(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体から熱を受ける受熱部と、上記受熱部から離間して配設され、回収した熱を放熱する放熱部と、上記受熱部で発生した熱を上記放熱部に移送するための液体冷媒と、上記液体冷媒が上記受熱部と放熱部とを通り循環するように配設される中空チューブとを備えた冷却ユニットであって、上記液体冷媒が受熱部で受けた熱により沸騰し発生させた気泡の浮力により該液体冷媒の循環流を形成するように構成され、上記放熱部は、上記中空チューブと共に液体冷媒の循環路の一部を成すと共に上記気泡を集めて冷却することにより凝集して液体状態とするための気泡溜りを有し、上記受熱部は、上記中空チューブ及び上記放熱部と共に上記液体冷媒の循環路の一部を成しかつ所定量の液体冷媒を収容可能とする受熱槽を含み、該受熱槽内に、仕切り板を配置することにより、前記放熱部から流入する液体冷媒が十分に熱を吸収して該放熱部に帰還する流路を有する、冷却ユニット。
【請求項２】
請求項１記載の冷却ユニット
において、前記受熱槽と前記放熱部を結ぶ２本の中空チューブを配設し、該中空チューブの一方が、他方より大きい径を有することを特徴とする冷却ユニット。
【請求項３】
請求項１記載の冷却ユニット
において、前記受熱槽と前記放熱部を結ぶ２本の中空チューブを配設し、該中空チューブの一方が、他方より短く設定されていることを特徴とする冷却ユニット。
【請求項４】
請求項１記載の冷却ユニット
において、前記受熱槽と前記放熱部を結ぶ２つの中空チューブを配設し、該中空チューブの一方が、他方より高い位置に配設されていることを特徴とする冷却ユニット。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか記載の冷却ユニット
において、前記受熱槽内に前記液体冷媒中の気泡発生を促進する気泡発生促進部材を配設したことを特徴とする冷却ユニット。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか記載の冷却ユニット
において、前記受熱槽内に前記液体冷媒へ熱の伝達を促進する熱伝達促進部材を配設したことを特徴とする冷却ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷却ユニットに係り、特に半導体素子等の発熱部品に適用される冷却ユニットに関する。電子機器にはＣＰＵをはじめとする発熱部品が多く配置されているので、その機器内部が過熱状態となるのを防止するために冷却ユニットが設けられている。近年では特にＣＰＵ等を効率良く駆動させるための冷却ユニットが望まれている。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、従来から採用されてい冷却ユニットとして強制空冷方式のもの及び強制液冷方式ものがある。図１（Ａ）は従来の強制空冷方式の冷却ユニット１００について示し、図１（Ｂ）は従来の強制液冷方式の冷却ユニット２００について示している。
【０００３】
図１（Ａ）に示すように、空冷方式の冷却ユニット１００では、発熱部品１０１にアルミニウム、銅等の熱伝達性の高い物資からなるヒートシンク１０３が接して設けられている。このヒートシンク１０３には放熱効果を高めるために多数のフィンが配設されている。冷却ユニット１００ではファン１０５により強制的に起こされた空気流でこれらのフィンを冷やすことで発熱部品１０１を冷却している。
【０００４】
また、図１（Ｂ）に示すように、液冷方式の冷却ユニット２００では、熱伝導性のコールドプレート２０３が発熱部品２０１に接して配設される。このコールドプレート２０３は発熱部品２０１とは反対側で液体冷媒２０９が循環しているパイプ２０４に接するように配されている。液体冷媒２０９が熱交換器２０７を通過する際に熱交換されて冷やされるのでコールドプレート２０３を冷却でき、よって隣接する発熱部品２０１も冷却される。この液冷方式の冷却ユニット２００では、液体冷媒２０９を循環させるためのポンプ２０５と冷却ファン２０８を備えた熱交換器２０７を備えており発熱部品２０１の強制的な冷却を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記空冷方式の冷却ユニット１００では、発熱部材１０１の冷却に空気が使用されるので熱伝達率が非常に小さく放熱効率が悪い。しかも、電気駆動されるファン１０５を利用するものであるため電源を必要とし、さらに騒音やファンの故障を原因とした問題が発生することがあった。
【０００６】
また、上記液冷方式の冷却ユニット２００では、熱伝導に関しては問題がないものの、ポンプ２０５とファン２０８を使用するので、空冷方式の場合と同様に騒音や故障を原因とした問題が発生することがあった。そして、冷却ユニット２００の場合には、ポンプ等の循環装置を設置するために大きなスペースを必要とし、さらにその保守をしなければず時間的、コスト的な面からの問題もあった。
【０００７】
したがって、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、外部駆動源を使用することながなく静かで、低コストであり、しかも発熱体から発生した熱を効率的に冷却できる冷却ユニットを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、次の手段を講じたものである。
請求項１記載の発明では、
発熱体から熱を受ける受熱部と、上記受熱部から離間して配設され、回収した熱を放熱する放熱部と、上記受熱部で発生した熱を上記放熱部に移送するための液体冷媒と、上記液体冷媒が上記受熱部と放熱部とを通り循環するように配設される中空チューブとを備えた冷却ユニットであって、上記液体冷媒が受熱部で受けた熱により沸騰し発生させた気泡の浮力により該液体冷媒の循環流を形成するように構成され、上記放熱部は、上記中空チューブと共に液体冷媒の循環路の一部を成すと共に上記気泡を集めて冷却することにより凝集して液体状態とするための気泡溜りを有し、上記受熱部は、上記中空チューブ及び上記放熱部と共に上記液体冷媒の循環路の一部を成しかつ所定量の液体冷媒を収容可能とする受熱槽を含み、該受熱槽内に、仕切り板を配置することにより、前記放熱部から流入する液体冷媒が十分に熱を吸収して該放熱部に帰還する流路を有する、冷却ユニットとなる。
【００１１】
さらに、請求項２記載の発明では、請求項１記載の冷却ユニットにおいて、前記受熱槽と前記放熱部を結ぶ２本の中空チューブを配設し、該中空チューブの一方が、他方より大きい径を有することを特徴とすることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項３記載の発明では、請求項１記載の冷却ユニットにおいて、前記受熱槽と前記放熱部を結ぶ２本の中空チューブを配設し、該中空チューブの一方が、他方より短く設定されていることを特徴とするものである。
また、請求項４記載の発明では、請求項１記載の冷却ユニットにおいて、前記受熱槽と前記放熱部を結ぶ２つの中空チューブを配設し、該中空チューブの一方が、他方より高い位置に配設されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項５記載の発明では、請求項１から４のいずれか記載の冷却ユニットにおいて、前記受熱槽内に前記液体冷媒中の気泡発生を促進する気泡発生促進部材を配設したことを特徴とするものである。
また、請求項６記載の発明では、請求項１から４のいずれか記載の冷却ユニットにおいて、前記受熱槽内に前記液体冷媒へ熱の伝達を促進する熱伝達促進部材を配設したことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項１記載の発明によれば、受熱槽の液体冷媒は発熱体からの熱を受けて高温となり、所定温度以上になると沸騰して気泡を発する。この気泡は受熱槽から発熱部へ通じる中空チューブの内で、いずれか流通抵抗の少ない中空チューブを介して発熱部に向け上昇することになる。これにより、気泡の浮力に基づく液体冷媒の上昇流が生じる。その一方でこの時、気泡が上昇しなかった他の中空チューブ内には液体冷媒の下降流が誘起されることになる。
【００１９】
よって、放熱部及び受熱槽を含めた液体冷媒の循環路内には、気泡の浮力に起因して流れ方向が定められた液体冷媒の循環流が形成されることになる。
このように、外部駆動源を使用することなく液体冷媒を循環させることができるため、低コストで騒音の問題もなく、受熱部の熱は液体冷媒を介して放熱部に移送することができる。
【００２０】
また、液体冷媒が気泡となる際には気化熱として受熱部の熱を吸収し、放熱部へ到達した気泡は凝集して液体に戻る際に凝集熱を発するため、より効率的に受熱部から放熱部に熱を移送することができる。
さらに、熱が液体冷媒により効率よく移送されるように流路が設計されているので、放熱部側から受熱層内に流入してくる液体冷媒が十分に吸熱してから再び放熱側に流出していくようになり、より多くの熱を受熱部から放熱部に移送できる。
また、請求項２記載の発明によれば、２本の中空チューブの内、片方の中空チューブを大径とすることにより液体冷媒から発生する気泡が進入し易い流路となる。したがって、液体冷媒の循環方向が速やかに定まり、受熱部から発熱部へ円滑的に熱を移送することができる。
【００２１】
また、請求項３記載の発明によれば、２本の中空チューブの内、片方の中空チューブを短くすることにより液体冷媒から発生する気泡が進入し易い流路となる。したがって、液体冷媒の循環方向が速やかに定まり、受熱部から発熱部へ円滑的に熱を移送することができる。
また、請求項４記載の発明によれば、２本の中空チューブの内、片方の中空チューブを高い位置に設定することにより液体冷媒から発生する気泡が進入し易い流路となる。したがって、液体冷媒の循環方向が速やかに定まり、受熱部から発熱部へ円滑的に熱を移送することができる。
【００２２】
また、請求項５記載の発明によれば、受熱層内の気泡発生促進部材が配設され該受熱槽内での気泡の割合が多くなるため、気泡によりより多くの熱を受熱部から放熱部に移送できる。合わせて、液体冷媒の循環が促進されるのでこれによっても熱の移送が促進される。
また、請求項６記載の発明によれば、受熱層内に熱伝達促進部材を配設して液体冷媒に熱が効率よく吸熱されるようにしたため、より多くの熱を受熱部から放熱部に移送できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
（第１実施例）
図２（Ａ）は第１実施例の冷却ユニットの平面概要図、図２（Ｂ）は同冷却ユニットの側面概要図である。
【００２５】
図２（Ａ）及び（Ｂ）において、第１実施例の冷却ユニット１０は基本的な構成として、受熱部１１、放熱部１３及びＵ字状の中空チューブ１５を有している。
受熱部１１は背面側でＣＰＵ等の発熱体１６に接触して配置されており、発熱体１６が発する熱を受けるべく熱伝導性の高い金属で形成されている。受熱部１１は発熱体１６から受けた熱を後述する液体冷媒１７へ伝達すべくＵ字状中空チューブ１５の屈曲部１５Ｃでこれを挟み込むように配設されている。
【００２６】
放熱部１３は上記受熱部１１から離間して配設され、回収した熱を放熱する機構を有している。放熱部１３は液体冷媒１７が循環する循環路の一部を成す空間を内部に有し、液体冷媒１７に気泡が含まれている時にはこれを回収できるように気泡溜り１４を有している。また、放熱部１３には回収した熱を速やかに放熱するように放熱面積を広く取った放熱部材１９が固着されている。
【００２７】
本冷却ユニット１０では、液体冷媒１７が上記受熱部１１と上記放熱部１３とをそれぞれ介して循環するように中空チューブ１５が略Ｕ字状に配設されている。ここで、中空チューブ１５はその両端部１５Ａ、１５Ｂを放熱部１３に接続されており、放熱部１３内に液体冷媒１７が満たされることで液体冷媒１７の循環が可能となる。この中空チューブ１３として、湾曲しても使用可能なフレキシブルチューブ例えばテフロン、ポリウレタン、ナイロン等の材料から成る中空チューブを使用することができる。また、中空チューブ１３の断面形状は円形、楕円形等の略円形が好ましく、その内径は好ましくは１から５０ｍｍ、より好ましくは２から２５ｍｍである。
【００２８】
前記液体冷媒１７としては一般に水を使用することができるが、冷却効果を高めるためにはより低温で沸騰が可能な液体を選択することが好ましく、例えば、沸点が約５６℃であるフッ素系の液体冷媒（商品名：フロリナート、３Ｍ社製）等を使用することができる。
上記した構成から明らかなように、本冷却ユニット１０は液体冷媒１７を循環させるためのポンプ等の外部駆動源を有していない。以下では冷却ユニット１０内で液体冷媒１７を循環させるための機構について説明する。
【００２９】
受熱部１１は発熱部材１６からの熱を受けるので高温となる。この受熱部１１と接する中空チューブの屈曲部１５Ｃも高温となり、その内部に存在する液体冷媒１７は所定温度以上になると沸騰して気泡１７Ａを発する。この気泡１７Ａは屈曲部１５Ｃから発熱部１３へ通じる左右の中空チューブ１５の内で、いずれか管内抵抗の少ない側の中空チューブ１５を介して発熱部に向け上昇することになる（図２（Ａ）では左側）。よって、気泡１７Ａの浮力に基づく液体冷媒１７の上昇流Ｘが生じる。その一方でこの時、気泡１７Ａが上昇しなかった他方の中空チューブ（図２（Ａ）では右側）内には液体冷媒１７の下降流Ｙが誘起されることになる。
【００３０】
したがって、放熱部１３を含めた液体冷媒１７の循環路内には、気泡１７Ａの浮力に起因した駆動力から流れ方向が定められた液体冷媒１７の循環流が形成されることになる。
以上のように本冷却ユニット１０では外部駆動源を使用することなく液体冷媒１７を循環させることができる。よって、発熱部材１６により受熱部１１に生じた熱は液体冷媒１７を介して放熱部１３に移送され、放熱部１３では放熱部材１９が配設されているので効率良く放熱される。
【００３１】
ここで液体冷媒１７から見ると、受熱部１１で熱を吸収することにより気泡１７Ａを発して放熱部１３ヘ向け上昇し、放熱部１３で冷却され再び受熱部１１に向かって下降するという循環を繰返すことになる。
また、液体冷媒１７の気泡１７Ａに着目すると、上記のように液体冷媒１７の循環流を励起するための駆動源となるばかりではない。液体冷媒１７が液体状態から気泡化する際には気化熱として受熱部１１から液体状態の場合より多量の熱を吸収（潜熱吸収）し、放熱部１３へ到達する。気泡１７Ａは放熱部１３の気泡溜り１４に集められるがここで冷却されるため気体状態から凝集して液体状態に戻される。その際に気化した場合とは逆に凝集熱を発することなる。よって、気泡１７Ａは熱をより効率的に受熱部１１から放熱部１３に移送する役割も兼ねている。
【００３２】
以上説明したことから明らかなように、本冷却ユニット１０で気泡１７Ａが確実に発生することが重要である。そのために、ＣＰＵ等の発熱部材１６から生じる熱量とその駆動保証温度等から発熱部材１６を何℃以下に維持すべきであるかを前提とし、使用する液体冷媒１７と中空チューブ１５の素材、内径等の条件を設計すればよい。また、気泡１７Ａが中空チューブ１７内を上昇する時には、中空チューブ１７の内壁に接する程度の大きさを有していることが好ましく、このような状態では中空チューブ内に液体冷媒１７の気相、液相が交互に並び液体冷媒１７の循環が円滑となる。
【００３３】
なお、本冷却ユニット１０では液体冷媒１７を循環させるために気泡１７Ａを利用するため、本冷却ユニット１０を使用する際には受熱部１１より発熱部１３が高い位置になければならい。だだし、受熱部１１と発熱部１３が必ずしも垂直状態で上下に位置する必要はなく気泡１７Ａが確実に上昇できる程度の傾斜を有していれば十分である。また、本冷却ユニット１０を使用しないときには、この受熱部１１と発熱部１３との位置は維持しておく必要はない。
【００３４】
したがって、使用時にディスプレイを開いて使用すようなラップトップ或いはノート型のパソコン内のＣＵＰ等を冷却するために採用される冷却ユニットとして最適なものとなる。
本冷却ユニット１０は気泡１７Ａを液体冷媒１７を循環流を形成させるための駆動源としたために、外部駆動源が不要であり低コストで静かな冷却冷却ユニットとなる。また、気泡１７Ａの気化熱も利用するため受熱部１１から発熱部１３への熱の移送を効率的に行うことができる。したがって、発熱部材１６を効率良く冷却することができる。
【００３５】
（第２実施例）
図３（Ａ）は第２実施例の冷却ユニットの平面概要図、図３（Ｂ）は同冷却ユニットの側面概要図である。
図３（Ａ）及び（Ｂ）において、第２実施例の冷却ユニット２０も基本的な構成は前記第１実施例の冷却ユニット１０同様である。同一の部分には同一の符号を附して重複した説明は省略する。
【００３６】
第２実施例の冷却ユニット２０は受熱部１１、放熱部１３及び中空チューブ２２を有している。中空チューブ２２は受熱部１１内で折り返し部２２Ｃを有しており、受熱部１１の内面と中空チューブ２２の接触面積を拡大するようにされている。よって、中空チューブ２２内を循環する液体冷媒１７に吸熱される熱が増加するので冷却効果を増加させることができる。
【００３７】
（第３実施例）
図４（Ａ）は第３実施例の冷却ユニットの平面概要図、図４（Ｂ）は同冷却ユニットの側面概要図である。
図４（Ａ）及び（Ｂ）において、第３実施例の冷却ユニット３０も基本的な構成は前記第１実施例の冷却ユニット１０同様である。同一の部分には同一の符号を附して重複した説明は省略する。
【００３８】
第３実施例の冷却ユニット３０は受熱部３１が液体冷媒１７を所定量収容できる受熱槽３２を含んでいる。受熱槽３２の背部に発熱部材１６が接触して設けられている。
この受熱槽３２は発熱部材１６から発された熱がより多く速やかに液体冷媒１７により伝達されるように、液体冷媒１７が収容できる容積を拡大したものである。受熱槽３２は受熱部３１の内部を熱伝導性の部材で箱型状に形成したものである。したがって、中空チューブを介さず液体冷媒１７と受熱部３１を構成する部材が直に接するので熱抵抗が減少し液体冷媒１７による吸熱量が増加する。
【００３９】
本冷却ユニット３０の受熱槽３２は、放熱部１３との間で２の中空チューブ３５Ａ、３５Ｂを介して接続される。液体冷媒１７が循環する際には、放熱部１３及び中空チューブ３５Ａ、３５Ｂと共に受熱槽３２も循環路の一部を構成することになる。
本冷却ユニット３０においても、受熱槽３２内の液体冷媒１７が熱を吸収し高温となり沸騰し発生した気泡１７Ａは、いずれか管路内抵抗の少ない側の中空チューブ３５Ａ、３５Ｂを介して発熱部に向け上昇することになる（図４（Ａ）では左側の３５Ｂ）。これにより、気泡１７Ａの浮力を駆動源として液体冷媒１７の上昇流Ｘが生じる。その一方でこの時、気泡１７Ａが上昇しなかった他方の中空チューブ３５Ａ内には液体冷媒１７の下降流Ｙが誘起されることになる。
【００４０】
本冷却ユニット３０によっても、気泡１７Ａを液体冷媒１７を循環流を形成させるための駆動源としたために、外部駆動源が不要であり低コストで静かな冷却冷却ユニットとなる。また、気泡１７Ａの気化熱も利用して受熱部１１から発熱部１３への熱の移送を行う効率的な発熱部材１６の冷却が可能である。
（第４実施例）
図５は第４実施例の冷却ユニットの平面概要図である。
【００４１】
第４実施例の冷却ユニット４０は基本的な構成は前記第３実施例の冷却ユニット３０と同様であり、２本の中空チューブの径を異なるものとした変形例である。第３実施例の冷却ユニット３０と同一の部分には同一の符号を附して重複した説明は省略する。
本冷却ユニット４０の受熱槽３２は、放熱部１３との間で２の中空チューブ４５Ａ、４５Ｂを介して接続される。中空チューブ４５Ｂの径は中空チューブ４５Ａの径よりも大きく、即ち中空チューブ４５Ｂの方が太い中空チューブとされている。このように、片側の中空チューブ４５Ｂを太く設定すれば液体冷媒１７から発生した気泡１７Ａが管路内抵抗の少ない中空チューブ４５Ｂ側に流れ込むことから液体冷媒１７の循環が開始されることになる。よって、液体冷媒１７の循環方向の制御が可能となる。また、２本の中空チューブが同径である時には液体冷媒１７の循環方向が決定するまでに時間を要する場合もある。しかし、本冷却ユニット４０のように液体冷媒１７の循環方向が予め規定されていれば、液体冷媒１７の循環流が形成されるまでの時間が短縮され、冷却ユニット４０が速やかにその機能を発揮する。
（第５実施例）
図６は第５実施例の冷却ユニットの平面概要図である。
【００４２】
第５実施例の冷却ユニット５０は基本的な構成は前記第３実施例の冷却ユニット３０と同様であり、２本の中空チューブの長さを異なるものとした変形例である。第３実施例の冷却ユニット３０と同一の部分には同一の符号を附して重複した説明は省略する。
本冷却ユニット５０の受熱槽３２は、放熱部１３との間で２の中空チューブ５５Ａ、５５Ｂを介して接続される。中空チューブ５５Ｂは中空チューブ５５Ａよりも短く設定されている。このように、片側の中空チューブ５５Ｂを短く設定すれば液体冷媒１７から発生した気泡１７Ａが管路内抵抗の少ない中空チューブ５５Ｂ側に流れ込むことから液体冷媒１７の循環が開始されることになる。よって、液体冷媒１７の循環方向の制御が可能となる。また、２本の中空チューブが同じ長さを有する時には液体冷媒１７の循環方向が決定するまでに時間を要する場合もある。しかし、本冷却ユニット５０のように液体冷媒１７の循環方向が予め規定されていれば、液体冷媒１７の循環流が形成されるまでの時間が短縮され、冷却ユニット５０が速やかにその機能を発揮する。
（第６実施例）
図７（Ａ）は第６実施例の冷却ユニット７０の側面概要図、図７（Ｂ）は第６実施例の冷却ユニット７５の側面概要図である。
【００４３】
第６実施例の冷却ユニット７０及び７５も基本的な構成は前記第３実施例の冷却ユニット３０と同様であり、使用時において２本の中空チューブの高さ位置を異なるものとした２つの変形例である。第３実施例の冷却ユニット３０と同一の部分には同一の符号を附して重複した説明は省略する。
まず、図７（Ａ）に示す冷却ユニット７０では、受熱槽３２は放熱部１３との間で２つの中空チューブ７１Ａ、７１Ｂを介して接続される。中空チューブ７１Ａは中空チューブ７１Ｂよりも高い位置となるように受熱槽３２の側面から引き出され、立ち上げられてから放熱部１３に接続されている。このように、片側の中空チューブ７１Ａを高い位置に設定すれば液体冷媒１７から発生した気泡１７Ａが中空チューブ７１Ａ側に流れ込むことから液体冷媒１７の循環が開始されることになる。よって、液体冷媒１７の循環方向の制御が可能となる。また、液体冷媒１７の循環流が形成されるまでの時間が短縮され、冷却ユニット７０が速やかにその機能を発揮する。
【００４４】
次に図７（Ｂ）に示す冷却ユニット７５は、上記図７（Ａ）冷却ユニット７０と類似した例である。中空チューブ７６Ａが中空チューブ７６Ｂよりも高い位置で、中空チューブ７６Ｂに対し略平行とされて受熱槽３２から放熱部１３に接続されている。また、受熱層３２は受熱部３１内で傾斜して配置され、気泡１７Ａが中空チューブ７６Ｂに進入し易いようにされている。このような構成の冷却ユニット７５によっても冷却ユニット７０と同様の効果を得ることができる。
（第７実施例）
図８（Ａ）は第７実施例の冷却ユニット８０の平面概要図、図８（Ｂ）は第７実施例の冷却ユニット８３の平面概要図、図８（Ｃ）は第７実施例の冷却ユニット８６の平面概要図である。
【００４５】
第７実施例の冷却ユニット８０、８３及び８６も基本的な構成は前記第３実施例の冷却ユニット３０と同様であり、受熱槽３２内に気泡１７Ａの発生を促進させるような気泡発生促進部材を付加的に配設した場合の例である。第３実施例の冷却ユニット３０と同一の部分には同一の符号を附して重複した説明は省略する。
【００４６】
まず、図８（Ａ）に示す冷却ユニット８０について、受熱槽３２内には気泡発生促進部材として角状ピン８１が多数、設けられている。このように角部が多い部材を受熱槽３２内に設けることで気泡１７Ａの発生を促進できるため、受熱槽３２の受熱効果を高めることができる。
同様の観点から、図８（Ｂ）に示した冷却ユニット８３の受熱槽３２内には気泡発生促進部材として網状部材８４が設けられている。また、図８（Ｃ）に示した冷却ユニット８６の受熱槽３２内には気泡発生促進部材として多数の微細な粒子８７が散在している。
【００４７】
図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）の場合も気泡１７Ａの発生を促進でき、受熱槽３２の受熱効果を高めることができる。
なお、気泡発生促進部材として受熱槽３２の内壁に粗面化処理をした部材を配置してもよい。
（第８実施例）
図９（Ａ）は第８実施例の冷却ユニット９０の平面概要図、図９（Ｂ）は第８実施例の冷却ユニット９３の平面概要図、図９（Ｃ）は第８実施例の冷却ユニット９６の側面概要図である。
【００４８】
第８実施例の冷却ユニット９０、９３及び９６も基本的な構成は前記第３実施例の冷却ユニット３０と同様であり、受熱槽３２内に液体冷媒１７への熱伝達を高めるための熱伝達促進部材を配設した場合の例である。第３実施例の冷却ユニット３０と同一の部分には同一の符号を附して重複した説明は省略する。
図９（Ａ）に示す冷却ユニット９０で、受熱槽３２内には熱伝達促進部材として熱伝導性の部材からなる平行フィン９１が多数設けられている。このように平行フィン９１を受熱槽３２内に設けると液体冷媒１７と受熱槽３２との接触面積が増加するため、受熱槽３２の受熱効果を高めることができ、よって放熱部材１６に対する冷却効果が高まる。
【００４９】
同様の観点から、図９（Ｂ）に示した冷却ユニット９３の受熱槽３２内には熱伝達促進部材として受熱槽３２の内側壁には溝形状９４が形成されている。また、図９（Ｃ）に示した冷却ユニット９６の受熱槽３２内には熱伝達促進部材として受熱槽３２の内部の上面と下面には多数のフィン９７が設けられている。
図９（Ｂ）、図９（Ｃ）の場合も熱槽３２内で液体冷媒１７と受熱槽３２との接触面積が増加するため、同様に受熱槽３２の受熱効果を高めることができる。（第９実施例）
図１０（Ａ）は第９実施例の冷却ユニット３００の平面概要図、図１０（Ｂ）は冷却ユニット３００の同側面概要図、図１０（Ｃ）は第８実施例の冷却ユニット３１０の平面概要図である。
【００５０】
第９実施例の冷却ユニット３００及び３１０も基本的な構成は前記第３実施例の冷却ユニット３０と同様であり、受熱槽３２内に液体冷媒１７への熱伝達を効率良く行うための流路を配設した場合の例である。第３実施例の冷却ユニット３０と同一の部分には同一の符号を附して重複した説明は省略する。
図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示す冷却ユニット３００で、受熱槽３２内には仕切板３０１と３０２が設けられている。これらの仕切版３０１、３０２は受熱槽３２内で、放熱部１３から帰還してくる冷却された液体冷媒１７が十分に吸熱してから再び放熱部１３へ向け上昇するような流路を辿るように配置されている。仕切版３０１、３０２は、放熱部１３からの冷却された重い液体冷媒１７が受熱槽３２内を順次下降するように交互に配置されている。
【００５１】
このように受熱槽３２内の流路を設計すれば液体冷媒の１７の循環路を乱すことなく受熱槽３２から放熱部１３ヘ効率的に熱を移送することができる。
同様の観点から、図１０（Ｃ）に示した冷却ユニット３１０にも受熱槽３２内に仕切板３１１、３１２が配置され、放熱部１３からの冷却された重い液体冷媒１７が受熱槽３２内を下降した後、吸熱して上昇するように流路が設計されている。この冷却ユニット３１０によっても受熱槽３２内の液体冷媒の１７の循環路を乱すことなく受熱槽３２から放熱部１３ヘ効率的に熱を移送することができる。
（第１０実施例）
図１１（Ａ）は第１０実施例の冷却ユニット３２０の平面概要図、図１０（Ｂ）は第１０実施例の冷却ユニット３３０の平面概要図である。
【００５２】
第１０実施例の冷却ユニット３２０及び３３０も基本的な構成は前記第３実施例の冷却ユニット３０と同様であり、放熱部１３に放熱効果を高める部材を配設した例を示している。第３実施例の冷却ユニット３０と同一の部分には同一の符号を附して重複した説明は省略する。
図１１（Ａ）に示す第１０実施例の冷却ユニット３２０では、放熱部１３に表面性を拡大した放熱板３２１が配設されている。よって、放熱部１３での放熱効率を高めることができる。
【００５３】
同様の観点から、図１１（Ｂ）に示した冷却ユニット３３０にも放熱部１３に放熱フィン３３１が配置されている。このような放熱部材を配設しても、放熱部１３での放熱効率を高めることができる。
（第１１実施例）
図１２（Ａ）は第１１実施例の冷却ユニット３４０の平面概要図、図１０（Ｂ）は第１０実施例の冷却ユニット３５０の平面概要図である。
【００５４】
第１１実施例の冷却ユニット３４０及び３５０も基本的な構成は前記第３実施例の冷却ユニット３０と同様であり、放熱部１３内で液体冷媒１７から効率よく熱を取るための除熱手段を配設した例を示している。第３実施例の冷却ユニット３０と同一の部分には同一の符号を附して重複した説明は省略する。
図１２（Ａ）に示す第１１実施例の冷却ユニット３４０では、放熱部１３の内面に除熱手段として多数の受熱フィン３４１が配設されている。よって、放熱部１３と高熱の液体冷媒１７との接触面積が増加するので効率良く、液体冷媒１７の除熱を行うことができる。よって、冷却ユニットとして冷却効果を高めることができる。
【００５５】
同様の観点から、図１２（Ｂ）に示した冷却ユニット３５０にも放熱部１３の内側で液体冷媒１７に接する領域に、除熱手段として多数の熱伝導性を有する仕切板３５２と、それらの間の空間である除熱流路３５１が形成されている。このように、仕切板３５２及び除熱流路３５１を形成すると、液体冷媒１７中の気泡１７Ａが除熱流路３５１に入った時に壊れ、多量の熱を放出するので液体冷媒１７から十分に除熱することができる。なお、本実施例では放熱部材３５３も上記仕切板３５２及び受熱流路３５１と共に除熱効果を高めるべく櫛歯形状とされている。よって、冷却ユニットとして冷却効果を高めることができる。
【００５６】
以上の説明に関して更に以下の項を開示する。
（１）  発熱体から熱を受ける受熱部と、
上記受熱部から離間して配設され、回収した熱を放熱する放熱部と、
上記受熱部で発生した熱を上記放熱部に移送するための液体冷媒と、
上記液体冷媒が上記受熱部と放熱部とを通り循環するように配設される中空チューブとを備えた冷却ユニットであって、
上記液体冷媒が受熱部で受けた熱により沸騰し発生させた気泡の浮力により該液体冷媒の循環流を形成するように構成され、
上記放熱部は、上記中空チューブと共に液体冷媒の循環路の一部を成すと共に上記気泡を回収可能な気泡溜りを有している、冷却ユニット。
【００５７】
（２）  第１項記載の冷却ユニットにおいて、
前記中空チューブが前記受熱部の内側で屈曲する屈曲部を有し、該屈曲部が上記受熱部の内面と接触面積を拡大するように変形されていることを特徴とする冷却ユニット。
（３）  発熱体から熱を受ける受熱部と、
上記受熱部から離間して配設され、回収した熱を放熱する放熱部と、
上記受熱部で発生した熱を上記放熱部に移送するための液体冷媒と、
上記液体冷媒が上記受熱部と放熱部とを通り循環するように配設される中空チューブとを備えた冷却ユニットであって、
上記液体冷媒が受熱部で受けた熱により沸騰し発生させた気泡の浮力により該液体冷媒の循環流を形成するように構成され、
上記放熱部は、上記中空チューブと共に液体冷媒の循環路の一部を成すと共に上記気泡を回収可能な気泡溜りを有し、
上記受熱部は、上記中空チューブ及び上記放熱部と共に上記液体冷媒の循環路の一部を成しかつを所定量の液体冷媒を収容可能とする受熱槽を含む、冷却ユニット。
【００５８】
（４）  第３項記載の冷却ユニットにおいて、
前記受熱槽と前記放熱部を結ぶ２本の中空チューブを配設し、該中空チューブの一方が、他方より大きい径を有することを特徴とする冷却ユニット。
（５）  第３項記載の冷却ユニットにおいて、
前記受熱槽と前記放熱部を結ぶ２本の中空チューブを配設し、該中空チューブの一方が、他方より短く設定されていることを特徴とする冷却ユニット。
【００５９】
（６）  第３項記載の冷却ユニットにおいて、
前記受熱槽と前記放熱部を結ぶ２つの中空チューブを配設し、該中空チューブの一方が、他方より高い位置に配設されていることを特徴とする冷却ユニット。
（７）  第３項から第６項のいずれか記載の冷却ユニットにおいて、
前記受熱槽内に前記液体冷媒中の気泡発生を促進する気泡発生促進部材を配設したことを特徴とする冷却ユニット。
【００６０】
（８）  第３項から第６項のいずれか記載の冷却ユニットにおいて、
前記受熱槽内に前記液体冷媒へ熱の伝達を促進する熱伝達促進部材を配設したことを特徴とする冷却ユニット。
（９）  第３項から第６項のいずれか記載の冷却ユニットにおいて、
前記受熱槽内に、前記放熱部から流入する液体冷媒が十分に熱を吸収して該放熱部に帰還するように設計された流路を有することを特徴とする冷却ユニット
（１０）  第１項から第９項いずれか記載の冷却ユニットにおいて、
前記放熱部の外面には、放熱板又は放熱フィンが配設されていることを特徴とする冷却ユニット。
【００６１】
（１１）  第１項か第９項記載の冷却ユニットにおいて、
前記放熱部の内面で前記液体冷媒に接触する領域に、該液体冷媒から除熱する熱量を増加させるための除熱部材が配設されることを特徴とする冷却ユニット。
（１２）  第１項から第１１項記載の冷却ユニットにおいて、
前記中空チューブは金属製又は樹脂製のフレキシブルチューブであることを特徴とする冷却ユニット。
【００６２】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、次に述べる種々の効果を実現することができる。
請求項１記載の発明によれば、放熱部及び受熱槽を含めた液体冷媒の循環路内には、気泡の浮力に起因した液体冷媒の循環流が形成されることになる。よって、外部駆動源を使用することなく液体冷媒を循環させることができるため、低コストで騒音の問題もなく、受熱部の熱は液体冷媒を介して放熱部に移送することができる。
また、液体冷媒が気泡となる際には気化熱として受熱部の熱を吸収し、放熱部へ到達した気泡は凝集して液体に戻る際に凝集熱を発するため、より効率的に受熱部から放熱部に熱を移送することができる。
さらに、熱が効率よく液体冷媒により移送されるように流路が設計されているので、放熱部側から受熱層内に流入してくる液体冷媒が十分に吸熱してから再び放熱側に流出していくようになり、より多くの熱を受熱部から放熱部に移送できる。
【００６４】
請求項２から４記載の発明によれば、２本の中空チューブの内、片方の中空チューブを気泡が進入し易い流路とすることにより、液体冷媒の循環方向が速やかに定まり、受熱部から発熱部へ円滑的に熱を移送することができる。
また、請求項５記載の発明によれば、受熱層内の気泡発生促進部材が配設され該受熱槽内での気泡の割合が多くなるため、気泡によりより多くの熱を受熱部から放熱部に移送できる。合わせて、液体冷媒の循環が促進されるのでこれによっても熱の移送が促進される。
【００６５】
また、請求項６記載の発明によれば、受熱層内に熱伝達促進部材を配設して液体冷媒に熱が効率よく吸熱されるようにしたため、より多くの熱を受熱部から放熱部に移送できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）は従来の強制空冷方式の冷却ユニット１００について、図１（Ｂ）は従来の強制液冷方式の冷却ユニット２００について示す図である。
【図２】図２（Ａ）は第１実施例の冷却ユニットの平面概要図、図２（Ｂ）は同冷却ユニットの側面概要図である。
【図３】図３（Ａ）は第２実施例の冷却ユニットの平面概要図、図３（Ｂ）は同冷却ユニットの側面概要図である。
【図４】図４（Ａ）は第３実施例の冷却ユニットの平面概要図、図４（Ｂ）は同冷却ユニットの側面概要図である。
【図５】図５は第４実施例の冷却ユニットの平面概要図である。
【図６】図６は第５実施例の冷却ユニットの平面概要図である。
【図７】図７（Ａ）は第６実施例の冷却ユニットの側面概要図、図７（Ｂ）は第６実施例の他の冷却ユニットの側面概要図である。
【図８】図８（Ａ）は第７実施例の冷却ユニットの平面概要図、図８（Ｂ）は第７実施例の他の冷却ユニットの平面概要図、図８（Ｃ）は第７実施例のさらに他の冷却ユニットの平面概要図である。
【図９】図９（Ａ）は第８実施例の冷却ユニットの平面概要図、図９（Ｂ）は第８実施例の他の冷却ユニットの平面概要図、図９（Ｃ）は第８実施例のさらに他の冷却ユニットの側面概要図である。
【図１０】図１０（Ａ）は第９実施例の冷却ユニットの平面概要図、図１０（Ｂ）は同側面概要図、図１０（Ｃ）は第８実施例の他の冷却ユニットの側平概要図である。
【図１１】図１１（Ａ）は第１０実施例の冷却ユニットの平面概要図、図１０（Ｂ）は第１０実施例の他の冷却ユニットの平面概要図である。
【図１２】図１２（Ａ）は第１１実施例の冷却ユニットの平面概要図、図１０（Ｂ）は第１０実施例の他の冷却ユニッの平面概要図である。
【符号の説明】
１０    冷却ユニット
１１    受熱部
１３    放熱部
１４    気泡溜り
１５    中空チューブ
１６    発熱部材
１７    液体冷媒
１７Ａ  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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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