(57)【要約】 【課題】  伝熱面とそれに対向する壁面との離間距離を適切にし、熱伝達率の向上を可能とする沸騰冷却装置を提供する。  【解決手段】  本発明の沸騰冷却装置は、発熱体Ｚの熱を液体冷媒に伝達する伝熱面２１と、液体冷媒を介して伝熱面２１に対向する対向面２２１と、を備える沸騰冷却装置であって、対向面２２１における伝熱面２１の最高熱流束部２１ａに対向する部分を含む位置に、窪み２２１ａ又は貫通孔２２１ｃが形成されていることを特徴とする。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体の熱を液体冷媒に伝達する伝熱面と、液体冷媒を介して前記伝熱面に対向する対向面と、を備える沸騰冷却装置であって、
前記対向面における前記伝熱面の最高熱流束部に対向する部分を含む位置に、窪み又は貫通孔が形成されていることを特徴とする沸騰冷却装置。
【請求項２】
前記最高熱流束部は、前記伝熱面の中央部分である請求項１に記載の沸騰冷却装置。
【請求項３】
上下方向に延在した前記対向面を有する対向壁部を備え、
前記窪み又は貫通孔は、前記対向壁部の上端まで連続的に形成されている請求項１または２に記載の沸騰冷却装置。
【請求項４】
上下方向に延在した前記対向面を有し、上端が液体冷媒の液面より上方に位置した対向壁部を備え、
前記窪み又は貫通孔は、前記対向壁部において前記液面より上方となる位置まで連続的に形成されている請求項１または２に記載の沸騰冷却装置。
【請求項５】
上下方向に延在した前記対向面を有する対向壁部を備え、
前記窪み又は貫通孔は、前記最高熱流束部から上端までの長さが、前記最高熱流束部から下端までの長さよりも大きい請求項１または２に記載の沸騰冷却装置。
【請求項６】
前記対向壁部には、前記窪みが形成されている請求項３〜５の何れか一項に記載の沸騰冷却装置。
【請求項７】
前記窪みは、凹弧状に形成されている請求項１、２、または、５に記載の沸騰冷却装置。
【請求項８】
前記窪みは、上端から下方に向かうにつれて前記伝熱面から離れる傾斜面又は湾曲面を有する請求項１、２、または、５に記載の沸騰冷却装置。
【請求項９】
前記貫通孔は、前記対向面に複数形成されている請求項１または２に記載の沸騰冷却装置。
【請求項１０】
複数の前記発熱体が上下に配置され、
複数の前記伝熱面は、１つの前記窪みに対向して上下に配置されている請求項３または４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、液体冷媒を用いて発熱体を冷却する沸騰冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
沸騰冷却装置は、冷媒の液体から気体への相変化を利用して発熱体を冷却する装置である。例えば、特開２００９−１５０５７５号公報（特許文献１）に記載の沸騰冷却装置は、内部に液体冷媒を収容する冷媒容器部と、凝縮部とを備え、冷媒容器部内には、内部空間を仕切る仕切壁が備えられている。仕切壁は、発熱体の熱を液体冷媒に伝える伝熱面に対向して配置されており、結果的に、伝熱面とそれに対向する壁面との離間距離を規定している。
【０００３】
ここで、伝熱面とそれに対向する壁面との離間距離について、熱伝達率の観点から、様々な研究が行われている。例えば、第２２回日本伝熱シンポジウム講演論文集（１９８５−５）Ａｌｌ２「狭い間隙における核沸騰熱伝達」（非特許文献１）には、上記離間距離と熱伝達率との関係が記載されている。良好な伝熱性能を得ることができる適切な上記離間距離は、発熱体の発熱量に基づき決定することができる。例えば、半導体素子を含んだパワーモジュール（発熱体）などに対しては、離間距離を狭くすることが好ましく、離間距離が一律に狭くなるように設定されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１５０５７５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】第２２回日本伝熱シンポジウム講演論文集（１９８５−５）Ａｌｌ２「狭い間隙における核沸騰熱伝達」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記離間距離については、適切な距離を発熱体の発熱量に応じて一律に決定するのみであり、さらなる熱伝達率の向上は図られていなかった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、伝熱面とそれに対向する壁面との離間距離を適切にし、熱伝達率の向上を可能とする沸騰冷却装置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】
【０００８】
本発明の発明者は、発熱体の発熱量が発熱体の部分（位置）によって一定でなく、伝熱面の熱流束が発熱体に応じた分布を有することに着目し、以下の発明を完成させた。
【０００９】
本発明の沸騰冷却装置は、発熱体の熱を液体冷媒に伝達する伝熱面と、液体冷媒を介して伝熱面に対向する対向面と、を備える沸騰冷却装置であって、対向面における伝熱面の最高熱流束部に対向する部分を含む位置に、窪み又は貫通孔が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
良好な伝熱性能が得られる、伝熱面とそれに対向する壁面との適切な離間距離は、伝熱面で発生する熱流束によって変わる。つまり、伝熱面内の熱流束分布に着目すれば、従来のように離間距離が一律では、伝熱性能が良好でない部分が発生すると考えられる。具体的に、伝熱面のうち最高熱流束部（熱流束が最も高くなる部分）を含む位置では、ボイド率等の観点から、他の部分よりも離間距離が大きいほうが好ましい。最高熱流束部は、伝熱面のうち膜沸騰が起きやすい部分ともいえる。
【００１１】
本発明では、対向面のうち最高熱流束部に対向する部分を含む位置に窪み又は貫通孔（以下、窪み等とも称する）が形成されているため、最高熱流束部での離間距離が大きくなる。そして、窪み等は対向面の一部に形成されるため、その他の部分では離間距離に変化はない。つまり、最高熱流束部を含まない部分（対向面のうち窪み等以外の部分）の離間距離は、予め設定された適切な距離に維持される。本発明によれば、伝熱面内における最高熱流束部に対応した離間距離が設定でき、従来よりも適切な離間距離を実現できる。これにより、伝熱面内で良好な伝熱性能が得られ、熱伝達率の向上が可能となる。
【００１２】
最高熱流束部の位置は、発熱体によって異なり、伝熱面の中央部分であっても、それ以外の部分であってもよい。なお、伝熱面の中央部分で熱流束が高くなることが多く、窪み等は対向面の中央部分に形成されることが好ましい。
【００１３】
ここで、本発明の沸騰冷却装置が、上下方向に延在した対向面を有し上端が液体冷媒の液面より上方に位置した対向壁部を備える場合、窪み又は貫通孔は、前記対向壁部において液面より上方となる位置まで連続的に形成されていることが好ましい。これにより、窪みに入った気泡が液面上まで上昇し易くなり、最高熱流束部のボイド率を効率よく低減させることができる。さらに、窪みであれば、液体冷媒や気泡が対向壁部を越えることがなくより好ましい。例えば、対向壁部が仕切壁部（沸騰通路と環流通路とを仕切る壁）であった場合、窪みであれば、気泡の環流通路への逆流が起こらず、より効果的に伝熱性能を向上させることができる。
【００１４】
また、同様に、本発明の沸騰冷却装置が上下方向に延在した対向面を有する対向壁部を備える場合、窪み又は貫通孔は、対向壁部の上端まで連続的に形成されていることが好ましい。これにより、窪みに入った気泡の上昇を妨げるものがなく、対向壁部の上端位置に関わらず、最高熱流束部のボイド率を効率よく低減させることができる。この場合も上記同様、窪みであるほうがより好ましい。
【００１５】
また、同様に、本発明の沸騰冷却装置が上下方向に延在した対向面を有する対向壁部を備える場合、窪み又は貫通孔は、前記最高熱流束部から上端までの長さが、前記最高熱流束部から下端までの長さよりも大きいことが好ましい。これにより、最高熱流束部で生じた気泡が上昇しやすくなり、最高熱流束部のボイド率を下げることができる。この場合も上記同様、窪みであるほうがより好ましい。
【００１６】
ここで、窪みは、凹弧状に形成されることが好ましい。伝熱面における熱流束の分布は、ほとんどの場合滑らかな凸形状となり、窪みを凹弧状とすることで、熱流束に応じたさらに適切な離間距離を形成できる。また、窪みが弧状であることから、窪み内の気泡が上昇しやすく、ボイド率の低下が可能となる。
【００１７】
また、窪みは、窪みの上端から下方に向かうにつれて伝熱面から離れる傾斜面又は湾曲面を有することが好ましい。つまり、窪みの上壁面は、伝熱面側が上方となる傾斜面又は湾曲面となっていることが好ましい。これにより、窪み内の気泡が上昇しやすくなり、ボイド率の低下が可能となる。
【００１８】
また、貫通孔は、対向面に複数形成されていてもよい。これにより、伝熱面と対向面の間の領域から気泡を効率よく逃がすことができ、最高熱流束部における膜沸騰を抑制するのに有利になる。
【００１９】
また、複数の発熱体が上下に配置される場合、それに対応する複数の伝熱面は、上方まで連続的に形成された窪みに応じて上下に配置されていることが好ましい。つまり、複数の発熱体による複数の最高熱流束部は、上下に延伸した１つの窪みに対向する位置に配置されている。これにより、複数の発熱体に対して、適切な離間距離が実現され、同時に気泡の上昇も効率的となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の沸騰冷却装置によれば、伝熱面とそれに対向する壁面との離間距離がより適切となり、熱伝達率の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第一実施形態に係る沸騰冷却装置を示す縦断面図である。
【図２】第一実施形態に係る沸騰冷却装置を示す正面図である。
【図３】第一実施形態に係る対向面付近の仕切壁部を示す正面図である。
【図４】第一実施形態に係る対向面付近の仕切壁部を示す縦断面図である。
【図５】第一実施形態に係る対向面付近の仕切壁部を示す縦断面図である。
【図６】第一実施形態に係る対向面付近の仕切壁部を示す縦断面図である。
【図７】第二実施形態に係る対向面付近の仕切壁部を示す縦断面図である。
【図８】第二実施形態に係る対向面付近の仕切壁部を示す縦断面図である。
【図９】第二実施形態に係る対向面付近の仕切壁部を示す縦断面図である。
【図１０】第三実施形態に係る沸騰冷却装置を示す縦断面図である。
【図１１】第三実施形態に係る対向面付近の仕切壁部を示す正面図である。
【図１２】第三実施形態に係る沸騰冷却装置を示す縦断面図である。
【図１３】第三実施形態に係る対向面付近の仕切壁部を示す正面図である。
【図１４】第四実施形態に係る沸騰冷却装置を示す縦断面図である。
【図１５】窪みの変形態様を示す縦断面図である。
【図１６】窪みの変形態様を示す縦断面図である。
【図１７】窪みの変形態様を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。
【００２３】
＜第一実施形態＞
第一実施形態の沸騰冷却装置１について図１〜図３を参照して説明する。図１は、沸騰冷却装置１を示す縦断面図である。図２は、沸騰冷却装置１を示す正面図である。図３は、対向面２２１付近の仕切壁部２２を示す正面図である。
【００２４】
図１に示すように、沸騰冷却装置１は、収容部２と、凝縮部３と、を備えている。収容部２は、内部に液体冷媒（例えば水、アルコール、フロン等）を収容する金属容器であって、容器部２ａと、拡幅部２ｂと、を有している。容器部２ａは、略直方体形状で内部に液体冷媒を収容する。拡幅部２ｂは、容器部２ａの上方に位置し、容器部２ａより平面方向に（図１における右方に）拡幅した略直方体形状となっている。
【００２５】
収容部２は、内部に、伝熱面２１と、仕切壁部２２（本発明の「対向壁部」に相当する）と、を有している。伝熱面２１は、上下方向に延在し発熱体Ｚの熱を液体冷媒に伝える部位である。伝熱面２１は、後述する沸騰通路Ａに面しており、発熱体Ｚの位置に対応した収容部２の内側面である。伝熱面２１とは、収容部２の内側面において、発熱体Ｚの熱が液体冷媒に伝わる範囲の面のことを指す。例えば、厚み方向と面方向の熱伝導度が一致する場合には、発熱体Ｚの熱が収容部２の側壁を約４５度で伝わることを考慮して、図１の点線に示すように、発熱体Ｚから約４５度の角度で拡幅した範囲が伝熱面２１となる。なお、面方向の熱伝導度が厚み方向の熱伝導度より大きい場合には、発熱体Ｚの熱が収容部２の側壁を４５度以上の角度で伝わることになる。また、発熱体Ｚは、例えば半導体素子等を含んだパワーモジュール（発熱密度１ＭＷ／ｍ２程度）などであり、収容部２に取り付けられる。図２に示すように、ここでは、複数の発熱体Ｚが収容部２の側壁に取り付けられている。液体冷媒の液面は、沸騰冷却装置１停止時に、容器部２ａ内に位置している。
【００２６】
仕切壁部２２は、板状部材であって、伝熱面２１に対向した対向面２２１を有し、収容部２内において収容部２の側壁に平行に配置されている。対向面２２１は、仕切壁部２２のうち伝熱面２１に対向している部位である。伝熱面２１と対向面２２１とは同じ大きさであり、伝熱面２１の全範囲と対向面２２１の全範囲とが互いに対向している。伝熱面２１と対向面２２１との離間距離は、およそ１〜２ｍｍである。仕切壁部２２は、収容部２の内部空間を沸騰通路Ａと環流通路Ｂとに仕切っている。仕切壁部２２は、収容部２内側面に接合されているが、収容部２の内底面には接合されていない。このため、沸騰通路Ａと環流通路Ｂとは下方で連通している。仕切壁部２２の形状については後述する。
【００２７】
沸騰通路Ａは、収容部２の内側面、内底面、および、仕切壁部２２で囲まれた空間であって、伝熱面２１側（図１における左側）の領域である。沸騰通路Ａは、上下方向に延在し、上端で凝縮部３の凝縮室３１と連通し、下端で環流通路Ｂに連通している。沸騰通路Ａは、伝熱面２１からの受熱により液体冷媒を沸騰させ、冷媒蒸気を凝縮室３１に流出させる。
【００２８】
環流通路Ｂは、収容部２の内側面、内底面、および、仕切壁部２２で囲まれた空間であって、伝熱面２１がない側（図１における右側）の領域である。環流通路Ｂは、上下方向に延在し、上端で凝縮室３１と連通し、下端で沸騰通路Ａに連通している。環流通路Ｂは、上端から凝縮部３で凝縮された液体冷媒が流入し、下端から沸騰通路Ａに液体冷媒を供給する。つまり、液体冷媒は、自重により環流通路Ｂから沸騰通路Ａに向かって流れる。
【００２９】
凝縮部３は、収容部２の上方に配置され、沸騰通路Ａから流入した冷媒蒸気を凝縮して液体冷媒に戻すものである。凝縮部３は、内部空間である凝縮室３１と、冷却管３２と、を備えている。凝縮室３１は、略直方体形状の空間であって、沸騰通路Ａおよび環流通路Ｂにそれぞれ連通している。凝縮室３１には、沸騰通路Ａから冷媒蒸気が流入する。
【００３０】
冷却管３２は、内部に冷却流体が環流するパイプであり、図２に示すように、凝縮部３を貫いて配置されている。冷却流体は、気体でも液体でもよく、ここでは冷水を用いている。冷却管３２は、外部で放熱器や循環ポンプ等に接続されている。冷却管３２は、凝縮室３１を冷却し、凝縮室３１内の冷媒蒸気を凝縮させる。凝縮した液体冷媒は、環流通路Ｂに流入し、その後沸騰通路Ａに環流する。
【００３１】
ここで、仕切壁部２２の形状について図１、図３、及び、図４を参照して説明する。図１及び図３に示すように、仕切壁部２２の対向面２２１には、所定位置に窪み２２１ａが形成されている。つまり、対向面２２１は、窪み２２１ａと、平面部２２１ｂとからなっている。窪み２２１ａは、側面と底面を有する有底円筒状に形成されている。これにより、伝熱面２１と対向面２２１との離間距離は、平面部２２１ｂの位置に比べ、窪み２２１ａの位置で大きくなっている。伝熱面２１と窪み２２１ａの底面との離間距離は、およそ３ｍｍとなっている。
【００３２】
対向面２２１のうち窪み２２１ａの位置は、図４に示すように、伝熱面２１の最高熱流束部２１ａに対向する部分を含む位置である。最高熱流束部２１ａは、伝熱面２１のうち最も熱流束が高くなる部位である。図４の２点鎖線は、ある瞬間の熱流束分布を示すグラフである。グラフの最大値（極大値）となる部位が最高熱流束部２１ａにあたる。グラフは滑らかな凸形状であり、最高熱流束部２１ａは伝熱面２１の中央部分である。なお、熱流束分布（グラフ）は、数値解析や、熱電対を伝熱面に複数配置することにより実験で求めることができる。
【００３３】
第一実施形態において、窪み２２１ａは、正面視（図３）で、最高熱流束部２１ａに対向する部分を中心とした円形状となっている。この円の径は、伝熱面２１上で伝熱性能の良好でない領域に対向する範囲が含まれる最小のものに設定されている。伝熱性能の良好でない領域が生じる原因として、伝熱面２１の最高熱流束部２１ａ付近で起こる膜沸騰が考えられる。つまり、伝熱性能の良好でない領域は、伝熱面２１のうち膜沸騰が起こりうる領域に対応している。
【００３４】
ここで、沸騰冷却装置１の作用効果について説明する。伝熱面２１から受熱した液体冷媒は、伝熱面２１表面で沸騰し、気泡（冷媒蒸気）となる。気泡は、沸騰通路Ａを通って上昇し、凝縮室３１に導出される。冷媒蒸気は、凝縮部３で凝縮され、液体冷媒となって滴下し、環流通路Ｂに戻る。液体冷媒は、環流通路Ｂから沸騰通路Ａに供給される。
【００３５】
沸騰冷却装置１では、伝熱面２１と対向面２２１との離間距離が、伝熱面２１のうち最高熱流束部２１ａを含む部分（高熱流束部）で大きくなり、熱流束が高熱流束部より低い部分（低熱流束部）で小さいまま維持されている。つまり、対向面２２１のうち高熱流束部に対向する位置に窪み２２１ａが形成されている。これにより、沸騰冷却装置１は、発熱体Ｚの発熱量に応じた適切な離間距離を維持しつつ、高熱流束部でのボイド率を低減させ、膜沸騰を抑制し、良好な伝熱性能を発揮することができる。つまり、熱伝達率の向上が可能となる。第一実施形態において、高熱流束部は、伝熱面２１のうち最高熱流束部２１ａを含む膜沸騰が起こりうる領域であり、低熱流束部は、伝熱面２１のうち高熱流束部より熱流束が低い領域である。高熱流束部は、発熱体の発熱密度や液体冷媒の種類等により変化することがあり、装置に応じて、例えば、所定熱流束以上の領域と設定してもよい。
【００３６】
なお、窪み２２１ａは、上記位置に限らず、最高熱流束部２１ａに対向する部位を含む位置（範囲）に形成されていればよい。ただし、最高熱流束部２１ａに対向する部位が窪み２２１ａの中心部に位置することで、最高熱流束部２１ａ周囲の高い熱流束部にも対応した離間距離とすることができる。
【００３７】
また、窪み２２１ａの形状も、上記に限られない。例えば、窪み２２１ａは、図３及び図５に示すように、球面状（球面の一部）に形成されてもよい。球面状とすることで、気泡が上昇し易くなる。また、図３及び図６に示すように、窪み２２１ａは、お椀状に形成されてもよい。これらのように、窪み２２１ａの形状を凹弧状とすることで、気泡が上昇し易くなり、効果的にボイド率を低下させることができる。さらに、図６に示すように、窪み２２１ａの凹弧状が、熱流束分布（グラフ形状：図６の２点鎖線参照）に対応させて形成されることが好ましい。これにより、より一層、良好な伝熱性能を発揮することができる。なお、発熱体Ｚ中に高い熱源が複数ある場合には、熱流束分布が単純な凸形状とならないので、窪みの凹弧状も単純な凹形状ではなく、熱流束分布に対応した複雑な凹形状にすることで、適切な離間距離を実現できる。
【００３８】
また、対向面２２１は、液体冷媒を介して伝熱面２１に対向する面であって、仕切壁部２２以外に位置してもよい。例えば、仕切壁部２２を無くして、容器部２ａの内側面を対向面としてもよい。また、窪み２２１ａが対向面２２１内に複数形成されていてもよい。
【００３９】
＜第二実施形態＞
第二実施形態の沸騰冷却装置について、図７を参照して説明する。図７は、対向面２２１付近の仕切壁部２２を示す縦断面図である。第二実施形態の沸騰冷却装置は、第一実施形態と異なり、仕切壁部２２に窪みでなく貫通孔が形成されている。その他の構成については、第一実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００４０】
図７に示すように、仕切壁部２２には、対向面２２１の一部であって、対向面２２１の所定位置に貫通孔２２１ｃが形成されている。つまり、対向面２２１の一部には貫通孔２２１ｃが形成され（開口し）、他の部分（対向面２２１のうち貫通孔２２１ｃ以外の部分）は平面部２２１ｂである。貫通孔２２１ｃの所定位置は、第一実施形態と同様、最高熱流束部２１ａに対向する部位を含む位置である。貫通孔２２１ｃは、仕切壁部２２を円柱状にくり貫いた形状となっている（図３参照）。
【００４１】
これにより、最高熱流束部２１ａ部分での離間距離が、伝熱面２１から収容部２の内側面（環流通路Ｂ側）までの距離となる。つまり、最高熱流束部２１ａにおける離間距離が他の部位よりも拡張され、第一実施形態と同様の効果が発揮される。さらに、最高熱流束部２１ａ及びその周辺で発生した気泡は、貫通孔２２１ｃを通って他の通路（ここでは環流通路Ｂ）に抜けることができ、ボイド率を効率よく低下させることができる。
【００４２】
なお、第一実施形態同様、貫通孔２２１ｃの位置や形状は、上記に限られない。例えば、気泡の抜け易さの観点から、貫通孔２２１ｃを区画する上壁面が、環流通路Ｂ側が上方になるように傾いていてもよい。また、貫通孔２２１ｃは、角柱状に形成されていてもよい。
【００４３】
また、貫通孔２２１ｃは、図８及び図９に示すように、仕切壁部２２に複数形成されていてもよい。つまり、対向面２２１に、貫通孔２２１ｃが複数開口している。貫通孔２２１ｃは、それぞれ円柱状に形成されている。これら複数の貫通孔２２１ｃのうちいずれか１つが、最高熱流束部２１ａに対向していればよい。これにより、熱流束に応じた適切な離間距離を実現しつつ、複数の貫通孔を通り気泡がより逃げやすいことでボイド率の低下が可能となる。なお、ここでは、対向面２２１の中央部分の貫通孔２２１ｃ（上から３つ目）が最高熱流束部２１ａに対向している。図９に示す複数の貫通孔２２１ｃは、孔の幅（径）が対向面２２１の中央ほど大きくなるように形成されている。これにより、平面部２２１ｂの面積が適切に確保され、熱伝達率の向上が可能となる。
【００４４】
＜第三実施形態＞
第三実施形態の沸騰冷却装置について、図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は、第三実施形態に係る沸騰冷却装置を示す縦断面図である。図１１は、第三実施形態に係る対向面２２１付近の仕切壁部２２を示す正面図である。第三実施形態の沸騰冷却装置は、第一及び第二実施形態と異なり、窪みが上方まで連続して形成されている。その他の構成については、第一実施形態と同様であり、同符号を付して説明を省略する。
【００４５】
図１０及び図１１に示すように、仕切壁部２２には、所定位置から上端まで延びた窪み２２１ｄが形成されている。仕切壁部２２の上端は、液体冷媒の液面より上方に位置している。窪み２２１ｄは、液面の上方まで連続して形成されている。所定位置は、第一実施形態と同様である。
【００４６】
図１１に示すように、正面視において窪み２２１ｄは、下端部分が半円状に、そこから上端までは長方形に形成されている。窪み２２１ｄの長手方向に直交する断面形状は、凹形状となっている。
【００４７】
これにより、第一実施形態同様、最高熱流束部２１ａでの離間距離は大きくなり、また、対向面２２１のうち窪み２２１ｄを除く部分は平面部２２１ｂとなり離間距離が小さいまま維持される。さらに、窪み２２１ａが連続して上端まで延びているため、最高熱流束部２１ａで発生し窪み２２１ａ内に入った気泡は液面上まで上昇し易くなる。これにより、最高熱流束部２１ａにおけるボイド率をより効果的に低下させることができる。また、窪み２２１ｄが仕切壁部２２の上端まで形成されているため、仕切壁部２２の上端位置が液体冷媒の内外いずれに位置していても上記同様の効果が発揮される。
【００４８】
なお、仕切壁部２２の上端が液面より上方に位置する場合、窪み２２１ｄは、図１２に示すように、少なくとも液面より上方まで形成されていればよい。これにより、窪み２２１ａ内の気泡は、液面内で上昇し易くなる。
【００４９】
また、図１３に示すように、発熱体Ｚ１、Ｚ２が上下方向に配置される場合、発熱体Ｚ１、Ｚ２は、各伝熱面２１、３１が窪み２２１ｄに対向するように配置されるのが好ましい。各最高熱流束部は、窪み２２１ｄに対向している。これにより、複数の発熱体に対して、適切な離間距離が実現され、同時に気泡の上昇も効率的となる。なお、各伝熱面２１、３１の最高熱流束部に対向する位置に、それぞれ窪み２２１ａ（第一実施形態）または貫通孔２２１ｃが形成されていてもよい。
【００５０】
また、窪み２２１ｄの形状は、上記に限られない。窪み２２１ｄの形状は、例えば、下端部分が半球面状で、そこから上端までの部分が、中心軸が上下方向の半円筒形状であってもよい。窪み２２１ｄの長手方向直交断面は、弧状（半円状）となる。この場合、窪み２２１ｄの深い部分が最高熱流束部２１ａに対向する位置となることが好ましい。これにより、より熱流束分布に応じた離間距離が実現できる。
【００５１】
＜第四実施形態＞
第四実施形態の沸騰冷却装置１０について図１４を参照して説明する。図１４は、沸騰冷却装置１０を示す縦断面図である。第四実施形態において、第一実施形態と同じ名称のものは、同じ機能を有するため、主に配置・形状の異なる部分について説明する。
【００５２】
沸騰冷却装置１０は、収容部２０と、凝縮部３０と、を備えている。収容部２０は、上部が拡幅した略Ｔ字形状となっている。収容部２０は、液体冷媒を収容する容器部２０ａと、容器部２０ａの上部で容器部２０ａより拡幅した拡幅部２０ｂと、からなっている。液体冷媒の液面は、沸騰冷却装置１０停止時に、容器部２０ａ内に位置している。さらに、収容部２０は、内部に、伝熱面４、５と、仕切壁部６、７と、を備えている。
【００５３】
伝熱面４（５）は、発熱体Ｚ１（Ｚ２）に対応し、収容部２０において互いに対向位置にある内側面（図１４の左右）にそれぞれ配置されている。発熱体Ｚ１、Ｚ２は、第一実施形態同様、収容部２０の側壁に複数取り付けられる。
【００５４】
仕切壁部６は、収容部２０内に当該内側面から離間して配置される、第一部材６１および第二部材６２からなる板状部材である。第一部材６１は、容器部２０ａ内に、伝熱面３に対向且つ平行に配置されている。第一部材６１には、対向面６１ａの一部を含んだ窪み２２１ｄ（第三実施形態：図１０〜図１２参照）が形成されている。この窪み２２１ｄは、上記所定位置から、液体冷媒の液面より上方で且つ第二部材６２よりも下方の位置まで延在している。
【００５５】
第二部材６２は、第一部材６１の上端に接合され、拡幅部２０ｂ内において、第一部材６１に対し当該拡幅方向（図１４の左斜め上方）に傾いている。換言すると、第二部材６２は、第一部材６１上端から拡幅方向に向かうほど上方となるように傾斜して延在している。
【００５６】
仕切壁部７は、仕切壁部６と同様に、第一部材７１および第二部材７２からなる。伝熱面５に対向するのは、対向面７１ａである。仕切壁部７は、仕切壁部６と鏡像構造となっており、説明を省略する。仕切壁部６（７）は、収容部２０内空間を沸騰通路Ａ１（Ａ２）と環流通路Ｂとに仕切っている。
【００５７】
沸騰通路Ａ１は、伝熱面４に面しており、収容部２の内側面、内底面、および、仕切壁部６で囲まれた空間である。沸騰通路Ａ２は、伝熱面５に面しており、収容部２の内側面、内底面、および、仕切壁部７で囲まれた空間である。環流通路Ｂは、収容部２の内側面、内底面、および、仕切壁部６、７で囲まれた空間である。環流通路Ｂの上部は、第二部材６２、７２の傾斜により拡幅している。沸騰通路Ａ１、Ａ２、および、環流通路Ｂは、収容部２０の下部で連通している。
【００５８】
凝縮部３０は、収容部２０（拡幅部２０ｂ）の上方に配置され、凝縮室３１と、複数の冷却管３２と、を有している。凝縮室３１は、沸騰通路Ａ１、Ａ２、および、還流通路Ｂと連通している。凝縮部３０で凝縮した液体冷媒は、拡幅した環流通路Ｂに滴下・流入する。
【００５９】
本構成によれば、上記実施形態同様の効果が発揮される。さらに、環流通路Ｂの上部が第二部材６２、７２の傾斜により拡幅し、滴下する液体冷媒を確実に環流通路Ｂに流入させることができる。そして、窪み２２１ｄが第２部材６２（７２）を貫通することなく形成されているため、滴下した液体冷媒が沸騰通路に逆流することもなく、スムーズな自然循環が実現される。以上により、さらなる熱伝達率の向上が可能となる。なお、第一部材６１、７１には、第一〜第三実施形態のいずれの窪みまたは貫通孔が形成されてもよい。
【００６０】
また、図１５及び図１６に示すように、窪み２２１ａは、窪み２２１ａの上端から下方に向かうにつれて伝熱面２１から離れる湾曲面８１又は傾斜面８２を有していてもよい。これにより、窪み内の気泡が上昇し易く、ボイド率の低下が可能となる。湾曲面８１は、図１５のように凹弧状であっても、反対に凸弧状に湾曲した面であってもよい。また、このとき、窪み２２１ａは、正面視（図３）が四角形であってもよい。
【００６１】
また、図１７に示すように、最高熱流束部２１ａから窪み２２１ａの上端までの長さＬ１が、最高熱流束部２１ａから窪み２２１ａの下端までの長さＬ２よりも大きくなるように形成されてもよい。これによっても、気泡が上昇し易くなり、最高熱流束部付近のボイド率を低下させることができる。この構成は、貫通孔にも適用できる。
【００６２】
以上、本発明は、対向面が、離間距離を拡張する部分（窪み又は貫通孔）と、その他の部分（平面部）とからなり、当該拡張部分が最高熱流束部に対向していることで、適切な離間距離を実現し、熱伝達率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１、１０：沸騰冷却装置、
２、２０：収容部、  ２１、３１、４、５：伝熱面、
２２、６、７：仕切壁部、  ２２１、６１ａ、７１ａ：対向面
２２１ａ、２２１ｄ：窪み、  ２２１ｂ：平面部、  ２２１ｃ：貫通孔、
３、３０：凝縮部、  ３１：凝縮室、  ３２：冷却管、
８１：湾曲面、  ８２：傾斜面、
Ａ、Ａ１、Ａ２：沸騰通路、  Ｂ：環流通路、  Ｚ、Ｚ１、Ｚ２：発熱体
【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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【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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【図１７】
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