(57)【要約】【課題】  冷媒を冷却板の衝突面へ向けて吹き付けた際の淀み点を無くし、冷却効率を向上させた噴流冷却器を提供する。【解決手段】  冷媒が吹き付けられる冷却板１の衝突面１０側の面上に突起４を設けることにより、仕切り板２に設けられた噴出孔３の中心線付近を通ってきた冷媒が突起４の頂点によって緩やかに方向が変えられ、冷媒の流速がゼロとなる淀み点が発生することがない。よって、冷却板および突起から冷媒への熱伝導率を向上させることができる。【選択図】              図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却板から然るべき距離をおいて配置され、前記冷却板の所定位置に冷媒を吹き付けるための噴出孔を有する仕切り板とを備えた噴流冷却器において、
前記冷却板の、前記噴出孔から冷媒が吹き付けられる位置に、突起を設けたことを特徴とする噴流冷却器。
【請求項２】
前記突起は、先端が尖っていることを特徴とする請求項１記載の噴流冷却器。
【請求項３】
前記突起の底面形状が、複数の頂点を有する星型形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の噴流冷却器。
【請求項４】
前記突起の底面形状が長方形もしくは長楕円形もしくは舟形で、かつ、前記冷却板の主面と平行する稜線を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の噴流冷却器。
【請求項５】
前記突起の先端が、前記噴出孔を突き抜けていることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１つに記載の噴流冷却器。
【請求項６】
前記噴出孔は、１つの前記突起につき複数設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の噴流冷却器。
【請求項７】
前記噴出孔の向きは、前記底面形状の長手方向に平行で、かつ、前記仕切り板の前記冷却板と対向する面に対して傾斜が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の噴流冷却器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴流冷却器の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ここで取り上げる噴流冷却器とは、たとえば以下に示す文献に記載されたものが知られている（特許文献１参照）。
一般の噴流冷却器においては、冷却器に取り付けられた熱源からの熱は冷却板を反対側まで通り抜け、冷媒が吹き付けられる衝突面へ至り、冷媒へと移る。冷却板の衝突面と冷媒との間の熱伝達率は冷媒の流速と相関関係があり、冷媒が高速で吹き付けられる個所では、高い熱伝達率が得られる。
ところで、冷媒が衝突する衝突面において、吹き付けられる冷媒の中心位置には冷媒の淀み点が存在する。すなわち、吹き付けられた冷媒は一旦淀み点で流速がゼロとなり、その後、それまでの流れの方向とは垂直な方向（衝突面と平行な方向）に放射状に流れる。
【特許文献１】特開２００２−２３７６９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような従来の噴流冷却器においては、冷媒の流速がゼロとなる淀み点において、冷却板の衝突面から冷媒への熱伝導率が低いといった問題があった。
【０００４】
本発明はこのような問題点に鑑み、衝突面に吹き付けられる冷媒噴流の中心領域でも冷却効率の高い噴流冷却器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】
【０００５】
本発明は、冷却板と仕切り板とが隣接して配置された噴流冷却器において、仕切り板に設けられた噴出孔から冷媒が吹き付けられる冷却板の面に、突起を設けるものとした。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、冷媒が吹き付けられる冷却板の面上に突起を設けることにより、突起を含めた冷媒の衝突する部分近傍において、冷却板および突起から冷媒への熱伝導率を従来より向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に本発明の実施の形態を実施例により説明する。
図１に、本実施例における透視斜視図を示す。
まず、冷却板１の熱源面１１には熱源５が当接されている。冷却板１の熱源面１１と反対側の衝突面１０側に、衝突面１０と間隙を設けて平行に仕切り板２が配置されている。仕切り板２には、衝突面１０に向かって冷媒を吹き付けるべく断面形状が円形の噴出孔３が設けられている。
さらに、衝突面１０の表面にあって噴出孔３と対応する位置に、円錐形状の突起４が形成されている。
【０００８】
さらに図２は、図１中の突起４の頂点を通る断面で切った断面図で、図２中の矢印は冷媒の流れを模式的に示したものである。
なお、図１および図２において、冷却板１および仕切り板２の一部を図のように四角形状に切り取って示す。吹き付けられた冷媒は、図示はしていない排出口へと流れ去る。
すなわち、このような噴流冷却器にあって熱源５から発した熱は、冷却板１を貫通して衝突面１０側へ至り、衝突面１０および突起４の表面から冷媒へ移る。
【０００９】
本実施例は以上のように構成され、冷媒が吹き付けられる衝突面１０の面上に突起４を設けることにより、噴出孔３の中心線付近を通ってきた冷媒は流速がゼロになることなく、緩やかに流れの向きを変えることができる。よって、図３に示すように衝突面１０上における冷媒の流速分布は、衝突面１０上の噴出孔３の中心位置（突起４の頂点）から噴出孔３の縁に対応する位置までは、冷媒の流速が緩やかに減少する。
すなわち、冷媒が衝突する衝突面１０に突起４を設けることにより、吹き付ける冷媒の中心付近（噴出孔３の中心線の延長線上付近）においても熱伝達率を高くすることができる。
なお上記実施例においては、突起４の形状を円錐形状であるものとしたが、これに限定されず、たとえば図４に示すように、冷却板１の衝突面１０に三角錐形状の突起４Ａを設けたり、また図５に示すように、四角錐形状の突起４Ｂを設けてもよい。
【００１０】
また突起の底面形状にかかわらず、図６に示す突起４Ｃの断面形状のように、錐の側面投影形状を突起の頂点付近の傾斜を急激なものとして突起をより鋭くしたり、また図７に示す突起４Ｄの断面形状のように、逆に突起の頂点付近の傾斜を緩やかなものとしても、吹き付ける冷媒の中心付近の熱伝達率を高くすることができる。どちらがより冷却効率を高められるかは、突起の形状や材質に依存する。
また、突起の頂点の形状が、製造上の制約などで厳密に見た場合にやや丸みを帯びた形状であったとしても、原理的には冷媒の流速がゼロとなる淀み点は発生するが、その淀み点の面積は非常に小さい場合は、実用上の熱伝達効率向上の効果にほとんど影響を与えない。
【００１１】
さらに、衝突面１０に形成する突起の頂点は必ずしも噴出孔３の中心位置の延長線上にある必要はなく、たとえば図８に示すように、噴出孔３の中心位置の延長線上からずれた位置に頂点が位置するように突起４Ｅを形成してもよい。
この場合においても、噴出孔３を通過した冷媒が突起４Ｅに直接吹き付けられるので、冷媒の流速がゼロとなる淀み点が発生することがなく、熱伝達率を高くすることができる。
【００１２】
あるいは図９に示すように突起４Ｆの形状を、頂点が５つの星型形状の底面を有する錐としたり、図１０に示すように突起４Ｇの形状を、頂点が４つの星型形状の底面を有する錐としたりすると、突起４Ｆ、４Ｇの側面の面積が増加した分、突起の側面が放熱フィンの役目を果たすことにより、熱源５の冷却効率をより高めることができる。
【００１３】
また図１１に示すように、底面の形状が細長い略楕円形状で、図のように底面の略楕円形状の短手方向から見た形状が三角形となるような突起４Ｈを設けても冷媒の流速がゼロとなる淀み点が発生することがなく、熱伝達率を高くすることができる。
なお、図中のハッチングで示す三角形状は、底面の略楕円形状の短手方向に沿った突起４Ｈの断面を示す。
【００１４】
あるいは、図１１に示す突起４Ｈの矢印Ｃ方向の形状を三角形としたが、図１２に示す突起４Ｊのように、半円形状としても、突起の表面積が広くとれるので冷却効率は高くなる。
このように突起が肉薄な場合には、底面形状の短手方向から見た場合の突起の形状を半円形状とすることにより、突起の表面積を広くすることができるので、熱源５の冷却効率をより高めることができる。
さらに、図９や図１０で示した底面が星型形状の突起４Ｆ、４Ｇにおいても、突起を横方向から見た場合の形状を半円形状とすることにより、より広く突起の表面積を確保することができ、冷却効率をより高めることができる。
【００１５】
また図１３に示す変形例のように、底面の細長い略楕円形状の短手方向（図中矢印Ｄ方向）から見た場合の形状が、台形形状となり、略楕円形状の長手方向から見た場合の形状が三角形状となっている。
図中のハッチングで示す三角形状は、底面の略楕円形状の短手方向に沿った突起４Ｋの断面を示す。
このように、衝突面１０に平行な稜線７を持つ突起４Ｋを形成することにより、突起の表面積を広くすることができるので、より冷却効率を高めることができる。
なお、稜線７を持つ突起４Ｋを形成するものとしたが、稜線７の部分がやや丸みを帯びた突起であってもよい。
【００１６】
また図１４の（ａ）、（ｂ）に示すように、衝突面１０に設けた突起４Ｋの稜線７の一端側から他端側へ向けて冷媒が斜めに吹き付けられるように仕切り板２に設ける噴出孔３Ａに傾斜をつけてもよい。
これにより、噴出孔３Ａを通過させて突起４Ｋに冷媒を吹き付けると、冷媒が突起４Ｋの側面に当接しながら流れる距離を長くすることができ、より高い冷却効率を得ることができる。
【００１７】
あるいは図１５に示すように、仕切り板２の、突起４Ｋの稜線７と対応する位置に複数の噴出孔３１〜３６を設けてもよい。
この複数の噴出孔３１〜３６から突起４Ｋに向けて冷媒を吹き付けることにより、突起４Ｋの側面全面に冷媒を吹き付けることができ、より冷却効率を高めることができる。
【００１８】
あるいは、図１６に示すように仕切り板２に、長手方向が突起４Ｋの稜線７に沿った細長い略楕円形状の噴出孔３Ｂを設けてもよい。
これにより、上記噴出孔を複数設けた場合と同様に、突起４Ｋの広い面積に冷媒を吹き付けることができ、より冷却効率を高めることができる。
【００１９】
あるいはまた、図１７に示すように、冷却板１に形成した細長い略楕円形状の噴出孔３Ｂと対応する衝突面１０上に、複数の突起を持つ構成にしてもよい。
この場合には、突起４１、４２、４３にそれぞれ設けた稜線１７、１８、１９が、噴出孔３Ｂの長さ方向と直交する向きとなるように突起４１、４２、４３を形成する。
このように複数の突起を形成することにより、各突起がフィン構造を形成し、より冷却効率を向上させることができる。
【００２０】
またさらに図１８に示すように、仕切り板２に設けた噴出孔３を突き抜けて伸びる突起４Ｌを形成すると、仕切り板２の図中上方面より上は、噴出孔３によって冷媒の流れが狭められる前の領域であり、この領域では冷媒の流速が遅いので、突起の先端の形状を気にしなくてもよくなる。また、突起４Ｌおよび衝突面１０に吹き付ける冷媒が液体で、熱源５からの熱流が激しく衝突面１０の界面で冷媒が沸騰してしまうような場合でも、突起４Ｌの先端から突起表面に沿って冷媒を供給することができるので、冷媒のバーンアウト限界を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例を示す斜視図である。
【図２】実施例を示す断面図である。
【図３】衝突面上における冷媒の流速分布を示す模式的なグラフである。
【図４】突起の変形例を示す斜視図である。
【図５】突起の変形例を示す斜視図である。
【図６】突起の変形例を示す断面図である。
【図７】突起の変形例を示す断面図である。
【図８】突起の変形例を示す断面図である。
【図９】突起の変形例を示す斜視図である。
【図１０】突起の変形例を示す斜視図である。
【図１１】突起の変形例を示す斜視図である。
【図１２】突起の変形例を示す斜視図である。
【図１３】突起の変形例を示す斜視図である。
【図１４】噴出孔の変形例を示す斜視図である。
【図１５】噴出孔の変形例を示す断面図である。
【図１６】噴出孔の変形例を示す斜視図である。
【図１７】突起の変形例を示す斜視図である。
【図１８】突起の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    冷却板
２    仕切り板
３、３Ａ、３Ｂ、３１、３２、３３、３４、３５、３６    噴出孔
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆ、４Ｇ、４Ｈ、４Ｊ、４Ｋ、４Ｌ    突起
５    熱源
７、１７、１８、１９    稜線
１０    衝突面
１１    熱源面
【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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