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JP7725565B2 - boiling cooler - Google Patents
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JP7725565B2 - boiling cooler - Google Patents

boiling cooler

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JP7725565B2 JP2023506441A JP2023506441A JP7725565B2 JP 7725565 B2 JP7725565 B2 JP 7725565B2 JP 2023506441 A JP2023506441 A JP 2023506441A JP 2023506441 A JP2023506441 A JP 2023506441A JP 7725565 B2 JP7725565 B2 JP 7725565B2
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Description

この発明は、沸騰式冷却器に関し、特に、冷媒を沸騰させる沸騰部と気化した冷媒を凝縮させる凝縮部との間で冷媒を循環させる沸騰式冷却器に関する。 This invention relates to a boiling type cooler, and more particularly to a boiling type cooler that circulates refrigerant between a boiling section that boils the refrigerant and a condensing section that condenses the vaporized refrigerant.

従来、沸騰部と凝縮部との間で冷媒を循環させる沸騰式冷却器が知られている。このような沸騰式冷却器は、たとえば、特開2002-134670号公報に開示されている。 Conventionally, boiling-type coolers that circulate a refrigerant between a boiling section and a condensing section are known. Such boiling-type coolers are disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-134670.

上記特開2002-134670号公報には、水平配置される蒸発部(沸騰部)の上面に、逆T字型にプレートフィン型熱交換器の構成からなる凝縮部を接合した構造を有する。蒸発部の内部に冷媒が封入されている。蒸発部の下面に、半導体素子の載置用プレートが設けられている。 The above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-134670 discloses a structure in which a condenser section consisting of a plate-fin heat exchanger in an inverted T shape is joined to the top surface of a horizontally arranged evaporator section (boiling section). A refrigerant is sealed inside the evaporator section. A plate for mounting semiconductor elements is provided on the bottom surface of the evaporator section.

特開2002-134670号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-134670

本明細書では、特開2002-134670号公報に開示された沸騰式冷却器のように、沸騰部が横方向に延びるタイプの沸騰式冷却器を「横型」の沸騰式冷却器と呼ぶ。横型の沸騰式冷却器では、発熱体を沸騰部の下面に設置する必要がある。沸騰部の内部のうち、下側に液相の冷媒が溜まり、上側に気相の冷媒ガスが集まるので、沸騰部の上面に発熱体を設置しても十分な冷却性能を得にくいためである。そのため、横型の沸騰式冷却器において、発熱体の設置面積を確保しにくいという課題がある。 In this specification, a boiling cooler with a boiling portion that extends horizontally, such as the boiling cooler disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-134670, is referred to as a "horizontal" boiling cooler. In a horizontal boiling cooler, the heating element must be installed on the underside of the boiling portion. This is because liquid refrigerant accumulates in the lower part of the boiling portion and gaseous refrigerant gas accumulates in the upper part, making it difficult to achieve sufficient cooling performance even if the heating element is installed on the upper surface of the boiling portion. Therefore, a challenge with horizontal boiling coolers is that it is difficult to secure the installation area for the heating element.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、横型の沸騰式冷却器であっても、発熱体の設置面積を大きくすることが可能な沸騰式冷却器を提供することである。 This invention was made to solve the above-mentioned problems, and one object of this invention is to provide a boiling cooler that allows for a larger installation area for the heating element, even if it is a horizontal boiling cooler.

上記目的を達成するために、本発明による沸騰式冷却器は、冷媒を収容する収容空間を有し、発熱体との熱交換により、冷媒を沸騰させる沸騰部と、沸騰部と連通し、沸騰部からの冷媒ガスを外部流体との熱交換により凝縮させる凝縮部と、を備え、沸騰部は、それぞれ発熱体が設置される上面および下面を有する板状形状に形成され、凝縮部との接続部分から斜め下方に向けて延びるように設けられ、収容空間を、上面と隣り合う上部空間と、下面と隣り合う下部空間と、に区画する仕切板をさらに含み、凝縮部は、沸騰部の上面から上方向に延びるように設けられ、沸騰部の上面には、収容空間と凝縮部とを連通させる貫通孔が形成され、貫通孔は、冷媒ガスを凝縮部へ流入させるとともに凝縮した冷媒を収容空間へ流入させるように構成されており、仕切板は、収容空間の全体に亘って設けられ、かつ、上面の貫通孔と上下に重なる領域において、仕切板を貫通して上部空間と下部空間とを連通させる第1連通路を有する。 In order to achieve the above object, a boiling type cooler according to the present invention has a storage space for storing a refrigerant, and comprises: a boiling section having an accommodation space for storing a refrigerant and boiling the refrigerant through heat exchange with a heating element; and a condensing section communicating with the boiling section and condensing refrigerant gas from the boiling section through heat exchange with an external fluid, the boiling section being formed in a plate-like shape with upper and lower surfaces on which the heating elements are respectively installed, and extending obliquely downward from a connection portion with the condensing section, and further including a partition plate dividing the accommodation space into an upper space adjacent to the upper surface and a lower space adjacent to the lower surface, the condensing section being provided so as to extend upward from the upper surface of the boiling section, and a through hole formed in the upper surface of the boiling section connecting the accommodation space and the condensing section , the through hole being configured to allow refrigerant gas to flow into the condensing section and condensed refrigerant to flow into the accommodation space, the partition plate being provided throughout the entire accommodation space, and having a first communication passage penetrating the partition plate in a region vertically overlapping with the through hole in the upper surface to connect the upper space and the lower space .

この発明による沸騰式冷却器では、上記のように、沸騰部が、凝縮部との接続部分から斜め下方に向けて延びるように設けられているので、冷媒の収容空間の内部上面を冷媒の液面に対して傾斜させ、収容空間の内部上面を液体の冷媒と継続的に接触させることができる。そして、凝縮部は、沸騰部の上面から上方向に延びるように設けられ、沸騰部の上面には、収容空間と凝縮部とを連通させる貫通孔が形成され、貫通孔は、冷媒ガスを凝縮部へ流入させるとともに凝縮した冷媒を収容空間へ流入させるように構成されており、収容空間は凝縮部に向けて上り傾斜となるので、収容空間の内部で気化した冷媒ガスは、傾斜した収容空間に沿って凝縮部に向けて移動していく。そのため、収容空間の内部上面において冷媒ガスが過剰に滞留することを防止できる。これらの結果、沸騰部の上面に設置された発熱体に対しても十分な冷却性能を発揮できるので、沸騰部の下面だけでなく上面にも発熱体を設置可能とすることにより、横型の沸騰式冷却器であっても、発熱体の設置面積を大きくすることができる。また、沸騰部は、収容空間を、上面と隣り合う上部空間と、下面と隣り合う下部空間と、に区画する仕切板をさらに含む。このように構成すれば、沸騰部の下面に設置された発熱体からの吸熱により収容空間の下部空間で発生した冷媒ガスが上部空間へ移動することを、仕切板によって遮ることができる。そのため、全ての冷媒ガスが収容空間(上部空間)の内部上面に集まって冷媒と内部上面との接触が妨げられることを抑制できるので、沸騰部の上面における発熱体の冷却性能を向上させることができる。また、熱交換器において、伝熱面が完全に液相で満たされている状態よりも、液相と気相とが適度な割合で存在している状態の方が、伝熱面に沿った液膜の蒸発の影響により冷却性能が向上する現象が知られている。そのため、下部空間で発生した冷媒ガスを仕切板により遮る結果、上部空間の内部上面における液相と気相とが適度な割合となる場合には、上面における冷却性能のさらに効果的な改善が見込める。また、仕切板は、収容空間の全体に亘って設けられ、かつ、上面の貫通孔と上下に重なる領域において、仕切板を貫通して上部空間と下部空間とを連通させる第1連通路を有する。このように構成すれば、仕切板が収容空間の全体に亘って設けられるので、収容空間の内部上面に対して、下部空間で発生した冷媒ガスが集まることを確実に抑制できる。また、下部空間において発生した冷媒ガスは仕切板に沿って移動するので、下部空間の冷媒ガスが第1連通路を通過して凝縮部へ向けて移動できる。このため、下部空間の冷媒ガスを凝縮部へ移動させるための通路を仕切板とは別個に沸騰部に形成する必要がなく、沸騰型冷却器の構造を簡素化できる。なお、本明細書において、横型の沸騰式冷却器とは、沸騰部の上下方向の寸法よりも水平方向の寸法が大きければ、沸騰部が水平方向から傾斜している場合も含むものとする。すなわち、沸騰部が単純な平板形状を有する場合、沸騰部が水平方向に対して45度未満の傾斜角度で設けられていれば、「横型」の沸騰式冷却器に含まれるものとする。 In the boiling type cooler according to the present invention, as described above, the boiling portion extends obliquely downward from the connection portion with the condensing portion. This allows the inner upper surface of the refrigerant storage space to be inclined relative to the liquid refrigerant level, allowing the inner upper surface of the storage space to be continuously in contact with the liquid refrigerant. The condensing portion extends upward from the upper surface of the boiling portion. The upper surface of the boiling portion is formed with a through-hole that connects the storage space and the condensing portion. The through-hole is configured to allow refrigerant gas to flow into the condensing portion and condensed refrigerant to flow into the storage space. Since the storage space is inclined upward toward the condensing portion, refrigerant gas vaporized within the storage space moves along the inclined storage space toward the condensing portion. This prevents excessive stagnation of refrigerant gas on the inner upper surface of the storage space. As a result, sufficient cooling performance can be achieved even for a heat-generating element placed on the upper surface of the boiling portion. Therefore, by allowing the heat-generating element to be placed on both the upper and lower surfaces of the boiling portion, the installation area for the heat-generating element can be increased, even in a horizontal boiling type cooler. The boiling portion further includes a partition plate that divides the storage space into an upper space adjacent to the upper surface and a lower space adjacent to the lower surface. With this configuration, the partition plate can prevent refrigerant gas generated in the lower space of the storage space due to heat absorption from a heating element installed on the lower surface of the boiling portion from migrating to the upper space. This prevents all refrigerant gas from concentrating on the interior upper surface of the storage space (upper space), preventing contact between the refrigerant and the interior upper surface. This improves the cooling performance of the heating element on the upper surface of the boiling portion. It is also known that in heat exchangers, a state in which a liquid and gas phase are present at a moderate ratio rather than a state in which the heat transfer surface is completely filled with liquid due to the effect of evaporation of a liquid film along the heat transfer surface improves cooling performance. Therefore, if the partition plate blocks refrigerant gas generated in the lower space, resulting in a moderate ratio of liquid and gas phases on the interior upper surface of the upper space, more effective improvement in cooling performance on the upper surface can be expected. The partition plate is provided throughout the entire storage space, and in a region vertically overlapping with the through-hole on the upper surface, a first communication passage penetrates the partition plate to connect the upper space and the lower space. With this configuration, the partition plate is provided throughout the entire storage space, reliably preventing refrigerant gas generated in the lower space from collecting on the interior upper surface of the storage space. Furthermore, since the refrigerant gas generated in the lower space moves along the partition plate, the refrigerant gas in the lower space can pass through the first communication passage and move toward the condensing section. This eliminates the need to form a separate passage in the boiling section for moving the refrigerant gas in the lower space to the condensing section, thereby simplifying the structure of the boiling cooler. Note that, in this specification, a horizontal boiling cooler includes a boiling cooler in which the horizontal dimension of the boiling cooler is greater than the vertical dimension of the boiling cooler and the boiling cooler is inclined from the horizontal. In other words, if the boiling cooler has a simple flat plate shape and is inclined at an angle of less than 45 degrees to the horizontal, it is considered a "horizontal" boiling cooler.

上記発明において、好ましくは、沸騰部は、冷媒の液面が、上面における発熱体の設置領域内または発熱体の設置領域よりも上方に位置するように傾斜している。このように構成すれば、収容空間の内部上面のうち、発熱体の設置領域と対向する領域(発熱体の直下の領域)を液体の冷媒と接触させることができる。そのため、発熱体の直下の領域が部分的にドライアウト状態になることを抑制できるので、局所的な温度上昇(局所的な冷却性能の低下)が発生することを効果的に抑制できる。ドライアウトとは、伝熱面において液相の冷媒が消失して伝熱面が気相の冷媒に覆われる状態(蒸気単相状態)になることであり、ドライアウトが発生した領域では熱伝達率が大きく減少してしまう。 In the above invention, the boiling portion is preferably inclined so that the liquid level of the refrigerant is located within the area on the upper surface where the heating element is installed or above the area where the heating element is installed. This configuration allows the area of the interior upper surface of the storage space facing the area where the heating element is installed (the area directly below the heating element) to come into contact with the liquid refrigerant. This prevents the area directly below the heating element from partially drying out, effectively preventing localized temperature increases (localized reductions in cooling performance). Dryout occurs when the liquid refrigerant disappears from the heat transfer surface and the heat transfer surface is covered with gaseous refrigerant (a single-phase vapor state), resulting in a significant decrease in the heat transfer coefficient in the area where dryout occurs.

上記発明において、好ましくは、沸騰部は、水平方向に対して5度以上45度未満の傾斜角度で傾斜している。このように構成すれば、沸騰式冷却器の高さ寸法が抑制できるという横型の沸騰式冷却器のメリットを得ながら、沸騰部の上面にも発熱体を設置可能とすることで発熱体の設置面積を大きくした横型の沸騰式冷却器が得られる。 In the above invention, the boiling portion is preferably inclined at an angle of 5 degrees or more and less than 45 degrees with respect to the horizontal direction. This configuration provides the advantage of a horizontal boiling type cooler, namely, the ability to reduce the height of the boiling type cooler, while also allowing the heating element to be installed on the upper surface of the boiling portion, resulting in a horizontal boiling type cooler with a larger installation area for the heating element.

上記沸騰部が仕切板を含む構成において、好ましくは、収容空間のうち、下側に位置する一端部において、上部空間と下部空間とを連通させる第2連通路が形成されている。このように構成すれば、収容空間が上部空間と下部空間とに仕切られている場合でも、第2連通路を介して液相の冷媒を移動させることができる。そのため、上部空間と下部空間との一方に冷媒が偏って収容されることなく、上部空間と下部空間との間で冷媒の収容量を均一化することができる。 In a configuration in which the boiling section includes a partition plate, a second communication passage is preferably formed at one end of the storage space located on the lower side, connecting the upper space and the lower space. With this configuration, even when the storage space is partitioned into the upper space and the lower space, liquid-phase refrigerant can be moved via the second communication passage. Therefore, the amount of refrigerant stored in the upper space and the lower space can be made uniform, without the refrigerant being stored unevenly in either the upper space or the lower space.

上記発明において、好ましくは、凝縮部は、凝縮部を水平方向に貫通する外部流体の流通路を有する。このように構成すれば、沸騰部を斜め下方に向けて傾斜させた場合でも、凝縮部は上下方向に沿って延びるので、凝縮部に対して外部流体を水平方向に送り込むことができる。たとえば駆動源によって外部流体を送り込む強制冷却により凝縮部の冷媒ガスを凝縮させる場合、沸騰部の傾斜に合わせて駆動源や外部流体の流通経路を傾けた配置にせずに済む。そのため、沸騰式冷却器を外部機器と組み合わせる場合に、沸騰式冷却器を外部機器に容易に適合させることができる。 In the above invention, the condensing section preferably has an external fluid flow passage that passes horizontally through the condensing section. With this configuration, even if the boiling section is tilted diagonally downward, the condensing section extends vertically, allowing the external fluid to be fed horizontally to the condensing section. For example, when condensing the refrigerant gas in the condensing section through forced cooling that feeds the external fluid using a drive source, it is not necessary to tilt the drive source or the external fluid flow path to match the inclination of the boiling section. Therefore, when combining the boiling type cooler with an external device, the boiling type cooler can be easily adapted to the external device.

本発明によれば、上記のように、横型の沸騰式冷却器であっても、発熱体の設置面積を大きくすることができる。 As described above, according to the present invention, even in a horizontal boiling-type cooler, the installation area of the heating element can be increased.

一実施形態による冷却器の全体構成を示した模式的な斜視図である。 1 is a schematic perspective view showing an overall configuration of a cooler according to an embodiment ; 図1の冷却器のYZ方向に沿った模式的な縦断面図である。FIG. 2 is a schematic longitudinal cross-sectional view of the cooler of FIG. 1 taken along the YZ direction. 沸騰部の内部構造を示したEZ方向に沿った模式的な縦断面図である。FIG. 2 is a schematic vertical cross-sectional view taken along the EZ direction, showing the internal structure of the boiling portion. 沸騰部のX方向に沿った模式的な拡大縦断面図である。FIG. 2 is a schematic enlarged longitudinal cross-sectional view of the boiling portion along the X direction. 沸騰部の上面を示した模式的な平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view showing the upper surface of the boiling portion. 仕切板を示した模式的な平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view showing a partition plate. 沸騰部の第2部材を示した模式的な断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a second member of the boiling portion. 一実施形態における冷却器の動作を説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the operation of a cooler according to an embodiment . 参考例による沸騰部のEZ方向に沿った模式的な縦断面図である。FIG. 10 is a schematic longitudinal cross-sectional view of a boiling portion according to a reference example taken along the EZ direction. 参考例による沸騰部のX方向に沿った模式的な縦断面図である。FIG. 10 is a schematic vertical cross-sectional view of a boiling portion according to a reference example taken along the X direction. 参考例における冷却器の動作を説明するための模式図である。10A and 10B are schematic diagrams for explaining the operation of a cooler in a reference example . 比較例による沸騰部を示した模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing a boiling portion according to a comparative example. 実施例による発熱量50%の実験結果1を示したグラフである。10 is a graph showing experimental results 1 for a heat generation amount of 50% according to an embodiment. 実施例による発熱量100%の実験結果2を示したグラフである。10 is a graph showing experimental results 2 for a heat generation amount of 100% according to an embodiment. 実施例による発熱量150%の実験結果3を示したグラフである。10 is a graph showing experimental results 3 for a heat generation amount of 150% according to an embodiment. 図13~図15に示した実験結果をまとめたグラフである。16 is a graph summarizing the experimental results shown in FIGS. 13 to 15. 凝縮部の向きの変形例を示した模式図である。10A and 10B are schematic diagrams showing modified examples of the orientation of the condensation section. 沸騰部の傾斜角度の変形例を示した模式図である。10A and 10B are schematic diagrams showing modified examples of the inclination angle of the boiling portion. 仕切板の形成範囲の変形例を示した模式図である。10A and 10B are schematic diagrams showing modified examples of the range in which the partition plate is formed. 仕切板に貫通孔を形成した変形例を示した模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing a modified example in which a through hole is formed in the partition plate. 第1連通部および第2連通部の変形例を示した模式図である。10A and 10B are schematic diagrams showing modified examples of the first communicating portion and the second communicating portion.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

一実施形態
図1~図8を参照して、一実施形態による沸騰式冷却器100(以下、冷却器100という)の構成について説明する。冷却器100は、冷媒の気化と凝縮との相変化を利用して、発熱体HSからの熱を吸収して、外部に放熱する沸騰冷却方式による冷却器である。冷却器100は、冷媒の吸熱により発熱体HSを冷却する。吸熱により気化した冷媒ガスが、外部流体により冷却されることにより、凝縮して液相に戻る。
[ One embodiment ]
The configuration of an ebullient cooler 100 (hereinafter referred to as the cooler 100) according to one embodiment will be described with reference to Figures 1 to 8. The cooler 100 is a cooler that uses an ebullient cooling method, utilizing the phase change between vaporization and condensation of a refrigerant to absorb heat from a heat-generating body HS and release the heat to the outside. The cooler 100 cools the heat-generating body HS by heat absorption by the refrigerant. The refrigerant gas that has been vaporized by heat absorption is cooled by an external fluid, condenses, and returns to a liquid phase.

発熱体HSは、特に限定されない。発熱体HSは、たとえば電子回路を備えた機器である。具体的には、インバータ装置などの電力変換回路を構成するパワーモジュールである。パワーモジュールは、1つまたは複数の電力変換用スイッチング素子を備えた回路部品である。電力変換用スイッチング素子は、たとえばIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)素子である。 The heating element HS is not particularly limited. For example, the heating element HS is a device equipped with an electronic circuit. Specifically, it is a power module that constitutes a power conversion circuit such as an inverter device. A power module is a circuit component equipped with one or more power conversion switching elements. The power conversion switching elements are, for example, IGBT (insulated gate bipolar transistor) elements.

(冷却器の全体構成)
図1に示すように、冷却器100は、沸騰部10と、凝縮部20と、接続部30と、を備えている。沸騰部10、凝縮部20および接続部30の各々の内部には、冷媒1を収容するための空間(図2参照)が形成されている。冷却器100は、沸騰部10と、凝縮部20と、接続部30とによって、密閉された内部空間を有している。この密閉空間内に、冷媒1が収容されている。沸騰部10、凝縮部20および接続部30は、たとえばアルミニウム(アルミニウム合金を含む)、銅(銅合金を含む)などの熱伝導性の高い金属材料により形成されている。
(Overall configuration of the cooler)
As shown in Fig. 1, the cooler 100 includes a boiling portion 10, a condensing portion 20, and a connecting portion 30. A space (see Fig. 2) for accommodating the refrigerant 1 is formed inside each of the boiling portion 10, the condensing portion 20, and the connecting portion 30. The cooler 100 has an internal space sealed by the boiling portion 10, the condensing portion 20, and the connecting portion 30. The refrigerant 1 is accommodated in this sealed space. The boiling portion 10, the condensing portion 20, and the connecting portion 30 are made of a metal material with high thermal conductivity, such as aluminum (including aluminum alloys) or copper (including copper alloys).

冷媒1は、気相と液相とに相変化するものであれば、特に限定されない。したがって、冷媒1は、発熱体HSに応じて公知のものから選択されればよく、たとえばフルオロカーボン、ハイドロカーボン、水などを採用しうる。冷却器100の内部空間は、略真空状態に減圧されており、気相の冷媒1によって飽和蒸気状態となっている。冷媒1の状態を区別する場合、便宜的に、気相の冷媒1を冷媒ガス1a(図2参照)といい、液相の冷媒1を冷媒液1b(図2参照)という。 Refrigerant 1 is not particularly limited as long as it changes phase between gas and liquid. Therefore, refrigerant 1 may be selected from known refrigerants depending on the heating element HS, and examples include fluorocarbons, hydrocarbons, and water. The internal space of cooler 100 is depressurized to a near-vacuum state, and is in a saturated vapor state with gas-phase refrigerant 1. For convenience, when distinguishing between different states of refrigerant 1, gas-phase refrigerant 1 is referred to as refrigerant gas 1a (see Figure 2), and liquid-phase refrigerant 1 is referred to as refrigerant liquid 1b (see Figure 2).

以下では、水平面内において、互いに直交する2つの方向を、それぞれX方向およびY方向とする。水平面(X-Y平面)と直交する上下方向を、Z方向とする。なお、Z方向は重力方向と略平行で、下方向に重力が作用するものとする。後述するが、沸騰部10の延びる方向を、E方向とする。以下の説明では、E方向は、Y-Z平面に含まれ、Y方向に対して下側へ角度θだけ傾斜した方向である。 In the following, two mutually perpendicular directions in a horizontal plane are referred to as the X direction and the Y direction, respectively. The vertical direction perpendicular to the horizontal plane (X-Y plane) is referred to as the Z direction. Note that the Z direction is approximately parallel to the direction of gravity, and gravity acts downward. As will be explained later, the direction in which the boiling portion 10 extends is referred to as the E direction. In the following explanation, the E direction is included in the Y-Z plane and is inclined downward at an angle θ with respect to the Y direction.

図1に示す例では、沸騰部10の上面12に4つの発熱体HSの設置領域が設けられ、沸騰部10の下面13に4つの発熱体HSの設置領域が設けられている。つまり、上面12および下面13の各々において、X方向に2列、Y方向(厳密にはE方向)に2行の設置領域がある。冷却器100は、1列分を単位構造SUとして、複数の単位構造SUをX方向に並べた構造を有する。各々の単位構造SUは、実質的に同一構造である。そのため、以下では、1つの単位構造SUについて説明する。なお、図1では2つの単位構造SUを備えた構成例を示しているが、冷却器100は、単位構造SUを1つだけ備えていてもよいし、3つ以上の単位構造SUを備えていてもよい。 In the example shown in FIG. 1, four heating element HS installation areas are provided on the upper surface 12 of the boiling section 10, and four heating element HS installation areas are provided on the lower surface 13 of the boiling section 10. That is, on each of the upper surface 12 and the lower surface 13, there are two columns of installation areas in the X direction and two rows in the Y direction (strictly speaking, the E direction). The cooler 100 has a structure in which multiple unit structures SU are arranged in the X direction, with one column representing a unit structure SU. Each unit structure SU has substantially the same structure. Therefore, the following description will focus on one unit structure SU. Note that while FIG. 1 shows an example configuration with two unit structures SU, the cooler 100 may have only one unit structure SU, or three or more unit structures SU.

沸騰部10には、発熱体HSが設置される。沸騰部10は、図2に示すように、冷媒1を収容する収容空間11を有する。沸騰部10の収容空間11には、重力の作用により冷媒液1bが貯留される。沸騰部10は、発熱体HSとの熱交換により、冷媒1(冷媒液1b)を沸騰させるように構成されている。沸騰部10は、上面12および下面13を有する。沸騰部10は、X方向の両側の2つの側面14(図1参照)と、E方向の一端部E1の端面15および他端部E2の端面16とを有する。沸騰部10は、上面12、下面13、2つの側面14および2つの端面15、16を含む板状形状を有する。 A heating element HS is installed in the boiling portion 10. As shown in Figure 2, the boiling portion 10 has a storage space 11 that stores the refrigerant 1. Refrigerant liquid 1b is stored in the storage space 11 of the boiling portion 10 due to the action of gravity. The boiling portion 10 is configured to boil the refrigerant 1 (refrigerant liquid 1b) through heat exchange with the heating element HS. The boiling portion 10 has an upper surface 12 and a lower surface 13. The boiling portion 10 has two side surfaces 14 on either side in the X direction (see Figure 1), and an end surface 15 at one end E1 and an end surface 16 at the other end E2 in the E direction. The boiling portion 10 has a plate-like shape including the upper surface 12, lower surface 13, two side surfaces 14, and two end surfaces 15, 16.

沸騰部10の一端部E1側には、発熱体HSの設置領域が設けられている。沸騰部10の他端部E2側には、接続部30を介して凝縮部20が接続されている。沸騰部10は、凝縮部20との接続部分(すなわち、接続部30)から斜め下方に向けて延びるように設けられている。沸騰部10は、水平方向(Y方向)に対して、下側へ角度θだけ傾斜するように設けられている。これにより、沸騰部10は、凝縮部20との接続部分から斜め下方となるE方向に直線状に延びている。沸騰部10の上面12には、収容空間11と凝縮部20とを連通させる貫通孔12aが形成されている。 An installation area for the heating element HS is provided on one end E1 of the boiling portion 10. The condensation portion 20 is connected to the other end E2 of the boiling portion 10 via a connection portion 30. The boiling portion 10 is arranged to extend diagonally downward from the connection portion with the condensation portion 20 (i.e., connection portion 30). The boiling portion 10 is arranged to be inclined downward at an angle θ with respect to the horizontal direction (Y direction). As a result, the boiling portion 10 extends linearly in the E direction, diagonally downward from the connection portion with the condensation portion 20. A through hole 12a is formed in the upper surface 12 of the boiling portion 10, connecting the storage space 11 and the condensation portion 20.

接続部30は、Z方向に延びる筒状形状を有する。接続部30の下端面が沸騰部10の上面12に接合され、接続部30の上端面が凝縮部20の下面に接合されている。接続部30の下端面は、斜め下向きに傾斜した沸騰部10の上面12に合わせて、角度θで傾斜している。接続部30の上端面は水平面(X-Y平面)に沿っている。接続部30は、沸騰部10の上面12に形成された貫通孔12aを取り囲むように設けられている。接続部30は、沸騰部10の収容空間11と、凝縮部20の収容空間21aとの間を気密状態で接続している。 The connecting portion 30 has a cylindrical shape extending in the Z direction. The lower end surface of the connecting portion 30 is joined to the upper surface 12 of the boiling portion 10, and the upper end surface of the connecting portion 30 is joined to the lower surface of the condensing portion 20. The lower end surface of the connecting portion 30 is inclined at an angle θ to match the upper surface 12 of the boiling portion 10, which is inclined diagonally downward. The upper end surface of the connecting portion 30 is along the horizontal plane (X-Y plane). The connecting portion 30 is arranged to surround the through-hole 12a formed in the upper surface 12 of the boiling portion 10. The connecting portion 30 provides an airtight connection between the storage space 11 of the boiling portion 10 and the storage space 21a of the condensing portion 20.

接続部30は、沸騰部10で気化した冷媒ガス1aが凝縮部20へ移動する通路を構成し、凝縮部20で凝縮した冷媒液1bが沸騰部10へ移動する通路を構成する。本実施形態では、冷媒ガス1aの移動経路と、冷媒液1bの移動経路とが、同じ経路となっている。つまり、沸騰部10と凝縮部20との間が単一の通路(接続部30)によって接続されている。単一の通路(接続部30)では、凝縮部20へ移動する冷媒ガス1aと沸騰部10へ移動する冷媒液1bとが混在する気液混相の状態とされている。このため、沸騰部10と凝縮部20との間を、冷媒ガス1a専用の通路と冷媒液1b専用の通路とで別々に接続するループ状の内部空間を形成するタイプの冷却器と比較して、装置構造を簡素化できる。 The connection portion 30 forms a passage through which the refrigerant gas 1a vaporized in the boiling portion 10 moves to the condensing portion 20, and also forms a passage through which the refrigerant liquid 1b condensed in the condensing portion 20 moves to the boiling portion 10. In this embodiment , the movement path of the refrigerant gas 1a and the movement path of the refrigerant liquid 1b are the same. That is, the boiling portion 10 and the condensing portion 20 are connected by a single passage (connection portion 30). In the single passage (connection portion 30), the refrigerant gas 1a moving to the condensing portion 20 and the refrigerant liquid 1b moving to the boiling portion 10 are mixed in a gas-liquid mixed phase state. Therefore, the device structure can be simplified compared to a type of cooler that forms a loop-shaped internal space in which the boiling portion 10 and the condensing portion 20 are separately connected by a passage dedicated to the refrigerant gas 1a and a passage dedicated to the refrigerant liquid 1b.

凝縮部20は、接続部30を介して、沸騰部10の上面12から上方向に延びるように設けられている。凝縮部20は、接続部30を介して沸騰部10と連通している。凝縮部20は、沸騰部10からの冷媒ガス1aを外部流体2との熱交換により凝縮させるように構成されている。 The condenser section 20 extends upward from the upper surface 12 of the boiling section 10 via the connection section 30. The condenser section 20 is connected to the boiling section 10 via the connection section 30. The condenser section 20 is configured to condense the refrigerant gas 1a from the boiling section 10 through heat exchange with the external fluid 2.

凝縮部20は、冷媒1を収容する収容空間21aを有する。図1に示すように、凝縮部20は、凝縮部20を水平方向(Y方向)に貫通する外部流体2の流通路22を有する。流通路22は、凝縮部20の外部に開放された通路である。収容空間21a(図2参照)は、流通路22を区画する壁部24によって囲まれた凝縮部20の内部空間である。つまり、収容空間21aと、流通路22とは、凝縮部20を構成する壁部24によって互いに非連通となるように区画されている。収容空間21a(図2参照)は、図1において、冷媒収容部21の内部に設けられている。 The condensation section 20 has a storage space 21a that stores the refrigerant 1. As shown in FIG. 1, the condensation section 20 has a flow passage 22 for the external fluid 2 that passes through the condensation section 20 horizontally (in the Y direction). The flow passage 22 is a passage that is open to the outside of the condensation section 20. The storage space 21a (see FIG. 2) is the internal space of the condensation section 20 that is surrounded by a wall 24 that defines the flow passage 22. In other words, the storage space 21a and the flow passage 22 are partitioned by the wall 24 that constitutes the condensation section 20 so that they do not communicate with each other. The storage space 21a (see FIG. 2) is provided inside the refrigerant storage section 21 in FIG. 1.

凝縮部20において、複数の冷媒収容部21と、複数の流通路22とが、X方向に交互に配置されている。流通路22には、Y方向の一端から他端までにわたってコルゲートフィン23が設けられている。流通路22を通過する外部流体2は、空気である。図2に示すように、冷却器100の稼働時には、流通路22に沿ったY方向に向けて空気を送り込む送風機3が外部流体2の駆動源として設けられる。 In the condenser section 20, multiple refrigerant storage sections 21 and multiple circulation channels 22 are arranged alternately in the X direction. Corrugated fins 23 are provided in the circulation channels 22 from one end to the other in the Y direction. The external fluid 2 passing through the circulation channels 22 is air. As shown in Figure 2, when the cooler 100 is in operation, a blower 3 is provided as a driving source for the external fluid 2, blowing air in the Y direction along the circulation channels 22.

収容空間21aは、Z方向下側が開放され、X方向、Y方向およびZ方向上側が壁部24により囲まれている。壁部24の下端部が、接続部30の上端部と接合されている。開放された収容空間21aの下面側が、接続部30を介して沸騰部10の収容空間11と連通している。このため、冷却器100は、沸騰部10の収容空間11と、接続部30の内部と、凝縮部20の収容空間21aと、により構成された閉じた内部空間を有している。この内部空間に、冷媒1が封入されている。 The storage space 21a is open on the lower side in the Z direction and is surrounded by a wall 24 on the upper side in the X, Y, and Z directions. The lower end of the wall 24 is joined to the upper end of the connection part 30. The open underside of the storage space 21a is in communication with the storage space 11 of the boiling part 10 via the connection part 30. Therefore, the cooler 100 has a closed internal space composed of the storage space 11 of the boiling part 10, the interior of the connection part 30, and the storage space 21a of the condensing part 20. Refrigerant 1 is sealed in this internal space.

収容空間21aには、Z方向に延びるフィン25が設けられている。 Fins 25 extending in the Z direction are provided in the storage space 21a.

図2に示すように、沸騰部10で気化した冷媒ガス1aが、接続部30を通って凝縮部20の収容空間21a内に流入すると、フィン25の間を通って上方へ拡散される。凝縮部20は、収容空間21a内に流入した冷媒ガス1aの熱を、流通路22(図1参照)を通過する外部流体2に伝達し、冷媒ガス1aを凝縮(液化)させる。外部流体2との熱交換によって凝縮した冷媒液1bは、主として重力の作用により、接続部30を介して沸騰部10へ戻される。 As shown in Figure 2, refrigerant gas 1a vaporized in boiling section 10 flows through connection section 30 into storage space 21a of condensing section 20, where it diffuses upward through fins 25. Condensing section 20 transfers the heat of refrigerant gas 1a flowing into storage space 21a to external fluid 2 passing through flow passage 22 (see Figure 1), condensing (liquefying) refrigerant gas 1a. Refrigerant liquid 1b condensed through heat exchange with external fluid 2 is returned to boiling section 10 via connection section 30, primarily due to the action of gravity.

この結果、冷却器100の内部では、沸騰部10における冷媒1の気化と、凝縮部20における冷媒1の凝縮との相変化のサイクルを繰り返すように冷媒1が沸騰部10と凝縮部20とを循環する。 As a result, inside the cooler 100, the refrigerant 1 circulates between the boiling section 10 and the condensing section 20, repeating a cycle of phase change between vaporization of the refrigerant 1 in the boiling section 10 and condensation of the refrigerant 1 in the condensing section 20.

(沸騰部の傾斜角度)
図2に示すように、本実施形態では、沸騰部10は、冷媒1(冷媒液1b)の液面1cが、上面12における発熱体HSの設置領域内に位置するように傾斜している。つまり、液面1cが、上面12における発熱体HSの設置領域の下端位置から上端位置の間の高さ範囲に位置している。具体的には、液面1cは、上面12における発熱体HSの設置領域の上端と略一致する高さに位置する。液面1cの位置は、冷却器100の非稼働状態における位置とする。設置領域は、上面12の中で発熱体HSが設置されることにより発熱体HSに覆われる領域(いわゆるフットプリント)である。沸騰部10は、水平方向に対して5度以上45度未満の傾斜角度θで傾斜するように設けられている。図2の例では、傾斜角度θは、10度である。
(Inclination angle of boiling part)
As shown in FIG. 2 , in this embodiment , the boiling portion 10 is inclined so that the liquid level 1c of the refrigerant 1 (refrigerant liquid 1b) is located within the installation area of the heating element HS on the upper surface 12. That is, the liquid level 1c is located within a height range between the lower and upper ends of the installation area of the heating element HS on the upper surface 12. Specifically, the liquid level 1c is located at a height that approximately coincides with the upper end of the installation area of the heating element HS on the upper surface 12. The position of the liquid level 1c is the position when the cooler 100 is in an inoperative state. The installation area is the area of the upper surface 12 that is covered by the heating element HS when the heating element HS is installed (the so-called footprint). The boiling portion 10 is inclined at an angle θ of 5 degrees or more and less than 45 degrees with respect to the horizontal. In the example of FIG. 2 , the angle θ is 10 degrees.

(沸騰部の構造)
次に、図3~図7を参照して、沸騰部10の構造について詳細に説明する。図3に示すように、沸騰部10は、筒状のケース部材40の一端部E1および他端部E2に、それぞれ蓋部材43が接合されることによって中空の平板形状に構成されている。ケース部材40が上面12、下面13、2つの側面14(図1参照)を有する。2つの蓋部材43が一端部E1の端面15と他端部E2の端面16とを構成する。ケース部材40は、上面12を含む上側の第1部材41と、下面13を含む下側の第2部材42と、を含んでいる。
(Structure of boiling part)
Next, the structure of the boiling portion 10 will be described in detail with reference to Figures 3 to 7. As shown in Figure 3, the boiling portion 10 is configured in a hollow, flat shape by joining lid members 43 to one end E1 and the other end E2 of a cylindrical case member 40. The case member 40 has an upper surface 12, a lower surface 13, and two side surfaces 14 (see Figure 1). The two lid members 43 form an end surface 15 of the one end E1 and an end surface 16 of the other end E2. The case member 40 includes an upper first member 41 including the upper surface 12 and a lower second member 42 including the lower surface 13.

収容空間11は、沸騰部10の一端部E1から他端部E2までE方向に延びるように形成されている。以下、収容空間11の上面12側の内表面を、内部上面41aといい、収容空間11の下面13側の内表面を、内部下面42aという。内部上面41aは第1部材41の内面であり、上面12が第1部材41の外面である。内部下面42aは第2部材42の内面であり、下面13が第2部材42の外面である。収容空間11と、接続部30(図2参照)の内部と、凝縮部20の収容空間21a(図2参照)とを連通させるための貫通孔12aは、第1部材41に形成されている。貫通孔12aは、第1部材41を上面12から内部上面41aまで貫通している。 The storage space 11 is formed to extend in the E direction from one end E1 of the boiling section 10 to the other end E2. Hereinafter, the inner surface of the storage space 11 on the upper surface 12 side is referred to as the inner upper surface 41a, and the inner surface of the storage space 11 on the lower surface 13 side is referred to as the inner lower surface 42a. The inner upper surface 41a is the inner surface of the first member 41, and the upper surface 12 is the outer surface of the first member 41. The inner lower surface 42a is the inner surface of the second member 42, and the lower surface 13 is the outer surface of the second member 42. A through-hole 12a is formed in the first member 41 to communicate the storage space 11, the interior of the connection section 30 (see Figure 2), and the storage space 21a of the condenser section 20 (see Figure 2). The through-hole 12a penetrates the first member 41 from the upper surface 12 to the inner upper surface 41a.

本実施形態では、沸騰部10は、収容空間11を、上面12と隣り合う上部空間11aと、下面13と隣り合う下部空間11bと、に区画する仕切板44をさらに含む。仕切板44は、E方向に沿って延びる平板部材である。図4に示すように、仕切板44は、第1部材41と第2部材42との間に挟まれるように設けられている。 In this embodiment , the boiling portion 10 further includes a partition plate 44 that divides the accommodation space 11 into an upper space 11a adjacent to the upper surface 12 and a lower space 11b adjacent to the lower surface 13. The partition plate 44 is a flat plate member extending along the E direction. As shown in FIG. 4 , the partition plate 44 is provided so as to be sandwiched between the first member 41 and the second member 42.

仕切板44は、収容空間11を、上部空間11aと下部空間11bとの2つの空間に区画している。仕切板44は、上面12および下面13と平行に設けられている。このため、上部空間11aと下部空間11bとは、E方向に延び、互いに平行に設けられている。上部空間11aと下部空間11bとは、共に、沸騰部10の一端部E1から他端部E2までE方向に延びるように形成されている。図4の例では、仕切板44は、収容空間11を、2等分するように区画している。すなわち、沸騰部10の厚み方向において、上部空間11aの高さh1と、下部空間11bの高さh2とが、等しい。 The partition plate 44 divides the storage space 11 into two spaces: an upper space 11a and a lower space 11b. The partition plate 44 is arranged parallel to the upper surface 12 and the lower surface 13. Therefore, the upper space 11a and the lower space 11b extend in the E direction and are arranged parallel to each other. The upper space 11a and the lower space 11b are both formed to extend in the E direction from one end E1 of the boiling portion 10 to the other end E2. In the example shown in Figure 4, the partition plate 44 divides the storage space 11 into two equal parts. That is, in the thickness direction of the boiling portion 10, the height h1 of the upper space 11a and the height h2 of the lower space 11b are equal.

図3に示すように、仕切板44は、少なくとも、上面12における発熱体HSの設置領域と沸騰部10の厚み方向において重なる範囲OAに設けられている。E方向における長さL1の範囲、X方向における幅W1(図5参照)が、上面12における発熱体HSの設置領域である。仕切板44は、この長さL1、幅W1の範囲と一致するか、長さL1、幅W1の範囲よりも広い範囲にわたって設けられる。 As shown in Figure 3, the partition plate 44 is provided in at least an area OA that overlaps with the installation area of the heating element HS on the upper surface 12 in the thickness direction of the boiling section 10. The installation area of the heating element HS on the upper surface 12 has a length L1 in the E direction and a width W1 in the X direction (see Figure 5). The partition plate 44 is provided over an area that either matches the range of length L1 and width W1 or is wider than the range of length L1 and width W1.

なお、図3では、E方向において、上面12の設置領域の位置と、下面13の設置領域の位置とが同一である例を示しているが、上面12の設置領域の位置と、下面13の設置領域の位置とが同一である必要はなく、異なっていてもよい。本実施形態では、一例として、全ての発熱体HSが同一形状(直方体形状)を有する例を示しているが、個々の発熱体HSの形状が異なっていてもよく、その場合には設置領域の大きさも異なりうる。 3 shows an example in which the position of the installation area on the upper surface 12 and the position of the installation area on the lower surface 13 are the same in the E direction, but the positions of the installation area on the upper surface 12 and the positions of the installation area on the lower surface 13 do not need to be the same and may be different. In this embodiment , as an example, an example is shown in which all the heating elements HS have the same shape (rectangular parallelepiped shape), but the shapes of the individual heating elements HS may be different, in which case the sizes of the installation areas may also be different.

本実施形態では、仕切板44は、収容空間11の全体(E方向の全長およびX方向の全幅)に亘って設けられている。したがって、仕切板44によって、収容空間11が上部空間11aと下部空間11bとに完全に分割されている。具体的には、収容空間11は、E方向において長さL、X方向において幅W(図4参照)、沸騰部10の厚み方向において高さH(図4参照)、を有する。仕切板44は、この長さL、幅Wの範囲に形成され、厚み方向において収容空間11を高さh1と高さh2とに仕切る位置に配置されている。 In this embodiment , the partition plate 44 is provided across the entire storage space 11 (the entire length in the E direction and the entire width in the X direction). Therefore, the partition plate 44 completely divides the storage space 11 into an upper space 11a and a lower space 11b. Specifically, the storage space 11 has a length L in the E direction, a width W in the X direction (see FIG. 4), and a height H in the thickness direction of the boiling portion 10 (see FIG. 4). The partition plate 44 is formed within the range of the length L and width W, and is positioned at a position that divides the storage space 11 in the thickness direction into heights h1 and h2.

仕切板44が収容空間11の全体を仕切る構成では、図3に示すように、上部空間11aは貫通孔12aと直接連通するが、下部空間11bと貫通孔12aとの間は仕切板44によって区画される。そこで、仕切板44は、上面12の貫通孔12aと上下に重なる領域において、仕切板44を貫通して上部空間11aと下部空間11bとを連通させる第1連通路45を有する。第1連通路45は、下部空間11bにおいて発生した冷媒ガス1aを貫通孔12aへ移動させる通路であり、凝縮部20から沸騰部10に戻る冷媒液1bを下部空間11bへ移動させる通路である。図3の例では、第1連通路45は、仕切板44を厚み方向に貫通する貫通孔である。 In a configuration in which the partition plate 44 separates the entire storage space 11, as shown in FIG. 3, the upper space 11a is in direct communication with the through-hole 12a, but the lower space 11b is separated from the through-hole 12a by the partition plate 44. Therefore, in the region where the partition plate 44 overlaps the through-hole 12a on the upper surface 12, a first communication passage 45 penetrates the partition plate 44 to connect the upper space 11a and the lower space 11b. The first communication passage 45 is a passage that transfers refrigerant gas 1a generated in the lower space 11b to the through-hole 12a, and a passage that transfers refrigerant liquid 1b returning from the condensation section 20 to the boiling section 10 to the lower space 11b. In the example shown in FIG. 3, the first communication passage 45 is a through-hole that penetrates the partition plate 44 in the thickness direction.

また、本実施形態では、収容空間11のうち、下側に位置する一端部E1において、上部空間11aと下部空間11bとを連通させる第2連通路46が形成されている。なお、下側に位置する一端部E1とは、図2に示したように、斜め下方(E方向)に延びる沸騰部10の両端部のうち、相対的にZ方向の下側に位置する方の端部を意味する。相対的にZ方向の上側に位置するのが他端部E2である。図3の例では、第2連通路46は、仕切板44の一端部に設けられた切欠である。 In this embodiment , a second communication passage 46 that connects the upper space 11a and the lower space 11b is formed at one end E1 located on the lower side of the accommodation space 11. Note that, as shown in FIG. 2, the lower end E1 refers to the end that is located relatively lower in the Z direction of both ends of the boiling portion 10 that extend diagonally downward (in the E direction). The other end E2 is located relatively higher in the Z direction. In the example shown in FIG. 3, the second communication passage 46 is a notch provided at one end of the partition plate 44.

第2連通路46は、一端部E1に設けられることによって、収容空間11のうち最も下方となる箇所で、上部空間11aと下部空間11bとの間での冷媒液1bの移動を許容する。ここで、図2に示した例では、冷媒1の液面1cが第1連通路45よりも下側(上面12の設置領域の上端)にある。この場合、上部空間11a内に貯留される冷媒液1bと、下部空間11b内に貯留される冷媒液1bとが、仕切板44によって分断されることになる。しかし、第2連通路46を介して上部空間11aと下部空間11bとで冷媒液1bの移動が可能となるので、上部空間11aにおける液面位置と下部空間11bにおける液面位置とを揃えるように、貯留液量を調整できる。 The second communication passage 46 is provided at one end E1, allowing refrigerant liquid 1b to move between the upper space 11a and the lower space 11b at the lowest point of the storage space 11. In the example shown in FIG. 2, the liquid level 1c of the refrigerant 1 is below the first communication passage 45 (at the upper end of the installation area on the top surface 12). In this case, the refrigerant liquid 1b stored in the upper space 11a and the refrigerant liquid 1b stored in the lower space 11b are separated by the partition plate 44. However, because refrigerant liquid 1b can move between the upper space 11a and the lower space 11b via the second communication passage 46, the amount of stored liquid can be adjusted so that the liquid level in the upper space 11a and the liquid level in the lower space 11b are aligned.

図5は第1部材41(沸騰部10)の平面形状を示す。沸騰部10の上面12には、長さL1、幅W1の範囲で設置領域が形成され、貫通孔12aが長さL2の範囲で形成されている。図5の例では、長さL2の範囲に、X方向に延びる矩形形状の貫通孔12aが形成されている。 Figure 5 shows the planar shape of the first member 41 (boiling portion 10). An installation area is formed on the upper surface 12 of the boiling portion 10, with a length L1 and a width W1, and a through-hole 12a is formed with a length L2. In the example of Figure 5, a rectangular through-hole 12a extending in the X direction is formed within the length L2 range.

図6は、仕切板44の平面形状を示す。仕切板44には、第1連通路45を構成する貫通孔と、第2連通路46を構成する切欠とが形成されている。第1連通路45と第2連通路46との間は、途切れることなく連続して仕切板44が形成されている。第1連通路45は、貫通孔44aにより形成されている。貫通孔44aは矩形形状を有する。第2連通路46は、X方向に延びる矩形形状を有する。 Figure 6 shows the planar shape of the partition plate 44. The partition plate 44 has a through hole that forms the first communication passage 45 and a notch that forms the second communication passage 46. The partition plate 44 is formed continuously between the first communication passage 45 and the second communication passage 46 without interruption. The first communication passage 45 is formed by a through hole 44a. The through hole 44a has a rectangular shape. The second communication passage 46 has a rectangular shape extending in the X direction.

図6の例では、上面12の貫通孔12a(破線参照)と厚み方向に重なる領域のうち、一端部E1側の一部には、仕切板44が設けられている。そして、貫通孔12aと厚み方向に重なる領域のうち、他端部E2側の一部には、第1連通路45が設けられている。図6の例では、長さL2の範囲に形成された貫通孔12aのうち、一端部E1側の貫通孔12aの略半分の長さL4の領域に、仕切板44が設けられている。貫通孔12aのうち、他端部E2側の貫通孔12aの略半分の長さL3の領域に、第1連通路45(貫通孔44a)が設けられている。 In the example of Figure 6, a partition plate 44 is provided in a portion of the area on one end E1 side that overlaps with the through hole 12a (see dashed line) in the thickness direction of the upper surface 12. A first communication passage 45 is provided in a portion of the area on the other end E2 side that overlaps with the through hole 12a in the thickness direction. In the example of Figure 6, of the through holes 12a formed within the range of length L2, the partition plate 44 is provided in a region of length L4, which is approximately half the length of the through hole 12a on the one end E1 side. A first communication passage 45 (through hole 44a) is provided in a region of the through hole 12a of length L3, which is approximately half the length of the through hole 12a on the other end E2 side.

このため、凝縮部20から一端部E1側の貫通孔12aの略半分の領域を通過して沸騰部10へ戻る冷媒液1bは、仕切板44により受け止められて上部空間11aへ分配される。凝縮部20から他端部E2側の貫通孔12aの略半分の領域を通過して沸騰部10へ戻る冷媒液1bは、第1連通路45を通過して下部空間11bへ分配される。 As a result, refrigerant liquid 1b returning from the condensing section 20 to the boiling section 10 through approximately half of the through-hole 12a on the one end E1 side is received by the partition plate 44 and distributed to the upper space 11a. Refrigerant liquid 1b returning from the condensing section 20 to the boiling section 10 through approximately half of the through-hole 12a on the other end E2 side passes through the first communication passage 45 and is distributed to the lower space 11b.

このように、貫通孔12aと重なる領域のうち、一端部E1側に仕切板44を形成し、他端部E2側に第1連通路45を形成することによって、凝縮した冷媒液1bの上部空間11aおよび下部空間11bへの分配割合を調整できる。仕切板44の形成領域の割合を大きくすれば上部空間11aへの冷媒液1bの分配割合が大きくなり、第1連通路45の形成領域の割合を大きくすれば下部空間11bへの冷媒液1bの分配割合が大きくなる。図6の例では、仕切板44は貫通孔12aの略半分と重なり、第1連通路45も貫通孔12aの略半分と重なるため、冷媒液1bの分配割合は同等(1:1)である。仕切板44の形成領域と第1連通路45の形成領域との割合(長さL2の範囲に占める長さL4と長さL3との割合)は、たとえば上面12に設置される発熱体HSの発熱量と、下面13に設置される発熱体HSの発熱量との割合に応じて設定されうる。 In this way, by forming a partition plate 44 on one end E1 side of the area overlapping with the through hole 12a and a first communication passage 45 on the other end E2 side, the distribution ratio of condensed refrigerant liquid 1b to the upper space 11a and the lower space 11b can be adjusted. Increasing the proportion of the area where the partition plate 44 is formed increases the distribution ratio of refrigerant liquid 1b to the upper space 11a, and increasing the proportion of the area where the first communication passage 45 is formed increases the distribution ratio of refrigerant liquid 1b to the lower space 11b. In the example of Figure 6, the partition plate 44 overlaps with approximately half of the through hole 12a, and the first communication passage 45 also overlaps with approximately half of the through hole 12a, so the distribution ratio of refrigerant liquid 1b is equal (1:1). The ratio of the area where the partition plate 44 is formed to the area where the first communication passage 45 is formed (the ratio of length L4 to length L3 within the range of length L2) can be set, for example, according to the ratio of the heat generation amount of the heating element HS installed on the upper surface 12 to the heat generation amount of the heating element HS installed on the lower surface 13.

図4に示すように、下部空間11bは、第2部材42の底板部42b、X方向両側の2つの側壁部42c、および仕切板44の下側表面によって区画されている。さらに、図7に示すように、下部空間11bは、E方向に延びる隔壁部42dによって複数の冷媒通路42eに区画されている。図7の例では、3つの隔壁部42dが設けられ、下部空間11bが4本の冷媒通路42eに区画されている。図4に示すように、X方向両側の2つの側壁部42cの各々の上面と、3つの隔壁部42dの上面とが、仕切板44の下側表面と接触している。 As shown in FIG. 4, the lower space 11b is partitioned by the bottom plate portion 42b of the second member 42, two side wall portions 42c on both sides in the X direction, and the lower surface of the partition plate 44. Furthermore, as shown in FIG. 7, the lower space 11b is partitioned into multiple refrigerant passages 42e by partition wall portions 42d extending in the E direction. In the example of FIG. 7, three partition wall portions 42d are provided, and the lower space 11b is partitioned into four refrigerant passages 42e. As shown in FIG. 4, the upper surfaces of each of the two side wall portions 42c on both sides in the X direction and the upper surfaces of the three partition wall portions 42d are in contact with the lower surface of the partition plate 44.

なお、第1連通路45を構成する貫通孔44a(図6参照)は、下部空間11bの4本の冷媒通路42eの形成位置を跨がるように形成されている。貫通孔44aのX方向の幅は、個々の冷媒通路42eのX方向の幅の合計と概ね等しい。 The through-hole 44a (see Figure 6) that constitutes the first communication passage 45 is formed so as to straddle the positions where the four refrigerant passages 42e in the lower space 11b are formed. The width of the through-hole 44a in the X direction is approximately equal to the sum of the widths of the individual refrigerant passages 42e in the X direction.

図4に示すように、上部空間11aを構成する第1部材41は、貫通孔12a(図5参照)が形成されている事を除いて、第2部材42を上下対称にした構造と略一致する。上部空間11aは、第1部材41の天板部41b、X方向両側の2つの側壁部41c、および仕切板44の上側表面によって区画されている。上部空間11aは、E方向に延びる隔壁部41dによって複数の冷媒通路41eに区画されている。図4の例では、3つの隔壁部41dが設けられ、上部空間11aが4本の冷媒通路41eに区画されている。X方向両側の2つの側壁部41cの各々の下面と、3つの隔壁部41dの下面とが、仕切板44の上側表面と接触している。 As shown in FIG. 4, the first member 41 that constitutes the upper space 11a has a structure that is substantially the same as that of the second member 42, but with the exception of the through-hole 12a (see FIG. 5). The upper space 11a is defined by the top plate 41b of the first member 41, two side wall portions 41c on both sides in the X direction, and the upper surface of the partition plate 44. The upper space 11a is defined into multiple refrigerant passages 41e by partition portions 41d extending in the E direction. In the example shown in FIG. 4, three partition portions 41d are provided, and the upper space 11a is defined into four refrigerant passages 41e. The lower surfaces of the two side wall portions 41c on both sides in the X direction and the lower surfaces of the three partition portions 41d are in contact with the upper surface of the partition plate 44.

なお、仕切板44に切欠状に形成された第2連通路46(図6参照)のX方向の長さは、図7に示したX方向両側の一対の側壁部42c(一対の側壁部41c)の間隔と略等しい。つまり、第2連通路46は、下部空間11bの4本の冷媒通路42e、および上部空間11aの4本の冷媒通路41eに跨がって形成されている。これにより、第2連通路46は、上部空間11aおよび下部空間11bに設けられた複数(8本)の通路を互いに連通させるように構成されている。 The length in the X direction of the second communication passage 46 (see Figure 6) cut out and formed in the partition plate 44 is approximately equal to the distance between the pair of side wall portions 42c (pair of side wall portions 41c) on both sides in the X direction shown in Figure 7. In other words, the second communication passage 46 is formed across the four refrigerant passages 42e in the lower space 11b and the four refrigerant passages 41e in the upper space 11a. As a result, the second communication passage 46 is configured to interconnect the multiple (eight) passages provided in the upper space 11a and lower space 11b.

図4に示すように、第1部材41と第2部材42とは、互いに仕切板44に接合され一体化している。仕切板44は、両面にろう材が設けられたブレージングシートからなる。仕切板44の上側表面および下側表面は、平坦面となっている。沸騰部10は、第1部材41と第2部材42と仕切板44との組立体(ケース部材40)の一端部E1および他端部E2にそれぞれ蓋部材43を配置し、ろう付けすることにより、構成されている。 As shown in Figure 4, the first member 41 and the second member 42 are joined together by a partition plate 44, forming an integrated unit. The partition plate 44 is made of a brazing sheet with brazing material on both sides. The upper and lower surfaces of the partition plate 44 are flat. The boiling section 10 is constructed by placing and brazing cover members 43 on one end E1 and the other end E2 of the assembly (case member 40) of the first member 41, the second member 42, and the partition plate 44.

(冷却器の動作)
冷却器100の動作を説明する。図8は、冷却器100の沸騰部10の模式図である。発熱体HSが発熱すると、沸騰部10内の冷媒1により発生した熱が吸収される。上面12に配置された発熱体HSの熱は、上部空間11aに収容された冷媒1により吸収され、下面13に配置された発熱体HSの熱は、下部空間11bに収容された冷媒1により吸収される。沸騰部10が角度θで下向きに傾斜し、冷媒1の液面1cが設置領域内の上端に位置するので、上部空間11aの内部上面41aのうち設置領域と重なる範囲は、常時、冷媒液1bと接触した状態となる。そのため、内部上面41aにおいて、冷媒液1bが消失して冷媒ガス1aに覆われるドライアウト状態になることが防止される。上部空間11aおよび下部空間11bの各々において、吸熱した冷媒1が沸騰することによって気化して冷媒ガス1aになる。
(Cooler operation)
The operation of the cooler 100 will be described. FIG. 8 is a schematic diagram of the boiling portion 10 of the cooler 100. When the heating element HS generates heat, the generated heat is absorbed by the refrigerant 1 in the boiling portion 10. The heat from the heating element HS located on the upper surface 12 is absorbed by the refrigerant 1 contained in the upper space 11a, and the heat from the heating element HS located on the lower surface 13 is absorbed by the refrigerant 1 contained in the lower space 11b. Because the boiling portion 10 is inclined downward at an angle θ and the liquid level 1c of the refrigerant 1 is located at the upper end of the installation area, the area of the inner upper surface 41a of the upper space 11a that overlaps with the installation area is always in contact with the refrigerant liquid 1b. This prevents the inner upper surface 41a from drying out and becoming covered with refrigerant gas 1a. In each of the upper space 11a and the lower space 11b, the refrigerant 1 absorbs heat and boils to vaporize into refrigerant gas 1a.

上部空間11aで発生した冷媒ガス1aは、内部上面41aに沿って他端部E2へ向けて移動する。内部上面41aは、他端部E2へ向けて角度θの上向き傾斜となるので、冷媒ガス1aが内部上面41aにおいて移動せずに滞留することが回避される。液面1cから放出された冷媒ガス1aが貫通孔12aの形成位置まで到達すると、冷媒ガス1aが貫通孔12aを通過して接続部30内へ移動する。 Refrigerant gas 1a generated in upper space 11a moves along inner upper surface 41a toward the other end E2. Because inner upper surface 41a is inclined upward at angle θ toward the other end E2, refrigerant gas 1a is prevented from stagnating on inner upper surface 41a without moving. When refrigerant gas 1a released from liquid surface 1c reaches the position where through-hole 12a is formed, refrigerant gas 1a passes through through-hole 12a and moves into connection portion 30.

下部空間11bで発生した冷媒ガス1aは、下部空間11b内で上方移動して仕切板44の下側表面と接触し、仕切板44に沿って他端部E2へ向けて移動する。仕切板44によって、下部空間11bで発生した冷媒ガス1aが上部空間11aの内部上面41aまで上方移動して内部上面41aに冷媒ガス1aが過剰に集中することが回避される。液面1cから放出された冷媒ガス1aが第1連通路45の形成位置まで到達すると、冷媒ガス1aが第1連通路45を通過して上部空間11a内へ移動する。上部空間11a内へ移動した冷媒ガス1aは、そのまま上部空間11aを上方へ通過して、貫通孔12aから接続部30内へ移動する。 Refrigerant gas 1a generated in lower space 11b moves upward within lower space 11b, comes into contact with the lower surface of partition plate 44, and moves along partition plate 44 toward the other end E2. The partition plate 44 prevents refrigerant gas 1a generated in lower space 11b from moving upward to the internal upper surface 41a of upper space 11a, preventing excessive concentration of refrigerant gas 1a on the internal upper surface 41a. When refrigerant gas 1a released from liquid level 1c reaches the position where the first communication passage 45 is formed, refrigerant gas 1a passes through first communication passage 45 and moves into upper space 11a. Refrigerant gas 1a that has moved into upper space 11a continues to pass upward through upper space 11a and moves through through-hole 12a into connection portion 30.

冷媒ガス1aは、接続部30内を上方へ通過して、上方にある凝縮部20の収容空間21a内へ流入する。収容空間21a内で、冷媒ガス1aはフィン25の隙間を縫うように拡散しつつ上方移動する。 Refrigerant gas 1a passes upward through the connection portion 30 and flows into the storage space 21a of the condenser portion 20 above. Within the storage space 21a, refrigerant gas 1a moves upward while diffusing through the gaps between the fins 25.

図2に示したように、凝縮部20では、収容空間21a内の冷媒ガス1aと、流通路22(図1参照)を通過する外部流体2との間で熱交換が行われる。熱交換により、冷媒ガス1aが凝縮熱を外部流体2に放出し、凝縮して冷媒液1bになる。凝縮した冷媒液1bは、収容空間21aから接続部30内へ落下し、貫通孔12aを通って沸騰部10に貯留されている冷媒液1bに戻される。 As shown in Figure 2, in the condenser section 20, heat exchange occurs between the refrigerant gas 1a in the storage space 21a and the external fluid 2 passing through the flow passage 22 (see Figure 1). Through the heat exchange, the refrigerant gas 1a releases condensation heat to the external fluid 2 and condenses into refrigerant liquid 1b. The condensed refrigerant liquid 1b falls from the storage space 21a into the connection section 30 and passes through the through-hole 12a to return to the refrigerant liquid 1b stored in the boiler section 10.

本実施形態の効果)
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effects of this embodiment )
In this embodiment , the following effects can be obtained.

本実施形態では、上記のように、沸騰部10が、凝縮部20との接続部分(接続部30)から斜め下方に向けて延びるように設けられているので、冷媒1の収容空間11の内部上面41aを冷媒液1bの液面1cに対して傾斜させ、収容空間11の内部上面41aを冷媒液1bと継続的に接触させることができる。そして、収容空間11は凝縮部20に向けて上り傾斜となるので、収容空間11の内部で気化した冷媒ガス1aは、傾斜した収容空間11に沿って凝縮部20に向けて移動していく。そのため、収容空間11の内部上面41aにおいて冷媒ガス1aが過剰に滞留することを防止できる。これらの結果、沸騰部10の上面12に設置された発熱体HSに対しても十分な冷却性能を発揮できるので、沸騰部10の下面13だけでなく上面12にも発熱体HSを設置可能とすることにより、横型の沸騰式冷却器100であっても、発熱体HSの設置面積を大きくすることができる。 In this embodiment , as described above, the boiling portion 10 is configured to extend obliquely downward from the connection portion (connection portion 30) with the condensing portion 20. This allows the inner upper surface 41a of the storage space 11 for the refrigerant 1 to be inclined relative to the liquid level 1c of the refrigerant liquid 1b, thereby allowing the inner upper surface 41a of the storage space 11 to be continuously in contact with the refrigerant liquid 1b. Furthermore, because the storage space 11 is inclined upward toward the condensing portion 20, the refrigerant gas 1a vaporized within the storage space 11 moves along the inclined storage space 11 toward the condensing portion 20. This prevents the refrigerant gas 1a from excessively accumulating on the inner upper surface 41a of the storage space 11. As a result, sufficient cooling performance can be achieved for the heating element HS installed on the upper surface 12 of the boiling portion 10. Therefore, by allowing the heating element HS to be installed on not only the lower surface 13 but also the upper surface 12 of the boiling portion 10, the installation area for the heating element HS can be increased even in a horizontal boiling type cooler 100.

また、本実施形態では、上記のように、沸騰部10は、水平方向に対して5度以上45度未満の傾斜角度θで傾斜しているので、沸騰式冷却器100の高さ寸法が抑制できるという横型の沸騰式冷却器100のメリットを得ながら、沸騰部10の上面12にも発熱体HSを設置可能とすることで発熱体HSの設置面積を大きくした横型の沸騰式冷却器100が得られる。 Furthermore, in this embodiment , as described above, the boiling section 10 is inclined at an inclination angle θ of 5 degrees or more and less than 45 degrees with respect to the horizontal direction, so that while obtaining the advantage of the horizontal boiling type cooler 100 that the height dimension of the boiling type cooler 100 can be reduced, the heating element HS can also be installed on the upper surface 12 of the boiling section 10, thereby obtaining a horizontal boiling type cooler 100 with a larger installation area for the heating element HS.

また、本実施形態では、上記のように、沸騰部10は、収容空間11を、上面12と隣り合う上部空間11aと、下面13と隣り合う下部空間11bと、に区画する仕切板44をさらに含むので、収容空間11の下部空間11bで発生した冷媒ガス1aが上部空間11aへ移動することを、仕切板44によって遮ることができる。そのため、全ての冷媒ガス1aが内部上面41aに集まって冷媒液1bと内部上面41aとの接触が妨げられることを抑制できるので、沸騰部10の上面12における発熱体HSの冷却性能を向上させることができる。また、熱交換器において、伝熱面が完全に液相で満たされている状態よりも、液相と気相とが適度な割合で存在している状態の方が、伝熱面に沿った液膜の蒸発の影響により冷却性能が向上する現象が知られている。そのため、下部空間11bで発生した冷媒ガス1aを仕切板44により遮る結果、上部空間11aの内部上面41aにおける液相と気相とが適度な割合となる場合には、上面12における冷却性能のさらに効果的な改善が見込める。 In the present embodiment , as described above, the boiling portion 10 further includes a partition plate 44 that divides the accommodation space 11 into an upper space 11a adjacent to the upper surface 12 and a lower space 11b adjacent to the lower surface 13. This allows the partition plate 44 to prevent refrigerant gas 1a generated in the lower space 11b of the accommodation space 11 from moving to the upper space 11a. This prevents all refrigerant gas 1a from gathering on the inner upper surface 41a, thereby preventing contact between the refrigerant liquid 1b and the inner upper surface 41a, thereby improving the cooling performance of the heating element HS on the upper surface 12 of the boiling portion 10. It is also known that in a heat exchanger, a state in which a liquid phase and a gas phase exist in an appropriate ratio improves cooling performance due to the evaporation of a liquid film along the heat transfer surface, rather than a state in which the heat transfer surface is completely filled with the liquid phase. Therefore, when the refrigerant gas 1a generated in the lower space 11b is blocked by the partition plate 44, and the liquid phase and gas phase on the internal upper surface 41a of the upper space 11a are in an appropriate ratio, further effective improvement in cooling performance on the upper surface 12 can be expected.

また、本実施形態では、上記のように、仕切板44は、少なくとも、上面12における発熱体HSの設置領域と沸騰部10の厚み方向において重なる範囲OAに設けられているので、収容空間11の内部上面41aのうち、沸騰部10の上面12における発熱体HSの直下の領域に対して、下部空間11bで発生した冷媒ガス1aが集まることを仕切板44によって遮ることができる。そのため、内部上面41aのうちで最もドライアウトが発生しやすい領域に、冷媒ガス1aが集まることを効果的に抑制できる。 Furthermore, in this embodiment , as described above, the partition plate 44 is provided at least in the range OA that overlaps in the thickness direction of the boiling portion 10 with the installation area of the heating element HS on the upper surface 12, so that the partition plate 44 can prevent the refrigerant gas 1a generated in the lower space 11b from collecting in the area of the inner upper surface 41a of the accommodation space 11 directly below the heating element HS on the upper surface 12 of the boiling portion 10. Therefore, the refrigerant gas 1a can be effectively prevented from collecting in the area of the inner upper surface 41a where dryout is most likely to occur.

また、本実施形態では、上記のように、仕切板44が収容空間11の全体に亘って設けられるので、収容空間11の内部上面41aに対して、下部空間11bで発生した冷媒ガス1aが集まることを確実に抑制できる。また、仕切板44は、上面12の貫通孔12aと上下に重なる領域において、仕切板44を貫通して上部空間11aと下部空間11bとを連通させる第1連通路45を有するので、下部空間11bの冷媒ガス1aが第1連通路45を通過して凝縮部20へ向けて移動できる。このため、下部空間11bの冷媒ガス1aを凝縮部20へ移動させるための通路を仕切板44とは別個に沸騰部10に形成する必要がなく、沸騰型冷却器の構造を簡素化できる。 Furthermore, in this embodiment , as described above, the partition plate 44 is provided throughout the entire storage space 11, thereby reliably preventing the refrigerant gas 1a generated in the lower space 11b from collecting on the interior upper surface 41a of the storage space 11. Furthermore, the partition plate 44 has a first communication passage 45 that penetrates the partition plate 44 and connects the upper space 11a and the lower space 11b in an area that vertically overlaps with the through-hole 12a in the upper surface 12, allowing the refrigerant gas 1a in the lower space 11b to pass through the first communication passage 45 and move toward the condenser 20. Therefore, there is no need to form a passage in the boiling portion 10 separate from the partition plate 44 for moving the refrigerant gas 1a in the lower space 11b to the condenser 20, thereby simplifying the structure of the boiling-type cooler.

また、本実施形態では、上記のように、収容空間11のうち、下側に位置する一端部E1において、上部空間11aと下部空間11bとを連通させる第2連通路46が形成されているので、収容空間11が上部空間11aと下部空間11bとに仕切られている場合でも、第2連通路46を介して冷媒液1bを移動させることができる。そのため、上部空間11aと下部空間11bとの一方に冷媒液1bが偏って収容されることなく、上部空間11aと下部空間11bとの間で冷媒液1bの収容量を均一化することができる。また、本実施形態では、第2連通路46が、下部空間11bの4本の冷媒通路42eおよび上部空間11aの4本の冷媒通路41eを相互に連通させるので、個々の冷媒通路の間での冷媒液1bの収容量のばらつきも抑制できる。 Furthermore, in the present embodiment , as described above, the second communication passage 46 that connects the upper space 11a and the lower space 11b is formed at the lower end E1 of the storage space 11. This allows the refrigerant liquid 1b to move through the second communication passage 46, even when the storage space 11 is partitioned into the upper space 11a and the lower space 11b. This prevents the refrigerant liquid 1b from being unevenly contained in either the upper space 11a or the lower space 11b, and allows the amount of refrigerant liquid 1b contained to be uniform between the upper space 11a and the lower space 11b. Furthermore, in the present embodiment , the second communication passage 46 interconnects the four refrigerant passages 42e in the lower space 11b and the four refrigerant passages 41e in the upper space 11a, thereby suppressing variation in the amount of refrigerant liquid 1b contained among the individual refrigerant passages.

また、本実施形態では、上記のように、凝縮部20は、沸騰部10の上面12から上方向に延びるように設けられ、凝縮部20を水平方向に貫通する外部流体2の流通路22を有するので、沸騰部10を斜め下方に向けて傾斜させた場合でも、上下方向に沿って延びる凝縮部20に対して、外部流体2を水平方向に送り込むことができる。このため、駆動源(送風機3)によって外部流体2を送り込む強制冷却により凝縮部20の冷媒ガス1aを凝縮させる構成において、沸騰部10の傾斜に合わせて駆動源や外部流体2の流通経路を傾けた配置にせずに済む。したがって、沸騰式冷却器100を外部機器と組み合わせる場合に、沸騰式冷却器100を外部機器に容易に適合させることができる。 Furthermore, in this embodiment , as described above, the condensing section 20 is provided to extend upward from the upper surface 12 of the boiling section 10 and has the flow passage 22 for the external fluid 2 that penetrates the condensing section 20 in the horizontal direction. Therefore, even if the boiling section 10 is tilted diagonally downward, the external fluid 2 can be sent horizontally to the condensing section 20 extending in the vertical direction. Therefore, in a configuration in which the refrigerant gas 1a in the condensing section 20 is condensed by forced cooling that sends the external fluid 2 using the driving source (blower 3), it is not necessary to tilt the driving source or the flow passage for the external fluid 2 in accordance with the inclination of the boiling section 10. Therefore, when the boiling type cooler 100 is combined with an external device, the boiling type cooler 100 can be easily adapted to the external device.

参考例
次に、図9~図11を参照して、本発明の参考例による沸騰式冷却器200(以下、冷却器200という)の構成について説明する。参考例では、沸騰部10の収容空間11に仕切板44を設けた上記実施形態とは異なり、沸騰部10の収容空間11に仕切板44が設けられていない例について説明する。
[ Reference example ]
9 to 11, the configuration of a boiling type cooler 200 (hereinafter referred to as cooler 200) according to a reference example of the present invention will be described. In this reference example , unlike the above embodiment in which a partition plate 44 is provided in the accommodation space 11 of the boiling part 10, an example in which a partition plate 44 is not provided in the accommodation space 11 of the boiling part 10 will be described.

なお、参考例では、上記実施形態と同様の構成については、同一の符号を用いるとともに説明を省略する。特に、参考例において、沸騰部10の内部構造以外の沸騰部10の外形形状、凝縮部20および接続部30の各構成は、図1に示した上記実施形態と同様である。図12に示すように、参考例でも、沸騰部10は、凝縮部20との接続部分(接続部30)から斜め下方に向けて延びるように設けられており、水平方向(Y方向)に対して下側へ角度θだけ傾斜している。以下では、沸騰部10の内部構造のみについて説明する。 In the reference example , the same components as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals and their description is omitted. In particular, in the reference example , the external shape of the boiling section 10, the configurations of the condensing section 20 and the connecting section 30, other than the internal structure of the boiling section 10, are the same as those in the above embodiment shown in FIG. 1 . As shown in FIG. 12 , in the reference example , the boiling section 10 is also provided so as to extend obliquely downward from the connecting portion (connecting section 30) with the condensing section 20, and is inclined downward by an angle θ with respect to the horizontal direction (Y direction). Below, only the internal structure of the boiling section 10 will be described.

図9に示すように、参考例では、沸騰部10の収容空間11に仕切板44が設けられていない。つまり、収容空間11は、上部空間11aと下部空間11bとに区画されておらず、全体として連続した空間となっている。図10に示すように、収容空間11は、第1部材41の内部上面41aと、第2部材42の内部下面42aと、第1部材41の側壁部41cおよび第2部材42の側壁部42cと、一端部E1の蓋部材43(図9参照)と、他端部E2の蓋部材43(図9参照)と、によって区画されている。なお、収容空間11は、上記実施形態と同様に、3つの隔壁部41d、42dによって4本の冷媒通路に区画されている。仕切板44が設けられていないため、個々の冷媒通路は、内部下面42aから内部上面41aまでに亘って形成され、収容空間11の高さHと等しい高さを有する。 As shown in FIG. 9 , in the reference example , a partition plate 44 is not provided in the storage space 11 of the boiling portion 10. That is, the storage space 11 is not divided into an upper space 11a and a lower space 11b, but is a continuous space as a whole. As shown in FIG. 10 , the storage space 11 is divided by an inner upper surface 41a of the first member 41, an inner lower surface 42a of the second member 42, side wall portions 41c of the first member 41 and side wall portions 42c of the second member 42, a cover member 43 at one end E1 (see FIG. 9 ), and a cover member 43 at the other end E2 (see FIG. 9 ). As in the above embodiment, the storage space 11 is divided into four refrigerant passages by three partition walls 41d, 42d. Because a partition plate 44 is not provided, each refrigerant passage is formed from the inner lower surface 42a to the inner upper surface 41a and has a height equal to the height H of the storage space 11.

参考例では、仕切板44が設けられていないため、ケース部材40を第1部材41と第2部材42との2部材で構成しなくてもよい。たとえば押出成型によって、第1部材41と第2部材42とを一体化した筒状のケース部材40を単一部材として形成してもよい。 In the reference example , since the partition plate 44 is not provided, the case member 40 does not have to be configured with two members, the first member 41 and the second member 42. For example, the cylindrical case member 40 in which the first member 41 and the second member 42 are integrated may be formed as a single member by extrusion molding.

参考例のその他の構成は、上記実施形態と同様である。 The other configurations of the reference example are the same as those of the above embodiment.

(冷却器の動作)
図11に示すように、参考例でも、上記実施形態と同様に、沸騰部10が角度θで下向きに傾斜し、冷媒1の液面1cが設置領域内の上端となる高さに位置する。そのため、上部空間11aの内部上面41aは、常時、冷媒液1bと接触した状態となる。
(Cooler operation)
11 , in the reference example , as in the above embodiment, the boiling portion 10 is inclined downward at an angle θ, and the liquid level 1c of the refrigerant 1 is located at a height that is the upper end of the installation area. Therefore, the inner upper surface 41a of the upper space 11a is always in contact with the refrigerant liquid 1b.

参考例では、下面13に設けられた発熱体HSの熱により収容空間11の内部下面42a付近で発生する冷媒ガス1aが、途中で遮られずに内部上面41aへ向けて移動する。そのため、参考例では、内部上面41a側で発生した冷媒ガス1aと、内部下面42a側で発生した冷媒ガス1aとの両方が、内部上面41aに沿って他端部E2へ向けて移動する。内部上面41aは、他端部E2へ向けて角度θの上向き傾斜となるので、冷媒ガス1aが内部上面41aにおいて移動せずに滞留することが回避できる。 In the reference example , refrigerant gas 1a generated near inner lower surface 42a of storage space 11 by heat from heating element HS provided on lower surface 13 moves toward inner upper surface 41a without being blocked. Therefore, in the reference example , both refrigerant gas 1a generated on the inner upper surface 41a side and refrigerant gas 1a generated on the inner lower surface 42a side move along inner upper surface 41a toward other end E2. Because inner upper surface 41a is inclined upward at angle θ toward other end E2, refrigerant gas 1a is prevented from stagnating on inner upper surface 41a without moving.

冷媒ガス1aが貫通孔12aの形成位置まで到達すると、冷媒ガス1aが貫通孔12aを通過して接続部30内へ移動する。その他の冷却器100の動作は、上記実施形態と同様である。 When the refrigerant gas 1a reaches the position where the through-hole 12a is formed, the refrigerant gas 1a passes through the through-hole 12a and moves into the connecting portion 30. Other operations of the cooler 100 are the same as those of the above embodiment.

参考例の効果)
参考例では、上記実施形態と同様に、沸騰部10が、凝縮部20との接続部30から斜め下方に向けて延びるように設けられているので、収容空間11の内部上面41aと冷媒液1bとを継続的に接触させることができるとともに、内部上面41aにおいて冷媒ガス1aが過剰に滞留することを防止できる。これらの結果、沸騰部10の上面12に設置された発熱体HSに対しても十分な冷却性能を発揮できるので、沸騰部10の下面13だけでなく上面12にも発熱体HSを設置可能とすることにより、横型の沸騰式冷却器100であっても、発熱体HSの設置面積を大きくすることができる。
(Effects of the Reference Example )
In the reference example , as in the above embodiment, the boiling portion 10 is provided so as to extend obliquely downward from the connection portion 30 with the condensation portion 20, so that the refrigerant liquid 1b can be continuously contacted with the inner upper surface 41a of the accommodation space 11, and the refrigerant gas 1a can be prevented from excessively accumulating on the inner upper surface 41a. As a result, sufficient cooling performance can be exerted on the heating element HS placed on the upper surface 12 of the boiling portion 10, so that the heating element HS can be placed on not only the lower surface 13 but also the upper surface 12 of the boiling portion 10, thereby enabling the installation area of the heating element HS to be increased even in a horizontal boiling type cooler 100.

参考例のその他の効果は、上記実施形態と同様である。 Other effects of the reference example are similar to those of the above embodiment.

[実施例]
次に、上記実施形態の冷却器100および参考例の冷却器200の効果を確認するための実験結果について説明する。
[Example]
Next, the results of experiments conducted to confirm the effects of the cooler 100 of the above embodiment and the cooler 200 of the reference example will be described.

(沸騰部の構造)
実施例では、上記実施形態の冷却器100、参考例の冷却器200、のそれぞれについて、同一の稼働条件での冷却性能を測定した。すなわち、沸騰部10の構造のバリエーションとして、仕切板44あり(上記実施形態)と、仕切板44なし(参考例)との2種類の沸騰部で冷却性能を測定した。
(Structure of boiling part)
In the examples, the cooling performance was measured under the same operating conditions for the cooler 100 of the above embodiment and the cooler 200 of the reference example . That is, as variations in the structure of the boiling part 10, the cooling performance was measured for two types of boiling parts, one with a partition plate 44 ( the above embodiment) and one without a partition plate 44 ( reference example ).

(傾斜角度)
沸騰部10の角度θについて、複数の条件で冷却性能の測定を行った。具体的には、θ=5度、θ=10度、比較例として図12に示すθ=0度(水平)、の3種類の条件で測定を行った。
(tilt angle)
The cooling performance was measured under a number of conditions for the angle θ of the boiling portion 10. Specifically, the measurements were performed under three conditions: θ = 5 degrees, θ = 10 degrees, and θ = 0 degrees (horizontal) as shown in Fig. 12 as a comparative example.

(稼働条件)
また、実際の稼働時には発熱体HSの発熱量が変化することを想定して、複数の発熱条件で測定を行った。具体的には、パワーモジュールからなる発熱体HSについて仮定した定格動作時の発熱量を100%として、50%、100%、150%の3種類の条件で測定を行った。
(Operating conditions)
Furthermore, assuming that the heat generation amount of the heat generating element HS changes during actual operation, measurements were performed under a number of heat generation conditions. Specifically, the heat generation amount during rated operation assumed for the heat generating element HS made of a power module was set to 100%, and measurements were performed under three conditions: 50%, 100%, and 150%.

したがって、仕切板あり、なしの2種の構造について、3種の傾斜角度θ=10度、5度、0度(0度は比較例)を組み合わせた6通りの形態について、50%、100%、150%の3種の稼働条件での冷却性能の測定を行った。 Therefore, cooling performance was measured for six configurations, combining two types of structures, with and without a partition plate, and three different inclination angles θ = 10 degrees, 5 degrees, and 0 degrees (0 degrees is the comparative example), under three operating conditions: 50%, 100%, and 150%.

図13~図15は、冷却性能の測定結果を示すグラフである。図13~図15は、それぞれ、発熱量50%、発熱量100%、発熱量150%の発熱条件の測定結果を示す。図13~図15の各グラフの横軸は、温度測定位置を示す。温度測定位置は、沸騰部10における発熱体HSの設置領域にE方向に沿って間隔をあけて設定した6点の測定位置の各々を示す。設置領域のうちで、1番の測定位置が最も一端部E1に近く、6番の測定位置が最も他端部E2に近い。各グラフの縦軸は、各温度測定位置における、発熱体HSの取付面温度と内部の冷媒温度との差分値ΔT[K]を示す。発熱体HSは、上面12および下面13にそれぞれ設置されるため、同一の温度測定位置について、上面12の測定値と、下面13の測定値と、が取得される。差分値ΔTが小さいほど冷却性能が高く、各温度測定位置における差分値ΔTのばらつきが小さいほど局所的な性能変動がないこと(冷却性能が安定していること)を示す。各グラフには、冷媒ガス1aの挙動などを考慮せずに、沸騰部10の仕様と発熱体HSの発熱量の設定値とから算出される差分値ΔTの設計値(理論値)を示す基準線(太線)を、冷却性能評価の目安として示す。基準線の値は、発熱量の条件(50%、100%、150%)に応じて異なる。 Figures 13 to 15 are graphs showing the results of cooling performance measurements. Figures 13 to 15 show the results of measurements under heat generation conditions of 50%, 100%, and 150%, respectively. The horizontal axis of each graph in Figures 13 to 15 indicates the temperature measurement location. The temperature measurement locations represent six measurement locations set at intervals along the E direction in the installation area of the heating element HS in the boiling section 10. Within the installation area, measurement location 1 is closest to one end E1, and measurement location 6 is closest to the other end E2. The vertical axis of each graph indicates the difference value ΔT [K] between the mounting surface temperature of the heating element HS and the internal refrigerant temperature at each temperature measurement location. Because the heating element HS is installed on both the upper surface 12 and the lower surface 13, measurements are obtained for both the upper surface 12 and the lower surface 13 for the same temperature measurement location. The smaller the difference value ΔT, the higher the cooling performance, and the smaller the variation in the difference value ΔT at each temperature measurement location, the less localized performance fluctuations there are (the more stable the cooling performance). Each graph shows a reference line (thick line) that indicates the design value (theoretical value) of the difference value ΔT, calculated from the specifications of the boiling portion 10 and the set value of the heat generation amount of the heating element HS, without taking into account the behavior of the refrigerant gas 1a, as a guide for evaluating cooling performance. The value of the reference line varies depending on the heat generation amount conditions (50%, 100%, 150%).

図13~図15の各グラフをまとめたグラフを、図16に示す。図16の縦軸は図13~図15と同じ差分値ΔT[K]である。横軸は、実験条件を表し、仕切板の有無と傾斜角度θとを組み合わせた6通りの形態について、それぞれ上面および下面の値を示している。図16では、発熱量50%の測定結果(図13参照)、発熱量100%の測定結果(図14参照)発熱量150%の測定結果(図15参照)を、それぞれ異なるハッチングで示している。それぞれの測定結果は、6点の温度測定位置におけるΔTの最大値と最小値との範囲を示す棒グラフとして示している。プロットされた棒の位置が低いほど、ΔTが低値であり、棒の長さが短いほどΔTの最大値と最小値との差が小さい。 Figure 16 shows a graph summarizing the graphs in Figures 13 to 15. The vertical axis in Figure 16 is the difference value ΔT [K], the same as in Figures 13 to 15. The horizontal axis represents the experimental conditions, showing the values for the top and bottom surfaces for six configurations that combine the presence or absence of a partition plate and the inclination angle θ. In Figure 16, the measurement results for a 50% heat generation amount (see Figure 13), a 100% heat generation amount (see Figure 14), and a 150% heat generation amount (see Figure 15) are shown with different hatching. Each measurement result is shown as a bar graph indicating the range between maximum and minimum ΔT values at six temperature measurement locations. The lower the plotted bar, the lower the ΔT value, and the shorter the bar, the smaller the difference between the maximum and minimum ΔT values.

(傾斜角度の比較)
図13~図15を参照して、傾斜角度による冷却性能の影響を検討する。プロットA1、A2およびA3が、仕切板ありの沸騰部10の上面12について、θ=10度、5度、0度の各測定結果を表す。沸騰部10が傾斜したプロットA1、A2は、比較例であるプロットA3よりも下側に位置している。また、プロットA1、A2は、プロットA3と比べてΔTのばらつきが小さい。
(Comparison of tilt angles)
The effect of the tilt angle on cooling performance will be examined with reference to Figures 13 to 15. Plots A1, A2, and A3 represent the measurement results for the upper surface 12 of the boiling portion 10 with a partition plate, with θ = 10 degrees, 5 degrees, and 0 degrees. Plots A1 and A2, where the boiling portion 10 is tilted, are located lower than plot A3, which is a comparative example. Furthermore, plots A1 and A2 have smaller variations in ΔT than plot A3.

プロットA4、A5およびA6が、仕切板ありの沸騰部10の下面13について、θ=10度、5度、0度の各測定結果を表す。これらの下面13の測定結果は、上面12の測定結果(A1~A3)ほど大きな差異がない。 Plots A4, A5, and A6 represent the measurement results for the bottom surface 13 of the boiling section 10 with the partition plate at θ = 10 degrees, 5 degrees, and 0 degrees. These measurement results for the bottom surface 13 do not differ as greatly as the measurement results for the top surface 12 (A1 to A3).

プロットB1、B2およびB3が、仕切板なしの沸騰部10の上面12について、θ=10度、5度、0度の各測定結果を表す。沸騰部10が傾斜したプロットB1、B2は、比較例であるプロットB3よりも下側に位置している。また、プロットB1、B2は、プロットB3と比べてΔTのばらつきが小さい。 Plots B1, B2, and B3 represent the measurement results for the upper surface 12 of the boiling section 10 without a partition plate, with θ = 10 degrees, 5 degrees, and 0 degrees. Plots B1 and B2, where the boiling section 10 is tilted, are located lower than plot B3, which is a comparative example. Furthermore, plots B1 and B2 have smaller variations in ΔT than plot B3.

プロットB4、B5およびB6が、仕切板ありの沸騰部10の下面13について、θ=10度、5度、0度の各測定結果を表す。下面13の測定結果は、上面12の測定結果(B1~B3)ほど大きな差異がない。 Plots B4, B5, and B6 represent the measurement results for the bottom surface 13 of the boiling section 10 with the partition plate at θ = 10 degrees, 5 degrees, and 0 degrees. The measurement results for the bottom surface 13 do not differ as greatly as the measurement results for the top surface 12 (B1 to B3).

上面12の測定結果に着目すると、θ=10度およびθ=5度の測定結果(A1、A2、B1、B2)は、図13~図15において一貫してΔTが基準線の付近に収まっている。これに対して、比較例によるθ=0度(A3、B3)の測定結果は、図13~図15においてΔTが基準線よりも上側にあり、θ=10度およびθ=5度の測定結果(A1、A2、B1、B2)とのかい離も大きい。上面12におけるθ=10度およびθ=5度の測定結果(A1、A2、B1、B2)は、下面13におけるθ=10度およびθ=5度の測定結果(A4、A5、B4、B5)と同等か、よりΔTの値が小さい。 Focusing on the measurement results for the upper surface 12, the measurement results for θ=10 degrees and θ=5 degrees (A1, A2, B1, B2) consistently have ΔT values near the reference line in Figures 13 to 15. In contrast, the measurement results for θ=0 degrees (A3, B3) using the comparative example have ΔT values above the reference line in Figures 13 to 15, and also deviate significantly from the measurement results for θ=10 degrees and θ=5 degrees (A1, A2, B1, B2). The measurement results for θ=10 degrees and θ=5 degrees on the upper surface 12 (A1, A2, B1, B2) have ΔT values that are equal to or smaller than the measurement results for θ=10 degrees and θ=5 degrees on the lower surface 13 (A4, A5, B4, B5).

このことから、上記実施形態および参考例のように、沸騰部10を水平方向よりも斜め下方に向けて傾斜させることで、上面12における冷却性能を向上させ、下面13と同等かそれ以上の冷却性能が上面12でも得られることが確認された。 From this, it was confirmed that by tilting the boiling portion 10 diagonally downward from the horizontal direction, as in the above embodiment and reference example , the cooling performance on the upper surface 12 can be improved, and cooling performance on the upper surface 12 that is equal to or greater than that of the lower surface 13 can be obtained.

また、発熱量が大きい条件である図15では、θ=5度の測定結果(A2、B2)のΔTの値が大きくなり、各温度測定位置の間でのΔTのばらつきが大きくなっている。これに対して、θ=10度の測定結果(A1、B1)は、どの温度測定位置でもΔTが基準線よりも下側の値となり、ばらつきが小さいことが分かる。この傾向は、発熱量50%(図13)および発熱量100%(図14)では見られない。このことから、傾斜角度θを大きくすることが、特に発熱量が大きい高負荷条件での冷却性能の維持(発熱量の許容範囲の拡大)に効果的であることが確認された。 Furthermore, in Figure 15, which shows conditions with high heat generation, the ΔT value for the measurement results (A2, B2) at θ = 5 degrees is large, and the ΔT variation between each temperature measurement position is large. In contrast, the measurement results (A1, B1) at θ = 10 degrees show ΔT values below the reference line at all temperature measurement positions, indicating small variation. This tendency is not seen at 50% heat generation (Figure 13) or 100% heat generation (Figure 14). This confirms that increasing the tilt angle θ is effective in maintaining cooling performance (expanding the allowable range of heat generation), especially under high-load conditions where heat generation is high.

(仕切板の有無の比較)
次に、仕切板の有無による冷却性能の影響を検討する。θ=10度、上面12における仕切板あり(A1)と仕切板なし(B1)とを比較すると、仕切板ありの方が、ΔTの値が同等かまたは小さい。
(Comparison with and without partition)
Next, we consider the effect of the presence or absence of a partition on cooling performance. When θ = 10 degrees and the case with a partition (A1) on the top surface 12 is compared with the case without a partition (B1), the case with the partition has the same or smaller ΔT value.

θ=5度、上面12における仕切板あり(A2)と仕切板なし(B2)とを比較すると、仕切板ありの方が、ΔTの値が小さい。特に、発熱量150%の高負荷条件では、仕切板44を設けることでΔTの値が大きく低下している。このように、仕切板44を設けることによって、冷却性能を改善できる(ΔTの値を低下させる)ことが確認された。また、傾斜角度θの検討結果から、高負荷条件での冷却性能は傾斜角度θを大きくすることで大きく改善できるが確認されたが、角度θを十分に大きくできない場合には、仕切板44を設けることで冷却性能の改善を図ることが可能であることが確認できた。 When comparing the case where the partition plate is provided (A2) and the case where the partition plate is not provided (B2) on the top surface 12 at θ = 5 degrees, the ΔT value is smaller with the partition plate. In particular, under high load conditions with a heat generation rate of 150%, the ΔT value is significantly reduced by providing the partition plate 44. In this way, it was confirmed that providing the partition plate 44 can improve cooling performance (reducing the ΔT value). Furthermore, the results of the study on the inclination angle θ confirmed that cooling performance under high load conditions can be significantly improved by increasing the inclination angle θ, but that it is possible to improve cooling performance by providing the partition plate 44 when the angle θ cannot be made sufficiently large.

[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
[Modification]
It should be noted that the embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is defined by the claims, not by the description of the above embodiments, and further includes all modifications (variations) within the meaning and scope of the claims.

たとえば、上記実施形態では、発熱体HSが電力変換装置に用いられるパワーモジュールである例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、発熱体はどのような物であってもよい。発熱体は、サーバ等の電子機器に搭載されるCPUなどの半導体チップや電子回路であってもよい。 For example, in the above embodiment , the heating element HS is a power module used in a power conversion device, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the heating element may be any object. The heating element may be a semiconductor chip such as a CPU or an electronic circuit mounted on an electronic device such as a server.

また、上記実施形態では、凝縮部20が沸騰部10の上面12から上方向に延びるように設けられ、凝縮部20を水平方向に貫通する外部流体2の流通路22を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、凝縮部20が上方向以外の方向に延びるように設けられていてもよいし、外部流体2の流通路22が凝縮部20を水平方向以外の方向に貫通するように設けられていてもよい。 In the above embodiment , the condenser section 20 is provided to extend upward from the upper surface 12 of the boiling section 10, and has the flow passage 22 for the external fluid 2 that passes horizontally through the condenser section 20. However, the present invention is not limited to this. In the present invention, the condenser section 20 may be provided to extend in a direction other than upward, and the flow passage 22 for the external fluid 2 may be provided to pass through the condenser section 20 in a direction other than horizontal.

たとえば図17に示す例では、凝縮部20は、沸騰部10から上方に立ち上がる接続部30に対して、水平方向(Y方向)に突出するように設けられている。外部流体2の流通路22は、凝縮部20を上下方向(Z方向)に貫通するように設けられている。外部流体2は、たとえば凝縮部20に対して下方に配置された送風機3によって、流通路22を上方向に通過する。反対に、外部流体2は、凝縮部20に対して上方に配置された送風機によって、流通路22を下方向に通過してもよい。 For example, in the example shown in Figure 17, the condenser section 20 is arranged to protrude horizontally (Y direction) relative to the connection section 30 that rises upward from the boiling section 10. The flow path 22 for the external fluid 2 is arranged to penetrate the condenser section 20 in the vertical direction (Z direction). The external fluid 2 passes upward through the flow path 22 by, for example, a blower 3 arranged below the condenser section 20. Conversely, the external fluid 2 may also pass downward through the flow path 22 by a blower arranged above the condenser section 20.

また、上記実施形態では、凝縮部20と沸騰部10とを接続する接続部30を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、凝縮部20が沸騰部10の上面12に直接接続されていてもよい。つまり、凝縮部20の収容空間21aの下端部が、沸騰部10の上面12の貫通孔12aと連通し、収容空間21aおよび収容空間11が閉じた空間となるように凝縮部20の壁部24が沸騰部10の上面12に接合される構成でもよい。 Furthermore, in the above embodiment , an example was shown in which a connection portion 30 was provided to connect the condenser portion 20 and the boiling portion 10, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the condenser portion 20 may be directly connected to the upper surface 12 of the boiling portion 10. That is, a configuration may be adopted in which the lower end of the storage space 21a of the condenser portion 20 communicates with the through-hole 12a in the upper surface 12 of the boiling portion 10, and the wall portion 24 of the condenser portion 20 is joined to the upper surface 12 of the boiling portion 10 so that the storage space 21a and the storage space 11 form a closed space.

また、上記実施形態では、沸騰部10と凝縮部20との間を単一の通路(接続部30)によって接続した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば凝縮部20へ移動する冷媒ガス1aを通過させる第1の通路と、沸騰部10へ移動する冷媒液1bを通過させる第2の通路とを設けて、冷媒1の循環経路をループ状に構成してもよい。 In the above embodiment , the boiling portion 10 and the condensing portion 20 are connected by a single passage (connection portion 30), but the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be configured such that the circulation path of the refrigerant 1 is configured in a loop shape by providing a first passage through which the refrigerant gas 1a moving to the condensing portion 20 passes and a second passage through which the refrigerant liquid 1b moving to the boiling portion 10 passes.

また、上記実施形態では、沸騰部10の角度θが5度の例および10度の例を示したが、本発明はこれに限られない。角度θは、5度以上10度未満の角度でもよいし、10度より大きい角度でもよい。たとえば図18に示す例では、θ=30度の例を示している。 In the above embodiment , the angle θ of the boiling portion 10 is 5 degrees and 10 degrees, but the present invention is not limited to this. The angle θ may be 5 degrees or more and less than 10 degrees, or may be an angle greater than 10 degrees. For example, the example shown in FIG. 18 shows an example where θ=30 degrees.

また、上記実施形態では、沸騰部10の上面12の設置領域と、下面13の設置領域とが、E方向において同一の位置および同一の範囲(長さL1の範囲)に設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。上面12の設置領域と、下面13の設置領域とが、異なる位置および異なる範囲で設けられていてもよい。たとえば図18に示した例では、沸騰部10の上面12に2つの設置領域が設けられ、下面13に3つの設置領域が設けられている。特に、下面13の他端部E2側の設置領域は、凝縮部20とZ方向に並ぶ位置に配置されている。この変形例の構成によれば、より多くの発熱体HSを設置できる。 In the above embodiment , the installation area on the upper surface 12 of the boiling portion 10 and the installation area on the lower surface 13 are located at the same position and in the same range (length L1) in the E direction. However, the present invention is not limited to this. The installation area on the upper surface 12 and the installation area on the lower surface 13 may be located at different positions and in different ranges. For example, in the example shown in FIG. 18 , two installation areas are located on the upper surface 12 of the boiling portion 10, and three installation areas are located on the lower surface 13. In particular, the installation area on the other end E2 of the lower surface 13 is located in a position aligned with the condenser portion 20 in the Z direction. This modified configuration allows for the installation of a larger number of heating elements HS.

また、上記実施形態では、冷却器の非稼働状態で、冷媒1の液面1cが沸騰部10の上面12における発熱体HSの設置領域内に設定されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、液面1cが上面12における発熱体HSの設置領域よりも上方の位置に設定されていてもよい。このように構成すれば、収容空間11の内部上面41aのうち、発熱体HSの設置領域と対向する領域(発熱体HSの直下の領域)の全体を冷媒液1bと接触させることができる。 In the above embodiment , the liquid level 1c of the refrigerant 1 is set within the installation area of the heating element HS on the upper surface 12 of the boiling portion 10 when the cooler is not operating, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the liquid level 1c may be set at a position above the installation area of the heating element HS on the upper surface 12. With this configuration, the entire area of the inner upper surface 41a of the accommodation space 11 facing the installation area of the heating element HS (the area directly below the heating element HS) can be brought into contact with the refrigerant liquid 1b.

また、上記実施形態では、仕切板44が、収容空間11の全体に亘って設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、仕切板44が収容空間11の一部に局所的に設けられていてもよい。たとえば図19に示す例では、仕切板44は、上面12における発熱体HSの設置領域と沸騰部10の厚み方向において重なる範囲OAに設けられ、その他の範囲には設けられていない。この場合でも、仕切板44によって、上面12における発熱体HSの設置領域の直下の内部上面41aに、下部空間11bからの冷媒ガス1aが集まることを抑制できる。 Furthermore, in the above embodiment, an example has been shown in which the partition plate 44 is provided throughout the entire storage space 11, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the partition plate 44 may be provided locally in a part of the storage space 11. For example, in the example shown in Fig. 19, the partition plate 44 is provided in an area OA that overlaps the installation area of the heating element HS on the upper surface 12 in the thickness direction of the boiling portion 10, and is not provided in other areas. Even in this case, the partition plate 44 can prevent the refrigerant gas 1a from the lower space 11b from collecting on the inner upper surface 41a directly below the installation area of the heating element HS on the upper surface 12.

また、上記実施形態では、上部空間11aの高さh1と、下部空間11bの高さh2とが等しい例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、上部空間11aの高さh1と、下部空間11bの高さh2とが異なっていてもよい。たとえば、上面12に設置された発熱体HSの発熱量と、下面13に設置された発熱体HSの発熱量とに応じて、上部空間11aの高さh1と下部空間11bの高さh2とを設定してもよい。 In the above embodiment, the height h1 of the upper space 11a and the height h2 of the lower space 11b are equal to each other, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the height h1 of the upper space 11a and the height h2 of the lower space 11b may be different from each other. For example, the height h1 of the upper space 11a and the height h2 of the lower space 11b may be set depending on the heat generation amount of the heat generating element HS installed on the upper surface 12 and the heat generation amount of the heat generating element HS installed on the lower surface 13.

また、上記実施形態では、仕切板44には、貫通孔からなる第1連通路45および切欠からなる第2連通路46が形成されているのみで、その他の部分には貫通孔や切欠が形成されていない例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、仕切板44に、冷媒ガス1aの通過量を調整するための貫通孔や切欠を設けてもよい。たとえば図20の例では、仕切板44には、複数の貫通孔441が設けられている。貫通孔441は、上面12における発熱体HSの設置領域と沸騰部10の厚み方向において重なる範囲に設けられている。貫通孔441は、下部空間11bで発生した冷媒ガス1aの一部を、上部空間11aへ通過させるように構成されている。貫通孔441は、貫通孔441を通過する冷媒ガス1aの量が適正量となる大きさに形成される。これにより、内部上面41aにおける冷媒液1bの量と冷媒ガス1aの量との割合を調整でき、冷媒液1bと冷媒ガス1aとが適正割合で存在する条件化では上面12側の冷却性能を効果的に改善できる。 In the above embodiment, the partition plate 44 is formed only with the first communication passage 45 formed by a through-hole and the second communication passage 46 formed by a notch, and no other through-holes or notches are formed therein. However, the present invention is not limited to this. In the present invention, the partition plate 44 may be formed with through-holes or notches to adjust the amount of refrigerant gas 1a passing through. For example, in the example shown in FIG. 20 , the partition plate 44 is formed with multiple through-holes 441. The through-holes 441 are formed in an area that overlaps the installation area of the heating element HS on the upper surface 12 in the thickness direction of the boiling portion 10. The through-holes 441 are configured to allow a portion of the refrigerant gas 1a generated in the lower space 11b to pass into the upper space 11a. The through-holes 441 are formed to a size that allows an appropriate amount of refrigerant gas 1a to pass through the through-holes 441. This allows the ratio of the amount of refrigerant liquid 1b to the amount of refrigerant gas 1a on the internal upper surface 41a to be adjusted, and under conditions where the refrigerant liquid 1b and refrigerant gas 1a are present in an appropriate ratio, the cooling performance on the upper surface 12 side can be effectively improved.

また、上記実施形態では、仕切板44に形成した貫通孔からなる第1連通路45を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば図19に示したように仕切板44が収容空間11内で部分的に設けられる場合、上部空間11aと下部空間11bとは、仕切板44が設けられていない領域で連通しているため、第1連通路45を設けなくてもよい。また、仕切板44が、収容空間11の全体に亘って設けられる場合、第1連通路45を、第2連通路46と同じように、仕切板44の他端部に形成した切欠によって構成してもよい。また、たとえば図21に示すように、沸騰部10の他端部E2を塞ぐ蓋部材43に、上部空間11aと下部空間11bとに跨がる凹部43aを形成し、この凹部43aによって第1連通路45を構成してもよい。 In the above embodiment, the first communication passage 45 is formed by a through hole formed in the partition plate 44. However, the present invention is not limited to this. For example, when the partition plate 44 is partially provided within the accommodation space 11 as shown in FIG. 19 , the upper space 11a and the lower space 11b communicate with each other in the area where the partition plate 44 is not provided, and therefore the first communication passage 45 need not be provided. When the partition plate 44 is provided over the entire accommodation space 11, the first communication passage 45 may be formed by a notch formed in the other end of the partition plate 44, similar to the second communication passage 46. Furthermore, as shown in FIG. 21 , for example, a recess 43a spanning the upper space 11a and the lower space 11b may be formed in the cover member 43 that closes the other end E2 of the boiling portion 10, and the recess 43a may serve as the first communication passage 45.

また、上記実施形態では、仕切板44に形成した切欠からなる第2連通路46を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば第2連通路46を、第1連通路45と同じように、仕切板44に形成した貫通孔によって構成してもよい。また、たとえば図21に示すように、沸騰部10の一端部E1を塞ぐ蓋部材43に、上部空間11aと下部空間11bとに跨がる凹部43bを形成し、この凹部43bによって第2連通路46を構成してもよい。また、本発明では、第2連通路46を設けなくてもよい。 In the above embodiment, the second communication passage 46 is formed by a notch formed in the partition plate 44, but the present invention is not limited to this. For example, the second communication passage 46 may be formed by a through-hole formed in the partition plate 44, similar to the first communication passage 45. Also, as shown in FIG. 21 , for example, a recess 43b spanning the upper space 11a and the lower space 11b may be formed in the cover member 43 that closes one end E1 of the boiling portion 10, and the recess 43b may constitute the second communication passage 46. In the present invention, the second communication passage 46 does not necessarily have to be provided.

また、上記実施形態では、上部空間11aおよび下部空間11bの各々を隔壁部41d、42dによって複数(4本)の冷媒通路41e、42eに区画する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、収容空間11(上部空間11aおよび下部空間11b)を複数の冷媒通路に区画しなくてもよい。 In the above embodiment, the upper space 11a and the lower space 11b are each divided into a plurality of (four) refrigerant passages 41e and 42e by the partition walls 41d and 42d, respectively , but the present invention is not limited to this. In the present invention, the accommodation space 11 (the upper space 11a and the lower space 11b) does not have to be divided into a plurality of refrigerant passages.

1 冷媒
1a 冷媒ガス
1b 冷媒液
1c、1d 液面
2 外部流体
10 沸騰部
11 収容空間
11a 上部空間
11b 下部空間
12 上面
12a 貫通孔
13 下面
20 凝縮部
22 流通路
30 接続部
44 仕切板
45 第1連通路
46 第2連通路
100、200 冷却器(沸騰式冷却器)
E1 一端部
E2 他端部
HS 発熱体
θ 傾斜角度
REFERENCE SIGNS LIST 1 Refrigerant 1a Refrigerant gas 1b Refrigerant liquid 1c, 1d Liquid surface 2 External fluid 10 Boiling portion 11 Storage space 11a Upper space 11b Lower space 12 Upper surface 12a Through hole 13 Lower surface 20 Condenser portion 22 Flow passage 30 Connection portion 44 Partition plate 45 First communication passage 46 Second communication passage 100, 200 Cooler (boiling type cooler)
E1 One end E2 Other end HS Heating element θ Inclination angle

Claims (5)

冷媒を収容する収容空間を有し、発熱体との熱交換により、前記冷媒を沸騰させる沸騰部と、
前記沸騰部と連通し、前記沸騰部からの冷媒ガスを外部流体との熱交換により凝縮させる凝縮部と、を備え、
前記沸騰部は、それぞれ前記発熱体が設置される上面および下面を有する板状形状に形成され、前記凝縮部との接続部分から斜め下方に向けて延びるように設けられ、前記収容空間を、前記上面と隣り合う上部空間と、前記下面と隣り合う下部空間と、に区画する仕切板をさらに含み、
前記凝縮部は、前記沸騰部の前記上面から上方向に延びるように設けられ、
前記沸騰部の前記上面には、前記収容空間と前記凝縮部とを連通させる貫通孔が形成され、
前記貫通孔は、前記冷媒ガスを前記凝縮部へ流入させるとともに凝縮した前記冷媒を前記収容空間へ流入させるように構成されており、
前記仕切板は、前記収容空間の全体に亘って設けられ、かつ、前記上面の前記貫通孔と上下に重なる領域において、前記仕切板を貫通して前記上部空間と前記下部空間とを連通させる第1連通路を有する、沸騰式冷却器。
a boiling portion having a storage space for storing a refrigerant and boiling the refrigerant by heat exchange with a heating element;
a condensing section that is in communication with the boiling section and that condenses the refrigerant gas from the boiling section by heat exchange with an external fluid,
the boiling portion is formed in a plate-like shape having an upper surface and a lower surface on which the heating element is installed, and is provided so as to extend obliquely downward from a connection portion with the condensing portion , and further includes a partition plate that divides the storage space into an upper space adjacent to the upper surface and a lower space adjacent to the lower surface,
the condensation section is provided to extend upward from the upper surface of the boiling section,
a through-hole that communicates the storage space with the condenser portion is formed on the upper surface of the boiling portion;
the through-hole is configured to allow the refrigerant gas to flow into the condenser portion and allow the condensed refrigerant to flow into the accommodation space ,
The partition plate is provided across the entire storage space, and in a region that overlaps vertically with the through hole on the upper surface, has a first communication passage that passes through the partition plate to connect the upper space and the lower space .
前記沸騰部は、前記冷媒の液面が、前記上面における前記発熱体の設置領域内または前記発熱体の設置領域よりも上方に位置するように傾斜している、請求項1に記載の沸騰式冷却器。 The boiling type cooler according to claim 1, wherein the boiling portion is inclined so that the liquid level of the refrigerant is located within the installation area of the heating element on the upper surface or above the installation area of the heating element. 前記沸騰部は、水平方向に対して5度以上45度未満の傾斜角度で傾斜している、請求項2に記載の沸騰式冷却器。 The boiling type cooler according to claim 2, wherein the boiling portion is inclined at an angle of 5 degrees or more and less than 45 degrees relative to the horizontal. 前記収容空間のうち、下側に位置する一端部において、前記上部空間と前記下部空間とを連通させる第2連通路が形成されている、請求項に記載の沸騰式冷却器。 2. The boiling type cooler according to claim 1 , wherein a second communication passage that connects the upper space and the lower space is formed at one end of the accommodation space located on the lower side. 前記凝縮部は、前記凝縮部を水平方向に貫通する前記外部流体の流通路を有する、請求項1に記載の沸騰式冷却器。 The boiling type cooler according to claim 1, wherein the condenser section has a flow passage for the external fluid that passes horizontally through the condenser section.
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