JPH1047889A - 沸騰冷却装置 - Google Patents
沸騰冷却装置Info
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- JPH1047889A JPH1047889A JP8201406A JP20140696A JPH1047889A JP H1047889 A JPH1047889 A JP H1047889A JP 8201406 A JP8201406 A JP 8201406A JP 20140696 A JP20140696 A JP 20140696A JP H1047889 A JPH1047889 A JP H1047889A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0266—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低コストで、且つ容易に沸騰面を粗面化でき
る沸騰冷却装置を提供することにある。 【解決手段】 沸騰冷却装置の冷媒槽は、押出加工によ
って成形された押出材７と、この押出材７の下端面に被
せられるキャップから成る。押出材７は、押出方向に貫
通する蒸気通路９、凝縮液通路１０、及び非作動通路１
１を有し、蒸気通路９は更に複数本のリブ１３によって
小通路９ａに区画されている。蒸気通路９（小通路９
ａ）は、発熱体の熱を受けて沸騰気化した蒸気冷媒が上
昇する通路で、その内壁面に多数の凹凸が形成されてい
る。この凹凸は、蒸気通路９の一方の開口端から噴射ノ
ズル１５を用いて通路内部に粒子Ｒを噴射し、その粒子
Ｒが蒸気通路９の内壁面に衝突することで形成されてい
る。
る沸騰冷却装置を提供することにある。 【解決手段】 沸騰冷却装置の冷媒槽は、押出加工によ
って成形された押出材７と、この押出材７の下端面に被
せられるキャップから成る。押出材７は、押出方向に貫
通する蒸気通路９、凝縮液通路１０、及び非作動通路１
１を有し、蒸気通路９は更に複数本のリブ１３によって
小通路９ａに区画されている。蒸気通路９（小通路９
ａ）は、発熱体の熱を受けて沸騰気化した蒸気冷媒が上
昇する通路で、その内壁面に多数の凹凸が形成されてい
る。この凹凸は、蒸気通路９の一方の開口端から噴射ノ
ズル１５を用いて通路内部に粒子Ｒを噴射し、その粒子
Ｒが蒸気通路９の内壁面に衝突することで形成されてい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒の沸騰と凝縮
の繰り返しによって発熱体を冷却する沸騰冷却装置に関
する。
の繰り返し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】従来より、沸騰冷却装置においては、沸
騰面を粗面化（凹凸化）することにより沸騰面上の気泡
発生点数を増加して放熱性能を向上することが一般的に
知られている。沸騰面を粗面化する方法としては、下記
の様な幾つかの方法が提案されている。例えば、分散材
を含むメッキ液で表面をメッキした後、メッキ被膜から
露出する分散材を溶解させて表面に空洞を形成する方法
（特公昭５９−２５０４０号公報）、内部が広く開口部
が小さい微小空間を多数形成する方法（特公昭５９−３
９６７９号公報、特公平１−２３７１７号公報）、表面
にスクリーンメッシュを熱的に密着させる方法（特開昭
６０−２０２２９７号公報）等がある。
騰面を粗面化（凹凸化）することにより沸騰面上の気泡
発生点数を増加して放熱性能を向上することが一般的に
知られている。沸騰面を粗面化する方法としては、下記
の様な幾つかの方法が提案されている。例えば、分散材
を含むメッキ液で表面をメッキした後、メッキ被膜から
露出する分散材を溶解させて表面に空洞を形成する方法
（特公昭５９−２５０４０号公報）、内部が広く開口部
が小さい微小空間を多数形成する方法（特公昭５９−３
９６７９号公報、特公平１−２３７１７号公報）、表面
にスクリーンメッシュを熱的に密着させる方法（特開昭
６０−２０２２９７号公報）等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、沸騰促進に
寄与する凹凸形状はミクロン単位であり、上記の各方法
により沸騰面をミクロン単位で粗面化することは非常に
コストが高くなる。また、沸騰面が容器内部に存在する
場合は、機械加工が物理的に不可能であるため、上記各
方法を沸騰冷却装置に適用することは極めて困難であ
る。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、低コストで、且つ容易に沸騰面を粗面化した
沸騰冷却装置を提供することにある。
寄与する凹凸形状はミクロン単位であり、上記の各方法
により沸騰面をミクロン単位で粗面化することは非常に
コストが高くなる。また、沸騰面が容器内部に存在する
場合は、機械加工が物理的に不可能であるため、上記各
方法を沸騰冷却装置に適用することは極めて困難であ
る。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、低コストで、且つ容易に沸騰面を粗面化した
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の手段によれ
ば、冷媒槽を形成する中空体の開口端から中空内部に粒
子を噴射し、その粒子の衝突によって中空体の内壁面に
凹凸が形成される。この方法によれば、沸騰面が容器内
部（つまり中空体の内部）に存在しても沸騰面を粗面化
できる。また、中空体の内部に粒子を噴射するだけで良
いため、短時間で容易に加工を完了でき、低コストで沸
騰面を粗面化できる。
ば、冷媒槽を形成する中空体の開口端から中空内部に粒
子を噴射し、その粒子の衝突によって中空体の内壁面に
凹凸が形成される。この方法によれば、沸騰面が容器内
部（つまり中空体の内部）に存在しても沸騰面を粗面化
できる。また、中空体の内部に粒子を噴射するだけで良
いため、短時間で容易に加工を完了でき、低コストで沸
騰面を粗面化できる。
【０００５】請求項２の手段によれば、冷媒槽は、中空
体の粒子が噴射された噴射側の開口端を上方に向けて配
置されている。中空体の何方か一方の開口端から粒子を
噴射した場合、粒子の衝突によって形成された凹凸の程
度（粗さ）は、噴射側の開口端に近い程、凹凸の程度が
大きく（表面が粗い）、噴射側の開口端から遠ざかるに
従って凹凸の程度が小さく（表面が滑らか）なる。従っ
て、より表面の粗い噴射側開口端を上方に向けて配置し
た方が、冷媒槽内上部の沸騰熱伝達を良くして放熱性能
を向上できる。
体の粒子が噴射された噴射側の開口端を上方に向けて配
置されている。中空体の何方か一方の開口端から粒子を
噴射した場合、粒子の衝突によって形成された凹凸の程
度（粗さ）は、噴射側の開口端に近い程、凹凸の程度が
大きく（表面が粗い）、噴射側の開口端から遠ざかるに
従って凹凸の程度が小さく（表面が滑らか）なる。従っ
て、より表面の粗い噴射側開口端を上方に向けて配置し
た方が、冷媒槽内上部の沸騰熱伝達を良くして放熱性能
を向上できる。
【０００６】請求項３の手段によれば、中空体の蒸気通
路の内壁面のみに粒子の衝突による凹凸が形成されてい
る。蒸気通路の内壁面を粗面化することで冷媒の沸騰を
促進することができる。一方、凝縮液通路は、放熱器で
凝縮液化された凝縮液が流下するため、凝縮液通路では
冷媒の沸騰（発泡）を抑制した方が良く、凝縮液通路の
内壁面を粗面化するのは放熱性向上の面で逆効果とな
る。
路の内壁面のみに粒子の衝突による凹凸が形成されてい
る。蒸気通路の内壁面を粗面化することで冷媒の沸騰を
促進することができる。一方、凝縮液通路は、放熱器で
凝縮液化された凝縮液が流下するため、凝縮液通路では
冷媒の沸騰（発泡）を抑制した方が良く、凝縮液通路の
内壁面を粗面化するのは放熱性向上の面で逆効果とな
る。
【０００７】請求項４の手段によれば、冷媒槽を形成す
る中空体は、押出成形によって内壁面に微細な凹凸が形
成されている。この微細な凹凸により中空体の内壁面が
粗面化されることで冷媒の沸騰を促進できる。この押出
成形によれば、沸騰面が容器内部（つまり中空体の内
部）に存在しても、短時間で容易（低コストである）に
沸騰面を粗面化できる。
る中空体は、押出成形によって内壁面に微細な凹凸が形
成されている。この微細な凹凸により中空体の内壁面が
粗面化されることで冷媒の沸騰を促進できる。この押出
成形によれば、沸騰面が容器内部（つまり中空体の内
部）に存在しても、短時間で容易（低コストである）に
沸騰面を粗面化できる。
【０００８】請求項５の手段によれば、中空体に設けら
れた蒸気通路の内壁面のみに粒子の衝突による凹凸が形
成されている。請求項３の手段と同様に、蒸気通路の内
壁面を粗面化することで冷媒の沸騰を促進することがで
きる。一方、凝縮液通路では冷媒の沸騰（発泡）を抑制
した方が良く、凝縮液通路の内壁面を粗面化するのは放
熱性向上の面で逆効果となる。
れた蒸気通路の内壁面のみに粒子の衝突による凹凸が形
成されている。請求項３の手段と同様に、蒸気通路の内
壁面を粗面化することで冷媒の沸騰を促進することがで
きる。一方、凝縮液通路では冷媒の沸騰（発泡）を抑制
した方が良く、凝縮液通路の内壁面を粗面化するのは放
熱性向上の面で逆効果となる。
【０００９】請求項６の手段によれば、押出成形された
中空体の蒸気通路の開口端から中空内部に粒子を噴射
し、その粒子の衝突によって内壁面に凹凸が形成されて
いる。この様に、押出成形によって蒸気通路の内壁面に
微細な凹凸を形成した後、更に粒子の衝突による凹凸を
形成することで、沸騰面上の気泡発生点数をより増加さ
せることができ、放熱性能を更に向上できる。
中空体の蒸気通路の開口端から中空内部に粒子を噴射
し、その粒子の衝突によって内壁面に凹凸が形成されて
いる。この様に、押出成形によって蒸気通路の内壁面に
微細な凹凸を形成した後、更に粒子の衝突による凹凸を
形成することで、沸騰面上の気泡発生点数をより増加さ
せることができ、放熱性能を更に向上できる。
【００１０】請求項７の手段によれば、中空体の中空内
部に噴射される粒子は、粒径が１００〜１０００μｍで
ある。冷媒が沸騰する際に必要な気泡核の形成に有効な
凹凸形状はミクロン単位であり、ミリ単位の凹凸形状で
は気泡核の形成に寄与しにくい。従って、ミクロン単位
の凹凸形状を形成するためには、粒子の粒径を１００〜
１０００μｍとすることが望ましい。
部に噴射される粒子は、粒径が１００〜１０００μｍで
ある。冷媒が沸騰する際に必要な気泡核の形成に有効な
凹凸形状はミクロン単位であり、ミリ単位の凹凸形状で
は気泡核の形成に寄与しにくい。従って、ミクロン単位
の凹凸形状を形成するためには、粒子の粒径を１００〜
１０００μｍとすることが望ましい。
【００１１】請求項８の手段によれば、凹凸形状は放熱
器に近づくほど大きく設定される。放熱器に近い部分で
の冷媒槽は、冷媒が高温になって吸熱しにくくなってい
るが、上記構成により更に吸熱しやすくできる。
器に近づくほど大きく設定される。放熱器に近い部分で
の冷媒槽は、冷媒が高温になって吸熱しにくくなってい
るが、上記構成により更に吸熱しやすくできる。
【００１２】
【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は沸騰冷却装置の正面図、図２は沸
騰冷却装置の側面図である。本実施例の沸騰冷却装置１
は、冷媒の沸騰熱伝達によって発熱体２を冷却するもの
で、冷媒槽３、連結部４、放熱器５、及び冷却ファン
（図示しない）から構成される。発熱体２は、例えば電
気自動車や一般電力制御機器のインバータ回路を構成す
るＩＧＢＴモジュールであり、発熱体２の放熱面が冷媒
槽３の外壁面に密着した状態でボルト（図示しない）の
締め付けにより冷媒槽３に固定されている。
面に基づいて説明する。 （第１実施例）図１は沸騰冷却装置の正面図、図２は沸
騰冷却装置の側面図である。本実施例の沸騰冷却装置１
は、冷媒の沸騰熱伝達によって発熱体２を冷却するもの
で、冷媒槽３、連結部４、放熱器５、及び冷却ファン
（図示しない）から構成される。発熱体２は、例えば電
気自動車や一般電力制御機器のインバータ回路を構成す
るＩＧＢＴモジュールであり、発熱体２の放熱面が冷媒
槽３の外壁面に密着した状態でボルト（図示しない）の
締め付けにより冷媒槽３に固定されている。
【００１３】冷媒槽３は、例えばアルミニウム製のブロ
ック材から押出加工によって成形された押出材７（図３
参照）と、この押出材７の下端面に被せられるキャップ
８から成る。押出材７は、図３（ａ）に示す様に、横幅
に対して厚み幅の薄い偏平形状に設けられて、押出方向
（図３（ｂ）の上下方向）に貫通する蒸気通路９、凝縮
液通路１０、及び非作動通路１１を有している。この蒸
気通路９、凝縮液通路１０、非作動通路１１は、押出方
向に延びる複数の通路壁１２によって区画され、更に蒸
気通路９は押出方向に延びる複数本のリブ１３によって
小通路９ａに区画されている。また、各通路壁１２に
は、発熱体２を固定するためのボルトを螺着する螺子穴
１４が形成されている。
ック材から押出加工によって成形された押出材７（図３
参照）と、この押出材７の下端面に被せられるキャップ
８から成る。押出材７は、図３（ａ）に示す様に、横幅
に対して厚み幅の薄い偏平形状に設けられて、押出方向
（図３（ｂ）の上下方向）に貫通する蒸気通路９、凝縮
液通路１０、及び非作動通路１１を有している。この蒸
気通路９、凝縮液通路１０、非作動通路１１は、押出方
向に延びる複数の通路壁１２によって区画され、更に蒸
気通路９は押出方向に延びる複数本のリブ１３によって
小通路９ａに区画されている。また、各通路壁１２に
は、発熱体２を固定するためのボルトを螺着する螺子穴
１４が形成されている。
【００１４】蒸気通路９は、発熱体２の熱を受けて沸騰
気化した蒸気冷媒が上昇する通路で、発熱体２の取付け
部位に対応する押出材７の中央部に２本並列に形成され
ている。但し、各蒸気通路９（小通路９ａ）は、その内
壁面に多数の凹凸（図示しない）が形成されている。こ
の凹凸は、図４に示す様に、蒸気通路９の一方の開口端
から噴射ノズル１５を用いて通路内部に粒子Ｒを噴射
し、その粒子Ｒが内壁面に衝突することで形成されてい
る。この粒子Ｒの衝突によって形成される凹凸の程度
（表面粗さ）を図５に示す。なお、図５（ａ）は処理前
の表面粗さ、図５（ｂ）は処理後の噴射側開口端付近の
表面粗さ、図５（ｃ）は処理後の反噴射側開口端付近の
表面粗さを示す。 （噴射条件） 蒸気通路９の長さｌ：２７０ｍｍ 処理時間：１０秒 噴射材（粒子Ｒ）：酸化アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ） 噴射材（粒子Ｒ）の粒径：４２０〜５９０μｍ 使用エア圧力：２〜６kgf/cm2 エア供給口：３／８インチ
気化した蒸気冷媒が上昇する通路で、発熱体２の取付け
部位に対応する押出材７の中央部に２本並列に形成され
ている。但し、各蒸気通路９（小通路９ａ）は、その内
壁面に多数の凹凸（図示しない）が形成されている。こ
の凹凸は、図４に示す様に、蒸気通路９の一方の開口端
から噴射ノズル１５を用いて通路内部に粒子Ｒを噴射
し、その粒子Ｒが内壁面に衝突することで形成されてい
る。この粒子Ｒの衝突によって形成される凹凸の程度
（表面粗さ）を図５に示す。なお、図５（ａ）は処理前
の表面粗さ、図５（ｂ）は処理後の噴射側開口端付近の
表面粗さ、図５（ｃ）は処理後の反噴射側開口端付近の
表面粗さを示す。 （噴射条件） 蒸気通路９の長さｌ：２７０ｍｍ 処理時間：１０秒 噴射材（粒子Ｒ）：酸化アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ） 噴射材（粒子Ｒ）の粒径：４２０〜５９０μｍ 使用エア圧力：２〜６kgf/cm2 エア供給口：３／８インチ
【００１５】凝縮液通路１０は、放熱器５で冷却されて
液化した凝縮液が流下する通路で、発熱体２の取付け部
位から外れた位置に形成されている。非作動通路１１
は、押出材７の横幅方向で凝縮液通路１０と反対側に形
成されている。この凝縮液通路１０と非作動通路１１
は、内壁面に凹凸が形成されることはなく、押出加工で
得られた内壁面状態が保たれている。キャップ８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、ろう付けされている。但し、キャップ８
は、押出材７の反噴射側開口端（図４の下端）に被せら
れる。つまり、押出材７は、蒸気通路９の内部に粒子Ｒ
を噴射した噴射側の開口端が上方を向いて配置される。
キャップ８と押出材７の下端面との間には、押出材７に
形成された各通路９、１０、１１をそれぞれ連通する連
通路１６が設けられている（図１参照）。
液化した凝縮液が流下する通路で、発熱体２の取付け部
位から外れた位置に形成されている。非作動通路１１
は、押出材７の横幅方向で凝縮液通路１０と反対側に形
成されている。この凝縮液通路１０と非作動通路１１
は、内壁面に凹凸が形成されることはなく、押出加工で
得られた内壁面状態が保たれている。キャップ８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、ろう付けされている。但し、キャップ８
は、押出材７の反噴射側開口端（図４の下端）に被せら
れる。つまり、押出材７は、蒸気通路９の内部に粒子Ｒ
を噴射した噴射側の開口端が上方を向いて配置される。
キャップ８と押出材７の下端面との間には、押出材７に
形成された各通路９、１０、１１をそれぞれ連通する連
通路１６が設けられている（図１参照）。
【００１６】連結部４は、長円形状にプレス成形された
２枚の成形プレート１７（図６参照）と、この２枚の成
形プレート１７によって形成される偏平な空間内部を一
方の連通室と他方の連通室（図示しない）とに仕切るセ
パレータ１８（図７参照）とから構成され、冷媒槽３の
上部に設けられて、冷媒槽３と放熱器５とを気密に連結
している。成形プレート１７は、図６に示す様に、長手
方向の両端部に楕円形状の凹部１７０（成形プレート１
７の内側から外側へ窪んでいる）が設けられて、各凹部
１７０にそれぞれ連通口１７１、１７２（プレス時に打
ち抜かれた孔）が開口している。但し、一方の連通口１
７１は、楕円形状を成す凹部１７０の上部寄り開口し、
他方の連通口１７２は、凹部１７０の下部寄りに開口し
ている。つまり、成形プレート１７の上下方向（図６の
上下方向）において、一方の連通口１７１の方が他方の
連通口１７２より高い位置に開口している。また、成形
プレート１７には、一方の連通口１７１の下部と他方の
連通口１７２の上部にそれぞれ円弧状の補強用リブ１７
３が設けられている。２枚の成形プレート１７は、下端
側を除く外周縁部が接合されて、内部に偏平な空間が形
成される。
２枚の成形プレート１７（図６参照）と、この２枚の成
形プレート１７によって形成される偏平な空間内部を一
方の連通室と他方の連通室（図示しない）とに仕切るセ
パレータ１８（図７参照）とから構成され、冷媒槽３の
上部に設けられて、冷媒槽３と放熱器５とを気密に連結
している。成形プレート１７は、図６に示す様に、長手
方向の両端部に楕円形状の凹部１７０（成形プレート１
７の内側から外側へ窪んでいる）が設けられて、各凹部
１７０にそれぞれ連通口１７１、１７２（プレス時に打
ち抜かれた孔）が開口している。但し、一方の連通口１
７１は、楕円形状を成す凹部１７０の上部寄り開口し、
他方の連通口１７２は、凹部１７０の下部寄りに開口し
ている。つまり、成形プレート１７の上下方向（図６の
上下方向）において、一方の連通口１７１の方が他方の
連通口１７２より高い位置に開口している。また、成形
プレート１７には、一方の連通口１７１の下部と他方の
連通口１７２の上部にそれぞれ円弧状の補強用リブ１７
３が設けられている。２枚の成形プレート１７は、下端
側を除く外周縁部が接合されて、内部に偏平な空間が形
成される。
【００１７】セパレータ１８は、２枚の成形プレート１
７によって形成される偏平空間の他方の連通口１７２寄
りに配されて（図１参照）、その下端面が冷媒槽３の蒸
気通路９と凝縮液通路１０とを区画する通路壁１２の上
端面に当接してろう付けされている。このセパレータ１
８は、２枚の成形プレート１７によって形成される偏平
空間の内周形状に相応した外形状（図７参照）にプレス
成形されて、その外周縁部が各成形プレート１７の内壁
面にろう付けされている。連結部４の一方の連通室に
は、複数のインナフィン１９が挿入されている。このイ
ンナフィン１９は、図１に示す様に、成形プレート１７
に設けられた複数の位置決め用リブ１７４によって支持
されている。但し、各インナフィン１９は、冷媒槽３の
蒸気通路９から流出した蒸気冷媒が一方の連通室内を一
方の連通口１７１へ向かって流れることができる様に、
連結部４の長手方向を向いて配されるとともに、各イン
ナフィン１９相互間に隙間が確保されている。
７によって形成される偏平空間の他方の連通口１７２寄
りに配されて（図１参照）、その下端面が冷媒槽３の蒸
気通路９と凝縮液通路１０とを区画する通路壁１２の上
端面に当接してろう付けされている。このセパレータ１
８は、２枚の成形プレート１７によって形成される偏平
空間の内周形状に相応した外形状（図７参照）にプレス
成形されて、その外周縁部が各成形プレート１７の内壁
面にろう付けされている。連結部４の一方の連通室に
は、複数のインナフィン１９が挿入されている。このイ
ンナフィン１９は、図１に示す様に、成形プレート１７
に設けられた複数の位置決め用リブ１７４によって支持
されている。但し、各インナフィン１９は、冷媒槽３の
蒸気通路９から流出した蒸気冷媒が一方の連通室内を一
方の連通口１７１へ向かって流れることができる様に、
連結部４の長手方向を向いて配されるとともに、各イン
ナフィン１９相互間に隙間が確保されている。
【００１８】放熱器５は、所謂ドロンカップタイプの熱
交換器で、偏平な放熱管２０と放熱用フィン２１とを複
数積層して構成されている。放熱管２０は、長円形状に
プレス成形された２枚の成形プレート２２（図８参照）
を互いの外周縁部で接合して偏平な中空体に設けられ、
長手方向の両端部に連通口２２ａが開口している。ま
た、放熱管２０の内部には、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２３（図２参照）が挿入さ
れている。各放熱管２０は、図２に示す様に、連結部４
の両側にそれぞれ複数個ずつ積層されて、互いの連通口
２２ａを通じて相互に連通している。また、連結部４に
接続される放熱管２０と連結部４とは、連結部４の連通
口１７１、１７２と放熱管２０の連通口２２ａとを通じ
て相互に連通している。放熱用フィン２１は、積層方向
に隣接する各放熱管２０同士の間に形成される偏平な空
間に挿入されて、放熱管２０の外壁面にろう付けされて
いる。冷却ファンは、放熱器５に送風するもので、放熱
器５に対して送風方向が略垂直方向となる様に、放熱器
５の上方に配置されている。
交換器で、偏平な放熱管２０と放熱用フィン２１とを複
数積層して構成されている。放熱管２０は、長円形状に
プレス成形された２枚の成形プレート２２（図８参照）
を互いの外周縁部で接合して偏平な中空体に設けられ、
長手方向の両端部に連通口２２ａが開口している。ま
た、放熱管２０の内部には、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２３（図２参照）が挿入さ
れている。各放熱管２０は、図２に示す様に、連結部４
の両側にそれぞれ複数個ずつ積層されて、互いの連通口
２２ａを通じて相互に連通している。また、連結部４に
接続される放熱管２０と連結部４とは、連結部４の連通
口１７１、１７２と放熱管２０の連通口２２ａとを通じ
て相互に連通している。放熱用フィン２１は、積層方向
に隣接する各放熱管２０同士の間に形成される偏平な空
間に挿入されて、放熱管２０の外壁面にろう付けされて
いる。冷却ファンは、放熱器５に送風するもので、放熱
器５に対して送風方向が略垂直方向となる様に、放熱器
５の上方に配置されている。
【００１９】次に、本実施例の作用を説明する。発熱体
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を上昇し、各蒸気通路９から連結部４
の一方の連通室を通って一方の連通口１７１より各放熱
管２０へ流入する。各放熱管２０を流れる蒸気冷媒は、
冷却ファンの送風を受けて低温となっている放熱管２０
の内壁面及び放熱管２０内に挿入されたインナフィン２
３の表面に凝縮液化する。液化して液滴となって冷媒
は、連結部４に対して傾斜して取り付けられている放熱
管２０の底面を流れて連結部４の他方の連通室に流入
し、更に連結部４の他方の連通口１７２より冷媒槽３の
凝縮液通路１０へ流入する。凝縮液通路１０を流下した
凝縮液は、キャップ８内の連通路１６を通って再び蒸気
通路９に供給される。一方、放熱管２０で蒸気冷媒が凝
縮する際に放出した凝縮潜熱は、放熱管２０から放熱用
フィン２１へ伝わり、冷却ファンによって送風される空
気中へ放出される。
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を上昇し、各蒸気通路９から連結部４
の一方の連通室を通って一方の連通口１７１より各放熱
管２０へ流入する。各放熱管２０を流れる蒸気冷媒は、
冷却ファンの送風を受けて低温となっている放熱管２０
の内壁面及び放熱管２０内に挿入されたインナフィン２
３の表面に凝縮液化する。液化して液滴となって冷媒
は、連結部４に対して傾斜して取り付けられている放熱
管２０の底面を流れて連結部４の他方の連通室に流入
し、更に連結部４の他方の連通口１７２より冷媒槽３の
凝縮液通路１０へ流入する。凝縮液通路１０を流下した
凝縮液は、キャップ８内の連通路１６を通って再び蒸気
通路９に供給される。一方、放熱管２０で蒸気冷媒が凝
縮する際に放出した凝縮潜熱は、放熱管２０から放熱用
フィン２１へ伝わり、冷却ファンによって送風される空
気中へ放出される。
【００２０】（第１実施例の効果）本実施例では、冷媒
槽３の蒸気通路９の内壁面に気泡核の形成に有効な多数
の凹凸が形成されているため、沸騰面上の気泡発生点数
が増加して放熱性能を向上できる。蒸気通路９の内壁面
を粗面化した場合（本実施例の場合）と、粗面化してい
ない従来の場合とで比較すると、図９に示す様に、発熱
体２が取り付けられる冷媒槽３の取付面の温度を４〜５
℃程度低減できる。なお、気泡核の形成に有効な凹凸形
状は、ミクロン単位であるため、蒸気通路９内に噴射す
る粒子Ｒは、粒径が１００〜１０００μｍであることが
望ましい。本実施例の方法によれば、沸騰面が容器内部
（つまり押出材７の内部）に存在していても、蒸気通路
９の内部に粒子Ｒを噴射するだけで多数の凹凸を形成で
きるため、短時間で容易に加工を完了でき、低コストで
沸騰面の粗面化を行うことができる。
槽３の蒸気通路９の内壁面に気泡核の形成に有効な多数
の凹凸が形成されているため、沸騰面上の気泡発生点数
が増加して放熱性能を向上できる。蒸気通路９の内壁面
を粗面化した場合（本実施例の場合）と、粗面化してい
ない従来の場合とで比較すると、図９に示す様に、発熱
体２が取り付けられる冷媒槽３の取付面の温度を４〜５
℃程度低減できる。なお、気泡核の形成に有効な凹凸形
状は、ミクロン単位であるため、蒸気通路９内に噴射す
る粒子Ｒは、粒径が１００〜１０００μｍであることが
望ましい。本実施例の方法によれば、沸騰面が容器内部
（つまり押出材７の内部）に存在していても、蒸気通路
９の内部に粒子Ｒを噴射するだけで多数の凹凸を形成で
きるため、短時間で容易に加工を完了でき、低コストで
沸騰面の粗面化を行うことができる。
【００２１】また、押出材７は、粒子Ｒが噴射された噴
射側の開口端を上方に向けて配置している。これは、粒
子Ｒの衝突によって形成された凹凸の程度（粗さ）は、
図５（ｂ）、（ｃ）に示す様に、噴射側の開口端に近い
程、凹凸の程度が大きく（表面が粗い）、噴射側の開口
端から遠ざかるに従って凹凸の程度が小さく（表面が滑
らか）なることから、より表面の粗い噴射側の開口端を
上方に向けて配置した方が、冷媒槽３内上部の沸騰熱伝
達を良くして放熱性能を向上できる。更に、蒸気通路９
の内壁面のみに粒子Ｒの衝突による凹凸が形成されてい
る。蒸気通路９の内壁面を粗面化することで冷媒の沸騰
を促進することができるが、凝縮液通路１０は、放熱器
５で凝縮液化された凝縮液が流下するため、凝縮液通路
１０では冷媒の沸騰（発泡）を抑制した方が良く、凝縮
液通路１０の内壁面を粗面化するのは放熱性向上の面で
逆効果となる。
射側の開口端を上方に向けて配置している。これは、粒
子Ｒの衝突によって形成された凹凸の程度（粗さ）は、
図５（ｂ）、（ｃ）に示す様に、噴射側の開口端に近い
程、凹凸の程度が大きく（表面が粗い）、噴射側の開口
端から遠ざかるに従って凹凸の程度が小さく（表面が滑
らか）なることから、より表面の粗い噴射側の開口端を
上方に向けて配置した方が、冷媒槽３内上部の沸騰熱伝
達を良くして放熱性能を向上できる。更に、蒸気通路９
の内壁面のみに粒子Ｒの衝突による凹凸が形成されてい
る。蒸気通路９の内壁面を粗面化することで冷媒の沸騰
を促進することができるが、凝縮液通路１０は、放熱器
５で凝縮液化された凝縮液が流下するため、凝縮液通路
１０では冷媒の沸騰（発泡）を抑制した方が良く、凝縮
液通路１０の内壁面を粗面化するのは放熱性向上の面で
逆効果となる。
【００２２】（第２実施例）図１０は押出材７の蒸気通
路９を粗面化する説明図である。本実施例は、図１０に
示す様に、蒸気通路９の各小通路９ａ毎に噴射ノズル１
５を設けて、一度に粗面化処理を行う一例を示すもので
ある。これにより、処理時間を短縮できることは言うま
でもない。
路９を粗面化する説明図である。本実施例は、図１０に
示す様に、蒸気通路９の各小通路９ａ毎に噴射ノズル１
５を設けて、一度に粗面化処理を行う一例を示すもので
ある。これにより、処理時間を短縮できることは言うま
でもない。
【００２３】（第３実施例）図１１は押出材７の上面図
である。本実施例は、押出加工によって蒸気通路９の内
壁面に微細な凹凸を多数形成した一例を示すものであ
る。凹凸の形状としては、図１２（ａ）に示す様に、内
部の空間が広く形成されたピット形状２４、または図１
２（ｂ）に示す様な楔形状２５等ができる。本実施例の
様に、押出加工でも、気泡核形成に有効な凹凸を形成す
ることにより、沸騰面上の気泡発生点数が増加して放熱
性能を向上できる。なお、押出加工によって蒸気通路９
の内壁面に凹凸を形成した後で、更に粒子Ｒを噴射して
粗面化することもできる。この場合、より多くの凹凸が
形成されるため、放熱性能を更に向上できる。
である。本実施例は、押出加工によって蒸気通路９の内
壁面に微細な凹凸を多数形成した一例を示すものであ
る。凹凸の形状としては、図１２（ａ）に示す様に、内
部の空間が広く形成されたピット形状２４、または図１
２（ｂ）に示す様な楔形状２５等ができる。本実施例の
様に、押出加工でも、気泡核形成に有効な凹凸を形成す
ることにより、沸騰面上の気泡発生点数が増加して放熱
性能を向上できる。なお、押出加工によって蒸気通路９
の内壁面に凹凸を形成した後で、更に粒子Ｒを噴射して
粗面化することもできる。この場合、より多くの凹凸が
形成されるため、放熱性能を更に向上できる。
【００２４】なお、上記各実施例において、蒸気通路９
の内壁面に形成される凹凸形状は、放熱器５に近い程大
きく設定されることが望ましい。これは、放熱器５に近
い部分での冷媒槽３は冷媒が高温になって吸熱しにくく
なっているが、上記構成により更に吸熱し易くできるた
めである。
の内壁面に形成される凹凸形状は、放熱器５に近い程大
きく設定されることが望ましい。これは、放熱器５に近
い部分での冷媒槽３は冷媒が高温になって吸熱しにくく
なっているが、上記構成により更に吸熱し易くできるた
めである。
【図１】沸騰冷却装置の正面図である。
【図２】沸騰冷却装置の側面図である。
【図３】押出材の上面図（ａ）と正面図（ｂ）である。
【図４】押出材の蒸気通路を粗面化する説明図である。
【図５】蒸気通路内壁面の表面粗さを示すグラフであ
る。
る。
【図６】成形プレートの平面図（ａ）と上面図（ｂ）で
ある。
ある。
【図７】セパレータの正面図（ａ）と側面図（ｂ）であ
る。
る。
【図８】プレートの上面図（ａ）と平面図（ｂ）であ
る。
る。
【図９】冷媒槽の取付面温度を比較したグラフである。
【図１０】押出材の蒸気通路を粗面化する説明図である
（第２実施例）。
（第２実施例）。
【図１１】押出材の上面図である（第３実施例）。
【図１２】蒸気通路の内壁面に形成された凹凸を示す断
面図である（第３実施例）。
面図である（第３実施例）。
１ 沸騰冷却装置 ２ 発熱体 ３ 冷媒槽 ５ 放熱器 ７ 押出材（中空体） ８ キャップ（閉塞部材） ９ 蒸気通路 １０ 凝縮液通路 Ｒ 粒子
Claims (8)
- 【請求項１】冷媒の沸騰及び凝縮作用によって発熱体を
冷却する沸騰冷却装置であって、 前記冷媒を収容する冷媒槽と、 この冷媒槽で前記発熱体の熱を受けて気化した蒸気冷媒
が流入し、その蒸気冷媒の熱を放出する放熱器とを備
え、 前記冷媒槽は、両端が開口する中空体と、この中空体の
一方の開口端を閉塞する閉塞部材とから成り、 前記中空体は、開口端から中空内部に粒子を噴射し、そ
の粒子の衝突によって内壁面に凹凸が形成されているこ
とを特徴とする沸騰冷却装置。 - 【請求項２】前記冷媒槽は、前記中空体の粒子が噴射さ
れた噴射側の開口端を上方に向けて配置されていること
を特徴とする請求項１記載の沸騰冷却装置。 - 【請求項３】前記中空体は、前記発熱体の熱を受けて気
化した蒸気冷媒が上昇する蒸気通路と、前記放熱器で凝
縮液化された凝縮液が流下する凝縮液通路とが設けられ
て、前記蒸気通路の内壁面のみに前記凹凸が形成されて
いることを特徴とする請求項１または２記載の沸騰冷却
装置。 - 【請求項４】冷媒の沸騰及び凝縮作用によって発熱体を
冷却する沸騰冷却装置であって、 前記冷媒を収容する冷媒槽と、 この冷媒槽で前記発熱体の熱を受けて気化した蒸気冷媒
が流入し、その蒸気冷媒の熱を放出する放熱器とを備
え、 前記冷媒槽は、両端が開口する中空体と、この中空体の
一方の開口端を閉塞する閉塞部材とから成り、 前記中空体は、押出成形によって内壁面に微細な凹凸が
形成されていることを特徴とする沸騰冷却装置。 - 【請求項５】前記中空体は、前記発熱体の熱を受けて気
化した蒸気冷媒が上昇する蒸気通路と、前記放熱器で凝
縮液化された凝縮液が流下する凝縮液通路とが設けられ
て、前記蒸気通路の内壁面のみに前記凹凸が形成されて
いることを特徴とする請求項４記載の沸騰冷却装置。 - 【請求項６】前記中空体は、前記蒸気通路の開口端から
中空内部に粒子を噴射し、その粒子の衝突によって内壁
面に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項５記
載の沸騰冷却装置。 - 【請求項７】前記中空体の中空内部に噴射される粒子
は、粒径が１００〜１０００μｍであることを特徴とす
る請求項１、２、３、６に記載した何れかの沸騰冷却装
置。 - 【請求項８】前記凹凸は、前記放熱器に近づくに従っ
て、凹凸形状が大きく設定されることを特徴とする請求
項１ないし７に記載した何れかの沸騰冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8201406A JPH1047889A (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | 沸騰冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8201406A JPH1047889A (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | 沸騰冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1047889A true JPH1047889A (ja) | 1998-02-20 |
Family
ID=16440568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8201406A Pending JPH1047889A (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | 沸騰冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1047889A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9696068B2 (en) | 2012-09-19 | 2017-07-04 | Nec Corporation | Cooling apparatus, heat receiving section and boiling section used therein, and method of manufacturing the same |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009098831A (ja) * | 2007-10-16 | 2009-05-07 | Takaaki Yamaoka | Ｒｆｉｄカード |
| JP2010194277A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-09-09 | Miinosu Denshi Kk | おむつ監視装置 |
| JP2011147505A (ja) * | 2010-01-19 | 2011-08-04 | Unicharm Corp | 排泄管理システム、排泄検出装置及び受信装置 |
| JP2013054659A (ja) * | 2011-09-06 | 2013-03-21 | Kyoei Sangyo Kk | 紛失監視装置 |
-
1996
- 1996-07-31 JP JP8201406A patent/JPH1047889A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009098831A (ja) * | 2007-10-16 | 2009-05-07 | Takaaki Yamaoka | Ｒｆｉｄカード |
| JP2010194277A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-09-09 | Miinosu Denshi Kk | おむつ監視装置 |
| JP2011147505A (ja) * | 2010-01-19 | 2011-08-04 | Unicharm Corp | 排泄管理システム、排泄検出装置及び受信装置 |
| JP2013054659A (ja) * | 2011-09-06 | 2013-03-21 | Kyoei Sangyo Kk | 紛失監視装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9696068B2 (en) | 2012-09-19 | 2017-07-04 | Nec Corporation | Cooling apparatus, heat receiving section and boiling section used therein, and method of manufacturing the same |
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