(57)【要約】  この沸騰式冷却器（１００）は、沸騰部（１０）と、沸騰部に対して略水平方向に配置される凝縮部（２０）と、沸騰部と凝縮部とを接続する接続管（３０）とを備える。凝縮部は、複数段の冷媒通路（２１）と、冷媒通路の間に設けられた第１外部通路（２３）、および、最上段および最下段の少なくとも一方の冷媒通路の外面に設けられた第２外部通路（２４）とを含む。
2019142310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱源と熱的に接続される受熱面を有し、内部空間に収容する冷媒を沸騰させる沸騰部と、
前記沸騰部に対して略水平方向に配置され、外部流体との熱交換により冷媒ガスを凝縮させる凝縮部と、
前記沸騰部と前記凝縮部とを接続し、前記冷媒を流通させる接続管と、を備え、
前記凝縮部は、
水平方向に対して垂直な高さ方向に並ぶ複数段の冷媒通路と、
複数段の前記冷媒通路の間に設けられた前記外部流体の第１外部通路、および、最上段および最下段の少なくとも一方の前記冷媒通路の外面に設けられた前記外部流体の第２外部通路とを含む、沸騰式冷却器。
【請求項２】
前記沸騰部の内部空間の高さ方向の形成範囲と、前記凝縮部の最下段の前記冷媒通路の高さ方向の形成範囲とが、高さ方向において重複するように設けられている、請求項１に記載の沸騰式冷却器。
【請求項３】
前記接続管は、前記沸騰部の側面と前記凝縮部の側面とを接続している、請求項１または２に記載の沸騰式冷却器。
【請求項４】
前記沸騰部の前記受熱面は、前記凝縮部の下面よりも上方となる位置に配置されている、請求項１または２に記載の沸騰式冷却器。
【請求項５】
前記第２外部通路は、少なくとも前記最下段の前記冷媒通路の下面に設けられている、請求項１または２に記載の沸騰式冷却器。
【請求項６】
前記第２外部通路は、上端部が前記沸騰部の内底面よりも上方の位置で、前記最下段の前記冷媒通路の下面に隣接するように設けられている、請求項５に記載の沸騰式冷却器。
【請求項７】
前記第２外部通路の高さ寸法は、前記第１外部通路の高さ寸法よりも大きい、請求項６に記載の沸騰式冷却器。
【請求項８】
前記接続管は、前記冷媒の液面が管内の所定高さに配置されるように設けられている、請求項３に記載の沸騰式冷却器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、沸騰式冷却器に関し、特に、冷媒を沸騰させる沸騰部と気化した冷媒を凝縮させる凝縮部との間で冷媒を循環させる沸騰式冷却器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、沸騰部と凝縮部との間で冷媒を循環させる沸騰式冷却器が知られている。このような沸騰式冷却器は、たとえば、特開２０１６−９８２８号公報に開示されている。【０００３】
上記特開２０１６−９８２８号公報には、１つの沸騰部と、１つの凝縮部と、沸騰部と凝縮部とを連通させるほぼ水平の１つの流路部とを備えた沸騰冷却器が開示されている。沸騰部は、底壁を構成する底プレートと、周壁を構成する筒状枠とにより構成されている。流路部および凝縮部は、中間プレートと、中間プレートに凹面を向けた皿上の上プレートとにより構成されている。中間プレートは、一端側に筒状枠の上端（沸騰部の上部開口）との接続孔を有し、他端側に凝縮部の底壁を構成する部分を有し、かつ長さ中間に流路部の底壁を構成する部分を有する。上プレートは、一端側に沸騰部の上部開口を覆う頂壁を構成する部分を有し、他端側に凝縮部の頂壁を構成する部分を有し、かつ長さ中間に流路部の頂壁を構成する部分を有する。したがって、流路部は、沸騰部の上面（上部開口）上に配置され、凝縮部までほぼ水平方向に延びるように設けられている。凝縮部の下面には、アウターフィンが設けられている。上記特開２０１６−９８２８号公報に開示された沸騰冷却器は、サーバ等におけるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の発熱素子を冷却する用途に用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−９８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、サーバ等の機器は、サーバラック規格に定められた高さスペースの範囲に収まるように設計される。そのため、冷却器としても、サーバラック規格に定められた高さスペース内に収まることが求められる。なお、主流のサーバラック規格（ＥＩＡ規格）では、高さスペースの単位として１Ｕ（＝４４．４５ｍｍ）が規定されている。【０００６】
一方、サーバ等における機器性能の向上に伴い、ＣＰＵ等の発熱源の発熱量は増大している。そのため、この種の用途の冷却器としては、所定の高さ寸法の範囲に収めつつ、十分な冷却性能を確保することが求められる。【０００７】
しかしながら、上記特開２０１６−９８２８号公報の沸騰冷却器では、沸騰部の上面（上部開口）上に、水平に延びる流路部および凝縮部を設置する構造のため、沸騰部の高さ寸法と、流路部および凝縮部の高さ寸法との合計寸法が、沸騰冷却器の総高さ寸法を大きくする要因となる。そのため、高さ寸法を抑制することが困難であるという問題点がある。また、単純に沸騰部や凝縮部を小さくするなどにより高さ寸法を抑制するだけでは、十分な冷却性能を確保することが困難になるという問題点がある。【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、高さ寸法が大きくなることを抑制しつつ、冷却性能を確保することが可能な沸騰式冷却器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明による沸騰式冷却器は、発熱源と熱的に接続される受熱面を有し、内部空間に収容する冷媒を沸騰させる沸騰部と、沸騰部に対して略水平方向に配置され、外部流体との熱交換により冷媒ガスを凝縮させる凝縮部と、沸騰部と凝縮部とを接続し、冷媒を流通させる接続管と、を備え、凝縮部は、水平方向に対して垂直な高さ方向に並ぶ複数段の冷媒通路と、複数段の冷媒通路の間に設けられた外部流体の第１外部通路、および、最上段および最下段の少なくとも一方の冷媒通路の外面に設けられた外部流体の第２外部通路とを含む。なお、「最上段および最下段の少なくとも一方の冷媒通路の外面」とは、最上段の冷媒通路の上面、および、最下段の冷媒通路の下面、のいずれか一方または両方を意味する。【００１０】
この発明による沸騰式冷却器では、上記のように、沸騰部に対して略水平方向に配置した凝縮部に、高さ方向に並ぶ複数段の冷媒通路を設けることによって、沸騰部よりも上方の位置に冷媒通路を配置する場合に比べて高さ寸法を小さくすることができるとともに、所定の高さ寸法の範囲内でも高さスペースを有効利用して、各々の冷媒通路により十分な伝熱面積（放熱面積）を確保することができる。また、複数段の冷媒通路の間に第１外部通路が設けられるので、単純に複数の冷媒通路を直接積み重ねる構造と異なり、各々の冷媒通路での外部流体との熱交換を効率的に行うことができる。また、最上段および最下段の少なくとも一方にも第２外部通路が設けられるので、第２外部通路を設けた分だけ放熱性能を向上させることができる。したがって、高さ寸法の抑制と、放熱性能の向上とをバランスよく両立させることができる。これらの結果、本発明によれば、高さ寸法が大きくなることを抑制しつつ、冷却性能を確保することができる。【００１１】
上記発明において、好ましくは、沸騰部の内部空間の高さ方向の形成範囲と、凝縮部の最下段の冷媒通路の高さ方向の形成範囲とが、高さ方向において重複するように設けられている。このように構成すれば、沸騰部よりも上方の位置に最下段の冷媒通路が配置される構成と異なり、最下段の冷媒通路と沸騰部とを同じ高さ位置に設けることができるので、沸騰式冷却器の高さ寸法が大きくなることを抑制することができる。その結果、所定の高さ寸法の範囲内でも、複数段の冷媒通路を設けるスペースを容易に確保することができる。【００１２】
上記発明において、好ましくは、接続管は、沸騰部の側面と凝縮部の側面とを接続している。このように構成すれば、沸騰部の上面上に接続管が配置される構成と異なり、凝縮部の冷媒通路および沸騰部の側面同士を横向きに接続することができるので、効果的に、沸騰式冷却器の高さ寸法が大きくなることを抑制することができる。【００１３】
上記発明において、好ましくは、沸騰部の受熱面は、凝縮部の下面よりも上方となる位置に配置されている。このように構成すれば、たとえば発熱源がサーバのＣＰＵなどのチップの場合、回路基板上に実装された発熱源を、凝縮部の下面よりも発熱源の厚み分だけ上方にずらした受熱面に取り付けて冷却することができる。一方、凝縮部の下面は上方にずらして配置せずに済むので、より高さスペースの制約を受けやすい凝縮部については、設置可能な高さスペースを最大限利用して放熱性能を確保することが可能となる。【００１４】
上記発明において、好ましくは、第２外部通路は、少なくとも最下段の冷媒通路の下面に設けられている。ここで、沸騰式冷却器では、冷媒通路で凝縮された冷媒液を沸騰部まで戻す必要があるため、ポンプ等を用いない限り、冷媒通路を沸騰部の内底面よりも上方の位置に配置する。そこで、上記構成によれば、第２外部通路を設ける分だけ最下段の冷媒通路を上方に配置することができるので、放熱性能を向上させる第２外部通路を利用して、凝縮部を沸騰部に対して横方向に配置する場合でも、最下段の冷媒通路の配置位置を容易に高くすることができる。【００１５】
この場合、好ましくは、第２外部通路は、上端部が沸騰部の内底面よりも上方の位置で、最下段の冷媒通路の下面に隣接するように設けられている。このように構成すれば、凝縮部を沸騰部に対して横方向に配置する場合でも、最下段の冷媒通路を沸騰部の内底面よりも上方の位置に配置することができる。また、第２外部通路を沸騰部の内底面よりも上方の位置まで設けて、最下段の冷媒通路の下面側の第２外部通路の高さを大きくすることによって、外部流体との高い熱交換性能を確保できる。これらにより、外部流体との熱交換性能を確保しつつ、確実に、最下段の冷媒通路を沸騰部の内底面よりも上方の位置に配置することができる。【００１６】
上記第２外部通路の上端部が沸騰部の内底面よりも上方の位置に配置される構成において、好ましくは、第２外部通路の高さ寸法は、第１外部通路の高さ寸法よりも大きい。このように構成すれば、高さ方向に複数段の冷媒通路を設け、複数段の冷媒通路の間に第１外部通路を設ける構成においても、最下段の第２外部通路の高さ寸法を大きくすることによって、冷媒液を沸騰部まで戻すのに必要な冷媒通路の高さ位置を容易に確保することができる。また、単純に冷媒通路の下面側に支柱や空間を設けて冷媒通路の高さ位置を確保する場合と異なり、冷媒通路の高さ位置を確保するために必要なスペース分だけ高さ寸法を大きくした第２外部通路を設けて積極的に外部流体との熱交換を行うことができるので、外部流体との熱交換性能を向上させることができる。【００１７】
上記接続管が沸騰部の側面と凝縮部の側面とを接続する構成において、好ましくは、接続管は、冷媒の液面が管内の所定高さに配置されるように設けられている。このように構成すれば、沸騰部内だけでなく、接続管の内部の所定高さまで冷媒液で満たされるので、発熱源の発熱量が大きい場合でも沸騰部内の冷媒液が全て蒸発してしまうことを抑制できる。また、凝縮部で凝縮された冷媒液を沸騰部側に戻す際、接続管の内部の液面位置まで到達すれば貯留された冷媒液と合流できるので、接続管の内部で合流させた冷媒液を再度沸騰部での発熱源の冷却に利用することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、上記のように、高さ寸法が大きくなることを抑制しつつ、冷却性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一実施形態による冷却器の全体構成を示した模式的な斜視図である。
【図２】図１の冷却器の全体構成を示した模式的な水平断面図である。
【図３】ＸＺ方向に沿った冷却器の模式的な縦断面図である。
【図４】図１の凝縮部の内部構造を示したＹＺ方向に沿った模式的な縦断面図である。
【図５】最上段の冷媒通路を示した模式的な水平断面図である。
【図６】チューブプレートを説明するための模式的な平面図である。
【図７】第１外部通路を示した模式的な水平断面図である。
【図８】最下段の冷媒通路を示した模式的な水平断面図である。
【図９】第２外部通路を示した模式的な水平断面図である。
【図１０】凝縮部の接続管との接続箇所を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図１０を参照して、本実施形態による沸騰式冷却器１００（以下、冷却器１００という）の構成について説明する。冷却器１００は、冷媒の気化と凝縮との相変化のサイクルを利用して、発熱源ＨＳからの熱を吸収して、外部に放熱する沸騰冷却方式による冷却器である。発熱源ＨＳは、特に限定されないが、たとえばサーバ等の電子機器に搭載されるＣＰＵなどの半導体チップや電子回路などである。本実施形態による冷却器１００は、サーバラックに設置されるサーバ等のＣＰＵの冷却など、設置高さが限定されたスペースに設置される用途に特に好適に適用される。
【００２１】
以下では、発熱源ＨＳが、サーバ等のＣＰＵである例について説明する。発熱源ＨＳを備えたサーバが設置されるサーバラックは、サーバラック規格（ＥＩＡ規格）により、１Ｕ（＝４４．４５ｍｍ）を高さスペースの単位として規定されている。本実施形態では、設置高さの最小単位として、１Ｕ（＝４４．４５ｍｍ）の高さＨ０のスペースに収まるように構成された冷却器１００の例について説明する。
【００２２】
（冷却器の全体構成）
図１および図２に示すように、冷却器１００は、沸騰部１０と、凝縮部２０と、接続管３０と、を備えている。沸騰部１０と凝縮部２０とが接続管３０により接続されることにより、単一の冷却器本体１００ａが構成されている。冷却器本体１００ａは、たとえばアルミニウム（アルミニウム合金を含む）、銅（銅合金を含む）などの熱伝導性の高い金属材料により形成されている。また、冷却器１００は、沸騰部１０と、接続管３０と、凝縮部２０の後述する冷媒通路２１とによって、密閉された内部空間を有している。この密閉空間内に、冷媒１が収容されている。
【００２３】
冷媒１は、気相と液相とに相変化するものであれば、特に限定されない。したがって、冷媒１は、発熱源ＨＳに応じて公知のものから選択されればよく、たとえばフルオロカーボン、ハイドロカーボン、水などを採用しうる。冷却器１００の密閉された内部空間は、略真空状態に減圧されており、気相の冷媒１によって飽和蒸気状態となっている。以下、冷媒１の状態を区別する場合、便宜的に、気相の冷媒１を冷媒ガス１ａといい、液相の冷媒１を冷媒液１ｂ（図２参照）という。
【００２４】
冷却器本体１００ａは、設置面１１０上に設置される。設置面１１０は、サーバラックに設置されるサーバの筐体やサーバラックに取り付けられるマウント部材などである。冷却器本体１００ａは、設置面１１０から高さＨ０の範囲内に収まるように構成されている。通常、設置面１１０は、水平方向に略一致する。略一致するとは、たとえばサーバラック自体や筐体の傾きにより設置面１１０が水平から僅かに傾くことを許容することを意味する。また、水平方向のうちで、沸騰部１０と凝縮部２０とが向かい合う方向（図１では接続管３０が伸びる方向）をＸ方向とし、Ｘ方向と直交する方向をＹ方向とする。水平方向に対して垂直なＺ方向を高さ方向とする。
【００２５】
沸騰部１０は、内部空間１１に収容する冷媒１を沸騰させるように構成されている。具体的には、沸騰部１０は、内部に冷媒１を収容可能な内部空間１１が形成された中空の箱状形状を有する。沸騰部１０は、上面および下面と、水平方向の側面とを有する。また、沸騰部１０は、発熱源ＨＳと熱的に接続される受熱面１２（図１のハッチング部参照）を有する。受熱面１２は、沸騰部１０の下面に設けられている。受熱面１２は、たとえば熱伝導グリスなどを介して発熱源ＨＳと接触するように配置される。沸騰部１０は、受熱面１２から吸収した発熱源ＨＳからの熱を内部の冷媒１に伝達し、冷媒１を沸騰（気化）させる。冷媒１が気化する際に吸収する気化熱によって発熱源ＨＳが冷却される。気化した冷媒ガス１ａは、沸騰部１０の内部に充満して、沸騰部１０の側面１４に設けられた接続口１３から接続管３０へ流入する。
【００２６】
凝縮部２０は、沸騰部１０に対して水平方向に配置されている。図１および図２の例では、凝縮部２０は、沸騰部１０に対してＸ方向に所定距離だけ離隔している。所定距離は、接続管３０の長さに相当する。凝縮部２０は、外部流体２との熱交換により冷媒ガス１ａを凝縮させるように構成されている。外部流体２は、特に限定しないが、たとえば空気である。
【００２７】
凝縮部２０は、上面および下面と、水平方向の側面とを有する。凝縮部２０は、Ｙ方向に延びる直方体形状を有し、Ｙ方向の中央部に接続管３０が接続している。
【００２８】
凝縮部２０は、内部に冷媒１を収容可能な中空の冷媒通路２１を有する。冷媒通路２１には、沸騰部１０で気化された冷媒ガス１ａが、接続管３０を介して流入する。凝縮部２０は、冷媒通路２１内に流入した冷媒ガス１ａの熱を冷媒通路２１の外部の外部流体２に伝達し、冷媒ガス１ａを凝縮（液化）させる。外部流体２との熱交換によって、冷媒１が凝縮する際に放出する凝縮熱が冷媒通路２１の外部に排出される。凝縮した冷媒液１ｂは、凝縮液量が増大するに従い、主として重力の作用により冷媒通路２１から接続管３０へ流入する。
【００２９】
この結果、冷却器１００の内部では、沸騰部１０における冷媒１の気化と、凝縮部２０における冷媒１の凝縮との相変化のサイクルを繰り返すように冷媒１が沸騰部１０と凝縮部２０とを循環する。
【００３０】
図３および図４に示すように、本実施形態では、凝縮部２０は、水平方向に対して垂直な高さ方向（Ｚ方向）に並ぶ複数段の冷媒通路２１を含む。冷媒通路２１の段数（個数）は、複数であれば特に限定されない。図３および図４では、凝縮部２０が２段（２つ）の冷媒通路２１を含む例を示す。
【００３１】
また、凝縮部２０は、外部流体２を流通させる外部通路２２（図４参照）を含む。外部通路２２は、複数段の冷媒通路２１の間に設けられた外部流体の第１外部通路２３、および、最上段および最下段の少なくとも一方の冷媒通路２１の外面に設けられた外部流体の第２外部通路２４を含む。図３および図４では、第２外部通路２４が最下段の冷媒通路２１ｂの外面（下面）に設けられており、最上段の冷媒通路２１ａの外面（上面）には設けられていない例を示している。
【００３２】
図４に示す凝縮部２０は、複数段の冷媒通路２１と、外部通路２２（第１外部通路２３、第２外部通路２４）とを、高さ方向に交互に積み上げた形状を有する。すなわち、高さ方向（Ｚ方向）の下側（設置面１１０側）から順に、第２外部通路２４、最下段の冷媒通路２１ｂ、第１外部通路２３、最上段の冷媒通路２１ａの順で積み上げられている。このため、各々の冷媒通路２１は、少なくとも上面側または下面側のいずれかにおいて外部通路２２と隣接している。これにより、個々の冷媒通路２１において効率的に外部流体２と熱交換して冷媒ガス１ａを凝縮させることが可能である。
【００３３】
複数段の冷媒通路２１は、それぞれ、接続管３０と連通している。つまり、冷媒ガス１ａは、接続管３０を介してそれぞれの冷媒通路２１に流入できる。
【００３４】
凝縮部２０は、いわゆるプレートフィン型の熱交換器を基本構造としている。各冷媒通路２１は、略同様の構成を有する。
【００３５】
各冷媒通路２１は、高さ方向の上下をチューブプレート４１（または天板４０）と、外周縁に沿って設けられたサイドバー４２とによって囲まれた、平板状の流路層として構成されている。最上段の冷媒通路２１ａでは、上面が天板４０により覆われる。また、各冷媒通路２１の内部には、冷媒側の伝熱フィン２５（図２参照）が設けられている。上下のチューブプレート４１が１次伝熱面、伝熱フィン２５が２次伝熱面となる。また、各冷媒通路２１は、第１外部通路２３を高さ方向に通り抜ける接続通路部５０を介して、互いに連通している。
【００３６】
具体的には、図５および図８に示すように、各冷媒通路２１は、Ｙ方向の中央部に冷媒１を流入または流出させるための中央開口４１ａを有する。中央開口４１ａを挟んでＹ方向の両側には、伝熱フィン２５がＹ方向に沿って設けられている。各冷媒通路２１には、Ｙ方向の両端部に、それぞれ接続通路部５０と連通する端部開口４１ｂが設けられている。図６に示すように、中央開口４１ａおよび端部開口４１ｂは、チューブプレート４１に形成された開口部分である。
【００３７】
接続通路部５０は、図４に示すように、最上段の冷媒通路２１ａの下面の端部開口４１ｂと、最下段の冷媒通路２１ｂの上面の端部開口４１ｂとを接続するように設けられている。接続通路部５０は、これらの端部開口４１ｂと、第１外部通路２３の側壁となるサイドバー４３（図７参照）を貫通する貫通孔４３ａとにより構成されている。これにより、最上段の冷媒通路２１ａにおいて凝縮された冷媒液１ｂは、接続通路部５０を介して最下段の冷媒通路２１ｂまで落下する。最下段の冷媒通路２１ｂに溜まった冷媒液１ｂは、Ｙ方向中央部の中央開口４１ａから接続管３０へ流入する。
【００３８】
また、本実施形態では、Ｙ方向中央の中央開口４１ａにおいて、第１外部通路２３を貫通するように各冷媒通路２１を高さ方向（Ｚ方向）に接続する接続通路部６０が構成されている。Ｙ方向中央の接続通路部６０は、接続管３０から冷媒ガス１ａを各冷媒通路２１へ導入するとともに、凝縮した冷媒液１ｂを落下させるように構成されている。接続通路部６０は、凝縮部２０において、接続管３０との接続箇所の正面となるＹ方向中央に配置されている。接続管３０との接続箇所の正面に凝縮部２０を高さ方向（Ｚ方向）に貫通する接続通路部６０が設けられることにより、冷媒通路２１を高さ方向に複数段設けた場合でも、各冷媒通路２１に冷媒ガス１ａを効率的に導入することができる。接続通路部６０は、チューブプレート４１の中央開口４１ａと、後述する第１外部通路２３の隔壁部材４４（図７参照）および第２外部通路２４の隔壁部材６１（図８参照）とによって構成されている。
【００３９】
第１外部通路２３は、凝縮部２０をＸ方向に貫通する外部流体２の流通路である。第１外部通路２３は、上面側および下面側のそれぞれにおいて異なる冷媒通路２１と隣接する。第１外部通路２３は、高さ方向の上下のチューブプレート４１と、外周縁に沿って設けられたサイドバー４３と、Ｙ方向中央の隔壁部材４４とによって、平板状の流路層として構成されている。ただし、冷媒通路２１は接続管３０および沸騰部１０とともに密閉された内部空間を構成しているのに対して、第１外部通路２３は、図７に示すように、Ｘ方向の両端において凝縮部２０の外部に開放された開口部２３ａを有する。第１外部通路２３の開口部２３ａは、接続管３０が接続されたＹ方向中央部の隔壁部材４４（接続通路部６０）を挟んで、Ｙ方向の両側にそれぞれ設けられている。これにより、第１外部通路２３は、凝縮部２０をＸ方向に貫通するように、Ｙ方向の両側に一対設けられている。
【００４０】
平面視において、第１外部通路２３の形成領域は、冷媒通路２１内の伝熱フィン２５の形成領域と略一致する。それぞれの第１外部通路２３には、伝熱フィン２３ｂがＸ方向に沿って設けられている。このため、冷媒通路２１内において冷媒ガス１ａ（冷媒液１ｂ）が伝熱フィン２５に沿ってＹ方向に流れるのに対して、第１外部通路２３内において外部流体２が伝熱フィン２３ｂに沿ってＸ方向に流れる。凝縮部２０は、いわゆる直交流型の熱交換器となっている。
【００４１】
なお、サイドバー４３には、上述の接続通路部５０を構成する貫通孔４３ａが設けられている。隔壁部材４４は、平面視で接続管３０側の一辺が開放された矩形状を有し、接続通路部６０と第１外部通路２３との間を区画するように設けられている。
【００４２】
図４に戻り、第２外部通路２４は、最下段の冷媒通路２１ｂの下面に設けられている。第２外部通路２４は、上面側において最下段の冷媒通路２１ｂと隣接し、下面側が底板４５を介して設置面１１０上に設置されている。第２外部通路２４の下面に設けられた底板４５は、凝縮部２０の下面を構成している。
【００４３】
第２外部通路２４は、基本的に第１外部通路２３と同様の、凝縮部２０をＸ方向に貫通する外部流体２の流通路である。すなわち、第２外部通路２４は、高さ方向の上下のチューブプレート４１および底板４５と、外周縁に沿って設けられたサイドバー４２と、Ｙ方向中央の隔壁部材６１とによって、平板状の流路層として構成されている。図９に示すように、第２外部通路２４は、Ｘ方向の両端において凝縮部２０の外部に開放された開口部２４ａを有する。第２外部通路２４の開口部２４ａは、接続管３０が接続されたＹ方向中央部の隔壁部材６１（接続通路部６０）を挟んで、Ｙ方向の両側にそれぞれ設けられている。これにより、第２外部通路２４は、凝縮部２０をＸ方向に貫通するように、Ｙ方向の両側に一対設けられている。
【００４４】
平面視において、第２外部通路２４の形成領域は、冷媒通路２１内の伝熱フィン２５の形成領域と略一致する。それぞれの第２外部通路２４には、伝熱フィン２４ｂがＸ方向に沿って設けられている。このため、第２外部通路２４内において外部流体２が伝熱フィン２４ｂに沿ってＸ方向に流れる。
【００４５】
なお、接続通路部６０の底面は、第２外部通路２４の隔壁部材６１により構成されている。隔壁部材６１は、上面に凹状の溝部６２（図４、図１０参照）を有し、溝部６２の内面がＸ方向の奥側（接続管３０とは反対側）から接続管３０に近付くに従って低くなるように傾斜（図３参照）している。溝部６２のＸ方向の端部は、接続管３０の端面に沿っており、接続管３０の内底面に接続している。隔壁部材６１は、平面視で矩形状のブロック体であり、接続通路部６０と第２外部通路２４との間を区画するように設けられている。
【００４６】
図１に戻り、接続管３０は、沸騰部１０と凝縮部２０とを接続し、冷媒１を流通させるように構成されている。接続管３０は、中空の管状部材である。図１の例では、接続管３０が断面矩形の角パイプである例を示しているが、接続管３０の断面形状は特に限定されない。接続管３０の断面形状は、たとえば矩形以外の多角形、楕円形（円形を含む）、その他任意の形状であってよい。
【００４７】
図２および図３に示すように、接続管３０は、沸騰部１０の側面１４と凝縮部２０の側面２６とを接続している。つまり、接続管３０は、沸騰部１０および凝縮部２０の互いに対向する側面同士を接続している。接続管３０は、設置面１１０に沿ってＸ方向（水平方向）に直線状に延びている。したがって、図３に示すように、接続管３０は、沸騰部１０（および凝縮部２０）の上面と下面との間の高さ範囲内に収まるように設けられている。
【００４８】
具体的には、接続管３０は、一端において沸騰部１０の側面１４に設けられた接続口１３と接続している。接続管３０は、他端において凝縮部２０の側面２６に設けられた開口領域と接続されている。図１０に示すように、凝縮部２０の側面２６（図３参照）では、隔壁部材４４の開口（図７参照）、冷媒通路２１ｂにおけるサイドバー４２に設けられた開口（図８参照）、隔壁部材６１の溝部６２により形成された開口によって、開口領域が形成されている。開口領域の周縁に沿って接続管３０が接合されることにより、凝縮部２０の内部空間（冷媒通路２１、接続通路部５０および６０）が接続管３０と連通している。
【００４９】
図３に示すように、本実施形態では、接続管３０は、沸騰部１０と凝縮部２０との間に１本設けられている。このため、冷媒ガス１ａと冷媒液１ｂとが、同じ接続管３０内を通って循環する。接続管３０内では、高さ方向の上側の領域を冷媒ガス１ａが凝縮部２０へ向けて移動し、高さ方向の下側の領域に冷媒液１ｂが存在する。このため、接続管３０は、相変化を伴って冷媒１が循環する際に、冷媒ガス１ａおよび冷媒液１ｂの一方が他方の移動を阻害しないように、互いに分離して流通可能な高さ寸法（高さ方向の内寸）を有していることが好ましい。
【００５０】
（各部の寸法関係）
次に、図３を参照して、本実施形態の冷却器１００の各部の寸法関係について説明する。
【００５１】
本実施形態では、沸騰部１０の内部空間１１の高さ方向（Ｚ方向）の形成範囲と、凝縮部２０の最下段の冷媒通路２１ｂの高さ方向の形成範囲とが、高さ方向において重複するように設けられている。すなわち、沸騰部１０は、高さ範囲ｈｒ１に亘って形成された内部空間１１を有している。そして、最上段の冷媒通路２１ａが形成された高さ範囲ｈｒ２および最下段の冷媒通路２１ｂが形成された高さ範囲ｈｒ３は、高さ方向において高さ範囲ｈｒ１の範囲内に含まれている。そのため、水平方向に見て、各冷媒通路２１が、沸騰部１０の内部空間１１と互いにオーバラップする高さ位置に配置されている。高さ範囲ｈｒ１は、請求の範囲の「沸騰部の内部空間の高さ方向の形成範囲」の一例であり、高さ範囲ｈｒ３は、請求の範囲の「最下段の冷媒通路の高さ方向の形成範囲」の一例である。
【００５２】
本実施形態では、接続管３０は、凝縮部２０の高さ寸法Ｈ１の半分以上の高さ寸法Ｈ２を有する。図３の例では、高さ寸法Ｈ２は、高さ寸法Ｈ１の約３／５である。
【００５３】
また、本実施形態では、沸騰部１０の受熱面１２は、設置面１１０上に配置された凝縮部２０の下面よりも上方となる位置に配置されている。受熱面１２は、凝縮部２０の下面（すなわち、設置面１１０）から、高さＨ４の位置に設けられている。高さＨ４は、設置面１１０から発熱源ＨＳの上面までの高さ方向の距離に略一致するように設定されている。すなわち、受熱面１２は、発熱源ＨＳであるＣＰＵが搭載された基板１２０の表面高さと、ＣＰＵの実装厚みとを合計した高さ分だけ、設置面１１０から上方にずれた位置に配置されている。なお、受熱面１２の高さＨ４と、沸騰部１０の高さ寸法Ｈ３との合計（Ｈ３＋Ｈ４）は、凝縮部２０の高さ寸法Ｈ１以下であり、図３の例ではＨ１と概ね等しい。
【００５４】
なお、本実施形態では、冷媒液１ｂを移動させるポンプなどが設けられておらず、冷媒液１ｂは重力の作用によって沸騰部１０へ移動する。そのため、ポンプなどを用いない場合には、冷媒通路２１が少なくとも沸騰部１０の内底面１５よりも上方に配置されることが好ましい。冷媒通路２１が沸騰部１０の内底面１５以下の高さ位置にある場合、冷媒通路２１の内部が常時冷媒液１ｂに漬かった状態となり凝縮のための伝熱面積が小さくなるためである。
【００５５】
そこで、本実施形態では、第２外部通路２４は、上端部が沸騰部１０の内底面１５よりも上方の位置で、最下段の冷媒通路２１ｂの下面に隣接するように設けられている。このため、最下段の冷媒通路２１ｂは、沸騰部１０の内底面１５よりも上方の位置に配置されている。
【００５６】
第２外部通路２４の高さ寸法Ｈ１２は、第１外部通路２３の高さ寸法Ｈ１１よりも大きい。図３の例では、第２外部通路２４の高さ寸法Ｈ１２は、第１外部通路２３の高さ寸法Ｈ１１の約２倍である。第２外部通路２４の高さ寸法Ｈ１２は、それぞれの冷媒通路２１の高さ寸法（ｈｒ２、ｈｒ３の大きさ）よりも大きい。
【００５７】
また、本実施形態では、接続管３０は、冷媒１の液面が管内の所定高さに配置されるように設けられている。具体的には、冷媒１は、冷媒液１ｂの液面が所定高さＨｅとなるように収容されている。液面の所定高さＨｅは、沸騰部１０の内底面１５からの高さである。所定高さＨｅは、接続管３０の内底面よりも上方の位置に設定されている。このため、接続管３０の内部では、内底部が冷媒液１ｂに漬かった状態となっている。なお、最下段の冷媒通路２１ｂは、接続管３０の内底面よりも上方の位置に配置されている。所定高さＨｅは、最下段の冷媒通路２１ｂの配置位置（冷媒通路２１の内底面位置）を上限として設定されている。所定高さＨｅは、接続管３０の内底面と最下段の冷媒通路２１ｂの配置位置との間の高さに設定されている。
【００５８】
（伝熱フィン）
冷媒通路２１内の伝熱フィン２５、第１外部通路２３の伝熱フィン２３ｂ、および第２外部通路２４の伝熱フィン２４ｂは、たとえば、コルゲートフィンである。例えば図４では曲線状の波状断面のコルゲートフィンを示しているが、矩形断面のコルゲートフィンであってもよい。伝熱フィン２５、伝熱フィン２３ｂおよび伝熱フィン２４ｂには、同一形状のフィンを用いてもよいし、それぞれ異なる形状のフィンを用いてもよい。フィンの形状としては、プレーンフィン、パーホレートフィン、ルーバーフィン、ヘリンボーンフィン、セレートフィン（オフセットフィン）などのいずれでもよい。
【００５９】
（冷却器の動作）
冷却器１００の動作を説明する。図３に示したように、発熱源ＨＳが発熱すると、沸騰部１０内の冷媒１が沸騰することによって気化して冷媒ガス１ａになる。冷媒ガス１ａは、沸騰部１０の内部空間１１に充満し、沸騰が継続することによって沸騰部１０から接続管３０へ流入する。冷媒ガス１ａは、接続管３０を通って凝縮部２０へ流入する。凝縮部２０では、冷媒ガス１ａが、直接、または接続通路部６０を通ってそれぞれの冷媒通路２１のＹ方向中央部に流入する。流入した冷媒ガス１ａは、冷媒通路２１の内部をＹ方向中央から外側に向けて、伝熱フィン２５に沿って流通する。
【００６０】
一方、凝縮部２０には、外部のファンなどにより、外部流体２としての空気が送り込まれる。外部流体２（図１参照）は、図４に示したように、第１外部通路２３および第２外部通路２４に流入する。第１外部通路２３および第２外部通路２４では、外部流体２が、伝熱フィン２３ｂ（２４ｂ）に沿ってＸ方向に流通する。この結果、各冷媒通路２１の伝熱フィン２５、冷媒通路２１と外部通路２２（第１外部通路２３または第２外部通路２４）との間のチューブプレート４１、および外部通路２２の伝熱フィン２３ｂ（２４ｂ）を介して、冷媒１と外部流体２との間で熱交換が行われる。熱交換により、冷媒ガス１ａが凝縮熱を外部流体２に放出し、凝縮して冷媒液１ｂになる。このように、冷媒通路２１ａおよび２１ｂの各々において、冷媒ガス１ａが凝縮して冷媒液１ｂに相変化する。
【００６１】
冷媒液１ｂは、各冷媒通路２１（２１ａおよび２１ｂ）内の底部に溜まる。冷媒液１ｂの凝縮量が増大すると、最上段の冷媒通路２１ｂからは、接続通路部５０および接続通路部６０から冷媒液１ｂが落下して、冷媒液１ｂが最下段の冷媒通路２１ｂまたは溝部６２へ移動する。最下段の冷媒通路２１ｂには、冷媒通路２１ｂで凝縮した冷媒液１ｂと、接続通路部５０を介して移動した冷媒液１ｂとが集まる。最下段の冷媒通路２１ｂに集まった冷媒液１ｂは、Ｙ方向中央の接続通路部６０の溝部６２に流れ込み、溝部６２を介して、接続管３０へ流れ込む。接続管３０へ流れ込んだ冷媒液１ｂは、接続管３０内を介して沸騰部１０内の冷媒液１ｂに合流する。このようにして、冷媒１が相変化を伴って沸騰部１０と凝縮部２０との間を循環することにより、発熱源ＨＳの冷却が行われる。
【００６２】
（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００６３】
本実施形態では、上記のように、沸騰部１０に対して水平方向に配置した凝縮部２０に、高さ方向に並ぶ複数段の冷媒通路２１を設けるので、沸騰部１０よりも上方の位置に冷媒通路２１を配置する場合に比べて高さ寸法を小さくすることができるとともに、所定の高さ寸法（１Ｕ）の範囲内でも、各々の冷媒通路２１により十分な伝熱面積（放熱面積）を確保することができる。また、複数段の冷媒通路２１の間に第１外部通路２３が設けられるので、各々の冷媒通路２１での外部流体２との熱交換を効率的に行うことができる。また、最下段の冷媒通路２１ｂの下面にも第２外部通路２４が設けられるので、第２外部通路２４を設けた分だけ放熱性能を向上させることができる。したがって、冷却器１００の高さ寸法の抑制と、放熱性能の向上とをバランスよく両立させることができる。これらの結果、本実施形態による冷却器１００では、高さ寸法が大きくなることを抑制しつつ、冷却性能を確保することができる。なお、最上段の冷媒通路２１ａの上面に第２外部通路２４を設ける場合でも、同様に、高さ寸法が大きくなることを抑制しつつ、冷却性能を確保することができる。
【００６４】
また、沸騰部１０の内部空間１１の高さ方向の形成範囲（高さ範囲ｈｒ１）と、凝縮部２０の最下段の冷媒通路２１ｂの高さ方向の形成範囲（高さ範囲ｈｒ３）とが、高さ方向（Ｚ方向）において重複するように設けられるので、冷却器１００の高さ寸法が大きくなることを抑制することができる。その結果、所定の高さ寸法の範囲内でも、複数段の冷媒通路２１を設けるスペースを容易に確保することができる。
【００６５】
また、接続管３０が、凝縮部２０の側面２６および沸騰部１０の側面１４を横向きに接続するので、沸騰部の上面に接続管が接続する場合と異なり、効果的に、冷却器１００の高さ寸法が大きくなることを抑制することができる。
【００６６】
また、１本の接続管３０を設けるので、接続管３０を複数本設ける場合と比較して冷却器１００の高さ寸法を抑制できる。また、接続管３０の高さ寸法Ｈ２を凝縮部２０の高さ寸法Ｈ１の半分以上とするので、冷媒ガス１ａと冷媒液１ｂとの両方を流通させるのに必要な接続管３０の断面積を、所定の高さ寸法（１Ｕ）の範囲内でも無理なく確保することができる。
【００６７】
また、受熱面１２を、凝縮部２０の下面（設置面１１０）よりも上方に配置するので、凝縮部２０の下面よりも発熱源ＨＳの厚み分だけ上方にずらした受熱面１２に発熱源ＨＳを取り付けて冷却することができる。一方、凝縮部２０の下面は設置面１１０から上方にずらして配置せずに済むので、設置面１１０から所定の高さ寸法（１Ｕ）の高さスペースを最大限利用して放熱性能を確保することが可能となる。
【００６８】
また、最下段の冷媒通路２１ｂの下面に第２外部通路２４を設けるので、その分だけ最下段の冷媒通路２１ｂを上方に配置することができる。その結果、放熱性能を向上させる第２外部通路２４を利用して、凝縮部２０を沸騰部１０に対して水平方向に配置する場合でも、最下段の冷媒通路２１ｂの配置位置を容易に高くすることができる。
【００６９】
また、第２外部通路２４の上端部が、沸騰部１０の内底面１５よりも上方の位置で、最下段の冷媒通路２１ｂの下面に隣接するので、外部流体２との熱交換性能を確保しつつ、確実に、最下段の冷媒通路２１ｂを沸騰部１０の内底面１５よりも上方の位置に配置することができる。
【００７０】
また、第２外部通路２４の高さ寸法Ｈ１２が、第１外部通路２３の高さ寸法Ｈ１１よりも大きいので、複数段の冷媒通路２１の間に第１外部通路２３を設ける構成においても、冷媒液１ｂを沸騰部１０まで戻すのに必要な冷媒通路２１の高さ位置を容易に確保することができる。また、単純に冷媒通路２１の下面側に支柱や空間を設けて冷媒通路２１の高さ位置を確保する場合と異なり、冷媒通路２１の高さ位置を確保するために必要なスペース分だけ高さ寸法を大きくした第２外部通路２４を設けて積極的に外部流体２との熱交換を行うことができるので、外部流体２との熱交換性能を向上させることができる。
【００７１】
また、冷媒１の液面が接続管３０の管内の所定高さに配置され、沸騰部１０内だけでなく、接続管３０の内部の所定高さＨｅまで冷媒液１ｂで満たされるので、発熱源ＨＳの発熱量が大きい場合でも沸騰部１０内の冷媒液１ｂが全て蒸発してしまうことを抑制できる。また、凝縮部２０で凝縮された冷媒液１ｂを沸騰部１０側に戻す際、接続管３０の内部の液面位置まで到達すれば貯留された冷媒液１ｂと合流できる。そのため、接続管３０の内部で合流させた冷媒液１ｂを再度沸騰部１０での発熱源ＨＳの冷却に利用することができる。
【００７２】
［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００７３】
たとえば、上記実施形態では、発熱源ＨＳがサーバ等の電子機器に搭載されるＣＰＵなどの半導体チップや電子回路などである例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、発熱源はどのような物であってもよい。本発明では、発熱源を冷却するための冷却器の高さ方向の設置スペースに制約がある用途において、特に効果的である。したがって、サーバラックへ収容する機器以外でも、発熱源を有する機器の寸法上の制約から、機器の筐体内で冷却器の高さ方向の設置スペースを十分に確保できない場合などにも、本発明は好適に利用されうる。
【００７４】
また、上記実施形態では、沸騰部１０と凝縮部２０とを１つずつ設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、１つの凝縮部２０に対して、複数の沸騰部１０が設けられてもよい。複数の沸騰部１０は、互いに離隔して別個に設けられていてもよいし、共通の筐体内で冷媒の収容部が複数区画された構造となっていてもよい。複数の沸騰部１０が設けられる場合、凝縮部２０とそれぞれの沸騰部１０とを、それぞれ接続管３０によって個別に接続してもよいし、凝縮部２０から複数に分岐してそれぞれの沸騰部１０につながるマニホールド型の１つの接続管によって接続してもよい。
【００７５】
また、上記実施形態では、接続管３０が設置面１１０に沿った水平方向に延びる例を示したが、本発明はこれに限られない。接続管は、設置面１１０に沿った水平方向に対して高さ方向に傾斜していてもよい。たとえば、接続管３０は、凝縮部２０から沸騰部１０に向けて下り傾斜となるように設けられていてもよい。
【００７６】
また、上記実施形態では、最上段および最下段の冷媒通路２１ｂのうちで最下段の冷媒通路２１ｂの下面にのみ第２外部通路２４を設けた例を示し、上記第２実施形態では、最上段および最下段の冷媒通路２１ｂの両方にそれぞれ第２外部通路２４を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。第２外部通路２４を、最上段および最下段の冷媒通路２１ｂのうちで最上段の冷媒通路２１ａの上面にのみ第２外部通路２４を設けてもよい。
【００７７】
また、上記実施形態では、沸騰部１０の内部空間１１が形成された高さ範囲ｈｒ１と、凝縮部２０の最下段の冷媒通路２１ｂが形成された高さ範囲ｈｒ３とが、高さ方向において重複する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、沸騰部１０の内部空間１１が形成された高さ範囲ｈｒ１と、凝縮部２０の最下段の冷媒通路２１ｂが形成された高さ範囲ｈｒ３とが、高さ方向において重複しなくてもよい。また、複数段の冷媒通路２１のうちの一部の冷媒通路２１の形成範囲が沸騰部１０の内部空間１１の形成範囲と高さ方向において重複し、他の冷媒通路２１の形成範囲が沸騰部１０の内部空間１１の形成範囲と高さ方向において重複しない構成であってもよい。上記実施形態のように、複数段の冷媒通路２１のうちの全ての冷媒通路２１の形成範囲が沸騰部１０の内部空間１１の形成範囲と高さ方向において重複してもよい。この他、全ての冷媒通路２１の形成範囲が沸騰部１０の内部空間１１の形成範囲と高さ方向において重複しなくてもよい。
【００７８】
また、上記実施形態では、接続管３０が、沸騰部１０の側面１４と凝縮部２０の側面２６とを接続する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、接続管３０が沸騰部１０および凝縮部２０の側面以外の面に接続してもよい。たとえば接続管３０が沸騰部１０の上面に接続してもよい。
【００７９】
また、上記実施形態では、接続管３０が、凝縮部２０の高さ寸法Ｈ１の半分以上の高さ寸法Ｈ２を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、接続管３０の高さ寸法Ｈ２が、凝縮部２０の高さ寸法Ｈ１の半分未満であってもよい。
【００８０】
また、上記実施形態では、第２外部通路２４の上端部が、沸騰部１０の内底面１５よりも上方の位置で、最下段の冷媒通路２１ｂの下面に隣接するように設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２外部通路２４の上端部が、最下段の冷媒通路２１ｂの下面に隣接せず、第２外部通路２４と冷媒通路２１とを熱的に接続する部材が設けられていてもよい。また、第２外部通路２４の上端部が、沸騰部１０の内底面１５よりも上方の位置に配置されなくてもよい。
【００８１】
また、上記実施形態では、第２外部通路２４の高さ寸法Ｈ１２が、第１外部通路２３の高さ寸法Ｈ１１よりも大きい例を示し、上記第２実施形態では、第２外部通路２４の高さ寸法Ｈ１２と、第１外部通路２３の高さ寸法Ｈ１１とが略等しい例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２外部通路２４の高さ寸法Ｈ１２が、第１外部通路２３の高さ寸法Ｈ１１よりも小さくてもよい。
【００８２】
また、上記実施形態では、冷媒１の液面が管内の所定高さＨｅに配置されるように接続管３０が設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。接続管３０は、液面の高さ位置よりも上方の位置に設けられていてもよい。
【００８３】
また、上記実施形態では、外部通路２２（第１外部通路２３および第２外部通路２４）が、凝縮部２０をＸ方向に貫通する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、外部通路２２（第１外部通路２３および第２外部通路２４）が凝縮部をＹ方向に貫通する構成であってもよい。
【００８４】
また、上記実施形態では、凝縮部２０をＹ方向に延びる直方体状に形成し、凝縮部２０のＹ方向の中央に接続管３０を接続した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明において、沸騰部１０、接続管３０および凝縮部２０の平面的な配置および形状は、任意である。沸騰部１０、接続管３０および凝縮部２０の平面的な配置および形状は、設置スペースにおける発熱源ＨＳの位置や大きさ、発熱源ＨＳの周囲の部材の配置などに応じて、適宜設定されればよい。
【００８５】
また、上記実施形態では、接続通路部６０の底面を構成する溝部６２を隔壁部材６１に設け、溝部６２の内面を接続管３０に近付くに従って低くなるように傾斜させた例を示したが、本発明はこれに限られない。溝部６２の内面は傾斜せずに水平でもよい。また、溝部６２を設けなくてもよい。その場合、隔壁部材６１の平坦な上面またはチューブプレート４１が、接続通路部６０の底面を構成するようにしてもよい。また、図３のように、溝部６２のＸ方向の端部（接続通路部６０の底面）を接続管３０の内底面に接続した例を示したが、接続通路部６０の底面と接続管３０の内底面との接続部が段差になっていてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１  冷媒
２  外部流体
１０  沸騰部
１１  内部空間
１２  受熱面
１４  側面
１５  内底面
２０  凝縮部
２１、２１ａ、２１ｂ  冷媒通路
２３  第１外部通路
２４  第２外部通路
２６  側面
３０  接続管
１００  冷却器（沸騰式冷却器）
Ｈ１１  第１外部通路の高さ寸法
Ｈ１２  第２外部通路の高さ寸法
Ｈｅ  液面高さ（所定高さ）
ｈｒ１  沸騰部の内部空間の高さ方向の形成範囲
ｈｒ３  最下段の冷媒通路の高さ方向の形成範囲
ＨＳ  発熱源
【図１】
2019142310.tif 000003
【図２】
2019142310.tif 000004
【図３】
2019142310.tif 000005
【図４】
2019142310.tif 000006
【図５】
2019142310.tif 000007
【図６】
2019142310.tif 000008
【図７】
2019142310.tif 000009
【図８】
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【図９】
2019142310.tif 000011
【図１０】
2019142310.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月31日(2019.7.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱源と熱的に接続される受熱面を有し、内部空間に収容する冷媒を沸騰させる沸騰部と、
前記沸騰部に対して略水平方向に配置され、外部流体との熱交換により冷媒ガスを凝縮させる凝縮部と、
前記沸騰部と前記凝縮部とを接続し、前記冷媒を流通させる接続管と、を備え、
前記凝縮部は、
水平方向に対して垂直な高さ方向に並ぶ複数段の冷媒通路と、
複数段の前記冷媒通路の間に設けられた前記外部流体の第１外部通路、および、最上段および最下段の少なくとも一方の前記冷媒通路の外面に設けられた前記外部流体の第２外部通路とを含み、
前記沸騰部の内部空間の高さ方向の形成範囲と、前記凝縮部の最下段の前記冷媒通路の高さ方向の形成範囲とが、高さ方向において重複するように設けられている、沸騰式冷却器。
【請求項２】
前記沸騰部の前記受熱面は、前記凝縮部の下面よりも上方となる位置に配置されている、請求項１に記載の沸騰式冷却器。
【請求項３】
前記第２外部通路は、少なくとも前記最下段の前記冷媒通路の下面に設けられている、請求項１または２に記載の沸騰式冷却器。
【請求項４】
前記第２外部通路は、上端部が前記沸騰部の内底面よりも上方の位置で、前記最下段の前記冷媒通路の下面に隣接するように設けられている、請求項３に記載の沸騰式冷却器。
【請求項５】
前記第２外部通路の高さ寸法は、前記第１外部通路の高さ寸法よりも大きい、請求項４に記載の沸騰式冷却器。
【請求項６】
前記接続管は、前記冷媒の液面が管内の所定高さに配置されるように設けられている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の沸騰式冷却器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明による沸騰式冷却器は、発熱源と熱的に接続される受熱面を有し、内部空間に収容する冷媒を沸騰させる沸騰部と、沸騰部に対して略水平方向に配置され、外部流体との熱交換により冷媒ガスを凝縮させる凝縮部と、沸騰部と凝縮部とを接続し、冷媒を流通させる接続管と、を備え、凝縮部は、水平方向に対して垂直な高さ方向に並ぶ複数段の冷媒通路と、複数段の冷媒通路の間に設けられた外部流体の第１外部通路、および、最上段および最下段の少なくとも一方の冷媒通路の外面に設けられた外部流体の第２外部通路とを含み、沸騰部の内部空間の高さ方向の形成範囲と、凝縮部の最下段の冷媒通路の高さ方向の形成範囲とが、高さ方向において重複するように設けられている。なお、「最上段および最下段の少なくとも一方の冷媒通路の外面」とは、最上段の冷媒通路の上面、および、最下段の冷媒通路の下面、のいずれか一方または両方を意味する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
この発明による沸騰式冷却器では、上記のように、沸騰部に対して略水平方向に配置した凝縮部に、高さ方向に並ぶ複数段の冷媒通路を設けることによって、沸騰部よりも上方の位置に冷媒通路を配置する場合に比べて高さ寸法を小さくすることができるとともに、所定の高さ寸法の範囲内でも高さスペースを有効利用して、各々の冷媒通路により十分な伝熱面積（放熱面積）を確保することができる。また、複数段の冷媒通路の間に第１外部通路が設けられるので、単純に複数の冷媒通路を直接積み重ねる構造と異なり、各々の冷媒通路での外部流体との熱交換を効率的に行うことができる。また、最上段および最下段の少なくとも一方にも第２外部通路が設けられるので、第２外部通路を設けた分だけ放熱性能を向上させることができる。したがって、高さ寸法の抑制と、放熱性能の向上とをバランスよく両立させることができる。これらの結果、本発明によれば、高さ寸法が大きくなることを抑制しつつ、冷却性能を確保することができる。また、沸騰部よりも上方の位置に最下段の冷媒通路が配置される構成と異なり、最下段の冷媒通路と沸騰部とを同じ高さ位置に設けることができるので、沸騰式冷却器の高さ寸法が大きくなることを抑制することができる。その結果、所定の高さ寸法の範囲内でも、複数段の冷媒通路を設けるスペースを容易に確保することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2019142310.tif 000013
2019142310.tif 000014
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