(57)【要約】  冷却効率を向上させることが目的である。  熱交換器は、複数のパイプと、タンクとを備えている。複数のパイプは、並列されている。タンクは、複数のパイプのうち隣り合うパイプの端部同士を連結しており、隣り合うパイプの一方から他方へ冷媒を流通させる。
2014147838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列された複数のパイプと、
前記複数のパイプのうち隣り合うパイプの端部同士を連結し、前記隣り合うパイプの一方から他方へ冷媒を流通させるタンクと、
を備えた熱交換器。
【請求項２】
前記タンクは、前記冷媒に含まれる気泡を貯留する、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記複数のパイプは、垂直方向に並列され、
前記タンクの高さは、前記隣り合うパイプの上端と下端との間の幅以上とされている、
請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記タンクの水平方向に沿った幅は、前記パイプの外径よりも大きい、
請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記タンクの上部は、前記隣り合うパイプのうち上側のパイプよりも上方に突出している、
請求項３又は請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記タンクを複数備え、
前記複数のタンクは、前記複数のパイプと共に蛇行する冷媒流路を形成している、
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記タンクの内部には、前記隣り合うパイプの一方から他方へ流れる前記冷媒が通過する整流部材が設けられ、
前記整流部材は、前記冷媒に含まれる気泡の微細化、及び、前記冷媒に含まれる気泡と前記冷媒との分離化の少なくとも一方を行う、
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項８】
並列された複数のパイプと、
前記複数のパイプのうち隣り合うパイプの端部同士を連結し、前記隣り合うパイプの一方から他方へ冷媒を流通させる連結部と、
前記連結部の内部に設けられ、前記隣り合うパイプの一方から他方へ流れる前記冷媒が通過すると共に、前記冷媒に含まれる気泡の微細化、及び、前記冷媒に含まれる気泡と前記冷媒との分離化の少なくとも一方を行う整流部材と、
を備えた熱交換器。
【請求項９】
前記整流部材は、前記整流部材を通過する前記冷媒を層流にする、
請求項７又は請求項８に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記複数のパイプは、垂直方向に並列され、
前記整流部材は、前記タンクの内部を垂直方向に区画している、
請求項７〜請求項９のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記整流部材は、水平方向に沿って設けられている、
請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記整流部材は、前記タンクにおける垂直方向の中央部よりも下方に配置されている、
請求項１０又は請求項１１に記載の熱交換器。
【請求項１３】
前記整流部材を複数備え、
前記複数の整流部材は、垂直方向に並んで配置されている、
請求項１０〜請求項１２のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１４】
前記整流部材には、前記冷媒が通過する多数の開口が形成され、
前記多数の開口の幅は、いずれも１００μｍ以上に設定されている、
請求項７〜請求項１３のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１５】
前記整流部材は、網状、多穴状、ハニカム状、櫛状、及び、スチールウール状のいずれかの形状である、
請求項７〜請求項１３のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１６】
前記隣り合うパイプの間には、放熱フィンが介在されている、
請求項１〜請求項１６のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１７】
前記複数のパイプのうち最上段のパイプは、前記放熱フィンと反対側に露出されている、
請求項１５に記載の熱交換器。
【請求項１８】
前記複数のパイプを有するパイプ群を複数備え、
前記複数のパイプ群は、前記複数のパイプの並列方向及び前記複数のパイプの長手方向とそれぞれ直交する方向に並列され、
前記タンクは、前記複数のパイプ群の並列方向に延びて前記複数のパイプ群を連結している、
請求項１〜請求項１７のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１９】
発熱体の発する熱を冷媒に吸収させる受熱器と、
前記受熱器との間で前記冷媒が循環され、外部流体との熱交換によって前記冷媒から熱を放出させる、請求項１〜請求項１８のいずれか一項に記載の熱交換器としての放熱器と、
を備えた冷却システム。
【請求項２０】
発熱体と、
請求項１９に記載の冷却システムと、
を備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願の開示する技術は、熱交換器、冷却システム、及び、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、並列された複数のパイプと、この複数のパイプの側方に設けられた集合器とを備えた凝縮器が知られている。この凝縮器では、いくつかのパイプに同時且つ並行に冷媒が流れ、これらのパイプを流れた冷媒は、一つの集合器で合流される。また、集合器にて合流された冷媒は、他のいくつのパイプを通り、外部へ送出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１４７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような凝縮器では、集合器の前段に設けられた複数のパイプの内部において、冷媒の温度上昇や撹拌等により気泡が発生し、この気泡がパイプの内部に滞留する場合がある。この場合には、冷媒の流速が低下し、冷媒による熱伝達が低下して冷却効率が低下する虞がある。【０００５】
本願の開示技術は、一つの側面として、冷却効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本願の開示する技術によれば、複数のパイプと、タンクとを備えた熱交換器が提供される。複数のパイプは、並列されている。タンクは、複数のパイプのうち隣り合うパイプの端部同士を連結しており、隣り合うパイプの一方から他方へ冷媒を流通させる。
【発明の効果】
【０００７】
本願の開示する技術によれば、冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態の電子機器の平面図である。
【図２】電子機器の側面図である。
【図３】凝縮器の正面図である。
【図４】凝縮器の平面図である。
【図５】凝縮器の要部の平面断面図である。
【図６】凝縮器の要部の平面断面図である。
【図７】凝縮器の正面断面図である。
【図８】凝縮器の要部の正面断面図である。
【図９】凝縮器の要部の正面断面図である。
【図１０】凝縮器の側面断面図である。
【図１１】凝縮器の側面断面図である。
【図１２】凝縮器の要部の平面断面図である。
【図１３】凝縮器の要部の平面断面図である。
【図１４】本実施形態と比較例との計測結果の比較を示すグラフである。
【図１５】タンクの変形例を示す正面断面図である。
【図１６】タンクの変形例を示す正面断面図である。
【図１７】タンクの変形例を示す正面断面図である。
【図１８】整流部材の変形例を示す平面図である。
【図１９】整流部材の変形例を示す平面図である。
【図２０】整流部材の変形例を示す平面図である。
【図２１】整流部材の変形例を示す平面図である。
【図２２】凝縮器の変形例を示す平面図である。
【図２３】凝縮器の変形例を示す平面図である。
【図２４】凝縮器の変形例を示す正面図である。
【図２５】凝縮器の変形例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本願の開示する技術の一実施形態について説明する。
【００１０】
図１，図２に示されるように、電子機器１０は、ラック１２と、回路ユニット１４と、冷却システム２０を備えている。回路ユニット１４及び冷却システム２０は、扁平箱型のラック１２に収容されている。
【００１１】
回路ユニット１４は、平面視にて長方形状の基板２２を有している。この基板２２の上には、発熱体２４が実装されている。発熱体２４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や電源モジュールなどの発熱する部品である。
【００１２】
冷却システム２０は、ファン２６と、蒸発器２８と、凝縮器３０と、送り管３２と、戻り管３４と、循環ポンプ３６とを備えている。ファン２６は、基板２２の上に設けられている。このファン２６が駆動すると、発熱体２４、蒸発器２８、及び、凝縮器３０に冷却風１００が供給される。
【００１３】
蒸発器２８は、発熱体の発する熱を冷媒に吸収させる受熱器の一例である。この蒸発器２８は、発熱体２４の上に固定されており、この発熱体２４と熱的に接触している。この蒸発器２８の内部には、凝縮された冷媒が供給される空間部が設けられている。この蒸発器２８に液化した冷媒（液相の作動液）が供給されると、蒸発器２８において冷媒が発熱体２４の発する熱で気化される。
【００１４】
凝縮器３０は、略直方体状に形成されており、平面視にてファン２６が形成する冷却風１００の流れの方向と直交する方向を長手方向として配置されている。この凝縮器３０は、ファン２６に隣接して設けられると共に、発熱体２４とファン２６との間に配置されている。気化した冷媒（気相の作動液）が凝縮器３０に供給されると、この凝縮器３０において冷媒が冷却風１００との熱交換によって凝縮される。なお、凝縮器３０は、外部流体との熱交換によって冷媒から熱を放出させる放熱器（熱交換器）の一例であり、冷却風１００は、外部流体の一例である。この凝縮器３０の具体的な構造については、後に詳述する。
【００１５】
上述の蒸発器２８の天壁部には、入口３８が設けられており、この入口３８と後述する凝縮器３０の出口５６とは、送り管３２によって連結されている。また、蒸発器２８の天壁部には、入口３８に隣接して出口４０が設けられており、この出口４０と後述する凝縮器３０の入口５４とは、戻り管３４によって連結されている。また、送り管３２には、循環ポンプ３６が設けられている。
【００１６】
そして、循環ポンプ３６が駆動すると、送り管３２及び戻り管３４を通じて蒸発器２８と凝縮器３０との間で冷媒が循環される。また、蒸発器２８では冷媒が発熱体２４の発する熱で気化され、凝縮器３０では冷媒が冷却風１００との熱交換によって凝縮される。そして、この蒸発器２８における蒸発と凝縮器３０における凝縮が繰り返し行われることにより、蒸発器２８の熱が冷媒を介して凝縮器３０に輸送されて発熱体２４が冷却される。
【００１７】
続いて、上述の凝縮器３０の具体的な構造について詳細に説明する。
【００１８】
図３に示されるように、凝縮器３０は、複数のパイプ４２Ａ〜４２Ｅと、入口側連結部材４４と、出口側連結部材４６と、連結部の一例である複数のタンク４８Ａ〜４８Ｄとを備えている。
【００１９】
複数のパイプ４２Ａ〜４２Ｅは、それぞれ凝縮器３０の水平方向（横方向であるＸ方向）に延びると共に、互いに凝縮器３０の垂直方向（高さ方向であるＺ方向）に間隔を空けて並列されている。各パイプ４２Ａ〜４２Ｅには、扁平形のものが用いられており、各パイプ４２Ａ〜４２Ｅは、凝縮器３０の垂直方向を厚み方向として配置されている。
【００２０】
この複数のパイプ４２Ａ〜４２Ｅのうち隣り合うパイプの間には、放熱フィン５０Ａ〜５０Ｄがそれぞれ介在されている。この放熱フィン５０Ａ〜５０Ｄには、一例として、導電性の高い金属製の薄板を波形に折り曲げたものが使用されている。
【００２１】
複数のパイプ４２Ａ〜４２Ｅのうち最上段に配置されたパイプ４２Ａは、後述する入口側連結部材４４と接続された最上流側のパイプとされており、この最上流側のパイプ４２Ａの上方には、放熱フィンが設けられていない。この最上流側のパイプ４２Ａは、上流側から二段目のパイプ４２Ｂとの間に介在された放熱フィン５０Ａと反対側に露出されており、凝縮器３０の上端を形成している。一方、最下段に配置されたパイプ４２Ｅは、後述する出口側連結部材４６と接続された最下流側のパイプであり、この最下流側のパイプ４２Ｅは、凝縮器３０の下端を形成している。
【００２２】
また、上述の凝縮器３０の垂直方向に並列された複数のパイプ４２Ａ〜４２Ｅは、パイプ群５２を形成している。凝縮器３０は、図４に示されるように、このパイプ群５２を複数備えている。この複数のパイプ群５２は、凝縮器３０の奥行方向であるＹ方向に並列されている。この凝縮器３０の奥行方向は、各パイプ群５２を形成する複数のパイプの並列方向（凝縮器３０の高さ方向）及び複数のパイプの長手方向（凝縮器３０の横方向）とそれぞれ直交する方向である。
【００２３】
図３に示されるように、入口側連結部材４４は、最上段のパイプ４２Ａの側方に設けられている。この入口側連結部材４４には、凝縮器３０の正面側に突出する筒状の入口５４が設けられている。
【００２４】
また、この入口側連結部材４４は、図４に示されるように、凝縮器３０の奥行方向に延びている。そして、この入口側連結部材４４には、複数のパイプ群５２の各々における最上段のパイプ４２Ａの一端が接続されている。また、図５に示されるように、入口側連結部材４４は、中空状に形成されており、入口５４は、入口側連結部材４４を介して最上段の各パイプ４２Ａとそれぞれ連通されている。
【００２５】
一方、図３に示されるように、出口側連結部材４６は、最下段のパイプ４２Ｅの側方に設けられている。この出口側連結部材４６は、入口側連結部材４４が配置された側と反対側に配置されている。この出口側連結部材４６には、凝縮器３０の正面側に突出する筒状の出口５６が設けられている。
【００２６】
また、この出口側連結部材４６は、図６に示されるように、凝縮器３０の奥行方向に延びている。そして、この出口側連結部材４６には、複数のパイプ群５２の各々における最下段のパイプ４２Ｅの一端が接続されている。また、出口側連結部材４６は、中空状に形成されており、最下段の各パイプ４２Ｅは、出口側連結部材４６を介して出口５６とそれぞれ連通されている。なお、一例として、この出口側連結部材４６は、入口側連結部材４４と同一の構成とされている。
【００２７】
図３に示されるように、複数のタンク４８Ａ〜４８Ｄは、複数のパイプ４２Ａ〜４２Ｅのうち隣り合うパイプの端部同士を連結している。より具体的には、タンク４８Ａは、パイプ４２Ａの出口側の端部とパイプ４２Ｂの入口側の端部とを連結しており、タンク４８Ｂは、パイプ４２Ｂの出口側の端部とパイプ４２Ｃの入口側の端部とを連結している。また、タンク４８Ｃは、パイプ４２Ｃの出口側の端部とパイプ４２Ｄの入口側の端部とを連結しており、タンク４８Ｄは、パイプ４２Ｄの出口側の端部とパイプ４２Ｅの入口側の端部とを連結している。また、この複数のタンク４８Ａ〜４８Ｄは、複数のパイプ４２Ａ〜４２Ｅと共に蛇行する冷媒流路を形成している。
【００２８】
また、上述の入口側連結部材４４及び出口側連結部材４６と同様に、この複数のタンク４８Ａ〜４８Ｄは、図１０，図１１に示される如く、複数のパイプ群５２の並列方向である凝縮器３０の奥行方向（Ｙ方向）に延びている。そして、この複数のタンク４８Ａ〜４８Ｄは、複数のパイプ群５２を連結している。
【００２９】
つまり、図１１に示されるように、各パイプ群５２の最上段のパイプ４２Ａにおける出口側の端部は、タンク４８Ａの上部により連結され、各パイプ群５２の二段目のパイプ４２Ｂにおける入口側の端部は、タンク４８Ａの下部により連結されている。そして、最上段の各パイプ４２Ａにおける出口側の端部と、二段目の各パイプ４２Ｂにおける入口側の端部とは、タンク４８Ａにより連通されている。
【００３０】
同様に、図１０に示されるように、各パイプ群５２の二段目のパイプ４２Ｂにおける出口側の端部は、タンク４８Ｂの上部により連結され、各パイプ群５２の三段目のパイプ４２Ｃにおける入口側の端部は、タンク４８Ｂの下部により連結されている。そして、二段目の各パイプ４２Ｂにおける出口側の端部と、三段目の各パイプ４２Ｃにおける入口側の端部とは、タンク４８Ｂにより連通されている。
【００３１】
また、図１１に示されるように、各パイプ群５２の三段目のパイプ４２Ｃにおける出口側の端部は、タンク４８Ｃの上部により連結され、各パイプ群５２の四段目のパイプ４２Ｄにおける入口側の端部は、タンク４８Ｃの下部により連結されている。そして、三段目の各パイプ４２Ｃにおける出口側の端部と、四段目の各パイプ４２Ｄにおける入口側の端部とは、タンク４８Ｃにより連通されている。
【００３２】
さらに、図１０に示されるように、各パイプ群５２の四段目のパイプ４２Ｄにおける出口側の端部は、タンク４８Ｄの上部により連結され、各パイプ群５２の最下段のパイプ４２Ｅにおける入口側の端部は、タンク４８Ｄの下部により連結されている。そして、四段目の各パイプ４２Ｄにおける出口側の端部と、最下段の各パイプ４２Ｅにおける入口側の端部とは、タンク４８Ｄにより連通されている。
【００３３】
図７に示されるように、この複数のタンク４８Ａ〜４８Ｄは、複数のパイプ４２Ａ〜４２Ｅのうち隣り合うパイプの一方から他方へ冷媒を流通させる。また、入口５４を通じて入口側連結部材４４に流入した冷媒は、複数のパイプ４２Ａ〜４２Ｅ及び複数のタンク４８Ａ〜４８Ｄを通じて出口側連結部材４６に送出され、出口側連結部材４６に送出された冷媒は、出口５６を通じて外部に送出される。また、この凝縮器３０において、冷媒は、複数のパイプ４２Ａ〜４２Ｅを通過する際に冷却風との熱交換によって凝縮される。
【００３４】
ところで、上述の複数のパイプ４２Ａ〜４２Ｅの内部では、冷媒の温度上昇や撹拌等により気泡１０２が発生する場合がある（具体的には、図８，図９参照）。この気泡１０２には、小さい粒状のものだけでなく、冷媒中に空間として残存される大きなものも含まれる主旨である。この気泡１０２がパイプ４２Ａ〜４２Ｅの内部に滞留すると、冷媒の流速が低下し、冷媒による熱伝達が低下して冷却効率が低下する虞がある。
【００３５】
そこで、上述の複数のタンク４８Ａ〜４８Ｄは、冷媒に含まれる気泡１０２を貯留し得る形状及び容積を有している。具体的には、各タンク４８Ａ〜４８Ｄは、一例として、断面四角形状に形成されている。図９に示されるように、各タンクの高さＨ１は、隣り合うパイプの上端と下端との間の幅Ｈ２より大きく設定されている。また、各タンクの水平方向に沿った幅Ｗは、各パイプの外径φよりも大きく設定されている。
【００３６】
さらに、複数のタンク４８Ａ〜４８Ｄの各々の上部４９Ａ〜４９Ｄは、隣り合うパイプのうち上側のパイプよりも上方に突出している。すなわち、図９に示されるように、タンク４８Ａの上部４９Ａは、パイプ４２Ａよりも上方に突出しており、タンク４８Ｃの上部４９Ｃは、パイプ４２Ｃよりも上方に突出している。また、図８に示されるように、タンク４８Ｂの上部４９Ｂは、パイプ４２Ｂよりも上方に突出しており、タンク４８Ｄの上部４９Ｄは、パイプ４２Ｄよりも上方に突出している。
【００３７】
なお、複数のタンク４８Ａ〜４８Ｄは、一例として、互いに同一の断面形状とされている。また、この複数のタンク４８Ａ〜４８Ｄは、パイプ４２Ａからパイプ４２Ｅに冷媒が流れる際に、内部が冷媒で満たされないほどの十分な容積を有している。
【００３８】
また、各タンク４８Ａ〜４８Ｄの内部には、複数の整流部材５８がそれぞれ設けられている。各整流部材５８は、冷媒に含まれる気泡１０２の微細化、及び、冷媒に含まれる気泡１０２と冷媒との分離化を行う機能を有している。各整流部材５８は、平板状に形成されており、凝縮器３０の水平方向に沿って設けられている。また、各タンク４８Ａ〜４８Ｄの内部において、複数の整流部材５８は、凝縮器３０の垂直方向に並んで配置されており、各タンク４８Ａ〜４８Ｄの内部を垂直方向に区画している。各タンク４８Ａ〜４８Ｄの内部において、複数の整流部材５８は、タンク４８Ａ〜４８Ｄにおける垂直方向の中央部よりも下方に配置されている。
【００３９】
各タンク４８Ａ〜４８Ｄの内部において、複数の整流部材５８には、複数のパイプ４２Ａ〜４２Ｅのうち隣り合うパイプの一方から他方へ流れる冷媒が通過する。図１２，図１３に示されるように、各整流部材５８は、一例として、網状に形成されている。また、各整流部材５８には、冷媒が通過する多数の開口６０が形成されている。
【００４０】
この多数の開口６０の幅（最小幅）は、いずれも１００μｍ以上に設定されている。各タンク４８Ａ〜４８Ｄの内部では、複数の整流部材５８を通過する冷媒に含まれる気泡が複数の整流部材５８により微細化、又は、複数の整流部材５８を通過する冷媒に含まれる気泡が冷媒と分離化される。多数の開口６０の幅（最小幅）が１００μｍ以上に設定されていると、気泡の微細化及び分離化を行うことができる。また、各タンク４８Ａ〜４８Ｄの内部において、複数の整流部材５８を通過する冷媒は、気泡を含む乱流から層流に変換される。
【００４１】
なお、整流部材５８は、より好ましくは金属製とされ、タンク４８Ａ〜４８Ｄに固定される。整流部材５８及びタンク４８Ａ〜４８Ｄがいずれも金属製とされた場合、この整流部材５８及びタンク４８Ａ〜４８Ｄは、互いに電気化学反応しない材料の組み合わせにより形成されることが望ましい。
【００４２】
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
【００４３】
以上詳述したように、本実施形態によれば、複数のパイプ４２Ａ〜４２Ｅのうち隣り合うパイプの端部同士は、各タンク４８Ａ〜４８Ｄにより連結されている。従って、図８，図９に示されるように、各パイプ４２Ａ〜４２Ｅの内部において冷媒に気泡１０２が発生しても、隣り合うパイプの一方から他方へタンク４８Ａ〜４８Ｄを通じて冷媒が流れる際に、この冷媒に含まれる気泡１０２をタンク４８Ａ〜４８Ｄに貯留することができる。これにより、複数のパイプ４２Ａ〜４２Ｅの内部を流通する冷媒に含まれる気泡１０２を低減することができるので、冷媒の流速を確保することができる。これにより、冷媒による熱伝達が促進されるので、凝縮器３０における冷却効率を向上させることができる。
【００４４】
また、複数のタンク４８Ａ〜４８Ｄは、複数のパイプ４２Ａ〜４２Ｅと共に蛇行する冷媒流路を形成している。そして、冷媒に含まれる気泡１０２の分離及び拡散が各タンク４８Ａ〜４８Ｄにおいて行われ、気泡１０２が低減された状態（冷媒がリフレッシュされた状態）で各タンク４８Ａ〜４８Ｄからパイプへ冷媒が供給される。これにより、冷媒の流速を確保して冷媒による熱伝達をより促進させることができる。
【００４５】
また、図９に示されるように、各タンクの高さＨ１は、隣り合うパイプの上端と下端との間の幅Ｈ２より大きく設定されている。さらに、各タンクの水平方向に沿った幅Ｗは、各パイプの外径φよりも大きく設定されている。これにより、タンク４８Ａ〜４８Ｄの容量が確保されるので、このタンク４８Ａ〜４８Ｄに気泡１０２を効果的に貯留させることができる。
【００４６】
特に、複数のタンク４８Ａ〜４８Ｄの各々の上部４９Ａ〜４９Ｄは、隣り合うパイプのうち上側のパイプよりも上方に突出している。従って、このタンク４８Ａ〜４８Ｄに気泡１０２をより多く貯留させることができる。
【００４７】
また、各タンク４８Ａ〜４８Ｄの内部には、複数の整流部材５８がそれぞれ設けられている。各整流部材５８は、冷媒に含まれる気泡１０２の微細化、及び、冷媒に含まれる気泡１０２と冷媒との分離化を行う機能を有している。つまり、大きな気泡１０２は、整流部材５８により微細化され、小さな気泡１０２は、整流部材５８により冷媒と分離化される。従って、各整流部材５８によって冷媒に含まれる気泡１０２をより低減することができるので、冷媒の流速をより一層確保することができる。
【００４８】
また、上述のように、各整流部材５８によって冷媒に含まれる気泡１０２をより低減することができるので、気泡の混入による冷媒の熱伝達率の低下を抑制することができる。従って、このことによっても、凝縮器３０における冷却効率をより向上させることができる。
【００４９】
また、各タンク４８Ａ〜４８Ｄの内部において、複数の整流部材５８は、タンク４８Ａ〜４８Ｄの内部を垂直方向に区画している。従って、各タンク４８Ａ〜４８Ｄの内部において、複数の整流部材５８よりも上方が気泡１０２を貯留するための空間として確保される。これにより、複数の整流部材５８によって冷媒と分離化された気泡１０２をタンク４８Ａ〜４８Ｄの上部にそれぞれ貯留させることができる。
【００５０】
また、各タンク４８Ａ〜４８Ｄの内部において、複数の整流部材５８は、凝縮器３０の水平方向に沿って設けられている。従って、タンクの内部における冷媒の流れの方向と直交する方向に沿った整流部材５８の断面積を確保することができるので、冷媒に含まれる気泡１０２の微細化、及び、冷媒に含まれる気泡１０２と冷媒との分離化をより効果的に行うことができる。
【００５１】
また、各タンク４８Ａ〜４８Ｄの内部において、複数の整流部材５８は、タンク４８Ａ〜４８Ｄにおける垂直方向の中央部よりも下方に配置されている。従って、各タンク４８Ａ〜４８Ｄの内部において、複数の整流部材５８よりも上方の空間を気泡１０２が貯留するための空間としてより多く確保することができる。
【００５２】
また、各タンク４８Ａ〜４８Ｄの内部では、複数の整流部材５８が垂直方向に並んで配置されている。従って、冷媒がより多くの整流部材５８を通過するので、このことによっても、冷媒に含まれる気泡１０２の微細化、及び、冷媒に含まれる気泡１０２と冷媒との分離化をより効果的に行うことができる。
【００５３】
また、図７に示されるように、最上段（最上流側）のパイプ４２Ａは、二段目のパイプ４２Ｂとの間に介在された放熱フィン５０Ａと反対側に露出されており、凝縮器３０の上端を形成している。従って、最上流側のパイプ４２Ａを流れる冷媒が温度状態を維持したまま掃気されるので、タンク４８Ａにて冷媒中の気泡１０２を効率良く微細化又は分離化することができる。
【００５４】
また、複数のタンク４８Ａ〜４８Ｄは、複数のパイプ４２Ａ〜４２Ｅと共に蛇行する冷媒流路を形成している。従って、冷媒流路の長さを長くすることができるので、凝縮器３０における冷却効率をより向上させることができる。
【００５５】
また、各タンク４８Ａ〜４８Ｄの内部において、複数の整流部材５８を通過する冷媒は、複数の整流部材５８によって気泡１０２を含む乱流から層流に変換される。これにより、複数のパイプ４２Ａ〜４２Ｅの内部抵抗を低減することができるので、複数のパイプ４２Ａ〜４２Ｅを流れる冷媒の圧力損失を低減することができる。
【００５６】
ここで、図１４には、複数のパイプを流れる冷媒の流量と、複数のパイプを流れる冷媒の圧力損失との関係を計測した結果が示されている。グラフＧ１は、本実施形態に係る冷却システムについての計測結果であり、グラフＧ２は、比較例に係る冷却システムについての計測結果である。
【００５７】
比較例に係る冷却システムは、本実施形態における冷媒回路の代わりに、一本のパイプ材を折り曲げて蛇行させた冷媒回路を備えたものである。図１４に示されるように、本実施形態によれば、比較例に比して、複数のパイプを流れる冷媒の圧力損失を低減することができる。
【００５８】
次に、本実施形態の変形例について説明する。
【００５９】
上記実施形態において、各タンクの高さＨ１は、隣り合うパイプの上端と下端との間の幅Ｈ２より大きく設定されていた。しかしながら、各タンクの高さＨ１は、隣り合うパイプの上端と下端との間の幅Ｈ２と等しくても良い。また、この場合に、タンク４８Ａ〜４８Ｄの上端は、隣り合うパイプのうち上側のパイプの上端と同じ高さに位置していても良い。
【００６０】
また、図１５に示されるように、タンク４８Ｃの上部は、上方へ延長されて、このタンク４８Ｃと隣接するタンク４８Ａの下部と近接して対向されていても良い。また、タンク４８Ｃ以外のタンクについても、タンク４８Ｃと同様に形成されていても良い。
【００６１】
また、各タンク４８Ａ〜４８Ｄは、断面四角形状に形成されていた。しかしながら、各タンク４８Ａ〜４８Ｄは、例えば、図１６に示されるタンク４８Ａのように、タンクの下外側の隅部が円弧状に形成されていても良い。このように構成されていると、冷媒をタンクからパイプに円滑に流すことができる。
【００６２】
また、各タンク４８Ａ〜４８Ｄは、例えば、図１７に示されるタンク４８Ａのように、タンクの下外側の隅部に加え上外側の隅部も円弧状に形成されていても良い。このように構成されていると、一方のパイプからタンクを通じて他方のパイプに冷媒を円滑に流すことができる。
【００６３】
また、複数のタンク４８Ａ〜４８Ｄは、互いに独立して形成されていたが、一体に形成されていても良い。
【００６４】
また、上記実施形態において、各整流部材５８は、冷媒に含まれる気泡１０２の微細化、及び、冷媒に含まれる気泡１０２と冷媒との分離化の両方を行う機能を有していた。しかしながら、各整流部材５８は、冷媒に含まれる気泡１０２の微細化、及び、冷媒に含まれる気泡１０２と冷媒との分離化のうちどちらか一方のみを行う機能を有していても良い。
【００６５】
また、各タンク４８Ａ〜４８Ｄの内部には、複数の整流部材５８がそれぞれ設けられていた。しかしながら、各タンク４８Ａ〜４８Ｄの内部には、整流部材５８が一つずつ設けられていても良い。
【００６６】
また、整流部材５８は、網状に形成されていた。しかしながら、整流部材５８は、図１８に示されるように、多穴状に形成されていても良く、また、図１９に示されるように、ハニカム状に形成されていても良い。また、整流部材５８は、図２０に示されるように、櫛状に形成されていても良い。
【００６７】
整流部材５８が多穴状、ハニカム状、及び、櫛状のいずれかとされる場合、この整流部材５８には、冷媒が通過する多数の開口６０が形成される。この多数の開口６０の幅（最小幅）は、いずれも１００μｍ以上に設定される。なお、図２１に示されるように、整流部材５８は、スチールウール状に形成されていても良い。
【００６８】
また、各整流部材５８は、冷媒に含まれる気泡１０２の微細化、及び、冷媒に含まれる気泡１０２と冷媒との分離化の少なくとも一方を行う形状であれば、どのような形状でも良い。
【００６９】
また、各整流部材５８は、好ましくは、複数のタンク４８Ａ〜４８Ｄのそれぞれの内部に全周に亘って固定されるが、各整流部材５８は、複数のタンク４８Ａ〜４８Ｄのそれぞれの内部に片持ち状に固定されても良い。そして、冷媒の通過に伴って整流部材５８が振動し、これにより、気泡１０２の微細化及び分離化が促進されても良い。
【００７０】
また、各タンク４８Ａ〜４８Ｄにおいて、複数の整流部材５８は、凝縮器３０の鉛直方向に互いに離間されていても良く、また、互いに重ね合わされていても良い。また、各タンク４８Ａ〜４８Ｄにおいて、複数の整流部材５８は、互いに開口６０の位置が異なるように配置されても良い。
【００７１】
また、複数のパイプ４２Ａ〜４２Ｅの内部、及び、複数のタンク４８Ａ〜４８Ｄの内部は、それぞれブラスト処理されるか、又は、コーティング処理により親水性が付加されていても良い。
【００７２】
また、上記実施形態において、凝縮器３０は、複数のパイプ群５２を有していた。しかしながら、凝縮器３０は、図２２に示されるように、一対のパイプ群５２を有していても良く、また、図２３に示されるように、一つのパイプ群５２のみを有していても良い。
【００７３】
また、凝縮器３０の冷媒流路は、三本以上のパイプと複数のタンクとによって形成されていた。しかしながら、凝縮器３０の冷媒流路は、並列された二本のパイプと、この隣り合う二本のパイプの端部同士を連結する一つのタンクとによって形成されていても良い。つまり、凝縮器３０の冷媒流路は、凝縮器３０の正面視にて蛇行状ではなくＣ字状に形成されていても良い。また、凝縮器３０の冷媒流路は、例えば、図２４に示されるように、４段のパイプ４２Ａ〜４２Ｄを有していても良く、また、図２５に示されるように、３段のパイプ４２Ａ〜４２Ｃを有していても良い。
【００７４】
また、凝縮器３０において、各段において奥行方向に並ぶ複数のパイプは、蛇行する冷媒流路を形成していても良い。このように構成されていると、冷媒流路の長さを長くすることができるので、凝縮器３０における冷却効率をより向上させることができる。
【００７５】
また、凝縮器３０は、複数のパイプ４２Ａ〜４２Ｅのうち隣り合うパイプの端部同士を連結する複数のパイプ複数のタンク４８Ａ〜４８Ｄを備えていた。しかしながら、複数のパイプ４２Ａ〜４２Ｅのうち隣り合うパイプの端部同士は、複数のタンク４８Ａ〜４８Ｄ以外の複数の連結部により連結されていても良い。
【００７６】
また、凝縮器３０には、外部流体の一例である冷却風１００が供給されていた。しかしながら、凝縮器３０には、冷却風以外の外部流体が供給されても良い。
【００７７】
また、上記実施形態において、冷却システム２０は、循環ポンプ３６を備えていた。しかしながら、冷却システム２０は、循環ポンプ３６を備えない代わりに、凝縮器３０が蒸発器２８よりも鉛直方向の高さが高い位置に配置されることにより凝縮器３０と蒸発器２８との間で冷媒が循環されるように構成されていても良い。
【００７８】
また、冷却システム２０は、発熱体２４の発する熱で冷媒を気化させる蒸発器２８と、気化した冷媒を外部流体との熱交換によって凝縮させる凝縮器３０とを備え、潜熱を利用した系とされていた。
【００７９】
しかしながら、冷却システム２０は、蒸発器２８の代わりに、発熱体２４の発する熱を冷媒に吸収させる受熱器を備えると共に、凝縮器３０の代わりに、外部流体との熱交換によって冷媒から熱を放出させる放熱器とを備えていても良い。つまり、冷却システム２０は、顕熱を利用した系とされていても良い。
【００８０】
なお、上記複数の変形例のうち組み合わせ可能な変形例は、適宜、組み合わされても良い。
【００８１】
以上、本願の開示する技術の一実施形態について説明したが、本願の開示する技術は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年9月17日(2015.9.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列された複数のパイプと、
前記複数のパイプのうち隣り合うパイプの端部同士を連結し、前記隣り合うパイプの一方から他方へ冷媒を流通させるタンクと、
を備えた熱交換器。
【請求項２】
前記タンクは、前記冷媒に含まれる気泡を貯留する、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記複数のパイプは、垂直方向に並列され、
前記タンクの高さは、前記隣り合うパイプの上端と下端との間の幅以上とされている、
請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記タンクの水平方向に沿った幅は、前記パイプの外径よりも大きい、
請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記タンクの上部は、前記隣り合うパイプのうち上側のパイプよりも上方に突出している、
請求項３又は請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記タンクを複数備え、
前記複数のタンクは、前記複数のパイプと共に蛇行する冷媒流路を形成している、
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記タンクの内部には、前記隣り合うパイプの一方から他方へ流れる前記冷媒が通過する整流部材が設けられ、
前記整流部材は、前記冷媒に含まれる気泡の微細化、及び、前記冷媒に含まれる気泡と前記冷媒との分離化の少なくとも一方を行う、
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項８】
並列された複数のパイプと、
前記複数のパイプのうち隣り合うパイプの端部同士を連結し、前記隣り合うパイプの一方から他方へ冷媒を流通させる連結部と、
前記連結部の内部に設けられ、前記隣り合うパイプの一方から他方へ流れる前記冷媒が通過すると共に、前記冷媒に含まれる気泡の微細化、及び、前記冷媒に含まれる気泡と前記冷媒との分離化の少なくとも一方を行う整流部材と、
を備えた熱交換器。
【請求項９】
前記整流部材は、前記整流部材を通過する前記冷媒を層流にする、
請求項７又は請求項８に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記複数のパイプは、垂直方向に並列され、
前記整流部材は、前記タンクの内部を垂直方向に区画している、
請求項８又は請求項９に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記整流部材は、水平方向に沿って設けられている、
請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記整流部材は、前記タンクにおける垂直方向の中央部よりも下方に配置されている、
請求項１０又は請求項１１に記載の熱交換器。
【請求項１３】
前記整流部材を複数備え、
前記複数の整流部材は、垂直方向に並んで配置されている、
請求項１０〜請求項１２のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１４】
発熱体の発する熱を冷媒に吸収させる受熱器と、
前記受熱器との間で前記冷媒が循環され、外部流体との熱交換によって前記冷媒から熱を放出させる、請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の熱交換器としての放熱器と、
を備えた冷却システム。
【請求項１５】
発熱体と、
請求項１４に記載の冷却システムと、
を備えた電子機器。
【国際調査報告】
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