(57)【要約】【課題】受熱面の冷媒の絶対容積が増大した場合でも、沸騰が遅延しない気泡ポンプ型冷却装置を開発すること。【解決手段】発熱体に接触した受熱面を有する受熱器を備え、その内部に冷媒が封入されている。発熱体により受熱器内の冷媒が沸騰させられることにより気泡が発生し、第１流路を介して、この気泡とともに受熱器内の冷媒が重力方向上方に搬送される。第１流路を介して送られた冷媒は放熱器で熱を奪われる。放熱器で冷やされた冷媒は、第２流路を搬送されて受熱器へ還流する。第１流路及び第２流路の途中には、第１流路内の冷媒の熱を第２流路内の冷媒へ伝えることで、受熱器で発生した気泡を凝縮させる気液分離器が設けられている。この気液分離器は、放熱器で冷却された冷媒を予熱する第１予熱部としても機能する。さらに、第１予熱部で予熱された冷媒を沸騰手前まで予熱する第２予熱部が設けられている。【選択図】  図１
2015129594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体に接触した受熱面を有するとともに内部に冷媒が封入された受熱器と、
前記受熱器内の冷媒の沸騰により発生した気泡とともに前記受熱器内の冷媒を重力方向上方に搬送する第１流路と、
前記第１流路を介して搬送された冷媒から熱を奪う放熱器と、
前記放熱器で冷やされた冷媒を前記受熱器へ戻す第２流路と、
前記第１および第２流路の途中に設けられ、前記第１流路を通る冷媒の熱を前記第２流路を通る冷媒へ伝えることで、前記受熱器で発生した気泡を凝縮させるとともに、前記放熱器で冷却された冷媒を予熱する第１予熱部を備えた気液分離器と、
前記受熱器に熱的に接触し前記第１予熱部で予熱された冷媒をさらに予熱する第２予熱部と、
を有する気泡ポンプ型冷却装置。
【請求項２】
前記第２予熱部は、前記受熱器内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の気泡ポンプ型冷却装置。
【請求項３】
前記受熱器は、前記第１流路および第２流路を接続した上壁と、底壁と、前記上壁および底壁をつないだ前記受熱面を有する側壁と、前記受熱器の内部空間を前記第１流路が連通した受熱空間と前記第２流路が連通した予熱空間に分ける重力方向に延びた隔壁と、を備え、
前記隔壁の重力方向下端と前記底壁との間に前記予熱空間と前記受熱空間を連通する隙間を設け、前記予熱空間が前記第２予熱部として機能する請求項２に記載の気泡ポンプ型冷却装置。
【請求項４】
前記隔壁の少なくとも一面に重力方向上下に延びた複数の整流板が設けられていることを特徴とする請求項3に記載の気泡ポンプ型冷却装置。
【請求項５】
前記受熱器は、前記第１流路を接続した上壁と、底壁と、前記上壁および底壁をつないだ前記受熱面を有する第１側壁と、前記受熱器の内部空間を前記第１流路が連通した受熱空間と、を備え、
前記第２流路が前記受熱器に沿って延びるとともに、前記第１側壁と対向する第２側壁に少なくとも一つの前記第２流路の排出口を設け、前記第２流路の一部が前記第２予熱部として機能する請求項１に記載の気泡ポンプ型冷却装置。
【請求項６】
前記第１予熱部は、前記第１流路の周壁と熱伝導可能に前記第１流路の軸に沿って前記第２流路の一部が接触していることを特徴とする請求項１に記載の気泡ポンプ型冷却装置。
【請求項７】
前記気液分離器は、前記第１流路を内側、前記第２流路を外側とする二重管構造を有していることを特徴とする請求項１に記載の気泡ポンプ型冷却装置。
【請求項８】
前記放熱器の放熱板に風を送るファンを更に備えていることを特徴とする請求項１〜７に記載の気泡ポンプ型冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然循環液冷方式を適用した気泡ポンプ型冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電機や電気自動車等に用いられる電力変換装置に適用される冷却装置は、近年の低環境負荷の要請に応えるため、自然循環液冷方式を適用した気泡ポンプ型冷却装置に代表される沸騰の潜熱を利用した熱輸送形態をもつ冷却技術が適用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２４５５６６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、現行の沸騰の潜熱を利用した熱輸送形態を持つ冷却装置では、伝熱面積の大きな装置に適用しようとした場合、受熱面の冷媒の絶対容積が増大するため、沸騰が開始されるまでに時間を要していた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る気泡ポンプ型冷却装置は、発熱体に接触した受熱面を有する受熱器を備えている。受熱器の内部には、冷媒が満たされた状態で封入されている。そして、発熱体によって受熱器内の冷媒が沸騰させられることにより気泡が発生し、第１流路を介して、この気泡とともに受熱器内の冷媒が重力方向上方に搬送される。第１流路を介して搬送された冷媒は、放熱器で熱を奪われる。放熱器で冷やされた冷媒は、第２流路を搬送されて受熱器へと還流する。第１流路および第２流路の途中には、第１流路内の冷媒の熱を第２流路内の冷媒へ伝えることにより、受熱器で発生した気泡を凝縮させる気液分離器が設けられている。この気液分離器は、放熱器で冷却された冷媒を予熱する第１予熱部としても機能する。さらに、前記受熱器に熱的に接触し第１予熱部で予熱された冷媒をさらに予熱する第２予熱部が設けられている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、実施形態１の気泡ポンプ型冷却装置の概略図である。
【図２】図２は、図１の気泡ポンプ型冷却装置の流路の途中に逆止弁を設けた実施形態２の気泡ポンプ型冷却装置である。
【図３】図３は、図４の受熱器をＦ３−Ｆ３に沿って切断した断面拡大図である。
【図４】図４は、図１の受熱器を発熱体方向から見た部分拡大図である。
【図５】図５は、図１の受熱器をＦ５−Ｆ５に沿って切断した断面拡大図である。
【図６】図６は、図１の受熱器の変形例を示した断面拡大図である。
【図７】図７は、図１の受熱器の変形例を示した別の断面拡大図である。
【図８】図８は、図１の受熱器の変形例を示したさらに別の断面拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態１について図面を用いて説明する。
【０００８】
実施形態１に係る気泡ポンプ型冷却装置１（以下、単に冷却装置１と称する。）は、例えば、電力変換装置を構成するシステムに適用される半導体素子のような発熱体を冷却する冷却装置に適用される。たとえばこの冷却装置１は、筐体内にほぼ鉛直な平面に設置される（図示せず）。冷却装置１のサイズは、電力変換装置の出力容量に対する変換損失量に応じて適宜調整され、冷却装置１の内部に封入される冷媒１１の量もそのサイズに応じて適宜調節される。
【０００９】
図１は、実施形態１の冷却装置１の全体の構成を概略的に図示した図である。図１では、気液分離器４は、二重管構造を説明するため断面図とした。冷却装置１は、発熱体７に接触した受熱面１２を有するとともに内部に冷媒１１が封入された受熱器２と、第１流路５を介して受熱器２から搬送された冷媒１１の熱を奪う放熱器３とを有している。また、受熱器２と放熱器３の間には、冷媒１１の沸騰により発生した気泡１３とともに受熱器２内の冷媒１１を放熱器３に向かって重力方向上方に搬送する第１流路５が設けられている。放熱器３で冷やされた冷媒１１は、第２流路６を通って受熱器２へ戻される。第１流路５及び第２流路６の途中には、二重管構造を有する気液分離器４が設けられている。二重管構造とは、内側の管を第１流路５、外側の管を第２流路６として熱伝導が可能に二重に配置された管構造をいう。
【００１０】
次に、実施形態１に係る気泡ポンプ型冷却装置１の各部について、さらに詳細に説明する。
【００１１】
図４及び図５に示すように、受熱器２は、有底の縦長で扁平な容器であり、その上部に第１流路５及び第２流路６へ向かって狭くなる屋根型カバー２９（上壁）を有している。屋根型カバー２９の上部に第１流路５と接続する流出口２７及び第２流路６と接続する流入口２８（図３）を有している。受熱器２の第１側壁２０ａの外側に受熱面１２が設けられる。受熱面１２には、熱源である発熱体７が受熱面１２に熱伝導可能に面で接触して配置される。受熱面１２は、発熱体７から受け取った熱を受熱器２の内部へ伝導し、発熱体７を冷却する。このとき、冷媒１１は昇温する。
【００１２】
受熱器２の受熱面１２と接触する発熱体７としては、半導体素子が挙げられるがこれに限られるものではない。図４に示すように受熱面１２には、発熱体７を、２列で一定の間隔を空けて重力方向に並べて配置した。発熱体７の配置については、実装される発熱体７の発熱量及び発熱体７の大きさに応じて、受熱面１２への配置を決定すればよい。また、受熱面１２を有する受熱器２に用いられる材料としては、用いられる冷媒１１の種類に応じて、例えばアルミニウム、銅などが使用される。さらに、受熱面１２は、照射ビーム、サンドブラストおよび溶射皮膜等の外的処理を加えて、表面性状の改質を図ってもよい。
【００１３】
図３は、図４の受熱器２をＦ３―Ｆ３に沿って切断した断面拡大図である。
受熱器２は、第１流路５および第２流路６を接続した屋根型カバー２９と、底壁２６と、屋根型カバー２９および底壁２６をつないだ受熱面１２を有する側壁２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄとを含む。さらに、受熱器２の内部空間は、第１流路５が連通した受熱空間２４と第２流路６が連通した予熱空間２５に分けられるとともに、これらの空間を分ける重力方向に延びた隔壁２２を有している。隔壁２２の重力方向下端と底壁２６との間に予熱空間２５と受熱空間２４を連通する隙間２３が設けられている。なお、受熱器２内部に設けられる第２予熱部は予熱空間２５と称する。
【００１４】
冷媒１１は、予熱空間２５の内部を隔壁２２に沿って、受熱器２の下方へ搬送される。第１予熱部４において予め加熱されて受熱器２へ還流された冷媒１１は、この搬送過程において隔壁２２、屋根型カバー２９および側壁２０ｂ，２０ｃ，２０ｄから熱を受け取り沸点近くまで加熱される。つまり、これら予熱空間２５を囲む部材である隔壁２２、屋根型カバー２９、側壁２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが第２予熱部として機能する。沸点近くまで加熱された冷媒１１は、隔壁２２の下方に設けられた隙間２３を通過して、受熱空間２４へ搬送される。
【００１５】
受熱空間２４において、冷媒１１は、発熱体７からの熱によりさらに加熱され沸点に達すると沸騰が開始され、気泡１３が発生する。気泡１３と周囲の冷媒１１との密度差により浮力が作用し、上昇流が誘起される。この上昇流によって周囲の冷媒１１も気泡１３に追従して受熱空間２４内を上昇し、第１流路５へと搬送される。なお、この時の冷媒１１の流れは、気相と液相の混合状態、すなわち気液二相流の状態となる。
【００１６】
隔壁２２に使用される材料については、特に限定されていないが、使用される冷媒の種類や受熱空間２４から予熱空間２５への熱伝導性能等を考慮して適宜決定される。例えば、受熱器２と同様にアルミニウムや銅等が使用される。ここで、隔壁２２と隙間２３との関係については、予熱空間２５から受熱空間２４へ搬送された冷媒１１が沸騰手前の状態まで十分に加熱され沸騰の遅延が起きないようにすれば、隙間２３の先端形状や大きさは問われない。
【００１７】
具体的には、実施形態１においては、隔壁２２には、受熱空間２４内の冷媒１１を介して熱が伝えられる。予熱空間２５内の冷媒１１は、隔壁２２の下端方向へ向かうにしたがい、温度が上昇する。冷媒１１は、沸騰する手前において隙間２３を越えて受熱空間２４へ搬送されるように温度が調整される。よって、隔壁２２の下端から底壁２６までの隙間２３の高さは、受熱面１２の最も下方に配置された発熱体７の下端から底壁２６までの間の距離の範囲で調整される。この時、受熱器２の材質や大きさ、隔壁２２の材質や厚み、冷媒１１の種類や還流される冷媒１１の温度なども考慮される。
【００１８】
図５は、図１の受熱器をＦ５−Ｆ５に沿って切断した断面拡大図である。図５に示すように、隔壁２２の受熱空間２４側には、重力方向に等間隔に並んだ複数枚の整流板２１が設けられている。整流板２１を配置することにより、沸騰により発生した気泡１３は、整流板２１に沿って重力方向上方に向かって搬送されていく。冷媒１１の流速を高めるため、第１流路５へ向かうに従い流路が狭まる屋根型カバー２９を設けた。整流板２１の間隔は、受熱面１２に接触される発熱体７の発熱量もしくは、受熱器２の大きさにより起因する熱流束に応じて調節可能であり、図５に示した間隔及び整流板２１の数に限定されない。また、図５においては、鉛直方向に伸びる整流板２１を複数枚配置したが、整流板２１を第１流路５ａに向かって収束するように斜めに配置してもよい。
【００１９】
図１に示すように、第１流路５は、受熱器２の上方に延び放熱器３へ接続する流路である。第１流路５は、受熱空間２４において発生した気泡１３と冷媒１１の気液二相流を放熱器３へと搬送する。第１流路５の途中には、気液分離器４が設けられている。第１流路５内部の気液二相流状態の冷媒１１は、気液分離器４において、冷媒中の気泡１３が凝縮され気液二相流状態から単相流状態へと流動様相が変化する。単相流状態（すなわち液相）へと変化した冷媒１１は、第１流路５から放熱器３へ搬送され、第２流路６を介して、受熱器２へと還流される。なお、第２流路６は、放熱器３の出口から気液分離器４を通過して、予熱空間２５の流入口２８まで伸びる流路である。
【００２０】
図１に示すように、気液分離器４は、二重管構造を有し、第１流路５の壁を介して熱交換が行われる。気液分離器４は、受熱器２と放熱器３の間に設けられる第１流路５を二重管構造の内側の流路として設ける。一方、二重管構造の外側の流路として、放熱器３を経由した後の第２流路６を設けた。本実施形態１に示す気液分離器４の外側の第２流路６は、断面直径が第１流路５の約２倍の円筒形状を有する。第２流路６の内部を搬送される冷媒１１は、放熱器３を経由後、気液分離器４の外側の流路の上部の流入口４１から流入され、下部に設けられた流出口４２から流出される。内側の第１流路を流れる冷媒１１と外側を流れる冷媒１１の流れる方向は逆方向である。なお、第１流路５と第２流路６の内部を搬送される冷媒１１は混合されることはない。
【００２１】
実施形態１の気液分離器４は、２重管構造で表しているが、この構造に限られることはなく、内側の第１流路の冷媒１１の気泡１３が凝縮され、かつ外側の第２流路６を流れる冷媒１１が加熱されればよい。例えば、内側の第１流路の周囲に第２流路を軸方向にコイル状に巻きつけて配置する構造（図示せず）等であってもよい。
【００２２】
上記のように、第１流路５内を搬送される冷媒１１は、気液分離器４の手前においては、気泡１３を含む気液二相流である。これに対して、放熱器３を通過後の第２流路６を搬送される冷媒１１は、第１流路５内の冷媒１１と異なり、第１流路５内の冷媒１１と比較して低温の単相流である。そして、受熱器２へ送り込まれる冷媒１１は、放熱器３から出た直後の冷媒１１よりわずかに昇温されている。つまり第１予熱部として機能する気液分離装置４が冷媒１１を予熱する。
【００２３】
第１流路５の内部を流れる冷媒１１は、気液分離器４において外側に位置する第２流路６の内部を流れる冷媒１１に熱が移動することにより冷却される。これにより、第１流路５の内部を流れる冷媒１１中の気泡１３が凝縮して単相流へ変化する。一方、外側に位置する第２流路６の内部を搬送される冷媒１１は、第１流路５を流れる冷媒１１から熱を受け取ることで加熱される。言い換えれば、第１流路５と第２流路６とを流れる冷媒１１の温度差を利用した顕熱輸送により、気液分離器４は第１予熱部として機能する。
【００２４】
図１に示すように、放熱器３は、第１流路５と第２流路６との間に位置する第３流路３２に沿って設けられる。第３流路３２は、図１に示すように、Ｕ字状に折り返えされている。放熱器３の放熱板３１には、第３流路３２を通すための穴が設けられ、一定の間隔で複数枚並べられている。第３流路３２は、放熱板３１を２回通過するように配置される。複数の放熱板３１は、互いに略平行に配置され、それぞれ、第３流路３２に溶接等により固定される。これにより、第３流路３２を流れる冷媒１１の熱は、放熱器３１から外気へ放出されて冷媒１１を冷却する。冷却効率を上げるため、放熱器３に対向する位置にファン８を設けている。放熱器３の内部の配管数および放熱板の数、ファンの大きさ等は必要な冷却性能に合わせて調整される。
【００２５】
すなわち、放熱器３で冷却された冷媒１１は、その後第１予熱部４及び予熱空間２５において予熱されて沸騰手前まで加熱される必要がある。したがって、放熱器３における冷媒１１の冷却量は、第１予熱部４及び予熱空間２５における予熱性能とのバランスも考慮して最大限の効果を発揮できる状態を決定する。ここで言う最大限の効果とは、受熱器２へ還流された冷媒１１が隙間２３を通った直後に沸騰し、潜熱輸送を開始できることを意味し、受熱空間２４内で最も多くの気泡を発生できる状態を指す。なお、実施形態１においては、放熱器３として空冷式の場合を示しているが、放熱器３の位置にウォータージャケットを設置して水冷式としてもよい。
【００２６】
上記のように、実施形態１においては、還流する冷媒１１に対し、気液分離器４（第１予熱部）において第１の予熱をし、受熱器２の内部に設けた予熱空間２５（第２予熱部）においてさらに第２の予熱を与えている。この２段階の予熱システムを用いることにより、冷媒１１がより沸騰しやすい（サブクール度が低い）状態で、受熱空間２４へ冷媒１１を搬送することができる。
【００２７】
このため、実施形態１の冷却装置１を大伝熱面積に適用する場合においても、受熱器２内部の冷媒１１は、第１予熱部４及び予熱空間２５で十分に加熱されてから、サブクール度が低い状態で受熱空間２４へ搬送される。これにより、隙間２３を越えた直後から沸騰が開始されるため、受熱空間２４内において沸騰が遅延することがない。さらに、冷媒１１はサブクール度が低い状態で受熱空間２４へ流入するため、発生する気泡１３の量が増加して沸騰を促進させ、気泡１３の上昇力を増加させることができる。
【００２８】
実施形態１に用いられる冷媒１１としては、純水、炭化水素系、アンモニア水溶液、不凍液、蓄熱マイクロカプセル、ナノフルイド等、一般的に化学的に安定したものを使用し、その熱物性として、特に、蒸発潜熱、熱伝導率、粘性係数が小さいもの、また漏えいしても毒性が少なく、不燃性を有したものが望ましい。さらに、昨今の環境性能への配慮を鑑みた場合、オゾン破壊係数（ＯＤＰ）や地球温暖化係数（ＧＷＰ）が低いものも望ましい。
【００２９】
続いて、実施形態２に係る気泡ポンプ型冷却装置１０（以下、冷却装置１０と称する。）を説明する。
【００３０】
図２は、実施形態２の冷却装置１０の全体の構成の概略図である。図２においては、気液分離器４の部分については二重管構造をわかりやすく説明するため断面図としている。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同じ符号を付している。また、冷媒１１の冷却装置１０内の移動経路は実施形態１と同様であるため、この説明については省略する。
【００３１】
図２に示すように、実施形態２の冷却装置１０は、実施形態１との構成上の相違点として、第１流路５の終端部である放熱器３の手前に逆止弁９ａが設けられている。逆止弁９ａは、気液分離器４から放熱器３への送出方向へ開弁する向きで設けられている。また、第２流路６の流入口２８の手前に逆止弁９ｂが設けられている。逆止弁９ｂは、気液分離器４の流出口４２から第２予熱部２５の流入口２８への送出方向へ開弁する向きに設けられている。この部分以外の構成については、上記の実施形態１の冷却装置１と同一であるため、ここでは同様に機能する構成についての説明は省略する。
【００３２】
逆止弁９ａ及び９ｂは、定常的な冷媒１１の循環が困難な場合に効果的に作用する。定常的な冷媒１１の循環が困難な場合とは、出力変動が大きく、熱負荷の偏りが発生するような装置の冷却を行う場合等、受熱器２の内部の冷媒１１の沸騰様相が間欠的になりやすい場合をいう。
【００３３】
例えば、太陽光発電や風力用発電における電力変換装置等においては、日照時間の変動や風向きの変化等により、使用される半導体素子の熱負荷変動が比較的大きく、熱負荷に偏りが発生しやすい。このため、受熱器２内部の沸騰様相が間欠的になり、定常的な冷媒１１の循環流動が困難になる場合が想定される。
【００３４】
上記のような場合であっても、冷却装置１０には逆止弁９ａ，９ｂ設けられているため、第１流路５及び第２流路６内の冷媒１１が、受熱器２へ戻ることを防ぐとともに、冷媒１１の逆流を防止する。
【００３５】
一方、発熱体７が再度発熱を開始し受熱面１２を介して受熱空間２４へ熱が伝達され、冷媒１１から気泡１３の発生が始まると、気泡１３の上昇力により冷媒１１が、第１流路５を介して気液分離器４へと流入する。気液分離器４において気泡１３が凝縮され熱交換が開始されると、冷媒１１は逆止弁９ａを通過して、放熱器３へ搬送される。逆止弁９ａが開弁したと同時に、第２流路６内の運動量保存の観点から、逆止弁９ｂも開弁され、冷媒１１の循環流が開始される。
【００３６】
逆止弁９ａ，９ｂを配置しておくことにより、冷媒１１の流動が一方向に規制されることから冷媒１１の流路内における温度差を小さく抑えることができるため、間欠的な沸騰を抑制し、冷却装置１内の冷媒１１の循環を安定化することができる。
【００３７】
逆止弁９ａ及び９ｂの冷却装置内における位置については、自然循環駆動水頭に対して、システム全体の圧力損失水頭が下回るように、作動差圧を考慮して設けられる。
【００３８】
以上のように、第１予熱部４と第２予熱部２５が設けられた冷却装置１，１０は、受熱器２の内部における潜熱輸送において、サブクール度が低い状態を維持することが可能であるため、沸騰の遅延が発生しないばかりか、受熱空間２４において発生する気泡量が増加するため、冷媒１１の上昇力が高まり、循環流路内の冷媒１１の循環流量が向上する。この結果、同一熱流束下で放熱することを検討した場合に、受熱面１２の伝熱面積を小さくすることができ、最終的に冷却装置１，１０のサイズおよび製造コストを低減することを可能とするものである。
【００３９】
次に、第２流路６と受熱器２の変形例について図６〜図８を用いて説明する。
【００４０】
図６は、受熱器２と受熱器２へ還流する第２流路６の変形例の断面図である。
図６に示した受熱器は、第１流路５を接続した上壁２９（図４）と、底壁２６と、上壁２９および底壁２６をつないだ受熱面１２を有する第１側壁２０ａと、受熱器２の内部空間を第１流路５が連通した受熱空間２４とを有している。第２流路６は、受熱器２の長手方向に沿って配置される。受熱面１２と対向する第２側壁２０ｂに、第２流路６の排出口を含む複数の分岐した分岐第２流路６ａ，６ｂ・・・６ｎが設けられる。
【００４１】
第２流路６と受熱器２は分岐第２流路６ａ，６ｂ・・・６ｎを介して熱伝導可能に連結されている。すなわち、第２流路６の一部が第２予熱部２５として機能する。なお、図８に示すように、第２流路６と受熱器２を直接的に接触させてもよい。第２流路６と受熱器２との接触面積については、第２流路６の内部を還流する冷媒１１に必要な予熱量により適宜調整可能である。
【００４２】
受熱器２へ接続される分岐第２流路６ａ，６ｂ・・・６ｎは、受熱器２の受熱面１２に配列される発熱体７と対向する位置に合わせて、複数の管に分岐されて第２側壁２０ｂに設置される。したがって、各分岐第２流路６ａ，６ｂ・・・６ｎは、放出口から放出された冷媒１１が第１側壁２０ａの受熱面１２に配置された各発熱体７の接触面に吹き付けられる位置に固定される。
【００４３】
さらに別の変形例として、図７に示すように、分岐第２流路６ａ，６ｂ・・・６ｎは、その先端部を受熱器２の内部に貫入させた略円錐形のノズル状の噴射端６１を有する。これにより、冷媒１１の局所流速を上げて発熱体７の接触面へ吹き付けるようにしている。このため、受熱面１２における噴流の効果から、沸騰における過熱による温度境界層の厚さを薄くすることで大幅な熱伝達率向上につながる。なお、並列配置された分岐第２流路６ａ，６ｂ・・・６ｎの本数は、受熱面１２に取り付けられる発熱体７のサイズ、配列パターン、個数及び発熱量によって適宜調整される。
【００４４】
分岐第２流路６ａ，６ｂ・・・６ｎから送出される冷媒１１の流量は、受熱器２の底壁２６に近づくにつれて増加する。このため、例えば、重力方向下方に位置する分岐第２流路６ｎから排出される冷媒１１の流量は、分岐第２流路６ａから排出される冷媒１１の流量よりも多くなる。しかしながら、流量が多くなる下方の分岐第２流路６ｃから排出される冷媒１１は、受熱器２に沿って配置される第２流路６内を搬送される過程で十分な予熱がされているため、分岐第２流路６ｃから排出後にすぐに沸騰可能な状態となっている。一方、第２流路６の上流部の分岐第２流路６ａから排出される冷媒１１は、予熱距離は短くなるが、排出量が少ないことに加えて発熱体７に向かって直接に冷媒１１を吹き付けることにより、沸騰までの時間がかからないように調節されている。なお、上部の局所流速が上がらない場合には、分岐第２流路６ａにのみノズル６１を取り付けてもよい。
【００４５】
図６、図７および図８に示したような、第２流路６を分岐して冷媒１１を受熱空間２４へ噴射する方式にすることにより、第２予熱部２５のための予熱空間を受熱器の内部に設ける必要がないため、受熱器２を薄く設計することが可能となる。さらに、受熱器２を薄くすることにより、使用する冷媒１１の絶対容積が減少することができる。そして、受熱器２を薄くし、使用される冷媒１１を減らすことにより、装置全体の小型化も可能となる。
【００４６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更、置き換え、変更を行うことができる。
これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４７】
１…気泡ポンプ型冷却装置、１０…気泡ポンプ型冷却装置、１１…冷媒、１２  …受熱面、２…受熱器、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ…側壁、２１…整流板、２２…隔壁、２３…隙間、２４…受熱空間、２５…第２予熱部、２６…底壁、２７…流出口、２８…流入口、２９…屋根型カバー、３…放熱器、３１…放熱板、３２…第３流路、４…  気液分離器（第１予熱部）、４１…流入口、４２…流出口、５…第１流路、６  …第２流路、６ａ…分岐第２流路、６ｂ…分岐第２流路、６ｎ…分岐第２流路、６１…噴射端、７…発熱体、８…ファン、９ａ…逆止弁、９ｂ…逆止弁、１３  …気泡。
【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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