(57)【要約】  冷媒が気液二相状態で流動する相変化冷却装置においては、放熱領域を拡大しても冷却能力の十分な向上が図れないため、本発明の放熱装置は、気液二相状態の冷媒が流入し、気液二相状態の冷媒に含まれる気相冷媒が充満する気相冷媒拡散部と、第１のヘッダと、第２のヘッダと、第１のヘッダと第２のヘッダを連結し気相冷媒が流動する複数の放熱管、とを備える放熱部と、気相冷媒拡散部と第１のヘッダを接続し、気相冷媒が流動する気相側接続部、とを有する。
2017110740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気液二相状態の冷媒が流入し、前記気液二相状態の冷媒に含まれる気相冷媒が充満する気相冷媒拡散手段と、
第１のヘッダと、第２のヘッダと、前記第１のヘッダと前記第２のヘッダを連結し前記気相冷媒が流動する複数の放熱管、とを備える放熱手段と、
前記気相冷媒拡散手段と前記第１のヘッダを接続し、前記気相冷媒が流動する気相側接続手段、とを有する
放熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載した放熱装置において、
前記気相側接続手段は、前記第１のヘッダの長手方向の中央領域と前記気相冷媒拡散手段を接続する
放熱装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載した放熱装置において、
前記放熱管の第１の端部が前記第１のヘッダの内部まで延伸しており、
前記気相側接続手段は第１の管状構造を備え、
前記第１の管状構造の中心軸の延長が、前記第１の端部よりも上側に位置している
放熱装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載した放熱装置において、
前記気相側接続手段は第１の管状構造を備え、
前記放熱管の中心軸と前記第１の管状構造の中心軸は、同一平面上において平行関係にない
放熱装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載した放熱装置において、
前記放熱手段は、複数の放熱器を含み、
前記放熱器は、前記第１のヘッダを構成する第３のヘッダと、前記第２のヘッダを構成する第４のヘッダと、前記第３のヘッダと前記第４のヘッダを連結し前記気相冷媒が流動する前記複数の放熱管、とを備え、
前記気相側接続手段は、前記気相冷媒拡散手段と前記第３のヘッダをそれぞれ接続し、前記気相冷媒が流動する複数の気相側接続構造を含み、
前記気相側接続構造は、前記第３のヘッダの長手方向の中央領域と前記気相冷媒拡散手段をそれぞれ接続する
放熱装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載した放熱装置において、
前記放熱管を通過した液相冷媒を収容し輸送する液相冷媒輸送手段と、
前記液相冷媒輸送手段と前記第２のヘッダを接続し、前記液相冷媒が流動する液相側接続手段、とを有する
放熱装置。
【請求項７】
請求項６に記載した放熱装置において、
前記放熱管の第２の端部が前記第２のヘッダの内部まで延伸しており、
前記液相側接続手段は第２の管状構造を備え、
前記第２の管状構造の中心軸の延長が、前記第２の端部よりも下側に位置している
放熱装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載した放熱装置と、
受熱して前記気液二相状態の冷媒を生成する受熱手段と、
前記受熱手段と前記気相冷媒拡散手段を接続する第１の接続手段と、
前記受熱手段と前記液相冷媒輸送手段を接続する第２の接続手段、とを有する
相変化冷却装置。
【請求項９】
気液二相状態の冷媒を受け付け、前記気液二相状態の冷媒に含まれる気相冷媒を一様に拡散させて拡散気相冷媒を生成し、
前記拡散気相冷媒を分岐して複数の気相冷媒流を生成し、
前記複数の気相冷媒流をそれぞれ凝縮液化させる
放熱方法。
【請求項１０】
請求項９に記載した放熱方法において、
前記複数の気相冷媒流の流量の分布が対称になるように、前記拡散気相冷媒を分岐する
放熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱装置、それを用いた相変化冷却装置、および放熱方法に関し、特に、電子機器などの冷却に用いられる放熱装置、それを用いた相変化冷却装置、および放熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、高性能化にともなって、その発熱量および発熱密度が増大している。このような電子機器等を効率的に冷却するため、冷却能力が高い冷却方式を採用する必要がある。冷却能力が高い冷却方式の一つとして、冷媒の相変化を用いた相変化冷却方式が注目されている。【０００３】
相変化冷却方式による冷却装置（相変化冷却装置）においては、受熱部で受熱した冷媒が沸騰（気化）し、気液二相流となって放熱部に流動する。そして、放熱部において気相冷媒が凝縮し放熱することにより熱輸送を行う。このとき、気液二相流に含まれる液相冷媒が、放熱部を構成する放熱チューブに直接進入すると、放熱チューブが入口部近傍で閉塞して気相冷媒の進入を阻害する。そのため、冷媒が良好に循環できなくなるという問題点があった。【０００４】
このような問題点を解決する技術の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された相変化冷却装置（沸騰冷却装置）は、内部に液冷媒を貯留する冷媒槽と、この冷媒槽で発熱体の熱を受けて沸騰した冷媒蒸気を外部流体（例えば空気）との熱交換によって液化する放熱器とを備える。【０００５】
放熱器は、冷媒槽で発熱体の熱を受けて沸騰した冷媒蒸気が流入する蒸気側ヘッダ、放熱チューブと放熱フィンからなるコア部、およびコア部で液化した凝縮液が流入する液側ヘッダを備える。放熱チューブは、蒸気側ヘッダと液側ヘッダとを連通している。そして、放熱チューブの一方の端部は、蒸気側ヘッダのヘッダプレートの内壁面より蒸気側ヘッダの内部へ突出して設けられ、気液分離構造を形成している。【０００６】
このような構成としたことにより、冷媒槽から冷媒蒸気とともに飛散した液冷媒が蒸気側ヘッダ内へ進入しても、蒸気側ヘッダ内の気液分離構造によって液冷媒と冷媒蒸気とが分離され、液冷媒が放熱チューブへ進入することを阻止できる。その結果、特許文献１に記載された沸騰冷却装置によれば、略冷媒蒸気のみが放熱チューブへ進入することができ、冷媒槽と放熱器との間を冷媒が良好に循環できるので、安定的に動作させることができる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１５６４４４号公報（段落［００１０］〜［００２２］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、特許文献１に記載された関連する相変化冷却装置（沸騰冷却装置）は、放熱チューブの一方の端部が蒸気側ヘッダの内部へ突出して設けられた放熱器を備えた構成としている。このような構成において、冷却能力を増大させるために放熱チューブを増加させて放熱領域を拡大しても、放熱チューブの突出した端部によって気相冷媒の流動が妨げられるので、気相冷媒は蒸気側ヘッダの端まで十分に充満することができない。その結果、関連する相変化冷却装置の冷却能力の向上が図れないという問題があった。【０００９】
このように、冷媒が気液二相状態で流動する相変化冷却装置においては、放熱領域を拡大しても冷却能力の十分な向上が図れない、という問題があった。【００１０】
本発明の目的は、上述した課題である、冷媒が気液二相状態で流動する相変化冷却装置においては、放熱領域を拡大しても冷却能力の十分な向上が図れない、という課題を解決する放熱装置、それを用いた相変化冷却装置、および放熱方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の放熱装置は、気液二相状態の冷媒が流入し、気液二相状態の冷媒に含まれる気相冷媒が充満する気相冷媒拡散部と、第１のヘッダと、第２のヘッダと、第１のヘッダと第２のヘッダを連結し気相冷媒が流動する複数の放熱管、とを備える放熱部と、気相冷媒拡散部と第１のヘッダを接続し、気相冷媒が流動する気相側接続部、とを有する。【００１２】
本発明の放熱方法は、気液二相状態の冷媒を受け付け、気液二相状態の冷媒に含まれる気相冷媒を一様に拡散させて拡散気相冷媒を生成し、拡散気相冷媒を分岐して複数の気相冷媒流を生成し、複数の気相冷媒流をそれぞれ凝縮液化させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の放熱装置、それを用いた相変化冷却装置、および放熱方法によれば、冷媒が気液二相状態で流動する相変化冷却方式を用いる場合であっても、放熱領域を拡大することにより冷却能力の十分な向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る放熱装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る放熱装置が備える放熱部の構成を示す正面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る放熱装置が備える放熱部の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る放熱装置の別の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る放熱装置の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る放熱装置の別の構成を示す正面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る相変化冷却装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る放熱装置１００の構成を示す断面図である。本実施形態による放熱装置１００は、気相冷媒拡散部１１０、放熱部１２０、および気相側接続部１３０を有する。図２に放熱部１２０の正面図を、図３に放熱部１２０の断面図をそれぞれ示す。
【００１７】
気相冷媒拡散部１１０には気液二相状態の冷媒が流入し、この気液二相状態の冷媒に含まれる気相冷媒が充満する。放熱部１２０は、第１のヘッダ１２１、第２のヘッダ１２２、および第１のヘッダ１２１と第２のヘッダ１２２を連結し気相冷媒が流動する複数の放熱管１２３を備える。そして、気相側接続部１３０は、気相冷媒拡散部１１０と第１のヘッダ１２１を接続し、それにより気相冷媒が流動する。
【００１８】
このような構成としたことにより、気液二相状態の冷媒に含まれる気相冷媒は、気相冷媒拡散部１１０内で拡散し充満した後に、気相側接続部１３０を通って放熱部１２０を構成する第１のヘッダ１２１に流入する。そのため、冷却能力を増大させるために放熱管１２３の個数を増加させて放熱領域を拡大した場合であっても、放熱管１２３が気相冷媒の流入および拡散を阻害することはない。したがって、本実施形態の放熱装置１００によれば、冷媒が気液二相状態で流動する相変化冷却方式を用いる場合であっても、放熱領域を拡大することにより冷却能力の十分な向上を図ることができる。
【００１９】
放熱部１２０は典型的には、図２に示すようなパラレルフロー型の放熱器である。すなわち、放熱部１２０は例えばパイプ状のヘッダが上部（第１のヘッダ１２１）および下部（第２のヘッダ１２２）に配置され、これらのヘッダを放熱チューブ（放熱管１２３）によって連通した構成とすることができる。放熱チューブ（放熱管１２３）の表面には、図２に示すようにフィン１２４が設けられている。これにより、表面積が拡大するので空気への放熱能力を向上させることができる。なお、ヘッダの断面形状は、円筒形であっても角型であってもよい。
【００２０】
気相側接続部１３０は、図３に示すように、第１のヘッダ１２１の長手方向の中央領域と気相冷媒拡散部１１０を接続する構成とすることができる。これにより、気相冷媒の流入位置から第１のヘッダ１２１の遠い側の端までの距離が最小となるので、気相冷媒の圧力損失が低減し冷却効率を向上させることができる。
【００２１】
放熱管１２３は、図３に示すように、放熱管１２３の第１の端部が第１のヘッダ１２１の内部まで延伸した構成とすることができる。すなわち、上部ヘッダ（第１のヘッダ１２１）は多数の貫通穴を備え、外周にフィンを有する放熱チューブ（放熱管１２３）が上部ヘッダの中央付近まで挿入された構成とすることができる。これにより、気液二相状態の冷媒に含まれる液相冷媒ＬＲは放熱チューブ（放熱管１２３）間に滞留するので、気相冷媒ＶＲの流動が容易となる。
【００２２】
また、図１に示すように、気相側接続部１３０は第１の管状構造を備え、第１の管状構造の中心軸Ｃ１の延長が、放熱管１２３の第１の端部Ｅ１よりも上側に位置している構成とすることができる。すなわち、気相側接続部１３０は、その中心軸Ｃ１が上部ヘッダ（第１のヘッダ１２１）の中心軸よりも上側になるように偏心して接続された構成とすることができる。この場合、気相側接続部１３０の接続部における開口面積は、上部ヘッダの中心軸より上側の開口面積の方が下側の開口面積よりも大きくなる。このような構成としたことにより、放熱チューブ（放熱管１２３）間に滞留した液相冷媒が気相側接続部１３０に逆流するのを防止することができる。
【００２３】
図１では、気相側接続部１３０と第１のヘッダ１２１が略直角に接続している場合を示した。これに限らず、放熱管１２３の中心軸と気相側接続部１３０の第１の管状構造の中心軸Ｃ１が、同一平面上において平行関係にない構成とすることができる。すなわち、気相側接続部１３０は、放熱チューブ（放熱管１２３）の流路方向（鉛直方向）と平行にならないように接続された構成とすることができる。具体的には例えば、図４に示した放熱装置１０１のように、気相冷媒拡散部１１０が第１のヘッダ１２１に対して斜め上方に位置し、気相側接続部１３０が鉛直方向に対して傾斜して配置している構成とすることができる。このような構成とすることにより、気液二相状態の冷媒に含まれる液相冷媒が、気相側接続部１３０から放熱チューブ（放熱管１２３）に直接流入することを回避できる。そのため、気相冷媒の放熱チューブ（放熱管１２３）への流入が、液相冷媒によって阻害されることを防止することができる。
【００２４】
なお、気相側接続部１３０と気相冷媒拡散部１１０または上部ヘッダ（第１のヘッダ１２１）との接続は、ろう付けや溶接により行うことができる。
【００２５】
次に、本実施形態による放熱方法について説明する。
【００２６】
本実施形態の放熱方法においては、まず、気液二相状態の冷媒を受け付け、この気液二相状態の冷媒に含まれる気相冷媒を一様に拡散させて拡散気相冷媒を生成する。次に、拡散気相冷媒を分岐して複数の気相冷媒流を生成する。そして、これらの複数の気相冷媒流をそれぞれ凝縮液化させる。このように、気相冷媒を一様に拡散させて拡散気相冷媒とした後に分岐する構成としているので、気液二相状態の冷媒に含まれる気相冷媒を直接分岐する場合に比べ圧力損失を低減することができる。このとき、複数の気相冷媒流の流量の分布が対称になるように、拡散気相冷媒を分岐する構成とすることができる。この場合には、複数の気相冷媒流毎の圧力損失の最大値を低減することが可能である。
【００２７】
上述したように、本実施形態の放熱方法によれば、冷媒が気液二相状態で流動する相変化冷却方式を用いる場合であっても、冷却能力の十分な向上を図ることができる。
【００２８】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５に、本発明の第２の実施形態に係る放熱装置２００の構成を示す。
【００２９】
本実施形態による放熱装置２００は、気相冷媒拡散部１１０、放熱部１２０、および気相側接続部１３０を有する。気相冷媒拡散部１１０には気液二相状態の冷媒が流入し、この気液二相状態の冷媒に含まれる気相冷媒が充満する。放熱部１２０は、第１のヘッダ１２１、第２のヘッダ１２２、および第１のヘッダ１２１と第２のヘッダ１２２を連結し気相冷媒が流動する複数の放熱管１２３を備える。そして、気相側接続部１３０は、気相冷媒拡散部１１０と第１のヘッダ１２１を接続し、それにより気相冷媒が流動する。ここまでの構成は、第１の実施形態による放熱装置１００の構成と同様である。
【００３０】
本実施形態による放熱装置２００は、上述した構成に加えてさらに、液相冷媒輸送部２１０と液相側接続部２２０を有する。液相冷媒輸送部２１０は、放熱管１２３を通過した液相冷媒を収容し輸送する。液相側接続部２２０は液相冷媒輸送部２１０と第２のヘッダ１２２を接続し、それにより液相冷媒が流動する。
【００３１】
図５に示すように、気相冷媒拡散部１１０は放熱部１２０の上方に位置し、気相側接続部１３０により上部ヘッダ（第１のヘッダ１２１）と接続される。一方、液相冷媒輸送部２１０は放熱部１２０の下方に位置し、液相側接続部２２０により下部ヘッダ（第２のヘッダ１２２）と接続される。
【００３２】
放熱管１２３は、図５に示すように、放熱管１２３の第２の端部Ｅ２が第２のヘッダ１２２の内部まで延伸した構成とすることができる。そして、液相側接続部２２０は第２の管状構造を備え、第２の管状構造の中心軸Ｃ２の延長が、第２の端部Ｅ２よりも下側に位置する構成とすることができる。すなわち、液相側接続部２２０は、その中心軸Ｃ２が下部ヘッダ（第２のヘッダ１２２）の中心軸よりも下側になるように偏心して接続された構成とすることができる。この場合、液相側接続部２２０の接続部における開口面積は、下部ヘッダの中心軸より下側の開口面積の方が上側の開口面積よりも大きくなる。このような構成としたことにより、下部ヘッダ（第２のヘッダ１２２）に溜まった液相冷媒が、液相側接続部２２０を通って液相冷媒輸送部２１０に流動することが容易になる。
【００３３】
放熱部１２０は、複数の放熱領域（放熱器）を含む構成としてもよい。すなわち、図６に示すように、放熱装置３００は、気相冷媒拡散部１１０、液相冷媒輸送部２１０、気相側接続部１３０、液相側接続部２２０、および複数の放熱領域（放熱器）３２０を備えた放熱部１２０を有する構成とすることができる。ここで、各放熱領域（放熱器）３２０は、第１のヘッダを構成する第１のヘッダ領域（第３のヘッダ）３２１と、第２のヘッダを構成する第２のヘッダ領域（第４のヘッダ）３２２と、第１のヘッダ領域３２１と第２のヘッダ領域３２２を連結し気相冷媒が流動する複数の放熱管３２３とを備える。各放熱領域３２０として典型的にはパラレルフロー型熱交換器を用いることができる。
【００３４】
この場合、気相側接続部１３０は、気相冷媒拡散部１１０と各第１のヘッダ領域３２１をそれぞれ接続し、気相冷媒が流動する複数の気相側接続構造３３０を含む構成である。そして、気相側接続構造３３０は、第１のヘッダ領域３２１の長手方向の中央領域と気相冷媒拡散部１１０をそれぞれ接続する構成とすることができる。
【００３５】
複数の放熱領域３２０は、図６に示すように、各ヘッダ領域の長手方向に配置されており、ヘッダ領域の長手方向と略平行に気相冷媒拡散部１１０が配置した構成とすることができる。
【００３６】
上述した放熱装置３００においては、気相冷媒拡散部１１０は複数の放熱領域３２０に気相冷媒を供給する必要があるため、気相冷媒拡散部１１０の断面積は第１のヘッダ領域３２１の断面積よりも大きくすることが望ましい。また、気相冷媒拡散部１１０と各上部ヘッダ（第１のヘッダ領域３２１）を接続する気相側接続構造３３０は、圧力損失を小さくするため、上部ヘッダと同程度の断面積を有する管状構造（配管）を用いることが望ましい。
【００３７】
次に、本実施形態による放熱装置２００および放熱装置３００の動作について説明する。
【００３８】
相変化冷却装置においては、冷媒は気液二相が混合した状態（気液二相状態）で輸送される。この理由は、受熱装置（蒸発部）において受熱した液相冷媒は気化して気相冷媒拡散部１１０に流入するが、この時、すべての液相冷媒が気相冷媒に相変化するのではなく、一部の冷媒は液相冷媒のままで流動するからである。
【００３９】
気相冷媒拡散部１１０を流動する冷媒は分岐し、気相冷媒拡散部１１０に接続されている複数の放熱器（放熱部１２０、放熱領域３２０）にそれぞれ流入する。このとき冷媒は、気相側接続構造３３０を通って各放熱器の上部ヘッダ（第１のヘッダ１２１、第１のヘッダ領域３２１）に流入する。
【００４０】
上部ヘッダに流入した液相冷媒を含む気液二相状態の冷媒は、上部ヘッダの壁面に衝突し、気相冷媒と混合している液相冷媒が降下する。これは、液相冷媒は気相冷媒よりも密度が大きいため運動量を失いその自重で降下するからである。一方、気相冷媒は密度が液相冷媒より小さいため上部ヘッダ内の上方に分布し、上部ヘッダの壁面に衝突しても液相冷媒より喪失する運動量の量は小さい。そのため、気相冷媒は上部ヘッダの壁面に沿って、上部ヘッダの長手方向に移動する。
【００４１】
上部ヘッダの長手方向に移動した気相冷媒は、上部ヘッダに接続されている各放熱チューブ（放熱管１２３、３２３）の開口から流入し、外側にフィンが接続された領域で、受熱装置において受熱した熱を放熱する。
【００４２】
ここで、図３に示したように、放熱チューブ（放熱管１２３、３２３）が上部ヘッダの中央付近まで挿入された構成とすることにより、上部ヘッダ内の放熱チューブ間に液相冷媒が貯蔵される。放熱チューブ間に貯蔵された液相冷媒は、放熱チューブにより上部ヘッダの長手方向では流動性を喪失するので、上部ヘッダの長手方向に流動する冷媒は気相冷媒が多くなる。
【００４３】
気相冷媒に液相冷媒が混入している場合、液相冷媒の方が気相冷媒よりも密度が大きいので、気相冷媒の流動が妨げられる。そのため、気相冷媒を効率よく各放熱チューブに分配することは困難である。しかし、本実施形態による放熱装置２００および放熱装置３００の構成とすることによって、上部ヘッダ内を移動できる気相冷媒の量を増大させることが可能になる。そのため、各放熱チューブに気相冷媒をより均等に供給することができる。これにより、冷却性能を向上させることが可能になる。
【００４４】
一方、各放熱チューブで凝縮した液相冷媒は重力等の作用により降下し、下部ヘッダ（第２のヘッダ１２２、第２のヘッダ領域３２２）に流入する。このとき下部ヘッダに流入する冷媒の全部が液相冷媒であるわけではなく、一部に気相冷媒が混合している。気相冷媒は液相冷媒よりも密度が小さいため、下部ヘッダにおいては上方に気相冷媒が溜まる。この場合、本実施形態による放熱装置２００および放熱装置３００においては、図５に示すように、放熱チューブ（放熱管１２３、３２３）の第２の端部Ｅ２が下部ヘッダ（第２のヘッダ１２２、第２のヘッダ領域３２２）の内部まで延伸した構成としている。そのため、気相冷媒は放熱チューブ間に滞留する。放熱チューブ間に滞留した気相冷媒は放熱チューブにより流動を妨げられるため、下部ヘッダの長手方向の移動が制限される。
【００４５】
このとき、気相冷媒は液相冷媒より密度が小さいので、流動速度が液相冷媒よりも大きいことから、液相冷媒の流動を妨げる場合がある。しかし、本実施形態による放熱装置２００および放熱装置３００においては、上述したように下部ヘッダ内における気相冷媒の流動が制限されるため、液相冷媒を効率よく液相冷媒輸送部２１０に排出することが可能である。
【００４６】
このように、本実施形態による放熱装置２００および放熱装置３００によれば、気相冷媒の流動が、混在する液相冷媒によって妨げられることがないので、気相冷媒を各放熱チューブに均等に分配することが容易になる。さらに、放熱部１２０において凝縮した液相冷媒を、凝縮しないまま下部ヘッダに流入した気相冷媒の動きによって妨げられることなく、効率よく液相冷媒輸送部２１０に排出することができる。これにより、放熱装置２００、３００の冷却性能を高めることが可能になる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態による放熱装置２００および放熱装置３００によれば、冷媒が気液二相状態で流動する相変化冷却方式を用いる場合であっても、放熱領域を拡大することにより冷却能力の十分な向上を図ることができる。
【００４８】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図７に、本発明の第３の実施形態に係る相変化冷却装置１０００の構成を概略的に示す。
【００４９】
本実施形態による相変化冷却装置１０００は、放熱装置１１００、受熱装置１２００、第１の接続部１３００、および第２の接続部１４００を有する。
【００５０】
放熱装置１１００は、上述した第２の実施形態による放熱装置２００および放熱装置３００と同様の構成であり、気相冷媒拡散部１１０、放熱部１２０、気相側接続部１３０、液相冷媒輸送部２１０、および液相側接続部２２０を備える。放熱装置１１００は、典型的には気相冷媒を凝縮液化させる凝縮器である。
【００５１】
受熱装置１２００は、冷却対象から受熱して気液二相状態の冷媒を生成する。すなわち、受熱装置１２００は、冷媒を収容し、受熱することにより気液二相冷媒を生成する蒸発器を備える。
【００５２】
第１の接続部１３００は、受熱装置１２００と気相冷媒拡散部１１０を接続する。第２の接続部１４００は、受熱装置１２００と液相冷媒輸送部２１０を接続する。
【００５３】
受熱装置１２００で生成された気液二相状態の冷媒は、第１の接続部１３００を通って放熱装置１１００の気相冷媒拡散部１１０から気相側接続部１３０を介して放熱部１２０に流入する。放熱部１２０において凝縮液化した液相冷媒は、液相側接続部２２０を介して液相冷媒輸送部２１０に流入し、第２の接続部１４００を通って受熱装置１２００に還流する。これにより、相変化冷却サイクルが完結する。
【００５４】
相変化冷却装置１０００は例えば、受熱装置１２００が建造物内に設置され、放熱装置１１００が建造物の外部に設置された構成とすることができる。具体的には例えば、受熱装置１２００は、工場やデータセンタ等に設けられたサーバルーム等で発生する熱を受熱するために設置される。また、放熱装置１１００は、受熱装置１１００において受熱した熱を外気に放熱するために設置される。
【００５５】
なお、相変化冷却装置１０００は冷媒の自然循環による相変化冷却方式に限らず、第２の接続部１４００内に冷媒循環用のポンプを備えた構成とすることにより、ポンプ循環式の相変化冷却装置として構成することも可能である。
【００５６】
本実施形態による相変化冷却装置１０００は、第２の実施形態による放熱装置２００または放熱装置３００と同様の構成である放熱装置１１００を備えた構成としている。したがって、上述したように、冷媒が気液二相状態で流動する相変化冷却方式を用いる場合であっても、放熱領域を拡大することにより冷却能力の十分な向上を図ることができる。
【００５７】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００５８】
この出願は、２０１５年１２月２５日に出願された日本出願特願２０１５−２５３９８８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００５９】
１００、１０１、２００、３００    放熱装置
１１０    気相冷媒拡散部
１２０    放熱部
１２１    第１のヘッダ
１２２    第２のヘッダ
１２３、３２３    放熱管
１２４    フィン
１３０    気相側接続部
２１０    液相冷媒輸送部
２２０    液相側接続部
３２０    放熱領域
３２１    第１のヘッダ領域
３２２    第２のヘッダ領域
３３０    気相側接続構造
１０００    相変化冷却装置
１１００    放熱装置
１２００    受熱装置
１３００    第１の接続部
１４００    第２の接続部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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