JPH10284660A

JPH10284660A - 沸騰冷却装置

Info

Publication number: JPH10284660A
Application number: JP9092262A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Osakabe; 長賀部　　博之
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 1998-10-23
Anticipated expiration: 2017-04-10
Also published as: JP3807017B2

Abstract

(57)【要約】【課題】凝縮冷媒が冷媒通路内に滞留することで放熱
面積が減少することを防止する。【解決手段】発熱体２が取り付けられる冷媒槽３と、
冷媒槽で気化した冷媒を凝縮液化する放熱器４とを有
し、放熱器４は、流入側連通部４４、流出側連通部４
５、冷媒通路４２、及び冷媒通路４２内に設けられイン
ナフィン３９１を有する。インナフィン３９１は成形プ
レート４０に形成された突起部４０１〜４０４によりそ
の位置が固定される。流出側連通部４５側の突起部４０
１は、冷媒通路４２の底面４２５よりも上部側へ所定距
離ｄ１を隔てて形成される。これにより、冷媒通路４２
内で凝縮液化された冷媒は突起部を乗り越えないでもこ
の所定間隔部分を流通して流出側連通路４５へ行ける。
従って冷媒通路内に冷媒が滞留して、冷媒循環に有効な
冷媒量が減少することを防止できる。また、冷媒の滞留
が抑えられるため、冷媒通路内の放熱面積が減少するこ
とが抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子や電気
機器等の発熱体を冷却する沸騰冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、発熱体で発熱された熱を冷却する
沸騰冷却装置が知られている。その中でも、特開昭５６
−１４７４５７号公報に示される沸騰冷却装置のよう
に、冷媒槽で沸騰気化されて上昇する蒸気冷媒と、放熱
器で冷却されて冷媒槽に戻る液化冷媒とのフラッディグ
（相互に衝突しあう現象）を防止して、効率良く熱交換
を行わせる沸騰冷却装置が知られている。

【０００３】つまり、特開昭５６−１４７４５７号公報
に示される沸騰冷却装置は、発熱体の発する熱によって
沸騰気化する冷媒を収容する冷媒槽と、冷媒槽上部に当
該冷媒槽に連通して配置される流入側連通部と、この流
入側連通部に連通され水平よりも傾斜させて配設される
複数の冷媒通路と、冷媒通路で凝縮液化された冷媒を冷
媒槽に戻す流出側連通部と、を有している（流入側連通
部、冷媒通路、及び流出側連通部で放熱器を構成す
る）。

【０００４】このような沸騰冷却装置において、冷媒槽
で熱を吸収した冷媒は、沸騰気化して流入側連通部を通
って冷媒通路を進んで行き熱を伝える。また一般的に、
内部表面積を増加して熱吸収効率を向上させることによ
り放熱特性を向上させる方法として、沸騰冷却装置の放
熱器の冷媒通路内にインナフィンを配設することが知ら
れている。そして、特開昭５６−１４７４５７号公報に
示される沸騰冷却装置においても、冷媒通路内にインナ
フィンを配設して熱吸収効率を向上させることが考えら
れる。

【０００５】そして、冷媒通路の内部表面積を増加させ
るためにインナフィンを配設する場合、インナフィンの
位置決めを行ったり固定を行ったりする突起部を形成す
ることが考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記突起部
を冷媒通路底面に接触させて設けてしまうと、冷媒通路
内で凝縮液化された冷媒は突起部を乗り越えないと流出
側連通路へ行けなくなる。図１５はこの様子を説明する
ための参考図である。冷媒通路４２のうちの最下部（底
面部分）を流れる冷媒は、突起部４０１により塞き止め
られて冷媒通路内に滞留してしまう。結果、冷媒循環に
有効な冷媒量が減少してしまう可能性がある。また、冷
媒の滞留によって冷媒通路内の放熱面積が減少し、放熱
特性が低下する可能性もある。

【０００７】そこで、本発明の目的は、新規な構成にて
放熱性能の低下を防止する沸騰冷却装置を得ることであ
る。また、本発明の目的は、冷媒通路内において凝縮さ
れた冷媒によって放熱面積が減少することを防止する沸
騰冷却装置を得ることである。また、本発明の目的は、
冷媒通路内に凝縮フィンを有するものにおいて、その固
定のための突起部により冷媒が滞留することを防止する
沸騰冷却装置を得ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に構成された請求項１記載の発明は、高温媒体からの熱
を受けて気化する冷媒が内部に収容される冷媒槽（３）
と、前記冷媒槽と連通して設けられ、前記冷媒槽で気化
した冷媒を凝縮液化する放熱器（４）とを有し、前記放
熱器は、前記冷媒の流入側に配設される流入側連通部
（４４）、前記冷媒の流出側に配設される流出側連通部
（４５）、略水平もしくは水平よりも傾斜させて配設さ
れ前記流入側連通部と前記流出側連通部とを連通する冷
媒通路（４２）、及び前記冷媒通路内に設けられ、前記
気化した冷媒を凝縮液化させる凝縮フィン（３９１）を
有する。そして、前記冷媒通路は、前記凝縮フィンを位
置固定する突起部（４０１、４０２）が内部に設けられ
るものであり、前記突起部は、前記冷媒通路の内部底面
より所定距離（ｄ１、ｄ２）を隔てた位置に設けられる
ことを特徴としている。

【０００９】突起部と冷媒通路底面との間に所定間隔が
開いているので、冷媒通路内で凝縮液化された冷媒は突
起部を乗り越えないでもこの所定間隔部分を流通して流
出側連通路へ行ける。従って冷媒通路内に冷媒が滞留し
て、冷媒循環に有効な冷媒量が減少してしまうことを防
止できる。また、冷媒の滞留が抑えられるため、冷媒通
路内の放熱面積が減少することが抑制でき、結果、放熱
特性の低下を防止できる。

【００１０】請求項２記載の発明によれば、少なくとも
前記冷媒通路は、周縁部が曲げ起こし形成された複数の
薄板部材（４０）が、当該周縁部にて貼り合わされるこ
とで構成される。リブにより突起部（４０１、４０２）
が構成されるので、薄板部材の強度向上になるが、この
突起部は周縁部よりも所定距離だけ内側に離れて形成さ
れるため、請求項１と同様な効果を得る。凝縮フィンは
前記薄板部材に挟持されると共に、前記突起部により係
止されるため、冷媒通路内での凝縮フィンの固定を確実
に行える。

【００１１】請求項３記載の発明によれば、リブ（４０
１、４０２）は貼り合わされる複数の薄板部材における
対向した位置に各々形成され、更に、各々のリブは前記
冷媒通路の内部底面からの距離が同じとなる位置に形成
され、対向するリブ同士が接触しているため、冷媒通路
の強度を向上できる。請求項４記載の発明によれば、リ
ブ（４０１、４０２）は貼り合わされる複数の薄板部材
における対向した位置に各々形成され、更に、対向する
各々のリブは前記冷媒通路の内部底面からの距離がお互
いに異なる位置に形成されるため、この位置ずれされて
形成される間隙を通って流出側連通路へ流出される。従
って、凝縮液化された冷媒は、突起部を乗り越えないで
もこの間隙を流通して流出側連通路へ行ける。

【００１２】上記目的を達成するために構成された請求
項５記載の発明は、高温媒体からの熱を受けて気化する
冷媒が内部に収容される冷媒槽（３）と、前記冷媒槽と
連通して設けられ、前記冷媒槽で気化した冷媒を凝縮液
化する放熱器（４）とを有し、前記放熱器は、前記冷媒
の流入側に配設される流入側連通部（４４）、前記冷媒
の流出側に配設される流出側連通部（４５）、略水平も
しくは水平よりも傾斜させて配設され前記流入側連通部
と前記流出側連通部とを連通する冷媒通路（４２）、及
び前記冷媒通路内に設けられ、前記気化した冷媒を凝縮
液化させる凝縮フィン（３９１）を有する。そして、冷
媒通路は、周縁部が曲げ起こし形成された複数の薄板部
材（４０）が、当該周縁部にて貼り合わされることで構
成され、内部にリブからなる突起部（４０１、４０２）
を有し、前記突起部は、対向する突起部もしくは薄板部
材内壁との間に、間隙からなる流通路（４０５、４０
６、４０７）を有し、前記凝縮フィンは、前記薄板部材
に挟持されると共に前記突起部により係止されることを
特徴としている。

【００１３】突起部と冷媒通路底面との間に流通路を備
えているので、冷媒通路内で凝縮液化された冷媒は突起
部を乗り越えないでもこの所定間隔部分を流通して流出
側連通路へ行ける。従って冷媒通路内に冷媒が滞留し
て、冷媒循環に有効な冷媒量が減少してしまうことを防
止できる。また、冷媒の滞留が抑えられるため、冷媒通
路内の放熱面積が減少することが抑制でき、結果、放熱
特性の低下を防止できる。

【００１４】請求項６記載の発明によれば、凝縮フィン
は複数のスリットを備え、凝縮液化された冷媒を冷媒通
路（４２）内の下部に降下させる。冷媒通路（４２）内
の下部側に凝縮液化された冷媒が流れる領域を形成し、
その領域よりも上部側を気相冷媒が流れる領域とするこ
とができるため、冷媒通路（４２）内において各凝縮フ
ィンで構成される小通路の底面が凝縮された冷媒により
覆われることを抑制できる。この結果、蒸気冷媒が熱を
伝えることができる放熱面積が減少することを防止で
き、放熱性能の低下を防止できる。

【００１５】請求項７記載の発明によれば、前記冷媒通
路は、内部の下部に形成されて前記凝縮液化した冷媒が
流れる液相冷媒通路（３９４）、及び前記液相冷媒通路
よりも上部に形成されて前記気相の冷媒が流れる気相冷
媒通路（３９３）を有し、前記突起部は、前記気相冷媒
通路に設けられることを特徴としている。液相冷媒通路
よりも上部に突起部が形成されるため、液相冷媒通路内
において放熱面積が減少することを防止でき、放熱性能
の低下を防止できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の沸騰冷却装置の実
施の形態を説明する。（第１の実施の形態）図１は第１の実施の形態における
沸騰冷却装置１の斜視図、図２は図１におけるＩ−Ｉ’
断面図、図３は同図II−II’一部断面図、図４は同図II
I −III ’一部断面図、図５は成形プレート４０の説明
図、図６は図５における要部拡大図、図７は図５の成形
プレート４０が組み合わされたものを上部から見た上視
図、そして図８は図１におけるIV−IV’断面図である。

【００１７】本実施の形態は、放熱器４で液化した凝縮
液を戻り易くするために、放熱器４を構成する各放熱管
３９を傾斜して取り付けた場合の一例を示すものであ
る。図１、図２において、冷媒槽３は、例えばアルミニ
ウム製のブロック材から押し出し加工によって成形され
た押出材７と、この押出材７の一方の開放端（下端）に
被せられたエンドキャップ２２とから成る。

【００１８】押出材７には、上下方向に伸びる支柱部３
０〜３２によって仕切られた複数の蒸気通路９（気相冷
媒通路）、凝縮液通路１０（凝縮液通路）、および非作
動通路３３が設けられている。また、各蒸気通路９の開
口面と凝縮液通路１０の開口面がそれぞれ蒸気冷媒の流
出口３５と凝縮液の流入口３６として設けられている。

【００１９】エンドキャップ２２は、押出材７と同じア
ルミニウム製で押出材７の下端外周部に被せられて一体
ろう付けにより接合されている。但し、エンドキャップ
２２と押出材７の下端面との間には、押出材７に形成さ
れた蒸気通路９、凝縮液通路１０、および非作動通路３
３を各々連通する連通路３８が形成されている。このエ
ンドキャップ２２には、冷媒封入用チューブ４９が設け
られており、このチューブ４９を通して装置１内の洗
浄、冷媒の注入、および脱気が行われる。なお、脱気
は、冷媒を注入した後、装置１全体を上下反転させて放
熱器４を温水槽（冷媒の飽和蒸気圧が大気圧以上となる
温度に保ったもの）に入れて、装置１内の冷媒を気化さ
せて空気を追い出す（冷媒ガスは空気より重い）ことに
より行われる。脱気した後、チューブ４９の端部をかし
めて溶接等により封じ切ることにより装置１内に冷媒が
封入される。

【００２０】放熱器４は、所謂ドロンカップタイプの熱
交換器で、図３に示すように同一中空形状を成す複数の
放熱管３９とを積層して構成されている。各放熱管３９
は、図４に示すように、連結管５１の片側に積層され
て、互いの小口径開口部４１を通じて相互に連通してい
る。また、連結管５１と放熱管３９は、連結管５１のプ
レート５０（放熱管３９側のプレート）に形成された小
口径開口部４１と放熱管３９に形成された小口径開口部
４１とを通じて相互に連通している。但し、各放熱管３
９は、連結管５１に対して流入側連通部４４の方が流出
側連通部４５より高い位置になる様に全体が傾斜した状
態で取り付けられている（図２参照）。なお、プレート
５０に設けられたリブ５０ｂは、放熱管３９との接合面
を補強する補強用リブとして機能している（図２参
照）。

【００２１】放熱管３９は、図５に示す２枚の成形プレ
ート４０（例えばアルミニウム板）の外周縁部を接合し
て中空体に形成される。図５において（ａ）は、成形プ
レート４０の側面図、（ｂ）は成形プレート４０の正面
図である。成形プレート４０は、周縁部が曲げ起こし形
成された薄板部材からなり、冷媒通路４２を含む各放熱
管３９は、成形プレート４０を周縁部にて貼り合わされ
ることで構成される。成形プレート４０の両端部には流
入側連通部４４と流出側連通部４５が設ける。ここで、
流入側連通部４４と流出側連通部４５とは各々ｒ１の内
径を有し、開口径ｒ２の小口径開口部４１とで各流入側
連通部４４同士、また各流出側連通部４５同士が連通さ
れている。この放熱管３９は、両連通部４４、４５の間
が偏平な冷媒通路４２となる。

【００２２】その冷媒通路４２には、図８に示すような
アルミニウム製の薄板を波形状に成形したインナフィン
３９１（凝縮フィン）が挿入されている。図２及び図５
に示すように、インナフィン３９１は成形プレート４０
に形成されたリブ構造からなる突起部４０１、４０２、
４０３、４０４によりその位置が固定され、また、イン
ナフィン３９１は成形プレート４０が貼り合わされる際
に、対向する各々の成形プレート４０に狭持される。リ
ブにより突起部（４０１、４０２）が構成されるので、
成形プレート４０の強度が向上する。

【００２３】複数の突起部の内の、流出側連通部４５側
の突起部４０１は、図６（ａ）に示すように、冷媒通路
４２の底面４２５よりも上部側へ所定距離ｄ１を隔てて
形成される。別の見方をすれば、突起部４０１は、冷媒
通路４２の底面４２５との間に距離ｄ１の間隙からなる
流通路４０５を有することになる。なお、図６では冷媒
槽３は省略してある。突起部４０１はその最下部が、放
熱器４における流出側連通部４５における小口径開口部
４１の最下部に対し、所定距離ｄ３（＞０）だけ上方に
来るように形成されることが好ましい。但し、流通路４
０５を十分確保できるとき（ｄ３が充分に大きい時）に
は、ｄ１＜ｄ３と設定した方が、小口径開口部４１の最
下部と冷媒通路４２の底面４２５との間に冷媒が滞留し
ないので好ましい。

【００２４】また、流入側連通部４４側の突起部４０２
も、図６（ｂ）に示すように、冷媒通路４２の底面４２
５よりも上部側へ所定距離ｄ２を隔てて形成される。別
の見方をすれば、突起部４０２は、冷媒通路４２の底面
４２５との間に距離ｄ２の間隙からなる流通路４０６を
有することになる。そして、突起部４０１〜４０４は、
図７に示すように対向する突起部４０１〜４０４と接触
するように構成されている。

【００２５】連結管５１は、２枚のプレート５０を貼り
合わせて構成され、図３に示すように冷媒槽３の上端外
周部に被せられ、放熱器４と冷媒槽３とを連通させてい
る。連結管５１の内部は、図２に示すように、セパレー
タ５２（冷媒流制御板）によって冷媒槽３の流出口３５
（図２参照）に通じる流入室５１１と流入口３６に通じ
る流出室５１２とに区画されている。連結管５１の流入
室５１１には複数の連結管インナフィン５３が挿入され
ている。

【００２６】次に、図９（ａ）は図８におけるインナフ
ィン３９１の拡大図、同図（ｂ）は同図（ａ）の側面
図、図１１は図９に示したインナフィン３９１の斜視図
である。図２、図９、図１１に示すように、インナフィ
ン３９１は、凝縮液化された冷媒を冷媒通路４２内の下
部に降下させる複数のスリット３９２（開口部）を備え
る。換言すれば、冷媒通路４２内には、気相の冷媒が流
れる複数の小通路からなる気相冷媒通路３９３、及び凝
縮液化した冷媒が流れる凝縮液通路３９４が形成され、
この気相冷媒通路３９３に気化した冷媒を凝縮液化させ
るインナフィン３９１が設けられ、このインナフィン３
９１に、凝縮液化された冷媒を凝縮液通路３９４に降下
させる複数のスリット３９２が形成されている。そし
て、各小通路はインナフィン３９１により上面３９５、
側面３９７及び底面３９８と、形成プレート４０の内面
で構成される側面３９７とにより区画された通路といえ
る。なお、本実施の形態において、スリット３９２はイ
ンナフィン３９１における冷媒移動方向の異なる位置に
形成されている。

【００２７】次に、本第１の実施の形態の作用を説明す
る。図１の冷媒の循環で示されるように、ＩＧＢＴモジ
ュール２から発生した熱が伝わって沸騰した冷媒は、気
泡となって各蒸気通路９内を上昇し、冷媒槽３の流出口
３５から連結管５１の流入室へ流入した後、さらに流入
室から各放熱管３９の流入側連通部４４へ流入して各放
熱管３９の冷媒通路４２へ分配される。ここで、図１で
は簡略化して１本の線で記載する。各冷媒通路４２を流
れる蒸気冷媒は、冷却ファン５（図略）の送風を受けて
低温となっている冷媒通路４２の内壁面およびインナフ
ィン３９１の表面に凝縮して凝縮潜熱を放出し液滴とな
る。

【００２８】凝縮液化した冷媒は、インナフィン３９１
の表面を伝って流出側連通部４５側へ移動するが、その
途中でスリット３９２から下部に滴下し（図９参照）、
下方のインナフィン３９１に移動する。本実施の形態で
はスリット３９２が複数形成されるため、上記滴下が順
に行われ、冷媒通路４２の底面に達する。換言すれば、
冷媒通路４２内の気相冷媒通路３９３の各小通路で凝縮
液化した冷媒は、スリット３９２を介して下部の小通
路、延いては凝縮液通路３９４に滴下する。そして最終
的に、冷媒通路４２の底面４２５を流れ、突起部４０１
下部を通過して各放熱管３９の流出側連通部４５へ流入
する。

【００２９】また、冷媒槽３から噴き上げられて直接放
熱器４内の流入側連通部４４に流入してきた液相冷媒
は、図４における小口径開口部（開口径はｒ２）で衝突
して一方の連通室４６内に溜まる。その冷媒は一方の連
通室４６から突起部４０２下部の底面４２５を通過して
冷媒通路４２へ移動し、更に突起部４０１下部を通過し
て流出側連通部を構成する他方の連通室４７へ移動す
る。

【００３０】その後、流出側連通部４５から連結管５１
の流出室へ流れ出た凝縮冷媒、液相冷媒は、冷媒槽３の
流入口３６から凝縮液通路１０に流入して凝縮液通路１
０を流下した後、エンドキャップ内の連通路３８を通っ
て再び各蒸気通路９に供給される。（第１の実施の形態の効果）突起部４０１と冷媒通路底
面４２５との間に所定間隔ｄ１が開いているので、冷媒
通路４２内で凝縮液化された冷媒は突起部を乗り越えな
いでもこの所定間隔部分である流通路４０５、４０６を
流通して流出側連通路４５へ行ける。また、突起部４０
２と冷媒通路底面４２５との間に所定間隔ｄ２が開いて
いるので、流入側連通路付近の液相冷媒（冷媒槽３から
噴き上げられて直接流入してきた冷媒）は突起部を乗り
越えないでも、この所定間隔部分である流通路４０６を
流通して冷媒通路、及び流出側連通路４５へ行ける。

【００３１】従って冷媒通路内に冷媒が滞留して、冷媒
循環に有効な冷媒量が減少してしまうことを防止でき
る。また、冷媒の滞留が抑えられるため、冷媒通路内の
放熱面積が減少することが抑制でき、結果、放熱特性の
低下を防止できる。本実施の形態では、突起部４０１、
４０２は貼り合わされる複数の成形プレート４０におけ
る対向した位置に各々形成され、更に、各々の突起部は
冷媒通路４２の内部底面４２５からの距離が同じとなる
位置に形成され、対向するリブ同士が接触しているた
め、冷媒通路の強度を向上できる。

【００３２】突起部４０１が小口径開口部４１の最下部
よりも上方に形成されているため、液相冷媒の液面が突
起部４０１の最下部で塞き止められる前に液相冷媒を流
出側連通部４５の小口径開口部４５から流出させること
ができる。結果、冷媒通路４２内において小口径開口部
４５からの冷媒の流出時間を早めることができる。これ
により、更に放熱面積が減少することを防止でき、放熱
性能の低下を防止できる。

【００３３】（第１の実施の形態のその他の効果）（１）図９（ａ）に示す如く、インナフィン３９１は複
数のスリット３９２を備え、凝縮液化された冷媒を冷媒
通路４２内の下部に降下させる。冷媒通路４２内の下部
側に凝縮液化された冷媒が流れる領域を形成し、その領
域よりも上部側を気相冷媒が流れる領域とすることがで
きる。この結果、冷媒通路４２内において各凝縮フィン
で構成される小通路の底面が凝縮された冷媒により覆わ
れることを抑制できる。すなわち、図９（ｂ）におい
て、蒸気冷媒は、上面３９５、側面３９６、３９７、及
び底面３９８で形成される小通路のうち、上面３９５、
側面３９６、３９７だけでなく底面３９８に対しても熱
を伝えることができる。この結果、蒸気冷媒が熱を伝え
ることができる放熱面積が減少することを防止でき、放
熱性能の低下を防止できる。

【００３４】ここで、図１０（ａ），（ｂ）は、スリッ
ト３９２を備えない場合の参考図である。この場合、図
１０（ａ），（ｂ）に示すように、冷媒通路内で順次凝
縮された冷媒は、各小通路の底面３９８に沿って流出側
連通部へ流出される。凝縮された冷媒は蒸気冷媒よりも
低温であり、この凝縮冷媒が底面３９８を覆っているた
め、各小通路を流れる蒸気冷媒は小通路の上面３９５、
側面３９６、３９７には効率良く伝熱できるが、底面３
９８には殆ど伝熱できなくなる。結果、蒸気冷媒は効率
良く冷媒通路へ熱を伝えることができなくなる可能性が
ある。それにより、放熱性能が低下する可能性がある。
しかしながら、本実施の形態においては、スリット３９
２を有するため、蒸気冷媒が熱を伝えることができる放
熱面積が減少することを防止でき、放熱性能の低下を防
止できる。

【００３５】なお、スリット３９２がインナフィン３９
１における冷媒移動方向の異なる位置に形成されている
ため、冷媒通路に溜まる凝縮液の量が減少して、蒸気冷
媒の凝縮を効率良く行うことができる。しかしながら、
本発明は図１０の構成を除外するものではなく、図１０
の構成においても本願は適用可能である。

【００３６】（２）本実施の形態においては、流入口連
通部に小口径部の小口径開口部４１を設けたため、冷媒
通路４２への液相冷媒の浸入を抑制できる。この結果、
冷媒通路４２内で凝縮熱伝達によって熱の伝達を行うこ
とができ、放熱性能の低下を防止できる。さらに、小口
径開口部を設けることにより、各連通通路４２への冷媒
の流入の偏りを防止でき、更には各連通通路４２への冷
媒を均等に分配する効果も有し、これらによっても放熱
性能の低下を防止できる。

【００３７】（３）さらに、連結管５１に対して放熱管
３９を傾斜させたことにより、液化した凝縮液が放熱管
３９の冷媒通路４２を流入側連通部４４から流出側連通
部４５へ向かって流れやすくなる。これにより、冷媒通
路４２の底面に溜まる凝縮液の量が減少して、蒸気冷媒
の凝縮を効率良く行うことができる。この結果、必要な
冷媒量を低減でき、低コスト化ができる。

【００３８】（４）また、支柱部３１によって蒸気通路
９を複数の通路に仕切ったことにより、蒸気通路９を流
れる蒸気冷媒の流れを整流できるとともに、支柱部３１
により有効沸騰面積が増加して放熱性能を向上できる。
また、冷媒槽３内の正、負圧に対する強度向上、および
ＩＧＢＴモジュール２が取り付けられる取付け面の変形
防止にも効果を奏する。

【００３９】（５）放熱器は、冷媒槽に接続された連結
部材に同一中空形状の放熱管を複数積層して構成するこ
とができるため、発熱体の取付け個数が増加して総発熱
量が増大した場合でも容易に放熱器の容量を変更でき
る。即ち、同一中空形状の放熱管を順次積層していくこ
とで放熱器の容量を容易に増加できるため、総発熱量に
相応した容量の放熱器を低コストで提供できる。

【００４０】（６）冷媒槽３は内部に、蒸気通路と凝縮
液通路とを冷媒槽内の下部で連通させる下部連通路３８
を備えるため、蒸気通路へは常に冷却された冷媒が凝縮
液通路から供給される。したがって、冷媒槽内でのフラ
ッディング（蒸気冷媒と凝縮液冷媒との移動時における
相互干渉）を防止できる。（７）放熱管３９は、連結部材５１を介して冷媒槽３に
接続されるため、連結部材の形状によって放熱管３９の
取り付け方向や位置を適宜変更することができ、設計の
自由度が向上する。これにより、小型化も可能となる。

【００４１】（８）底面が、流入側連通部４４から流出
側連通部４５へ向かって下方へ傾斜しているため、冷媒
通路を流れる凝縮液が流入側連通部から流出側連通部へ
向かって流れやすくなる。このため、冷媒通路の底面に
溜まる凝縮液の量が減少して、蒸気冷媒の凝縮を効率良
く行うことができる。（９）冷媒槽３が、押し出し成形された押出材で構成さ
れているため、ＩＢＧＴの取り付け個数の変化に対して
容易に対応でき、生産性の向上につながる。

【００４２】（１０）押出材と一体に設けられて冷媒室
の内部を分割する隔壁を有するため、容易に蒸気通路９
と凝縮液通路１０とを構成することができる。（１１）押出材に設けられた支柱部３１の上部を削除す
るだけで複数の蒸気通路９を蒸気流出口３５と連通させ
ることができるため、特別な部品を追加することなく低
コストで冷媒の循環を制御できる。

【００４３】（１２）押出材に設けられた支柱部の下部
を削除して、その押出材の下端面に閉塞部材を接合する
ことにより、冷媒室内の下部で蒸気通路と凝縮液通路と
を連通することができる。このため、閉塞部材を簡単な
形状（例えば単なる平板）にできるため、閉塞部材の製
作が容易になる。（１３）冷媒槽３は、複数の発熱体を取り付ける場合に
対応して、各発熱体毎に各々冷媒室を設けることができ
る。この場合、各冷媒室を連通することにより、冷媒槽
全体で冷媒の循環が均等に行なわれるため、凝縮冷媒の
偏りによる放熱性能の低下を防止できる。

【００４４】（１４）冷媒槽を偏平形状とすることによ
り、使用する冷媒量を少なくできるため、例えばフロロ
カーボン系の高価な冷媒を使用した場合でもコストを低
く抑えることができる。（１５）冷媒室内に配された冷媒流制御板によって蒸気
通路と凝縮液通路とを構成しても良い。この場合、フラ
ッディング防止の効果とともに、冷媒流制御板が冷媒室
の内壁面に当接した状態で配されることにより、冷媒室
の剛性向上および冷媒室の放熱面積増大による放熱性能
の向上が期待できる。

【００４５】（１６）冷媒槽のみならず、放熱器も冷媒
槽と一体に押し出し成形された押出材を使用して構成す
ることにより、従来装置と比較して放熱器のコストを低
減できるばかりでなく、放熱器と冷媒槽との組付け工程
が不要となることから、装置全体のコストダウンをはか
ることができる。（１７）放熱器４は、貼り合わせ部を有する複数の板状
部材を、当該貼り合わせ部にて貼り合わせて形成し、そ
してこの貼り合わせ部は、板状部材を曲げ起こして形成
されるものであるため、容易に放熱器を形成できる。

【００４６】（１８）また、複数のスリット３９２によ
り、凝縮液化された冷媒を冷媒通路４２内の下部に降下
させる。冷媒通路４２内の下部側に凝縮液化された冷媒
が流れる凝縮液通路３９４を形成し、その凝縮液化通路
よりも上部側を気相冷媒が流れる気相冷媒通路３９３と
することができるため、冷媒通路４２内において冷媒が
詰まり易くなることを防止できる。この結果、気相冷媒
通路３９３内で気相冷媒の通り抜けれる最小の断面積で
ある最小流路断面積の減少を防止でき、放熱性能の低下
を防止できる。

【００４７】（第２の実施の形態）図１２は第２の実施
の形態における沸騰冷却装置の成形プレート４０を上部
から見た上視図である。第１実施の形態と同一構造の部
分については説明を省略し、相違点を中心に説明する。
本実施の形態が上記第１の実施の形態と異なる点は、図
７における成形プレート４０のリブ構造からなる突起部
４０１〜４０４が、対向する突起部４０１〜４０４と接
触しているのに対し、本実施の形態では接触していない
ことである。この場合、各突起部相互間の間隙が流通路
４０７となる。

【００４８】なお、突起部４０１〜４０４は対向する成
形プレート４０の双方に形成される必要はなく、一方の
みでも良い。すなわち突起部４０１〜４０４は、対向す
る突起部もしくは成形プレート（薄板部材）内壁との間
に、間隙からなる流通路４０５、４０６を備えれば良
い。上記構成により、冷媒通路４２内で凝縮液化された
冷媒は突起部４０１を乗り越えないでもこの所定間隔部
分を流通して流出側連通路４５へ行ける。また、冷媒槽
３から直接流入してきた冷媒は、突起部４０２を乗り越
えないでもこの所定間隔部分を流通して冷媒通路４２へ
行ける。従って冷媒通路内に冷媒が滞留して、冷媒循環
に有効な冷媒量が減少してしまうことを防止できる。ま
た、冷媒の滞留が抑えられるため、冷媒通路内の放熱面
積が減少することが抑制でき、結果、放熱特性の低下を
防止できる。

【００４９】なお、本実施の形態において、突起部４０
１〜４０４の位置は、第１の実施の形態のように冷媒通
路４２の底面４２５から離れている必要はなく、図１５
のように底面４２５へ接触していても良い。また、リブ
からなる突起部４０１〜４０４は、貼り合わされる複数
の成形プレート４０における対向した位置に各々形成さ
れる場合、対向する各々のリブは冷媒通路４２の内部底
面４２５からの距離がお互いに異なる位置に形成されて
も良い。この位置ずれされて形成される間隙が流通路４
０５、４０６、４０７となり、この流通路を通って冷媒
が冷媒通路４２、流出側連通路４５へ流出される。従っ
て、凝縮液化された冷媒は、突起部を乗り越えないでも
この間隙を流通して流出側連通路へ行ける。

【００５０】上記実施の形態においては、突起部はリブ
構造により構成したが、形成プレートと別体形成された
突起部材（例えば、アルミの構造体）を接合させて構成
させても良い。また、突起部の数は４個に限られたもの
ではなく、少なくとも流入側連通部４４側、流出側連通
部４５側に対し各側一つ以上あれば良い。なお、図９に
おいては、スリット３９２は、インナフィン３９１の異
なる位置に形成されたが、本発明においてスリット３９
２は、図１３に示すように略同一の位置に形成されてい
てもよい。これにより、スリット３９２の形成が容易に
なる。

【００５１】また、インナフィン３９１は、図１４に示
すように交互に波状部材が形成されるようにし、そのず
れた部分でスリット３９２を構成させても良い。ここ
で、図１４（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）
のＡ−Ａ断面図、同図（ｃ）は（ｂ）の斜視図である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態における沸騰冷却装置の斜視
図である。

【図２】図１におけるＩ−Ｉ’断面図である。

【図３】図１におけるII−II’一部断面図である。

【図４】図１におけるIII −III ’一部断面図である。

【図５】（ａ）は成形プレートの側面図、（ｂ）は成形
プレートの平面図である。

【図６】（ａ）、（ｂ）は図５（ｂ）における要部拡大
図である。

【図７】図６（ａ）、（ｂ）における上視図である。

【図８】図１におけるIV−IV’断面図である。

【図９】（ａ）は図８におけるインナフィンの拡大図、
（ｂ）は（ａ）の側面図である。

【図１０】（ａ）は第１の実施の形態におけるインナフ
ィンのその他の構成を示す図、（ｂ）は（ａ）の側面図
である。

【図１１】図８に示したインナフィンの斜視図である。

【図１２】第２の実施の形態における沸騰冷却装置の要
部拡大図である。

【図１３】本発明におけるインナフィンのその他の構成
を示す図である。

【図１４】（ａ）は本発明におけるインナフィンのその
他の構成の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、
（ｃ）は（ｂ）の斜視図である。

【図１５】課題を説明するための参考図である。

【符号の説明】

１沸騰冷却装置２ＩＧＢＴモジュール３冷媒槽４放熱器６ボルト７押出材９蒸気通路１０凝縮液通路２２エンドキャップ３１、３２支柱部３５流出口３８連通路３９放熱管３９１インナフィン（凝縮フィン）３９２スリット３９３気相冷媒通路３９４凝縮液通路３９５上面３９６、３９７側面３９８底面４０成形プレート（薄板部材）４０１〜４０４突起部４０５〜４０７流通路４１小口径開口部４２冷媒通路４２５冷媒通路の底面４４流入側連通部４５流出側連通部４６一方の連通室４７他方の連通室５１連結管５１１流入室５１２流出室５２セパレータ５３連結管インナフィン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高温媒体からの熱を受けて気化する冷媒
が内部に収容される冷媒槽と、前記冷媒槽と連通して設
けられ、前記冷媒槽で気化した冷媒を凝縮液化する放熱
器とを有し、前記放熱器は、前記冷媒の流入側に配設される流入側連
通部、前記冷媒の流出側に配設される流出側連通部、略
水平もしくは水平よりも傾斜させて配設され前記流入側
連通部と前記流出側連通部とを連通する冷媒通路、及び
前記冷媒通路内に設けられ、前記気化した冷媒を凝縮液
化させる凝縮フィンを有し、前記冷媒通路は、前記凝縮フィンを位置固定する突起部
が内部に設けられるものであり、前記突起部は、前記冷
媒通路の内部底面より所定距離を隔てた位置に設けられ
ることを特徴とする沸騰冷却装置。
【請求項２】少なくとも前記冷媒通路は、周縁部が曲
げ起こし形成された複数の薄板部材が、当該周縁部にて
貼り合わされることで構成され、前記突起部は前記周縁
部よりも所定距離だけ内側に離れて形成されたリブから
なり、前記凝縮フィンは前記薄板部材に挟持されると共
に、前記リブにより係止されることを特徴とする請求項
１記載の沸騰冷却装置。
【請求項３】前記リブは貼り合わされる複数の薄板部
材における対向した位置に各々形成され、更に、各々の
リブは前記冷媒通路の内部底面からの距離が同じとなる
位置に形成され、対向するリブ同士が接触していること
を特徴とする請求項２記載の沸騰冷却装置。
【請求項４】前記リブは貼り合わされる複数の薄板部
材における対向した位置に各々形成され、更に、対向す
る各々のリブは前記冷媒通路の内部底面からの距離がお
互いに異なる位置に形成されることを特徴とする請求項
２記載の沸騰冷却装置。
【請求項５】高温媒体からの熱を受けて気化する冷媒
が内部に収容される冷媒槽と、前記冷媒槽と連通して設
けられ、前記冷媒槽で気化した冷媒を凝縮液化する放熱
器とを有し、前記放熱器は、前記冷媒の流入側に配設される流入側連
通部、前記冷媒の流出側に配設される流出側連通部、略
水平もしくは水平よりも傾斜させて配設され前記流入側
連通部と前記流出側連通部とを連通する冷媒通路、及び
前記冷媒通路内に設けられ、前記気化した冷媒を凝縮液
化させる凝縮フィンを有し、冷媒通路は、周縁部が曲げ起こし形成された複数の薄板
部材が、当該周縁部にて貼り合わされることで構成さ
れ、内部にリブからなる突起部を有し、前記突起部は、対向する突起部もしくは薄板部材内壁と
の間に、間隙からなる流通路を有し、前記凝縮フィンは、前記薄板部材に挟持されると共に前
記突起部により係止されることを特徴とする沸騰冷却装
置。
【請求項６】前記凝縮フィンは、凝縮液化された冷媒
を前記冷媒通路内の下部に降下させる複数のスリットを
備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか
に記載の沸騰冷却装置。
【請求項７】前記冷媒通路は、内部の下部に形成され
て前記凝縮液化した冷媒が流れる液相冷媒通路、及び前
記液相冷媒通路よりも上部に形成されて前記気相の冷媒
が流れる気相冷媒通路を有し、前記突起部は、前記気相
冷媒通路に設けられることを特徴とする請求項１乃至請
求項６の何れかに記載の沸騰冷却装置。