(57)【要約】【課題】蒸発器と凝縮器を備えたループ型サーモサイフォンにおける前記蒸発器での沸騰伝熱効率の改善と、製造コストの低廉化を図る。【解決手段】発熱体からの熱を受熱する蒸発器と、一対の冷媒配管を介して前記蒸発器に連結されて該蒸発器との間でループ状の冷媒通路を形成して設けられ、前記蒸発器にて受熱した熱を放熱する凝縮器とを具備して構成されるループ型サーモサイフォンにおいて、特に前記蒸発器を、内部を冷媒通流空間とした筐体と、予めブラスト処理されて粗面化された表面を有し、前記筐体の内部壁面に接合されて該筐体の前記冷媒通流空間に収納されたコルゲートフィンとを備えた構造体とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体からの熱を受熱する蒸発器と、一対の冷媒配管を介して前記蒸発器に連結されて該蒸発器との間でループ状の冷媒通路を形成して設けられ、前記蒸発器にて受熱された熱を放熱する凝縮器とを備え、
前記蒸発器は、内部を冷媒通流空間とした筐体と、予めブラスト処理されて粗面化された表面を有し、前記筐体の内部壁面に接合されて該筐体の前記冷媒通流空間に収納されたコルゲートフィンとを具備したことを特徴とするループ型サーモサイフォン。
【請求項２】
前記コルゲートフィンは、ブラスト処理により粗面化された表面を有する肉薄平板を蛇腹状に曲げ加工したものである請求項１に記載のループ型サーモサイフォン。
【請求項３】
前記コルゲートフィンは、ブラスト処理により粗面化された表面を有すると共に、該表面に複数の微小孔を所定の配列ピッチで穿設した肉薄平板を蛇腹状に曲げ加工したものである請求項１に記載のループ型サーモサイフォン。
【請求項４】
前記コルゲートフィンは、ロー付けまたは圧接により前記筐体の内部壁面に接合されて該筐体に熱的結合される請求項１に記載のループ型サーモサイフォン。
【請求項５】
前記筐体は、内部に断面矩形状の冷媒通流空間を形成した箱型の外形形状を有し、その外壁面に前記発熱体を装着して用いられるものである請求項１に記載のループ型サーモサイフォン。
【請求項６】
ブラスト処理により粗面化された前記コルゲートフィンは、冷媒の沸騰気泡核の発生を促す表面粗さを有するものである請求項１に記載のループ型サーモサイフォン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸発器と凝縮器を備えたループ型サーモサイフォンに係り、特に前記蒸発器における沸騰伝熱の向上と製造コストの低廉化を図ったループ型サーモサイフォンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＧＢＴ等の半導体素子からなる発熱体を冷却する冷却器としてループ型サーモサイフォンが知られている。このループ型サーモサイフォンは、概略的には図４に示すように前記発熱体１からの熱を受熱する蒸発器２と、この蒸発器２にて受熱された熱を放熱する凝縮器３とを一対の冷媒配管４,５を介して連結し、ループ状の冷媒通路を形成して構成される。尚、図４において６は前記凝縮器３に空気を通流させて該凝縮器３を除熱する冷却ファンである。また前記冷媒通路に封入される冷媒としては、例えばフロン類や二酸化炭素、水等が用いられる。
【０００３】
前記ループ型サーモサイフォンは、前記発熱体１からの熱を受熱した前記蒸発器２において前記冷媒を蒸気化させ、蒸気用の冷媒配管４を介して前記凝縮器３に送り込む。そして前記凝縮器３にて蒸気化した冷媒の熱を放熱させることで該冷媒を凝縮して液化する。その後、前記凝縮器３にて液化された冷媒を液用の冷媒配管５を介して前記蒸発器２に送り込み、再度、前記発熱体１からの熱による前記冷媒の蒸気化に供することで前記発熱体１を冷却する。
【０００４】
ところで前記ループ型サーモサイフォンにおける前記蒸発器２は、例えば図５に概略的な分解斜視図を示し、また図６に概略的な断面構造を示すような構造を有する。即ち、前記蒸発器２は、内部に断面矩形状の冷媒通流空間を形成した箱型の外形形状をなす筐体１０と、冷媒の通流方向に沿って該筐体１０の内部に平行に立設された複数のフィン１２とを備える。ここで前記筐体１０は、例えば幅広の一面を開放して凹状の内部空間を形成した箱型の本体１３と、この本体１３の開放面を覆う蓋体１４とからなる。また前記フィン１２は、例えば前記本体１３と一体に突出形成された押し出し型材、或いは削り出し加工されて前記本体１３の底部に接合された平板状の部材からなる。これらの部材は、例えば熱伝導率の高いアルミ合金等を用いて実現される。そして前記発熱体１は、例えば前記本体１３の底部裏面側に装着される。
【０００５】
さて前記筐体１０の内部空間の前記フィン１２が設けられた領域は、前記蒸発器２における冷媒の蒸発部を形成する。特にこの蒸発部において中空の複数の冷媒通路を形成した前記筐体１０の内部壁面および前記フィン１２の表面は、冷媒に対する沸騰面として機能する。そこで前記蒸発部の沸騰性能を高める為に、例えば特許文献１,２に開示されるように前記沸騰面をなす前記筐体１０の内部壁面および前記フィン１２の表面を粗面化することが行われている。具体的には前記特許文献１,２には、酸エッチングにより前記沸騰面を粗面化することが開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１３４６７０号公報
【特許文献２】特開２００２−２３１８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで前記特許文献１,２に開示される蒸発器２は、中空状の押し出し型材を用いて蒸発部を形成しており、一般的に十分に広い沸騰面を確保することが困難である。しかもその沸騰面をエッチング処理により粗面化しても、前記蒸発部の沸騰面を形成する伝熱面積自体が狭いので前記発熱体１の発熱量が増加した際、その熱を十分に放熱することができなくなる恐れがある。
【０００８】
この点、図５および図６に示したように箱型の外形形状をなす前記筐体１０の内部に複数のフィン１２を平行に立設した場合、その沸騰面を広く確保することができる。しかし切削等の金属加工により形成した平板状の複数のフィン１２を前記筐体１０の内底面に接合したり、或いは前記フィン１２を一体に備えた樋状の押し出し型材を用いて前記本体１３を形成した場合には、その製造コストが嵩むことが否めない。しかもこのような断面構造をなす蒸発部の沸騰面をエッチング処理にて粗面化することも、一般的には困難である。
【０００９】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、蒸発器と凝縮器を備えたループ型サーモサイフォンであって、特に前記蒸発器における沸騰伝熱の向上と、製造コストの低廉化を図ったループ型サーモサイフォンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した目的を達成するべく本発明に係るループ型サーモサイフォンは、発熱体からの熱を受熱する蒸発器と、一対の冷媒配管を介して前記蒸発器に連結されて該蒸発器との間でループ状の冷媒通路を形成して設けられ、前記蒸発器にて受熱された熱を放熱する凝縮器とを備えたものであって、
特に前記蒸発器は、内部を冷媒通流空間とした筐体と、予めブラスト処理されて粗面化された表面を有し、前記筐体の内部壁面に接合されて該筐体の前記冷媒通流空間に収納されたコルゲートフィンとを具備したことを特徴としている。
【００１１】
好ましくは前記コルゲートフィンは、ブラスト処理により粗面化された表面を有する肉薄平板を蛇腹状に曲げ加工したものである。或いは前記コルゲートフィンは、ブラスト処理により粗面化された表面を有すると共に、該表面に複数の微小孔を所定の配列ピッチで穿設した肉薄平板を蛇腹状に曲げ加工したものである。
【００１２】
ちなみに前記コルゲートフィンは、例えばロー付けまたは圧接により前記筐体の内部壁面に接合されて該筐体に熱的結合される。また前記筐体は、例えば内部に断面矩形状の冷媒通流空間を形成した箱型の外形形状を有し、その外壁面に前記発熱体を装着して用いられるものである。好ましくはブラスト処理により粗面化された前記コルゲートフィンは、前記冷媒の沸騰気泡核の発生を促す表面粗さを有するものからなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るループ型サーモサイフォンの蒸発器は、予めブラスト処理されて粗面化された表面を有するコルゲートフィンを、前記蒸発器の筐体の内部壁面に接合して該筐体の冷媒通流空間に収納した構造なので、その沸騰面を十分に広く確保することができる。しかも前記コルゲートフィンの表面は予めブラスト処理により粗面化されているので、その沸騰面における沸騰伝熱を十分に高くすることができる。
【００１４】
また前記蒸発器は、ブラスト処理により粗面化された表面を有する肉薄平板を蛇腹状に曲げ加工したコルゲートフィンを箱型の筐体の内部に収納し、該筐体の内部壁面に接合して熱的結合するだけで容易に製作することができる。しかも従来のように筐体の内部にフィンを立設して形成される蒸発部の内部壁面、つまり沸騰面をエッチング処理によって粗面化する必要がない。従って前記コルゲートフィンの製造コストのみならず、前記蒸発器の製造コストについても十分に低く抑えることができる等の効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るループ型サーモサイフォンにおける蒸発器の概略構成を示す分解斜視図。
【図２】図１に示す蒸発器の概略的な断面構造を示す図。
【図３】蒸発器に内蔵されるコルゲートフィンの変形例を示す斜視図。
【図４】ループ型サーモサイフォンの概略構成を示す図。
【図５】ループ型サーモサイフォンにおける従来の一般的な蒸発器の概略構成を示す分解斜視図。
【図６】図５に示す蒸発器の概略的な断面構造を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係るループ型サーモサイフォンについて説明する。このループ型サーモサイフォンは、基本的には図４に示したように蒸発器２、凝縮器３、および一対の冷媒配管４,５を備えて構成される。
【００１７】
本発明に係るループ型サーモサイフォンが特徴とするところは、前記蒸発器２における蒸発部をコルゲートフィン１１を用いて構成した点にある。即ち、図１に概略的な分解斜視図を示し、また図２に概略的な断面構造を示すように、本発明の実施形態に係る蒸発器２は、内部を冷媒通流空間とした前記筐体１０の内部空間に、該筐体１０の内部壁面に接合させて前記コルゲートフィン１１を収納した構造としたことを特徴としている。
【００１８】
ちなみに前記コルゲートフィン１１は、予めブラスト処理により粗面化された表面を有する肉薄平板を所定のピッチで蛇腹状に曲げ加工して形成したものからなる。前記コルゲートフィン１１は、例えば一方の面側に位置付けられる折り曲げ頂部のそれぞれを前記本体１３の内部底面にロー付けして前記筐体１０に熱的結合させて設けられる。また前記コルゲートフィン１１の他方の面側に位置付けられる折り曲げ頂部は、前記蓋体１４に圧接させることで前記筐体１０に熱的結合される。尚、前記本体１３と前記蓋体１４との接合は、例えば摩擦撹拌接合により行われる。
【００１９】
ここで前記筐体１０は、例えば厚みが１〜２ｍｍのアルミ合金材からなり、高さが略１０ｍｍ、幅が略１００ｍｍ、長さが略２００ｍｍの外形寸法を有する箱型のものである。そして前記筐体１０の内部に収納される前記コルゲートフィン１１は、例えば長さが略１６０ｍｍ程度のものからなる。尚、前記コルゲートフィン１１は、その折り曲げ頂部を三角形や台形状に折り曲げたものであっても良く、或いは頂部を円弧状に折り曲げたものであっても良い。
【００２０】
また前記コルゲートフィン１１の素材となる肉薄平板のブラスト処理による粗面化は、例えばミクロンオーダーの鋳鉄やアルミナ等からなるブラスト粒子を前記肉薄平板の両面にそれぞれ所定の圧力で吹き付けることで行われる。そしてこのブラスト処理により、冷媒の沸騰気泡核の発生を促進する表面粗さに前記肉薄平板の表面全体を加工する。例えば冷媒としてフロン類を用いる場合には、例えば前記肉薄平板の表面が数十〜数百μｍ程度の粗面となるようにブラスト処理する。その後、ブラスト処理された前記肉薄平板をプレス加工等により折り曲げ処理して前述した形状のコルゲートフィン１１とする。
【００２１】
このようなコルゲートフィン１１を前記筐体１０の内部に収納して構成される蒸発器２によれば、その蒸発部が前記コルゲートフィン１１にて形成されるので、前述したフィン１２を設ける場合よりも冷媒に対する沸騰面の面積を十分に広くすることができる。しかも前記コルゲートフィン１１の表面全体が予めブラスト処理により粗面化されているので、その沸騰伝熱性能を十分に高くすることができる。従って前記蒸発器２に導かれた冷媒を効率的に沸騰させて蒸気化することが可能となる。
【００２２】
また前記コルゲートフィン１１は、前述した如く肉薄平板のブラスト処理と、その後の折り曲げ加工により簡易に製作することができるので、その製造コストを廉価に抑えることができる。特に予めブラスト処理により粗面化された肉薄平板を用いて前記コルゲートフィン１１を形成するので、エッチング処理によってフィン１２等の表面を粗面化する場合に比較して前記蒸発器２の製造工程自体が簡単であり、蒸発器２を安価に製作することができる等の効果が奏せられる。
【００２３】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば図３に示すように前記コルゲートフィン１１の全体に所定の配列ピッチで微小孔１５を穿設しておくことも有用である。このような微小孔１５を備えれば、前記コルゲートフィン１１の表面に形成された冷媒気泡核が該コルゲートフィン１１の表面から離脱し易くなるので、冷媒の沸騰性能を更に高くすることが可能となる。また前記蒸発器２の大きさ等については、前記発熱体１の発熱量に応じて定めれば良いものであり、前記コルゲートフィン１１の表面粗さについても冷媒の種類に応じて決定すれば十分である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１  発熱体
２  蒸発器
３  凝縮器
４,５  冷媒配管
１０  筐体
１１  コルゲートフィン
１２  フィン
１３  本体
１４  蓋体
１５  微小孔
【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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