(57)【要約】【課題】本発明は、不凝縮気体を凝縮管の周りから除去することで、凝縮能力の低下を抑制する沸騰冷却方法を提供する。【解決手段】発生工程において、液体冷媒の沸騰により発生した泡Ｂは、第１流通工程において、泡Ｂが壊れることなく、第１冷媒流路Ｔ１および第２冷媒流路Ｔ２に流通される。さらに、第１流出工程において、第２冷媒流路Ｔ２に流通された泡Ｂは、流出部である第１流出部１７から凝縮部１２内に流出される。そのため、泡Ｂにより凝縮面１８Ａの周りに付着した不凝縮気体が除去され、凝縮効率の低下を抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒貯溜部に貯溜された液体冷媒を発熱体の熱により沸騰させることで泡を発生させる発生工程と、
前記泡を前記冷媒貯溜部と凝縮部とを連通する第１流路群に流通させる第１流通工程と、
前記泡を前記第１流路群の前記凝縮部側の端部である流出部から前記凝縮部内に流出させる第１流出工程とを有することを特徴とする沸騰冷却方法。
【請求項２】
前記第１流出工程において、前記泡を、前記凝縮部内に配置された対向する凝縮部材より上側に流出させることを特徴とする請求項１に記載の沸騰冷却方法。
【請求項３】
前記第１流出工程において、前記泡を、断面の長手方向が重力の作用方向を向いて配置された扁平管である前記凝縮部材より上側に流出させることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の沸騰冷却方法。
【請求項４】
前記発熱体の熱により沸騰された前記液体冷媒の少なくとも一部を、前記冷媒貯溜部と前記凝縮部とを連通しかつ前記第１流路群よりも幅の広い第２流路群により流通させる第２流通工程と、
前記第２流路群により流通させた前記液体冷媒を、前記凝縮部内に流出させる第２流出工程とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の沸騰冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体冷媒の沸騰と凝縮により熱輸送を行う沸騰冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体冷媒の沸騰と凝縮により熱輸送を行う沸騰冷却方法が従来から知られている。
特許文献１に開示された沸騰冷却装置において、液体冷媒の貯溜された冷媒タンクの底面にはＣＰＵが備えられている。冷媒タンクの右上方には冷媒タンクと接続して第１連結管が設けられており、冷媒タンクの左上方には冷媒タンクと接続して第２連結管が設けられている。第１連結管に対して垂直に３本の冷媒流路が配設されており、各冷媒流路の一方の端部は第１連結管と、他方の端部は第２連結管と接続されている。
ＣＰＵの熱により沸騰した液体冷媒（蒸気）は、第１連結管に連通される。蒸気は、各冷媒流路に連通される。各冷媒流路は冷却手段としてのフィンを有する放熱部と接しており、蒸気は放熱部において凝縮されて液化する。液化した液体冷媒は、第２連結管を介して冷媒タンクに戻される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１２１２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のような沸騰冷却装置内には冷却しても凝縮されない不凝縮気体が残留あるいは混入している。冷却により放熱面の周りが相対的に低圧になると、不凝縮気体は放熱面の周りに滞溜されやすくなる。不凝縮気体が放熱面の周りに存在する場合には、不凝縮気体が冷媒蒸気の凝縮面での凝縮を妨げる。そのため、凝縮効率が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明は、不凝縮気体を凝縮管の周りから除去することで、凝縮能力の低下を抑制する沸騰冷却方法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】
【０００６】
請求項１に記載の本発明は、冷媒貯溜部に貯溜された液体冷媒を発熱体の熱により沸騰させることで泡を発生させる発生工程と、前記泡を前記冷媒貯溜部と凝縮部とを連通する第１流路群に流通させる第１流通工程と、前記泡を前記第１流路群の前記凝縮部側の端部である流出部から前記凝縮部内に流出させる第１流出工程とを有することを特徴とする。
【０００７】
なお、第１流路群とは複数の流路からなる場合に限らず、１本の流路からなる場合も含む。
また、泡を流通させるとは第１流路群を泡のみが流通される場合に限らず、泡と冷媒蒸気が混在して流通される場合も含む。
【０００８】
従って、請求項１に記載の本発明によれば、凝縮部材に流出された泡により、凝縮部材の周りに付着した不凝縮気体が除去されるため、凝縮効率の低下を抑制できる。
【０００９】
請求項２に記載の本発明は、前記第１流出工程において、前記泡を、前記凝縮部内に配置された対向する凝縮部材より上側に流出させることを特徴とする。
そのため、前記凝縮部材の間を橋渡しするブリッジ（液体架橋）が泡により除去されるため、凝縮効率の低下を抑制できる。
【００１０】
なお、対向する凝縮部材とは、凝縮部材の全体が対向して配置されている場合に限らず、隣り合う凝縮部材の少なくとも一部が対向して配置されている場合を含む。
【００１１】
請求項３に記載の本発明は、前記第１流出工程において、前記泡を、断面の長手方向が重力の作用方向を向いて配置された扁平管である前記凝縮部材より上側に流出させることを特徴とする。
そのため、前記凝縮部材により凝縮された液体冷媒は、重力の作用方向（上方向から下方向）に流れ落ちる。従って、前記凝縮部材の周りに付着した液体冷媒を除去できる。
【００１２】
なお、扁平管とは、断面が長円形、角丸長方形または長方形である凝縮管を指し、断面が正方形であるものを含まない。なお、長円形とは楕円形および長方形において対向する一方の辺が円状に形成されたものを指し、角丸長方形とは長方形において少なくとも１つの角が丸く形成されたもものを指す。
【００１３】
請求項４に記載の本発明は、前記発熱体の熱により沸騰された前記液体冷媒の少なくとも一部を、前記冷媒貯溜部と前記凝縮部とを連通しかつ前記第１流路群よりも幅の広い第２流路群により流通させる第２流通工程と、前記第２流路群により流通させた前記液体冷媒を、前記凝縮部内に流出させる第２流出工程とを有することを特徴とする。
そのため、第１流通手段を流通可能な液体冷媒の量が少ない場合であっても、沸騰された液体冷媒である冷媒蒸気は第２流通手段により流通されるため、冷媒蒸気を凝縮部に到達させることができる。
【００１４】
なお、第２流路群とは複数の流路からなる場合に限らず、１本の流路からなる場合も含む。
また、沸騰された液体冷媒の少なくとも一部を流通させるとは、第２流路群を沸騰された液体冷媒である冷媒蒸気が流通される場合を指し、冷媒蒸気に泡が混在されて流通される場合も含む。
【００１５】
なお、発熱体の熱により沸騰された液体冷媒の少なくとも一部とは、沸騰により気化した液体冷媒である冷媒蒸気を指し、沸騰により発生した泡の一部が混在している場合を含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、不凝縮気体を凝縮管の周りから除去することで、凝縮効率の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態を説明する沸騰冷却装置１の断面正面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る第１冷媒流路Ｔ１の断面形状を示す模式図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を説明する沸騰冷却装置２０の断面正面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る第２流路形成板２６の断面形状を示す模式図である。
【図５】本発明の他の実施形態を説明する沸騰冷却装置１の断面正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
第１の実施形態を図１〜図２に基づいて説明する。なお、図示の都合上、一部の寸法を誇張して分かり易くしてある。
【００１９】
図１に示すように、沸騰冷却装置１は、凝縮された液体の冷媒を貯溜する冷媒貯溜部１１と、冷媒蒸気を凝縮する凝縮部１２とを備えている。なお、冷媒蒸気とは、後述する発熱体１４の熱により沸騰した冷媒の蒸気であり、沸騰により発生した泡Ｂと混在される。
【００２０】
冷媒貯溜部１１は、直方体状である金属性の貯溜タンク１３を備えている。貯溜タンク１３は、一対の受熱壁１３Ａと、受熱壁１３Ａの側端部の間に形成される図１では図示しない一対の側壁１３Ｃ（図２（ａ）に図示する）と、受熱壁１３Ａの底部に形成される底壁１３Ｂとを備えている。受熱壁１３Ａの外表面にはそれぞれ発熱体１４が取り付けられている。受熱壁１３Ａは、発熱体１４の熱を貯溜タンク１３内の液体冷媒に伝達する伝熱面を有する。発熱体１４はＩＧＢＴ、ダイオード等のスイッチング素子を有するパワーモジュール等の電子回路ユニットである。
【００２１】
図１に示すように、凝縮部１２は冷媒貯溜部１１と接続されている。凝縮部１２は、直方体状である金属性の凝縮部筐体１５を備えている。凝縮部筐体１５は、冷媒貯溜部１１内の空間よりも水平方向（図１における左右方向）に拡張されている空間を有する。なお、図１において重力の作用方向は上下方向に相当する。
凝縮部筐体１５は、受熱壁１３Ａと接続され、水平方向へ張り出す水平壁１５Ａと、水平壁１５Ａの端部から上方へ向けて垂設された一対の垂直壁１５Ｂと、貯溜タンク１３の側壁１３Ｃと同一平面を形成する図示しない凝縮部筐体側壁と、天井を形成する天井壁１５Ｃとを備えている。
【００２２】
図１に示すように、冷媒貯溜部１１および凝縮部１２の内部を複数の通路に区画する、第１流路板としての一対の第１流路形成板１６が配設されている。第１流路形成板１６は屈曲された板材により形成され、第１流路形成板１６の側端は側壁１３Ｃ（図２（ａ）に図示する）に固定されている。
第１流路形成板１６は、大部分が貯溜タンク１３内に位置する貯溜部側垂直部１６Ａと、貯溜部側垂直部１６Ａから凝縮部筐体１５の垂直壁１５Ｂへ向けて延設された凝縮部側水平部１６Ｂと、凝縮部側水平部１６Ｂから上方へ向けて延設された凝縮部側垂直部１６Ｃを備える。
【００２３】
この実施形態では、貯溜部側垂直部１６Ａと受熱壁１３Ａとの間隔は、冷媒の沸騰により発生する泡Ｂが壊れない程度の距離である５ｍｍに形成されている。また、この実施形態では、凝縮部筐体１５の一部である水平壁１５Ａと凝縮部側水平部１６Ｂとの間隔は５ｍｍに形成されており、凝縮部筐体１５の一部である垂直壁１５Ｂと凝縮部側垂直部１６Ｃとの間隔は５ｍｍに形成されている。
【００２４】
なお、泡Ｂが壊れないとは、少なくとも一部の泡Ｂが壊れず（消滅せず）に存在可能な場合を指し、発生した全ての泡Ｂが壊れず（消滅せず）に存在する場合に限らない。また、複数の泡Ｂが合体される等により、泡Ｂの形状が、発生された際の泡Ｂの形状から変化する場合を含む。泡Ｂが壊れるとは、泡Ｂの外周の膜が破れる等によって、冷媒蒸気として存在する場合を指す。
【００２５】
貯溜部側垂直部１６Ａと受熱壁１３Ａとの間に形成される通路は第１流路群としての第１冷媒流路Ｔ１である。この実施形態では、一対の第１流路形成板１６を配設したことにより、貯溜タンク１３内において一対の第１冷媒流路Ｔ１が形成される。
凝縮部筐体１５の一部（水平壁１５Ａおよび垂直壁１５Ｂ）と第１流路形成板１６の一部（凝縮部側水平部１６Ｂおよび凝縮部側垂直部１６Ｃ）との間には第１流路群としての第２冷媒流路Ｔ２が形成されている。水平壁１５Ａ、垂直壁１５Ｂ、凝縮部側水平部１６Ｂ、凝縮部側垂直部１６Ｃおよび一対の凝縮部筐体側壁とに囲繞された断面長方形の空間は第２冷媒流路Ｔ２に対応している。つまり、第１流路形成板１６の上端部と天井壁１５Ｃとの間が第２冷媒流路Ｔ２の上端部（凝縮部側の端部）である、第１流出部１７に相当する。第１流出部１７は後述する凝縮管１８よりも上側に位置している。第１流出部１７から冷媒蒸気および泡Ｂは凝縮部１２に流出可能である。この実施形態において第１流出部は流出部に対応している。
つまり、この実施形態では、第１流路板としての一対の第１流路形成板１６により、第１流路群として第１冷媒流路Ｔ１および第２冷媒流路Ｔ２が形成されている。
一対の第１流路形成板１６の一部である凝縮部側垂直部１６Ｃの間には第３冷媒流路Ｔ３が形成されている。この実施形態において、第３冷媒通路Ｔ３には凝縮管１８が存在する構成となっている。また、一対の貯溜部側垂直部１６Ａの間には、第４冷媒流路Ｔ４が形成されている。
【００２６】
図２（ａ）に、図１における断面線Ｖ−Ｖの断面図を示す。貯溜部側垂直部１６Ａと受熱壁１３Ａ及び対向する側壁１３Ｃとに囲まれた空間は冷媒蒸気または泡Ｂが通過可能である第１冷媒流路Ｔ１を形成している。第１冷媒流路Ｔ１の断面は一方の辺（貯溜部側垂直部１６Ａと受熱壁１３Ａとの間隔の成す辺）が他方の辺（対向する側壁１３Ｃの成す辺）よりも短い長方形である。この実施形態では、他方の辺（対向する側壁１３Ｃの間隔）は沸騰冷却装置１の奥行きに相当し、１５０ｍｍに形成されている。また、第２冷媒流路Ｔ２の断面の形状も図２（ａ）に示した第１冷媒流路Ｔ１の断面形状と同様に、一方の辺の長さが５ｍｍの長方形である。
【００２７】
第１流路形成板１６の下端部は、貯溜タンク１３の底壁１３Ｂに達しておらず、底壁１３Ｂとの間には間隙が形成されている。従って、第１冷媒流路Ｔ１と第４冷媒流路Ｔ４とは第１流路形成板１６の下方の間隙にて連通している。第１流出部１７（第１流路形成板１６の上端部）と天井壁１５Ｃとの間には間隙が形成されている。第２冷媒流路Ｔ２と第３冷媒流路Ｔ３は第１流路形成板１６の上方の間隙にて連通している。なお、第３冷媒流路Ｔ３は第４冷媒流路Ｔ４の上方に位置する。
【００２８】
凝縮部筐体１５内には、凝縮部材として、中空扁平形状の扁平管である６本の凝縮管１８が配置されている。凝縮管１８の断面は、一方の軸が他方の軸よりも長く形成された扁平形状（以降、長円形と記載する）である。凝縮管１８の断面において、該長円形における長手方向は、重力方向（図１において上下方向）を向いて並列に配置されている。
【００２９】
凝縮管１８は凝縮部筐体１５を貫通しており、図示しない前後側壁に溶接により固定されている。凝縮部材に相当する凝縮管１８は、凝縮管１８の長手方向が重力の作用方向を向けて配置されている。互いに隣り合う凝縮管１８の表面（以下、凝縮面１８Ａと表記する）は対向して配置されている。凝縮管１８は、ポンプや放熱手段を含む図示しない冷却水配管と接続されており、凝縮管１８には冷却配管を通じて冷却流体としての図示しない冷却水が供給され、凝縮管１８内では冷却水が一方から他方へ流通する。凝縮管１８の冷却水は凝縮部１２内の冷媒蒸気との熱交換により冷媒蒸気を凝縮する。冷媒蒸気および泡Ｂは、第１流出部１７から凝縮部１２に流出され配置された凝縮管１８に到達する。
【００３０】
次に、発生工程について説明する。
冷媒貯溜部１１内の液体冷媒は、発熱体１４の熱により、受熱壁１３Ａの伝熱面を通じて発熱体１４から受熱して沸騰する。液体冷媒の沸騰により生じた冷媒蒸気は泡Ｂとして液体冷媒中に発生する。
【００３１】
次に、第１流通工程について説明する。
図１において、液体冷媒、冷媒蒸気または泡Ｂの流れを矢印で示す。
この実施形態では、液体冷媒の液面Ｈ１が凝縮部筐体１５の水平壁１５Ａよりもやや下方に位置する状態にある。この状態では、第１冷媒流路Ｔ１および第４冷媒流路Ｔ４は液体冷媒が存在し、第２冷媒流路Ｔ２および第３冷媒流路Ｔ３は冷媒蒸気および泡Ｂが存在する。
【００３２】
泡Ｂは第１冷媒流路Ｔ１を上昇する。第１冷媒流路Ｔ１における泡Ｂの上昇に伴い、第１冷媒流路Ｔ１において液体冷媒の下方から上方への流れが発生する。第１冷媒流路Ｔ１を上昇して液面Ｈ１に達した泡Ｂの一部は泡Ｂが壊れることなく凝縮部１２へ流出される。また、泡Ｂの一部は冷媒蒸気として凝縮部１２へ流出される。つまり、第１冷媒流路Ｔ１において液面Ｈ１より上方では、泡Ｂは冷媒蒸気と混在している。  
泡Ｂおよび冷媒蒸気は、冷媒貯溜部１１と凝縮部１２とを連通する第１流路形成板１６により形成される第１冷媒流路Ｔ１から第２冷媒流路Ｔ２に流通する。第１冷媒流路Ｔ１および第２冷媒流路Ｔ２は第１流路群に対応している。
【００３３】
泡Ｂは冷媒蒸気と共に、第１冷媒流路Ｔ１を上方へ向かって流れ、第２冷媒流路Ｔ２へ流通される。液面Ｈ１から流出された泡Ｂおよび冷媒蒸気は、凝縮部筐体１５の垂直壁１５Ｂと第１流路形成板１６の凝縮部側水平部１６Ｂおよび凝縮部側垂直部１６Ｃに沿う水平方向の流れが発生する。第２冷媒流路Ｔ２では上方へ向かう泡Ｂおよび冷媒蒸気の流れが形成される。第１冷媒流路Ｔ１および第２冷媒流路Ｔ２を流通される間、泡Ｂは壊れず（破裂せず）に存在している。  
また、第１冷媒流路Ｔ１における液体冷媒の下方から上方への流れの発生に伴って、第１流路形成板１６の下端部では第４冷媒流路Ｔ４から第１冷媒流路Ｔ１へ向かう液体冷媒の流れが生じる。
【００３４】
続いて、第１流出工程について説明する。
第２冷媒流路Ｔ２を通過した冷媒蒸気および泡Ｂは、第１流路形成板１６の上端部と天井壁１５Ｃとの間つまり第２冷媒流路Ｔ２の上端部（凝縮部側の端部）である第１流出部１７から凝縮部１２に流出される。凝縮部１２において、冷媒蒸気および泡Ｂは、凝縮管１８よりも上側に流出される。第２冷媒流路Ｔ２を通過した冷媒蒸気および泡Ｂは、第１流出部１７を通って第３冷媒流路Ｔ３へ導入される。
冷媒蒸気および泡Ｂは、第２冷媒流路Ｔ２から第３冷媒流路Ｔ３へ導入される際、天井壁１５Ｃに沿う流れとなる。
【００３５】
第２冷媒流路Ｔ２は、凝縮部１２内において第３冷媒流路Ｔ３よりも外側に形成されており、第２冷媒流路Ｔ２から第３冷媒流路Ｔ３に案内された冷媒蒸気および泡Ｂは凝縮部１２内の外側から内側へ向かって流れる。
第３冷媒流路Ｔ３では、第１流出部１７から流出された泡Ｂおよび冷媒蒸気は対向して配置された凝縮管１８の間へ流入される。泡Ｂおよび冷媒蒸気は全ての凝縮面１８Ａよりも上側に流出される。
【００３６】
第３冷媒流路Ｔ３の泡Ｂおよび冷媒蒸気は、凝縮部１２内に配置された凝縮管１８の間または、凝縮管１８と凝縮部側垂直部１６Ｃの間に流入する。上述したように、凝縮管１８は断面の長手方向が重力の作用方向（図１において上下方向）を向いて配置されており、互いに隣り合う凝縮管１８の凝縮面１８Ａが対向して配置されている。泡Ｂは、隣り合う凝縮管１８の間（対向して配置された凝縮面１８Ａの間）に流出される。泡Ｂおよび冷媒蒸気は、各凝縮管１８の凝縮面１８Ａのうち、重力方向に延びる面の表面に沿って上側から下側に移動する。
【００３７】
凝縮面１８Ａにおいて泡Ｂの一部は、冷媒蒸気と共に凝縮管１８内を流れる冷却水と熱交換される。泡Ｂおよび冷媒蒸気は、凝縮管１８において冷却水との熱交換により凝縮されて液相化され液体冷媒となる。
また、泡Ｂの一部は凝縮面１８Ａにおいて凝縮されず、泡Ｂが壊れることなく、対向する凝縮面１８Ａの間または凝縮面１８Ａと凝縮部側垂直部１６Ｃの間を通過し、凝縮管１８の下方に流通される。
【００３８】
ところで、沸騰冷却装置１内には冷却しても凝縮されない不凝縮気体が混入している。この実施形態では不凝縮気体として空気が混入している。空気が凝縮面１８Ａの周りに存在する場合には、不凝縮気体が冷媒蒸気または泡Ｂが凝縮面１８Ａで凝縮するのを妨げる。そのため、凝縮効率が低下するという問題がある。
対向する凝縮面１８Ａの間または凝縮面１８Ａと凝縮部側垂直部１６Ｃの間を上側から下側に通過する泡Ｂにより、凝縮面１８Ａの周りの不凝縮気体が除去される。
隣り合う凝縮管１８の重力の作用方向に延びる面の表面（凝縮面１８Ａ）の間隙によっては、凝縮された液相の冷媒が凝縮管１８と凝縮管１８との間を橋渡しするブリッジ（液体架橋）が生じる。２物体間におけるブリッジ（液体架橋）する距離は、例えば特開２０００−７４５３６号公報等に開示されているように、液体冷媒の表面張力、密度、冷媒蒸気の密度、重力加速度、液体冷媒の種類により定まる定数を用いたラプラス長さの式により規定される。
凝縮管１８において下流側（図１において下側）へ向かうほど、凝縮された液体冷媒の滴は大きく成長する。凝縮された液体冷媒は、凝縮管１８の下方の端部より滴下されて第４冷媒流路Ｔ４に集約される。
【００３９】
次に、第１の実施形態における作用について説明する。
例えば引用文献１の場合には、第１連結管において蒸気流通方向に対して垂直方向の断面は全ての辺が長い。そのため発熱体の熱により沸騰され発生した泡が壊れる。つまり、第１連結管の断面は泡の径より十分大きいため、第１連結管を流通される過程で泡が破壊される。従って、第１連結管を介して冷媒流路に流通される蒸気に泡が含まれることは稀である。
【００４０】
それに対して、第１冷媒流路Ｔ１において、冷媒蒸気または泡Ｂの流通方向に対して垂直方向の断面をなす一方の辺（貯溜部側垂直部１６Ａと受熱壁１３Ａとの間隔）は一般的な泡Ｂの径に対応している。また、第２冷媒流路Ｔ２においても、第１冷媒流路Ｔ１と同様の断面形状である。そのため、沸騰により発生した泡Ｂが壊れることなく、第１冷媒流路Ｔ１および第２冷媒流路Ｔ２を流通される。すなわち、第１冷媒流路Ｔ１および第２冷媒流路Ｔ２を流通される過程で全ての泡が破壊されることはない。従って、第１冷媒流路Ｔ１を上昇し液面Ｈ１に達した泡Ｂの一部は泡Ｂが壊れることなく第２冷媒流路Ｔ２に流通され、凝縮部１２において凝縮管１８よりも上側に流出される。
【００４１】
発生工程において液体冷媒の沸騰により発生した泡Ｂは、第１流通工程において、泡Ｂが壊れることなく、第１冷媒流路Ｔ１および第２冷媒流路Ｔ２に流通される。さらに、第１流出工程において、第２冷媒流路Ｔ２に流通された泡Ｂは、第１流出部１７から凝縮部１２内に配置された凝縮管１８に向けて流出される。
そのため、凝縮管１８に流出された泡Ｂにより、凝縮管１８の凝縮面１８Ａの周りに付着した不凝縮気体が除去され、凝縮効率の低下を抑制できる。
【００４２】
また、互いに隣り合う凝縮管１８の凝縮面１８Ａが対向して配置されている。そのため、第１流出工程において、泡Ｂは、隣り合う凝縮管１８の間（対向して配置された凝縮面１８Ａの間）に流出される。従って、凝縮管１８の間を橋渡しするブリッジ（液体架橋）が泡Ｂにより除去されるため、隣り合う凝縮管１８の間に液体架橋が生じる場合であっても、凝縮効率の低下を抑制できる。
【００４３】
凝縮管１８は重力の作用方向を向いて配置されている。そのため、凝縮管１８の凝縮面１８Ａにおいて液相化された液体冷媒は、凝縮による滴の成長に伴い、自重によって重力の作用方向（上方向から下方向）に流れ落ちる。従って、凝縮管１８の周りに付着した液体冷媒を凝縮面１８Ａから除去しやすい。
【００４４】
例えば後述する図５のように、第１流路形成板１６が凝縮管１８の間に設けられる場合では、冷媒蒸気または泡Ｂは、流出部１７の左右側に分岐されて流出される。流出部１７から分岐されて流出された凝縮後の液体冷媒を、第３冷媒流路Ｔ３を経由して第４冷媒流路Ｔ４に流通させるには、第１流路形成板１６の奥行き方向の断面に、凝縮後の液体冷媒が通過可能な開口部を設ける必要がある。第３冷媒流路Ｔ３において、凝縮後の液体冷媒は該開口部を通過して第４冷媒流路Ｔ４に流通されるため、第４冷媒流路Ｔ４に凝縮後の液体冷媒を速やかに流通するには開口部が大きく形成されることが望ましい。しかし、開口部を大きく形成すると、第２冷媒流路Ｔ２の外側を形成する第１流路形成板１６の面積が小さくなるため、第２冷媒流路Ｔ２を通過可能な凝縮後の液体冷媒の量が少なくなるという問題が生じる。また、開口部を小さく形成した場合には、開口部を通過して第３冷媒流路Ｔ３から第４冷媒流路Ｔ４に凝縮後の液体冷媒を流通しにくい。
【００４５】
この実施形態では、第１流出工程において、泡Ｂが第２冷媒流路Ｔ２から第１流出部１７を通って凝縮部１２内において凝縮管１８よりも上側に流出される。第２冷媒流路Ｔ２は、凝縮部１２内において第３冷媒流路Ｔ３よりも外側に形成されており、凝縮後の液体冷媒は凝縮部１２内の外側から内側へ向かって流れる。従って、第１流路形成板１６に開口部を形成する必要がなく、第１流路形成板１６の製造が容易である。さらに、第３冷媒流路Ｔ３において、凝縮後の液体冷媒は、隣り合う凝縮管１８の間を（下方に）流通して第４冷媒流路Ｔ４に流される。そのため、図５のように第１流路形成板１６が凝縮管１８の間に配置されている場合と比較して、液体冷媒を第４冷媒流路Ｔ４に集約しやすい。
また、第２冷媒流路Ｔ２は、凝縮部１２内において第３冷媒流路Ｔ３よりも外側に形成されている。そのため、図５のように、第１流路形成板１６を凝縮管１８の間に設けなくてもよく、沸騰冷却装置１を製造し易い。
【００４６】
前記した実施形態は以下の作用効果を有する。
（１）凝縮管１８に流出された泡Ｂにより、凝縮面１８Ａの周りに付着した不凝縮気体が除去されるため、凝縮効率の低下を抑制できる。
【００４７】
（２）凝縮管１８の間を橋渡しするブリッジ（液体架橋）が泡Ｂにより除去されるため、凝縮効率の低下を抑制できる。
【００４８】
（３）凝縮管１８は凝縮管１８の断面における長手方向が重力の作用方向（上下方向）を向いて配置されている。そのため、凝縮管１８により凝縮された液体冷媒は、重力の作用方向（上方向から下方向）に流れ落ちる。従って、凝縮管１８の周りに付着した液体冷媒を除去しやすい。
【００４９】
（４）第２冷媒流路Ｔ２は、凝縮部１２内において第３冷媒流路Ｔ３よりも外側に形成されている。そのため、液体冷媒を、凝縮管１８の下方の端部より滴下することで第４冷媒流路Ｔ４に集約しやすい。
【００５０】
（５）第２冷媒流路Ｔ２は、凝縮部１２内において第３冷媒流路Ｔ３よりも外側に形成されている。そのため、第１流路形成板１６（凝縮部側垂直部１６Ｃ）を凝縮管１８の間に設けなくてもよく、沸騰冷却装置１を製造しやすい。
【００５１】
（６）第１凝縮部１７は凝縮管１８よりも上側に配置されている。そのため、泡Ｂおよび冷媒蒸気を、第２冷媒流路から凝縮部１２において凝縮管１８よりも上側に流出しやすい。
【００５２】
（第２の実施形態）
図３および図４に示す第２の実施形態は、第１の実施形態における凝縮部材の構成を変更し、第２流路群としての第７冷媒流路を具備するもので、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５３】
図３および図４に従って、第２の実施形態における沸騰冷却装置２０を説明する。
図３に示すように、沸騰冷却装置２０の側方には右側壁２１Ａおよび左側壁２１Ｂが対向して配置されている。沸騰冷却装置２０の上側には天井壁２１Ｃ、下側には底面壁２１Ｄが対を成して設けられている。また、沸騰冷却装置２０は図示しない一対の前後側壁が奥行き方向に対向して設けられている。この実施形態において、底面壁２１Ｄの下面には発熱体２２が備えられており、底面壁２１Ｄは受熱壁を構成している。沸騰冷却装置２０の下側部分である冷媒貯溜部２３には液体冷媒が貯溜されている。
【００５４】
この実施形態において、沸騰冷却装置２０の上側部分である凝縮部２４には冷媒としての空気が通過可能な空気通路２５が４箇所に設けられている。各空気通路２５には一対の水平凝縮管壁２５Ａが水平方向に延設されており、一対の垂直凝縮管壁２５Ｂが垂直方向に延設されている。各空気通路２５は水平凝縮管壁２５Ａおよび垂直凝縮管壁２５Ｂにより囲繞されている。空気通路２５には、図示しないフィンが配置されている。４箇所の空気通路２５は垂直方向に並行して設けられており、水平凝縮管壁２５Ａは空気通路２５を挟み、対向して配置されている。隣り合う空気通路２５の間はそれぞれ第５冷媒流路Ｔ５を形成している。この実施形態では第５冷媒流路Ｔ５は並行して３本設けられている。この実施形態において、水平凝縮管壁２５Ａおよび垂直凝縮管壁２５Ｂが凝縮部材に対応している。
【００５５】
また、天井壁２１Ｃと天井壁２１Ｃと対向して配置された水平凝縮管壁２５Ａとの間は第６冷媒流路Ｔ６を形成している。第５冷媒流路Ｔ５と第６冷媒流路Ｔ６は並行して配置されている。第５冷媒流路Ｔ５および第６冷媒流路Ｔ６において各空気通路２５の上下外側にはそれぞれ水平凝縮管壁２５Ａが配置されており、水平凝縮管壁２５Ａは凝縮面を構成している。
【００５６】
冷媒貯溜部２３の右側上方には、第２流路形成板２６が、最も天井壁２１Ｃ側の水平凝縮管壁２５Ａよりも上方まで垂直方向（上下方向）に配置されている。第２流路形成板２６と右側壁２１Ａとの間は第１流路群としての第８冷媒流路Ｔ８を形成している。第８冷媒流路Ｔ８は、冷媒貯溜部２３と凝縮部２４とを連通している。第２流路形成板２６は第１流路板と第２流路板を兼ねる部材である。沸騰冷却装置２０において、第２流路形成板２６の左側の空間に、冷媒蒸気が流通可能である第２流路群としての第７冷媒流路Ｔ７が、最も冷媒貯溜部２３側の水平凝縮管壁２５Ａから最も天井壁２１Ｃ側の水平凝縮管壁２５Ｂのまで連続して形成されている。つまり、第７冷媒流路Ｔ７は、第２流路形成板２６と第２流路形成板２６と対向して設けられた垂直凝縮管壁２５Ｂとの間を含む空間であり、冷媒貯溜部２３と凝縮部２４とを連通している。
【００５７】
最も冷媒貯溜部２３側（図３において下側）の空気通路２５の下側に配置された水平凝縮管壁２５Ａの下方には、図３において左側の垂直凝縮管壁２５Ｂと同一平面を構成する平板状の第１誘導板２７が配置されている。第１誘導板２７の下側端部と底面壁２１Ｄとの間に間隔を開けて第１誘導板２７が配置されている。また、最も冷媒貯溜部２３側（図３において下側）の空気通路２５の下側に配置された水平凝縮管壁２５Ａの下方には、平板状の第２誘導板２８が、第１誘導板２７の下側端部と最も冷媒貯溜部２３側（図３において下側）の空気通路２５の右側に配置された垂直凝縮管壁２５Ｂの下端部を連結するように延設されている。
この実施形態において液体冷媒の液面Ｈ２は第２誘導板２８の下側端部よりも下方かつ第２流路形成板２６の下側の端部よりも上方に位置している。
【００５８】
図４に第２流路形成板２６の図３における断面線Ｘ−Ｘの断面図を示す。第２流路形成板２６の断面は長方形であり、図４における上下方向に並行して３箇所に長方形の開口部Ｍが形成されている。開口部Ｍの一方の辺（図４における上下方向を向いた辺）は他方の辺（図４における左右方向を向いた辺）よりも短く、隣り合う空気通路２５の間（第５冷媒流路Ｔ５）に対応して形成されている。第２流路形成板２６において冷媒貯留部２３側（図３において下側）に配置される端部と開口部Ｍとの間は第２流路形成板２６の他方の端部と開口部Ｍとの間よりも長く形成されている。第２流路形成板２６の両側端部２６Ａは沸騰冷却装置２０において、図示しない前後側壁に固定されている。
【００５９】
第８冷媒流路Ｔ８の流出部である開口部Ｍは各第５冷媒通路Ｔ５の流入口の高さ方向（上下方向）中央部に位置している。また、第８冷媒流路Ｔ８の流出部である上側開口部Ｕは第６冷媒流路Ｔ６の流入口の高さ方向（上下方向）中央部に位置している。また、上側開口部Ｕは全ての空気通路２５の上側（全てのフィンの上側）に位置している。この実施形態において、第２流路形成板２６の上端部と天井壁２１Ｃとの間（上側開口部Ｕ）および開口部Ｍは流出部に対応している。
【００６０】
第２流路形成板２６と右側壁２１Ａとの間隔は、第２流路形成板２６と第２流路形成板２６と対向する垂直凝縮管壁２５Ｂとの間隔より狭く、第８冷媒流路Ｔ８を流通する泡Ｂが、泡Ｂが存在可能な形状に形成されている。第８冷媒流路Ｔ８の断面は第７冷媒流路Ｔ７の断面よりも断面積が小さくなっている。つまり、第７冷媒流路Ｔ７の幅は第８冷媒流路Ｔ８の幅よりも広い。
【００６１】
第５冷媒流路Ｔ５の右側端部である導入口（第５冷媒流路Ｔ５を挟んで対向する水平凝縮管壁２５Ａの右側端部の間）は第７冷媒流路Ｔ７と連通されている。また、第６冷媒流路Ｔ６の右側端部である導入口（天井壁２１Ｃと天井壁２１Ｃと隣り合う水平凝縮管壁２５Ａの右側端部の間）は第７冷媒流路Ｔ７と連通されている。また、第８冷媒流路Ｔ８と第７冷媒流路Ｔ７とは開口部Ｍおよび上側開口部Ｕにおいて連通されている。
左側壁２１Ｂと垂直凝縮管壁２５Ｂとの間および左側壁２１Ｂと第１誘導板２７との間は第９冷媒流路Ｔ９に形成されている。第９冷媒流路Ｔ９は、第５冷媒流路Ｔ５の左側端部である導出口（水平凝縮管壁２５Ａの左側端部の間）において、第５冷媒流路Ｔ５と連通されている。第９冷媒流路Ｔ９は天井壁２１Ｃから底面壁２１Ｄの間に延設されている。底面壁２１Ｄと第２誘導板２８との間は第１０冷媒流路Ｔ１０を形成している。第１０冷媒流路Ｔ１０は冷媒貯溜部２３の一部を構成する。第９冷媒流路Ｔ９の下部は第１０冷媒流路Ｔ１０と連通されている。また、第７冷媒流路Ｔ７および第８冷媒流路Ｔ８は第１０冷媒流路Ｔ１０を介して第９冷媒流路Ｔ９と連通されている。
この実施形態の沸騰冷却装置２０は管内凝縮される構成となっている。
【００６２】
次に、沸騰冷却装置２０における沸騰冷却方法について説明する。
発生工程において、液体冷媒は受熱壁である底面壁２１Ｄを通じて発熱体２２の熱により沸騰され泡Ｂが発生する。図３において、液体冷媒、冷媒蒸気または泡Ｂの流れを矢印で示す。
第２流通工程において、発熱体２２の熱により沸騰された液体冷媒は、冷媒蒸気として、冷媒貯溜部２３と凝縮部２４とを連通する第７冷媒流路Ｔ７を上方に流通される。
また、第１流通工程において、液体冷媒の沸騰により発生した泡Ｂは、上方に流れ第７冷媒流路Ｔ７または第８冷媒流路Ｔ８に流通される。第８冷媒流路Ｔ８に流通された泡Ｂは、泡Ｂが壊れることなく、上方に流通される。
【００６３】
第１流出工程において、第８冷媒流路Ｔ８に流通された泡Ｂは、流出部としての上側開口部Ｕおよび開口部Ｍから凝縮部２４に流出される。上側開口部Ｕから流出された泡Ｂは凝縮部材であるフィンよりも上側（空気通路２５よりも上側）に流出される。つまり、泡Ｂは開口部Ｍおよび上側開口部Ｕを通り、第７冷媒流路Ｔ７を介して第５冷媒流路Ｔ５または第６冷媒流路Ｔ６の導入口に流出される。第５冷媒流路Ｔ５または第６冷媒流路Ｔ６に流出された泡Ｂは、図３において右側から左側に流れる。
【００６４】
さて、沸騰冷却を行うためには冷媒蒸気または泡Ｂを凝縮部２４に流通する必要がある。そのため、十分な量の冷媒蒸気または泡Ｂを上方（凝縮部２４の方）まで流通しなくてはならない。しかし、第８冷媒流路Ｔ８の断面積が小さいと、第８冷媒流路Ｔ８を流通可能な冷媒蒸気または泡Ｂの量が少なくなるため、十分な量の冷媒蒸気または泡Ｂが上方に形成された凝縮部２４まで流通されない恐れがある。
【００６５】
この実施形態において、第８冷媒流路Ｔ８とは別に第２流路群としての第７冷媒流路Ｔ７が設けられている。そのため、第８冷媒流路Ｔ８の断面積が小さく、第８冷媒流路Ｔ８を通過可能な泡Ｂまたは冷媒蒸気の量が少ない場合であっても、冷媒蒸気は第７冷媒流路Ｔ７を流通可能であるため、第７冷媒流路Ｔ７によって冷媒蒸気を凝縮部２４に流通することができる。従って、凝縮面に流出される冷媒蒸気の量が減少するのを防ぐことができる。
【００６６】
第２流出工程において、第７冷媒流路Ｔ７に流通された冷媒蒸気は、第５冷媒流路Ｔ５あるいは第６冷媒流路Ｔ６に流通される。つまり、冷媒蒸気は第５冷媒流路Ｔ５あるいは第６冷媒流路Ｔ６を流通して、空気通路２５（凝縮部材としてのフィン）に流出される。
第５冷媒流路Ｔ５または第６冷媒流路Ｔ６に流通された泡Ｂの一部は壊れることなく第５冷媒流路Ｔ５または第６冷媒流路Ｔ６を流通される。冷媒蒸気および一部の泡Ｂは第５冷媒流路Ｔ５または第６冷媒流路Ｔ６を形成する水平凝縮管壁２５Ａまたは垂直凝縮管壁２５Ｂにおいて液相化される。
【００６７】
液相化された冷媒である液体冷媒は、自重により第９冷媒流路Ｔ９を下方に流通された後、第１誘導板２７によって滞りなく第１０冷媒流路Ｔ１０に流通される。また、底面壁２１Ｄを通じて伝達される発熱体２２の熱により液体冷媒が沸騰されて発生した冷媒蒸気または泡Ｂは、第１誘導板２７により第８冷媒流路Ｔ８に導入されることなく第１０冷媒流路Ｔ１０から第８冷媒流路Ｔ８または第７冷媒流路Ｔ７に流通される。
すなわち、冷媒蒸気または泡Ｂは、第５冷媒流路Ｔ５または第６冷媒流路Ｔ６を図３において右側から左側に流通された後、第９冷媒流路Ｔ９に流通される。第９冷媒流路Ｔ９に流通された液体冷媒は、自重により下降して第１０冷媒流路Ｔ１０に流通される。第１０冷媒流路Ｔ１０において、熱により沸騰された液体冷媒は冷媒蒸気または泡Ｂとして第８冷媒流路Ｔ８または第７冷媒流路Ｔ７に流通される。
【００６８】
従って、この実施形態によれば、第１の実施形態における（１）〜（２）と同様の効果の他に次の効果を得ることができる。
【００６９】
（７）冷媒蒸気は、第２流路群としての第７冷媒流路Ｔ７を流通し、フィンの備えられた空気通路２５の側に流出される。そのため、第８冷媒流路Ｔ８の断面積が小さく、第８冷媒流路Ｔ８を通過可能な泡Ｂまたは冷媒蒸気の量が少ない場合であっても、冷媒蒸気は第７冷媒流路Ｔ７を流通可能であるため、第７冷媒流路Ｔ７によって冷媒蒸気を凝縮面に流通することができる。従って、凝縮面に流出される冷媒蒸気の量が減少する恐れがない。
【００７０】
本発明は、前記した実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、次のように実施することができる。
【００７１】
○第１の実施形態において、第２冷媒流路Ｔ２は、凝縮部１２内において第３冷媒流路Ｔ３よりも外側に形成されていなくてもよい。例えば、第２冷媒流路Ｔ２が第３冷媒流路Ｔ３の内部に形成されていてもよい。その場合、図５に示すように、受熱壁１３Ａが水平壁１５Ａより上側まで延設されており、第１流路形成板１６と受熱壁１３Ａとの間が第１冷媒流路Ｔ１および第２冷媒流路Ｔ２に形成されていてもよい。またその場合、水平板１５Ａ上に存在する凝縮された液体冷媒を第４冷媒流路Ｔ４に流すために、凝縮部１２において受熱壁１３Ａより外側（垂直壁１５Ｂ側）の空間と凝縮部１２において第１流路形成板１６に挟まれた空間（第３冷媒流路Ｔ３において第４冷媒流路Ｔ４の上側の領域）とを連通する図示しない補助冷媒流路を形成する必要がある。なおその場合、補助冷媒流路の下端を区画する下側の壁が水平板１５Ａより高いと、水平板１５Ａ上に滴下された一部の液体冷媒は第４冷媒流路Ｔ４に流れず滞溜する。つまり、冷却に寄与しない液体冷媒が生じるため不利である。従って、補助冷媒流路の下端を区画する下側の壁は水平板１５Ａの位置より上に設けられないのが好ましい。また、補助冷媒流路の上端を区画する上側の壁は必ずしも必要ではない。例えば、補助冷媒流路の上側が第１流路形成板１６や受熱壁１３Ａの上端まで達するとともに、補助冷媒流路の上側が上方に開放され、補助冷媒流路の上側の壁がなくてもよい。また、補助冷媒流路は、図５における奥行き方向中央部に形成されていてもよいし、図５における奥行き方向端部に位置して補助冷媒流路の側壁を凝縮部筐体側壁が構成するようにしてもよい。更には、補助冷媒流路は複数形成されていてもよい。また、第１流路形成板１６および延設された受熱壁１３Ａ（水平壁１５Ａよりも上方の受熱壁１３Ａ）と図示しない凝縮部筐体側壁との間に隙間を設けるなどして、凝縮された液体冷媒が通過可能な開口部が形成されていてもよい。該開口部により形成された空間は、凝縮された液体冷媒が通過可能であるため、凝縮面１８Ａで凝縮された液体冷媒の一部を、空間を通して第４冷媒流路Ｔ４へ流通させることができる。
【００７２】
○第１の実施形態において、第１冷媒流路Ｔ１および第２冷媒流路Ｔ２の断面は長方形状でなくてもよい。例えば、貯溜部側垂直部１６Ａと受熱壁１３Ａとの間隔は、５ｍｍ以下であってもよい。また、泡Ｂが壊れることなく存在可能な程度の断面形状である円形であってもよい。
【００７３】
○第１の実施形態において、凝縮管１８は複数本設けられていなくてもよく、１本であってもよい。また、凝縮管１８が重力の作用方向を向いて配置されていなくてもよい。例えば、凝縮管１８が重力の作用方向に対して、任意の角度傾いて配置されていてもよい。
【００７４】
○第１の実施形態において、第１流出部１７が凝縮管１８よりも上側に配置されていなくてもよい。泡Ｂが凝縮面１８Ａの少なくとも一部より上側に流出されればよい。第１流出部１７は凝縮管１８の少なくとも一部より上側に配置されるのが好ましい。
【００７５】
○第１の実施形態及び第２の実施形態において、凝縮部材は凝縮管１８、水平凝縮管壁２５Ａおよび垂直凝縮管壁２５Ｂに限らず、従来の沸騰冷却装置において用いられる凝縮部材であってもよい。
【００７６】
○第２の実施形態において、第２流路形成板２６は複数枚設けられていてもよい。例えば、対向して２枚の第２流路形成板２６が配置されてもよい。また、第２流路群としての第７冷媒流路Ｔ７の一部（例えば第７冷媒流路Ｔ７の中央）に第８冷媒流路Ｔ８が形成されてもよい。
【００７７】
○第２の実施形態において、第７冷媒流路Ｔ７に泡Ｂが混入されていてもよい。その場合、泡Ｂは第８冷媒流路Ｔ８および第７冷媒流路Ｔ７から凝縮部２４に流出されてもよい。
【００７８】
○第２の実施形態において、第２流路形成板２６に形成された開口部Ｍは長方形でなくてもよい。泡Ｂが壊れることなく開口部Ｍを流通可能な形状であればよく、例えば正方形、円形などであってもよい。また開口部Ｍが設けられていなくてもよい。例えば、第２流路形成板２６と天井壁２１Ｃとの間に形成された空間から泡Ｂが流出されればよい。
【００７９】
○第２の実施形態において、上側開口部Ｕは全ての空気通路２５より上側に配置されていなくてもよい。例えば、上側開口部Ｕは最も上方に位置する空気通路２５より下方に設けられていてもよい。また、第２流路形成板２６と天井壁２１Ｃとの間に隙間がなく、上側開口部Ｕが形成されなくてもよい。その場合少なくとも一つの開口部Ｍが設けられればよく、少なくとも一部の空気通路２５よりも上側に泡Ｂが流出されればよい。
【符号の説明】
【００８０】
１１  冷媒貯溜部
１２  凝縮部
１３  貯溜タンク
１４  発熱体
１６  第１流路形成板
１７  第１流出部
１８  凝縮管
２２  発熱体
２３  冷媒貯溜部
２４  凝縮部
２５  空気通路
２５Ａ  水平凝縮管壁
２５Ｂ  垂直凝縮管壁
２６  第２流路形成板
Ｔ１  第１冷媒流路
Ｔ２  第２冷媒流路
Ｔ７  第７冷媒流路
Ｔ８  第８冷媒流路
Ｂ  泡
Ｍ  開口部
Ｕ  上側開口部
【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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