(57)【要約】［課題］薄型の電子機器に実装すると充分な冷却性能が得られない。［解決手段］本発明における冷却装置は、発熱体の発する熱で気化する冷媒を貯蔵する蒸発部と、気化した冷媒を凝縮させる凝縮部と、蒸発部で気化した冷媒を凝縮部へ輸送する第１接続管と、凝縮部で凝縮した冷媒を蒸発部へ輸送する第２接続管と蒸発部と凝縮部を収容する筺体とを備え、凝縮部は、第１接続管と接続する第１接続部と、第２接続管と接続する第２接続部と、第１接続部と第２接続部とを接続し冷媒が流動する放熱流路とを具備し、凝縮部は筺体の上面部に固定され、上面部は放熱流路と対向する位置に通気口を備えていることを特徴とする。
2013073696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体の発する熱で気化する冷媒を貯蔵する蒸発部と、
気化した前記冷媒を凝縮させる凝縮部と、
前記蒸発部で気化した前記冷媒を前記凝縮部へ輸送する第１接続管と、
前記凝縮部で凝縮した冷媒を前記蒸発部へ輸送する第２接続管と
前記蒸発部と前記凝縮部を収容する筺体とを備え、
前記凝縮部は、前記第１接続管と接続する第１接続部と、前記第２接続管と接続する第２接続部と、前記第１接続部と前記第２接続部とを接続し前記冷媒が流動する放熱流路とを具備し、
前記凝縮部は前記筺体の上面部に固定され、前記上面部は前記放熱流路と対向する位置に通気口を備えていることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記第１接続管と前記凝縮部とが接続する位置は、前記第２接続管と前記凝縮部とが接続する位置より鉛直方向上方に設けられていることを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
前記放熱流路は、前記蒸発部と前記凝縮部とを結ぶ方向に対して略平行方向に延在しており、
複数の前記放熱流路が前記第１接続部と前記第２接続部とを結ぶ方向と略垂直な方向に並設していることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記複数の放熱流路を接続する放熱フィンを有し、
前記放熱フィンは、平板からなり、前記平板の主面の蒸発部に向かう法線が水平方向に対して下方向に傾斜して配置していることを特徴とする請求項３に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記放熱流路は、前記蒸発部と前記凝縮部とを結ぶ方向に対して略垂直方向に延在しており、
複数の前記放熱流路が前記第１接続部と前記第２接続部とを結ぶ方向と略平行な方向に並設していることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記複数の放熱流路を接続する放熱フィンを有し、
前記放熱フィンは、平板からなり、前記平板の主面の蒸発部に向かう法線が略水平方向に対して下方向に傾斜して配置していることを特徴とする請求項４に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記複数の放熱流路を接続する棒状の放熱棒を有することを特徴とする請求項３または５に記載の冷却装置。
【請求項８】
前記放熱棒は、長手方向の断面が多角形状であることを特徴とする請求項７に記載の冷却装置。
【請求項９】
前記放熱流路の鉛直下方部に、冷却ファンを備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項１０】
前記放熱流路は、前記第１接続部と接続するより低い位置で前記第２接続部と接続していることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項１１】
前記第２接続部は、前記蒸発部と前記凝縮部とを結ぶ方向に垂直な断面積が前記第１接続部より小さいことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項１２】
前記放熱部は、前記平板状流路の最上層、および最下層にそれぞれ補強枠を設けていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項１３】
前記第１接続管は、前記第２接続管より断面積が大きいことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれかの一項に記載の冷却装置と、前記発熱体としての電子装置を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置などの冷却装置およびそれを用いた電子機器に関し、特に冷媒の沸騰と凝縮の相変化サイクルによる熱輸送によって発熱体を冷却する沸騰冷却方式を用いた冷却装置およびそれを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
発熱量の大きな半導体素子は、半導体素子のパッケージの上部にヒートシンクを設けて伝熱面を拡大させ、拡大した伝熱面に対して送風機などにより強制空冷を行うことで、半導体素子が発する熱の冷却を行っていた。
しかし近年、プリント基板の多層化と共に電子機器の薄型、小型化の要求が高まってきている。そのため半導体パッケージ上部にヒートシンクなどの冷却部品用のスペースを確保することが困難となってきた。
一方、密閉空間を有する冷却装置の内部に冷媒を充填し、冷媒の相変化を利用することで冷媒を装置内部において循環させる沸騰冷却器の研究が進んでいる。沸騰冷却器は、蒸発部において発熱体が発する熱を用いて冷媒を沸騰させることによって冷媒の循環を行うので、付加的な装置を必要としない。そして、凝縮部において冷媒の熱を外気と熱交換することによって発熱体の冷却をすることができる。
特許文献１には、沸騰した冷媒の蒸気を２本の蒸気管を通してそれぞれ放熱器の上部タンク内に流入するように運び、上部タンクから各偏平チューブに分配する構成とした沸騰冷却装置が記載されている。偏平チューブを流れる冷媒蒸気は、外気と熱交換を行うことにより冷却され、潜熱を放出して偏平チューブの内壁面に凝縮する。偏平チューブ内で凝縮して液滴となった凝縮液は、重力を利用することで偏平チューブの内壁面を伝って下部タンク内へ流れ落ち、下部タンクから２本の液戻り管を通って冷媒槽へ還流する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−６５４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の沸騰冷却装置では、冷却性能を高めようとすると外気と熱交換を行う放熱器を長くする必要がある。しかし、関連する放熱器は冷媒の循環に重力を用いるため、放熱器の長手方向を鉛直方向と平行にする必要がある。そのため電子機器の薄型化に対応して、沸騰冷却装置を低背化しようとすると、放熱器の長さを短くする必要があり冷却性能が低下するという問題があった。
本発明は、上述した関連する沸騰冷却装置においては、薄型の電子機器に実装すると充分な冷却性能が得られない、という課題を解決する冷却装置およびそれを用いた電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明における冷却装置は、発熱体の発する熱で気化する冷媒を貯蔵する蒸発部と、気化した冷媒を凝縮させる凝縮部と、蒸発部で気化した冷媒を凝縮部へ輸送する第１接続管と、凝縮部で凝縮した冷媒を蒸発部へ輸送する第２接続管と蒸発部と凝縮部を収容する筺体とを備え、凝縮部は、第１接続管と接続する第１接続部と、第２接続管と接続する第２接続部と、第１接続部と第２接続部とを接続し冷媒が流動する放熱流路とを具備し、凝縮部は筺体の上面部に固定され、上面部は放熱流路と対向する位置に通気口を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の冷却装置によれば、薄型の電子機器に実装した場合であっても、充分な冷却性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施形態における冷却装置の側面断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における冷却装置の上面透視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における冷却装置の上面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における凝縮部を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における冷却装置の上面透視図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における冷却装置の側面断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態における冷却装置の上面透視図である。
【図８】本発明の第３の実施形態における冷却装置の側面断面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態における冷却装置の側面断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態における冷却装置の側面断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態における凝縮部の側面断面図である。
【図１２】本発明の第６の実施形態における冷却装置の側面断面図である。
【図１３】本発明の第７の実施形態における凝縮部の側面断面図である。
【図１４】本発明の第７の実施形態における凝縮部の側面断面図である。
【図１５】本発明の第７の実施形態における凝縮部の側面断面図である。
【図１６】本発明の第７の実施形態における凝縮部の側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。
〔第１の実施形態〕本実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本実施形態における冷却装置１の側面断面図であり、図２は冷却装置１の上面透視図である。
〔構造の説明〕図１に示すように本実施形態における冷却装置１は、蒸発部２と、凝縮部３と、接続管４と、筺体１０とで構成される。なお筺体１０は、内部に蒸発部２と、凝縮部３と、接続管４とを備えている。
蒸発部２は、箱型形状であり内部に冷媒を備えている。本実施形態では、具体的な冷媒としてＨＦＣ（ｈｙｄｒｏ  ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ：ハイドロフルオロカーボン）や、ＨＦＥ（ｈｙｄｒｏ  ｆｌｕｏｒｏ  ｅｔｈｅｒ：ハイドロフルオロエーテル）を用いているが、材料はこれに限定されない。なお蒸発部２は、下面部において発熱体２０と熱的に接触するように接続されるため、冷媒は発熱体２０が発生する熱を受熱し沸騰する。
図１、２に示すように蒸発部２は、接続管４ａ（第１接続管）、接続管４ｂ（第２接続管）と接続しており、それぞれの接続管４ａ、４ｂの他端は、凝縮部３と接続している。接続管４ａは、蒸発部２の上部と接続しており、接続管４ｂは、蒸発部２の側面部、あるいは底部と接続している。なお蒸発部２と接続管４ｂとの接続箇所は、冷媒の気液界面より低い位置であることが好ましい。
凝縮部３は、放熱流路８と第１接続部１１と第２接続部１２とで構成される。第１接続部１１は接続管４ａと接続しており、第２接続部１２は接続管４ｂと接続している。放熱流路８は、第１接続部１１と第２接続部１２の間に設けられ、冷媒は第１接続部１１から第２接続部１２に向けて流動する。第１接続部１１に流入された冷媒は、放熱流路８を通って第２接続部１２に流動するあいだに外気と熱交換を行って凝縮・液化する。
第１接続部１１と第２接続部１２は、鉛直方向に対して略同一の高さに配置されている。複数の放熱流路８が第１接続部１１と第２接続部１２とを接続している。なお放熱流路８は平板状の構造であることが好ましい。
放熱流路８は中空状であり、内部を冷媒が流動する。また図２に示すように、放熱流路８は平板状であり、その主面の法線が鉛直方向に対して垂直となるように並設されている。そのため複数の放熱流路８の主面の間を、冷却風が鉛直方向に流動することが可能である。なお、凝縮部３の材質は、銅やアルミニウムなど熱伝導性が高いものであれば特に限定されない。
図１に示すように、第１接続部１１と第２接続部１２は、筺体１０の内部に設けられており、筺体１０上部の上面部に固定されている。そして図３に示すように筺体１０は、放熱流路８と対向する上面部に、通気口９が複数設けている。なお図３は、本実施形態における冷却装置１の上面図である。
凝縮部３の放熱流路８が蒸発部２の気液界面より鉛直方向上方に配置されている場合、接続管４ａと第１接続部１１とが接続する位置と、接続管４ｂと第２接続部１２とが接続する位置との高さ関係に制約はない。なお図４では本実施形態における凝縮部３の斜視図を示しており、放熱流路８の少なくとも一部は、接続管４ａが接続する位置よりも高い位置で第１接続部１１と接続しているが、これに限定されない。
一方、放熱流路８の少なくとも一部が蒸発部２の気液界面より鉛直方向下方に配置されている場合であっても、接続管４ａと第１接続部１１とが接続している位置は、接続管４ｂが第２接続部１２と接続している位置より鉛直方向上方に配置される。そのため、冷媒の気液界面は、接続管４ａと第１接続部１１とが接続する高さよりも低く、接続管４ｂと第２接続部１２とが接続する高さよりも高い位置に設けることができる。
図４における放熱流路８は、１つの平板状の流路（平板状流路）で構成されているが、これに限定されず放熱流路８は図２に示したように複数の平板状流路を並設した構成でもよい。
〔作用・効果の説明〕次に本実施形態における作用・効果について説明を行う。
蒸発部２は、下面部において発熱体２０と熱的に接続しているため、蒸発部２の内部に設けられた冷媒は、発熱体２０が発する熱を受熱することで沸騰する。
蒸発部２内部の冷媒が沸騰することにより発生した冷媒の蒸気は、気液の密度差による浮力によって蒸発部２の内部を上昇し、蒸発部２の上部に接続している接続管４ａを通って凝縮部３の第１接続部１１まで流動する。
凝縮部３の第１接続部１１に運ばれた冷媒の蒸気は、放熱流路８を通過するときに外気と熱交換を行う。外気と熱交換を行うことによって、放熱流路８内を移動する冷媒の蒸気は気体から液体に凝縮し、発熱体２０で発生した熱を外気へ放熱する。
放熱流路８において凝縮して液化した冷媒は、第２接続部１２と接続する接続管４ｂに流動し、蒸発部２に還流する。つまり冷媒を蒸発部２と凝縮部３において液体から気体に、また気体から液体に相変化させることで、発熱体２０で発生した熱を外気へ放熱している。
特許文献１に記載の関連する冷却装置は、凝縮部に注入された冷媒の蒸気を蒸気管口と液管口との間に設けられた放熱器を移動させて外気と熱交換を行うことで冷却を行う。そして特許文献１では、この放熱器における冷媒の移動に重力を用いているため、放熱器を縦型に配置する必要があった。
さらに凝縮部における冷却性能を高めるためには、放熱器の鉛直方向における長さを長くする必要がある。しかし放熱器は冷媒の循環に重力方向に延在して設けているため、鉛直方向おける放熱器の長さを長くすると冷却装置の低背化が困難になるという問題があった。
一方、冷却装置の低背化を目的とした場合、放熱器の長さを短くする必要がある。しかし、放熱器の長さを短くしてしまうと、放熱器を流動する冷媒の蒸気を十分に冷却することができず、充分な冷却性能が得られないという問題があった。
それに対して本実施形態では、接続管４ａと接続する第１接続部１１と、接続管４ｂと接続する第２接続部１２とを鉛直方向に略同一の高さで配置している。そして水平方向に延在した形状である放熱流路８が第１接続部１１と第２接続部１２とを接続している。その結果、冷却性能を高めるために放熱流路８の長さを長くしたとしても、水平方向の長さが長くなるが、鉛直方向の高さを高くする必要がないため、冷却装置１を低背化することができる。
ここで蒸発部２から接続管４ａを介して凝縮部３の第１接続部１１に流入された冷媒の蒸気は、放熱流路８の内部に侵入する。放熱流路８内で、凝縮液化した液相の冷媒は、第１接続部１１から流入する気相の冷媒の圧力により、放熱流路８内を流動する。従って、放熱流路８を水平に配管した場合であっても、冷媒の循環が妨げられることはない。
また本実施形態における凝縮部３は、筺体１０の上面部と接続している。つまり凝縮部３の第１接続部１１と第２接続部１２とが筺体１０の上面部と接続し、さらに筺体１０の上面部は、放熱流路８と対向する箇所に通気口９を設けている。
通気口９により、放熱流路８の下部から筺体の上面部を通って筺体外に向かう冷却風の流路が形成されるので、冷却ファンからの冷却風は、通気口９を通って筺体外に流出することが可能となる。その結果、凝縮部３を筺体の上面部に配置し、通気口９を設けることによって、凝縮部３を効率よく冷却することが可能となる。
また、放熱流路８を冷却することにより高温化した空気を筺体内部に充満させることを防ぐことができる。つまり、放熱流路８内の冷媒から受熱して高温化した空気を筺体１０の外部に排出することができるため、筺体１０内に設けられた他の電子部品が高温化して劣化することを防ぐことができる。
また、ここで本実施形態における冷却器においてどのように冷媒が移動しているかについて説明を行う。
凝縮部３の第１接続部１１に運ばれた冷媒の蒸気は、放熱流路８において外気と熱交換を行うと熱を奪われて凝縮し液体に相変化する。ここで放熱流路８が蒸発部２の気液界面より高い位置に配置されている場合、放熱流路８において凝縮した冷媒は、重力により接続管４ｂに流れこみ蒸発部２に還流する。
一方、放熱流路８の少なくとも一部が、気液界面より低い位置に配置されている場合においても、接続管４ａと第１接続部１１とが接続する高さは、接続管４ｂと第２接続部１２とが接続する高さより高い位置に設けられているため、放熱流路８において凝縮した冷媒は、接続管４ｂに流れこみ蒸発部２に還流することができる。
詳細に説明すると、接続管４ａから第１接続部１１に冷媒の蒸気が流入し充満しているため、放熱流路８内部の圧力が高くなる。そのため放熱流路８において凝縮して液化した冷媒は、第１接続部１１に流入してくる冷媒の蒸気による圧力によって押し出される。そして第２接続部１２と接続管４ｂは凝縮部３の底部で接続しているため、冷媒は重力により接続管４ｂを通って蒸発部２に還流する。
このとき放熱流路８において凝縮して液化した冷媒が凝縮部３の接続管４ｂから排出されると、放熱流路８内に残っている液体冷媒も連続して、接続管４ｂに移動する。そして凝縮した冷媒が移動した後には、放熱流路８には第１接続部１１から冷媒の蒸気が流入し、外気と熱交換を行う。一方、放熱流路８内の冷媒と熱交換をおこなったことで高温化した冷却風は、通気口９を経て筺体１０の外部に運ばれる。
以上より、凝縮部３を筺体１の上面部に備え、凝縮部３を構成する放熱流路８を通気口と対向する位置に水平方向に延在して配置することにより、冷却性能を損なうことなく、冷却装置１全体を低背化することができる。
〔第２の実施形態〕次に、第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図５は、本実施形態における冷却装置１の上面からの見た上面透視図である。
〔構成の説明〕本実施形態における冷却装置１は、平板形状である放熱流路８が、蒸発部２と凝縮部３とを結ぶ方向に対して平行方向に延在して複数配置されている。複数の放熱流路８の間には、放熱フィン１３を設けている。なおそれ以外の構造、接続関係は、第１の実施形態と同様であり、冷却装置１は、筺体１０と、蒸発部２と、凝縮部３と、接続管４とで構成される。
第１実施形態と同様に、蒸発部２は、箱型形状であり内部に冷媒を備えている。本実施形態では、具体的な冷媒としてＨＦＣ（ｈｙｄｒｏ  ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ：ハイドロフルオロカーボン）や、ＨＦＥ（ｈｙｄｒｏ  ｆｌｕｏｒｏ  ｅｔｈｅｒ：ハイドロフルオロエーテル）を用いているが、材料はこれに限定されない。なお蒸発部２は、下面部において発熱体２０と熱的に接触するように接続されるため、冷媒は発熱体２０が発生する熱を受熱し沸騰する。
蒸発部２は、少なくとも２つの接続管４ａ、４ｂと接続しており、それぞれの接続管４ａ、４ｂは、凝縮部３と接続している。接続管４ａは、蒸発部２の上部と接続しており、接続管４ｂは、蒸発部２の側面部、あるいは底部と接続している。なお蒸発部２と接続管４ｂとの接続箇所は、冷媒の気液界面より低い位置であることが好ましい。
接続管４ａ、接続管４ｂは、それぞれ外層に樹脂層、内層に金属層を設けた多層の接続管とすることができる。ここで蒸発部２と接続する接続管４ａの内径は、凝縮部３と接続する接続管４ｂの内径より大きいことが望ましい。
凝縮部３は、放熱流路８、第１接続部１１、第２接続部１２とで構成され、第１接続部１１と第２接続部１２は、筺体１０の上面部に固定されている。放熱流路８は第１接続部１１と第２接続部１２との間に設けられており、第１接続部１１から流入した冷媒は、放熱流路８を通って第２接続部１２に運ばれる。
なお本実施形態における放熱流路８は、第１接続部材１１と第２接続部材１２と接続しており、蒸発部２と凝縮部３とを結ぶ方向に対して平行方向に延在して配置されている。図５に示すように、第２接続部１２に対して第１接続部１１は蒸発部２に近い位置に配置している。つまり、蒸発部２と凝縮部３とを結ぶ方向に対して平行方向に、蒸発部２と、第１接続部１１と、第２接続部１２が並んで配置されている。しかし、これに限定されず第１接続部１１と第２接続部２の位置は逆でもよい。なお放熱流路８が複数個からなる場合は、第１接続部と第２接続部とを結ぶ方向と垂直な方向に並設した構成とすることができる。
また本実施形態における放熱流路８は、２つの主面を有する形状であればよく、例えば扁平型のチューブ形状、もしくは平板形状であればよい。放熱流路８は中空状であり、内部を冷媒が流動する。放熱流路８は平板状であるため、その主面の法線が鉛直方向と垂直に並設されている。そのため複数の放熱流路８の主面の間を、冷却風が鉛直方向に流動することが可能である。なお、凝縮部３の材質は、銅やアルミニウムなど熱伝導性が高いものであれば特に限定されない。
複数の放熱流路８の間には、放熱フィン１３を設けてある。放熱フィン１３は、放熱流路の主面間に配置され、放熱流路８と熱的に接続している。また放熱流路８の最上層、および最下層にそれぞれフレーム１４（補強枠）を設けてもよい。
また図６に示すように放熱フィン１３は、その主面が鉛直方向と平行である場合に限らず、鉛直方向から傾いて配置した構造としてもよい。換言すると平板形状である放熱フィンは、平板の主面の蒸発部２に向かう法線が水平方向に対して下方向に傾斜して配置してもよい。
上記構造とすることで、凝縮部３の下部を流れる冷却風を凝縮部３の放熱流路８に流動しやすくすることができる。そして、放熱流路８と熱交換を行い高温化した空気を外部に排出することができる。なお図６は、図５に示す冷却装置１のＡ−Ａ´における側面断面図である。
第１実施形態と同様に、第１接続部１１と第２接続部１２は鉛直方向に対して略同一の高さに配置されている。第１接続部１１は、接続管４ａと凝縮部３とが接続する蒸気管口６を備え、第２接続管１２は接続管４ｂと凝縮部３で接続する液管口７を設けている。
凝縮部３の放熱流路８が蒸発部２の気液界面より鉛直方向上方に配置されている場合、接続管４ａと第１接続部１１とが接続する位置と、接続管４ｂと第２接続部１２とが接続する位置との高さ関係に制約はない。
一方、放熱流路８の少なくとも一部が蒸発部２の気液界面より鉛直方向下方に配置されている場合、接続管４ａと第１接続部１１とが接続している位置は、接続管４ｂが第２接続部１２と接続している位置より鉛直方向上方に配置される。そして、このとき冷媒の気液界面は、接続管４ａと第１接続部１１とが接続する高さよりも低く、接続管４ｂと第２接続部１２とが接続する高さよりも高い位置に設けられている。
つまり冷媒の気液界面は、接続管４ａが凝縮部３と接続する蒸気管口６の位置よりも低く、接続管４ｂが凝縮部３と接続する液管口７の位置よりも高い位置に設けられている。
また凝縮部３は、接続管４ａが接続する蒸気管口６と対向する略同一の高さの位置、あるいは蒸気管口６より高い位置に放熱流路８の少なくとも一部を設けている。放熱流路８は、内部に中空を有しており、蒸気管口６を介して接続管４ａから流入した冷媒を液管口７を介して接続管４ｂに運ぶ。
放熱流路８は、接続管４ａから蒸気管口６を介して第１接続部１１に注入された冷媒の蒸気を、液管口７を備えた第２接続部１２に運ぶ。ここで放熱流路８を流動する冷媒の蒸気は、外気と熱交換を行うことで冷却され液化する。そして第２接続部１２に運ばれた液化した冷媒は接続管４ｂを介して蒸発部２に還流する。
〔作用・効果の説明〕次に、本実施形態の作用効果について説明を行う。
第１の実施形態と同様に、蒸発部２は下面部において発熱体２０と熱的に接続しているため、蒸発部２の内部に設けられた冷媒は、発熱体２０が発する熱を受熱することで沸騰する。
蒸発部２内部の冷媒が沸騰することにより発生した蒸気は、気液の密度差による浮力によって、蒸発部２の上部に接続している接続管４ａを介して蒸気管口６より凝縮部３に運ばれる。
凝縮部３に運ばれた冷媒の蒸気は、放熱流路８を通って蒸気管口６から液管口７へ移動する。そして冷媒の蒸気は、複数の放熱流路８を通過する間に外気と熱交換を行う。外気により冷却された蒸発した冷媒は気体から液体に凝縮し、発熱体２０で発生した熱を外気へ放熱する。
そして凝縮部３の放熱流路８において液化した冷媒は、液管口７において接続管４ｂと接続し、接続管４ｂ内を流動して蒸発部２に還流する。このように冷却装置１は、冷媒を蒸発部２と凝縮部３において液体から気体に、また気体から液体に相変化させることで、発熱体２０で発生した熱を外気へ放熱する。
本実施形態では、凝縮部３は２つの主面を有する複数の放熱流路８を第１接続部１１と第２接続部１２とを結ぶ方向と略垂直な方向に並設した構造を備えている。そのため、冷媒が外気と熱交換を行う面積が増加するため、冷却性能を向上することができる。
放熱流路８は、蒸発部２と凝縮部３とを結ぶ方向に対して略平行方向に延在して配置されており、隣り合って配置された複数の放熱流路８のあいだに放熱フィン１３を設けている。そのため、冷媒が流動する放熱流と８が外気と接する表面積を、フィン１３の表面積の分だけ増加することができる。そのため凝縮部３の放熱性能をより高めることができる。
また図６に示すように放熱フィン１３は、その主面が鉛直方向と平行である場合に限らず、鉛直方向から傾いて配置した構造としてもよい。換言すると平板形状である放熱フィンは、平板の主面の蒸発部２に向かう法線が水平方向に対して下方向に傾斜して配置してもよい。
上記構造とすることで、凝縮部３は下部を流れる冷却ファンからの冷却風を斜め方向から凝縮部３の放熱流路８に流動しやすくすることができる。その結果、放熱流路８を流動する冷媒を効率よく冷却することができる。しかも冷媒と熱交換を行ない高温化した空気を通機口９により筺体の外部に効率よく排出することができる。
また本実施形態では、放熱流路８の最上層と最下層に補強枠であるフレーム（図示せず）を設けている。その結果、凝縮部３に冷媒の蒸気が流入して内圧があがったとしても、凝縮部３が変形するのを防ぐことができる。
また冷媒の相変化を利用して、発熱体２０の熱を外気に放熱する場合、発熱量が大きい発熱体２０を冷却するためには多くの冷媒が必要であった。しかし気体の体積は、液体の体積と比べると大きいため、発熱体２０が発する熱により冷媒が沸騰して気化すると装置内部の内圧が上昇し、冷媒の沸点が上昇してしまう。冷媒の沸点が上昇すると、冷媒が蒸発しにくくなる。そのため、相変化も起きにくくなり冷却性能が低下してしまうという問題があった。
そこで本実施形態の冷却装置１では、蒸発部２において沸騰した冷媒の蒸気が運ばれる接続管４ａの内径を、凝縮部３において凝縮された冷媒を蒸発部２に還流する接続管４ｂの内径より大きい形状とした。
上記構成により、蒸発部２において冷媒が発熱体２０の熱により、液体から気体に相変化して体積が急増したとしても、蒸発部２内部の内圧が上昇することを防ぐことができる。その結果、冷却装置１における冷却性能の低下を抑制することができる。
〔第３の実施形態〕次に、第３の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図７は、本実施形態における冷却装置１の上面から見た上面透視図である。
〔構成の説明〕本実施形態における冷却装置１は、凝縮部３を構成する放熱流路８が、蒸発部２と凝縮部３とを結ぶ方向に対して垂直方向に延在して複数配置されおり、複数の放熱流路８の間に放熱フィン１３を設けた構造である。なおそれ以外の構造、接続関係は、第１の実施形態と同様であり、冷却装置１は、筺体１０と、蒸発部２と、凝縮部３と、接続管４とで構成される。
第１実施形態と同様に、蒸発部２は、箱型形状であり内部に冷媒を備えている。本実施形態では、具体的な冷媒としてＨＦＣ（ｈｙｄｒｏ  ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ：ハイドロフルオロカーボン）や、ＨＦＥ（ｈｙｄｒｏ  ｆｌｕｏｒｏ  ｅｔｈｅｒ：ハイドロフルオロエーテル）を用いているが、材料はこれに限定されない。なお蒸発部２は、下面部において発熱体２０と熱的に接触するように接続されるため、冷媒は発熱体２０が発生する熱を受熱し沸騰する。
蒸発部２は、少なくとも２つの接続管４ａ、４ｂと接続しており、それぞれの接続管４ａ、４ｂは、凝縮部３と接続している。接続管４ａは、蒸発部２の上部と接続しており、接続管４ｂは、蒸発部２の側面部、あるいは底部と接続している。なお蒸発部２と接続管４ｂとの接続位置は、冷媒の気液界面より低い位置であることが好ましい。
接続管４ａ、接続管４ｂは、それぞれ外層に樹脂層、内層に金属層を設けた多層の接続管とすることができる。ここで凝縮部３と接続する接続管４ａの内径は、凝縮部３と接続する接続管４ｂの内径より大きいことが望ましい。
凝縮部３は、放熱流路８、第１接続部１１、第２接続部１２から構成され、第１接続部１１と第２接続部１２は、筺体１０の上面部と接続して固定されている。放熱流路８は第１接続部１１と第２接続部１２との間に設けられており、第１接続部１１から流入した冷媒は、放熱流路８を通って第２接続部１２に流動する。
なお本実施形態における放熱流路８は、第１接続部材１１と第２接続部材１２と接続しており、蒸発部２と凝縮部３とを結ぶ方向に対して垂直方向に延在して配置されている。図７に示すように、第１接続部１１と第２接続部１２は、蒸発部２から略同一の距離に、放熱流路８をはさんで配置されている。つまり、蒸発部２と凝縮部３とを結ぶ方向に対して垂直な方向に、第１接続部１１と第２接続部１２とが並んで配置されている。本実施形態では複数の放熱流路８は、第１接続部と第２接続部とを結ぶ方向と垂直な方向に並設された構成とした。
また本実施形態における第２の実施形態と同様に放熱流路８は、２つの主面を有する形状であればよく、例えば扁平型のチューブ形状、もしくは平板形状であればよい。
第１接続部１１と第２接続部１２は、鉛直方向に対して略同一の高さに配置されている。複数の放熱流路８が第１接続部１１と第２接続部１２とを接続している。なお放熱流路８は中空状の構造であり内部を冷媒が流動するため、その主面の法線が鉛直方向と垂直に並設されている。そのため複数の放熱流路８の主面の間を、冷却風が鉛直方向に流動することが可能である。
複数の放熱流路８の間には、放熱フィン１３を設けてある。放熱フィン１３は、放熱流路の主面間に配置され、放熱流路１０と熱的に接続している。また放熱流路８の最上層、および最下層にそれぞれフレーム１４（補強枠）（１４図面になし）を設けてもよい。
また図８に示すように放熱フィン１３は、その主面が鉛直方向と平行である場合に限らず、鉛直方向から傾いて配置した構造としてもよい。上記構造とすることで、凝縮部３の下部を流れる冷却風を斜め方向から凝縮部３の放熱流路８より流動しやすくすることができる。そして、放熱流路８と熱交換を行い高温化した空気を通気口９により外部に排出することができる。なお図８は、図７に示す冷却装置１のＢ−Ｂ´における側面断面図である。
図８に示すように、本実施形態では、放熱流路８が蒸発部２と凝縮部３とを結ぶ方向に対して垂直方向に延在して配置されている。このとき放熱流路８の主面の法線が水平方向から傾いた状態で配置することとしてもよい。この場合、放熱流路８と放熱フィン１３とを傾けた構造は、既存の放熱流路８と放熱フィン１３とを傾けて挟み込んで押圧することによって容易に成形することができる。
また第１実施形態と同様に、第１接続部１１と第２接続部１２は鉛直方向に対して略同一の高さに配置されている。第１接続部１１は、接続管４ａと凝縮部３とが接続する蒸気管口６を備え、第２接続管１２は接続管４ｂと凝縮部３で接続する液管口７を設けている。
凝縮部３の放熱流路８が蒸発部２の気液界面より鉛直方向上方に配置されている場合、接続管４ａと第１接続部１１とが接続する位置と、接続管４ｂと第２接続部１２とが接続する位置との高さ関係に制約はない。
一方、放熱流路８の少なくとも一部が蒸発部２の気液界面より鉛直方向下方に配置されている場合、接続管４ａと第１接続部１１とが接続している位置は、接続管４ｂが第２接続部１２と接続している位置より鉛直方向上方に配置される。そして、このとき冷媒の気液界面は、接続管４ａと第１接続部１１とが接続する高さよりも低く、接続管４ｂと第２接続部１２とが接続する高さよりも高い位置に設けられている。
つまり冷媒の気液界面は、接続管４ａが凝縮部３と接続する蒸気管口６の位置よりも低く、接続管４ｂが凝縮部３と接続する液管口７の位置よりも高い位置に設けられている。
また凝縮部３は、接続管４ａが接続する蒸気管口６と対向する略同一の高さの位置、あるいは蒸気管口６より高い位置に放熱流路８の少なくとも一部を設けている。放熱流路８は、内部に中空を有しており、蒸気管口６を介して接続管４ａから流入した冷媒を液管口７を介して接続管４ｂに運ぶ。
放熱流路８は、接続管４ａから蒸気管口６を介して第１接続部１１に注入された冷媒の蒸気を、液管口７を備えた第２接続部１２に運ぶ。ここで放熱流路８を流動する冷媒の蒸気は、外気と熱交換を行うことで冷却され液化する。そして第２接続部１２に運ばれた液化した冷媒は接続管４ｂを介して蒸発部２に還流する。
〔作用・効果の説明〕次に、本実施形態の作用効果について説明を行う。
第１の実施形態と同様に、蒸発部２は下面部において発熱体２０と熱的に接続しているため、蒸発部２の内部に設けられた冷媒は、発熱体２０が発する熱を受熱することで沸騰する。
蒸発部２内部の冷媒が沸騰することにより発生した蒸気は、気液の密度差による浮力によって、蒸発部２の上部に接続している接続管４ａを介して蒸気管口６より凝縮部３に流入する。
凝縮部３に流入した冷媒の蒸気は、放熱流路８を通って蒸気管口６から液管口７へ移動する。そして冷媒の蒸気は、放熱流路８を通過する間に外気と熱交換を行う。外気により冷却されると、蒸発した冷媒は気体から液体に凝縮し、発熱体２０で発生した熱を外気へ放熱する。
そして凝縮部３の放熱流路８において液化した冷媒は、液管口７において凝縮部３と接続する接続管４ｂを通って、蒸発部２に還流する。つまり冷媒を蒸発部２と凝縮部３において液体から気体に、また気体から液体に相変化させることで、発熱体２０で発生した熱を外気へ放熱する。
本実施形態における凝縮部３は、複数の放熱流路８を第１接続部と第２接続部とを結ぶ方向と垂直な方向に並設した構造を備えている。そのため、冷媒が外気と熱交換を行う面積が増大するので、冷却性能を向上させることができる。
放熱流路８は、蒸発部２と凝縮部３とを結ぶ方向に対して垂直方向に並設されており、隣り合って配置された複数の放熱流路８のあいだに放熱フィン１３を設けている。そのため、凝縮部３が外気と接する表面積を、放熱流路８だけではなく、フィン１３の表面積の分だけ増加することができるため、冷却性能をより高めることができる。
放熱流路８と放熱フィン１３とを、その法線が水平方向から傾いた構造とすることで、凝縮部３は下部を流れる冷却ファンからの空気を凝縮部３の放熱流路８より流動しやすくすることができる。その結果、放熱流路８を流動する冷媒を効率よく冷却することができる。さらに熱交換によって高温化した空気を通気口９により外部に効率よく排出することができる。
なお放熱流路８と放熱フィン１３とを傾けた構造は、既存の放熱流路８と放熱フィン１３とを傾けて挟み込んで押圧することで容易に成形することができる。
また本実施形態では、放熱流路８の最上層と最下層に補強枠であるフレーム１４（図面になし）を設けている。その結果、凝縮部３に冷媒の蒸気が流入して内圧があがったとしても、凝縮部３が変形するのを防ぐことができる。
また冷媒の相変化を利用して、発熱体の熱を外気に放熱する場合、発熱量が大きい発熱体を冷却するためには多くの冷媒が必要であった。しかし気体の体積は、液体の体積と比べると大きいため、発熱体が発する熱により冷媒が沸騰して気化すると装置内部の内圧が上昇し、冷媒の沸点が上昇してしまう。そして冷媒の沸点が上昇すると、冷媒が蒸発を起しにくくなる。
そこで本実施形態の冷却装置１では、蒸発部２において沸騰した冷媒の蒸気が運ばれる接続管４ａの内径を、凝縮部３において凝縮された冷媒を蒸発部２に還流する接続管４ｂの内径より大きい形状とした。
上記構成により、蒸発部２において冷媒が発熱体２０の熱により、液体から気体に相変化して体積が急増したとしても、蒸発部２内部の内圧が上昇することを防ぐことができる。
上述したように、本実施形態及び第１の実施形態による冷却装置１は、凝縮部３を構成する放熱流路８の延在方向を、蒸発部２と凝縮部３とを結ぶ方向に対して平行、または垂直といずれの方向にも選ぶことができる。よって、放熱流路８の冷媒の流路がより長くなるように配置することができるので、凝縮部３の放熱効率をより向上させることができる。
〔第４の実施形態〕次に、第４の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図９は、本実施形態における冷却装置１の側面断面図である。
〔構成の説明〕本実施形態における冷却装置１は、凝縮部３の下部に冷却ファン１５が設けられた構造である。なおそれ以外の構造、接続関係は、第１の実施形態と同様であり、筺体１０と、蒸発部２と、凝縮部３と、接続管４とで構成される。
第１実施形態と同様に、蒸発部２は、箱型形状であり内部に冷媒を備えている。本実施形態では、具体的な冷媒としてＨＦＣ（ｈｙｄｒｏ  ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ：ハイドロフルオロカーボン）や、ＨＦＥ（ｈｙｄｒｏ  ｆｌｕｏｒｏ  ｅｔｈｅｒ：ハイドロフルオロエーテル）を用いているが、材料はこれに限定されない。なお蒸発部２は、下面部において発熱体２０と熱的に接触するように接続されるため、冷媒は発熱体２０が発生する熱を受熱し沸騰する。
蒸発部２は、少なくとも２つの接続管４ａ、４ｂと接続しており、それぞれの接続管４ａ、４ｂは、凝縮部３と接続している。接続管４ａは、蒸発部２の上部と接続しており、接続管４ｂは、蒸発部２の側面部、あるいは底部と接続している。なお蒸発部２と接続管４ｂとの接続箇所は、冷媒の気液界面より低い位置であることが好ましい。
接続管４ａ、接続管４ｂは、それぞれ外層に樹脂層、内層に金属層を設けた多層の接続管とすることができる。ここで凝縮部３と接続する接続管４ａの内径は、凝縮部３と接続する接続管４ｂの内径より大きいことが望ましい。
凝縮部３は、放熱流路８、第１接続部１１、第２接続部１２とで構成され、第１接続部１１と第２接続部１２は、筺体１０の上面部と接続して固定されている。放熱流路８は第１接続部１１と第２接続部１２との間に設けられており、第１接続部１１から流入した冷媒を第２接続部１２に輸送する。
なお本実施形態における凝縮部３は、筺体１０の上面部に固定されている凝縮部３の鉛直下方向に冷却ファン１５を設けている。冷却ファン１５は、筺体１０内における放熱流路８と対向する位置に配置され、凝縮部３の鉛直下方向の空気を吸い込む。そして冷却ファン１５は吸い込んだ空気を鉛直上方向に設けられた凝縮部３の放熱流路８に向けて送出する。この冷却風は、筺体１０の上面部に設けられた通気口９を通って筺体１０の外部に流出する。
なお第１の実施形態と同様に、第１接続部１１と第２接続部１２は鉛直方向に対して略同一の高さに配置されている。第１接続部１１は接続管４ａと凝縮部３とが接続する蒸気管口６を備え、第２接続管１２は接続管４ｂと凝縮部３で接続する液管口７を設けている。
〔作用・効果の説明〕次に、本実施形態の作用効果について説明を行う。
第１の実施形態と同様に、蒸発部２は下面部において発熱体２０と熱的に接続しているため、蒸発部２の内部に設けられた冷媒は、発熱体２０が発する熱を受熱することで沸騰する。
蒸発部２内部の冷媒が沸騰することにより発生した蒸気は、気液の密度差による浮力によって、蒸発部２の上部に接続している接続管４ａを介して蒸気管口６より凝縮部３に流入する。
凝縮部３に流入した冷媒の蒸気は、放熱流路８を通って蒸気管口６から液管口７へ移動する。そして冷媒の蒸気は、放熱流路８を通過する間に外気と熱交換を行う。外気により冷却されると、蒸発した冷媒は気体から液体に凝縮し、発熱体２０で発生した熱を外気へ放熱する。
そして凝縮部３の放熱流路８において液化した冷媒は、液管口７において凝縮部３と接続する接続管４ｂを通って、蒸発部２に還流する。つまり冷媒を蒸発部２と凝縮部３において液体から気体に、また気体から液体に相変化させることで、発熱体２０で発生した熱を外気に放熱する。
本実施形態における凝縮部３は、凝縮部３より鉛直下方向の筺体１０内に冷却ファン１５を設けている。冷却ファン１５は、放熱流路８と対向する位置に配置されているため、凝縮部３の鉛直下方向の空気を吸い込む。そして冷却ファン１５は吸い込んだ空気を凝縮部３の放熱流路８に送出する。
その結果、凝縮部３が備える放熱流路を冷却する冷却風の流量と流速を増大させることができ、冷却装置１の性能をさらに向上させることができる。
〔第５の実施形態〕次に、第５の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１０は、本実施形態における冷却装置１の側面断面図である。
〔構成の説明〕本実施形態における冷却装置１は、放熱フィン１５の変わりに放熱棒１６を設けた構造である。なおそれ以外の構造、接続関係は、第２の実施形態、または第３の実施形態と同様であり、筺体１０と、蒸発部２と、凝縮部３と、接続管４とで構成される。
第２の実施形態、または第３の実施形態と同様に、蒸発部２は、箱型形状であり内部に冷媒を備えている。本実施形態では、具体的な冷媒としてＨＦＣ（ｈｙｄｒｏ  ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ：ハイドロフルオロカーボン）や、ＨＦＥ（ｈｙｄｒｏ  ｆｌｕｏｒｏ  ｅｔｈｅｒ：ハイドロフルオロエーテル）を用いているが、材料はこれに限定されない。なお蒸発部２は、下面部において発熱体２０と熱的に接触するように接続されるため、冷媒は発熱体２０が発生する熱を受熱し沸騰する。
蒸発部２は、少なくとも２つの接続管４ａ、４ｂと接続しており、それぞれの接続管４ａ、４ｂは、凝縮部３と接続している。接続管４ａは、蒸発部２の上部と接続しており、接続管４ｂは、蒸発部２の側面部、あるいは底部と接続している。なお蒸発部２と接続管４ｂとの接続箇所は、冷媒の気液界面より低い位置であることが好ましい。
凝縮部３は、放熱流路８、第１接続部１１、第２接続部１２とから構成され、第１接続部１１と第２接続部１２は、筺体１０の上面部と接続して固定されている。放熱流路８は第１接続部１１と第２接続部１２との間に設けられており、第１接続部１１から流入した冷媒を第２接続部１２に輸送する。
ここで本実施形態における凝縮部３は、複数の放熱流路８の間に第２の実施形態における放熱フィン１３の代わりに放熱棒１６を設けている。放熱棒１６は例えば円柱形状とすることができ、格子状に配列され隣り合うそれぞれの放熱流路８に熱的に接続している。なお放熱棒１６は、金属のような熱伝導率の高い材料であれば特に限定されない。
また図１１に示すように、放熱棒１６は断面を多角形の形状として、表面積を増加することができる。なお図１１は、本実施形態における凝縮部３の側面断面図を示しており、放熱棒１６の断面は星型形状である。
第２の実施形態、または第３の実施形態と同様に、第１接続部１１と第２接続部１２は鉛直方向に対して略同一の高さに配置されている。第１接続部１１は接続管４ａと凝縮部３とが接続する蒸気管口６を備え、第２接続管１２は接続管４ｂと凝縮部３で接続する液管口７を設けている。
〔作用・効果の説明〕次に、本実施形態の作用効果について説明を行う。
第２の実施形態、または第３の実施形態と同様に、蒸発部２は下面部において発熱体２０と熱的に接続しているため、蒸発部２の内部に設けられた冷媒は、発熱体２０が発する熱を受熱することで沸騰する。
蒸発部２内部の冷媒が沸騰することにより発生した蒸気は、気液の密度差による浮力によって、蒸発部２の上部に接続している接続管４ａを介して蒸気管口６より凝縮部３に運ばれる。
凝縮部３に運ばれた冷媒の蒸気は、放熱流路８を通って蒸気管口６から液管口７へ移動する。そして冷媒の蒸気は、放熱流路８を通過する間に外気と熱交換を行う。外気により冷却されると、蒸発した冷媒は気体から液体に凝縮し、発熱体２０で発生した熱を外気へ放熱する。
そして凝縮部３の放熱流路８において液化した冷媒は、液管口７において凝縮部３と接続する接続管４ｂを通して、蒸発部２に還流する。つまり冷媒を蒸発部２と凝縮部３において液体から気体に、また気体から液体に相変化させることで、発熱体２０で発生した熱を外気へ放熱する。
本実施形態における凝縮部３は、複数の放熱流路８の間に放熱棒１６が格子状に配列され隣り合うそれぞれの放熱流路８に熱的に接続している。上記構造により凝縮部３の鉛直下方向から流入した冷却風の気流を遮ることなく、効率よく放熱流路８を冷却することができる。つまり冷却装置１を構成する筺体１０を低背化したとしても、冷却効率をさらに向上させることができる。
また図１１に示すように、放熱棒１６を多角形にして表面積を増加させることで、放熱棒１６と冷却風との接触面積が増加するため、放熱棒１６と熱的に接続する放熱流路８の冷却性能をさらに向上することができる。
〔第６の実施形態〕次に、第６の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１２は、本実施形態における冷却装置１の側面断面図である。
〔構成の説明〕本実施形態における冷却装置１は、第１接続部１１と第２接続部１２と接続する放熱流路８が水平方向に対して斜め方向に延在した構造である。なおそれ以外の構造、接続関係は、第２の実施形態または第３の実施形態と同様であり、筺体１０と、蒸発部２と、凝縮部３と、接続管４とで構成される。
第２の実施形態、または第３の実施形態と同様に、蒸発部２は、箱型形状であり内部に冷媒を備えている。本実施形態では、具体的な冷媒としてＨＦＣ（ｈｙｄｒｏ  ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ：ハイドロフルオロカーボン）や、ＨＦＥ（ｈｙｄｒｏ  ｆｌｕｏｒｏ  ｅｔｈｅｒ：ハイドロフルオロエーテル）を用いているが、材料はこれに限定されない。なお蒸発部２は、下面部において発熱体２０と熱的に接触するように接続されるため、冷媒は発熱体２０が発生する熱を受熱し沸騰する。
蒸発部２は、少なくとも２つの接続管４ａ、４ｂと接続しており、それぞれの接続管４ａ、４ｂは、凝縮部３と接続している。接続管４ａは、蒸発部２の上部と接続しており、接続管４ｂは、蒸発部２の側面部、あるいは底部と接続している。なお蒸発部２と接続管４ｂとの接続箇所は、冷媒の気液界面より低い位置であることが好ましい。
凝縮部３は、放熱流路８、第１接続部１１、第２接続部１２とで構成され、第１接続部１１と第２接続部１２は、筺体１０の上面部に固定されている。放熱流路８は第１接続部１１と第２接続部１２との間に設けられており、第１接続部１１から流入した冷媒を第２接続部１２に輸送する。
ここで本実施形態における凝縮部３を構成する放熱流路８は、第１接続部材１１と第２接続部材１２と接続しており、蒸発部２と凝縮部３とを結ぶ方向に対して平行方向に延在して配置されている。そして放熱流路８は、蒸発部２の近傍に配置された第１接続部材１１から第２接続部材１２に向かうにしたがい、下降した構造である。つまり、放熱流路８が水平方向に対して斜めに傾いて配置されている。
なお図１２において、接続管４ａと接続する第１接続部１１は、接続管４ｂと接続する第２接続部１２より蒸発部２に近い位置に配置しているがこれに限定されない。つまり図１２とは、反対に第２接続部１２を第１接続部１１より近い位置に配置してもよい。
〔作用・効果の説明〕次に、本実施形態の作用効果について説明を行う。
第２の実施形態、または第３の実施形態と同様に、蒸発部２は下面部において発熱体２０と熱的に接続しているため、蒸発部２の内部に設けられた冷媒は、発熱体２０が発する熱を受熱することで沸騰する。
蒸発部２内部の冷媒が沸騰することにより発生した蒸気は、気液の密度差による浮力によって、蒸発部２の上部に接続している接続管４ａを介して蒸気管口６より凝縮部３に運ばれる。
凝縮部３に運ばれた冷媒の蒸気は、放熱流路８を通って蒸気管口６から液管口７へ移動する。そして冷媒の蒸気は、放熱流路８を通過する間に外気と熱交換を行う。外気により冷却されると、蒸発した冷媒は気体から液体に凝縮し、発熱体２０で発生した熱を外気へ放熱する。
そして凝縮部３の放熱流路８において液化した冷媒は、液管口７において凝縮部３と接続する接続管４ｂを流動し、蒸発部２に還流する。つまり冷媒を蒸発部２と凝縮部３において液体から気体に、また気体から液体に相変化させることで、発熱体２０で発生した熱を外気へ放熱する。
ここで本実施形態における凝縮部３の放熱流路８は、第２接続部１２と接続する位置より、高い位置で第１接続部１１と接続している。つまり放熱流路８は、第１接続部１１から第２接続部１２に向かうにしたがい、徐々に高さが下降している。
本実施形態における凝縮部３の放熱流路８は下方に傾斜した構造であるため、放熱流路８において気体から液体に凝縮した冷媒を効率的に第２接続部１２に輸送することができ、冷却装置１における冷媒の循環効率をさらに向上することができる。
〔第７の実施形態〕次に、第７の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１３〜１６は、本実施形態における凝縮部３の側面断面図である。
〔構成の説明〕本実施形態における冷却装置１は、第２接続部１２が第１接続部１１より蒸発部２と凝縮部３とを結ぶ方向に垂直な断面積が小さい構造である。なおそれ以外の構造、接続関係は、第２の実施形態または第３の実施形態と同様であり、筺体１０と、蒸発部２と、凝縮部３と、接続管４とで構成される。
第２の実施形態、または第３の実施形態と同様に、蒸発部２は、箱型形状であり内部に冷媒を備えている。本実施形態では、具体的な冷媒としてＨＦＣ（ｈｙｄｒｏ  ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ：ハイドロフルオロカーボン）や、ＨＦＥ（ｈｙｄｒｏ  ｆｌｕｏｒｏ  ｅｔｈｅｒ：ハイドロフルオロエーテル）を用いているが、材料はこれに限定されない。なお蒸発部２は、下面部において発熱体２０と熱的に接触するように接続されるため、冷媒は発熱体２０が発生する熱を受熱し沸騰する。
蒸発部２は、少なくとも２つの接続管４ａ、４ｂと接続しており、それぞれの接続管４ａ、４ｂは、凝縮部３と接続している。接続管４ａは、蒸発部２の上部と接続しており、接続管４ｂは、蒸発部２の側面部、あるいは底部と接続している。なお蒸発部２と接続管４ｂとの接続箇所は、冷媒の気液界面より低い位置であることが好ましい。
凝縮部３は、放熱流路８、第１接続部１１、第２接続部１２とで構成され、第１接続部１１と第２接続部１２は、筺体１０の上面部と接続して固定されている。放熱流路８は第１接続部１１と第２接続部１２との間に設けられており、第１接続部１１から流入した冷媒を第２接続部１２に運ぶ。
ここで本実施形態における凝縮部３の第２接続部１２が第１接続部１１より蒸発部２と凝縮部３とを結ぶ方向に垂直な断面積が小さい構造である。図１３、１４を用いて詳細に説明を行うと、第２接続部１２を２つに分割して、両者をチューブなどで接続する。つまり、第２接続部１２は、分離構造とすることにより、第１接続部１１より内容積が小さい構造となる。なお、第２の実施形態と同様に、蒸発部２と凝縮部３とを結ぶ方向に対して平行方向に、蒸発部２と、第１接続部１１と、第２接続部１２が並んで配置されている場合において、図１４は蒸発部２と凝縮部３とを結ぶ方向と平行方向における第２接続部１２の断面図である。同様に、図１３は蒸発部２と凝縮部３とを結ぶ方向とは垂直方向における断面図である。
一方、第２接続部１２は、分割した下側のみで構成してもよい。詳細に説明すると、図１５、１６に示すように、第２接続部１２を放熱流路８の下端のみとする構造としてもよい。なお、第２の実施形態と同様に、蒸発部２と凝縮部３とを結ぶ方向に対して平行方向に、蒸発部２と、第１接続部１１と、第２接続部１２が並んで配置されている場合において、図１６は蒸発部２と凝縮部３とを結ぶ方向と平行方向における第２接続部１２の断面図である。同様に、図１５は蒸発部２と凝縮部３とを結ぶ方向とは垂直方向における断面図である。
〔作用・効果の説明〕次に、本実施形態の作用効果について説明を行う。
第２の実施形態、または第３の実施形態と同様に、蒸発部２は下面部において発熱体２０と熱的に接続しているため、蒸発部２の内部に設けられた冷媒は、発熱体２０が発する熱を受熱することで沸騰する。
蒸発部２内部の冷媒が沸騰することにより発生した蒸気は、気液の密度差による浮力によって、蒸発部２の上部に接続している接続管４ａを介して蒸気管口６より凝縮部３に運ばれる。
凝縮部３に運ばれた冷媒の蒸気は、放熱流路８を通って蒸気管口６から液管口７へ移動する。そして冷媒の蒸気は、放熱流路８を通過する間に外気と熱交換を行う。外気により放熱流路８が冷却されると、蒸発した冷媒は気体から液体に凝縮し、発熱体２０で発生した熱を外気へ放熱する。
そして凝縮部３の放熱流路８において液化した冷媒は、液管口７において凝縮部３と接続する接続管４ｂを通って、蒸発部２に還流する。つまり冷媒を蒸発部２と凝縮部３において液体から気体に、また気体から液体に相変化させることで、発熱体２０で発生した熱を外気へ放熱を行う。
まず凝縮部３の第２接続部１２と第１接続部１１との断面積が同じ大きさである場合を考える。この場合、第１接続部１１に接続している放熱流路８は、全ての部分で第２接続部１２と接続している。
そのため、冷却ファンから放熱流路８に流れ込む気流は、第２接続部１２で遮られてしまい、直接放熱流路８と接触することができない。その結果、冷却ファンから発する気流は、凝縮部３の下側から回り込むことで放熱流路８と接する必要があった。
そこで本実施形態における凝縮部３の第２接続部１３は、第１接続部１１より断面積が小さい構造である。つまり第２接続部１２は、第１接続部１１に接続する放熱流路８の全ての部分とは接続することができない。換言すると、放熱流路８は第２接続部の断面積が小さいため、冷却ファンに対して露出した部分を有している。
そのため放熱流路８は、冷却ファンに対して第２接続部１２が遮っている領域が小さいため、冷却ファンからの放熱流路８への気流を有効に利用することができる。つまり冷却ファンからの気流は、第２接続部１２に遮られることなく放熱流路８に直接あてることができる。その結果、放熱流路８は、より多くの気流と接することができるため、冷却効率をさらに向上することができる。
この出願は、２０１１年１１月１８日に出願された日本出願特願２０１１−２５２１９４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。
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。
【符号の説明】
【０００９】
１  冷却装置
２  蒸発部
３  凝縮部
４  接続管
６  蒸気管
７  液管
８  放熱流路
９  通気
１０  筺体
１１  第１接続部
１２  第２接続部
１３  放熱フィン
１４  フレーム（図面にない）
１５  冷却ファン
１６  放熱棒
【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図７】
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【図１】
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【図４】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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