JPS6329829B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6329829B2 JPS6329829B2 JP56053466A JP5346681A JPS6329829B2 JP S6329829 B2 JPS6329829 B2 JP S6329829B2 JP 56053466 A JP56053466 A JP 56053466A JP 5346681 A JP5346681 A JP 5346681A JP S6329829 B2 JPS6329829 B2 JP S6329829B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heating element
- refrigerant liquid
- element assembly
- duct
- container
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
- H10W40/70—Fillings or auxiliary members in containers or in encapsulations for thermal protection or control
- H10W40/73—Fillings or auxiliary members in containers or in encapsulations for thermal protection or control for cooling by change of state
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B23/00—Machines, plants or systems, with a single mode of operation not covered by groups F25B1/00 - F25B21/00, e.g. using selective radiation effect
- F25B23/006—Machines, plants or systems, with a single mode of operation not covered by groups F25B1/00 - F25B21/00, e.g. using selective radiation effect boiling cooling systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、例えば電力用半導体素子などの発
熱体を沸騰熱伝達を応用して冷却する沸騰冷却装
置の冷却特性の改善に関するものである。
熱体を沸騰熱伝達を応用して冷却する沸騰冷却装
置の冷却特性の改善に関するものである。
第１図は従来の沸騰冷却装置の一例の断面図で
ある。第１図において、１００は従来の沸騰冷却
装置、１は複数個の発熱体からなる発熱体組立
体、２は冷媒液、３は発熱体組立体１および冷媒
液２を収容する円筒形の容器、４は発熱体組立体
１の冷媒液２に接する面（伝熱面）から発生した
冷媒の気ほう、５は気相空間、２Ａは気ほう４と
なつて冷媒液２中を上昇して気相空間５に達した
冷媒の蒸気が気相空間５中を実線矢印にて示すよ
うに上昇して容器３の内壁面で凝縮液化した冷媒
液である。
ある。第１図において、１００は従来の沸騰冷却
装置、１は複数個の発熱体からなる発熱体組立
体、２は冷媒液、３は発熱体組立体１および冷媒
液２を収容する円筒形の容器、４は発熱体組立体
１の冷媒液２に接する面（伝熱面）から発生した
冷媒の気ほう、５は気相空間、２Ａは気ほう４と
なつて冷媒液２中を上昇して気相空間５に達した
冷媒の蒸気が気相空間５中を実線矢印にて示すよ
うに上昇して容器３の内壁面で凝縮液化した冷媒
液である。
第１図に示すように、発熱体組立体１の冷媒液
２に接する伝熱面で発生し気泡４となつて上昇し
て気相空間５に達した冷媒の蒸気がこの気相空間
５中を上昇して容器３の内壁面で冷媒液２Ａとな
る過程で、発熱体組立体１で発生した熱を凝縮潜
熱として容器３の外部へ放散させる。このとき、
凝縮液化した冷媒液２Ａは容器３の内壁面に沿つ
て重力の作用で降下して冷媒液２中に還流する。
この際、冷媒液２は上昇する気ほう４によつてか
く乱される。したがつて、容器３の内壁面の冷媒
液２に接する部分に、冷媒液２の対流熱伝達によ
つて、発熱体組立体１で発生した熱の一部が伝え
られ、容器３の壁を介して容器３の外部へ放散さ
れる。
２に接する伝熱面で発生し気泡４となつて上昇し
て気相空間５に達した冷媒の蒸気がこの気相空間
５中を上昇して容器３の内壁面で冷媒液２Ａとな
る過程で、発熱体組立体１で発生した熱を凝縮潜
熱として容器３の外部へ放散させる。このとき、
凝縮液化した冷媒液２Ａは容器３の内壁面に沿つ
て重力の作用で降下して冷媒液２中に還流する。
この際、冷媒液２は上昇する気ほう４によつてか
く乱される。したがつて、容器３の内壁面の冷媒
液２に接する部分に、冷媒液２の対流熱伝達によ
つて、発熱体組立体１で発生した熱の一部が伝え
られ、容器３の壁を介して容器３の外部へ放散さ
れる。
ところが、従来の沸騰冷却装置１００では、上
昇する気ほう４による冷媒液２のかく乱が、支離
滅裂であつたため、対流熱伝達率が極めて小さ
く、対流熱伝達によつて熱を放散させる割合が極
めて小さいという欠点があつた。
昇する気ほう４による冷媒液２のかく乱が、支離
滅裂であつたため、対流熱伝達率が極めて小さ
く、対流熱伝達によつて熱を放散させる割合が極
めて小さいという欠点があつた。
この発明はかかる事情に鑑みなされたものであ
つて第１の発明は、発熱体組立体が有するダクト
の高さを発熱体組立体の高さより高くしてダクト
を通過する冷媒の蒸気からなる気ほうおよび冷媒
液が冷媒液の液面から上向きに噴き上げるように
して冷媒液の循環を促進し、冷却性能の向上を図
ることを目的とする。
つて第１の発明は、発熱体組立体が有するダクト
の高さを発熱体組立体の高さより高くしてダクト
を通過する冷媒の蒸気からなる気ほうおよび冷媒
液が冷媒液の液面から上向きに噴き上げるように
して冷媒液の循環を促進し、冷却性能の向上を図
ることを目的とする。
また第２の発明は、発熱体組立体がダクトを有
するよう構成して冷却性能を向上させると共に、
この発熱体組立体と整流板との間に充てん物を充
てんして冷媒液を節減し、コストの低減を図るこ
とを目的とする。
するよう構成して冷却性能を向上させると共に、
この発熱体組立体と整流板との間に充てん物を充
てんして冷媒液を節減し、コストの低減を図るこ
とを目的とする。
第２図はこの発明の第１の実施例の沸騰冷却装
置を示す断面図である。第２図において、第１図
と同一符号は第１図にて示したものと同様のもの
を表している。１３０は第１の実施例の沸騰冷却
装置、６は発熱体組立体１の内部に形成され冷媒
液２の流路を形成するダクト、７は冷媒液２の循
環流が容器３の内壁面に沿つて流れるように設け
られた整流板、８は容器３の内壁面と整流板７に
より形成された流路である。ダクト６は発熱体組
立体１の上方であつて冷媒液２の液面近くに迄延
長させてある。
置を示す断面図である。第２図において、第１図
と同一符号は第１図にて示したものと同様のもの
を表している。１３０は第１の実施例の沸騰冷却
装置、６は発熱体組立体１の内部に形成され冷媒
液２の流路を形成するダクト、７は冷媒液２の循
環流が容器３の内壁面に沿つて流れるように設け
られた整流板、８は容器３の内壁面と整流板７に
より形成された流路である。ダクト６は発熱体組
立体１の上方であつて冷媒液２の液面近くに迄延
長させてある。
発熱体組立体１が発熱すると、ダクト６内に発
生した気ほう４の上昇によつて、気ほう４と冷媒
液２間に粘性に基づく摩擦力が働きダクト６内の
冷媒液２をかき上げるいわゆる気ほうポンプ作用
が働く。また、発熱体組立体１からの発生熱が小
さくてダクト６内に気ほう４が発生しない場合に
は、ダクト６内の冷媒液２が加熱されて密度が小
さくなり浮力が生じる。したがつて、いずれにし
ても、発熱体組立体１が発熱すると、ダクト６内
では上昇流が生じる。この冷媒液２を上昇させる
駆動力は、ダクト６内の気体〔気ほう４〕と液体
との平均密度と、ダクト６外の冷媒液２の平均密
度との差及びダクト６の鉛直方向の高さが大きい
程大きくなることが知られている。
生した気ほう４の上昇によつて、気ほう４と冷媒
液２間に粘性に基づく摩擦力が働きダクト６内の
冷媒液２をかき上げるいわゆる気ほうポンプ作用
が働く。また、発熱体組立体１からの発生熱が小
さくてダクト６内に気ほう４が発生しない場合に
は、ダクト６内の冷媒液２が加熱されて密度が小
さくなり浮力が生じる。したがつて、いずれにし
ても、発熱体組立体１が発熱すると、ダクト６内
では上昇流が生じる。この冷媒液２を上昇させる
駆動力は、ダクト６内の気体〔気ほう４〕と液体
との平均密度と、ダクト６外の冷媒液２の平均密
度との差及びダクト６の鉛直方向の高さが大きい
程大きくなることが知られている。
したがつて、第２図に示すように、整流板７及
びダクト６を沸騰冷却装置１３０内に構成してお
くと、冷媒液２は実線の矢印で示すように循環す
ることになる。すなわち、発熱体組立体１内の高
いダクト６内で増大された駆動力によつて、冷媒
液２はダクト６の下部よりダクト６内に流入し、
ダクト６の上部から液面上部に盛り上がつて容器
３の内壁面に衝突し、一部は内壁面に沿つて、ま
た他部は容器３の中央から周縁部に向けて流れ、
容器３の内壁面と整流板７間に形成された流路８
内を循環して、ダクト６の下部へ流入する。した
がつて、ダクト６内で誘発され増大された冷媒液
２の流れは気相空間５内に上向きに噴き上げられ
気相空間５、容器３の内壁面との広い面積で接触
して冷却が促進され、また整然と流路８内を流れ
て流路８内の冷媒液２と容器３の内壁面との間の
対流熱伝達特性を上昇させることになる。
びダクト６を沸騰冷却装置１３０内に構成してお
くと、冷媒液２は実線の矢印で示すように循環す
ることになる。すなわち、発熱体組立体１内の高
いダクト６内で増大された駆動力によつて、冷媒
液２はダクト６の下部よりダクト６内に流入し、
ダクト６の上部から液面上部に盛り上がつて容器
３の内壁面に衝突し、一部は内壁面に沿つて、ま
た他部は容器３の中央から周縁部に向けて流れ、
容器３の内壁面と整流板７間に形成された流路８
内を循環して、ダクト６の下部へ流入する。した
がつて、ダクト６内で誘発され増大された冷媒液
２の流れは気相空間５内に上向きに噴き上げられ
気相空間５、容器３の内壁面との広い面積で接触
して冷却が促進され、また整然と流路８内を流れ
て流路８内の冷媒液２と容器３の内壁面との間の
対流熱伝達特性を上昇させることになる。
第３図はこの発明の第２の実施例の沸騰冷却装
置の断面図である。発熱体組立体１で発生した熱
のほとんどが、ダクト６に面する発熱体組立体１
の表面から放散する場合には、第３図に示す第２
の実施例の沸騰冷却装置１４０のように整流板７
と発熱体組立体１の間に充てん物１０を挿入する
ことにより容器３内に充てんされる高価な冷媒液
２の量を少なくできる。
置の断面図である。発熱体組立体１で発生した熱
のほとんどが、ダクト６に面する発熱体組立体１
の表面から放散する場合には、第３図に示す第２
の実施例の沸騰冷却装置１４０のように整流板７
と発熱体組立体１の間に充てん物１０を挿入する
ことにより容器３内に充てんされる高価な冷媒液
２の量を少なくできる。
上記の各実施例においては、容器３が円筒形で
ある場合を図示したが円筒形に限られるわけでは
なく、例えば角筒形であつてもよい。
ある場合を図示したが円筒形に限られるわけでは
なく、例えば角筒形であつてもよい。
以上説明した通り、第１、第２の発明は共に発
熱体組立体の表面積が増大することは勿論、発熱
体組立体の発熱中心に近い位置に冷媒液を通流さ
せることが可能となり、高い温度差と速い冷媒液
の循環流とによつて効率的な冷却を行い得ること
となる。また第１の発明は発熱体からの発生熱に
よつて誘起され高いダクト内で増大された冷媒液
の流れが発熱体組立体の内、外に形成した流路を
通るようにして容器と冷媒液間の熱伝達特性が向
上し性能向上及び小形化がはかれるなどの効果を
有する。
熱体組立体の表面積が増大することは勿論、発熱
体組立体の発熱中心に近い位置に冷媒液を通流さ
せることが可能となり、高い温度差と速い冷媒液
の循環流とによつて効率的な冷却を行い得ること
となる。また第１の発明は発熱体からの発生熱に
よつて誘起され高いダクト内で増大された冷媒液
の流れが発熱体組立体の内、外に形成した流路を
通るようにして容器と冷媒液間の熱伝達特性が向
上し性能向上及び小形化がはかれるなどの効果を
有する。
更に第２の発明は発熱体組立体と整流板との間
に充てん物を充てんしてこの部分から冷媒液を排
除し、容器内の必要冷媒量を低減してコストの低
減を図れる等の効果を有する。
に充てん物を充てんしてこの部分から冷媒液を排
除し、容器内の必要冷媒量を低減してコストの低
減を図れる等の効果を有する。
第１図は従来の沸騰冷却装置の一例の断面図、
第２図、第３図はそれぞれこの発明の第１、第２
の実施例を示す断面図である。 図において、１は発熱体組立体、２は冷媒液、
３は容器、４は気ほう、６はダクト、７は整流
板、８は流路、１０は充てん物、１３０，１４０
は沸騰冷却装置である。なお、図中同一符号はそ
れぞれ同一または相当部分を示す。
第２図、第３図はそれぞれこの発明の第１、第２
の実施例を示す断面図である。 図において、１は発熱体組立体、２は冷媒液、
３は容器、４は気ほう、６はダクト、７は整流
板、８は流路、１０は充てん物、１３０，１４０
は沸騰冷却装置である。なお、図中同一符号はそ
れぞれ同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 冷媒液、この冷媒液に浸漬された発熱体組立
体、および上記冷媒液および上記発熱体組立体を
収容する容器を備えたものにおいて、上記冷媒液
の循環流が上記容器の内壁面に接して流れるよう
にする流路を形成する整流板を上記容器内に設け
てあり、また冷媒液を発熱体組立体の下部より流
入させ上部へ流出させるダクトを発熱体組立体が
有し、ダクトの高さを発熱体組立体の高さより高
くして上記ダクトを通過する冷媒の蒸気からなる
気ほうおよび冷媒液がその液面から上向きに噴き
上げるようにしたことを特徴とする沸騰冷却装
置。 ２ 冷媒液、この冷媒液に浸漬された発熱体組立
体、および上記冷媒液および上記発熱体組立体を
収容する容器を備えたものにおいて、上記冷媒液
の循環流が上記容器の内壁面に接して流れるよう
にする流路を形成する整流板を上記容器内に設け
てあり、また冷媒液を発熱体組立体の下部より流
入させ上部へ流出させるダクトを発熱体組立体が
有し、該発熱体組立体と上記整流板との間に充て
ん物が充てんされていることを特徴とする沸騰冷
却装置。
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56053466A JPS57167663A (en) | 1981-04-07 | 1981-04-07 | Boiling and cooling device |
| KR8201479A KR860000253B1 (ko) | 1981-04-07 | 1982-04-03 | 비등 냉각장치(沸騰冷却裝置) |
| MX192188A MX157055A (es) | 1981-04-07 | 1982-04-06 | Mejoras en aparato de enfriamiento por ebullicion para autotransportes |
| US06/366,124 US4572286A (en) | 1981-04-07 | 1982-04-07 | Boiling cooling apparatus |
| IN392/CAL/82A IN155369B (ja) | 1981-04-07 | 1982-04-07 | |
| DE19823213112 DE3213112A1 (de) | 1981-04-07 | 1982-04-07 | Siedekuehlapparat |
| ZA822396A ZA822396B (en) | 1981-04-07 | 1982-04-07 | Boiling cooling apparatus |
| ES511289A ES511289A0 (es) | 1981-04-07 | 1982-04-07 | Aparato de refrigeracion por ebullicion. |
| AU82439/82A AU551611B2 (en) | 1981-04-07 | 1982-04-07 | Ebullition cooling apparatus |
| US06/805,538 US4653579A (en) | 1981-04-07 | 1985-12-06 | Boiling cooling apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56053466A JPS57167663A (en) | 1981-04-07 | 1981-04-07 | Boiling and cooling device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57167663A JPS57167663A (en) | 1982-10-15 |
| JPS6329829B2 true JPS6329829B2 (ja) | 1988-06-15 |
Family
ID=12943637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56053466A Granted JPS57167663A (en) | 1981-04-07 | 1981-04-07 | Boiling and cooling device |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57167663A (ja) |
| IN (1) | IN155369B (ja) |
| ZA (1) | ZA822396B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH037223U (ja) * | 1989-06-09 | 1991-01-24 | ||
| JPH0533429U (ja) * | 1991-10-04 | 1993-04-30 | ▲ヤス▼雄 藤間 | キーボードのミスタツチ、誤打防止。 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2886746A (en) * | 1956-01-05 | 1959-05-12 | Gen Electric | Evaporative cooling system for electrical devices |
| JPS6015098Y2 (ja) * | 1976-02-04 | 1985-05-13 | 三菱電機株式会社 | 沸騰冷却装置 |
-
1981
- 1981-04-07 JP JP56053466A patent/JPS57167663A/ja active Granted
-
1982
- 1982-04-07 ZA ZA822396A patent/ZA822396B/xx unknown
- 1982-04-07 IN IN392/CAL/82A patent/IN155369B/en unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH037223U (ja) * | 1989-06-09 | 1991-01-24 | ||
| JPH0533429U (ja) * | 1991-10-04 | 1993-04-30 | ▲ヤス▼雄 藤間 | キーボードのミスタツチ、誤打防止。 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ZA822396B (en) | 1983-02-23 |
| IN155369B (ja) | 1985-01-19 |
| JPS57167663A (en) | 1982-10-15 |
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