(57)【要約】【課題】本発明は、容易にメンテナンスすることができる冷却装置を提供することを目的とするものである。【解決手段】受熱部３と、放熱部４と、放熱経路５と帰還経路６とを備え、帰還経路６には逆止弁８を備え、放熱部４は、上段に冷媒放出部１６、中段に冷媒放出部１６、下段に冷媒流入部１８を備え、冷媒放出部１６は、放熱経路接続口１０を有し、冷媒流入部１８は、帰還経路接続口１１を有し、放熱経路５は、放熱経路接続口１０に接続され、帰還経路６は、帰還経路接続口１１に接続され、冷媒凝縮部１７には、複数の板状の一次フィンを間隔をあけて垂直方向に平行に設け、冷媒流入部１８には、複数の板状の二次フィン１３を間隔をあけて水平方向に設け、放熱部４は、水冷ヒートシンク７に接する接触面２０を備えた冷却装置とした。【選択図】図３
2016008800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受熱部と、放熱部と、この受熱部と放熱部とを接続する放熱経路と帰還経路とを備え、
前記帰還経路には、凝縮して停留した冷媒の水頭圧と前記帰還経路内の圧力バランスによって開動する逆止弁とを備え、
前記放熱部は、箱体であって、ヒートシンクに接する接触面を備え、
前記放熱部の上段に冷媒放出部、中段に冷媒凝縮部、下段に液化冷媒流入部を備え、
前記冷媒放出部は、放熱経路接続口を有し、
前記液化冷媒流入部は、帰還経路接続口を有し、
前記放熱経路は、前記放熱経路接続口に接続され、
前記帰還経路は、前記帰還経路接続口に接続され、
前記冷媒凝縮部には、複数の板状の一次フィンを間隔をあけて垂直方向に平行に設け、
前記冷媒流入部には、複数の板状の二次フィンを間隔をあけて水平方向に設け、
前記一次フィンと二次フィンは、少なくとも前記接触面の裏面に接触し、
前記二次フィンは、前記接触面の裏面と直交する一方の側面に接触し、前記側面と対向する他方の側面との間に冷媒が流れる空間である一次開口を有し、
前記二次フィンと縦方向に隣り合う前記二次フィンは、前記放熱部の前記他方の側面に接触し、前記放熱部の前記一方の側面との間に冷媒が流れる空間である一次開口を有することにより、前記冷媒流入部に蛇行流路を形成し、蛇行流路の下方の終端は、帰還経路接続口に接続した冷却装置。
【請求項２】
前記一次開口のうち最も高い位置に設けた前記一次開口は、前記一方の側面または前記他方の側面のうち前記放熱経路接続口に近い側の側面との間に設けた請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記二次フィンは、１つまたは複数の二次開口を備えた請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記二次開口は、前記二次フィンが接触する側面の近傍と、前記二次フィンの長辺の中点近傍に設けた請求項１〜３のいずれか一つに記載の冷却装置。
【請求項５】
前記二次フィンの前記二次開口と、縦方向に隣り合う前記二次フィンの前記二次開口とは、垂直方向に直線上に配置された請求項１〜４のいずれか一つに記載の冷却装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一つに記載の冷却装置を搭載した電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、大規模集積回路（ＬＳＩ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等の電子部品を搭載した電子機器の冷却装置およびこれを搭載した電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の冷却装置は、例えば特許文献１のようなループ型ヒートパイプを用いた冷却装置で、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、大規模集積回路（ＬＳＩ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等の電子部品をの冷却を行っていた。
【０００３】
以下、特許文献１に示すループ型ヒートパイプについて、図６を参照しながら説明する。
【０００４】
図６に示すようにループ型ヒートパイプは上昇管１０１と下降管１０２とを別個に含むループ回路１０３と、ループ回路１０３に真空下において封入された冷媒である熱媒体１１２と、ループ回路１０３の一部を構成し、かつループ回路１０３の上方に位置する冷却器１０５と、上昇管１０１の下部に位置する加熱部１１３と、ループ回路１０３内の下部に介装しループ回路１０３内の熱媒体１１２の循環方向を限定する逆止弁１０７とを備えている。
【０００５】
ここで、加熱部１１３に接触させた半導体スイッチング素子に熱が発生すると、発生した熱は加熱部１１３へ伝わり、加熱部１１３を循環する熱媒体１１２に熱が加えられ気化する。逆止弁１０７によりその循環方向が制限され、気化した熱媒体１１２は上昇管１０１を上昇し冷却器１０５に導かれて冷却され、ここで、加熱部１１３で加えられた熱を放出する。冷却器１０５で熱を放出した熱媒体１１２は、下降管１０２を下降し、逆止弁１０７を介して再び加熱部１１３へと循環する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−０３８３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来例における課題は、冷却装置のメンテナンスが煩雑になることであった。
【０００８】
すなわち、上記従来例の冷却装置において、冷却の対象である加熱部１１３は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、大規模集積回路（ＬＳＩ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等の電子部品であり、それらの電子部品には頻繁に不具合が生じうる。
【０００９】
そして、電子部品に不具合が生じた場合、不具合が生じた電子部品を交換することとなる。電子部品と冷却装置とは、熱を受け渡しするために密着して配置されているため、電子部品を交換する際には、電子部品とともに冷却装置も一旦取り外すこととなる。その際に、冷却用液体管路１１１が冷却器１０５の内部に突入しているため、冷却器１０５の内部から冷却用液体管路１１１を取り出して、ループ回路１０３を取り外す必要がある。ループ回路１０３は、内部圧力を真空に調整しているため、通常は密閉されている。冷却器１０５の内部から冷却用液体管路１１１を取り出す際には、この密閉状態を開放しなければならず、ループ回路１０３の真空状態を維持することができない。また、ループ回路１０３内には、熱媒体１１２が封入されているが、ループ回路１０３の密閉状態を開放する際に、熱媒体１１２が蒸発したりループ回路１０３から溢れ出ることにより、熱媒体１１２の一部または全部が消失することがある。従って、電子部品を交換した後に、冷却器１０５の内部に冷却用液体管路１１１を配置し、さらに、蒸発したり溢れ出て消失した熱媒体１１２を補充し、さらに、ループ回路１０３の内部圧力を真空状態に戻すことが必要となる。このように、冷却装置のメンテナンスが煩雑になるという課題があった。
【００１０】
そこで本発明は、容易にメンテナンスすることができる冷却装置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】
【００１１】
そして、この目的を達成するために、本発明は、受熱部と、放熱部と、この受熱部と放熱部とを接続する放熱経路と帰還経路とを備え、前記帰還経路には、凝縮して停留した冷媒の水頭圧と前記帰還経路内の圧力バランスによって開動する逆止弁とを備え、前記放熱部は、箱体であって、ヒートシンクに接する接触面を備え、前記放熱部の上段に冷媒放出部、中段に冷媒凝縮部、下段に液化冷媒流入部を備え、前記冷媒放出部は、放熱経路接続口を有し、前記液化冷媒流入部は、帰還経路接続口を有し、前記放熱経路は、前記放熱経路接続口に接続され、前記帰還経路は、前記帰還経路接続口に接続され、前記冷媒凝縮部には、複数の板状の一次フィンを間隔をあけて垂直方向に平行に設け、前記冷媒流入部には、複数の板状の二次フィンを間隔をあけて水平方向に設け、前記一次フィンと二次フィンは、少なくとも前記接触面の裏面に接触し、前記二次フィンは、前記接触面の裏面と直交する一方の側面に接触し、前記側面と対向する他方の側面との間に冷媒が流れる空間である一次開口を有し、前記二次フィンと縦方向に隣り合う前記二次フィンは、前記放熱部の前記他方の側面に接触し、前記放熱部の前記一方の側面との間に冷媒が流れる空間である一次開口を有することにより、前記冷媒流入部に蛇行流路を形成し、蛇行流路の下方の終端は、帰還経路接続口に接続した冷却装置であり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明は、受熱部と、放熱部と、この受熱部と放熱部とを接続する放熱経路と帰還経路とを備え、前記帰還経路には、凝縮して停留した冷媒の水頭圧と前記帰還経路内の圧力バランスによって開動する逆止弁とを備え、前記放熱部は、箱体であって、ヒートシンクに接する接触面を備え、前記放熱部の上段に冷媒放出部、中段に冷媒凝縮部、下段に液化冷媒流入部を備え、前記冷媒放出部は、放熱経路接続口を有し、前記液化冷媒流入部は、帰還経路接続口を有し、前記放熱経路は、前記放熱経路接続口に接続され、前記帰還経路は、前記帰還経路接続口に接続され、前記冷媒凝縮部には、複数の板状の一次フィンを間隔をあけて垂直方向に平行に設け、前記冷媒流入部には、複数の板状の二次フィンを間隔をあけて水平方向に設け、前記一次フィンと二次フィンは、少なくとも前記接触面の裏面に接触し、前記二次フィンは、前記接触面の裏面と直交する一方の側面に接触し、前記側面と対向する他方の側面との間に冷媒が流れる空間である一次開口を有し、前記二次フィンと縦方向に隣り合う前記二次フィンは、前記放熱部の前記他方の側面に接触し、前記放熱部の前記一方の側面との間に冷媒が流れる空間である一次開口を有することにより、前記冷媒流入部に蛇行流路を形成し、蛇行流路の下方の終端は、帰還経路接続口に接続した冷却装置であり、容易にメンテナンスすることができる冷却装置を提供することができるものである。
【００１３】
すなわち、放熱部は、ヒートシンクに接する接触面を備えているので、冷却対象の電子部品等が故障した場合などメンテナンスを要する場合、冷却装置の放熱部の接触面はヒートシンクと面接触しているにすぎず、冷却装置の接触面とヒートシンクとは、容易に分離することができる。すなわち、従来例のように、メンテナンスをする場合に、放熱部に突入した冷却用液体管路を放熱部から取り外す必要がなく、冷却装置の接触面とヒートシンクとは、容易に分離することができるので、冷却装置を容易にメンテナンスすることができるのである。
【００１４】
さらに、前記冷媒凝縮部には、複数の板状の一次フィンを間隔をあけて垂直方向に平行に設け、前記冷媒流入部には、複数の板状の二次フィンを間隔をあけて水平方向に設け、前記一次フィンと二次フィンは、少なくとも前記接触面の裏面に接触し、前記二次フィンは、前記接触面の裏面と直交する一方の側面に接触し、前記側面と対向する他方の側面との間に冷媒が流れる空間である一次開口を有し、前記二次フィンと縦方向に隣り合う前記二次フィンは、前記放熱部の前記他方の側面に接触し、前記放熱部の前記一方の側面との間に冷媒が流れる空間である一次開口を有することにより、冷媒流入部に蛇行流路を形成し、蛇行流路の下方の終端は、帰還経路接続口に接続したので、冷媒流入部に流入した液相の冷媒が冷媒流入部に形成された蛇行流路を通過する際に、二次フィンに放熱することにより、液相の冷媒の温度が低下する。温度が低下した液相の冷媒が、帰還経路接続口、帰還経路を通過し受熱部に供給されるので、冷却装置の冷却性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１の冷却装置を搭載した電子機器の概略斜視図
【図２】同冷却装置の放熱部の外観を示す図
【図３】（ａ）同冷却装置の放熱部のＡ−Ａ‘断面を示す図、（ｂ）同冷却装置の放熱部のＡ−Ａ‘断面を示す斜視図
【図４】従来の冷却装置を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施形態に係る冷却装置は、受熱部と、放熱部と、この受熱部と放熱部とを接続する放熱経路と帰還経路とを備え、前記帰還経路には、凝縮して停留した冷媒の水頭圧と前記帰還経路内の圧力バランスによって開動する逆止弁とを備え、前記放熱部は、箱体であって、ヒートシンクに接する接触面を備え、前記放熱部の上段に冷媒放出部、中段に冷媒凝縮部、下段に液化冷媒流入部を備え、前記冷媒放出部は、放熱経路接続口を有し、前記液化冷媒流入部は、帰還経路接続口を有し、前記放熱経路は、前記放熱経路接続口に接続され、前記帰還経路は、前記帰還経路接続口に接続され、前記冷媒凝縮部には、複数の板状の一次フィンを間隔をあけて垂直方向に平行に設け、前記冷媒流入部には、複数の板状の二次フィンを間隔をあけて水平方向に設け、前記一次フィンと二次フィンは、少なくとも前記接触面の裏面に接触し、前記二次フィンは、前記接触面の裏面と直交する一方の側面に接触し、前記側面と対向する他方の側面との間に冷媒が流れる空間である一次開口を有し、前記二次フィンと縦方向に隣り合う前記二次フィンは、前記放熱部の前記他方の側面に接触し、前記放熱部の前記一方の側面との間に冷媒が流れる空間である一次開口を有することにより、前記冷媒流入部に蛇行流路を形成し、蛇行流路の下方の終端は、帰還経路接続口に接続した構成とすることにより、容易にメンテナンスすることができる冷却装置を提供することができるものである。
【００１７】
すなわち、放熱部は、ヒートシンクに接する接触面を備えているので、冷却対象の電子部品等が故障した場合などメンテナンスを要する場合、冷却装置の放熱部の接触面はヒートシンクと面接触しているにすぎず、冷却装置の接触面とヒートシンクとは、容易に分離することができる。すなわち、従来例のように、メンテナンスをする場合に、放熱部に突入した冷却用液体管路を放熱部から取り外す必要がなく、冷却装置の接触面とヒートシンクとは、容易に分離することができるので、冷却装置を容易にメンテナンスすることができるのである。
【００１８】
さらに、前記冷媒凝縮部には、複数の板状の一次フィンを間隔をあけて垂直方向に平行に設け、前記冷媒流入部には、複数の板状の二次フィンを間隔をあけて水平方向に設け、前記一次フィンと二次フィンは、少なくとも前記接触面の裏面に接触し、前記二次フィンは、前記接触面の裏面と直交する一方の側面に接触し、前記側面と対向する他方の側面との間に冷媒が流れる空間である一次開口を有し、前記二次フィンと縦方向に隣り合う前記二次フィンは、前記放熱部の前記他方の側面に接触し、前記放熱部の前記一方の側面との間に冷媒が流れる空間である一次開口を有することにより、前記冷媒流入部に蛇行流路を形成し、蛇行流路の下方の終端は、帰還経路接続口に接続したので、冷媒流入部に流入した液相の冷媒が冷媒流入部に形成された蛇行流路を通過する際に、二次フィンに放熱することにより、液相の冷媒の温度が低下する。温度が低下した液相の冷媒が、帰還経路接続口、帰還経路を通過し受熱部に供給されるので、冷却装置の冷却性能を向上することができる。
【００１９】
また、前記一次開口のうち最も高い位置に設けた前記一次開口は、前記一方の側面または前記他方の側面のうち前記放熱経路接続口に近い側の側面との間に設けた構成にしてもよい。受熱部で受熱した冷媒が、気相と液相の混合した二相の混相流となって、放熱経路を流れ放熱経路接続口から放熱部の冷媒放出部１６に放出されるので、混相流が吹出す圧力により放熱経路接続口に近い側の圧力が高い状態となる。圧力が高い側に、蛇行流路の入り口となる最も高い位置の一次開口を設けることにより、蛇行流路の入り口から、蛇行流路内に存在する液相の冷媒を蛇行流路の終端となる帰還経路接続口側に押し出す圧力が高い状態となる。結果として、冷媒を効率的に循環させることができるので、受熱部で冷媒が不測するドライアウトを抑制することができ、冷却装置の冷却性能を向上することができる。
【００２０】
また、前記二次フィンは、１つまたは複数の二次開口を備えた構成にしてもよい。これにより、発熱体の発熱開始時に冷媒流入部に存在する気相の冷媒は、冷媒凝縮部から冷媒流入部に流入する液相の冷媒に押し出され、二次フィンに設けた二次開口を通過し、上方の冷媒凝縮部に上昇し、冷媒凝縮部の一次フィンと接触して一次フィンの表面で凝縮、液化して、重力により一次フィンの表面を伝って落下し、下方の冷媒流入部に流入し、冷媒流入部の二次フィンに放熱して温度が低下する。結果として、温度が低下した液相の冷媒が、帰還経路接続口、帰還経路を通過し受熱部に供給されるので、冷却装置の冷却性能を向上することができる。
【００２１】
また、前記二次開口は、前記二次フィンが接触する側面の近傍と、前記二次フィンの長辺の中点近傍に設けた構成にしてもよい。これにより、二次フィンの長辺の両端部と中点近傍に二次開口が分散して設けられることとなるので、冷媒流入部に存在する気相の冷媒が、近傍の二次開口を分散して通過して冷媒凝縮部に上昇することができる。上方の冷媒凝縮部に上昇した気相の冷媒は、冷媒凝縮部の一次フィンと接触して一次フィンの表面で凝縮、液化して、重力により一次フィンの表面を伝って落下し、下方の冷媒流入部に流入し、冷媒流入部の二次フィンに放熱して温度が低下する。結果として、温度が低下した液相の冷媒が、帰還経路接続口、帰還経路を通過し受熱部に供給されるので、冷却装置の冷却性能を向上することができる。
【００２２】
また、前記二次フィンの前記二次開口と、縦方向に隣り合う前記二次フィンの前記二次開口とは、垂直方向に直線上に配置された構成にしてもよい。これにより、冷媒流入部に存在する気相の冷媒が、二次開口を通過して冷媒凝縮部に上昇する際に、二次開口を通過した気相の冷媒が上昇すると、縦方向に隣り合う二次フィンの二次開口が、下方の二次開口と垂直方向に直線上に配置されているので、下方の二次フィンの二次開口を通過した気相の冷媒が、上方の二次フィンの二次開口まで迂回することなく到達することができるので、効率良く二次開口を通過して冷媒凝縮部に上昇することができる。上方の冷媒凝縮部に上昇した気相の冷媒は、冷媒凝縮部の一次フィンと接触して一次フィンの表面で凝縮、液化して、重力により一次フィンの表面を伝って落下し、下方の冷媒流入部に流入し、冷媒流入部の二次フィンに放熱して温度が低下する。結果として、温度が低下した液相の冷媒が、帰還経路接続口、帰還経路を通過し受熱部に供給されるので、冷却装置の冷却性能を向上することができる。
【００２３】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態１の冷却装置を搭載した電子機器の概略斜視図である。
【００２５】
図１に示すように、電子機器５０は、ケース５１内に発熱体２となる電力用半導体素子と冷却装置１とが備えられている。
【００２６】
冷却装置１は、発熱体２を冷却するための受熱部３と、放熱部４を備えており、放熱経路５と帰還経路６とにより受熱部３と放熱部４が連結されている。この構成により、冷却装置１は内部が密閉空間となり、図１では図示していないが、冷却装置１内は、減圧した上で、冷媒が封入されている。冷媒としては、純水、エタノール、フロン類、フッ素系溶剤類などが用いられるが、これらに限られない。放熱部４および後述する一次フィン１２の材質は、冷媒が、純水、エタノールの場合は、銅が適しており、冷媒が、フロン類、フッ素系溶剤類の場合は、アルミニウムが適しているが、これらに限られない。
【００２７】
帰還経路６には、凝縮して停留した冷媒の水頭圧と帰還経路６内の圧力バランスによって開動する逆止弁８を備えている。
【００２８】
また、冷却装置１は、放熱部４に冷媒により輸送した熱を放熱するためのヒートシンクとしての水冷ヒートシンク７を備えている。本実施の形態では、水冷式の水冷ヒートシンク７としたが、冷却可能なヒートシンクであれば、空冷式、その他の方式であってもよい。
【００２９】
そして、放熱部４は、水冷ヒートシンク７に接する接触面２０を備えている。
【００３０】
次に、上記構成における冷却装置１の基本的な仕組みについて説明する。
【００３１】
冷却装置１は、内部を減圧した後に冷媒を封入したものであり、冷却装置１内は、冷媒の作用により外部温度に応じた冷媒の飽和圧力となる。発熱体２の熱は受熱部３を介して冷媒に伝わり、冷媒が液相から気相へと変化することで、発熱体２が冷却される。受熱部３内にて気化した冷媒は、未沸騰の液相の冷媒との気液二相の混相流となって、受熱部３から放熱経路５を通り放熱部４へと移動し、水冷ヒートシンク７により冷やされ再び液化し液相の冷媒となり逆止弁８の上流に位置する帰還経路６内部に溜まる。
【００３２】
逆止弁８は、受熱部３の内部圧力が、帰還経路６に溜まった液相の冷媒の水頭圧よりも大きくなった場合に閉まることで、受熱部３内にて気化した冷媒が帰還経路６へ逆流することを防止する。また、逆止弁８は、受熱部３の内部圧力よりも、帰還経路６に溜まった液相の冷媒の水頭圧が大きくなった場合に開くことで、帰還経路６から受熱部３に液相の冷媒が供給される。すなわち、受熱部３の内部圧力と帰還経路６に溜まった液相の冷媒の水頭圧とのバランスにより、自動的に受熱部３内に液相の冷媒が供給される仕組みとなっている。
【００３３】
よって、受熱部３内にて冷媒が気化し、気化した冷媒が放熱経路５を通過し放熱部４にて液化し、液化した冷媒が帰還経路６を通過し再び受熱部３内に供給されるサイクルが繰り返されることで、発熱体２を冷却している。
【００３４】
次に、本実施の形態における特徴的な構成について説明する。
【００３５】
冷却装置１は、放熱部４に冷媒により輸送した熱を放熱するための水冷ヒートシンク７を備え、放熱部４は、水冷ヒートシンク７に接する接触面２０を備えている。放熱部４の接触面２０と水冷ヒートシンク７とは、放熱グリースを塗布した面で面接触し、熱的に接続されている。放熱部４の接触面２０と水冷ヒートシンク７とは、図示しないが、ネジ止めで固定されている。
【００３６】
これにより、冷却対象の発熱体２である電力用半導体素子などの電子部品等が故障した場合などメンテナンスを要する場合、冷却装置１の放熱部４の接触面２０は水冷ヒートシンク７と面接触しているにすぎず、冷却装置１の接触面２０と水冷ヒートシンク７とは、容易に分離することができる。すなわち、従来例のように、メンテナンスをする場合に、放熱部４に突入した冷却用液体管路を放熱部４から取り外す必要がなく、冷却装置１の接触面２０と水冷ヒートシンク７とは、ネジ止めで固定されているので、ネジを外せば、容易に分離することができるので、冷却装置１を容易にメンテナンスすることができるのである。
【００３７】
水冷ヒートシンク７には、冷却水経路９が流入および流出するように接続され、冷却水経路９は、図示しないチラーに接続されている。
【００３８】
帰還経路６には、凝縮して停留した冷媒の水頭圧と帰還経路６内との圧力バランスによって開動する逆止弁８を設ける。
【００３９】
次に、図２、図３（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図２は、同冷却装置の放熱部の外観を示す図、図３（ａ）は、同冷却装置の放熱部のＡ−Ａ‘断面を示す図、図３（ｂ）は、同冷却装置の放熱部のＡ−Ａ‘断面を示す斜視図である。
【００４０】
図２に示すように、放熱部４は、薄型の箱体を横長に立てた状態で設置する。放熱経路５は、薄い側の側面の上部に設けた放熱経路接続口１０に接続する。放熱経路接続口１０が設けられている放熱部４の同じ側面の下部に、帰還経路接続口１１を設ける。帰還経路６は、帰還経路接続口１１に接続する。放熱部４の広い側の一方の側面を水冷ヒートシンク７と面接触させて熱交換を行う接触面２０とする。
【００４１】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、放熱部４の内部は、上段を冷媒放出部１６、中段を冷媒放出部１６、下段を冷媒流入部１８と、エリア分けして便宜上呼ぶこととするが、冷媒放出部１６、冷媒放出部１６、冷媒流入部１８は、連通する１つの空間である。
冷媒放出部１６には、放熱経路接続口１０が設けられ、冷媒流入部１８には、帰還経路接続口１１が設けられる。
放熱経路５は、前記放熱経路接続口１０に接続され、帰還経路６は、帰還経路接続口１１に接続されている。
【００４２】
中段の冷媒放出部１６には、複数の板状の一次フィン１２を間隔をあけて垂直方向に平行に設ける。一次フィン１２を、上段の冷媒放出部１６と下段の冷媒流入部１８との間を渡すように設ける。一次フィン１２は、少なくとも放熱部４の接触面２０に端部が接触し、一次フィン１２と接触面２０とは熱的に接続されている。一次フィン１２は、放熱部４の接触面２０と対向する側面など他の側面と接触させてもよい。
【００４３】
さらに、冷媒凝縮部１７には、複数の板状の一次フィン１２を間隔をあけて垂直方向に平行に設け、冷媒流入部１８には、複数の板状の二次フィン１３を間隔をあけて水平方向に設け、一次フィン１２と二次フィン１３は、少なくとも接触面２０の裏面に接触している。一次フィン１２と接触面２０とは熱的に接続され、二次フィン１３と接触面２０も熱的に接続されている。二次フィン１３は、接触面２０の裏面と直交する一方の側面２１に接触し、一方の側面２１と対向する他方の側面２２との間に冷媒が流れる空間である一次開口１４を有し、二次フィン１３と縦方向に隣り合う二次フィン１３は、放熱部４の他方の側面２２に接触し、放熱部４の一方の側面２１との間に冷媒が流れる空間である一次開口１４を有することにより、冷媒流入部１８に冷媒が流れる蛇行流路１９を形成し、蛇行流路１９の下方の終端は、帰還経路接続口１１に接続した。
【００４４】
蛇行流路１９は、冷媒流入部１８の最も高い位置に設けた二次フィン１３と放熱部４の一方の側面２１または他方の側面２２（図３（ａ）では、他方の側面２２）との間に設けた一次開口１４から、冷媒が流入し、最も高い位置に設けた二次フィン１３とその下に設けた二次フィン１３の間を流路として、冷媒が流れ、下に設けた二次フィン１３と放熱部４の一方の側面２１または他方の側面２２（図３（ａ）では、一方の側面２１）との間に設けた一次開口１４から、さらに、その下に設けた二次フィン１３の間を流路として、冷媒が流れる。これを繰り返して、すなわち、蛇行して、冷媒は、蛇行流路１９の下方の終端と接続した帰還経路接続口１１から帰還経路６に流出する。
【００４５】
本実施の形態における特徴的な構成による作用と効果を説明する。
【００４６】
受熱部３で受熱した冷媒が、気相と液相の混合した二相の混相流となって、放熱経路５から放熱経路接続口１０を通って放熱部４の冷媒放出部１６に流入する。流入した液相と気相の冷媒は、受熱部３の上段の冷媒放出部１６に拡散し、重力ならびに放熱部４の内部圧力差により、下方の冷媒放出部１６に流入する。液相と気相の冷媒は、冷媒凝縮部１７に設けた複数の一次フィン１２と接触することにより、一次フィン１２に放熱する。一次フィン１２に接触して放熱した液相の冷媒は、温度が低下し、気相の冷媒は、一次フィン１２上で凝縮し液化する。にそして、液相の冷媒が、一次フィン１２を伝って、冷媒凝縮部１７の下方の冷媒流入部１８に流入し、帰還経路接続口１１、帰還経路６を通過し再び受熱部３内に供給される。一方、冷媒の熱を受熱した一次フィン１２は、水冷ヒートシンク７との接触面２０と接触し、熱的に接続されているので、受熱した熱を接触面２０を介して水冷ヒートシンク７に放熱する。
【００４７】
放熱部４は、水冷ヒートシンク７に接する接触面２０を備えているので、冷却対象の発熱体２である電子部品等が故障した場合などメンテナンスを要する場合、冷却装置１の放熱部４の接触面２０は水冷ヒートシンク７と面接触しているにすぎず、冷却装置１の接触面２０と水冷ヒートシンク７とは、容易に分離することができる。すなわち、従来例のように放熱部４に冷却水経路９が突入していないので、冷却水経路９を放熱部４から取り外す必要がなく、冷却装置１の接触面２０と水冷ヒートシンク７とは、ネジ止めで固定されているので、ネジを外せば、容易に分離することができるので、冷却装置１を容易にメンテナンスすることができるのである。
【００４８】
さらに、冷媒凝縮部１７には、複数の板状の一次フィン１２を間隔をあけて垂直方向に平行に設け、冷媒流入部１８には、複数の板状の二次フィン１３を間隔をあけて水平方向に設け、一次フィン１２と二次フィン１３は、少なくとも接触面２０の裏面に接触し、二次フィン１３は、接触面２０の裏面と直交する一方の側面２１に接触し、一方の側面２１と対向する他方の側面２２との間に冷媒が流れる空間である一次開口１４を有し、二次フィン１３と縦方向に隣り合う二次フィン１３は、放熱部４の他方の側面２２に接触し、放熱部４の一方の側面２１との間に冷媒が流れる空間である一次開口１４を有することにより、冷媒流入部１８に冷媒が流れる蛇行流路１９を形成し、蛇行流路１９の下方の終端は、帰還経路接続口１１に接続したので、冷媒流入部１８に流入した液相の冷媒が冷媒流入部１８に形成された蛇行流路１９を通過する際に、二次フィン１３に放熱することにより、液相の冷媒の温度が低下する。温度が低下した液相の冷媒が、帰還経路接続口１１、帰還経路６を通過し受熱部３に供給されるので、冷却装置１の冷却性能を向上することができる。
【００４９】
また、一次開口１４のうち最も高い位置に設けた一次開口１４は、一方の側面２１または他方の側面２２のうち放熱経路接続口１０に近い側の側面との間に設けた構成にしてもよい。受熱部３で受熱した冷媒が、気相と液相の混合した二相の混相流となって、放熱経路５を流れ放熱経路接続口１０から放熱部４の冷媒放出部１６に放出されるので、混相流が吹出す圧力により放熱経路接続口１０に近い側の圧力が高い状態となる。圧力が高い側に、蛇行流路１９の入り口となる最も高い位置の一次開口１４を設けることにより、蛇行流路１９の入り口から、蛇行流路１９内に存在する液相の冷媒を蛇行流路１９の終端となる帰還経路接続口１１側に押し出す圧力が高い状態となる。結果として、冷媒を効率的に循環させることができるので、受熱部３で冷媒が不測するドライアウトを抑制することができ、冷却装置１の冷却性能を向上することができる。
【００５０】
また、二次フィン１３は、１つまたは複数の二次開口１５を備えた構成にしてもよい。これにより、発熱体２の発熱開始時に冷媒流入部１８に存在する気相の冷媒は、冷媒凝縮部１７から冷媒流入部１８に流入する液相の冷媒に押し出され、二次フィン１３に設けた二次開口１５を通過し、上方の冷媒凝縮部１７に上昇し、冷媒凝縮部１７の一次フィン１２と接触して一次フィン１２の表面で凝縮、液化して、重力により一次フィン１２の表面を伝って落下し、下方の冷媒流入部１８に流入し、冷媒流入部１８の二次フィン１３に放熱して温度が低下する。結果として、温度が低下した液相の冷媒が、帰還経路接続口１１、帰還経路６を通過し受熱部３に供給されるので、冷却装置１の冷却性能を向上することができる。
【００５１】
また、二次開口１５は、二次フィン１３が接触する側面の近傍と、二次フィン１３の長辺の中点近傍に設けた構成にしてもよい。これにより、二次フィン１３の長辺の両端部と中点近傍に二次開口１５が分散して設けられることとなるので、冷媒凝縮部１７に存在する気相の冷媒が、近傍の二次開口１５を分散して通過して冷媒凝縮部１７に上昇することができる。上方の冷媒凝縮部１７に上昇した気相の冷媒は、冷媒凝縮部１７の一次フィン１２と接触して一次フィン１２の表面で凝縮、液化して、重力により一次フィン１２の表面を伝って落下し、下方の冷媒流入部１８に流入し、冷媒流入部１８の二次フィン１３に放熱して温度が低下する。結果として、温度が低下した液相の冷媒が、帰還経路接続口１１、帰還経路６を通過し受熱部３に供給されるので、冷却装置１の冷却性能を向上することができる。
【００５２】
また、二次フィン１３の二次開口１５と、縦方向に隣り合う二次フィン１３の二次開口１５とは、垂直方向に直線上に配置された構成にしてもよい。これにより、冷媒凝縮部１７に存在する気相の冷媒が、二次開口１５を通過して冷媒凝縮部１７に上昇する際に、二次開口１５を通過した気相の冷媒が上昇すると、縦方向に隣り合う二次フィン１３の二次開口１５が、下方の二次開口１５と垂直方向に直線上に配置されているので、下方の二次フィン１３の二次開口１５を通過した気相の冷媒が、上方の二次フィン１３の二次開口１５まで迂回することなく到達することができるので、効率良く二次開口１５を通過して冷媒凝縮部１７に上昇することができる。上方の冷媒凝縮部１７に上昇した気相の冷媒は、冷媒凝縮部１７の一次フィン１２と接触して一次フィン１２の表面で凝縮、液化して、重力により一次フィン１２の表面を伝って落下し、下方の冷媒流入部１８に流入し、冷媒流入部１８の二次フィン１３に放熱して温度が低下する。結果として、温度が低下した液相の冷媒が、帰還経路接続口１１、帰還経路６を通過し受熱部３に供給されるので、冷却装置の冷却性能を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように本発明にかかる冷却装置は、容易にメンテナンスすることができるので、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、大規模集積回路（ＬＳＩ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等の電子部品を搭載した電子機器等の冷却装置として有用である。
【符号の説明】
【００５４】
１    冷却装置
２    発熱体
３    受熱部
４    放熱部
５    放熱経路
６    帰還経路
７    水冷ヒートシンク
８    逆止弁
９    冷却水経路
１０    放熱経路接続口
１１    帰還経路接続口
１２    一次フィン
１３    二次フィン
１４    一次開口
１５    二次開口
１６    冷媒放出部
１７    冷媒凝縮部
１８    冷媒流入部
１９    蛇行流路
２０    接触面
２１    一方の側面
２２    他方の側面
５０    電子機器
５１    ケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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