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公開番号2024143819
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-11
出願番号2023056718
出願日2023-03-30
発明の名称冷却装置
出願人古河電気工業株式会社
代理人アインゼル・フェリックス=ラインハルト,個人,個人,個人
主分類F28D 15/02 20060101AFI20241003BHJP(熱交換一般)
要約【課題】液相の一次冷媒のブリッジが生じることを防止することでコンテナ内部に封入された気相の一次冷媒の圧力損失を低減して、優れた冷却特性を有する冷却装置を提供する。
【解決手段】少なくとも1つの発熱体が外面に熱的に接続されるコンテナと、前記コンテナ内部に封入された一次冷媒と、前記コンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する複数の凝縮管と、を備え、前記一次冷媒に浸漬していない部位を有する前記凝縮管の外面の少なくとも一部領域が、隣接する他の前記凝縮管の外面と1.0mm以上の距離Lを空けて配置されている冷却装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
少なくとも１つの発熱体が外面に熱的に接続されるコンテナと、
前記コンテナ内部に封入された一次冷媒と、
前記コンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する複数の凝縮管と、を備え、
前記一次冷媒に浸漬していない部位を有する前記凝縮管のうち、少なくとも１つの凝縮管の外面の少なくとも一部領域が、隣接する他の前記凝縮管の外面と１．０ｍｍ以上の距離Ｌを空けて配置されている冷却装置。
続きを表示（約 690 文字）【請求項２】
前記凝縮管の外面の前記一次冷媒に浸漬していない部位が、隣接する他の前記凝縮管の外面の前記一次冷媒に浸漬していない部位と１．０ｍｍ以上の距離Ｌを空けて配置されている請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記距離Ｌが、前記コンテナ内部における前記凝縮管の延在方向に対して直交方向の距離である請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記距離Ｌが、１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記凝縮管の径方向の形状が、扁平部を有する扁平形状である請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記距離Ｌが、前記凝縮管の前記扁平部と隣接する他の前記凝縮管の前記扁平部との距離である請求項５に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記距離Ｌが、前記凝縮管の前記扁平部以外の部位と隣接する他の前記凝縮管の前記扁平部以外の部位との距離である請求項５に記載の冷却装置。
【請求項８】
前記凝縮管が、重力方向において複数配置されている請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項９】
前記コンテナの内面に、液相の前記一次冷媒との接触面積を増大させるコンテナ内面表面積増大部が、さらに備えられている請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項１０】
前記コンテナ内面表面積増大部が、板状フィン、ピンフィン及び／または窪みである請求項９に記載の冷却装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気・電子部品等を冷却する冷却装置に関し、特に、冷媒の流通特性に優れることで、電気・電子部品等の発熱体の冷却特性に優れた冷却装置に関するものである。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
電子機器の高機能化に伴い、電子機器内部には、電気・電子部品等の発熱体が高密度に搭載され、また、電気・電子部品等の発熱体の発熱量が増大化されている。電気・電子部品等の発熱体の温度が所定の許容温度よりも上昇してしまうと、電気・電子部品等が誤作動等を起こす原因となるので、電気・電子部品等の発熱体の温度を許容温度以下に維持することが重要となっている。そこで、電気・電子部品等を冷却するための冷却装置が、電子機器内部に搭載されている。
【０００３】
一方で、上記の通り、電気・電子部品等の発熱体は高密度に搭載されているので、冷却装置の設置可能空間には制限がある。従って、冷却装置には、大型化を避けつつ冷却特性をさらに向上させることが要求されている。そこで、コンテナ内部に貯留した液相の一次冷媒に電子部品等の発熱体を浸漬させ、発熱体から受熱した液相の一次冷媒が、液相から気相へ相変化してコンテナ内部を上昇し、コンテナ内部の上部に設けられた二次冷媒が流通する凝縮管の熱交換作用によって、凝縮管の外面にて気相の一次冷媒が液相へ相変化し、液相へ相変化した一次冷媒が、凝縮管の外面から発熱体が浸漬している液相の一次冷媒へ滴下、還流することで、発熱体の温度を許容温度以下に維持する冷却装置が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
特許文献１では、発熱体の熱は、発熱体が浸漬している一次冷媒を介して二次冷媒へ伝達され、二次冷媒が流通する凝縮管を介して外部環境へ放出される。特許文献１では、凝縮管の外面に凝縮用フィン及びウィック構造体が設けられている。凝縮管の外面及び凝縮用フィンの熱交換作用にて液相へ相変化した一次冷媒が、ウィック構造体から発熱体が浸漬している液相の一次冷媒へ滴下することで一次冷媒が還流する。
【０００５】
特許文献１では、凝縮管の外面及び凝縮用フィンの熱交換作用を向上させるために、凝縮管と凝縮用フィンを高密度に配置させているので、液相の一次冷媒の表面張力によって、隣接する凝縮管との間及び隣接する凝縮用フィン同士の間にて、特に、重力方向下方側の部位にて、液相の一次冷媒のブリッジが生じる場合があるという問題があった。
【０００６】
隣接する凝縮管との間及び隣接する凝縮用フィン同士の間にて液相の一次冷媒のブリッジが生じると、気相の一次冷媒がコンテナ内部を円滑に拡散することが阻害される。上記から、特許文献１では、気相の一次冷媒の圧力損失が大きいことから、気相の一次冷媒の流通が円滑ではなく、その結果、冷却装置の冷却特性が十分ではないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
米国特許出願公開第２０１３／０１０５１２２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記事情に鑑み、本発明は、液相の一次冷媒のブリッジが生じることを防止することでコンテナ内部に封入された気相の一次冷媒の圧力損失を低減して、優れた冷却特性を有する冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の冷却装置の構成の要旨は、以下の通りである。
［１］少なくとも１つの発熱体が外面に熱的に接続されるコンテナと、
前記コンテナ内部に封入された一次冷媒と、
前記コンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する複数の凝縮管と、を備え、
前記一次冷媒に浸漬していない部位を有する前記凝縮管のうち、少なくとも１つの凝縮管の外面の少なくとも一部領域が、隣接する他の前記凝縮管の外面と１．０ｍｍ以上の距離Ｌを空けて配置されている冷却装置。
［２］前記凝縮管の外面の前記一次冷媒に浸漬していない部位が、隣接する他の前記凝縮管の外面の前記一次冷媒に浸漬していない部位と１．０ｍｍ以上の距離Ｌを空けて配置されている［１］に記載の冷却装置。
［３］前記距離Ｌが、前記コンテナ内部における前記凝縮管の延在方向に対して直交方向の距離である［１］または［２］に記載の冷却装置。
［４］前記距離Ｌが、１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である［１］または［２］に記載の冷却装置。
［５］前記凝縮管の径方向の形状が、扁平部を有する扁平形状である［１］または［２］に記載の冷却装置。
［６］前記距離Ｌが、前記凝縮管の前記扁平部と隣接する他の前記凝縮管の前記扁平部との距離である［５］に記載の冷却装置。
［７］前記距離Ｌが、前記凝縮管の前記扁平部以外の部位と隣接する他の前記凝縮管の前記扁平部以外の部位との距離である［５］に記載の冷却装置。
［８］前記凝縮管が、重力方向において複数配置されている［１］または［２］に記載の冷却装置。
［９］前記コンテナの内面に、液相の前記一次冷媒との接触面積を増大させるコンテナ内面表面積増大部が、さらに備えられている［１］または［２］に記載の冷却装置。
［１０］前記コンテナ内面表面積増大部が、板状フィン、ピンフィン及び／または窪みである［９］に記載の冷却装置。
［１１］前記コンテナ内面表面積増大部の少なくとも一部領域に、毛細管力を有するウィック部が形成されている［９］に記載の冷却装置。
［１２］前記コンテナの外面のうち、液相の前記一次冷媒が存在する部位または液相の前記一次冷媒が存在する部位の近傍に、前記発熱体が熱的に接続される［１］または［２］に記載の冷却装置。
［１３］前記凝縮管の外面に、気相の前記一次冷媒との接触面積を増大させる凝縮管外面表面積増大部が形成されている［１］または［２］に記載の冷却装置。
［１４］前記凝縮管の内面に、前記二次冷媒との接触面積を増大させる凝縮管内面表面積増大部が形成されている［１］または［２］に記載の冷却装置。
【００１０】
上記冷却装置の態様では、コンテナ内部に封入された一次冷媒が発熱体からの熱を受けることで、液相から気相へ相変化し、気相へ相変化した一次冷媒は、コンテナ内部の気相部を貫通した、二次冷媒が流通する凝縮管の熱交換作用によって、凝縮管の外面にて気相から液相へ相変化する。この相変化の際に、一次冷媒から放出される潜熱が、凝縮管を流通する二次冷媒へ伝達される。一次冷媒から潜熱を受けた二次冷媒は、凝縮管を冷却装置の内部から外部へ流通することで、潜熱が冷却装置の外部へ輸送される。また、凝縮管の外面にて気相から液相へ相変化した一次冷媒は、主に重力作用により、気相部から重力方向下方へ液相の一次冷媒として還流する。上記から、一次冷媒は、コンテナの内部空間にて、液相から気相へ及び気相から液相への相変化を繰り返す。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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