(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１４、中段に冷媒凝縮部１５、下段に冷媒流入部１６を備え、冷媒放出部１４は、放熱経路接続口１０を有し、冷媒流入部１６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１５には、複数の板状のフィンを間隔をあけて垂直方向に平行に設け、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１
2016009820.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、上段に冷媒放出部、中段に冷媒凝縮部、下段に冷媒流入部を備え、
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、複数の板状のフィンを間隔をあけて垂直方向に平行に設け、
前記放熱部は、ヒートシンクに接する接触面を備え、
前記フィンは、少なくとも前記接触面の裏面に接触している冷却装置。
【請求項２】
前記冷媒放出部の前記放熱経路接続口の近傍に気液分離部を備えた請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記気液分離部は、前記放熱経路接続口に対向して設けた１枚または複数枚の板状の気液分離板である請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記気液分離板は、表面から裏面に貫通する１つまたは複数の蒸気通過口を有する請求項１〜３のいずれか一つに記載の冷却装置。
【請求項５】
前記気液分離板の前記蒸気通過口は、隣に設けた前記気液分離板の前記蒸気通過口の投影面と異なる位置に設けた請求項１〜４のいずれか一つに記載の冷却装置。
【請求項６】
前記気液分離板の直下には、前記フィンを設けない請求項１〜５のいずれか一つに記載の冷却装置。
【請求項７】
前記蒸気通過口の前記冷媒が流入する側の周縁に、立ち上がり部を設けた請求項１〜６のいずれか一つに記載の冷却装置。
【請求項８】
請求項１〜７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、上段に冷媒放出部、中段に冷媒凝縮部、下段に冷媒流入部を備え、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、複数の板状のフィンを間隔をあけて垂直方向に平行に設け、前記放熱部は、ヒートシンクに接する接触面を備え、前記フィンは、少なくとも前記接触面の裏面に接触している冷却装置であり、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、上段に冷媒放出部、中段に冷媒凝縮部、下段に冷媒流入部を備え、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、複数の板状のフィンを間隔をあけて垂直方向に平行に設け、前記放熱部は、ヒートシンクに接する接触面を備え、前記フィンは、少なくとも前記接触面の裏面に接触している冷却装置であり、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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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‘断面を示す図
【図４】同冷却装置の気液分離部を示す図
【図５】（ａ）同冷却装置の気液分離板を示す側面図、（ｂ）同冷却装置の気液分離板を示す斜視図
【図６】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】
【００１５】
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、上段に冷媒放出部、中段に冷媒凝縮部、下段に冷媒流入部を備え、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、複数の板状のフィンを間隔をあけて垂直方向に平行に設け、前記放熱部は、ヒートシンクに接する接触面を備え、前記フィンは、少なくとも前記接触面の裏面に接触している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。
【００１６】
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。
【００１７】
また、前記冷媒放出部の前記放熱経路接続口の近傍に気液分離部を備えた構成にしてもよい。これにより、放熱経路から放熱経路接続口を通って放熱部の冷媒放出部に流入する気相と液相の混合した二相の冷媒を気相の冷媒と液相の冷媒に分離することにより、分離された液相の冷媒は、重力により下段の冷媒流入部に落下する。これにより、液相の冷媒が、冷媒放出部に拡散して、さらに冷媒放出部の下方の冷媒凝縮部に設けたフィンに付着しない。そのため、フィンに付着した液相の冷媒がフィンの表面を覆い気相の冷媒とフィンの間の熱交換を妨げることがなく、気相の冷媒からフィンに熱が移動して気相の冷媒は効率よく凝縮して液相冷媒となる。結果として、気相の冷媒の潜熱をフィンが効率よく受熱することができるので、放熱部の放熱性能を高め、これにより、冷却装置の冷却性能を高める効果を奏する。
【００１８】
また、前記気液分離部は、前記放熱経路接続口に対向して設けた１枚または複数枚の板状の気液分離板である構成にしてもよい。これにより、放熱経路から放熱経路接続口を通って放熱部の冷媒放出部に流入する気相と液相の混合した二相の冷媒を、放熱経路接続口に対向して設けた気液分離板に衝突させる。気液分離板に衝突した液相の冷媒は、気液分離板に付着し、重力により、気液分離板の表面を伝い、下段の冷媒流入部に落下する。これにより、液相の冷媒が、冷媒放出部に拡散して、さらに冷媒放出部の下方の冷媒凝縮部に設けたフィンに付着しない。そのため、フィンに付着した液相の冷媒がフィンの表面を覆い気相の冷媒とフィンの間の熱交換を妨げることがなく、気相の冷媒からフィンに熱が移動して気相の冷媒は効率よく凝縮して液相冷媒となる。結果として、気相の冷媒の潜熱をフィンが効率よく受熱することができるので、放熱部の放熱性能を高め、これにより、冷却装置の冷却性能を高める効果を奏する。
【００１９】
また、気液分離板１７は、表面から裏面に貫通する１つまたは複数の蒸気通過口１８を有する構成にしてもよい。これにより、放熱経路から放熱経路接続口を通って放熱部の冷媒放出部に流入する気相と液相の混合した二相の冷媒が、放熱経路接続口に対向して設けた気液分離板に衝突する際に、気液分離板の表面から裏面に貫通する１つまたは複数の蒸気通過口に、気液分離板に衝突した気相の冷媒と気液分離板に付着しなかった液相の冷媒が流入し、気液分離板を通過する。これにより、気液分離板に衝突して、気相の冷媒の流れが、妨げられるのを、抑制することができる。これにより、気相の冷媒が、冷媒放出部に拡散して、冷媒放出部の下方の冷媒凝縮部に設けたフィンに無駄なく接触する。結果として、気相の冷媒の潜熱をフィンが効率よく受熱することができるので、放熱部の放熱性能を高め、これにより、冷却装置の冷却性能を高める効果を奏する。
【００２０】
また、前記気液分離板の前記蒸気通過口は、隣に設けた前記気液分離板の前記蒸気通過口の投影面と異なる位置に設けた構成にしてもよい。これにより、放熱経路から放熱経路接続口を通って放熱部の冷媒放出部に流入する気相と液相の混合した二相の冷媒が、放熱経路接続口に対向して設けた気液分離板に衝突する際に、気液分離板の表面から裏面に貫通する１つまたは複数の蒸気通過口に、気液分離板に衝突した気相の冷媒と気液分離板に付着しなかった液相の冷媒が流入し、気液分離板を通過する。気液分離板の蒸気通過口は、隣に設けた気液分離板の蒸気通過口の投影面と異なる位置に設けているので、気液分離板の蒸気通過口を通過した液相の冷媒が、放熱経路接続口から遠い側の隣に設けた気液分離板の蒸気通過口を通過することを抑制することができる。その結果、液相の冷媒が冷媒放出部に拡散して、さらに冷媒放出部の下方の冷媒凝縮部に設けたフィンに付着することを抑制することができる。そのため、フィンに付着した液相の冷媒がフィンの表面を覆い気相の冷媒とフィンの間の熱交換を妨げることがなく、気相の冷媒からフィンに熱が移動して気相の冷媒は効率よく凝縮して液相冷媒となる。結果として、気相の冷媒の潜熱をフィンが効率よく受熱することができるので、放熱部の放熱性能を高め、これにより、冷却装置の冷却性能を高める効果を奏する。
【００２１】
また、前記気液分離板の直下には、前記フィンを設けない構成にしてもよい。これにより、気液分離板に衝突した液相の冷媒が、気液分離板に付着し、重力により、気液分離板の表面を伝い、下段の冷媒流入部に落下する際に、気液分離板の直下には、フィンが設けられていないので、気液分離板から落下する液相の冷媒が、フィンに接触することなく、下段の冷媒流入部に落下するので、フィンに付着した液相の冷媒がフィンの表面を覆い気相の冷媒とフィンの間の熱交換を妨げることがなく、気相の冷媒からフィンに熱が移動して気相の冷媒は効率よく凝縮して液相冷媒となる。結果として、気相の冷媒の潜熱をフィンが効率よく受熱することができるので、放熱部の放熱性能を高め、これにより、冷却装置の冷却性能を高める効果を奏する。
【００２２】
また、前記蒸気通過口の前記冷媒が流入する側の周縁に、立ち上がり部を設けた構成にしてもよい。これにより、気液分離板に衝突した液相の冷媒が、気液分離板に付着し、重力により、気液分離板の表面を伝い、下段の冷媒流入部に落下する際に、液相の冷媒が、蒸気通過口の周縁に設けた立ち上がり部に沿って、蒸気通過口の周縁を流れて落下するので、液相の冷媒が、蒸気通過口の内側に流れ込み、気相の冷媒と共に蒸気通過口を通過し、冷媒放出部の下方の冷媒凝縮部に設けたフィンに付着するのを抑制することができる。そのため、フィンに付着した液相の冷媒がフィンの表面を覆い気相の冷媒とフィンの間の熱交換を妨げることがなく、気相の冷媒からフィンに熱が移動して気相の冷媒は効率よく凝縮して液相冷媒となる。結果として、気相の冷媒の潜熱をフィンが効率よく受熱することができるので、冷却装置の冷却性能を高める効果を奏する。
【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、水冷式のヒートシンクとしたが、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）に示すように、放熱部４の内部は、上段を冷媒放出部１４、中段を冷媒凝縮部１５、下段を冷媒流入部１６と、エリア分けして便宜上呼ぶこととするが、冷媒放出部１４、冷媒凝縮部１５、冷媒流入部１６は、各々が仕切られているわけではなく、放熱部４の内部は連通した１つの空間である。
冷媒放出部１４には、放熱経路接続口１０が設けられ、冷媒流入部１６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】
中段の冷媒凝縮部１５には、複数の板状のフィン１２を間隔をあけて垂直方向に平行に設ける。フィン１２を、上段の冷媒放出部１４と下段の冷媒流入部１６との間を渡すように設ける。フィン１２は、少なくとも放熱部４の接触面２０に端部が接触して、フィン１２と接触面２０とは熱的に接続されている。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】
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。
【００４４】
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冷媒が、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１４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１４に拡散し、重力により、下方の冷媒凝縮部１５に流入する。液相と気相の冷媒は、冷媒凝縮部１５に設けた複数のフィン１２と接触することにより、フィン１２に放熱する。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、フィン１２上で凝縮し液化する。にそして、液相の冷媒が、フィン１２を伝って、冷媒凝縮部１５の下方の冷媒流入部１６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フィン１２は、水冷ヒートシンク７との接触面２０に接触し、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。
【００４５】
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、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。
【００４６】
また、図３（ｂ）に示すように、冷媒放出部１４の放熱経路接続口１０の近傍に気液分離部１３を備えた構成にしてもよい。これにより、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１４に流入する気相と液相の混合した二相の冷媒を気相の冷媒と液相の冷媒に分離することにより、分離された液相の冷媒は、重力により下段の冷媒流入部１６に落下する。これにより、液相の冷媒が、冷媒放出部１４に拡散して、さらに冷媒放出部１４の下方の冷媒凝縮部１５に設けたフィン１２に付着することを抑制する。そのため、フィン１２に付着した液相の冷媒がフィン１２の表面を覆い気相の冷媒とフィン１２の間の熱交換を妨げることがなく、気相の冷媒からフィン１２に熱が移動して気相の冷媒は効率よく凝縮して液相冷媒となる。結果として、気相の冷媒の潜熱をフィン１２が効率よく受熱することができるので、放熱部４の放熱性能を高め、これにより、冷却装置の冷却性能を高める効果を奏する。
【００４７】
ここで、放熱経路５を通過してきた液相冷媒を気相冷媒から分離することによる冷却性能向上効果について詳しく説明する。
【００４８】
冷媒凝縮部１５では、放熱経路５を通過し冷媒放出部１４を拡散してきた気相冷媒が、フィン１２にて凝縮することとなるが、気相冷媒が凝縮することでフィン１２の表面は液相冷媒の層が形成されることとなる。フィン１２の表面を覆う液相冷媒の層は断熱層となり、フィン１２と冷媒の熱伝達率を低下させる原因となる。液相冷媒の層は、その層が厚いほど断熱効果が高くなるため、フィン１２の表面を覆う液相冷媒の層は薄い方が冷却性能が高くなる。すなわち、放熱経路５を通過してきた液相冷媒が冷媒凝縮部１５に拡散し、大部分のフィン１２の表面に付着することで、液相冷媒の層が厚くなり、冷却性能を低下させる原因となる。よって、気液分離部１３にて、放熱経路５を通過してきた液相冷媒を気相冷媒から分離し、放熱部４内に拡散することを抑制することで、放熱部４の放熱性能が向上することとなる。
【００４９】
また、図４は、同冷却装置の気液分離部を示す図である。図４に示すように、気液分離部１３は、放熱経路接続口１０に対向して設けた１枚または複数枚の板状の気液分離板１７である構成にしてもよい。気液分離板１７の広い面は、放熱経路接続口１０と対向するように設ける。気液分離板１７の大きさは、放熱経路接続口１０の面積より大きくする。気液分離板１７を複数枚とする場合は、１枚めの気液分離板１７を放熱経路接続口１０に対向して設け、２枚めの気液分離板１７を１枚めの気液分離板１７の広い面と間隔をあけて略平行に並べて設ける。
【００５０】
これにより、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１４に流入する気相と液相の混合した二相の冷媒を、放熱経路接続口１０に対向して設けた気液分離板１７に衝突させる。気液分離板１７に衝突した液相の冷媒は、気液分離板１７に付着し、重力により、気液分離板１７の表面を伝い、下段の冷媒流入部１６に落下する。これにより、液相の冷媒が、冷媒放出部１４に拡散して、さらに冷媒放出部１４の下方の冷媒凝縮部１５に設けたフィン１２に付着しない。そのため、フィン１２に付着した液相の冷媒がフィン１２の表面を覆い気相の冷媒とフィン１２の間の熱交換を妨げることがなく、気相の冷媒からフィンに熱が移動して気相の冷媒は効率よく凝縮して液相冷媒となる。結果として、気相の冷媒の潜熱をフィン１２が効率よく受熱することができるので、放熱部４の放熱性能を高め、これにより、冷却装置１の冷却性能を高める効果を奏する。
【００５１】
また、気液分離板１７は、表面から裏面に貫通する１つまたは複数の蒸気通過口１８を有する構成にしてもよい。本実施例では、図４に示すように、１枚の気液分離板１７に、４つの蒸気通過口１８を設けている。これにより、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１４に流入する気相と液相の混合した二相の冷媒が、放熱経路接続口１０に対向して設けた気液分離板１７に衝突する際に、気液分離板１７の表面から裏面に貫通する１つまたは複数の蒸気通過口１８に、気液分離板１７に衝突した気相の冷媒と気液分離板１７に付着しなかった液相の冷媒が流入し、気液分離板１７を通過する。これにより、気液分離板１７に衝突して、気相の冷媒の流れが、妨げられるのを、抑制することができる。これにより、気相の冷媒が、冷媒放出部１４に拡散して、冷媒放出部１４の下方の冷媒凝縮部１５に設けたフィン１２に無駄なく接触する。結果として、気相の冷媒の潜熱をフィン１２が効率よく受熱することができるので、放熱部４の放熱性能を高め、これにより、冷却装置１の冷却性能を高める効果を奏する。
【００５２】
また、気液分離板１７の蒸気通過口１８は、隣に設けた気液分離板１７の蒸気通過口１８の投影面と異なる位置に設けた構成にしてもよい。気液分離板１７と隣に設ける気液分離板１７とを重ねたときに、各々の蒸気通過口１８が重ならないように蒸気通過口１８を配置する。これにより、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１４に流入する気相と液相の混合した二相の冷媒が、放熱経路接続口１０に対向して設けた気液分離板１７に衝突する際に、気液分離板１７の表面から裏面に貫通する１つまたは複数の蒸気通過口１８に、気液分離板１７に衝突した気相の冷媒と気液分離板１７に付着しなかった液相の冷媒が流入し、気液分離板１７を通過する。気液分離板１７の蒸気通過口１８は、隣に設けた気液分離板１７の蒸気通過口１８の投影面と異なる位置に設けているので、気液分離板１７の蒸気通過口１８を通過した液相の冷媒が、放熱経路接続口１０から遠い側の隣に設けた気液分離板１７の蒸気通過口１８を通過することを抑制することができる。その結果、液相の冷媒が冷媒放出部１４に拡散して、さらに冷媒放出部１４の下方の冷媒凝縮部１５に設けたフィン１２に付着することを抑制することができる。そのため、フィン１２に付着した液相の冷媒がフィン１２の表面を覆い気相の冷媒とフィン１２の間の熱交換を妨げることがなく、気相の冷媒からフィン１２に熱が移動して気相の冷媒は効率よく凝縮して液相冷媒となる。結果として、気相の冷媒の潜熱をフィン１２が効率よく受熱することができるので、放熱部４の放熱性能を高め、これにより、冷却装置１の冷却性能を高める効果を奏する。
【００５３】
また、気液分離板１７の直下には、フィン１２を設けない構成にしてもよい。すなわち、気液分離板１７は、その下に設けられているフィン１２とその隣のフィン１２との隙間に配置して設ける。これにより、気液分離板１７に衝突した液相の冷媒が、気液分離板１７に付着し、重力により、気液分離板１７の表面を伝い、下段の冷媒流入部１６に落下する際に、気液分離板１７の直下には、フィン１２が設けられていないので、気液分離板１７から落下する液相の冷媒が、フィン１２にほとんど接触することなく、下段の冷媒流入部１６に落下するので、フィン１２に付着した液相の冷媒がフィン１２の表面を覆い気相の冷媒とフィン１２の間の熱交換を妨げることがなく、気相の冷媒からフィン１２に熱が移動して気相の冷媒は効率よく凝縮して液相冷媒となる。結果として、気相の冷媒の潜熱をフィン１２が効率よく受熱することができるので、放熱部４の放熱性能を高め、これにより、冷却装置１の冷却性能を高める効果を奏する。
【００５４】
また、図５に示すように、蒸気通過口１８の冷媒が流入する側の周縁に、立ち上がり部１９を設けた構成にしてもよい。これにより、気液分離板１７に衝突した液相の冷媒が、気液分離板１７に付着し、重力により、気液分離板１７の表面を伝い、下段の冷媒流入部１６に落下する際に、液相の冷媒が、蒸気通過口１８の周縁に設けた立ち上がり部１９に沿って、蒸気通過口１８の周縁を流れて落下するので、液相の冷媒が、蒸気通過口１８の内側に流れ込み、気相の冷媒と共に蒸気通過口１８を通過し、冷媒放出部１４の下方の冷媒凝縮部１５に設けたフィン１２に付着するのを防ぐことがきる。そのため、フィン１２に付着した液相の冷媒がフィン１２の表面を覆い気相の冷媒とフィン１２の間の熱交換を妨げることがなく、気相の冷媒からフィン１２に熱が移動して気相の冷媒は効率よく凝縮して液相冷媒となる。結果として、気相の冷媒が潜熱をフィン１２が効率よく受熱することができるので、冷却装置１の冷却性能を高める効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
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】
【００５６】
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    フィン
１３    気液分離部
１４    冷媒放出部
１５    冷媒凝縮部
１６    冷媒流入部
１７    気液分離板
１８    蒸気通過口
１９    立ち上がり部
２０    接触面
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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【図５】
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【図６】
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