(57)【要約】【課題】本発明は、冷却性能の高い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】冷媒の相変化によって冷却する冷却装置１において、受熱部３は、前面または後面の少なくとも一方に発熱体を設置する受熱板を備え、上部に放熱内部経路２４と、下部に帰還内部経路２５と、これらの間にフィン部２とを備え、フィン部２には受熱板から内部に突出する複数の平板状のフィンを、フィン間の冷媒の流路が帰還内部経路２５と放熱内部経路とを連通するように設け、流出口２０と、流入口２１とを受熱部３の同一の側面に設け、流入口２１とフィン部２の間に仕切板３０を設け、仕切板３０は、流入口２１および前記流出口２０を設置した側面から突出し、その側面と対向するもう一方の側面との中間点より流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い位置まで延設されていることを特徴とする冷却装置１とした。【選択図】図３
2016138740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒の相変化によって冷却する冷却装置において、
受熱部、放熱経路、放熱部、帰還経路を順に連結して前記冷媒の循環経路を形成し、
前記受熱部は、
前面および後面が最大面積の直方体形状で、
前記前面または前記後面の少なくとも一方に発熱体を設置する受熱板を備え、
前記受熱部の上部に放熱内部経路と、下部に帰還内部経路と、前記放熱内部経路と前記帰還内部経路との間にフィン部とを備え、
前記放熱経路と前記放熱内部経路とを接続する流出口と、前記帰還経路と前記帰還内部経路とを接続する流入口とを有し、
前記流入口と前記流出口とは、前記受熱部の同一の側面に設けられ、
前記フィン部には前記受熱板から内部に突出する複数の平板状のフィンを、フィン間の隙間により構成される冷媒の流路が前記帰還内部経路と前記放熱内部経路とを連通するように設け、
前記帰還内部経路は、前記流入口と前記フィン部との間に仕切板を備え、
前記仕切板は、前記流入口および前記流出口を設置した側面から突出し、前記側面と、前記側面と対向するもう一方の側面との中間点より前記流入口および前記流出口を設置した側面から遠い位置まで延設されていることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記仕切板は、複数の開口部を有することを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記受熱部の前記前面と前記後面との間に、前記フィンと平行方向に１または複数の仕切壁を設け、
前記仕切壁は、前記放熱内部経路を貫通させる放熱内部経路開口と、前記帰還内部経路を貫通させる帰還内部経路開口を設けたことを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
冷媒の相変化によって冷却する冷却装置において、
受熱部、放熱経路、放熱部、帰還経路を順に連結して前記冷媒の循環経路を形成し、
前記受熱部は、
前面および後面が最大面積の直方体形状で、
前記前面または前記後面の少なくとも一方に発熱体を設置する受熱板を備え、
前記受熱部の上部に放熱内部経路と、下部に帰還内部経路と、前記放熱内部経路と前記帰還内部経路との間にフィン部とを備え、
前記放熱経路と前記放熱内部経路とを接続する流出口と、前記帰還経路と前記帰還内部経路とを接続する流入口とを有し、
前記流入口と前記流出口とは、前記受熱部の同一の側面に設けられ、
前記フィン部には前記受熱板から内部に突出する複数の平板状のフィンを、フィン間の隙間により構成される冷媒の流路が前記帰還内部経路と前記放熱内部経路とを連通するように設け、
前記帰還内部経路は、前記流入口に接続された両端が開放された管路を備え、
前記管路は、前記流入口および流出口を設置した側面と、前記側面と対向するもう一方の側面との中間点より前記流入口および前記流出口を設置した側面から遠い位置まで延設されていることを特徴とする冷却装置。
【請求項５】
前記管路は、複数の開口部を有することを特徴とする請求項４に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記受熱部の前記前面と前記後面との間に、前記フィンと平行方向に１または複数の仕切壁を設け、
前記仕切壁は、前記放熱内部経路を貫通させる放熱内部経路開口と、前記管路を貫通させる管路開口を設けたことを特徴とする請求項５に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記複数の開口部を設ける間隔は、前記流入口および前記流出口を設置した側面から遠ざかるほど短くすることを特徴とする請求項２、３、５、６のいずれか一つに記載の冷却装置。
【請求項８】
前記複数の開口部の面積は、前記流入口および前記流出口を設置した側面から遠ざかるほど大きくすることを特徴とする請求項２、３、５、６、７のいずれか一つに記載の冷却装置。
【請求項９】
前記流出口の径は、前記流入口の径より大きいことを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載の冷却装置。
【請求項１０】
請求項１〜９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）、ダイオード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、以下のような構成となっていた。
【０００３】
すなわち、図１２に示すように、筐体１１２の管路部１３０に、発熱体であるインバータ１０８の熱によって冷媒が沸騰する蒸発器部１３２と、管路部１３０において蒸発器部１３２に隣接して設けられ、冷媒が流入口１１４から直接流出口１１６に向かって流通する流通部１３４とを備える。蒸発器部１３２には、底壁部１２０から流通部１３４の側に向かって突出する複数のフィン１４０が設けられ、複数のフィン１４０の間の隙間を冷媒が流通する構成となっていた（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−０１６５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示された冷却装置は、発熱体であるインバータ１０８が水平に設置されているため、筐体１１２の底壁部１２０は液相冷媒で満たされ、底壁部１２０から流通部１３４の側に向かって突出した複数のフィン１４０の間の隙間を冷媒が流通する。
【０００６】
このような構成の筐体１１２（受熱部）において、発熱体の熱は液相冷媒が蒸発する際の蒸発潜熱によって冷却されることとなるため、フィン１４０全面に液相冷媒を行き渡らせる必要がある。しかしながら、フィン１４０表面にて蒸発した冷媒（気相冷媒）の大部分は流通部１３４を通過することとなり、気相冷媒の流れによって流入口１１４から遠方に位置するフィン１４０の表面に液相冷媒を供給する作用が小さくなる。すなわち、このような構成にてフィン１４０全面に液相冷媒を供給するためには、筐体１１２の底壁部１２０を液相冷媒で満たすだけの過剰な液相冷媒量を必要とする。そのため、フィン１４０の表面は厚い液相冷媒の層に覆われることとなり、結果として厚い液相冷媒層が熱抵抗となり、フィン１４０を薄い液相冷媒層が覆う理想的な状態を作り出すことができず、冷却性能が低くなる。
【０００７】
また、このような構成の筐体１１２（受熱部）を垂直に設置した場合、すなわち発熱体であるインバータ１０８が垂直に設置され、筐体１１２（受熱部）が、流入口１１４を下方に流出口１１６を上方にしてフィン１４０を垂直方向に設置した場合について説明する。
【０００８】
この種の冷却装置においては、流出口１１６近傍は放熱器（図示なし）の作用により圧力が低い状態となる。流入口１１４から筐体１１２（受熱部）内に流入した液相の冷媒は、インバータ１０８から発生した熱を受熱して気相と液相の二相の冷媒となり、圧力が高い状態となる。冷媒が液相から気相に変化するときに体積が膨張するためである。この圧力の高い二相の冷媒は、圧力の低い流出口１１６に流れ込む。この現象を詳しく説明すると、液相冷媒が気相に変化した際に発生する気相冷媒の流れが、その近傍に位置する液相冷媒と流れの下流に位置する液相冷媒を巻き込んで気相と液相の二相の冷媒流となり、冷媒流の下流に位置する流出口１１６側のフィン１４０表面に液相冷媒を供給することとなる。しかしながら、冷媒流は流路抵抗が小さい経路を通過するため、筐体１１２内の冷媒流は偏流し、フィン１４０間の隙間においては、中央部に位置する隙間ほど冷媒が流れやすく、端に位置する隙間ほど冷媒が流れにくくなる。また、フィン１４０間の隙間よりも、流路抵抗が小さくなる流通部１３４に冷媒の多くが流れることとなる。よって、冷媒が流れにくい領域に位置するフィン１４０は、冷媒が供給されず冷却することができない、いわゆるドライアウトの状態となり、インバータ１０８の温度が上昇してしまう。また、ドライアウトを抑制するためには、過剰な液相冷媒量を必要とし、結果として厚い液相冷媒層が熱抵抗となり、フィン１４０を薄い液相冷媒層が覆う理想的な状態を作り出すことができず、冷却性能が低くなる。
【０００９】
そこで本発明は、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域まで均一に液相冷媒を供給することにより、受熱部内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部内に形成することができる冷却性能の高い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】
【００１０】
そして、この目的を達成するために、本発明は、冷媒の相変化によって冷却する冷却装置において、受熱部、放熱経路、放熱部、帰還経路を順に連結して前記冷媒の循環経路を形成し、前記受熱部は、前面および後面が最大面積の直方体形状で、前記前面または前記後面の少なくとも一方に発熱体を設置する受熱板を備え、
前記受熱部の上部に放熱内部経路と、下部に帰還内部経路と、前記放熱内部経路と前記帰還内部経路との間にフィン部とを備え、前記放熱経路と前記放熱内部経路とを接続する流出口と、前記帰還経路と前記帰還内部経路とを接続する流入口とを有し、前記流入口と前記流出口とは、前記受熱部の同一の側面に設けられ、前記フィン部には前記受熱板から内部に突出する複数の平板状のフィンを、フィン間の隙間により構成される冷媒の流路が前記帰還内部経路と前記放熱内部経路とを連通するように設け、前記帰還内部経路は、前記流入口と前記フィン部との間に仕切板を備え、前記仕切板は、前記流入口および前記流出口を設置した側面から突出し、前記側面と、前記側面と対向するもう一方の側面との中間点より前記流入口および前記流出口を設置した側面から遠い位置まで延設されていることを特徴とする冷却装置であり、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】
【００１１】
以上のように本発明は、冷媒の相変化によって冷却する冷却装置において、受熱部、放熱経路、放熱部、帰還経路を順に連結して前記冷媒の循環経路を形成し、前記受熱部は、前面および後面が最大面積の直方体形状で、前記前面または前記後面の少なくとも一方に発熱体を設置する受熱板を備え、前記受熱部の上部に放熱内部経路と、下部に帰還内部経路と、前記放熱内部経路と前記帰還内部経路との間にフィン部とを備え、前記放熱経路と前記放熱内部経路とを接続する流出口と、前記帰還経路と前記帰還内部経路とを接続する流入口とを有し、前記流入口と前記流出口とは、前記受熱部の同一の側面に設けられ、前記フィン部には前記受熱板から内部に突出する複数の平板状のフィンを、フィン間の隙間により構成される冷媒の流路が前記帰還内部経路と前記放熱内部経路とを連通するように設け、前記帰還内部経路は、前記流入口と前記フィン部との間に仕切板を備え、前記仕切板は、前記流入口および前記流出口を設置した側面から突出し、前記側面と、前記側面と対向するもう一方の側面との中間点より前記流入口および前記流出口を設置した側面から遠い位置まで延設されていることを特徴とする冷却装置であり、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域まで均一に液相冷媒を供給することにより、受熱部内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部内に形成することができる冷却性能の高い冷却装置を提供することができるものである。
【００１２】
すなわち、帰還内部経路とフィン部の間に設けた仕切板により、流入口から帰還内部経路に流入した液相の冷媒がフィン部に上昇する流れを遮られる。仕切板は、流入口および流出口を設置した側面から突出し、この側面と、この側面と対向するもう一方の側面との中間点より流入口および流出口を設置した側面から遠い位置まで延設されているため、液相の冷媒の一部は、流入口および流出口を設置した側面から遠い側にある仕切板の端部まで到達した後にフィン部に流出する。仕切板がない場合と比較すると、流入口付近において気化した冷媒が流入口および流出口を設置した側面の近傍を上昇して流出口に流れ込む、いわゆるショートカットの状態になりにくい。流入口および流出口を設置した側面から遠い側、すなわち、流入口および流出口を設置した側面と対向するもう一方の側面に近い領域まで、冷媒がフィン部に上昇する流れを仕切板により遮られ、その後、仕切板の端部まで到達した後にフィン部に流出することとなる。フィン部に流出した冷媒は、フィンから受熱して気相と液相の二相の冷媒となり、圧力の低い流出口に流れ込む。流入口および流出口を設置した側面側は流出口に続く放熱部の作用により圧力が低いので、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域でフィン部に流出した冷媒は、流入口および流出口を設置した側面側に流れやすくなるため、フィン部全体に冷媒が供給されることとなる。
【００１３】
これにより、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域に液相の冷媒が供給されず冷却することができない、いわゆるドライアウトの状態となることを抑制することができる。結果として、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域まで冷媒を供給することにより、受熱部内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部内に形成することができる冷却性能の高い冷却装置を提供することができるものである。
【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図
【図２】同冷却装置の受熱部の外観を示す図
【図３】同冷却装置の受熱部の分解斜視図
【図４】同冷却装置の受熱部の分解斜視図
【図５】同冷却装置の受熱部のＹ−Ｙ´断面を示す図
【図６】（ａ）同冷却装置の受熱部のＸ−Ｘ´断面を示す図、（ｂ）同冷却装置の受熱部の領域Ａの拡大図
【図７】本発明の実施の形態２の冷却装置の受熱部の分解斜視図
【図８】同冷却装置の受熱部の分解斜視図
【図９】同冷却装置の受熱部のＹ−Ｙ´断面を示す図
【図１０】本発明の実施の形態３の冷却装置の受熱部の分解斜視図
【図１１】本発明の実施の形態４の冷却装置の受熱部の分解斜視図
【図１２】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、冷媒の相変化によって冷却する冷却装置において、受熱部、放熱経路、放熱部、帰還経路を順に連結して前記冷媒の循環経路を形成し、前記受熱部は、前面および後面が最大面積の直方体形状で、前記前面または前記後面の少なくとも一方に発熱体を設置する受熱板を備え、前記受熱部の上部に放熱内部経路と、下部に帰還内部経路と、前記放熱内部経路と前記帰還内部経路との間にフィン部とを備え、前記放熱経路と前記放熱内部経路とを接続する流出口と、前記帰還経路と前記帰還内部経路とを接続する流入口とを有し、前記流入口と前記流出口とは、前記受熱部の同一の側面に設けられ、前記フィン部には前記受熱板から内部に突出する複数の平板状のフィンを、フィン間の隙間により構成される冷媒の流路が前記帰還内部経路と前記放熱内部経路とを連通するように設け、前記帰還内部経路は、前記流入口と前記フィン部との間に仕切板を備え、前記仕切板は、前記流入口および前記流出口を設置した側面から突出し、前記側面と、前記側面と対向するもう一方の側面との中間点より前記流入口および前記流出口を設置した側面から遠い位置まで延設されていることを特徴とする冷却装置とすることにより、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域まで均一に液相冷媒を供給することにより、受熱部内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部内に形成することができる冷却性能の高い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、流入口から帰還内部経路に流出した液相の冷媒は、帰還内部経路内の流入口とフィン部との間に設けた仕切板により、流入口が設けられた側面側において帰還内部経路に流入した液相の冷媒が直接フィン部に上昇する流れを遮られる。仕切板は、流入口および流出口を設置した側面から突出し、この側面と、この側面と対向するもう一方の側面との中間点より流入口および流出口を設置した側面から遠い位置まで延設されているため、
冷媒は、前記流入口および前記流出口を設置した側面から遠い側にある仕切板の開放された端部まで到達した後に帰還内部経路に流出し、その後フィン部に流出する。仕切板がない場合では、帰還経路から受熱部内部に流出する液相の冷媒は、すべてが流入口および流出口を設置した側面側から受熱部内に流れ込むため、前記側面と対向するもう一方の側面側に液相の冷媒が供給されにくく、流入口付近において気化した冷媒が流入口および流出口を設置した側面の近傍を上昇して流出口に流れ込むため、前記側面と対向するもう一方の側面側に位置するフィン部にて液相の冷媒が供給できなくなる、いわゆるショートカットの状態が発生しやすくなるが、本発明の構成においては、前記流入口および前記流出口を設置した側面から遠い側、すなわち、流入口および流出口を設置した側面と対向するもう一方の側面に近い帰還内部経路に液相の冷媒が供給され、帰還内部経路に流出した液相の冷媒は、発熱体の熱により一部の液相の冷媒が気化し、その拡散作用により、帰還内部経路に拡散する。よって、帰還内部経路に拡散した液相の冷媒により、フィン部に流出した気相と液相の二層の冷媒には、フィン部全域においてフィンから受熱するだけの十分な液相の冷媒が供給されることとなり、最終的に圧力の低い流出口に流れ込む。また、流入口および流出口を設置した側面側は流出口に続く放熱部の作用により圧力が低いので、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域でフィン部に流出した冷媒は、流入口および流出口を設置した側面側に流れやすくなるため、フィン部全体に冷媒が供給されることとなる。
【００１７】
これにより、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域に液相の冷媒が供給されず冷却することができない、いわゆるドライアウトの状態となることを抑制することができる。結果として、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域まで冷媒を供給することにより、受熱部内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部内に形成することができる冷却性能の高い冷却装置を提供することができるものである。
【００１８】
また、前記仕切板は、複数の開口部を有する構成にしてもよい。帰還内部経路内の流入口とフィン部との間に設けた仕切板により、流入口および流出口を設置した側面から遠い側、すなわち、流入口および流出口を設置した側面と対向するもう一方の側面に近い帰還内部経路に液相の冷媒が供給され、帰還内部経路に流出した液相の冷媒は、発熱体の熱により一部の液相の冷媒が気化し、その拡散作用により、帰還内部経路に拡散するとともに、仕切板に設けた複数の開口部から仕切板とフィン部との間に、流入口から流出した液相の冷媒の一部が流出する。よって、帰還内部経路に拡散した液相の冷媒により、フィン部に流出した気相と液相の二層の冷媒には、フィン部全域においてフィンから受熱するだけの十分な液相の冷媒が供給されることとなり、最終的に圧力の低い流出口に流れ込む。また、流入口および流出口を設置した側面側は流出口に続く放熱部の作用により圧力が低いので、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域でフィン部に流出した冷媒は、流入口および流出口を設置した側面側に流れやすくなるため、フィン部全体に冷媒が供給されることとなる。
【００１９】
これにより、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域に液相の冷媒が供給されず冷却することができない、いわゆるドライアウトの状態となることを抑制することができる。結果として、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域まで冷媒を供給することにより、受熱部内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部内に形成することができる冷却性能の高い冷却装置を提供することができるものである。
【００２０】
また、前記受熱部の前記前面と前記後面との間に、前記フィンと平行方向に１または複数の仕切壁を設け、前記仕切壁は、前記放熱内部経路を貫通させる放熱内部経路開口と、前記帰還内部経路を貫通させる帰還内部経路開口を設けた構成にしてもよい。
【００２１】
流入口および流出口を設置した側面側は流出口に続く放熱部の作用により圧力が低くなるため、受熱部内においてフィン部に流出した冷媒は、圧力が低い流入口および流出口を設置した側面側に流れやすい。発熱体が大きい場合、または、１つの受熱板に複数の発熱体を設ける場合など、受熱部の横幅を大きくする場合がある。このような場合、流入口および流出口を設置した側面と、その対向する側面まのでの距離が長くなるため、受熱部の横幅が小さい場合と比較して、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域が多くなり、ドライアウトしやすい領域が多くなってしまう。そこで、受熱部内を仕切壁により仕切ることにより、仕切られた空間内に供給された冷媒は、その空間内のフィン部を流れ、フィンと熱交換した後に放熱内部経路および仕切壁に設けた放熱内部経路開口を通って放熱経路側に流れることとなる。従って、受熱部の横幅が大きい場合であっても、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域のドライアウトを抑制することができる。結果として、受熱部内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部内に形成することができる冷却性能の高い冷却装置を提供することができるものである。
【００２２】
また、冷媒の相変化によって冷却する冷却装置において、受熱部、放熱経路、放熱部、帰還経路を順に連結して前記冷媒の循環経路を形成し、前記受熱部は、前面および後面が最大面積の直方体形状で、前記前面または前記後面の少なくとも一方に発熱体を設置する受熱板を備え、前記受熱部の上部に放熱内部経路と、下部に帰還内部経路と、前記放熱内部経路と前記帰還内部経路との間にフィン部とを備え、前記放熱経路と前記放熱内部経路とを接続する流出口と、前記帰還経路と前記帰還内部経路とを接続する流入口とを有し、前記流入口と前記流出口とは、前記受熱部の同一の側面に設けられ、前記フィン部には前記受熱板から内部に突出する複数の平板状のフィンを、フィン間の隙間により構成される冷媒の流路が前記帰還内部経路と前記放熱内部経路とを連通するように設け、前記帰還内部経路は、前記流入口に接続された両端が開放された管路を備え、前記管路は、前記流入口および流出口を設置した側面と、前記側面と対向するもう一方の側面との中間点より前記流入口および前記流出口を設置した側面から遠い位置まで延設されている構成にしてもよい。これにより、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域まで冷媒を供給することにより、受熱部内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部内に形成することができる冷却性能の高い冷却装置を提供することができるものである。
【００２３】
すなわち、帰還内部経路は、流入口に接続された両端が開放された管路を備えたものであるので、帰還経路の液相冷媒は、流入口から管路を通過し、帰還内部経路内に流出する。管路は、前記流入口および流出口を設置した側面から突出し、側面と、前記側面と対向するもう一方の側面との中間点より前記流入口および前記流出口を設置した側面から遠い位置まで延設されているため、冷媒は、前記流入口および前記流出口を設置した側面から遠い側にある管路の開放された端部まで到達した後に帰還内部経路に流出し、その後フィン部に流出する。管路がない場合では、帰還経路から受熱部内部に流出する液相の冷媒は、すべてが流入口および流出口を設置した側面側から受熱部内に流れ込むため、前記側面と対向するもう一方の側面側に液相の冷媒が供給されにくく、流入口付近において気化した冷媒が流入口および流出口を設置した側面の近傍を上昇して流出口に流れ込むため、前記側面と対向するもう一方の側面側に位置するフィン部にて液相の冷媒が供給できなくなる、いわゆるショートカットの状態が発生しやすくなるが、本発明の構成においては、前記流入口および前記流出口を設置した側面から遠い側、すなわち、流入口および流出口を設置した側面と対向するもう一方の側面に近い帰還内部経路に液相の冷媒が供給され、帰還内部経路に流出した液相の冷媒は、発熱体の熱により一部の液相の冷媒が気化し、その拡散作用により、帰還内部経路に拡散する。よって、帰還内部経路に拡散した液相の冷媒により、フィン部に流出した気相と液相の二層の冷媒には、フィン部全域においてフィンから受熱するだけの十分な液相の冷媒が供給されることとなり、最終的に圧力の低い流出口に流れ込む。また、流入口および流出口を設置した側面側は流出口に続く放熱部の作用により圧力が低いので、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域でフィン部に流出した冷媒は、流入口および流出口を設置した側面側に流れやすくなるため、フィン部全体に冷媒が供給されることとなる。
【００２４】
これにより、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域に液相の冷媒が供給されず冷却することができない、いわゆるドライアウトの状態となることを抑制することができる。結果として、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域まで冷媒を供給することにより、受熱部内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部内に形成することができる冷却性能の高い冷却装置を提供することができるものである。
【００２５】
また、前記管路は、複数の開口部を有する構成にしてもよい。帰還内部経路内に流入口に接続された両端が開放された管路を設けたことにより、流入口および流出口を設置した側面から遠い側、すなわち、流入口および流出口を設置した側面と対向するもう一方の側面に近い帰還内部経路に液相の冷媒が供給され、帰還内部経路に流出した液相の冷媒は、発熱体の熱により一部の液相の冷媒が気化し、その拡散作用により、帰還内部経路に拡散するとともに、管路に設けた複数の開口部から流入口から流出した液相の冷媒の一部が流出する。よって、帰還内部経路に拡散した液相の冷媒により、フィン部に流出した気相と液相の二層の冷媒には、フィン部全域においてフィンから受熱するだけの十分な液相の冷媒が供給されることとなり、最終的に圧力の低い流出口に流れ込む。また、流入口および流出口を設置した側面側は流出口に続く放熱部の作用により圧力が低いので、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域でフィン部に流出した冷媒は、流入口および流出口を設置した側面側に流れやすくなるため、フィン部全体に冷媒が供給されることとなる。
【００２６】
これにより、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域に液相の冷媒が供給されず冷却することができない、いわゆるドライアウトの状態となることを抑制することができる。結果として、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域まで冷媒を供給することにより、受熱部内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部内に形成することができる冷却性能の高い冷却装置を提供することができるものである。
【００２７】
また、前記受熱部の前記前面と前記後面との間に、前記フィンと平行方向に１または複数の仕切壁を設け、前記仕切壁は、前記放熱内部経路を貫通させる放熱内部経路開口と、前記管路を貫通させる管路開口を設けた構成にしてもよい。
【００２８】
流入口および流出口を設置した側面側は流出口に続く放熱部の作用により圧力が低くなるため、受熱部内においてフィン部に流出した冷媒は、圧力が低い流入口および流出口を設置した側面側に流れやすい。発熱体が大きい場合、または、１つの受熱板に複数の発熱体を設ける場合など、受熱部の横幅を大きくする場合がある。このような場合、流入口および流出口を設置した側面と、その対向する側面まのでの距離が長くなるため、受熱部の横幅が小さい場合と比較して、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域が多くなり、ドライアウトしやすい領域が多くなってしまう。そこで、受熱部内を仕切壁により仕切ることにより、仕切られた空間内に供給された冷媒は、その空間内のフィン部を流れ、フィンと熱交換した後に放熱内部経路および仕切壁に設けた放熱内部経路開口を通って放熱経路側に流れることとなる。従って、受熱部の横幅が大きい場合であっても、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域のドライアウトを抑制することができる。結果として、受熱部内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部内に形成することができる冷却性能の高い冷却装置を提供することができるものである。
【００２９】
また、前記複数の開口部を設ける間隔は、前記流入口および前記流出口を設置した側面から遠ざかるほど短くする構成にしてもよい。
流入口および流出口を設置した側面側は流出口に続く放熱部の作用により圧力が低いので、前記流入口および前記流出口を設置した側面に近いほど流出口に冷媒が流れやすく、前記流入口および前記流出口を設置した側面から遠いほど流出口に冷媒が流れ難くなる。複数の開口部を設ける間隔を前記流入口および前記流出口を設置した側面から遠ざかるほど短くすることにより、前記流入口および前記流出口を設置した側面に近い領域は開口部の数を少なくして、フィン部に流出す冷媒の流れを抑制し、前記流入口および前記流出口を設置した側面から遠い領域は開口部の数を多くして、フィン部に流出す冷媒の流れを促進する。その結果、フィン部全体に液相の冷媒が供給されることとなる。
【００３０】
これにより、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域に液相の冷媒が供給されず冷却することができない、いわゆるドライアウトの状態となることを抑制することができる。結果として、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域まで冷媒を供給することにより、受熱部内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部内に形成することができる冷却性能の高い冷却装置を提供することができるものである。
【００３１】
また、前記複数の開口部の面積は、前記流入口および前記流出口を設置した側面から遠ざかるほど大きくする構成にしてもよい。
流入口および流出口を設置した側面側は流出口に続く放熱部の作用により圧力が低いので、前記流入口および前記流出口を設置した側面に近いほど流出口に冷媒が流れやすく、前記流入口および前記流出口を設置した側面から遠いほど流出口に冷媒が流れ難くなる。複数の開口部の面積は、前記流入口および前記流出口を設置した側面から遠ざかるほど大きくすることにより、前記流入口および前記流出口を設置した側面に近い領域は開口部の面積を小さくして、フィン部に流出す冷媒の流れを抑制し、前記流入口および前記流出口を設置した側面から遠い領域は開口部の面積を大きくして、フィン部に流出す冷媒の流れを促進する。その結果、フィン部全体に液相の冷媒が供給されることとなる。
【００３２】
これにより、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域に液相の冷媒が供給されず冷却することができない、いわゆるドライアウトの状態となることを抑制することができる。結果として、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域まで冷媒を供給することにより、受熱部内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部内に形成することができる冷却性能の高い冷却装置を提供することができるものである。
【００３３】
また、前記流出口の径は、前記流入口の径より大きい構成にしてもよい。流入口には液相の冷媒が流通し、流出口には、液相と気相の二相の冷媒が流通することとなるが、流入口から受熱部に流入した液相の冷媒が、フィンから受熱して、液相から気相の冷媒に変化するとき、冷媒の体積が膨張する。従って、流出口およびこれに続く放熱経路の径を大きくすることにより、圧力損失を下げて二相の冷媒が流出口およびこれに続く放熱経路に二相の冷媒が流入しやすくすることができる。その結果、冷媒が循環する際の流路抵抗が小さくなり、冷却装置の冷却性能を向上することができる。
【００３４】
また、本発明の冷却装置を搭載した電子機器にしてもよい。これにより、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域まで冷媒を供給することにより、受熱部内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部内に形成することができる冷却性能の高い冷却装置を搭載した電子機器を提供することができる。
【００３５】
（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。
【００３６】
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図である。
【００３７】
図１に示すように、電子機器５０は、ケース５１内に発熱体である発熱体Ａ２８、発熱体Ｂ２９となる２つの電力用半導体素子と冷却装置１とが備えられている。
【００３８】
冷却装置１は、発熱体Ａ２８、発熱体Ｂ２９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、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。受熱部３、放熱部４および後述するフィンであるフィンＡ２２、フィンＢ２３の材質は、アルミニウムが適しているが、これらに限られない。
【００３９】
帰還経路６には、冷媒の逆流を防止する逆流防止部８を備えている。ここで、逆流防止部８は、逆流を防止するための弁構造を備えたものでも、帰還経路６が放熱経路５よりも細い配管であり帰還経路６自体が逆流防止部８の役割を果たすものであっても良く、安定稼動時に帰還経路６に受熱部３から気相の冷媒が逆流しないように設計されたものであれば同様の効果と作用を有するものとなる。
【００４０】
また、冷却装置１は、放熱部４に冷媒により輸送した熱を冷却するための冷却ファン７を備えている。本実施の形態では、冷却ファン７による空冷式としたが、水冷式、その他の方式であってもよい。
【００４１】
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。
【００４２】
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Ａ２８、発熱体Ｂ２９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Ａ２８、発熱体Ｂ２９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、冷却ファン７により冷やされ再び液化し液相の冷媒となり帰還経路６および逆流防止部８を経て受熱部３に戻る。
【００４３】
逆流防止部８は、帰還経路６中に設けられたものであって、放熱経路５よりも冷媒の流通抵抗を増大させたものであるため、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。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Ａ２８、発熱体Ｂ２９を冷却している。
【００４４】
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。
【００４５】
図２は、本実施の形態の冷却装置１の受熱部３の外観を示す図である。
【００４６】
図３および図４は、本実施の形態の冷却装置１の受熱部３の分解斜視図である。
【００４７】
図５は、本実施の形態の冷却装置１の受熱部３のＸ−Ｘ´断面を示す図である。
【００４８】
図２、図３、図４、図５に示すように、受熱部３は、前面および後面が最大面積の直方体形状とする。
受熱部３は、前面および後面が垂直方向となるように設置する。
前面には、発熱体Ａ２８を設置する受熱板Ａ１５を設け、後面には、発熱体Ｂ２９を設置する受熱板Ｂ１６を設ける。
【００４９】
なお、発熱体、受熱板、フィン他をそれぞれＡ，Ｂに分けているが、これは、各々が２つあることを意味し、特に記載がないかぎりＡ，Ｂに違いはない。
【００５０】
また、本実施の形態では、発熱体Ａ２８、発熱体Ｂ２９と受熱板Ａ１５、受熱板Ｂ１６とを受熱部３の前面および後面の両方に設けているが、前面または後面のいずれか一方に発熱体Ａ２８と受熱板Ａ１５とを設ける構成としてもよい。（図示せず）
２つの発熱体Ａ２８と発熱体Ｂ２９（図１に記載）を、受熱板Ａ１５に発熱体Ａ２８を、受熱板Ｂ１６に発熱体Ｂ２９を接触させて熱的に接続する。受熱板Ａ１５と受熱板Ｂ１６には、発熱体Ａ２８、発熱体Ｂ２９を固定するための固定用ネジ孔１９を適宜設けて、受熱板Ａ１５に発熱体Ａ２８を、受熱板Ｂ１６に発熱体Ｂ２９をネジで固定する。２つの発熱体Ａ２８と発熱体Ｂ２９との間に、受熱部３が挟まれるように垂直方向に設置する。
直方体形状である受熱部３の上部には放熱内部経路２４として空間を設け、下部には帰還内部経路２５を設けるための空間を設ける。
受熱部３の放熱内部経路２４と帰還内部経路２５との間の中央部をフィン部２とする。
受熱部３には、放熱経路５と放熱内部経路２４とを接続する流出口２０と、帰還経路６と帰還内部経路２５とを接続する流入口２１を設ける。
流出口２０と流入口２１とは、受熱部３の同一の側面に設ける。流出口２０と流入口２１とを設ける側面は、受熱板Ａ、受熱板Ｂを設ける前面、後面をつなぐ側面である。
フィン部２には受熱板Ａ１５から、受熱部３の内部に突出する複数の平板状のフィンＡ２２を平行に並べて設け、受熱板Ｂ１６から、受熱部３の内部に突出する複数の平板状のフィンＢ２３を並行に並べて設ける。フィン間の冷媒の流路が垂直方向となるようにフィンＡ２２およびフィンＢ２３を配置する。すなわち、フィンＡ２２の各々のフィン間の隙間が上下方向となるように配置する。フィンＢ２３も同様に配置する。
帰還内部経路２５とフィン部２の間に仕切板３０を受熱部３の底面と平行に設け、仕切板３０は、流入口２１および流出口２０を設置した側面から突出し、この側面と、この側面と対向するもう一方の側面との中間点より流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い位置まで延設されている。これにより、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い領域まで冷媒を供給することにより、受熱部内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部内に形成することができる冷却性能の高い冷却装置１を提供することができるものである。
【００５１】
すなわち、流入口２１から帰還内部経路２５に流出した液相の冷媒は、帰還内部経路２５内の流入口２１とフィン部２との間に設けた仕切板３０により、流入口２１が設けられた側面側において帰還内部経路２５に流入した液相の冷媒が直接フィン部２に上昇する流れを遮られる。仕切板３０は、流入口２１および流出口２０を設置した側面から突出し、この側面と、この側面と対向するもう一方の側面との中間点より流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い位置まで延設されているため、冷媒は、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い側にある仕切板３０の開放された端部まで到達した後に帰還内部経路２５に流出し、その後フィン部２に流出する。仕切板３０がない場合では、帰還経路６から受熱部３内部に流出する液相の冷媒は、すべてが流入口２１および流出口２０を設置した側面側から受熱部３内に流れ込むため、前記側面と対向するもう一方の側面側に液相の冷媒が供給されにくく、流入口２１付近において気化した冷媒が流入口２１および流出口２０を設置した側面の近傍を上昇して流出口２０に流れ込むため、前記側面と対向するもう一方の側面側に位置するフィン部２にて液相の冷媒が供給できなくなる、いわゆるショートカットの状態が発生しやすくなるが、本発明の構成においては、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い側、すなわち、流入口２１および流出口２０を設置した側面と対向するもう一方の側面に近い帰還内部経路２５に液相の冷媒が供給され、帰還内部経路２５に流出した液相の冷媒は、発熱体Ａ２８および発熱体Ｂ２９の熱により一部の液相の冷媒が気化し、その拡散作用により、帰還内部経路２５に拡散する。よって、帰還内部経路２５に拡散した液相の冷媒により、フィン部２に流出した気相と液相の二層の冷媒には、フィン部２全域においてフィンＡ２２およびフィンＢ２３から受熱するだけの十分な液相の冷媒が供給されることとなり、最終的に圧力の低い流出口２０に流れ込む。また、流入口２１および流出口２０を設置した側面側は流出口２０に続く放熱部４の作用により圧力が低いので、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い領域でフィン部２に流出した冷媒は、流入口２１および流出口２０を設置した側面側に流れやすくなるため、フィン部２全体に冷媒が供給されることとなる。
【００５２】
これにより、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い領域に液相の冷媒が供給されず冷却することができない、いわゆるドライアウトの状態となることを抑制することができる。結果として、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い領域まで冷媒を供給することにより、受熱部３内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部３内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部３内に形成することができる冷却性能の高い冷却装置１を提供することができるものである。
【００５３】
仕切板３０は、流出口２０および流入口２１を設けた受熱部３の側面と、受熱部３の前面および後面に接するように設ける。仕切板３０とこれらの壁面との隙間から冷媒が流出しないようにするためである。
【００５４】
また、仕切板３０は、複数の開口部３１を有する構成にしてもよい。帰還内部経路２５内の流入口２１とフィン部２との間に設けた仕切板３０により、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い側、すなわち、流入口２１および流出口２０を設置した側面と対向するもう一方の側面に近い帰還内部経路２５に液相の冷媒が供給され、帰還内部経路２５に流出した液相の冷媒は、発熱体Ａ２８および発熱体Ｂ２９の熱により一部の液相の冷媒が気化し、その拡散作用により、帰還内部経路２５に拡散するとともに、仕切板３０に設けた複数の開口部３１から仕切板３０とフィン部２との間に、流入口２１から流出した液相の冷媒の一部が流出する。よって、帰還内部経路２５に拡散した液相の冷媒により、フィン部２に流出した気相と液相の二層の冷媒には、フィン部２全域においてフィンＡ２２およびフィンＢ２３から受熱するだけの十分な液相の冷媒が供給されることとなり、最終的に圧力の低い流出口２０に流れ込む。また、流入口２１および流出口２０を設置した側面側は流出口２０に続く放熱部４の作用により圧力が低いので、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い領域でフィン部２に流出した冷媒は、流入口２１および流出口２０を設置した側面側に流れやすくなるため、フィン部２全体に冷媒が供給されることとなる。
【００５５】
これにより、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い領域に液相の冷媒が供給されず冷却することができない、いわゆるドライアウトの状態となることを抑制することができる。結果として、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い領域まで冷媒を供給することにより、受熱部３内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部３内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部３内に形成することができる冷却性能の高い冷却装置１を提供することができるものである。
【００５６】
また、複数の開口部３１を設ける間隔は、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠ざかるほど短くする構成にしてもよい。流入口２１および流出口２０を設置した側面側は流出口２０に続く放熱部４の作用により圧力が低いので、流入口２１および流出口２０を設置した側面に近いほど流出口２０に冷媒が流れやすく、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠いほど流出口２０に冷媒が流れ難くなる。複数の開口部３１を設ける間隔を流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠ざかるほど短くすることにより、流入口２１および流出口２０を設置した側面に近い領域は開口部３１の数を少なくして、フィン部２に流出する冷媒の流れを抑制し、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い領域は開口部３１の数を多くして、フィン部２に流出する冷媒の流れを促進する。その結果、フィン部２全体に液相の冷媒が供給されることとなる。
【００５７】
これにより、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い領域に液相の冷媒が供給されず冷却することができない、いわゆるドライアウトの状態となることを抑制することができる。結果として、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い領域まで冷媒を供給することにより、受熱部３内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部３内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部３内に形成することができる冷却性能の高い冷却装置１を提供することができるものである。
【００５８】
また、複数の開口部３１の面積は、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠ざかるほど大きくする構成にしてもよい。流入口２１および流出口２０を設置した側面側は流出口２０に続く放熱部４の作用により圧力が低いので、流入口２１および流出口２０を設置した側面に近いほど流出口２０に冷媒が流れやすく、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠いほど流出口２０に冷媒が流れ難くなる。複数の開口部３１の面積は、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠ざかるほど大きくすることにより、流入口２１および流出口２０を設置した側面に近い領域は開口部３１の面積を小さくして、フィン部２に流出する冷媒の流れを抑制し、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い領域は開口部３１の面積を大きくして、フィン部２に流出する冷媒の流れを促進する。その結果、フィン部２全体に液相の冷媒が供給されることとなる。
【００５９】
これにより、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い領域に液相の冷媒が供給されず冷却することができない、いわゆるドライアウトの状態となることを抑制することができる。結果として、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い領域まで冷媒を供給することにより、受熱部３内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部３内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部３内に形成することができる冷却性能の高い冷却装置１を提供することができるものである。
【００６０】
また、流出口２０の径は、流入口２１の径より大きい構成にしてもよい。流入口２１には液相の冷媒が流通し、流出口２０には、液相と気相の二相の冷媒が流通することとなるが、流入口２１から受熱部３に流入した液相の冷媒が、フィンＡ２２またはフィンＢ２３から受熱して、液相から気相の冷媒に変化するとき、冷媒の体積が膨張する。従って、流出口２０およびこれに続く放熱経路５の径を大きくすることにより、圧損を下げて二相の冷媒が流出口２０およびこれに続く放熱経路５に二相の冷媒が流入しやすくすることができる。その結果、冷媒が循環する際の流路抵抗が小さくなり、冷却装置１の冷却性能を向上することができる。
【００６１】
図６（ａ）は、同冷却装置の受熱部のＸ−Ｘ´断面を示す図であり、図６（ｂ）は、同冷却装置の受熱部の領域Ａの拡大図である。
【００６２】
発熱体Ａ２８、発熱体Ｂ２９と受熱板Ａ１５、受熱板Ｂ１６とを受熱部３の前面および後面の両方に設ける場合においては、図６に示すように、フィンＡ２２と隣接するフィンＡ２２の隙間に、フィンＢ２３を周囲にわずかな隙間を残して突出して配置してもよい。すなわち、フィンＡ２２の隣接するフィンとフィンの隙間に、フィンＢ２３のフィンをフィンの先端が受熱板Ａ１５の表面とわずかな隙間を残す位置まで挿入する。フィンＢ２３のフィンの両方の表面とフィンＡ２２のフィンとフィンとのあいだにわずかな隙間を残す。
【００６３】
フィンＡ２２のフィンとフィンとの間隔は、フィンＢ２３のフィンの厚さよりわずかに小さく、フィンの短辺は、受熱板Ａ１５と受熱板Ｂ１６の距離よりわずかに小さい。このわずかな隙間が冷媒の流路となる。
【００６４】
フィンＢ２３も同様に、フィンＢ２３と隣接するフィンＢ２３の隙間に、フィンＡ２２を周囲にわずかな隙間を残して突出して配置する。すなわち、フィンＢ２３の隣接するフィンとフィンの隙間に、フィンＡ２２のフィンをフィンの先端が受熱板Ｂ１６の表面とわずかな隙間を残す位置まで挿入する。フィンＡ２２のフィンの両方の表面とフィンＢ２３のフィンとフィンとのあいだにわずかな隙間を残す。
【００６５】
フィンＢ２３のフィンとフィンとの間隔は、フィンＡ２２のフィンの厚さよりわずかに小さく、フィンの短辺は、受熱板Ａ１５と受熱板Ｂ１６の距離よりわずかに小さい。このわずかな隙間が冷媒の流路となる。
【００６６】
これにより、フィンＡ２２またはフィンＢ２３のいずれか一方のみを有する場合と比較して、フィン間の隙間、すなわち、冷媒の流路断面積を小さくすることができる。
【００６７】
その理由を説明する。フィンはアルミニウム材を押出し成型または切削することにより作成するが、押出し成型では、押し出す型の強度の制約からフィンとフィンの間隔をある程度（例えばフィン高さが１０ｍｍ程度であればフィン間隔は４ｍｍ程度以上）あけなければならない。また、切削加工においてはフィン間隔を１ｍｍ程度と小さくすることは可能であるが、産業上の量産工法としては、フィン間隔を小さくするとコストが極めて高くなり、フィン間隔を小さくすることが困難である。フィンＡ２２を設けた受熱板Ａ１５とフィンＢ２３を設けた受熱板Ｂ１６とをフィンＡ２２とフィンＢ２３とを向かい合わせ、一方のフィンの隙間に他方のフィンを挿入してフィンどうしをわずかな隙間を残してかみ合わせることにより、かみ合わせたフィンＡ２２とフィンＢ２３の隙間は、フィンＡ２２のフィン間の隙間、およびフィンＢ２３のフィン間の隙間より小さくなる。このフィンＡ２２とフィンＢ２３の隙間が冷媒の流路となる。
【００６８】
冷媒の流路断面積を小さくすることにより、流路断面積が大きい場合と比較して、冷媒が流路を流れる流速が上がる。冷媒は下方から上方に向かって流通しているので、流通している液相の冷媒にこの上方向の力がかかるため、液相の冷媒が下方に落下しにくくなる。また、本実施形態の冷却装置１は、フィンＡ２２とフィンＢ２３の表面全体を液相の冷媒で濡れた状態を保ち、液相の冷媒がより速い速度で流れるとともに、液相の冷媒の厚みを薄くすることができる。
【００６９】
その結果、フィンＡ２２とフィンＢ２３の間の隙間をフィン上方まで効率よく液相の冷媒を搬送することにより、フィンＡ２２およびフィンＢ２３においてより多くの液相の冷媒が気相冷媒に変化する際の蒸発潜熱の作用により、冷却性能の高い冷却装置１を提供することができる。
【００７０】
また、本実施形態の冷却装置１を搭載した電子機器にしてもよい。これにより、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い領域まで冷媒を供給することにより、受熱部３内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部３内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部３内に形成することができる冷却性能の高い冷却装置１を搭載した電子機器５０を提供することができる。
【００７１】
次に、本実施例の特徴となる冷却装置１の受熱部３の製造方法の一例を説明する。発熱体Ａ２８、発熱体Ｂ２９と受熱板Ａ１５、受熱板Ｂ１６とを受熱部３の前面および後面の両方に設ける場合の例である。
【００７２】
受熱部３は、前面および後面が最大面積の扁平な直方体形状であり、前面および後面を垂直方向に設置する。これらの受熱部３のパーツの材料は、アルミニウムである。
【００７３】
受熱部３の側面は、前面、後面と、前面と後面をつなぐ２つの面で成り立っている。前面と後面は、外郭に接触面Ａ９を有する受熱板Ａ１５と外郭に接触面Ｂ１０を有する受熱板Ｂ１６であり、受熱板Ａ１５または受熱板Ｂ１６のいずれか一方に前面と後面をつなぐ２つの面、天面、および底面が一体成型されている。
【００７４】
本実施例では、受熱板Ｂ１６に前面と後面をつなぐ２つの面、天面、および底面を一体に切削して作成することとする。そして、この前面と後面をつなぐ２つの面のいずれか一方の上部に、流出口２０、下部に流入口２１として円形の開口部を設ける。流出口２０の径は、流入口２１の径より大きい。
【００７５】
受熱板Ａ１５には、一方の面に並列に並ぶ複数の板状のフィンＡ２２を、他方の面に接触面Ａ９を一体で設ける。
【００７６】
受熱板Ａ１５は、アルミニウムを押出し成型し、その後切削して作成する。
【００７７】
押出し成型をしただけでは、フィンＡ２２は、受熱板Ａ１５の上端から下端まで設けられていて、放熱内部経路２４と帰還内部経路２５となる空間はない状態である。押出し成型であるので、押出す上流から下流まで連続的に同じ形状となり、中央部にのみフィンＡ２２を設けることはできないからである。
【００７８】
受熱板Ａ１５を押出し成型した後で、受熱板Ａ１５の上部に放熱内部経路２４、下部に帰還内部経路２５となる空間を設けるために、受熱板Ａ１５の上部と下部のフィンＡ２２を切削する。切削する深さは、フィンＡ２２の根元よりさらに深くまで、外郭となる接触面Ａ９の厚みを残して削る。
【００７９】
受熱板Ｂ１６は、前面および後面が最大面積の直方体形状のアルミニウムを切削して作成する。
【００８０】
受熱板Ｂ１６は、前面と後面をつなぐ２つの面、天面、および底面を残して、一方の面に並列に並ぶ複数の板状のフィンＢ２３および仕切板３０を、他方の面に接触面Ｂ１０を切削して設ける。
さらに、受熱板Ｂ１６に設けた主面をつなぐ面のいずれか一方の上部に、流出口２０、同一の面の下部に流入口２１として円形の開口部を切削して設ける。
受熱板Ａ１５と、受熱板Ｂ１６の上部、下部に各々複数の固定用ネジ孔１９も切削して設ける。
【００８１】
そして、切削した後に、受熱板Ａ１５と受熱板Ｂ１６をフィンがかみ合うように対向させ、受熱板Ａ１５と受熱板Ｂ１６をロウづけで接合する。
【００８２】
受熱板Ｂ１６の流出口２０には、放熱経路接続部材１１を介して放熱経路５の配管をロウづけで接合し、流入口２１には、帰還経路接続部材１２を介して帰還経路６の配管をロウづけで接合する。
【００８３】
なお、上記の製造方法は一例であり、これに限られるものではない。
【００８４】
（実施の形態２）
図７および図８は、本実施形態の冷却装置１の受熱部３の分解斜視図である。
【００８５】
図９は、本実施形態の冷却装置１の受熱部３のＹ−Ｙ´断面を示す図である。
【００８６】
実施の形態１と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８７】
図７、図８、図９に示すように、帰還内部経路２５は、流入口２１に接続された両端が開放された管路３２を備え、管路３２は、流入口２１および流出口２０を設置した側面と、その側面と対向するもう一方の側面との中間点より流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い側まで延設されている構成にしてもよい。これにより、流入口２１および流出口を２０設置した側面から遠い領域まで冷媒を供給することにより、受熱部３内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部３内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部３内に形成することができる冷媒のドライアウトを防ぎ、冷却性能の高い冷却装置１を提供することができるものである。
【００８８】
すなわち、帰還内部経路２５は、流入口２１に接続された両端が開放された管路３２を備えたものであるので、帰還経路６の液相冷媒は、流入口２１から管路３２を通過し、帰還内部経路２５内に流出する。管路３２は、流入口２１および流出口２０を設置した側面から突出し、その側面と対向するもう一方の側面との中間点より流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い位置まで延設されているため、冷媒は、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い側にある管路３２の開放された端部まで到達した後に帰還内部経路２５に流出し、その後フィン部２に流出する。管路３２がない場合では、帰還経路６から受熱部３内部に流出する液相の冷媒は、すべてが流入口２１および流出口２０を設置した側面側から受熱部３内に流れ込むため、その側面と対向するもう一方の側面側に液相の冷媒が供給されにくく、流入口２１付近において気化した冷媒が流入口２１および流出口２０を設置した側面の近傍を上昇して流出口２０に流れ込むため、その側面と対向するもう一方の側面側に位置するフィン部２にて液相の冷媒が供給できなくなる、いわゆるドライアウトの状態が発生しやすくなるが、本発明の構成においては、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い側、すなわち、流入口２１および流出口２０を設置した側面と対向するもう一方の側面に近い帰還内部経路２５に液相の冷媒が供給され、帰還内部経路２５に流出した液相の冷媒は、発熱体Ａ２８および発熱体Ｂ２９の熱により一部の液相の冷媒が気化し、その拡散作用により、帰還内部経路２５に拡散する。よって、帰還内部経路２５に拡散した液相の冷媒により、フィン部２に流出した気相と液相の二層の冷媒には、フィン部２全域においてフィンＡ２２およびフィンＢ２３から受熱するだけの十分な液相の冷媒が供給されることとなり、最終的に圧力の低い流出口２０に流れ込む。また、流入口２１および流出口２０を設置した側面側は流出口２０に続く放熱部４の作用により圧力が低いので、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い領域でフィン部２に流出した冷媒は、流入口２１および流出口２０を設置した側面側に流れやすくなるため、フィン部２全体に液相の冷媒が供給されることとなる。
【００８９】
これにより、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い領域に液相の冷媒が供給されず冷却することができない、いわゆるドライアウトの状態となることを抑制することができる。結果として、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い領域まで冷媒を供給することにより、受熱部３内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部３内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部３内に形成することができる冷却性能の高い冷却装置１を提供することができるものである。
【００９０】
また、管路３２は、複数の開口部３３を有する構成にしてもよい。
帰還内部経路２５内に設けた管路３２により、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い側、すなわち、流入口２１および流出口２０を設置した側面と対向するもう一方の側面に近い帰還内部経路２５に液相の冷媒が供給され、帰還内部経路２５に流出した液相の冷媒は、発熱体Ａ２８および発熱体Ｂ２９の熱により一部の液相の冷媒が気化し、その拡散作用により、帰還内部経路２５に拡散するとともに、流入口２１から管路３２に流入した液相冷媒の一部が管路３２に設けた複数の開口部３３から帰還内部経路２５に拡散する。よって、帰還内部経路２５に拡散した液相の冷媒により、フィン部２に流出した気相と液相の二層の冷媒には、フィン部２全域においてフィンＡ２２およびフィンＢ２３から受熱するだけの十分な液相の冷媒が供給されることとなり、最終的に圧力の低い流出口２０に流れ込む。また、流入口２１および流出口２０を設置した側面側は流出口２０に続く放熱部４の作用により圧力が低いので、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い領域でフィン部２に流出した冷媒は、流入口２１および流出口２０を設置した側面側に流れやすくなるため、フィン部２全体に冷媒が供給されることとなる。
【００９１】
これにより、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い領域に液相の冷媒が供給されず冷却することができない、いわゆるドライアウトの状態となることを抑制することができる。結果として、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い領域まで冷媒を供給することにより、受熱部３内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部３内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部３内に形成することができる冷却性能の高い冷却装置１を提供することができるものである。
【００９２】
（実施の形態３）
図１０は、本実施形態の冷却装置１の受熱部３の分解斜視図である。
【００９３】
実施の形態１、２と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９４】
図１０に示すように、受熱部３の前面と後面、すなわち、受熱板Ａ１５と受熱板Ｂ１６との間に、フィンＡ２２およびフィンＢ２３と平行方向に１または複数の仕切壁３４を設ける。本実施の形態では、仕切壁３４を２つ設けている。仕切壁３４は、受熱部３の長手方向を略等分に区切るように配置する。仕切壁３４には、受熱部３の上部にある放熱内部経路２４を貫通させる放熱内部経路開口３５と、下部にある帰還内部経路２５を貫通させる帰還内部経路開口３６を設ける。放熱内部経路開口３５および帰還内部経路開口３６は、仕切壁３４に開口部を実際に設けたものであっても、放熱内部経路２４および帰還内部経路２５を避けて仕切壁３４を設ける構造としたものであってもよい。
【００９５】
流入口２１および流出口２０を設置した側面側は流出口２０に続く放熱部４の作用により圧力が低くなるため、受熱部３内においてフィン部２に流出した冷媒は、圧力が低い流入口２１および流出口２０を設置した側面側に流れやすい。発熱体が大きい場合、または、１つの受熱板に複数の発熱体を設ける場合など、受熱部３の横幅を大きくする場合がある。このような場合、流入口２１および流出口２０を設置した側面と、その対向する側面まのでの距離が長くなるため、受熱部３の横幅が小さい場合と比較して、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い領域が多くなり、ドライアウトしやすい領域が多くなってしまう。そこで、受熱部３内を仕切壁３４により仕切ることにより、仕切られた空間内に供給された冷媒は、その空間内のフィンＡ２２、フィンＢ２３を流れ、フィンＡ２２、フィンＢ２３と熱交換した後に放熱内部経路２４および仕切壁３４に設けた放熱内部経路開口３５を通って放熱経路５側に流れることとなる。従って、受熱部３の横幅が大きい場合であっても、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い領域のドライアウトを抑制することができる。結果として、受熱部３内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部３内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部３内に形成することができる冷却性能の高い冷却装置１を提供することができるものである。
【００９６】
（実施の形態４）
図１１は、本実施形態の冷却装置１の受熱部３の分解斜視図である。
【００９７】
実施の形態１、２、３と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９８】
図１１に示すように、本実施形態は、実施の形態２の受熱部３に実施の形態３と同様に仕切壁３４を設けたものである。仕切壁３４の作用、効果は、実施の形態３と同様である。
【００９９】
図１１に示すように、受熱部３の前面と後面、すなわち、受熱板Ａ１５と受熱板Ｂ１６との間に、フィンＡ２２およびフィンＢ２３と平行方向に１または複数の仕切壁３４を設ける。本実施の形態では、仕切壁３４を２つ設けている。仕切壁３４は、受熱部３の長手方向を略等分に区切るように配置する。仕切壁３４には、受熱部３の上部にある放熱内部経路２４を貫通させる放熱内部経路開口３５と、下部にある管路３２を貫通させる管路開口３７を設ける。放熱内部経路開口３５は、仕切壁３４に開口部を実際に設けたものであっても、放熱内部経路２４を避けて仕切壁３４を設ける構造としたものであってもよい。
【０１００】
流入口２１および流出口２０を設置した側面側は流出口２０に続く放熱部４の作用により圧力が低くなるため、受熱部３内においてフィン部２に流出した冷媒は、圧力が低い流入口２１および流出口２０を設置した側面側に流れやすい。発熱体が大きい場合、または、１つの受熱板に複数の発熱体を設ける場合など、受熱部３の横幅を大きくする場合がある。このような場合、流入口２１および流出口２０を設置した側面と、その対向する側面まのでの距離が長くなるため、受熱部３の横幅が小さい場合と比較して、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い領域が多くなり、ドライアウトしやすい領域が多くなってしまう。そこで、受熱部３内を仕切壁３４により仕切ることにより、仕切られた空間内に供給された冷媒は、その空間内のフィンＡ２２、フィンＢ２３を流れ、フィンＡ２２、フィンＢ２３と熱交換した後に放熱内部経路２４および仕切壁３４に設けた放熱内部経路開口３５を通って放熱経路５側に流れることとなる。従って、受熱部３の横幅が大きい場合であっても、流入口２１および流出口２０を設置した側面から遠い領域のドライアウトを抑制することができる。結果として、受熱部３内の局所ドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱部３内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱部３内に形成することができる冷却性能の高い冷却装置１を提供することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
以上のように本発明にかかる冷却装置は、冷却性能が高いので、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）、ダイオード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】
【０１０２】
１    冷却装置
２    フィン部
３    受熱部
４    放熱部
５    放熱経路
６    帰還経路
７    冷却ファン
８    逆流防止部
９    接触面Ａ
１０    接触面Ｂ
１１    放熱経路接続部材
１２    帰還経路接続部材
１５    受熱板Ａ
１６    受熱板Ｂ
１９    固定用ネジ孔
２０    流出口
２１    流入口
２２    フィンＡ
２３    フィンＢ
２４    放熱内部経路
２５    帰還内部経路
２８    発熱体Ａ
２９    発熱体Ｂ
３０    仕切板
３１    開口部
３２    管路
３３    開口部
３４    仕切壁
３５    放熱内部経路開口
３６    帰還内部経路開口
３７    管路開口
５０    電子機器
５１    ケース
【図１】
2016138740.tif 000003
【図２】
2016138740.tif 000004
【図３】
2016138740.tif 000005
【図４】
2016138740.tif 000006
【図５】
2016138740.tif 000007
【図６】
2016138740.tif 000008
【図７】
2016138740.tif 000009
【図８】
2016138740.tif 000010
【図９】
2016138740.tif 000011
【図１０】
2016138740.tif 000012
【図１１】
2016138740.tif 000013
【図１２】
2016138740.tif 000014