(57)【要約】  高密度に実装された発熱量の大きい複数の電子部品に対しても、冷媒の駆動源を必要とすることなく効率よく冷却することのできる冷却システムを提供する。本発明の冷却システム（１）は、熱源を冷却する冷却領域（１０）の前記熱源の配置に沿う方向が最も長くなる長手方向に沿って略一定の断面積を有する受熱部（１１）と、冷媒を前記受熱部内に液体の状態で供給する供給管（１２）と、受熱すると気化する前記冷媒を前記受熱部内から回収する回収管（１３）と、回収された前記冷媒を冷却して液体の状態で前記供給管に供給する放熱部（１４）と、を有し、前記受熱部は、前記供給管から供給される前記冷媒を前記長手方向に沿って前記受熱部内に流し出す冷媒経路（１５）を有する。
2017150415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源を冷却する冷却領域の前記熱源の配置に沿う方向が最も長くなる長手方向に沿って略一定の断面積を有する受熱部と、  冷媒を前記受熱部内に液体の状態で供給する供給管と、  受熱すると気化する前記冷媒を前記受熱部内から回収する回収管と、  回収された前記冷媒を冷却して液体の状態で前記供給管に供給する放熱部と、を有し、  前記受熱部は、前記供給管から供給される前記冷媒を前記長手方向に沿って前記受熱部内に流し出す冷媒経路を有する、冷却システム。
【請求項２】
前記受熱部は、略一定の断面形状によって前記略一定の断面積とする、請求項１記載の冷却システム。
【請求項３】
前記冷媒経路は、前記長手方向に沿って前記受熱部内の底面に植設され、前記受熱部内の前記長手方向の両端の壁面に密着し、前記受熱部内の天井との間は開放されている一様の高さの第１のフィンと、前記受熱部内の前記長手方向の一方の側面との間に形成される溝状部分を有する、請求項１または２記載の冷却システム。
【請求項４】
前記第１のフィンは、前記受熱部内に流れ出た前記冷媒の液面よりも高い、請求項３記載の冷却システム。
【請求項５】
前記冷媒経路は、前記長手方向に延伸し、前記冷媒を前記受熱部の一端から流入させて外周面に設けた複数の横穴および他端に設けた先端穴から前記冷媒を前記受熱部内に流入させ、前記受熱部内の底面から離して設けられた管を有する、請求項１または２記載の冷却システム。
【請求項６】
前記冷媒経路は、前記冷媒を前記長手方向に沿って略均等に前記受熱部内に流し出す、請求項１から５の内の１項記載の冷却システム。
【請求項７】
前記受熱部は、前記長手方向に沿って前記受熱部内の底面に植設された第２のフィンを有する、請求項１から６の内の１項記載の冷却システム。
【請求項８】
前記受熱部の前記冷却領域は、複数の熱源の熱を受熱する、請求項１から７の内の１項記載の冷却システム。
【請求項９】
前記受熱部の前記断面形状は、多角形、もしくは直線部と曲線部との複合形状を有する、請求項２から８の内の１項記載の冷却システム。
【請求項１０】
熱源を冷却する冷却領域の前記熱源の配置に沿う方向が最も長くなる長手方向に沿って略一定の断面積を有する受熱部と、  前記受熱部内に液体の状態で供給され、受熱すると気化して前記受熱部内から回収される冷媒と、  液体の状態で供給される前記冷媒を前記長手方向に沿って前記受熱部内に流し出す冷媒経路と、を有する冷却器。
【請求項１１】
前記受熱部は、略一定の断面形状によって前記略一定の断面積とする、請求項１０記載の冷却器。
【請求項１２】
前記冷媒経路は、前記長手方向に沿って前記受熱部内の底面に植設され、前記受熱部内の前記長手方向の両端の壁面に密着し、前記受熱部内の天井との間は開放されている一様の高さの第１のフィンと、前記受熱部内の前記長手方向の一方の側面との間に形成される溝状部分を有する、請求項１０または１１記載の冷却器。
【請求項１３】
前記第１のフィンは、前記受熱部内に流れ出た前記冷媒の液面よりも高い、請求項１２記載の冷却器。
【請求項１４】
前記冷媒経路は、前記長手方向に延伸し、前記冷媒を前記受熱部の一端から流入させて外周面に設けた複数の横穴および他端に設けた先端穴から前記冷媒を前記受熱部内に流入させ、前記受熱部内の底面から離して設けられた管を有する、請求項１０または１１記載の冷却器。
【請求項１５】
前記冷媒経路は、前記冷媒を前記長手方向に沿って略均等に前記受熱部内に流し出す、請求項１０から１４の内の１項記載の冷却器。
【請求項１６】
前記受熱部は、前記長手方向に沿って前記受熱部内の底面に植設された第２のフィンを有する、請求項１０から１５の内の１項記載の冷却器。
【請求項１７】
前記受熱部の前記冷却領域は、複数の熱源の熱を受熱する、請求項１０から１６の内の１項記載の冷却器。
【請求項１８】
前記受熱部の前記断面形状は、多角形、もしくは直線部と曲線部との複合形状を有する、請求項１１から１７の内の１項記載の冷却器。
【請求項１９】
熱源を冷却する冷却領域の前記熱源の配置に沿う方向が最も長くなる長手方向に沿って略一定の断面積を有する受熱部に、液体の状態で供給される冷媒を冷媒経路により前記長手方向に沿って前記受熱部内に流し出し、  前記受熱部が受熱すると気化する前記冷媒を前記受熱部内から回収し、  回収された前記冷媒を冷却して液体の状態で前記受熱部に供給する、冷却方法。
【請求項２０】
前記冷媒を冷媒経路により前記長手方向に沿って前記受熱部内に流し出す、請求項１９記載の冷却方法。
【請求項２１】
前記受熱部は、略一定の断面形状によって前記略一定の断面積とする、請求項１９または２０記載の冷却方法。
【請求項２２】
前記冷媒経路は、前記長手方向に沿って前記受熱部内の底面に植設され、前記受熱部内の前記長手方向の両端の壁面に密着し、前記受熱部内の天井との間は開放されている一様の高さの第１のフィンと、前記受熱部内の前記長手方向の一方の側面との間に形成される溝状部分を有する、請求項２０または２１記載の冷却方法。
【請求項２３】
前記第１のフィンは、前記受熱部内に流れ出た前記冷媒の液面よりも高い、請求項２２記載の冷却方法。
【請求項２４】
前記冷媒経路は、前記長手方向に延伸し、前記冷媒を前記受熱部の一端から流入させて外周面に設けた複数の横穴および他端に設けた先端穴から前記冷媒を前記受熱部内に流入させ、前記受熱部内の底面から離して設けられた管を有する、請求項２０または２１記載の冷却方法。
【請求項２５】
前記冷媒を前記長手方向に沿って略均等に前記受熱部内に流し出す、請求項１９から２４の内の１項記載の冷却方法。
【請求項２６】
前記受熱部は、前記長手方向に沿って前記受熱部内の底面に植設された第２のフィンを有する、請求項１９から２５の内の１項記載の冷却方法。
【請求項２７】
前記受熱部の前記冷却領域は、複数の熱源の熱を受熱する、請求項１９から２６の内の１項記載の冷却方法。
【請求項２８】
前記受熱部の前記断面形状は、多角形、もしくは直線部と曲線部との複合形状を有する、請求項２１から２７の内の１項記載の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、電子機器や電子部品から発生した熱を冷媒の気化と凝縮のサイクルを用いて輸送し放熱する冷却技術に関する。
【背景技術】
【０００２】  半導体などの電子部品のプロセス技術や実装技術の進歩により、電子機器の小型化が進んでいる。一方で、情報端末などの電子機器が処理すべき情報量は増大を続けており、電子機器に搭載されている電子部品の発熱量が増大している。【０００３】  電子部品を空冷する場合、十分な空冷の効果を得るためには大きなヒートシンクが必要となる。しかしながら、実装密度の高い電子機器では、ヒートシンクを配置する空間には限界がある。そのため、冷却風の風速を上げるなどの対策を施すと、空冷ファンの電力が増大し、運用コストが増加してしまう。【０００４】  電子部品を水冷する場合、冷却器の受熱部を電子部品に、放熱部を電子部品から離れた場所に分けて設置できるので、電子機器内で冷却に必要な空間は空冷の場合よりも小さくて済む。さらに、冷媒への熱伝導性を改善するために、受熱部にフィン構造を設けた冷却器が、特許文献１や特許文献２に開示されている。また、冷媒の供給を停止した際の温度上昇を緩慢にすることのできる冷却器が、特許文献３に開示されている。【０００５】  しかしながら、上記のような水冷において、熱源である電子部品が多数ある場合、冷媒の温度が上昇し、冷媒の下流側に位置する電子部品の冷却効率が低下してしまう。そのため、ポンプの電力を増大させて冷媒の流量を増やす対策を施すと、運用コストが増加してしまう。さらに、冷媒の流量を増やすと、冷却系の圧力が増加し冷媒漏れのリスクが増加する。【０００６】  特許文献４には、電子部品から発生した熱を、冷媒の気化と凝縮のサイクルを用いて輸送し放熱する、相変化冷却を用いた冷却装置が開示されている。特許文献４によれば、熱源である複数の電子部品にそれぞれ接触させる複数の受熱器を直列に接続し、最上流部の受熱器の冷媒流入口に逆止弁を設置する。各受熱器は、冷媒が気化する時の潜熱として熱源から熱を奪う。この時の受熱器内の冷媒温度は、冷媒の飽和蒸気圧力で一義的に定まる飽和蒸気温度で決まるため、相変化が起こっている間の冷媒温度はほぼ一定となる。これにより、冷媒循環のための駆動電力を必要とせずに、高い発熱量に対応可能な小型の冷却装置を実現するとしている。【０００７】  相変化冷却を用いた冷却装置の関連技術が、特許文献５にも開示されている。特許文献５によれば、熱源からの吸熱による冷媒の沸騰現象のプロセスにおいて、遷移沸騰の生じうる温度領域における核沸騰による沸騰冷却をより大きな冷却面積に対して可能とする。これにより相変化冷却の効率を改善するとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１５７２４７号
【特許文献２】国際公開第２０１１／００４８１５号
【特許文献３】特開２０１４−２２０４５２号公報
【特許文献４】特開２０１４−１１６３８５号公報
【特許文献５】特開２００７−１５０２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  しかしながら、特許文献４に開示された冷却装置は、相変化冷却を用いていても、冷媒の上流側の受熱部と下流側の受熱部の冷却効果には差が生じている。【００１０】  これは、上流側の受熱部と下流側の受熱部の内部の圧力が異なるためである。すなわち、各受熱部内の圧力は、放熱部での凝縮温度で決定される圧力に、放熱部から各受熱部までの圧力損失を加えた圧力となる。最下流側の受熱部内の圧力は、放熱部の圧力に受熱部から放熱部まで配管の圧力損失を足した圧力である。最上流側の受熱部内の圧力は、放熱部の圧力に、最上流の受熱部から放熱部までの全ての受熱部と配管とに生じる圧力損失を足した圧力である。さらに、受熱部は熱伝達面積を増やすための構造を有するため、受熱部の圧力損失は単純な配管のそれよりも大きい。そのため、上流側の受熱部内の圧力は、下流側のそれと比べ大きくなり、沸点が上昇する。その結果、熱源の温度も高くなりやすくなる。【００１１】  一方で、最上流の受熱部では、放熱部での凝縮により沸点よりも低温に過冷却された液体冷媒が流入するため、熱源からの熱量の一部が液体冷媒を沸点に到達させるまでの熱容量分の顕熱として使われ、気化熱として冷媒に吸熱される熱量は小さくなる。その結果、最上流の受熱部では、他の受熱部と比較して、熱源の沸点からの温度上昇は小さくなる。しかしながら、最上流から２番目以降の受熱部には過冷却された冷媒は届かないため、顕熱の寄与がない。【００１２】  以上のように、特許文献４の冷却装置は、水冷の場合に問題となる下流側での冷却効果の低下は抑制されるが、逆に、上流側での冷却効果が低下しやすいという課題を有している。そして、特許文献４や特許文献５に開示された冷却装置には、この課題と解決についての開示や示唆はない。【００１３】  本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高密度に実装された発熱量の大きい複数の電子部品に対しても、冷媒の駆動源を必要とすることなく効率よく冷却することのできる冷却システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】  本発明の冷却システムは、熱源を冷却する冷却領域の前記熱源の配置に沿う方向が最も長くなる長手方向に沿って略一定の断面積を有する受熱部と、冷媒を前記受熱部内に液体の状態で供給する供給管と、受熱すると気化する前記冷媒を前記受熱部内から回収する回収管と、回収された前記冷媒を冷却して液体の状態で前記供給管に供給する放熱部と、を有し、前記受熱部は、前記供給管から供給される前記冷媒を前記長手方向に沿って前記受熱部内に流し出す冷媒経路を有する。【００１５】  本発明の冷却器は、熱源を冷却する冷却領域の前記熱源の配置に沿う方向が最も長くなる長手方向に沿って略一定の断面積を有する受熱部と、前記受熱部内に液体の状態で供給され、受熱すると気化して前記受熱部内から回収される冷媒と、液体の状態で供給される前記冷媒を前記長手方向に沿って前記受熱部内に流し出す冷媒経路と、を有する。【００１６】  本発明の冷却方法は、熱源を冷却する冷却領域の前記熱源の配置に沿う方向が最も長くなる長手方向に沿って略一定の断面積を有する受熱部に、液体の状態で供給される冷媒を前記長手方向に沿って前記受熱部内に流し出し、前記受熱部が受熱すると気化する前記冷媒を前記受熱部内から回収し、回収された前記冷媒を冷却して液体の状態で前記受熱部に供給する。
【発明の効果】
【００１７】  本発明によれば、高密度に実装された発熱量の大きい複数の電子部品に対しても、冷媒の駆動源を必要とすることなく効率よく冷却することのできる冷却システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態の冷却システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の冷却システムの構成を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の冷却システムの受熱部の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の冷却システムの受熱部の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態の冷却システムの受熱部の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態の冷却システムの受熱部の構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態の冷却システムの受熱部の液管の構成を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態の冷却システムの受熱部の別の液管の構成を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態の冷却システムの受熱部のさらに別の液管の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】  以下、図を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。（第１の実施形態）  図１は、本発明の第１の実施形態の冷却システムの構成を示す図である。冷却システム１は、熱源を冷却する冷却領域１０の前記熱源の配置に沿う方向が最も長くなる長手方向に沿って略一定の断面積を有する受熱部１１を有する。さらに、冷媒を前記受熱部１１内に液体の状態で供給する供給管１２と、受熱すると気化する前記冷媒を前記受熱部１１内から回収する回収管１３とを有する。さらに、回収された前記冷媒を冷却して液体の状態で前記供給管１２に供給する放熱部１４を有する。さらに、前記受熱部１１は、前記供給管１２から供給される前記冷媒を前記長手方向に沿って前記受熱部１１内に流し出す冷媒経路１５を有する。
【００２０】  冷却システム１によれば、供給管１２から受熱部１１内に供給される冷媒が、冷媒の上流側と下流側とで略均等に分配され、さらに上流側での圧力上昇が防げるため、受熱部１１の上流側と下流側とで同等の冷却効果が実現される。
【００２１】  以上のように、本実施形態によれば、高密度に実装された発熱量の大きい複数の電子部品に対しても、冷媒の駆動源を必要とすることなく効率よく冷却することのできる冷却システムを提供することができる。（第２の実施形態）  図２は、本発明の第２の実施形態の冷却システムの構成を示す図である。冷却システム２は、受熱部２１と供給管２２と回収管２３と放熱部２４とを有する。冷却システム２は、複数の熱源２６である電子部品で発生した熱を、サーモサイフォンの原理を用いて冷却することができる。電子部品は、半導体デバイスやトランスや小型モータなどとすることができるが、これらには限定されない。また、図２では熱源２６を４個記載しているが、これには限定されない。
【００２２】  受熱部２１は、熱源２６で発生する熱を受熱して熱源２６を冷却する冷却領域２０を有する。さらに、受熱部２１は、冷却領域２０の熱源２６の配置に沿う方向が最も長くなる長手方向に沿って略一定の断面積を有する。供給管２２は、相変化冷却する冷媒を受熱部２１内に液体の状態で供給する。さらに、受熱部２１は、受熱部２１内に長手方向に沿って設けられ、供給管２２から供給される冷媒を長手方向に沿って略均等に受熱部２１内に流し出す冷媒経路を有する。受熱部２１の詳細は後述する。
【００２３】  回収管２３は、受熱部２１で受熱して気化した冷媒を、受熱部２１内から放熱部２４に回収する。放熱部２４は、熱源２６から離れた場所に設置されている。放熱部２４は、フィンアンドチューブのラジエータとすることができるが、これには限定されない。図２の放熱部２４は、空冷ファン２５が取り付けられ、空冷ファン２５による冷却風で放熱する構造を有する。さらに、放熱部２４は、供給管２２に接続している。
【００２４】  受熱部２１と回収管２３と放熱部２４と供給管２２とが形成する内部空間は密閉されており、相変化冷却するための低沸点の冷媒が封入されている。さらに、前記空間は、前記冷媒の液体と飽和蒸気とで満たされている。
【００２５】  熱源２６で発生した熱は、受熱部２１の冷却領域２０で、受熱部２１内に封入された冷媒に潜熱として吸収される。これにより、熱源２６は冷却される。一方、受熱部２１での吸熱で発生した冷媒の蒸気は、回収管２３を介して放熱部２４へ流入する。放熱部２４では、冷媒蒸気と、空冷ファン６によりラジエータを通過する冷却風とで熱交換が行われ、冷媒蒸気が冷やされて凝縮し液体となる。液体となった冷媒は、供給管２２を介して受熱部２１へ再び供給される。
【００２６】  図３は、冷却システム２の受熱部２１の構成を示す断面図（図２のＡ−Ａ’断面）である。図４は、冷却システム２の受熱部２１の構成を示す断面図（図２のＢ−Ｂ’断面）である。なお、図４では冷媒の記載は省略されている。
【００２７】  受熱部２１の冷却領域２０は、各熱源２６を覆うようにして、複数の熱源２６に接触している。冷却領域２０は、熱源２６を接触させることのできる領域で、受熱部２１の場合はその底面に相当する。また、底面において、前記の冷媒経路に対向する部分を冷却領域２０から除いてもよい。また、底面に冷却領域２０を区別して設けてもよい。例えば、受熱部２１の場合、図３や図４のように、後述する第２のフィン２８を設けた４箇所の領域の底面であって、前記４箇所を囲む領域を冷却領域２０としてもよい。
【００２８】  受熱部２１は、冷却領域２０の熱源２６の配置に沿う方向が最も長くなる長手方向に沿って、略一定の断面積を有する。ここで断面積とは、受熱部２１の内周の断面の面積をいう。長手方向は、図４に示すように、熱源２６の配列する方向に相当する。受熱部２１は、この内周の断面を、長手方向に沿って略一定の断面形状とすることで、前記略一定の断面積を実現することができる。
【００２９】  ここで略一定とは、冷媒の蒸気が回収口３１から回収される際に、受熱部２１の内部に、冷媒の沸騰に影響を及ぼすほどの圧力分布を部分的にもたらさない程度に、一定の断面積とすることを指す。これにより、受熱部２１の冷却領域２０に、冷却効果が低下する部分が生じてしまうことを防ぐことができる。よって、本実施形態の冷却システム２では、断面積を一定にすることは好ましく、略一定にすることも好ましい。
【００３０】  また、受熱部２１の断面形状は、図３に示すように長方形であるが、これには限定されない。断面形状は、三角形や五角形などの多角形でもよく、蒲鉾型のように直線部と曲線部との複合形状でもよい。また、断面形状は、外周の一部に突起を有する形状でもよい。
【００３１】  受熱部２１は、内部に第１のフィン２７を有する。第１のフィン２７は、長手方向に沿って受熱部２１内の底面に植設され、受熱部２１内の長手方向の両端の壁面に密着し、受熱部２１内の天井との間は開放されている一様の高さを有する。この第１のフィン２７と、受熱部２１内の長手方向の一方の側面との間に形成される溝状部分３２は、受熱部２１に設けられた供給口３０を介して供給管２２により供給される液体の冷媒２９の冷媒経路となる。図４で供給口３０は、受熱部２１内の長手方向の第１のフィン２７側の側面に設けられているが、これには限定されない。供給口３０は、溝状部分３２に液体の冷媒２９を供給できるよう設けられていればよい。
【００３２】  供給口３０から受熱部２１に供給された冷媒２９は、第１のフィン２７に流れをせき止められる。第１のフィン２７は、溝等が切られておらず、長手方向の両端の壁面に密着しているため、冷媒２９は、第１のフィン２７の高さを越えなければ、溝状部分３２に留まり、冷却領域２０側へは流出しない。冷媒２９の液面が第１のフィン２７の高さを越えると、冷媒２９は冷却領域２０側に向かって略均等に流出する。
【００３３】  これにより、放熱部２４での凝縮で沸点よりも低温に過冷却された冷媒２９は、複数の熱源２６に対して略均等に供給される。よって、各熱源２６は、発熱量の一部が液温上昇のための顕熱として冷媒２９に吸収されるため、冷媒２９の沸点からの温度上昇が抑えられる。すなわち、各熱源２６は、冷媒２９が供給される供給口３０に対して上流側であっても下流側であっても、効率よく略均等に冷却されることができる。なお、冷却動作中に、冷却領域２０側に流れ出た冷媒２９の液面は、第１のフィン２７の高さよりも低くなるように設定される。
【００３４】  なお、各々の熱源２６に略均等に供給された冷媒２９により各々の熱源２６が略均等に冷却される際の略均等とは、熱源である電子部品が、各々その動作を正常に行える程度に均等に冷却されていればよく、これを満たす範囲でのばらつきを許容する均等を指す。よって、本実施形態の冷却システム２では、冷媒を均等に供給することは好ましく、略均等に供給することも好ましい。
【００３５】  受熱部２１は、内部に第２のフィン２８を設けることができる。第２のフィン２８は、長手方向に沿って受熱部２１内の底面に植設される。第２のフィン２８は、図４に示すように、熱源２６ごとに設けることができる。第２のフィン２８により、受熱部２１は、熱源２６からの熱を効率よく冷媒２９に伝達することができる。第２のフィン２８は、図３と図４に示すように、高さや厚さや長さを同じにすることができるが、これには限定されない。第２のフィン２８は、各々の熱源２６の寸法や発熱量などの特徴に応じて、適切に設計することができる。そして、第２のフィン２８を設けた領域の底面であって、第２のフィン２８を取り囲む領域を、冷却領域２０とすることができる。
【００３６】  液体の冷媒２９は、熱源２６から受熱した熱を気化熱として冷媒蒸気となり、回収口３１へ流れる。このとき、受熱部２１の内部は、冷却領域２０の熱源２６の配置に沿う方向が最も長くなる長手方向に沿って、略一定の断面積を有する。そのため、受熱部２１内の冷媒蒸気は、その移動の際に急激な膨張や圧縮などによる圧力損失を受けない。さらに、第２のフィン２８と天井との隙間により、冷媒蒸気は妨げなく隙間を移動することができる。よって、上流側で発生した冷媒蒸気であっても、圧力損失をほとんど受けることなく回収口３１へ向かうことができる。その結果、相変化冷却を複数の熱源に対して直列的に行う場合、冷媒の上流側で冷媒蒸気の圧力が高くなることによる冷却効果の低下を防ぐことができる。
【００３７】  以上のように、受熱部２１では、複数の熱源２６に対して過冷却された液体の冷媒２９が略均等に供給され、各熱源２６からの吸熱により気化した冷媒蒸気は圧力損失をほとんど受けることがない。このことから、冷媒蒸気を回収する回収口３１は、受熱部２１内の液体の冷媒を流し出してしまうなどの冷却効果に及ぼす影響のない範囲で、任意の位置に設けることができる。
【００３８】  また、受熱部２１の、長手方向に沿って一定の断面形状を有する形状は、長手方向に沿って射出成型された押出し材での製造が可能であり、必要に応じて長手方向の長さも容易に変更可能であるため、汎用性が高く低コストで製造することができる。さらに、複数の受熱部を配管を介して直列に接続する構造に比べても、接続に必要なコストが不要となるため、低コスト化が可能である。
【００３９】  以上のように、冷却システム２によれば、供給管２２から受熱部２１内に供給される冷媒が上流側と下流側とで略均等に分配され、さらに上流側での圧力上昇が防げるため、受熱部２１の上流側と下流側とで同等の冷却効果が実現される。
【００４０】  以上のように、本実施形態によれば、高密度に実装された発熱量の大きい複数の電子部品に対しても、冷媒の駆動源を必要とすることなく効率よく冷却することのできる冷却システムを提供することができる。（第３の実施形態）  本発明の第３の実施形態の冷却システムは、第２の実施形態の冷却システム２の受熱部２１の冷媒経路が第１のフィン２７による溝状部分３２であるのに対して、冷媒経路として液管を備えている点が異なる。本実施形態の冷却システムの他の部分は、第２の実施形態の冷却システム２と同様であるので、重複する部分の説明は省略する。
【００４１】  図５は、本実施形態の冷却ステムの受熱部２１の構成を示す断面図（第２の実施形態の図４に相当）である。図６は、本冷却システムの受熱部２１の構成を示す断面図（図５のＣ−Ｃ’断面）である。なお、図５では冷媒の記載は省略されている。
【００４２】  受熱部２１は、受熱部２１内に冷媒経路としての液管３３を有する。液管３３は、受熱部２１に設けられた供給口３０を介して、供給管２２に接続する。液管３３は、熱源２６からの熱を直接受けないようにするために、熱源２６が接する受熱部２１の底面から離れて、受熱部２１内の長手方向に延伸して設けられる。
【００４３】  液管３３は、供給管２２から供給される液体の冷媒を、各熱源２６の冷却のために分配する横穴３４と先端穴３５とを有する。横穴３４と先端穴３５とは、各熱源２６に対して冷媒が略均等に分配されるように設けられている。この詳細は、後述の図７、図８、図９で説明する。図７、図８、図９の構造により、液管３３は各熱源２６に対して冷媒を略均等に分配することができる。
【００４４】  各熱源２６の熱を効率よく冷媒に伝達するために設けられている第２のフィン２８は、横穴３４から流れ出る冷媒の流れを妨げないように設けられることが好ましい。例えば、第２のフィン２８は、横穴３４に対向する位置を避けて設けられる。
【００４５】  図７は、本実施形態の冷却システムの受熱部２１の液管３３ａの構成を示す図である。図７の構成では、横穴３４ａは、液管３３ａの側面（図７の正面図では左側の側面）に設けられる。さらに、先端穴３５ａ部分には、横穴３４ａが液管３３ａの内壁に位置する高さまでの仕切り３６ａが設けられる。この構成により、供給管２２から液管３３ａ内に流れ込んだ冷媒の液面が、横穴３４ａや仕切り３６ａで仕切られた先端穴３５ａに達すると、横穴３４ａや先端穴３５ａから、同時に受熱部２１内に流れ出ることが可能となる。
【００４６】  図８は、本実施形態の冷却システムの受熱部２１の液管の別の構成を示す図である。図８の構成では、横穴３４ｂは図７と同様である。先端穴３５ｂの部分は、先端を細くすぼませることによって、図７の仕切り３６ａと同様の効果を得ている。この構成により、液管３３ｂ中の冷媒が、横穴３４ｂと先端穴３５ｂから同時に受熱部２１内に流れ出ることが可能となる。
【００４７】  図９は、本実施形態の冷却システムの受熱部２１の液管のさらに別の構成を示す図である。図９の構成では、液管３３ｃの下部（図９の正面図では下側の面）に横穴３４ｃを設け、横穴３４ｃの大きさと密度と先端穴３５ｃの大きさとを調整する。これにより、各横穴３４ｃと先端穴３５ｃとから、初期段階では供給口３０に近い横穴３４ｃから順に冷媒が流れ出るが、定常段階では各横穴３４ｃと先端穴３５ｃとから冷媒が同時に流れ出るようにすることができる。
【００４８】  以上の図７、図８、図９の構造により、液管３３は各熱源２６に対して冷媒を略均等に分配することができる。すなわち、図７〜図９において、横穴の数や寸法や位置は、熱源の数や発熱量などに応じて、任意に調整することができる。また、冷媒を各熱源２６に対して略均等に供給できるのであれば、例えば、先端穴３５からのみの冷媒の供給や、横穴３４からのみの冷媒の供給としてもよい。
【００４９】  なお、供給管２２から液体の状態で供給される冷媒を、受熱部２１の長手方向に沿って受熱部２１内に略均等に流し出す冷媒経路は、溝状部分３２や液管３３には限定されない。冷媒経路は、冷媒を長手方向に沿って受熱部２１内に略均等に流し出すものであればよい。また、冷媒経路は、受熱部２１の内側に設けられることには限定されない。冷媒経路は、受熱部２１の外側に設けられていてもよい。
【００５０】  以上のように、本実施形態の冷却システムによれば、供給管２２から受熱部２１内に供給される冷媒が上流側と下流側とで略均等に分配され、さらに上流側での圧力上昇が防げるため、受熱部２１の上流側と下流側とで同等の冷却効果が実現される。
【００５１】  以上のように、本実施形態によれば、高密度に実装された発熱量の大きい複数の電子部品に対しても、冷媒の駆動源を必要とすることなく効率よく冷却することのできる冷却システムを提供することができる。
【００５２】  以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００５３】  また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。（付記１）  熱源を冷却する冷却領域の前記熱源の配置に沿う方向が最も長くなる長手方向に沿って略一定の断面積を有する受熱部と、  冷媒を前記受熱部内に液体の状態で供給する供給管と、  受熱すると気化する前記冷媒を前記受熱部内から回収する回収管と、  回収された前記冷媒を冷却して液体の状態で前記供給管に供給する放熱部と、を有し、  前記受熱部は、前記供給管から供給される前記冷媒を前記長手方向に沿って前記受熱部内に流し出す冷媒経路を有する、冷却システム。（付記２）前記受熱部は、略一定の断面形状によって前記略一定の断面積とする、付記１記載の冷却システム。（付記３）  前記冷媒経路は、前記長手方向に沿って前記受熱部内の底面に植設され、前記受熱部内の前記長手方向の両端の壁面に密着し、前記受熱部内の天井との間は開放されている一様の高さの第１のフィンと、前記受熱部内の前記長手方向の一方の側面との間に形成される溝状部分を有する、付記１または２記載の冷却システム。（付記４）  前記第１のフィンは、前記受熱部内に流れ出た前記冷媒の液面よりも高い、付記３記載の冷却システム。（付記５）  前記冷媒経路は、前記長手方向に延伸し、前記冷媒を前記受熱部の一端から流入させて外周面に設けた複数の横穴および他端に設けた先端穴から前記冷媒を前記受熱部内に流入させ、前記受熱部内の底面から離して設けられた管を有する、付記１または２記載の冷却システム。（付記６）  前記冷媒経路は、前記冷媒を前記長手方向に沿って略均等に前記受熱部内に流し出す、付記１から５の内の１項記載の冷却システム。（付記７）  前記受熱部は、前記長手方向に沿って前記受熱部内の底面に植設された第２のフィンを有する、付記１から６の内の１項記載の冷却システム。（付記８）  前記受熱部の前記冷却領域は、複数の熱源の熱を受熱する、付記１から７の内の１項記載の冷却システム。（付記９）  前記受熱部の前記断面形状は、多角形、もしくは直線部と曲線部との複合形状を有する、付記２から８の内の１項記載の冷却システム。（付記１０）  熱源を冷却する冷却領域の前記熱源の配置に沿う方向が最も長くなる長手方向に沿って略一定の断面積を有する受熱部と、  前記受熱部内に液体の状態で供給され、受熱すると気化して前記受熱部内から回収される冷媒と、  液体の状態で供給される前記冷媒を前記長手方向に沿って前記受熱部内に流し出す冷媒経路と、を有する冷却器。（付記１１）前記受熱部は、略一定の断面形状によって前記略一定の断面積とする、付記１０記載の冷却器。（付記１２）  前記冷媒経路は、前記長手方向に沿って前記受熱部内の底面に植設され、前記受熱部内の前記長手方向の両端の壁面に密着し、前記受熱部内の天井との間は開放されている一様の高さの第１のフィンと、前記受熱部内の前記長手方向の一方の側面との間に形成される溝状部分を有する、付記１０または１１記載の冷却器。（付記１３）  前記第１のフィンは、前記受熱部内に流れ出た前記冷媒の液面よりも高い、付記１２記載の冷却器。（付記１４）  前記冷媒経路は、前記長手方向に延伸し、前記冷媒を前記受熱部の一端から流入さ���て外周面に設けた複数の横穴および他端に設けた先端穴から前記冷媒を前記受熱部内に流入させ、前記受熱部内の底面から離して設けられた管を有する、付記１０または１１記載の冷却器。（付記１５）  前記冷媒経路は、前記冷媒を前記長手方向に沿って略均等に前記受熱部内に流し出す、付記１０から１４の内の１項記載の冷却器。（付記１６）  前記受熱部は、前記長手方向に沿って前記受熱部内の底面に植設された第２のフィンを有する、付記１０から１５の内の１項記載の冷却器。（付記１７）  前記受熱部の前記冷却領域は、複数の熱源の熱を受熱する、付記１０から１６の内の１項記載の冷却器。（付記１８）  前記受熱部の前記断面形状は、多角形、もしくは直線部と曲線部との複合形状を有する、付記１１から１７の内の１項記載の冷却器。（付記１９）  熱源を冷却する冷却領域の前記熱源の配置に沿う方向が最も長くなる長手方向に沿って略一定の断面積を有する受熱部に、液体の状態で供給される冷媒を冷媒経路により前記長手方向に沿って前記受熱部内に流し出し、  前記受熱部が受熱すると気化する前記冷媒を前記受熱部内から回収し、  回収された前記冷媒を冷却して液体の状態で前記受熱部に供給する、冷却方法。（付記２０）前記冷媒を冷媒経路により前記長手方向に沿って前記受熱部内に流し出す、付記１９記載の冷却方法。（付記２１）前記受熱部は、略一定の断面形状によって前記略一定の断面積とする、付記１９または２０記載の冷却方法。（付記２２）  前記冷媒経路は、前記長手方向に沿って前記受熱部内の底面に植設され、前記受熱部内の前記長手方向の両端の壁面に密着し、前記受熱部内の天井との間は開放されている一様の高さの第１のフィンと、前記受熱部内の前記長手方向の一方の側面との間に形成される溝状部分を有する、付記２０または２１記載の冷却方法。（付記２３）  前記第１のフィンは、前記受熱部内に流れ出た前記冷媒の液面よりも高い、付記２２記載の冷却方法。（付記２４）  前記冷媒経路は、前記長手方向に延伸し、前記冷媒を前記受熱部の一端から流入させて外周面に設けた複数の横穴および他端に設けた先端穴から前記冷媒を前記受熱部内に流入させ、前記受熱部内の底面から離して設けられた管を有する、付記２０または２１記載の冷却方法。（付記２５）  前記冷媒を前記長手方向に沿って略均等に前記受熱部内に流し出す、付記１９から２４の内の１項記載の冷却方法。（付記２６）  前記受熱部は、前記長手方向に沿って前記受熱部内の底面に植設された第２のフィンを有する、付記１９から２５の内の１項記載の冷却方法。（付記２７）  前記受熱部の前記冷却領域は、複数の熱源の熱を受熱する、付記１９から２６の内の１項記載の冷却方法。（付記２８）  前記受熱部の前記断面形状は、多角形、もしくは直線部と曲線部との複合形状を有する、付記２１から２７の内の１項記載の冷却方法。
【００５４】  この出願は、２０１６年３月４日に出願された日本出願特願２０１６−０４２４９２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００５５】  １、２    冷却システム  １０、２０    冷却領域  １１、２１    受熱部  １２、２２    供給管  １３、２３    回収管  １４、２４    放熱部  １５    冷媒経路  ２５    空冷ファン  ２６    熱源  ２７    第１のフィン  ２８    第２のフィン  ２９    冷媒  ３０    供給口  ３１    回収口  ３２    溝状部分  ３３、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ    液管  ３４、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ    横穴  ３５、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ    先端穴  ３６ａ    仕切り
【図１】
2017150415.tif 000003
【図２】
2017150415.tif 000004
【図３】
2017150415.tif 000005
【図４】
2017150415.tif 000006
【図５】
2017150415.tif 000007
【図６】
2017150415.tif 000008
【図７】
2017150415.tif 000009
【図８】
2017150415.tif 000010
【図９】
2017150415.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月24日(2018.8.24)
【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】
熱源を冷却する冷却領域の前記熱源の配置に沿う方向が最も長くなる長手方向に沿って略一定の断面積を有する受熱部と、
冷媒を前記受熱部内に液体の状態で供給する供給管と、
受熱すると気化する前記冷媒を前記受熱部内から回収する回収管と、
回収された前記冷媒を冷却して液体の状態で前記供給管に供給する放熱部と、を有し、
前記受熱部は、前記供給管から供給される前記冷媒を前記長手方向に沿って前記受熱部内に流し出す冷媒経路を有する、冷却システム。
【請求項２】
前記受熱部は、略一定の断面形状によって前記略一定の断面積とする、請求項１記載の冷却システム。
【請求項３】
前記冷媒経路は、前記長手方向に沿って前記受熱部内の底面に植設され、前記受熱部内の前記長手方向の両端の壁面に密着し、前記受熱部内の天井との間は開放されている一様の高さの第１のフィンと、前記受熱部内の前記長手方向の一方の側面との間に形成される溝状部分を有する、請求項１または２記載の冷却システム。
【請求項４】
前記第１のフィンは、前記受熱部内に流れ出た前記冷媒の液面よりも高い、請求項３記載の冷却システム。
【請求項５】
前記冷媒経路は、前記長手方向に延伸し、前記冷媒を前記受熱部の一端から流入させて外周面に設けた複数の横穴および他端に設けた先端穴から前記冷媒を前記受熱部内に流入させ、前記受熱部内の底面から離して設けられた管を有する、請求項１または２記載の冷却システム。
【請求項６】
前記冷媒経路は、前記冷媒を前記長手方向に沿って略均等に前記受熱部内に流し出す、請求項１から５の内の１項記載の冷却システム。
【請求項７】
前記受熱部は、前記長手方向に沿って前記受熱部内の底面に植設された第２のフィンを有する、請求項１から６の内の１項記載の冷却システム。
【請求項８】
前記受熱部の前記冷却領域は、複数の熱源の熱を受熱する、請求項１から７の内の１項記載の冷却システム。
【請求項９】
熱源を冷却する冷却領域の前記熱源の配置に沿う方向が最も長くなる長手方向に沿って略一定の断面積を有する受熱部と、
前記受熱部内に液体の状態で供給され、受熱すると気化して前記受熱部内から回収される冷媒と、
液体の状態で供給される前記冷媒を前記長手方向に沿って前記受熱部内に流し出す冷媒経路と、を有する冷却器。
【請求項１０】
熱源を冷却する冷却領域の前記熱源の配置に沿う方向が最も長くなる長手方向に沿って略一定の断面積を有する受熱部に、液体の状態で供給される冷媒を冷媒経路により前記長手方向に沿って前記受熱部内に流し出し、
前記受熱部が受熱すると気化する前記冷媒を前記受熱部内から回収し、
回収された前記冷媒を冷却して液体の状態で前記受熱部に供給する、冷却方法。
【国際調査報告】
2017150415.tif 000012
2017150415.tif 000013
2017150415.tif 000014
2017150415.tif 000015