(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体（１２）が収容される発熱体収容空間（１４ａ）を形成している発熱体収容壁（１４１）を有し、前記発熱体からの熱により、前記発熱体収容空間内に入っている冷媒流体を加熱し気化させる加熱部（１４）と、
前記発熱体収容空間と連通している冷却部空間（１６ａ）を形成しており、前記加熱部で気化され前記冷却部空間へ流入してきた前記冷媒流体を冷却して液化させる冷却部（１６）と、
前記冷却部空間と連通している吸収部空間（２８ａ）を形成しており、前記冷媒流体の加熱および冷却による体積変化を吸収する吸収部（２８）と、を備え、
前記発熱体収容空間、前記冷却部空間、及び前記吸収部空間は全体として遮断されることなく常に連通し、前記冷媒流体が封入された冷媒封入空間（３２）を構成し、
前記加熱部および前記冷却部は、前記冷媒流体に気化と液化とを繰り返させることにより、前記冷媒封入空間内で前記冷媒流体を自励振動させ、
前記冷媒流体の平均作動内圧を大気圧よりも高い基準値にオフセットした状態で維持するために前記冷媒封入空間を加圧する加圧手段（４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７）、及び、前記冷媒流体の平均作動内圧を大気圧よりも低い基準値にオフセットした状態で維持するために前記冷媒封入空間を減圧する減圧手段（４５、４６、４７）のうちの少なくとも一方を有するオフセット手段が備えられており、
前記基準値を変化させるために、前記オフセット手段によって大気圧からオフセットされる量である圧力変化量を変化させる変化手段（４５、４６）を備えることを特徴とする冷却器。
【請求項２】
前記変化手段は、前記発熱体に流される電流の値に応じて、前記オフセット手段によってオフセットされる圧力変化量を変化させることを特徴とする請求項１に記載の冷却器。
【請求項３】
前記変化手段は、前記発熱体の温度に応じて、前記オフセット手段によってオフセットされる圧力変化量を変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒を用いて発熱体を冷却する冷却器に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体が封入された流体容器内の流体を加熱する加熱部と、その加熱部により加熱され気化した蒸気を冷却する冷却部とを有する蒸気エンジンが、特許文献１に開示されている。その特許文献１の蒸気エンジンは、蒸気の膨脹圧力により液体を流動変位させて機械的エネルギを出力するとともに、蒸気を冷却部にて冷却して液化することにより流体容器内の流体を自励振動変位させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４４１１８２９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の蒸気エンジンは、上述のように機械的エネルギを出力するものであるが、機械的エネルギを得ることとは別の目的に活用することができる。例えば、発明者らは、加熱部から冷却部への熱移動が流体容器内での流体の自励振動変位により促進されるので、冷却すべき発熱体で加熱部を構成したとすれば、その発熱体を冷却するための冷媒流体として流体容器内の流体を用いることができると考えた。すなわち、特許文献１の蒸気エンジンを、その発熱体を冷却する冷却器として活用することが可能であると考えた。
【０００５】
ここで、特許文献１の蒸気エンジンのような構成を有する冷却器において、冷媒の沸騰熱伝達率や沸点を所望の値に設定できることが好ましい。
【０００６】
しかしながら、冷媒流体の沸点は体積変化吸収部にかかる圧力によって変わり、沸騰熱伝達率は、その結果生じる作動内圧（冷媒流体が気化して生じた蒸気の圧力）、特に平均作動内圧（作動内圧の平均値）によって変わるところ、特許文献1の蒸気エンジンでは、体積変化吸収部（ピストン部）にかかる圧力は大気圧のため、冷媒流体の沸点は大気圧下における沸点となる。また、平均作動内圧は体積変化吸収部にかかる圧力に略一致するため、大気圧に固定されることになる。従って、特許文献１の蒸気エンジンを有する冷却器をこのまま活用しただけでは、冷媒流体の沸騰熱伝達率や沸点を所望の値に設定することはできない。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、冷媒流体の自励振動変位を伴い発熱体を冷却する冷却器において、冷媒流体の沸騰熱伝達率や沸点を所望の値に設定できる構成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】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の冷却器の発明では、発熱体（１２）が収容される発熱体収容空間（１４ａ）を形成している発熱体収容壁（１４１）を有し、発熱体からの熱により、発熱体収容空間内に入っている冷媒流体を加熱し気化させる加熱部（１４）と、発熱体収容空間と連通している冷却部空間（１６ａ）を形成しており、加熱部で気化され冷却部空間へ流入してきた冷媒流体を冷却して液化させる冷却部（１６）と、冷却部空間と連通している吸収部空間（２８ａ）を形成しており、冷媒流体の加熱および冷却による体積変化を吸収する吸収部（２８）と、を備え、以下の特徴を有する。すなわち、発熱体収容空間、冷却部空間、及び吸収部空間は全体として遮断されることなく常に連通し、冷媒流体が封入された冷媒封入空間（３２）を構成し、加熱部および冷却部は、冷媒流体に気化と液化とを繰り返させることにより、冷媒封入空間内で冷媒流体を自励振動させ、冷媒流体の平均作動内圧を大気圧よりも高い基準値にオフセットした状態で維持するために冷媒封入空間を加圧する加圧手段（４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７）、及び、冷媒流体の平均作動内圧を大気圧よりも低い基準値にオフセットした状態で維持するために冷媒封入空間を減圧する減圧手段（４５、４６、４７）のうちの少なくとも一方を有するオフセット手段が備えられている。さらに、基準値を変化させるために、オフセット手段によって大気圧からオフセットされる量である圧力変化量を変化させる変化手段（４５、４６）を備えることを特徴とする。
【０００９】
このため、吸収部が加圧され、冷媒封入空間が加圧され、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高くすることができる。これにより、冷媒の沸騰熱伝達率を、冷媒の平均作動内圧が大気圧の場合よりも高くすることができる。また、吸収部が減圧され、冷媒封入空間が減圧され、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも低くすることができる。これにより、冷媒の沸点を、冷媒の平均作動内圧が大気圧の場合よりも低くすることができる。
【００１０】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した括弧内の各符号は、後述する実施形態に記載した各符号に対応したものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る冷却器１０の全体構成を示す図であり、その冷却器１０の断面図である。
【図２】図１に示す冷却器１０における高圧ガス４１による加圧量と冷媒の平均作動内圧との関係を示す図である。
【図３】図１に示す冷却器１０における高圧ガスによる加圧量と冷媒の平均沸騰熱伝達率との関係を示す図である。
【図４】第１実施形態の冷却器１０の変形例についての全体構成を示す図であり、その冷却器１０の断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る冷却器１０の全体構成を示す図であり、その冷却器１０の断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る冷却器１０の全体構成を示す図であり、その冷却器１０の断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る冷却器１０の全体構成を示す図であり、その冷却器１０の断面図である。
【図８】図７に示す冷却器１０において、制御器４５が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図９】図７に示す冷却器１０の変形例１の全体構成を示す図であり、その冷却器１０の断面図である。
【図１０】図７に示す冷却器１０の変形例２の全体構成を示す図であり、その冷却器１０の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１３】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る冷却器１０について図１〜図３を参照して説明する。冷却器１０は、その冷却器１０内に封入された冷媒流体（以下、単に冷媒ということもある）を利用して発熱体１２を冷却する。図１に示すように、冷却器１０は、加熱部１４、冷却部１６、伸縮部２８、カバー４０および高圧ガス４１を備えている。冷却器１０の冷媒は、常温では液体で、発熱体１２により加熱されることにより沸騰する流体である。なお、図１の矢印ＤＲ１は、冷却器１０が設置された状態での上下方向ＤＲ１すなわち鉛直方向ＤＲ１を表している。
【００１４】
発熱体１２は、冷却器１０により冷却される部材であり、具体的には、冷却が必要な半導体素子などである。一例を挙げれば、インバータの半導体素子モジュールである。発熱体１２の電気端子１２ａ、１２ｂは加熱部１４から突き出ており、発熱体１２は、その電気端子１２ａ、１２ｂに通電されることにより発熱する。
【００１５】
加熱部１４には、発熱体１２が収容される発熱体収容空間１４ａが形成されており、加熱部１４は、その発熱体収容空間１４ａ内に発熱体１２を有している。そして、加熱部１４は、その発熱体１２からの熱により、発熱体収容空間１４ａ内に入っている冷媒すなわち冷媒流体を加熱し気化させる。
【００１６】
詳細には、加熱部１４は、加熱部空間としての発熱体収容空間１４ａを形成している箱状の発熱体収容壁１４１を備えている。そして、その発熱体収容壁１４１内において、発熱体１２は、発熱体１２まわりが気体または液体の冷媒で満たされるように収容されている。例えば本実施形態では、発熱体収容空間１４ａ全体が気体または液体の冷媒で満たされており、その冷媒が全て液体となっているときには発熱体１２全体もしくは一部が液体の冷媒に漬かるようになっている。なお、発熱体収容空間１４ａの冷却部１６側である一端は後述の冷却部１６の冷却部空間１６ａに連通しているが、発熱体収容空間１４ａの他端は閉塞されている。
【００１７】
冷却部１６は、発熱体収容空間１４ａと連通している冷却部空間１６ａを形成しており、加熱部１４で気化され冷却部空間１６ａへ流入してきた気体の冷媒を冷却して液化させる。具体的に冷却部１６は、冷却部壁１６１と冷却装置１６２とを備えている。冷却部１６は、加熱部１４に対し水平方向に並んで配置されている。
【００１８】
冷却部壁１６１は管状の形状を成しており、その内側に冷却部空間１６ａを形成している。冷却装置１６２は、冷却部壁１６１の周りに設けられた多数の冷却フィン１６２ａから構成されている。そして、冷却装置１６２は、冷却部空間１６ａ内の冷媒を、外気と熱交換させることにより冷却する。すなわち、冷却部１６は、冷媒を冷却する際に、その冷媒からの熱を、冷却部１６の外部すなわち冷却部１６まわりの外部空間１６ｂへ放熱する。
【００１９】
冷却部壁１６１は、高い放熱性能が得られるように、例えば薄肉の金属、好ましくは薄肉のアルミニウム合金で構成されている。また、冷却部壁１６１、冷却装置１６２、および発熱体収容壁１４１は一体となって、アルミニウム合金等の金属から成り冷媒が収容される１つの冷媒容器を構成している。
【００２０】
冷却部空間１６ａは管状に形成された空間であり、その長手方向に直交する管路断面積が極めて小さい管路で構成されている。そのため、冷却部空間１６ａ内に冷媒の気液界面２６が存在する場合には、その気液界面２６は、重力方向に拘わらず、冷媒の表面張力により、冷却部空間１６ａの長手方向を向くように維持される。すなわち、冷却部空間１６ａの長手方向において、気液界面２６を境に加熱部１４側には気体冷媒が存在し、その反対側には液体冷媒が存在する。
【００２１】
例えば、冷媒が加熱部１４で加熱されることにより、気体になった冷媒の体積が増すほど、冷却部空間１６ａ内において気液界面２６は、発熱体収容空間１４ａから遠ざかる方向すなわち図１の左方向に移動する。そうすると、冷却部１６は、液体冷媒も冷却するが、それと共に、加熱部で気化された気体冷媒も冷却し凝縮させる。
【００２２】
伸縮部２８は、冷媒の加熱および冷却によって発熱体収容空間１４ａ内および冷却部空間１６ａ内で生じる冷媒の体積変化を吸収する。すなわち、伸縮部２８は、その冷媒の体積変化を吸収する吸収部として機能する。そして、伸縮部２８は、伸縮部２８の内側に、冷却部空間１６ａと連通している吸収部空間としての伸縮部空間２８ａを形成している。
【００２３】
伸縮部２８は、例えば蛇腹（ベローズ）等で構成される。図１に示すように、本実施形態に係る冷却器１０では、伸縮部２８は、冷却部壁１６１に固定された蛇腹によって構成されており、上下方向ＤＲ１に伸縮する。伸縮部２８が上下に伸縮すると、それに伴い、伸縮部空間２８ａも上下に伸縮する。伸縮部空間２８ａ内は液体冷媒で満たされている。
【００２４】
また、伸縮部２８の下端は冷却部壁１６１に対して固定されており、伸縮部空間２８ａの下端は冷却部空間１６ａに連通している。その一方で、伸縮部２８の上端は伸縮部空間２８ａを閉塞するように構成されており、伸縮部空間２８ａの上端は閉塞されている。従って、この伸縮部空間２８ａ、上述の発熱体収容空間１４ａ、および冷却部空間１６ａは全体として、冷媒が封入された一空間としての気密な冷媒封入空間３２を構成している。そして、冷却部空間１６ａ内の冷媒が伸縮部空間２８ａ内へ流入すると、伸縮部空間２８ａが伸びて伸縮部２８の上端が上昇する。逆に、伸縮部空間２８ａが縮んで伸縮部２８の上端が下降すると、伸縮部空間２８ａ内の冷媒が冷却部空間１６ａ内へ流出する。すなわち、その冷媒は、伸縮部２８を伸縮作動させる作動流体として機能している。
【００２５】
また、図１に示すように、本実施形態に係る冷却器１０では、伸縮部２８を密封するためのカバー４０が、冷却部壁１６１に備えられている。すなわち、本実施形態に係る冷却器１０では、このカバー４０、冷却部壁１６１、および伸縮部２８によって囲まれた空間３１、すなわち伸縮部２８を挟んで伸縮部空間２８ａ（冷媒封入空間３２）と反対側の空間において伸縮部２８が密封されている。なお、カバー４０は、後述する高圧ガス４１を通し難い材料であれば、特に材質が限定されるものではない。
【００２６】
そして、この空間３１には、大気圧よりも高い圧力のガス（以下、高圧ガスという）４１が封入されている（以下、この空間３１をガス封入空間３１という）。ここでいう「大気圧よりも高い」とは、伸縮部２８が最も伸びているときであっても伸縮部２８が最も縮んでいるときであっても大気圧よりも高いことを意味している。この高圧ガスは、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高くするために備えられたガスであり、種類が限定されるものではないが、空気、Ｎ２、Ｈｅ等の圧縮ガスで構成される。そして、本実施形態に係る冷却器１０では、この高圧ガス４１によって伸縮部２８が加圧されることにより、冷媒封入空間３２が加圧され、冷媒の平均作動内圧（冷媒流体が気化して生じた蒸気の圧力の平均値）が大気圧よりも高くなっている。すなわち、本実施形態に係る冷却器１０では、カバー４０および高圧ガス４１が、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高い基準値にオフセットする冷媒封入空間３２を加圧する加圧手段（オフセット手段）として機能している。なお、図２において、高圧ガス４１による加圧量と冷媒の平均作動内圧との関係を示してある。
【００２７】
なお、冷媒の作動内圧は、圧力センサを用いて発熱体収容空間１４ａの圧力を計測すること等の方法によって測定され得る。そして、測定した作動内圧の平均値が上記の平均作動内圧となる。ここでいう「平均作動内圧」としては、冷媒の膨張時と収縮時において測定された複数の測定値（作動内圧）における平均値だけでなく、複数の測定値における最小値と最大値の平均値等も含む。
【００２８】
ここで、ある圧力ｐ０における沸騰熱伝達率をｈ０、臨界圧力をｐｃｒとしたとき、以下の数式の関係が成立し、圧力ｐが高くなると沸騰熱伝達率ｈが高くなる。
【００２９】
【数１】
0006459430.tif 000002
このため、本実施形態に係る冷却器１０において、冷媒の平均作動内圧が大気圧よりも高くなると、冷媒の平均沸騰熱伝達率は、冷媒の平均作動内圧が大気圧の場合よりも高くなる。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態に係る冷却器１０では、オフセット手段であるカバー４０および高圧ガス４１を備えることで、伸縮部２８が加圧され、冷媒封入空間３２が加圧されることにより、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高くすることができる。これにより、本実施形態に係る冷却器１０では、冷媒の沸騰熱伝達率を、冷媒の平均作動内圧が大気圧の場合よりも高くすることができる。その結果、冷却器１０の冷却効果を高くすることができる。なお、図３において、高圧ガス４１による加圧量と冷媒の平均沸騰熱伝達率との関係を示してある。ここで、図２、図３に示すように、平均作動内圧および平均沸騰熱伝達率を十分に高くするためには、オフセット手段（高圧ガス４１）による加圧量を２０ｋＰａ以上とすることが好ましく、特に、４０ｋＰａ以上とすることが好ましい。
【００３１】
このように構成された冷却器１０では、発熱体収容空間１４ａ内の液体冷媒が発熱体１２により加熱されて気化すると冷媒の気体部分が増し、それと共に冷媒全体の体積が増加し伸縮部２８の上端が上昇する。冷媒の気体部分がある程度増し例えば気液界面２６が図１のように冷却部空間１６ａ内に入ると、冷却部１６が、その冷媒の気体部分を冷却し凝縮させる。
【００３２】
冷媒の気体部分が凝縮することにより気体部分が少なくなると、それと共に冷媒全体の体積が減少し伸縮部２８の上端が下降する。そして、発熱体１２の一部または全部が液体の冷媒に浸かるようになる。発熱体１２が液体の冷媒に浸かると、上述したように再び発熱体収容空間１４ａ内の液体の冷媒が加熱されて蒸発する。
【００３３】
このように、冷却器１０において加熱部１４および冷却部１６は、冷媒に蒸発と凝縮とを繰り返させることにより、冷媒封入空間３２内で冷媒の気液界面２６を自励振動させる。要するに、冷媒封入空間３２内で冷媒を自励振動させる。そして、伸縮部２８は、その冷媒の自励振動に伴う冷媒全体の体積変化を吸収する。更に、伸縮部２８は、所定のばね定数を持っているので、その伸縮部２８の伸縮方向における釣合い点に向って伸縮量に応じた反力を生じ、冷媒の自励振動を補助する役割を果たす。
【００３４】
この気液界面２６の自励振動すなわち冷媒の自励振動に伴い冷媒が蒸発と凝縮とを繰り返すことで、発熱体１２から冷媒を介し外気に至る熱伝達経路において高い熱伝達率を得つつ、発熱体１２の熱を、冷媒と冷却部壁１６１と冷却装置１６２とを介し、冷却部１６から外気へ放出させることができる。
【００３５】
また、冷却部空間１６ａ内および伸縮部空間２８ａ内において気液界面２６から離れた部位の液体冷媒はサブクール状態になっている。従って、そのサブクール状態の液体冷媒が、伸縮部２８の上端が下降すると共に発熱体１２まわりに流れ込むので、発熱体１２を冷却する高い冷却性能を得ることができる。
【００３６】
上記したように、本実施形態に係る冷却器１０では、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高い基準値にオフセットするオフセット手段であるカバー４０および高圧ガス４１を備える構成とされている。
【００３７】
このため、本実施形態に係る冷却器１０では、伸縮部２８が加圧され、冷媒封入空間３２が加圧され、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高くすることができる。これにより、本実施形態に係る冷却器１０では、冷媒の沸騰熱伝達率を、冷媒の平均作動内圧が大気圧の場合よりも高くすることができる。
【００３８】
（第１実施形態の変形例）
第１実施形態では、伸縮部２８を、冷却部壁１６１に固定された蛇腹によって構成しているが、図４に示すように、伸縮部２８を、カバー４０に固定された薄膜（ダイヤフラム）によって構成しても良い。伸縮部２８（薄膜）は、その周縁部がカバー４０に固定され、その中央部が上下方向ＤＲ１に伸縮する。この伸縮部２８が上下に伸縮すると、それに伴い、伸縮部空間２８ａも上下に伸縮する。この例の場合、蛇腹の場合に比べて、伸縮部２８が伸縮し易くなる。なお、この薄膜は、金属製薄膜、樹脂製薄膜などで構成され、溶接、ろう付け等によってカバー４０に固定される。
【００３９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について図５を参照して説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、オフセット手段の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４０】
第１実施形態に係る冷却器１０では、カバー４０および高圧ガス４１によって、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高い基準値にオフセットする冷媒封入空間３２を加圧する加圧手段（オフセット手段）を構成していた。しかしながら、本実施形態に係る冷却器１０では、蛇腹で構成された伸縮部２８の上端に固定された錘４２によって加圧手段（オフセット手段）を構成している。
【００４１】
そして、本実施形態に係る冷却器１０では、この錘４２の重量によって伸縮部２８が加圧されることにより、冷媒封入空間３２が加圧され、冷媒の平均作動内圧が大気圧よりも高くなっている。その結果、冷却器１０の冷却効果を高くすることができる。なお、錘４２は、伸縮部２８が上下に伸縮する際の慣性を増す機能を有し、高密度の部材であれば良く、例えば鉄で構成されている。
【００４２】
このように、本実施形態に係る冷却器１０では、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高い基準値にオフセットするオフセット手段である錘４２を備える構成とされている。
【００４３】
このため、本実施形態に係る冷却器１０では、伸縮部２８が加圧され、冷媒封入空間３２が加圧され、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高くすることができる。これにより、本実施形態に係る冷却器１０では、冷媒の沸騰熱伝達率を、冷媒の平均作動内圧が大気圧の場合よりも高くすることができる。
【００４４】
なお、本実施形態に係る冷却器１０においても、第１実施形態の場合と同様、平均作動内圧および平均沸騰熱伝達率を十分に高くするためには、オフセット手段（高圧ガス４１）による加圧量を２０ｋＰａ以上とすることが好ましく、特に、４０ｋＰａ以上とすることが好ましい。
【００４５】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について図６を参照して説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、オフセット手段の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４６】
第１実施形態に係る冷却器１０では、カバー４０および高圧ガス４１によって、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高い基準値にオフセットする冷媒封入空間３２を加圧する加圧手段（オフセット手段）を構成していた。しかしながら、図６に示すように、本実施形態に係る冷却器１０では、蛇腹で構成された伸縮部２８の上端に固定されたバネ４３、および、冷却部壁１６１に固定されると共にバネ４３を固定する固定部材４４によって加圧手段（オフセット手段）を構成している。バネ４３は、伸縮部２８が自然長の場合においても、また、伸縮部２８が最も縮んだ場合においても、伸縮部２８に対して上下方向ＤＲ１の下方向の力を作用させる構成とされている。
【００４７】
本実施形態に係る冷却器１０では、蛇腹によって構成された伸縮部２８の上端にバネ４３を固定した構成としている。そして、本実施形態に係る冷却器１０では、このバネ４３の反力によって伸縮部２８が加圧されることにより、冷媒封入空間３２が加圧され、冷媒の平均作動内圧が大気圧よりも高くなっている。なお、バネ４３は、弾性体で構成され、例えば金属などで構成されている。
【００４８】
このように、本実施形態に係る冷却器１０では、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高い基準値にオフセットするオフセット手段であるバネ４３および固定部材４４を備える構成とされている。
【００４９】
このため、本実施形態に係る冷却器１０では、伸縮部２８が加圧され、冷媒封入空間３２が加圧され、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高くすることができる。これにより、本実施形態に係る冷却器１０では、冷媒の沸騰熱伝達率を、冷媒の平均作動内圧が大気圧の場合よりも高くすることができる。
【００５０】
なお、本実施形態に係る冷却器１０においても、第１実施形態の場合と同様、平均作動内圧および平均沸騰熱伝達率を十分に高くするためには、オフセット手段（高バネ４３、固定部材４４）による加圧量を２０ｋＰａ以上とすることが好ましく、特に、４０ｋＰａ以上とすることが好ましい。
【００５１】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について図７を参照して説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、制御器４５、駆動装置４６、発熱体温度センサ４７を追加し、カバー４０の一部（図７の符号４０ａを参照）を摺動する構成に変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００５２】
制御器４５は、駆動装置４６、発熱体温度センサ４７を制御するＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータとその周辺回路とから構成された電子制御装置であり、ＲＯＭ等に予め記憶されたコンピュータプログラムに従って種々の制御処理を実行する。
【００５３】
そして、本実施形態に係る冷却器１０では、カバー４０の一部４０ａを、制御器４５の制御により所定の方向（図１中の上下方向）に摺動する構成とし、このカバー４０の一部４０ａを駆動装置４６によって所定の方向（図１中の上下方向）に押し引きすることより、伸縮部２８を密封しつつガス封入空間３１を加圧および減圧する構成としている。すなわち、本実施形態に係る冷却器１０では、制御器４５の制御により駆動する駆動装置４６によって所定の方向（図１中の下の向き）に押された場合には、ガス封入空間３１が加圧されることで伸縮部２８が加圧され、ひいては、冷媒封入空間３２が加圧される。同様に、すなわち、制御器４５の制御により駆動する駆動装置４６によって所定の方向（図１中の上の向き）に引かれた場合には、ガス封入空間３１が減圧されることで伸縮部２８が減圧され、ひいては、冷媒封入空間３２が減圧される。
【００５４】
このように、本実施形態に係る冷却器１０では、制御器４５および駆動装置４６が、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高い基準値にオフセットするために冷媒封入空間を加圧する加圧手段、及び、冷媒流体の平均作動内圧を大気圧よりも低い基準値にオフセットするために冷媒封入空間を減圧する減圧手段として機能する。この減圧手段の機能により、冷媒の沸点を、冷媒の平均作動内圧が大気圧の場合よりも低くすることができる。また、制御器４５および駆動装置４６は、冷媒の平均作動内圧の基準値を変化させるために、オフセット手段によってオフセットされる大気圧からオフセットされる量である圧力変化量を変化させる変化手段として機能する。
【００５５】
なお、本実施形態に係る冷却器１０においても、第１実施形態の場合と同様、平均作動内圧および平均沸騰熱伝達率を十分に高くするためには、オフセット手段（制御器４５、駆動装置４６）による加圧量を２０ｋＰａ以上とすることが好ましく、特に、４０ｋＰａ以上とすることが好ましい。また、平均作動内圧および沸点を十分に低くするためには、オフセット手段（制御器４５、駆動装置４６）による減圧量を５ｋＰａ以上とすることが好ましく、特に、１０ｋＰａ以上とすることが好ましい。
【００５６】
さらに、本実施形態に係る冷却器１０では、発熱体１２の温度を検出し、その検出した温度を示す検出信号を制御器２４へ出力する発熱体温度センサ４７を備える構成としている。発熱体温度センサ４７は、詳細には発熱体１２の表面に設けられており、発熱体１２の表面温度を発熱体１２の温度として検出する。そして、本実施形態に係る冷却器１０では、変化手段を、制御器４５の制御に従って、発熱体１２の温度に応じて、オフセット手段によってオフセットされる圧力変化量を変化させる構成としている。
【００５７】
ここで、本実施形態に係る冷却器１０における制御処理について、図８を参照して説明する。
【００５８】
まず、制御器４５は、発熱体温度センサ４７によって発熱体１２の温度を検出する（Ｓ１１）。
【００５９】
次に、発熱体温度センサ４７によって検出した発熱体１２の温度が、制御器４５に予め設定された所定の上限温度以下でないとき（Ｓ１２：Ｎｏ）、制御器４５は、駆動装置４６によってカバー４０の一部４０ａを所定の方向（図１中の上の向き）に所定量引き上げる。これにより、制御器４５は、冷媒封入空間３２を減圧して冷媒の沸点を下げることで、発熱体１２の温度を下がり易くする。そして、次に、ステップＳ１１の処理に戻る。
【００６０】
また、発熱体温度センサ４７によって検出した発熱体１２の温度が、制御器４５に予め設定された所定の上限温度以下であって（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、かつ、制御器４５に予め設定された所定の下限温度以上でないとき（Ｓ１４：Ｎｏ）、制御器４５は、駆動装置４６によってカバー４０の一部４０ａを所定の方向（図１中の下の向き）に所定量押し込む（Ｓ１３）。これにより、制御器４５は、冷媒封入空間３２を加圧して冷媒の沸点を上げることで、発熱体１２の温度を上がり易くする。そして、次に、ステップＳ１１の処理に戻る。
【００６１】
また、発熱体温度センサ４７によって検出した発熱体１２の温度が、制御器４５に予め設定された所定の上限温度以下であって（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、かつ、制御器４５に予め設定された所定の下限温度以上でないとき（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１の処理に戻る。
【００６２】
上記したように、本実施形態に係る冷却器１０では、冷媒の平均作動内圧の基準値を変化させるために、オフセット手段（カバー４０、高圧ガス４１）によってオフセットされる大気圧からオフセットされる量である圧力変化量を変化させる変化手段（制御器４５、駆動装置４６）を備える。
【００６３】
このため、本実施形態に係る冷却器１０では、オフセット手段によってオフセットされる圧力変化量の変化を調節することができる。
【００６４】
特に、本実施形態に係る冷却器１０では、変化手段を、発熱体１２の温度に応じて、オフセット手段によって大気圧からオフセットされる量である圧力変化量を変化させる構成としている。
【００６５】
このため、本実施形態に係る冷却器１０では、発熱体１２の温度に応じて、オフセット手段によってオフセットされる圧力変化量の変化を調節することができる。
【００６６】
（第４実施形態の変形例１）
第４実施形態では、伸縮部２８を、冷却部壁１６１に固定された蛇腹によって構成しているが、図９に示すように、伸縮部２８を、カバー４０に固定された薄膜（ダイヤフラム）によって構成しても良い。この場合、蛇腹の場合に比べて、伸縮部２８が伸縮し易くなる。なお、この薄膜は、金属製薄膜、樹脂製薄膜などで構成され、溶接、ろう付け等によってカバー４０に固定される。
【００６７】
（第４実施形態の変形例２）
また、図１０に示すように、上記変形例１において、カバー４０の一部４０ａを削除すると共に伸縮部２８（薄膜）にバネ４７を固定して、駆動装置４６によってバネ４３を介して伸縮部２８を押し込む構成としても良い。
【００６８】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００６９】
例えば、第１〜３実施形態に係る冷却器１０では、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも高い基準値にオフセットするオフセット手段を備える構成としていたが、第１〜３実施形態に係る冷却器１０において、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも低い基準値にオフセットするオフセット手段を備える構成としても良い。すなわち、第１実施形態に係る冷却器１０において、ガス封入空間３１に、大気圧よりも低い圧力のガス（以下、低圧ガスという）を封入しても良い。この場合、カバー４０および低圧ガスが、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも低い基準値にオフセットする冷媒封入空間３２を減圧する減圧手段（オフセット手段）として機能する。また、第２実施形態にかかる冷却器１０において、伸縮部２８の上下方向を逆にし、伸縮部２８の下端に錘４２を固定しても良い。この場合、錘４２が、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも低い基準値にオフセットする冷媒封入空間３２を減圧する減圧手段（オフセット手段）として機能する。また、第３実施形態にかかる冷却器１０において、バネ４３を自然長よりも伸ばして固定部材４４に固定し、伸縮部２８に対して上下方向ＤＲ１の上方向の力を作用させる構成としてもよい。この場合、バネ４３が、冷媒の平均作動内圧を大気圧よりも低い基準値にオフセットする冷媒封入空間３２を減圧する減圧手段（オフセット手段）として機能する。これらの場合において、平均作動内圧および平均沸騰熱伝達率を十分に低くするためには、減圧手段（低圧ガス）による減圧量を５ｋＰａ以上とすることが好ましく、特に、１０ｋＰａ以上とすることが好ましい。
【００７０】
また、第４実施形態に係る冷却器１０では、変化手段を、発熱体温度センサ４７によって検出された発熱体１２の温度に応じて、オフセット手段によってオフセットされる圧力変化量を変化させる構成としていた。しかしながら、第４実施形態に係る冷却器１０において、発熱体１２の温度以外の測定値を基準としても良い。すなわち、第４実施形態に係る冷却器１０において、発熱体１２に通電される電流値に応じて、オフセット手段によってオフセットされる圧力変化量を変化させる構成としても良い。また、第４実施形態に係る冷却器１０において、発熱体収容壁１４１の温度を検出し、その発熱体収容壁１４１の温度を示す検出信号を制御器２４へ出力する壁温度センサ２１を設けて、壁温度センサ２１によって検出された発熱体収容壁１４１の温度に応じて、オフセット手段によってオフセットされる圧力変化量を変化させる構成としても良い。
【００７１】
また、第１〜４実施形態に係る冷却器１０において、発熱体１２を複数とした場合には、例えば、これら複数の発熱体１２のうち最も測定値（発熱体１２の温度、発熱体１２に通電される電流値、発熱体収容壁１４１の温度など）が高い値を基準として、オフセット手段によってオフセットされる圧力変化量を変化させるようにすれば良い。
【符号の説明】
【００７２】
１０      冷却器
１２      発熱体
１４      加熱部
１４ａ    発熱体収容空間
１６      冷却部
１６ａ    冷却部空間
２８      伸縮部（吸収部）
２８ａ    伸縮部空間（吸収部空間）
３２      冷媒封入空間（一空間）
４１      高圧ガス
４２      錘
４３      バネ
４６      駆動装置
４７      バネ
【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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