(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２５と、下部に帰還内部経路２４と、フィン部２とを備え、フィン部２には平板状のフィンを、フィン間の冷媒の流路が上下方向となるように設け、流入口３０と流出口３１とを受熱部３の同一の側面に設け、受熱板Ａ１５は、帰還経路６側の最下流に発熱体Ａ２８を設置しない発熱体非設置部４６を有することを特徴とする冷却装置１とした。【選択図】図３
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【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、
前面および後面を備え、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と、
前記受熱部の上部に放熱内部経路と、前記受熱部の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、
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を、前記受熱部の同一の側面に設け、
前記フィン部は、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上下方向となるように設け、
前記受熱板は、前記帰還経路側の最下流に前記発熱体を設置しない発熱体非設置部を有することを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記帰還内部経路と前記フィン部との間に前記受熱部の底面と平行に設けた仕切板を備え、
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に冷却装置。
【請求項３】
前記帰還内部経路は管路であり、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１に冷却装置。
【請求項４】
前記受熱板は、複数の発熱体を設置し、
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、
前記仕切壁と前記受熱部の内壁とで囲まれた複数の受熱器を形成し、
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ることを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記受熱板は、複数の発熱体を設置し、
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、
前記仕切壁と前記受熱部の内壁とで囲まれた複数の受熱器を形成し、
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ることを特徴とする請求項３に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記仕切板に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または４に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記管路に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３または５に記載の冷却装置。
【請求項８】
前記仕切板に設け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ことを特徴とする請求項２、４、６のいずれか一つに記載の冷却装置。
【請求項９】
前記管路に設け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ことを特徴とする請求項３、５、７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１４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】
インバータ１０８（発熱体）を冷却しようとした場合、流入口１１４から近い範囲、すなわち受熱部の冷媒の流れの上流において多くの液相冷媒が受熱し、受熱部の冷媒の流れの下流には液相冷媒が充分に供給されず、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。
【０００７】
そこで本発明は、受熱部の帰還経路側の最下流まで液相冷媒を供給することにより、受熱部の帰還経路側の下流の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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、前面および後面を備え、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と、前記受熱部の上部に放熱内部経路と、前記受熱部の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、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を、前記受熱部の同一の側面に設け、前記フィン部は、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上下方向となるように設け、前記受熱板は、前記帰還経路側の最下流に前記発熱体を設置しない発熱体非設置部を有す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】
【０００９】
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、前面および後面を備え、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と、前記受熱部の上部に放熱内部経路と、前記受熱部の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、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を、前記受熱部の同一の側面に設け、前記フィン部は、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上下方向となるように設け、前記受熱板は、前記帰還経路側の最下流に前記発熱体を設置しない発熱体非設置部を有することを特徴とする冷却装置であり、受熱部の帰還経路側の最下流まで液相冷媒を供給することにより、受熱部の帰還経路側の下流の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。
【００１０】
すなわち、帰還経路の液相冷媒は、流入口から帰還内部経路に流入し、帰還内部経路よりフィン部に流出し、フィン部に流出した液相冷媒は、発熱体から発生した熱を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。
【００１１】
受熱板は、帰還経路側の最下流に発熱体を設置しない発熱体非設置部を有する構成とするため、発熱体を設置しない発熱体非設置部を設けた受熱部の最下流の温度は、発熱体非設置部の上流側の受熱板を設けた受熱部の上流の温度より低温となる。そのため、受熱部の最下流においては、受熱部の上流より受熱する熱量が少ないため、液相冷媒が気相冷媒に変化し膨張する量も少ない。従って、受熱部内の最下流の圧力は、受熱部内の上流の圧力より低くなる。冷媒は、圧力の低い方に流れやすくなるため、帰還経路側の受熱部の下流において、液相の冷媒の供給量が少なくなり、発熱体から発生する熱を冷媒で受熱することができず、温度が上昇してしまうドライアウトの状態が発生することを抑制することができる。
【００１２】
結果として、受熱板は、帰還経路側の最下流に発熱体を設置しない発熱体非設置部を有する構成とすることにより、帰還経路側の受熱部の下流の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】
【００１３】
【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Ｘ−Ｘ´断面を示す図
【図６】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７】同冷却装置の受熱部のＸ−Ｘ´断面を示す図
【図８】発明の実施の形態３の冷却装置の受熱部の外観を示す図
【図９】同冷却装置の受熱部の分解斜視図
【図１０】同冷却装置の受熱部の分解斜視図
【図１１】同冷却装置の受熱部のＹ−Ｙ´断面を示す図
【図１２】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１３】同冷却装置の受熱部のＹ−Ｙ´断面を示す図
【図１４】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】
【００１４】
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、前面および後面を備え、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と、前記受熱部の上部に放熱内部経路と、前記受熱部の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、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を、前記受熱部の同一の側面に設け、前記フィン部は、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上下方向となるように設け、前記受熱板は、前記帰還経路側の最下流に前記発熱体を設置しない発熱体非設置部を有することを特徴とする冷却装置であり、受熱部の帰還経路側の最下流まで液相冷媒を供給することにより、受熱部の帰還経路側の下流の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。
【００１５】
すなわち、帰還経路の液相冷媒は、流入口から帰還内部経路に流入し、帰還内部経路よりフィン部に流出し、フィン部に流出した液相冷媒は、発熱体から発生した熱を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。
【００１６】
受熱板は、帰還経路側の最下流に発熱体を設置しない発熱体非設置部を有する構成とするため、発熱体を設置しない発熱体非設置部を設けた受熱部の最下流の温度は、発熱体非設置部の上流側の受熱板を設けた受熱部の上流の温度より低温となる。そのため、受熱部の最下流においては、受熱部の上流より受熱する熱量が少ないため、液相冷媒が気相冷媒に変化し膨張する量も少ない。従って、受熱部内の最下流の圧力は、受熱部内の上流の圧力より低くなる。冷媒は、圧力の低い方に流れやすくなるため、帰還経路側の受熱部の下流において、液相の冷媒の供給量が少なくなり、発熱体から発生する熱を冷媒で受熱することができず温度が上昇してしまうドライアウトの状態が発生することを抑制することができる。
【００１７】
結果として、受熱板は、帰還経路側の最下流に発熱体を設置しない発熱体非設置部を有する構成とすることにより、帰還経路側の受熱部の下流の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の発熱体を設置した箇所のフィン部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、前記帰還内部経路と前記フィン部との間に前記受熱部の底面と平行に設けた仕切板を備え、前記仕切板は、複数の開口部を有する構成としてもよい。
【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。  また、前記帰還内部経路は管路であり、前記管路は複数の開口部を有する構成としてもよい。
【００２０】
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。
【００２１】
また、前記受熱板は、複数の発熱体を設置し、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、前記仕切壁と前記受熱部の内壁とで囲まれた複数の受熱器を形成し、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る構成としてもよい。
【００２２】
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。
【００２３】
また、前記受熱板は、複数の発熱体を設置し、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、前記仕切壁と前記受熱部の内壁とで囲まれた複数の受熱器を形成し、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る構成としてもよい。
【００２４】
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。
【００２５】
また、前記仕切板に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としてもよい。
【００２６】
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に近いほど流出口に冷媒が流れやすく、流入口および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。仕切板に複数の開口部を設ける間隔は、流入口および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、流入口および流出口を設置した側面に近い領域は開口部を設ける間隔を長く、すなわち、開口部の個数を少なくして、フィン部に流出する冷媒の流れを抑制し、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域は開口部を設ける間隔を短く、すなわち、開口部の個数を多くして、フィン部に流出する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。
【００２７】
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。
【００２８】
また、前記管路に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としてもよい。
【００２９】
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に近いほど流出口に冷媒が流れやすく、流入口および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。管路に複数の開口部を設ける間隔は、流入口および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、流入口および流出口を設置した側面に近い領域は開口部を設ける間隔を長く、すなわち、開口部の個数を少なくして、フィン部に流出する冷媒の流れを抑制し、流入口および流出口を設置した側面から遠い領域は開口部を設ける間隔を短く、すなわち、開口部の個数を多くして、フィン部に流出する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、前記仕切板に設け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としてもよい。
【００３２】
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に近いほど流出口に冷媒が流れやすく、流入口および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。仕切板に設けた複数の開口部の面積は、流入口および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、流入口および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、フィン部に流出する冷媒の流れを抑制し、流入口および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、フィン部に流出する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。
【００３３】
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。
【００３４】
また、前記管路に設け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としてもよい。
【００３５】
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に近いほど流出口に冷媒が流れやすく、流入口および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。管路に設けた複数の開口部の面積は、流入口および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、流入口および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、フィン部に流出する冷媒の流れを抑制し、流入口および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、フィン部に流出する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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。帰還経路側の下流の受熱器内のドライアウトを防ぎ、過剰な液相冷媒量にて受熱器内を満たす必要が無く、薄い液相冷媒の層を受熱器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。
【００３８】
（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。
【００３９】
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。
【００４０】
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となる電力用半導体素子と冷却装置１とが備えられている。
【００４１】
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。
【００４２】
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水冷チラー（図示なし）に接続されている。水冷チラーで冷却された冷却水を冷却水供給経路７から放熱部４に供給し、放熱部４において冷媒により輸送した熱を冷却水と熱交換することにより冷媒が冷却されて液相冷媒となる。受熱した冷却水は冷却水戻り経路８を経て水冷チラーに戻り水冷チラーにおいて冷却される。
【００４３】
本実施の形態では、水冷チラーによる水冷式としたが、冷却ファンによる空冷式、その他の方式であってもよい。
【００４４】
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。
【００４５】
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、冷却水供給経路７より供給された冷却水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を経て受熱部３に戻る。
【００４６】
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。
【００４７】
帰還経路６は、放熱経路５より、経路の径を小さくする。これにより、帰還経路６の流路圧損が、放熱経路５の流路圧損より、高くなるので、冷媒が受熱部３から帰還経路６に逆流するのを抑制することができる。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
図５は、本実施の形態の冷却装置の受熱部のＸ−Ｘ´断面を示す図である。
【００５１】
図２、図３、図４に示すように、受熱部３は、前面および後面が最大面積の横長の直方体形状とする。
【００５２】
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。
【００５３】
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に違いはなく、ＡとＢは同様に扱うものとする。
【００５４】
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）。
【００５５】
図５に示すように、発熱体Ｂ２９を、受熱板Ｂ１６に接触させて熱的に接続する。図示しないが、発熱体Ａ２８を、受熱板Ａ１５に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。
【００５６】
横長の直方体形状である受熱部３の上部には放熱内部経路２５として空間を設け、下部には帰還内部経路２４として空間を設ける。
【００５７】
受熱部３の放熱内部経路２５と帰還内部経路２４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２５とを接続する流出口３１と、帰還経路６と帰還内部経路２４とを接続する流入口３０を設ける。
【００５８】
流出口３１と流入口３０とは、受熱部３の同一の側面に設ける。流出口３１と流入口３０とを設ける側面は、受熱板Ａ１５、受熱板Ｂ１６を設ける前面、後面をつなぐ側面である。
【００５９】
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上下方向となるようにフィンＡ２２およびフィンＢ２３を配置する。
【００６０】
帰還内部経路２４とフィン部２の間に仕切板３２を受熱部３の底面と平行に設け、仕切板３２には、複数の開口部３３設ける構成としてもよい。
【００６１】
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。
【００６２】
図５に示すように、受熱板Ｂ１６には発熱体Ｂ２９を設置し、図示しないが、受熱板Ａ１５には発熱体Ａ２８を設置するが、受熱板Ｂ１６には、帰還経路６側の最下流に発熱体Ｂ２９を設置しない発熱体非設置部４６を設ける。すなわち、受熱板Ｂ１６の最下流から上流にかけての所定の範囲を発熱体非設置部４６とし、発熱体非設置部４６には発熱体を設置しない。発熱体Ｂ２９は、受熱板Ｂ１６の最上流から下流にかけて、発熱体非設置部４６を避けて受熱板Ｂ１６に設置する。
【００６３】
ここで、受熱部３および受熱板Ｂ１６の上流、下流、最上流および最下流とは、特に示さない限り、受熱部３および受熱板Ｂ１６の帰還経路６側の上流、下流、最上流および最下流、すなわち、受熱部３の流入口３０および流出口３１を設けた側面側が上流、流入口３０および流出口３１を設けた側面と対向する面側が下流を意味するものとする。
【００６４】
帰還内部経路２４とフィン部２との間に受熱部３の底面と平行に設けた仕切板３２は、複数の開口部３３を有するので、帰還経路６の液相冷媒は、流入口３０から帰還内部経路２４に流入し、仕切板３２に設けた開口部３３よりフィン部２に流出し、フィン部２に流出した液相冷媒は、発熱体Ｂ２９から発生した熱をフィンＢ２３から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。つまり、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。
【００６５】
受熱板Ｂ１６は、帰還経路６側の最下流に発熱体Ｂ２９を設置しない発熱体非設置部４６を有する構成とするため、発熱体Ｂ２９を設置しない発熱体非設置部４６を設けた受熱部３の最下流の温度は、発熱体非設置部４６の上流側の受熱板Ｂ１６を設けた受熱部３の上流の温度より低温となる。そのため、受熱部３の最下流においては、受熱部３の上流より受熱する熱量が少ないため、液相冷媒が気相冷媒に変化し膨張する量も少ない。従って、受熱部３内の最下流の圧力は、受熱部３内の上流の圧力より低くなる。
【００６６】
従って、冷媒は、圧力の低い方に流れやすくなるため、受熱部３の最下流方向に流れることになり、帰還経路６側の受熱部３の下流において、液相の冷媒の供給量が少なくなり、発熱体Ｂ２９から発生する熱を冷媒で受熱することができず温度が上昇してしまうドライアウトの状態が発生することを抑制することができる。
【００６７】
結果として、受熱板Ｂ１６は、帰還経路６側の最下流に発熱体Ｂ２９を設置しない発熱体非設置部４６を有する構成とすることにより、帰還経路６側の受熱部３の下流の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。
【００６８】
また、仕切板３２に複数の開口部３３を設ける間隔は、流入口３０および流出口３１を設置した側面から遠ざかるほど短くする構成としてもよい。
【００６９】
これによると、流入口３０および流出口３１を設置した側面側は流出口３１に続く放熱部４の作用により圧力が低いので、流入口３０および流出口３１を設置した側面に近いほど流出口３１に冷媒が流れやすく、流入口３０および流出口３１を設置した側面から遠いほど流出口３１に冷媒が流れ難くなる。つまり、流入口３０および流出口３１を設置した側面に近い領域は開口部３３を設ける間隔を長く、すなわち、開口部３３の個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３０および流出口３１を設置した側面から遠い領域は開口部３３を設ける間隔を短く、すなわち、開口部３３の個数を多くして、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。
【００７０】
これにより、流入口３０および流出口３１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３０および流出口３１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。
【００７１】
また、仕切板３２に設けた複数の開口部３３の面積は、流入口３０および流出口３１を設置した側面から遠ざかるほど大きくする構成としてもよい。
【００７２】
流入口３０および流出口３１を設置した側面側は流出口３１に続く放熱部４の作用により圧力が低いので、流入口３０および流出口３１を設置した側面に近いほど流出口３１に冷媒が流れやすく、流入口３０および流出口３１を設置した側面から遠いほど流出口３１に冷媒が流れ難くなる。つまり、流入口３０および流出口３１を設置した側面に近い領域は開口部３３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３０および流出口３１を設置した側面から遠い領域は開口部３３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。
【００７３】
これにより、流入口３０および流出口３１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３０および流出口３１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。
【００７４】
また、受熱板Ｂ１６の発熱体非設置部４６には、フィンＢ２３のフィンの数を、発熱体Ｂを設置した受熱板Ｂ１６に設けたフィンの数より少なくしてもよい。または、受熱板Ｂ１６の発熱体非設置部４６には、フィンＢ２３を設けない構成としてもよい。これにより、発熱体非設置部４６には発熱体が設置されていないので、フィンＢ２３により放熱する必要がなく、フィン数が少なくなるため、フィン部２に位置する冷媒流路一つ一つの断面積が大きくなり、液層冷媒がフィン部２に沿って帰還内部経路２４から放熱内部経路２５に流れる量が減少し、発熱体Ａ２８と発熱体Ｂ２９を設けたフィン部２の冷媒流れを阻害せずに、受熱部３内の局所ドライアウトを防ぐことができる。
（実施の形態２）
図６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。
【００７５】
図７は、本実施形態の冷却装置１の受熱部３のＸ−Ｘ´断面を示す図である。
【００７６】
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。
【００７７】
図６、図７に示すように、受熱部３の下部には、流入口３０に接続された管路３７を設ける。放熱内部経路２５と管路３７との間にフィン部２を設ける。放熱経路５と放熱内部経路２５とを接続する流出口３１と、帰還経路６と管路３７とを接続する流入口とを設ける。管路３７には、複数の開口部３８を設ける。
【００７８】
図７に示すように、受熱板Ｂ１６には発熱体Ｂ２９を設置し、図示しないが、受熱板Ａ１５には発熱体Ａ２８を設置するが、受熱板Ｂ１６には、帰還経路６側の最下流に発熱体Ｂ２９を設置しない発熱体非設置部４６を設ける。すなわち、受熱板Ｂ１６の最下流から上流にかけての所定の範囲を発熱体非設置部４６とし、発熱体非設置部４６には発熱体を設置しない。発熱体Ｂ２９は、受熱板Ｂ１６の最上流から下流にかけて、発熱体非設置部４６を避けて受熱板Ｂ１６に設置する。
【００７９】
管路３７は、複数の開口部３８を有するので、帰還経路６の液相冷媒は、流入口３０から帰還内部経路２４に流入し、管路３７に設けた開口部３３よりフィン部２に流出し、フィン部２に流出した液相冷媒は、発熱体Ｂ２９から発生した熱をフィンＢ２３から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。
【００８０】
受熱板Ｂ１６は、帰還経路６側の最下流に発熱体Ｂ２９を設置しない発熱体非設置部４６を有する構成とするため、発熱体Ｂ２９を設置しない発熱体非設置部４６を設けた受熱部３の最下流の温度は、発熱体非設置部４６の上流側の受熱板Ｂ１６を設けた受熱部３の上流の温度より低温となる。そのため、受熱部３の最下流においては、受熱部３の上流より受熱する熱量が少ないため、液相冷媒が気相冷媒に変化し膨張する量も少ない。従って、受熱部３内の最下流の圧力は、受熱部３内の上流の圧力より低くなる。冷媒は、圧力の低い方に流れやすくなるため、帰還経路６側の受熱部３の下流において、液相の冷媒の供給量が少なくなり、発熱体Ｂ２９から発生する熱を冷媒で受熱することができず温度が上昇してしまうドライアウトの状態が発生することを抑制することができる。
【００８１】
結果として、受熱板Ｂ１６は、帰還経路６側の最下流に発熱体Ｂ２９を設置しない発熱体非設置部４６を有する構成とすることにより、帰還経路６側の受熱部３の下流の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。
【００８２】
また、管路３７に複数の開口部３８を設ける間隔は、流入口３０および流出口３１を設置した側面から遠ざかるほど短くする構成としてもよい。
【００８３】
流入口３０および流出口３１を設置した側面側は流出口３１に続く放熱部の作用により圧力が低いので、流入口３０および流出口３１を設置した側面に近いほど流出口に冷媒が流れやすく、流入口３０および流出口３１を設置した側面から遠いほど流出口３１に冷媒が流れ難くなる。つまり、流入口３０および流出口３１を設置した側面に近い領域は開口部３８を設ける間隔を長く、すなわち、開口部３８の個数を少なくしてフィン部に流出する冷媒の流れを抑制し、流入口３０および流出口３１を設置した側面から遠い領域は開口部３８を設ける間隔を短く、すなわち、開口部３８の個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。
【００８４】
これにより、流入口３０および流出口３１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３０および流出口３１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。
【００８５】
また、管路３７に設けた複数の開口部３８の面積は、流入口３０および流出口３１を設置した側面から遠ざかるほど大きくする構成としてもよい。
【００８６】
この構成では、流入口３０および流出口３１を設置した側面側は流出口３１に続く放熱部４の作用により圧力が低いので、流入口３０および流出口３１を設置した側面に近いほど流出口３１に冷媒が流れやすく、流入口３０および流出口３１を設置した側面から遠いほど流出口３１に冷媒が流れ難くなる。つまり、流入口３０および流出口３１を設置した側面に近い領域は開口部３８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３０および流出口３１を設置した側面から遠い領域は開口部３８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。
【００８７】
これにより、流入口３０および流出口３１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３０および流出口３１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。
（実施の形態３）
図８は、本実施形態の冷却装置１の受熱部３の外観を示す図である。
【００８８】
図９、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。
【００８９】
図１１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。
【００９０】
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。
【００９１】
図８に示すように、受熱部３は、前面および後面が最大面積の横長の直方体形状とする。
【００９２】
図９、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２５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２４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２５および帰還内部経路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。仕切壁３４と受熱部３の内壁とで囲まれた受熱部３内の区画を受熱器１１とする。
【００９３】
流入口３０および流出口３１を設置した側面側は流出口３１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３０および流出口３１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３０および流出口３１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３０および流出口３１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に沿って流れ、フィンＡ２２、フィンＢ２３と熱交換した後に放熱内部経路２５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３０および流出口３１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。
【００９４】
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。
【００９５】
図１１に示すように、受熱板Ｂ１６には、複数の発熱体である発熱体群Ｂ４８（発熱体Ｂａ４３、発熱体Ｂｂ４４、発熱体Ｂｃ４５）を設置し、図示しないが、受熱板Ａ１５には発熱体群Ａ４７（発熱体Ａａ４０、発熱体Ａｂ４１、発熱体Ａｃ４２）を設置するが、受熱板Ｂ１６には、帰還経路６側の最下流に発熱体Ｂｃ４５を設置しない発熱体非設置部４６を設ける。すなわち、受熱板Ｂ１６において帰還経路６側の最下流の受熱器２１を設けた範囲の最下流から上流にかけての所定の範囲を発熱体非設置部４６とし、発熱体非設置部４６には発熱体を設置しない。受熱板Ｂ１６の最下流の受熱器２１を設けた範囲に設置する発熱体Ｂｃ４５は、受熱板Ｂ１６の最下流の受熱器２１を設けた範囲の最上流から下流にかけて、発熱体非設置部４６を避けて受熱板Ｂ１６に設置する。最下流の受熱器２１より上流の受熱器１１（最上流の受熱器２０を含む）には、発熱体非設置部４６を設けず、発熱体を、受熱板Ｂ１６の受熱器１１を設けた範囲の最上流から最下流にかけて設置する。
【００９６】
帰還内部経路２４とフィン部２との間に受熱部３の底面と平行に設けた仕切板３２は、複数の開口部３３を有するので、帰還経路６の液相冷媒は、流入口３０から帰還内部経路２４に流入し、仕切板３２に設けた開口部３３よりフィン部２に流出し、フィン部２に流出した液相冷媒は、発熱体群Ｂ４８から発生した熱をフィンＢ２３から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。
【００９７】
受熱板Ｂ１６は、帰還経路６側の最下流に発熱体Ｂｃ４５を設置しない発熱体非設置部４６を有する構成とするため、発熱体Ｂｃ４５を設置しない発熱体非設置部４６を設けた受熱部３の最下流の温度は、発熱体非設置部４６の上流側の受熱板Ｂ１６を設けた受熱部３の上流の温度より低温となる。そのため、受熱部３の最下流においては、受熱部３の上流より受熱する熱量が少ないため、液相冷媒が気相冷媒に変化し膨張する量も少ない。従って、受熱部３内の最下流の圧力は、受熱部３内の上流の圧力より低くなる。冷媒は、圧力の低い方に流れやすくなるため、帰還経路６側の受熱部３の下流において、液相の冷媒の供給量が少なくなり、発熱体Ｂ２９から発生する熱を冷媒で受熱することができず温度が上昇してしまうドライアウトの状態が発生することを抑制することができる。
【００９８】
結果として、受熱板Ｂ１６は、帰還経路６側の最下流に発熱体Ｂｃ４５を設置しない発熱体非設置部４６を有する構成とすることにより、帰還経路６側の受熱部３の下流の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。
（実施の形態４）
図１２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。
【００９９】
図１３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。
【０１００】
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。
【０１０１】
図１２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。
【０１０２】
図１２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２５を貫通させる放熱内部経路開口３５と、下部にある管路３７を貫通させる管路開口３９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。
【０１０３】
流入口３０および流出口３１を設置した側面側は流出口３１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３０および流出口３１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３０および流出口３１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３０および流出口３１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に沿って流れ、フィンＡ２２、フィンＢ２３と熱交換した後に放熱内部経路２５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３０および流出口３１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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
図１３に示すように、受熱板Ｂ１６には、複数の発熱体である発熱体群Ｂ４８（発熱体Ｂａ４３、発熱体Ｂｂ４４、発熱体Ｂｃ４５）を設置し、図示しないが、受熱板Ａ１５には発熱体群Ａ４７（発熱体Ａａ４０、発熱体Ａｂ４１、発熱体Ａｃ４２）を設置するが、受熱板Ｂ１６には、帰還経路６側の最下流に発熱体Ｂｃ４５を設置しない発熱体非設置部４６を設ける。すなわち、受熱板Ｂ１６において帰還経路６側の最下流の受熱器２１を設けた範囲の最下流から上流にかけての所定の範囲を発熱体非設置部４６とし、発熱体非設置部４６には発熱体を設置しない。受熱板Ｂ１６の最下流の受熱器２１を設けた範囲に設置する発熱体Ｂｃ４５は、受熱板Ｂ１６の最下流の受熱器２１を設けた範囲の最上流から下流にかけて、発熱体非設置部４６を避けて受熱板Ｂ１６に設置する。最下流の受熱器２１より上流の受熱器１１（最上流の受熱器２０を含む）には、発熱体非設置部４６を設けず、発熱体を、受熱板Ｂ１６の受熱器１１を設けた範囲の最上流から最下流にかけて設置する。
【０１０６】
管路３７は、複数の開口部３３を有するので、帰還経路６の液相冷媒は、流入口３０から帰還内部経路２４に流入し、管路３７に設けた開口部３３よりフィン部２に流出し、フィン部２に流出した液相冷媒は、発熱体群Ｂ４８から発生した熱をフィンＢ２３から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。
【０１０７】
受熱板Ｂ１６は、帰還経路６側の最下流に発熱体Ｂｃ４５を設置しない発熱体非設置部４６を有する構成とするため、発熱体Ｂｃ４５を設置しない発熱体非設置部４６を設けた受熱部３の最下流の温度は、発熱体非設置部４６の上流側の受熱板Ｂ１６を設けた受熱部３の上流の温度より低温となる。そのため、受熱部３の最下流においては、受熱部３の上流より受熱する熱量が少ないため、液相冷媒が気相冷媒に変化し膨張する量も少ない。従って、受熱部３内の最下流の圧力は、受熱部３内の上流の圧力より低くなる。冷媒は、圧力の低い方に流れやすくなるため、帰還経路６側の受熱部３の下流において、液相の冷媒の供給量が少なくなり、発熱体Ｂ２９から発生する熱を冷媒で受熱することができず温度が上昇してしまうドライアウトの状態が発生することを抑制することができる。
【０１０８】
結果として、受熱板Ｂ１６は、帰還経路６側の最下流に発熱体Ｂｃ４５を設置しない発熱体非設置部４６を有する構成とすることにより、帰還経路６側の受熱部３の下流の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】
【０１０９】
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】
【０１１０】
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    冷却水供給経路
８    冷却水戻り経路
９    接触面Ａ
１０    接触面Ｂ
１１    受熱器
１５    受熱板Ａ
１６    受熱板Ｂ
１９    固定用ネジ孔
２０    最上流の受熱器
２１    最下流の受熱器
２２    フィンＡ
２３    フィンＢ
２４    帰還内部経路
２５    放熱内部経路
２８    発熱体Ａ
２９    発熱体Ｂ
３０    流入口
３１    流出口
３２    仕切板
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
３８    開口部
３９    管路開口
４０    発熱体Ａａ
４１    発熱体Ａｂ
４２    発熱体Ａｃ
４３    発熱体Ｂａ
４４    発熱体Ｂｂ
４５    発熱体Ｂｃ
４６    発熱体非設置部
４７    発熱体群Ａ
４８    発熱体群Ｂ
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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【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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【図１３】
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【図１４】
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