形状に成形されたフィンでも良い。
【００１３】
請求項６の手段では、沸騰冷却容器は、発熱体の取付け部位に対応する領域で受熱壁の内壁面が凹凸形状に設けられている。この場合、内壁面を凹凸形状とすることで冷媒に接触する受熱壁の表面積が増大するため放熱性を向上できる（但し、受熱壁が放熱壁より下側に配置されている場合）。
【００１４】
請求項７の手段では、波形フィンは、壁面に冷媒が流通できる開口部（例えばスリット）を有している。これにより、発熱体の熱を受けて気化した沸騰蒸気をより効果的に周辺に移動させることができ、且つ凝縮液の移動も容易になるため、容器内（閉空間）での冷媒の循環を良好にできる。
【００１５】
請求項８の手段では、請求項７に記載した波形フィンの開口部は、ルーバである。この場合、元々ルーバを有する波形フィンを使用することによって請求項７に記載した効果を得ることができるため、新たに開口部を形成する必要はない。
【００１６】
請求項９の手段では、波形フィンは、折り曲げ部の位置を適宜ずらして形成することにより冷媒が流通できる開口部を有している。この場合も、請求項７と同様に、容器内（閉空間）での冷媒の循環を良好にできる。また、折り曲げ部の位置をずらすことで波形フィンの強度を向上できるため、容器の耐圧性を向上できる。
【００１７】
請求項１０の手段では、波形フィンは、折り曲げ部の稜線に沿った方向の端面が沸騰冷却容器の内壁面から離れて配置されている。この場合、波形フィンの端面と容器の内壁面との間にクリアランスが設けられるため、沸騰蒸気と凝縮液との移動が容易になる。その結果、発熱体から受けた熱を周辺に拡散し易くなるため、放熱性能を向上できる。
なお、波形フィンは、折り曲げ部の稜線に沿った方向の両端面がそれぞれ容器の内壁面から離れて配置されていても良いが、何方か一方の端面のみが容器の内壁面から離れて配置されていても良い（従って、他方の端面は容器の内壁面に接触していても良い）。
【００１８】
請求項１１の手段では、波形フィンは複数使用され、折り曲げ部の稜線に沿った方向で相互に適宜な間隔を空けて配置されている。この場合も、請求項１０と同様に、沸騰蒸気と凝縮液との移動が容易になるため、発熱体から受けた熱を周辺に拡散し易くなって放熱性能を向上できる。
【００１９】
請求項１２の手段では、沸騰冷却容器は、閉空間にて受熱壁と放熱壁とを熱的に連結する伝熱部材と、少なくとも受熱壁に接触して配置されたフィン部材とを具備している。この場合、フィン部材によって放熱面積を増大できるため、その分だけ放熱性能を向上できる。なお、フィン部材としては、熱伝導性に優れる金属板を波形状に折り曲げた波形フィンを使用しても良い。また、フィン部材にスリット等の開口部を設けて冷媒が流通できる様に構成しても良い。
【００２０】
請求項１３の手段では、請求項１２に記載した伝熱部材は、複数の柱状部材から成り、相互に適宜な間隔を置いて配置され、フィン部材は、少なくとも発熱体の取付け部位に対応する領域に配置されている。この場合、フィン部材によって発熱体の取付け部位に対応する領域での放熱面積を増大できるため、放熱性能を向上できる。
【００２１】
請求項１４の手段では、請求項１２に記載した伝熱部材は、一端面が受熱壁に当接し、他端面が放熱壁に当接する中実の部材であり、発熱体の取付け部位に対応する領域に配置されている。この場合、伝熱部材を中実としたことで伝熱面積が増大して熱抵抗を小さくできるため、受熱壁に伝わった発熱体の熱をより早く放熱壁へ運ぶことができる。その結果、受熱壁が放熱壁より上側に配置された場合でもバーンアウトを防止することができる。
【００２３】
請求項１５の手段では、閉空間の凝縮領域に冷媒より比重の重い可動体が収容され、この可動体が沸騰冷却容器の姿勢変化に応じて凝縮領域を移動できる。なお、凝縮領域とは、発熱体の熱を受けて沸騰した冷媒が凝縮潜熱を放出して凝縮できる領域である。これにより、閉空間の凝縮領域に可動体が収容されていない場合と比較して、凝縮領域での液冷媒の淀み（凝縮領域と沸騰領域とを循環しないで淀んでいる液冷媒）を少なくできることにより放熱性能を向上できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の沸騰冷却装置を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１は沸騰冷却装置の断面図である。
本実施例の沸騰冷却装置１は、携帯端末に使用される半導体素子等を具備した発熱体２を冷却するもので、沸騰冷却容器３（下述する）と放熱フィン４から成る。
沸騰冷却容器３は、一定の間隔を保って対向する受熱壁５と放熱壁６、この両者間の外周を囲む周側壁７、受熱壁５と放熱壁６との間に設けられた複数の柱部材８（本発明の伝熱部材）より成り、受熱壁５、放熱壁６、及び周側壁７によって密閉された空間を形成して、その閉空間に所定量の冷媒Ｒが封入されている。
【００２６】
この沸騰冷却容器３は、例えばアルミニウム等の熱伝導性に優れる金属材料から成り、横寸法及び縦寸法に対して高さ寸法（図１の上下方向の寸法）が小さい偏平な箱型（例えば縦：６０〜７０mm、横：６０〜７０mm、高さ：５〜１０mm）に設けられている。なお、放熱壁６、周側壁７、及び柱部材８は一体に成形され、受熱壁５とろう付けにより気密に組合わされている。容器３の材料としては、アルミニウム以外に銅、ステンレス等を使用しても良い。
本実施例の特徴である柱部材８は、周側壁７と同じ高さで複数個設けられ、放熱壁６の平面上で相互に略等間隔に配置されている（図２参照）。
【００２７】
冷媒Ｒは、容器３内に形成される閉空間の半分強程度（閉空間の容積の約６〜７割）の量が注入パイプ９を通じて注入されている（図１参照）。注入パイプ９は、図３に示す様に、周側壁７の一部に設けられた注入口１０に接続され、冷媒Ｒを注入した後、先端を封じ切って密閉される。なお、容器３の形状は、注入パイプ９の飛び出しを無くすために、図４に示す様に、注入口１０が設けられた周側壁７の一部を内側へ窪ませた形状としても良い。
発熱体２は、受熱壁５の表面略中央部に配されて、図示しないボルト等の締め付けによって受熱壁５の表面に密着した状態で固定されている。
放熱フィン４は、熱伝導性に優れるアルミニウム又は銅等で形成され、放熱壁６の表面全体に渡って配され、図示しないボルト等の締め付けにより放熱壁６の表面に密着した状態で固定されている。
【００２８】
次に、本実施例の作動を説明する。
ａ）沸騰冷却装置１を図５に示す姿勢（受熱壁５が放熱壁６の下方側に位置する）で使用する場合。
発熱体２から発生した熱は、受熱壁５を通じて容器３内に封入された冷媒Ｒに伝達されて冷媒Ｒを沸騰させる。但し、発熱体２から受熱壁５へ伝わる熱は、発熱体２の取付け部位から遠くなる程少なくなるため、容器３内の冷媒Ｒは、主に発熱体２の取付け部位に対応する領域（沸騰領域）で沸騰する。沸騰領域で沸騰した蒸気冷媒Ｒは、閉空間を水平方向（図５の左右方向）に拡がり、閉空間の沸騰領域から外れた領域（凝縮領域）で容器内壁面（放熱壁６、周側壁７、柱部材８の各壁面）に凝縮して液化する。液化した冷媒Ｒは、凝縮領域から再び沸騰領域へ供給されて、上記サイクル（沸騰−凝縮−液化）を繰り返す。発熱体２から冷媒Ｒに伝達された熱は、蒸気冷媒Ｒが容器内壁面に凝縮する際に凝縮潜熱として放出され、その凝縮潜熱が放熱壁６全体に伝わり、放熱壁６から放熱フィン４を通じて大気に放出される。
この場合、柱部材８は、沸騰領域では放熱面積を増大し、凝縮領域では凝縮面積を増大させることができるため、その放熱面積及び凝縮面積の増大した分、放熱性能を向上させることができる。
【００２９】
ｂ）沸騰冷却装置１を図１に示す姿勢（受熱壁５が放熱壁６の上方側に位置する）で使用する場合。
発熱体２から発生した熱は、受熱壁５から柱部材８に伝達され、その柱部材８を通じて放熱壁６に伝達されるとともに、柱部材８に接触する冷媒Ｒに伝達されて冷媒Ｒを沸騰させる。但し、発熱体２の取付け部位から遠くなる程、柱部材８の温度も低下するため、容器３内の冷媒Ｒは、発熱体２の取付け部位に配置された柱部材８に接触する領域（沸騰領域）で主に沸騰する。沸騰した蒸気冷媒Ｒは、閉空間を水平方向（図１の左右方向）に拡がり、閉空間の沸騰領域から外れた領域（凝縮領域）で容器内壁面（受熱壁５、周側壁７、柱部材８の各壁面）に凝縮して液化する。液化した冷媒Ｒは、凝縮領域から再び沸騰領域へ供給されて、上記サイクル（沸騰−凝縮−液化）を繰り返す。発熱体２から冷媒Ｒに伝達された熱は、蒸気冷媒Ｒが容器内壁面に凝縮する際に凝縮潜熱として放出され、その凝縮潜熱が放熱壁６全体に伝わり、放熱壁６から放熱フィン４を通じて大気に放出される。一方、柱部材８を通じて放熱壁６に伝達された熱も、放熱壁６から放熱フィン４を通じて大気に放出される。
【００３０】
（本実施例の効果）
本実施例では、受熱壁５が放熱壁６の上方側に位置する使用状態の時でも、発熱体２から発生した熱を柱部材８を通じて冷媒Ｒに伝達できるため、冷媒Ｒの沸騰／凝縮の繰り返しによる熱伝達によって発熱体２を冷却することができる。また、柱部材８によって直接受熱壁５から放熱壁６へ熱伝達できるため、高い放熱性能を得ることができる。
なお、本実施例では、複数の柱部材８を放熱壁６の平面上で略等間隔に配置したが、図６に示す様に、ランダムに配置しても良い。
【００３１】
（第２実施例）
図７は沸騰冷却装置１の断面図である。
本実施例は、柱部材８の断面積を高さ方向（図７の上下方向）で変化させた一例を示すものである。
柱部材８は、図７に示す様に、受熱壁５側から放熱壁６側へ向かって断面積が次第に大きくなる略円錐形状に設けられている。
この場合、容器３内の閉空間は、容器３の高さ方向において放熱壁６側より受熱壁５側の方が広くなる。このため、受熱壁５が放熱壁６の上方側に位置する使用状態の時には、図７に示す様に、冷媒Ｒの液面が高くなって受熱壁５に近づけることができる。このため、受熱壁５から柱部材８を通じて冷媒Ｒへ伝熱される伝熱経路を小さく（短く）できることから、熱抵抗が小さくなって放熱性能を向上できる。
また、受熱壁５が放熱壁６の下方側に位置する使用状態の時には、図８に示す様に、冷媒Ｒの液面が低くなって容器３内の凝縮空間を大きく確保できるため、放熱性を向上する上で効果がある。
【００３２】
（第３実施例）
図９は沸騰冷却装置１の断面図である。
本実施例は、柱部材８を閉空間の沸騰領域（発熱体２の取付け部位に対応する領域）に密に配置した一例を示すものである。
受熱壁５の発熱体２が取付けられている部分は、熱流束が高い（単位断面積当たりの移動熱量が大きい）ため、例えば受熱壁５が放熱壁６より上方側に配置されている場合（図９に示す状態）には、容器３内の冷媒Ｒが受熱壁５に接触していないことから、発熱体２の放熱量が大きくなった時にバーンアウトを生じる可能性がある。
これに対し、本実施例では、図９及び図１０（図９のＢ−Ｂ線に沿う断面図）に示す様に、容器３内の沸騰領域に柱部材８を密に配置したことで放熱面積を増大できるため、放熱性が向上してバーンアウトを防止することができる。
【００３３】
（第４実施例）
図１１は沸騰冷却装置１の断面図である。
本実施例は、放熱壁６の内壁面（受熱壁５と対向する面）を凹形状（緩やかに湾曲した形状）とした一例を示すものである。
本実施例の場合、容器３内の閉空間は、容器３の高さ方向（図１１の上下方向）において放熱壁６側より受熱壁５側の方が広くなっている。このため、受熱壁５が放熱壁６の上方側に配置される使用状態の時（図１１に示す状態）は、受熱壁５が放熱壁６の下方側に配置される使用状態の時より、容器３内（閉空間）に封入されている冷媒Ｒの液面が高くなる。その結果、発熱体２の熱が受熱壁５から柱部材８を通じて冷媒Ｒへ伝わる伝熱経路が短くなるため、熱抵抗が小さくなって放熱性能を向上できる。
【００３４】
（第５実施例）
図１２は沸騰冷却装置１の断面図である。
本実施例は、容器３内の凝縮領域に可動体１１を収容した一例を示すものである。
可動体１１は、図１４（図１２のＣ−Ｃ線に沿う断面図）に示す様に略口字形に設けられて、容器３内の沸騰領域に配置された柱部材８Ａの周囲に配されている。この可動体１１は、容器３に対して固定されておらず、容器３内を上下移動可能に設けられている。但し、可動体１１は冷媒Ｒより比重が重く、容器３を天地方向に逆転して使用した場合でも絶えず容器３内の下部側に位置している（図１２及び図１３参照）。この様に、容器３内の凝縮領域に可動体１１を収容したことで、沸騰領域の冷媒Ｒ液面が上昇するとともに、凝縮領域での液冷媒Ｒの淀み（凝縮領域と沸騰領域とを循環しないで淀んでいる液冷媒Ｒ）を少なくできることから放熱性能を向上できる効果が生じる。
【００３５】
（第６実施例）
図１５は沸騰冷却装置１の断面図である。
本実施例は、容器３内の凝縮領域に可動体１１を収容した他の例を示すものである。
可動体１１は、図１５に示す様に容器３を立てた姿勢で使用した場合に、容器３内の下部側に形成される凝縮領域に収容されている。また、可動体１１は、図１６（図１５のＤ−Ｄ線に沿う断面図）に示す様に、容器３内の凝縮領域を上下方向に移動可能な状態で収容されており、容器３を上下逆転して使用した場合でも絶えず容器３内の下部側に位置している（図１５参照）。本実施例でも、凝縮領域での液冷媒Ｒの淀みを少なくできるので放熱性能の向上を期待できる。
【００３６】
（第７実施例）
図１７は沸騰冷却装置１の斜視図である。
本実施例は、沸騰冷却容器３内（閉空間）に伝熱部材としての波形フィン１２を配置した一例を示すものである。
沸騰冷却容器３は、放熱壁６が１枚の金属板を所定の大きさに切断して形成され、受熱壁５と周側壁７とが放熱壁６と同一の金属板をプレス成形して一体に設けられている（図１８参照）。なお、容器３の金属材料は、熱伝導性の高いアルミニウム、銅、またはステンレス等を使用することができる。放熱壁６には、容器３と同一の金属材料によって成形された放熱フィン４が固定されている。受熱壁５には、表面の略中央部に発熱体２がボルト（図示しない）等の締め付けによって固定されている。
【００３７】
波形フィン１２は、図１９に示す様に、例えばアルミニウム等の熱伝導性の高い金属製の薄板を交互に折り曲げて波状に成形したもので、容器３内の全域に渡って配され、各折り曲げ部が受熱壁５の内壁面と放熱壁６の内壁面とに接触してろう付け等により接合されている（図１８参照）。なお、波形フィン１２は、図２０に示す様に、フィン壁面１２ａに開口部１２ｂを設けても良いし、図２１及び図２２に示す様に、フィン壁面１２ａにルーバ１２ｃが形成されていても良い。あるいは、図２３及び図２４に示す様に、波形フィン１２の折り曲げ部の位置をずらして段付形状とすることによってフィン壁面１２ａに開口部１２ｂを設けても良い。
【００３８】
本実施例によれば、容器３内に波形フィン１２を配置して受熱壁５と放熱壁６とに接触させたことにより、受熱壁５が放熱壁６の上方側に位置する使用状態の時でも、発熱体２から発生した熱を波形フィン１２を通じて冷媒Ｒに伝達することができる。また、波形フィン１２自身によって直接受熱壁５から放熱壁６へ熱伝達できるため、高い放熱性能を得ることができる。なお、波形フィン１２は、フィン壁面１２ａに開口部１２ｂやルーバ１２ｃを形成することで、その開口部１２ｂやルーバ１２ｃの切り起こし穴を冷媒Ｒが流通できるため、容器３内の全域に波形フィン１２を配置しても冷媒Ｒの循環が妨げられることはない。
更に、本実施例では、受熱壁５及び放熱壁６の板厚が薄い場合でも、波形フィン１２がリブ（補強材）の機能を果たすことによって発熱体２の取付け面強度及び放熱フィン４の接合面強度を向上できる。このため、受熱壁５と発熱体２との接触熱抵抗及び放熱壁６と放熱フィン４との接触熱抵抗を減らして放熱性能の向上を図ることができる。
【００３９】
伝熱部材として第１実施例に記載した様な多数の柱部材８（図１参照）を使用する場合には、放熱壁６または受熱壁５と接触する各柱部材８の端面の平面度を厳しく管理する必要があるとともに、各柱部材８の高さも一致させる必要がある。このため、柱部材８を切削によって形成すると極めてコストが高くなってしまう。これに対し、伝熱部材として波形フィン１２を使用した場合は、波形フィン１２自体が高さ方向（図１８の上下方向）に弾力性を有しているため、厳しい寸法管理を必要とせず、受熱壁５及び放熱壁６に対して容易にろう付けすることができる。
また、柱部材８を型成形することもできるが、この場合、放熱面積を増大させるために柱部材８をより細かな形状とするのが困難であるのに対して、波形フィン１２を使用すれば容易に放熱面積を増大させることができる。
【００４０】
（変形例）
本実施例の場合、図２５に示す様に、高さの低い波形フィン１２を二段（または三段以上）に配置しても良い。但し、各波形フィン１２は、相互に熱伝達できる様に折り曲げ部同士の位置を合わせて接合されている。
沸騰冷却容器３は、図２６に示す様に、受熱壁５を１枚の金属板で形成し、放熱壁６と周側壁７とをプレス成形によって一体に設けても良い。または、図２７に示す様に、放熱壁６と受熱壁５とを同一形状（皿形）に成形しても良い。あるいは、図２８に示す様に、受熱壁５と周側壁７とをプレス成形でなく切削加工によって一体に形成することもできる。この場合、受熱壁５を１枚の金属板で形成し、放熱壁６と周側壁７とを切削加工によって一体に形成しても良いことは言うまでもない。
【００４１】
（第８実施例）
図２９は沸騰冷却容器３の断面図である。
本実施例では、波形フィン１２のフィンピッチ（折り曲げ部と折り曲げ部との間隔）が発熱体２の取付け部位に対応する領域で密（小さい）となる様に設けられている。これにより、波形フィン１２の放熱面積が増大して放熱性能を向上できる。
また、受熱壁５の発熱体２が取り付けられている部分は、熱流束が高い（単位面積当たりの移動熱量が大きい）ため、発熱体２から放出される放熱量が増大すると容易にバーンアウトを生じる可能性がある。これに対して、発熱体２の取付け部位に対応する領域で波形フィン１２のフィンピッチを密にすると、波形フィン１２の伝熱面積が増大して熱抵抗を低減できるため、発熱体２から放出される放熱量が増大してもバーンアウトの発生を防ぐことが可能である。
【００４２】
（変形例）
本実施例の場合、図２９に示した様に１枚の金属板を途中でフィンピッチが密となる様に成形しても良いが、図３０に示す様に、元々フィンピッチの異なる別々の波形フィン１２Ａ、１２Ｂを使用することもできる。
また、図３１に示す様に、容器３内全体にフィンピッチが均等に折り曲げられた波形フィン１２を配置し、さらに発熱体２の取付け部位に対応する領域のみ波形フィン１２よりフィンピッチの小さいフィン部材１３を受熱壁５に接触させて配置しても良い。あるいは、図３２に示す様に、発熱体２の取付け部位に対応する領域で受熱壁５の内壁面に凹凸５ａを設けても良い。この場合、受熱壁５の表面積が増大して放熱性能を向上できるメリットがある。
【００４３】
（第９実施例）
図３３は沸騰冷却容器３の断面図である。
本実施例では、発熱体２の取付け部位に対応する領域に断面積の大きい中実の伝熱部材１４を配置し、その他の領域に波形フィン１２を配置している。
中実の伝熱部材１４は、熱伝導性の高い金属材料（例えばアルミニウム）によって形成され、一端面（図３３の下端面）が受熱壁５の内壁面に密着し、他端面が放熱壁６の内壁面に密着して一体ろう付け等により接合されている。この場合、受熱壁５から放熱壁６へ熱伝導するための伝熱面積を増大できるため、受熱壁５が放熱壁６の上側に配置された場合でも、発熱体２の熱をより早く冷媒Ｒへ伝えることができる。これにより、放熱性能を向上できる。
【００４４】
（第１０実施例）
図３４は沸騰冷却装置１の断面図である。
本実施例では、第１実施例に記載した沸騰冷却容器３（伝熱部材として柱部材８を具備する）を用い、且つ発熱体２の取付け部位に対応する領域で柱部材８の間に波形フィン１２を配置している。
波形フィン１２は、その上下両端部が受熱壁５と放熱壁６とに接触するとともに、各折り曲げ部が柱部材８の壁面に接触して配置されている。これにより、波形フィン１２の分だけ放熱面積が増大して放熱性能を向上できるとともに、受熱壁５から放熱壁６へ熱を伝達するための伝熱面積を増大できるため、受熱壁５が放熱壁６の上側に配置された場合でも、バーンアウトを防ぐことが可能である。また、この場合、図３５に示す様に、波形フィン１２の柱部材８との接触部以外にスリット（穴）１２ｄを設けることにより、冷媒Ｒの循環が波形フィン１２によって妨げられるのを防止できるため、さらに放熱性能を向上できる。
なお、波形フィン１２は、発熱体２の取付け部位に対応する領域だけでなく、全ての柱部材８の間に配置しても良い。
【００４５】
（第１１実施例）
図３６は沸騰冷却容器３の断面図である。
本実施例では、波形フィン１２の折り曲げ部の稜線に沿った方向（図３６の上下方向）の両端と容器３の内壁面（周側壁７の内壁面）との間にクリアランスＣが設定されている。これにより、クリアランスＣを通って沸騰蒸気と凝縮液との移動が容易になるため、熱が周辺に拡散し易くなって放熱性能を向上できる。
また、波形フィン１２の両端だけでなく、図３７に示す様に、中央部にもクリアランスＣを設けることにより、発熱体２の取付け部位に対応する領域から沸騰蒸気が拡散されるとともに、凝縮液の戻りも容易になる。
【００４６】
（第１２実施例）
図３８は沸騰冷却容器３の分解斜視図である。
本実施例の沸騰冷却容器３は、１枚の金属板によって形成される放熱壁６（または受熱壁５）と、受熱壁５（または放熱壁６）と周側壁７とが一体に形成されたケース１５と、多数の柱状の伝熱部材１６と、冷媒Ｒを注入するための注入パイプ９とから構成され、各部材の接触面にブレージングシート（図示しない）を挟んで一体ろう付けされている。
この構成によれば、伝熱部材１６が容器３と別体であるため、伝熱部材１６の形状を自由に設計できるとともに、自由な配置が可能である。また、柱状の伝熱部材１６をケース１５と一体に切削により形成する場合は、放熱壁６（または受熱壁５）に接合される伝熱部材１６の端面の平面度を厳しく管理する必要があるため製造が困難であるが、伝熱部材１６をケース１５と別体で成形する場合は比較的容易に製造することができる。
さらに、伝熱部材１６に使用する金属材料を受熱壁５及び放熱壁６に使用する金属材料より柔らかくすることにより、放熱壁６と受熱壁５との間で伝熱部材１６を押し潰して接合することも可能である。この場合、伝熱部材１６を配置する閉空間の高さ（深さ）と伝熱部材１６との寸法公差を比較的大きく設定できるため、製造が容易である。
【００４７】
（第１３実施例）
図３９は沸騰冷却容器３の分解斜視図である。
本実施例は、伝熱部材１６を円柱形状とした場合の一例を示すもので、第１２実施例と同じ効果を得ることができる。
【００４８】
（第１４実施例）
図４０は沸騰冷却容器３の分解斜視図である。
本実施例は、伝熱部材１６を略円錐形状とした場合の一例を示すもので、第１２実施例と同じ効果を得ることができる。
【００４９】
（第１５実施例）
図４１は沸騰冷却容器３の分解斜視図である。
本実施例は、伝熱部材１６として線状の部材を折り曲げたものを使用し、各折り曲げ部で受熱壁５及び放熱壁６と接触させている。この場合も、伝熱部材１６の形状を自由に設計でき、且つ製造も容易である。
【００５０】
（第１６実施例）
図４２は沸騰冷却容器３の分解斜視図である。
本実施例は、球状の伝熱部材１６を使用した一例を示すもので、第１２実施例と同じ効果を得ることができる。
【００５１】
（第１７実施例）
図４３は沸騰冷却容器３の分解斜視図である。
本実施例は、棒状（円柱状）あるいはチューブ等の伝熱部材１６を交互に重ねて使用した一例を示すものである。
【００５２】
（第１８実施例）
図４４は沸騰冷却容器３の分解斜視図である。
本実施例は、伝熱部材１６として押出成形品を使用した一例を示すもので、第１７実施例と同様に、各伝熱部材１６を交互に重ねて配置している。押出成形品の場合は、製品の高さや平面度を精度良く作ることができるため、受熱壁５及び放熱壁６とのろう付けを良好に行うことができる。
【００５３】
（第１９実施例）
図４５は沸騰冷却容器３の分解斜視図である。
本実施例は、伝熱部材１６として押出成形品を使用した他の例を示すものである。この伝熱部材１６は、内部に複数の通路１６ａが貫通するチューブを用いたもので、各チューブを交互に重ねて配置している。チューブに形成された通路１６ａは、図４５に示す様に、中央部で通路断面積が小さくなる様に設けられている。これにより、発熱体２の取付け部位に対応する領域で伝熱部材１６を密に配置することができる。
【００５４】
（第２０実施例）
図４６は沸騰冷却容器３の分解斜視図である。
本実施例は、コルゲートフィンを円形にした伝熱部材１６を使用している。この伝熱部材１６を収容するケース１５は、図４６に示す様に、伝熱部材１６の形状（円形）に対応した円形の室１５ａを形成しても良い。
【００５５】
（第２１実施例）
図４７は沸騰冷却容器３の分解斜視図である。
本実施例は、ケース１５をプレス成形した場合の一例を示すものである。
プレス成形では比較的薄い金属板を使用するため、平面度や強度等が必要な部分（例えば受熱壁５の表面や、注入パイプ９が接合される部位等）には、図４７に示す様に、ケース１５の外側から肉厚のある別部材１７、１８を一体ろう付けして使用しても良い。なお、伝熱部材１６としては、上記第１２実施例から第２０実施例に示した何れかのものを使用することができる。勿論、これ以外の形状でも良いことは言うまでもない。
本実施例の場合、容器３全体を一体ろう付けによって簡単に製造することができるとともに、上記の様に別部材１７、１８を使用することで各部毎に適正な肉厚を確保することが可能である。
【００５６】
（第２２実施例）
図４８は沸騰冷却容器３の分解斜視図である。
本実施例の沸騰冷却容器３は、複数のスリット１９ａが形成された金属板１９を複数枚具備し、その複数枚の金属板１９をスリット１９ａが交互に交差する様に重ね合わせ、その両外側にそれぞれ平板状の金属板から成る放熱壁６と受熱壁５とを重ねて構成され、受熱壁５及び放熱壁６とともに各金属板１９を一体ろう付けして製造されている。
この場合、受熱壁５及び放熱壁６を含む複数枚の金属板１９を積層して容器３を構成できるため、切削加工や型成形等で製造する場合と比較して簡単に容器３を製造することができる。また、スリット１９ａの形状、容器３の大きさ等の設計自由度も高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】沸騰冷却装置の断面図である（第１実施例）。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である（第１実施例）。
【図３】沸騰冷却容器の分解斜視図である（第１実施例）。
【図４】沸騰冷却容器の斜視図である（第１実施例）。
【図５】沸騰冷却装置の断面図である（第１実施例）。
【図６】柱部材の配置を示す沸騰冷却容器の断面図である（第１実施例）。
【図７】沸騰冷却装置の断面図である（第２実施例）。
【図８】沸騰冷却装置の断面図である（第２実施例）。
【図９】沸騰冷却装置の断面図である（第３実施例）。
【図１０】図９のＢ−Ｂ線に沿う断面図である（第３実施例）。
【図１１】沸騰冷却装置の断面図である（第４実施例）。
【図１２】沸騰冷却装置の断面図である（第５実施例）。
【図１３】沸騰冷却装置の断面図である（第５実施例）。
【図１４】図１２のＣ−Ｃ線に沿う断面図である（第５実施例）。
【図１５】沸騰冷却装置の断面図である（第６実施例）。
【図１６】図１５のＤ−Ｄ線に沿う断面図である（第６実施例）。
【図１７】沸騰冷却装置の斜視図である（第７実施例）。
【図１８】沸騰冷却容器の断面図である（第７実施例）。
【図１９】波形フィンの斜視図である。
【図２０】開口部を有する波形フィンの斜視図である。
【図２１】ルーバを有する波形フィンの側面図である。
【図２２】ルーバを有する波形フィンの平面図である。
【図２３】波形フィンの斜視図である。
【図２４】波形フィンの断面図である。
【図２５】沸騰冷却容器の断面図である（第７実施例）。
【図２６】沸騰冷却容器の断面図である（第７実施例）。
【図２７】沸騰冷却容器の断面図である（第７実施例）。
【図２８】沸騰冷却容器の断面図である（第７実施例）。
【図２９】沸騰冷却容器の断面図である（第８実施例）。
【図３０】沸騰冷却容器の断面図である（第８実施例）。
【図３１】沸騰冷却容器の断面図である（第８実施例）。
【図３２】沸騰冷却容器の断面図である（第８実施例）。
【図３３】沸騰冷却容器の断面図である（第９実施例）。
【図３４】沸騰冷却装置の断面図である（第１０実施例）。
【図３５】図３４のＥ−Ｅ線に沿う断面図である（第１０実施例）。
【図３６】沸騰冷却容器の断面図である（第１１実施例）。
【図３７】沸騰冷却容器の断面図である（第１１実施例）。
【図３８】沸騰冷却容器の分解斜視図である（第１２実施例）。
【図３９】沸騰冷却容器の分解斜視図である（第１３実施例）。
【図４０】沸騰冷却容器の分解斜視図である（第１４実施例）。
【図４１】沸騰冷却容器の分解斜視図である（第１５実施例）。
【図４２】沸騰冷却容器の分解斜視図である（第１６実施例）。
【図４３】沸騰冷却容器の分解斜視図である（第１７実施例）。
【図４４】沸騰冷却容器の分解斜視図である（第１８実施例）。
【図４５】沸騰冷却容器の分解斜視図である（第１９実施例）。
【図４６】沸騰冷却容器の分解斜視図である（第２０実施例）。
【図４７】沸騰冷却容器の分解斜視図である（第２１実施例）。
【図４８】沸騰冷却容器の分解斜視図である（第２２実施例）。
【符号の説明】
１    沸騰冷却装置
２    発熱体
３    沸騰冷却容器
４    放熱フィン
５    受熱壁
６    放熱壁
８    柱部材（伝熱部材）
１１    可動体
１２    波形フィン（伝熱部材）
１２ａ  フィン壁面
１２ｂ  開口部
１２ｃ  ルーバ
１３    フィン部材
１４    中実の伝熱部材（第９実施例）
１６    伝熱部材（第１２実施例〜第２２実施例）
１９    金属板
１９ａ  スリット
Ｒ    冷媒
【図１】
0003654326.tif 000002
【図２】
0003654326.tif 000003
【図３】
0003654326.tif 000004
【図４】
0003654326.tif 000005
【図５】
0003654326.tif 000006
【図６】
0003654326.tif 000007
【図７】
0003654326.tif 000008
【図８】
0003654326.tif 000009
【図９】
0003654326.tif 000010
【図１０】
0003654326.tif 000011
【図１１】
0003654326.tif 000012
【図１２】
0003654326.tif 000013
【図１３】
0003654326.tif 000014
【図１４】
0003654326.tif 000015
【図１５】
0003654326.tif 000016
【図１６】
0003654326.tif 000017
【図１７】
0003654326.tif 000018
【図１８】
0003654326.tif 000019
【図１９】
0003654326.tif 000020
【図２０】
0003654326.tif 000021
【図２１】
0003654326.tif 000022
【図２２】
0003654326.tif 000023
【図２３】
0003654326.tif 000024
【図２４】
0003654326.tif 000025
【図２５】
0003654326.tif 000026
【図２６】
0003654326.tif 000027
【図２７】
0003654326.tif 000028
【図２８】
0003654326.tif 000029
【図２９】
0003654326.tif 000030
【図３０】
0003654326.tif 000031
【図３１】
0003654326.tif 000032
【図３２】
0003654326.tif 000033
【図３３】
0003654326.tif 000034
【図３４】
0003654326.tif 000035
【図３５】
0003654326.tif 000036
【図３６】
0003654326.tif 000037
【図３７】
0003654326.tif 000038
【図３８】
0003654326.tif 000039
【図３９】
0003654326.tif 000040
【図４０】
0003654326.tif 000041
【図４１】
0003654326.tif 000042
【図４２】
0003654326.tif 000043
【図４３】
0003654326.tif 000044
【図４４】
0003654326.tif 000045
【図４５】
0003654326.tif 000046
【図４６】
0003654326.tif 000047
【図４７】
0003654326.tif 000048
【図４８】
0003654326.tif 000049