JPH10321778A

JPH10321778A - 沸騰冷却装置

Info

Publication number: JPH10321778A
Application number: JP9130020A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Terao; 公良寺尾; Kazuo Kobayashi; 和雄小林; Koji Tanaka; 公司田中; Seiji Kawaguchi; 清司川口
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-05-20
Filing date: 1997-05-20
Publication date: 1998-12-04
Anticipated expiration: 2017-05-20
Also published as: JP3840739B2

Abstract

(57)【要約】【課題】発熱体３の取付け面（冷媒タンク２の底面）
が略垂直方向となる姿勢で使用した場合でも能力低下の
小さい沸騰冷却装置１を提供すること。【解決手段】冷媒タンク２の上部に設けられた放熱部
は、冷媒チューブ４とフィン８とを交互に積み重ねて構
成され、各冷媒チューブ４の両端に一方のヘッダ５Ａと
他方のヘッダ５Ｂが設けられている。沸騰冷却装置１を
直立姿勢で使用した場合に、一方のヘッダ５Ａが液面よ
り上方に位置し、他方のヘッダ５Ｂが液面より下方に位
置している。これにより、発熱体３の熱を受けて沸騰し
た蒸気冷媒が一方のヘッダ５Ａを通って各冷媒チューブ
４へ流入することができ、且つ各冷媒チューブ４で液化
した冷媒が他方のヘッダ５Ｂを通って冷媒タンク２へ還
流することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒の沸騰と凝縮
の繰り返しによる熱輸送によって発熱体を冷却する沸騰
冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術として、例えば特開昭５６−１
４７４５７号公報に記載された沸騰冷却装置がある。こ
の沸騰冷却装置は、液冷媒を溜める密封容器と、この密
封容器と２本の熱輸送管により連結された凝縮器とを備
え、この凝縮器が複数のチューブと一組のヘッダによっ
て構成されている。この装置では、密封容器内で発熱体
の熱を受けて沸騰した蒸気冷媒が一方の熱輸送管を通っ
て凝縮器へ導かれ、凝縮器の各チューブを流れる際に冷
却されて液化し、他方の熱輸送管を通って再び密封容器
へ還流する。これにより、発熱体の熱は、冷媒の沸騰及
び凝縮作用によって凝縮器へ輸送され、各チューブより
フィンを通じて外部流体に放出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】パソコン等に使用され
るＣＰＵを沸騰冷却装置によって冷却する場合、ＣＰＵ
が組み付けられた基板が必ず水平方向に配置されるとは
限らず、垂直方向に配置される場合もあるため、ＣＰＵ
を取り付ける沸騰冷却装置の取付け面も垂直に配置する
必要が生じる。ところが、上記の従来装置は、発熱体の
取付け面を垂直にして使用することまで考慮した設計が
成されていないため、実際に上記の姿勢（垂直姿勢）で
使用した場合には十分な冷却性能を確保できない。つま
り、発熱体の取付け面が垂直となる様に装置全体を横に
倒した姿勢て使用した場合、２本の熱輸送管が共に冷媒
液面と略同じ高さになり、密閉容器内で沸騰した蒸気冷
媒と凝縮器で液化した液冷媒とがスムーズに循環できな
くなることから、能力低下を引き起こす。本発明は、上
記事情に基づいて成されたもので、その目的は、発熱体
の取付け面が略垂直方向となる姿勢で使用した場合でも
能力低下の小さい沸騰冷却装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

（請求項１の手段）冷媒タンクと複数の冷媒チューブと
を連通する複数のヘッダは、略平行に配された複数の冷
媒チューブをそれぞれ略直角方向に相互に連通し、且つ
複数の冷媒チューブが略垂直方向となる姿勢で使用され
る時に、少なくとも１か所のヘッダの全体または一部が
冷媒液面より上方に位置し、少なくとも他の１か所のヘ
ッダの全体または一部が冷媒液面より下方に位置してい
る。この場合、発熱体の熱を受けて沸騰した蒸気冷媒が
冷媒液面より上方に位置するヘッダを通って各冷媒チュ
ーブへ流入することができる。また、各冷媒チューブを
流れる際に冷却されて液化した冷媒が冷媒液面より下方
に位置するヘッダを通って冷媒タンクへ還流することが
できる。これにより、複数の冷媒チューブが略垂直方向
となる姿勢で使用した場合でも、蒸気冷媒と液冷媒とが
干渉することなくスムーズに循環できるため、十分な放
熱性能を確保することができる。

【０００５】（請求項２の手段）冷媒チューブは、２枚
のプレート部材を中空形状に接合して形成され、そのプ
レート部材に複数の連通口が設けられ、ヘッダは、プレ
ート部材に設けられた連通口を冷媒チューブ毎に同一方
向に突き合わせて形成されている。この場合、２枚のプ
レート部材によって形成される冷媒チューブを同一方向
に積み重ねることでヘッダを同時に形成できるため、製
造が容易であり、大量生産に適した形状を提供できる。

【０００６】（請求項３の手段）複数の冷媒チューブが
略垂直方向となる姿勢で使用される時に、放熱部が冷媒
液面より上方に位置し、発熱体が冷媒液面より下方に取
り付けられる。この場合、放熱部全体が冷媒液面より上
方に出ているため、放熱部の機能が低下することはな
く、放熱部全体を有効に使用できる。また、発熱体を冷
媒液面より下方に取り付けることで、発熱体の熱を効果
的に液冷媒へ伝達できる。

【０００７】（請求項４の手段）複数の冷媒チューブが
略水平方向となる姿勢で使用される時に、少なくとも１
か所のヘッダが冷媒タンク内に開口する開口部の位置が
冷媒タンク内の冷媒液面より上方に設けられている。こ
の場合、冷媒タンク内で沸騰した蒸気冷媒が冷媒タンク
の上壁面と冷媒液面との隙間を通って上記の開口部より
ヘッダへ流入することができるため、蒸気冷媒の流れが
阻害されることなく、良好な循環流を形成することがで
きる。

【０００８】（請求項５の手段）放熱部は、発熱体が取
り付けられる冷媒タンクの取付け面に対して複数の冷媒
チューブが所定角度傾斜して設けられている。この場
合、冷媒タンクの取付け面が水平方向となる姿勢で使用
した場合でも、各冷媒チューブは水平面に対して所定角
度傾斜した姿勢となる。その結果、冷媒チューブの壁面
に凝縮した液冷媒は、冷媒チューブ内で停滞することな
く、重力を受けて冷媒チューブの傾斜面を移動し、ヘッ
ダを通って再び冷媒タンクへ戻ることができる。また、
各冷媒チューブの傾斜に伴って、冷媒タンク内で沸騰し
た蒸気冷媒は高い位置のヘッダへ流入し易くなり、冷媒
チューブで凝縮した液冷媒は低い位置のヘッダへ流れる
ため、より冷媒循環が促進される効果を期待できる。

【０００９】（請求項６の手段）複数の冷媒チューブが
略水平方向となる姿勢で使用される時に、少なくとも１
か所のヘッダが冷媒タンク内に開口する開口部と、冷媒
タンク内で発熱体の熱を受けて冷媒が沸騰する沸騰部と
の間に、冷媒タンク内の冷媒液面の上部空間を分割する
仕切り部を設けた。この場合、沸騰部で沸騰した蒸気冷
媒は、仕切り部によって上記の開口部へ流れることがで
きないため、必然的に他の開口部よりヘッダへ流入す
る。この結果、蒸気冷媒の流れが分散されることなく、
一方向の流れとなるため、良好な冷媒循環流を形成する
ことができる。また、冷媒チューブ内で凝縮した液冷媒
は、圧力の高い蒸気冷媒の流れ方向に押し流されるた
め、冷媒チューブ内で停滞することなく冷媒タンク内へ
戻ることができる。

【００１０】（請求項７の手段）複数の冷媒チューブが
略垂直方向となる姿勢で使用される時に、冷媒タンク
は、略垂直方向に伸びる複数の細い管状通路を有し、各
管状通路の上端部が冷媒液面より上方に位置するヘッダ
を通じて複数の冷媒チューブと連通し、各管状通路の下
端部が冷媒液面より下方に位置するヘッダを通じて複数
の冷媒チューブと連通している。この場合、冷媒液面が
発熱体の取付け位置より下方にある場合でも、各管状通
路内の液面が毛細管力によって上方へ吸い上げられて発
熱体の近傍まで導くことができる。更に、各管状通路内
の液冷媒は、冷媒タンクの壁面を通じて発熱体の熱が伝
達されて沸騰し、泡となって各管状通路内を上昇する
が、この泡に引きずられて液冷媒も同時に上昇し、発熱
体の取付け部で沸騰することができる。この様に、垂直
方向に伸びる複数の細い管状通路を設けることにより、
冷媒液面が発熱体の取付け位置より下方にあっても発熱
体の取付け部で沸騰を継続することができる。従って、
冷媒液面をより低く設定することができるため、液面上
に現れる放熱部の有効面積（放熱面積）を大きく確保で
きる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の沸騰冷却装置を図
面に基づいて説明する。（第１実施例）図１は沸騰冷却装置１の斜視図である。
本実施例の沸騰冷却装置１は、液冷媒を溜める冷媒タン
ク２、この冷媒タンク２で発熱体３（図３参照）の熱を
受けて沸騰した蒸気冷媒を凝縮させて放熱する放熱部
（後述する）、冷媒タンク２と放熱部の冷媒チューブ４
（図３参照）とを連通する２本のヘッダ５（一方のヘッ
ダ５Ａ、他方のヘッダ５Ｂ）を有する。冷媒タンク２
は、図３に示す様に、上側のみ開口する容器６と、この
容器６の開口面を塞ぐプレート部材７とから成り、それ
ぞれ熱伝導性に優れるアルミニウム等の金属板をプレス
加工して形成されている。プレート部材７には、横幅方
向（図３の左右方向）の左右両側にプレート部材７の表
面より突出して先端が開口する絞り部７ａが設けられて
いる。この絞り部７ａは、プレート部材７の側辺に沿っ
て細長く設けられている。この冷媒タンク２は、平面形
状が方形（略正方形）で、その平面形状の横幅に対して
プレート部材７から容器６底面までの間隔が小さい偏平
な箱型に設けられている。

【００１２】放熱部は、内部を冷媒が流れる冷媒チュー
ブ４と、蒸気冷媒の熱（凝縮潜熱）を外部流体（外気）
へ放出するフィン８とを有し、図３に示す様に、複数の
冷媒チューブ４と複数のフィン８とを交互に配置して構
成されている。冷媒チューブ４は、プレス成形された２
枚のプレート部材９を互いの周縁部のみ接合して偏平な
中空形状に形成されている。なお、冷媒チューブ４の平
面形状は、冷媒タンク２と同様の方形（略正方形）に設
けられている。プレート部材９は、放熱部の最も外側
（図３の最上部）に配されるプレート部材９を除いて、
冷媒タンク２のプレート部材７と同一形状に形成されて
いる。従って、各プレート部材９には、図２に示すよう
に、横幅方向の左右両側に絞り部９ａが設けられてい
る。なお、放熱部の最も外側に配されるプレート部材９
には絞り部が設けられていなくても良い。

【００１３】各冷媒チューブ４は、冷媒タンク２の上方
に互いの絞り部９ａ同士を突き合わせて積み重ねられて
いる。フィン８は、例えばアルミニウム等の薄い金属板
を交互に折り曲げて波状に成形したもので、各冷媒チュ
ーブ４間、及び冷媒チューブ４と冷媒タンク２との間に
介在されている。ヘッダ５は、冷媒タンク２と各冷媒チ
ューブ４の同一方向に積み重ねられた各絞り部７ａ、９
ａによって形成されるもので、各冷媒チューブ４を相互
に連通し、且つ各冷媒チューブ４と冷媒タンク２とを連
通させる。この沸騰冷却装置１は、冷媒タンク２を形成
する容器６とプレート部材７、冷媒チューブ４とヘッダ
５を形成する各プレート部材９、及びフィン８を同一方
向に積み重ねて全体形状を組み立てた後、一体ろう付け
によって製造される。

【００１４】発熱体３は、例えばパソコン等に使用され
るＣＰＵであり、冷媒タンク２の底面中央部に密着して
固定されている。冷媒は、水、アルコール、フロロカー
ボン、フロン等が用いられ、図示しない注入パイプを通
じて冷媒タンク２内に注入される。但し、冷媒は、冷媒
タンク２のプレート部材７より低い位置まで（液面とプ
レート部材７との間に空間が確保される）注入されてい
る。また、沸騰冷却装置１を直立させた姿勢（図４に示
す姿勢）で使用する場合には、図４に示す様に、冷媒タ
ンク２内の液面が発熱体３の取付け位置より上方にある
ことが望ましい。

【００１５】次に、本実施例の作動を説明する。ａ）発熱体３が固定される冷媒タンク２の底面が略水平
状態となる姿勢（図３に示す状態）で使用した場合。発
熱体３より発生した熱を受けて沸騰した冷媒は、図３に
矢印で示す様に、冷媒タンク２内の液面とプレート部材
７との間の隙間を通って一方のヘッダ５Ａへ流入し、一
方のヘッダ５Ａから各冷媒チューブ４へ分配される。冷
媒チューブ４へ流入した蒸気冷媒は、冷媒チューブ４の
内壁面に凝縮して液滴となり、蒸気冷媒の流れに押され
ながら冷媒チューブ４を他方のヘッダ５Ｂへ向かって流
れる。各冷媒チューブ４より他方のヘッダ５Ｂへ流れた
液冷媒は、そのまま他方のヘッダ５Ｂ内を落下して冷媒
タンク２内の液冷媒へ還流し、上記サイクル（沸騰−凝
縮−液化）を繰り返す。一方、発熱体３より冷媒に伝達
された熱は、冷媒チューブ４内で蒸気冷媒が凝縮する際
に凝縮潜熱として放出され、冷媒チューブ４の壁面より
フィン８を通じて外気に放出される。

【００１６】ｂ）発熱体３として想定しているＣＰＵ等
の電子素子は、一般に水平（０度）か垂直（９０度）の
姿勢で使われる頻度が圧倒的に多く、０度及び９０度以
外の姿勢で使用されることは極めて少ない。そこで、発
熱体３が固定される冷媒タンク２の底面が略直立した姿
勢（図４に示す状態）で使用する場合が生じる。この場
合、発熱体３より発生した熱を受けて沸騰した冷媒は、
図４に矢印で示す様に、冷媒タンク２内の上部空間を上
昇して一方のヘッダ５Ａへ流入し、一方のヘッダ５Ａか
ら各冷媒チューブ４へ分配される。冷媒チューブ４へ流
入した蒸気冷媒は、冷媒チューブ４の内壁面に凝縮して
液滴となり、重力によって冷媒チューブ４の内壁面を伝
いながら滴下する。各冷媒チューブ４内を滴下した液冷
媒は、他方のヘッダ５Ｂを通って再び冷媒タンク２内へ
還流し、上記サイクル（沸騰−凝縮−液化）を繰り返
す。一方、発熱体３より冷媒に伝達された熱は、冷媒チ
ューブ４内で蒸気冷媒が凝縮する際に凝縮潜熱として放
出され、冷媒チューブ４の壁面よりフィン８を通じて外
気に放出される。

【００１７】（第１実施例の効果）本実施例では、冷媒
チューブ４の両端に一方のヘッダ５Ａと他方のヘッダ５
Ｂを設けているため、沸騰冷却装置１を直立姿勢（図４
に示す姿勢）で使用した場合でも、一方のヘッダ５Ａが
液面より上方に位置し、他方のヘッダ５Ｂが液面より下
方に位置している。これにより、発熱体３の熱を受けて
沸騰した蒸気冷媒が一方のヘッダ５Ａを通って各冷媒チ
ューブ４へ流入することができ、且つ各冷媒チューブ４
で液化した冷媒が他方のヘッダ５Ｂを通って冷媒タンク
２へ還流することができる。この様に、蒸気冷媒と液冷
媒とが干渉することなくスムーズに循環できるため、十
分な放熱性能を確保することができる。また、本実施例
の沸騰冷却装置１は、冷媒タンク２を形成する容器６と
プレート部材７、冷媒チューブ４とヘッダ５を形成する
各プレート部材９、及びフィン８を同一方向に積み重ね
た積層構造であるため、製造が容易（一体ろう付けによ
って簡単に製造できる）である。

【００１８】（第２実施例）図５は沸騰冷却装置１の斜
視図である。本実施例では、一方のヘッダ５Ａと他方の
ヘッダ５Ｂが冷媒チューブ４の対角位置に設けられてい
る。つまり、第１実施例では各ヘッダ５Ａ、５Ｂが冷媒
チューブ４の側辺に沿って長く設けられているが、本実
施例では、図６に示す様に、冷媒チューブ４の角部のみ
に設けられ、且つ一方のヘッダ５Ａと他方のヘッダ５Ｂ
とが対角位置に設けられている。これにより、沸騰冷却
装置１を水平な姿勢で使用した場合（図７参照）は、第
１実施例と同様に、発熱体３の熱を受けて沸騰した冷媒
が一方のヘッダ５Ａより各冷媒チューブ４へ分配され、
各冷媒チューブ４を流れる際に凝縮液化して、他方のヘ
ッダ５Ｂより冷媒タンク２内の液面に還流することがで
きる。また、沸騰冷却装置１を略直立した姿勢で使用し
た場合（図８参照）には、一方のヘッダ５Ａまたは他方
のヘッダ５Ｂが液面より上方に位置し、他方のヘッダ５
Ｂまたは一方のヘッダ５Ａが液面より下方に位置するた
め、第１実施例の場合と同様に、蒸気冷媒と液冷媒とが
干渉することなくスムーズに循環できる。

【００１９】（第３実施例）図９は沸騰冷却装置１の斜
視図である。本実施例は、冷媒チューブ４及び冷媒タン
ク２の平面形状を略三角形とした場合の一例を示すもの
である。この場合、三角形の各頂点にそれぞれヘッダ５
を設けることにより、沸騰冷却装置１を直立姿勢で使用
した場合でも、必ず１つ又は２つのヘッダ５が液面より
上方に位置し、残りのヘッダ５が液面より下方に位置す
るため、冷媒の循環流を形成することができる。

【００２０】（第４実施例）図１０は沸騰冷却装置１の
断面図である。本実施例では、沸騰冷却装置１を直立姿
勢で使用した場合に、図１０に示す様に、液面が放熱部
のフィン８より下方にあり、且つ発熱体３が液面より下
方に固定されている。つまり、放熱部はフィン８を通じ
て外気に放熱する機能を持たせているため、放熱性能を
維持するためには、放熱部全体が液面より上方にあるこ
とが望ましい。そこで、沸騰冷却装置１を直立させた時
に、液面が放熱部のフィン８より低くなる様に冷媒封入
量を少なくしている。言い換えれば、沸騰冷却装置１を
水平状態で使用できることは言うまでもなく、沸騰冷却
装置１を直立させた時に、下側のヘッダ５Ｂが液冷媒で
満たされて、且つ液面がフィン８の下端より低くできる
様に、ヘッダ５Ｂの体積、冷媒タンク２の体積及び高さ
等を設計する必要がある。

【００２１】これにより、放熱部全体を有効に使用でき
るため、十分な放熱性能を確保することができる。ま
た、液面が低くなっても発熱体３を液面より下方に取り
付けることにより、発熱体３の熱を効果的に液冷媒へ伝
達できる。この場合、発熱体３の取付け位置が下側のヘ
ッダ５Ｂに近くなるため、図１１に示す様に沸騰冷却装
置１を水平な姿勢で使用した場合には、発熱体３の熱を
受けて沸騰した蒸気冷媒がヘッダ５Ｂへ流入し易くな
る。その結果、蒸気冷媒と液冷媒との循環がよりスムー
ズに行われて良好な循環流を形成することができるた
め、放熱性能が向上する。

【００２２】（第５実施例）図１２は沸騰冷却装置１の
断面図である。本実施例は、冷媒タンク２内の沸騰部
（発熱体３の取付け位置に相当する部位）にフィン部材
１０を設けた場合の一例を示すものである。フィン部材
１０は、複数の棒状部材あるいは板状部材から成り、冷
媒タンク２の底面からプレート部材７側へ延びて設けら
れている。この場合、発熱体３の熱を冷媒に効率的に伝
達できると共に、冷媒の接触面積を拡大できる効果を生
じる。

【００２３】（第６実施例）図１３は沸騰冷却装置１の
断面図である。本実施例では、第１実施例で説明した冷
媒タンク２の容器６部分を複数枚の平板部材により構成
している。平板部材は、冷媒タンク２の底面を形成する
底板１１と、スリット１２ａが形成された複数枚の板材
１２とから成り、底板１１の上部に各板材１２が積み重
ねられて、各板材１２のスリット１２ａが交差する様に
設けられている。この場合、冷媒タンク２内の沸騰部で
冷媒との接触面積を拡大でき、且つ熱伝達を改善できる
ため、広い領域にてより広い表面積で冷媒を沸騰させる
ことができ、性能向上を達成できる。また、底板１１と
プレート部材７との間で各板材１２の柱部分（スリット
１２ａとスリット１２ａとの間）が積み重ねられるた
め、冷媒タンク２の強度を確保できる効果もある。

【００２４】（第７実施例）図１４は沸騰冷却装置１の
断面図である。本実施例は、冷媒タンク２の底面（発熱
体３の取付け面）と各冷媒チューブ４とが平行にならな
い様に、冷媒タンク２の底面に対して各冷媒チューブ４
を所定角度傾斜して取り付けた場合の一例を示すもので
ある。具体的には、図１４に示す様に、冷媒タンク２の
容器６の高さ（深さ）を徐々に変化させて、その容器６
に接合されるプレート部材７とともに放熱部全体を傾斜
させている。これにより、発熱体３を水平な姿勢で使用
する場合、即ち発熱体３が取り付けられる冷媒タンク２
の底面を水平な状態で使用する場合（図１４に示す状
態）でも、冷媒チューブ４内で凝縮した液冷媒が重力に
よって冷媒チューブ４の傾斜面を下方へ移動できるた
め、冷媒チューブ４内に液冷媒が停滞することを防止で
きる。また、冷媒タンク２の容器６の高さを徐々に変化
させてプレート部材７を傾斜させたことにより、冷媒タ
ンク２内で沸騰した蒸気冷媒が、傾斜したプレート部材
７に沿ってより高い位置のヘッダ５Ａへ流入し易くな
り、合わせて凝縮液は重力によって冷媒チューブ４内を
低い位置のヘッダ５Ｂへ向かって流れるため、冷媒循環
が促進される効果が期待できる。なお、冷媒タンク２の
底面（水平面）に対して冷媒チューブ４の傾斜角度が５
度程度あれば、凝縮液が重力によって冷媒チューブ４内
を移動できる効果が得られる。

【００２５】（第８実施例）図１５は沸騰冷却装置１の
断面図である。本実施例では、他方のヘッダ５Ｂ（また
は一方のヘッダ５Ａ）が冷媒タンク２内に開口する開口
部（プレート部材７に設けた絞り部７ａの開口穴）と冷
媒タンク２内の沸騰部（最も盛んに沸騰する領域）との
間に、液面の上部空間を分割する仕切り板１３を設けて
いる。この場合、沸騰部で沸騰した蒸気冷媒は、仕切り
板１３に邪魔されて他方のヘッダ５Ｂへ流入できないた
め、必然的に一方のヘッダ５Ａへ流入することになる。
この結果、蒸気冷媒の流れが分散されることなく、一方
向の流れとなるため、良好な冷媒循環流を形成すること
ができる。また、冷媒チューブ４内で凝縮した液冷媒
は、圧力の高い蒸気冷媒の流れ方向に押し流されるた
め、冷媒チューブ４内で停滞することなく冷媒タンク２
内へ戻ることができる。

【００２６】（第９実施例）図１６は沸騰冷却装置１の
断面図である。本実施例では、冷媒タンク２のプレート
部材７及び冷媒チューブ４を形成するプレート部材９に
それぞれ１か所だけ絞り部７ａ、９ａを設け、他方の箇
所には穴７ｂ、９ｂのみを空けておき、各プレート部材
７、９を絞り部７ａ、９ａと穴７ｂ、９ｂとが対向する
様に交互に向きを変えて積み重ねた一例である。但し、
他方のヘッダ５Ｂ（または一方のヘッダ５Ａ）のみ、ヘ
ッダ５Ｂの下端部が冷媒タンク２内の液面より下方へ突
き出す様に、プレート部材７に設けた絞り部７ａが冷媒
タンク２内を向いた状態で取り付けられている。この場
合、第８実施例に記載した仕切り板１３を使用しなくて
も冷媒の流れを制御して良好な冷媒循環流を形成するこ
とができる。また、冷媒チューブ４内で凝縮した液冷媒
は、圧力の高い蒸気冷媒の流れ方向に押し流されるた
め、冷媒チューブ４内で停滞することなく冷媒タンク２
内へ戻ることができる。

【００２７】（第１０実施例）図１７は沸騰冷却装置１
の断面図である。本実施例は、前述の第９実施例に記載
した構成に対し、蒸気冷媒が流入する一方のヘッダ５Ａ
と液冷媒が流れる他方のヘッダ５Ｂとの通路断面積（ヘ
ッダ５の太さ）を変えた場合の一例を示すものである。
即ち、冷媒循環量は一定になるので、蒸気冷媒と液冷媒
との比重差より、蒸気側は体積が非常に大きく流体の流
速が速くなることから圧損を生じやすいため、蒸気冷媒
が通る一方のヘッダ５Ａを太くすることでよりスムーズ
な冷媒循環流を形成することができる。

【００２８】（第１１実施例）図１８は沸騰冷却装置１
の断面図である。本実施例では、放熱部の最上部（図１
８の最上部）には冷媒チューブ４を設けず、プレート１
４で代用した場合の一例を示すものである。この場合、
各冷媒チューブ４の両側に必ずフィン８が配置されてい
るため、各冷媒チューブ４が両側からフィン８により支
えられる構造となる。一方、図３に示した構造では、放
熱部の最上部に配された冷媒チューブ４の上側にフィン
８が配置されていないため、他の冷媒チューブ４と比較
して耐圧性の点で不利である。従って、図１８に示す様
に、放熱部の最上部をプレート１４で代用することによ
り、耐圧性の高い沸騰冷却装置１を提供できる。なお、
発熱体３の発熱量に応じて冷媒チューブ４の本数を適宜
増減できることは言うまでもない。

【００２９】（第１２実施例）図１９（ａ）は沸騰冷却
装置１の断面図、（ｂ）は冷媒タンク２の断面図（Ｅ−
Ｅ）である。本実施例は、冷媒タンク２の厚み（図１９
（ａ）及び（ｂ）の左右方向の幅）を薄くし、且つタン
ク内部に複数の細い管状通路２ａ（図１９（ｂ）参照）
を設けた場合の一例を示すものである。この管状通路２
ａは、タンク内部にリブ等を設けて形成され、冷媒チュ
ーブ４と同一方向に延びて一方のヘッダ５Ａと他方のヘ
ッダ５Ｂに連通している。これによれば、沸騰冷却装置
１を直立姿勢で使用した場合に、発熱体３の取付け位置
が液面より上方であっても、各管状通路２ａの毛細管力
によって冷媒が上方へ吸い上げられて発熱体３の近傍ま
で導くことができる。更に、発熱体３の熱が伝達されて
沸騰した冷媒は、泡となって各管状通路２ａ内を上昇す
るが、この泡に引きずられて液冷媒も同時に上昇するこ
とにより、発熱体３の取付け部で沸騰することができ
る。この様に、沸騰冷却装置１を直立姿勢で使用した時
に管状通路２ａの毛細管力によって冷媒を上方に吸い上
げることができるため、液面が発熱体３の取付け位置よ
り下方にあっても発熱体３の取付け部で沸騰を継続する
ことができる。その結果、液面をより低く設定すること
ができるため、液面上に現れる放熱部の有効面積（放熱
面積）を大きく確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】沸騰冷却装置の斜視図である（第１実施例）。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。

【図４】沸騰冷却装置を直立姿勢で使用した時の断面図
（図１のＢ−Ｂ断面図）である（第１実施例）。

【図５】沸騰冷却装置の斜視図である（第２実施例）。

【図６】図５のＣ−Ｃ断面図である。

【図７】図６のＤ−Ｄ断面図である。

【図８】沸騰冷却装置を直立姿勢で使用した時の断面図
（図６のＤ−Ｄ断面図）である（第２実施例）。

【図９】沸騰冷却装置の斜視図である（第３実施例）。

【図１０】沸騰冷却装置を直立姿勢で使用した時の断面
図である（第４実施例）。

【図１１】沸騰冷却装置を水平姿勢で使用した時の断面
図である（第４実施例）。

【図１２】沸騰冷却装置の断面図である（第５実施
例）。

【図１３】沸騰冷却装置の断面図である（第６実施
例）。

【図１４】沸騰冷却装置の断面図である（第７実施
例）。

【図１５】沸騰冷却装置の断面図である（第８実施
例）。

【図１６】沸騰冷却装置の断面図である（第９実施
例）。

【図１７】沸騰冷却装置の断面図である（第１０実施
例）。

【図１８】沸騰冷却装置の断面図である（第１１実施
例）。

【図１９】沸騰冷却装置の断面図（ａ）及び冷媒タンク
の断面図（ｂ）である（第１２実施例）。

【符号の説明】

１沸騰冷却装置２冷媒タンク２ａ管状通路３発熱体４冷媒チューブ５Ａ一方のヘッダ５Ｂ他方のヘッダ８フィン７冷媒チューブを形成するプレート部材７ａ絞り部（連通口）９冷媒タンクを形成するプレート部材９ａ絞り部（連通口）１３仕切り板（仕切り部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川口清司愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に発熱体が取り付けられ、内部に液冷
媒を溜める冷媒タンクと、前記発熱体の熱を受けて沸騰した蒸気冷媒が流入する複
数の冷媒チューブと該複数の冷媒チューブ間に介在され
たフィンとを有し、前記冷媒チューブを流れる蒸気冷媒
を凝縮させて放熱する放熱部と、前記冷媒タンクと前記複数の冷媒チューブとを連通する
複数のヘッダとを備えた沸騰冷却装置であって、前記複数のヘッダは、略平行に配された前記複数の冷媒
チューブをそれぞれ略直角方向に相互に連通し、且つ前
記複数の冷媒チューブが略垂直方向となる姿勢で使用さ
れる時に、少なくとも１か所のヘッダの全体または一部
が冷媒液面より上方に位置し、少なくとも他の１か所の
ヘッダの全体または一部が冷媒液面より下方に位置して
いることを特徴とする沸騰冷却装置。
【請求項２】前記冷媒チューブは、２枚のプレート部材
を中空形状に接合して形成され、そのプレート部材に複
数の連結口が設けられ、前記ヘッダは、前記プレート部材に設けられた連通口を
前記冷媒チューブ毎に同一方向に突き合わせて形成され
ていることを特徴とする請求項１に記載した沸騰冷却装
置。
【請求項３】前記複数の冷媒チューブが略垂直方向とな
る姿勢で使用される時に、前記放熱部が冷媒液面より上方に位置し、前記発熱体が
冷媒液面より下方に取り付けられることを特徴とする請
求項１または２に記載した沸騰冷却装置。
【請求項４】前記複数の冷媒チューブが略水平方向とな
る姿勢で使用される時に、少なくとも１か所の前記ヘッダが前記冷媒タンク内に開
口する開口部の位置が前記冷媒タンク内の冷媒液面より
上方に設けられていることを特徴とする請求項１〜３に
記載した何れかの沸騰冷却装置。
【請求項５】前記放熱部は、前記発熱体が取り付けられ
る前記冷媒タンクの取付け面に対して前記複数の冷媒チ
ューブが所定角度傾斜して設けられていることを特徴と
する請求項１〜４に記載した何れかの沸騰冷却装置。
【請求項６】前記複数の冷媒チューブが略水平方向とな
る姿勢で使用される時に、少なくとも１か所の前記ヘッダが前記冷媒タンク内に開
口する開口部と前記冷媒タンク内で前記発熱体の熱を受
けて冷媒が沸騰する沸騰部との間に、前記冷媒タンク内
の冷媒液面の上部空間を分割する仕切り部を設けたこと
を特徴とする請求項１〜５に記載した何れかの沸騰冷却
装置。
【請求項７】前記複数の冷媒チューブが略垂直方向とな
る姿勢で使用される時に、前記冷媒タンクは、略垂直方向に伸びる複数の細い管状
通路を有し、各管状通路の上端部が冷媒液面より上方に
位置する前記ヘッダを通じて前記複数の冷媒チューブと
連通し、各管状通路の下端部が冷媒液面より下方に位置
する前記ヘッダを通じて前記複数の冷媒チューブと連通
していることを特徴とする請求項１〜６に記載した何れ
かの沸騰冷却装置。