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公開番号2024179763
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2023098890
出願日2023-06-16
発明の名称沸騰冷却装置
出願人富士電機株式会社
代理人弁理士法人旺知国際特許事務所
主分類F28D 15/04 20060101AFI20241219BHJP(熱交換一般)
要約【課題】伝熱性能の向上を図ることができる沸騰冷却装置を提供する。
【解決手段】沸騰冷却装置は、熱輸送媒体を収容し、発熱体からの熱を受ける伝熱面を有する受熱部と、前記受熱部からの熱を放熱する放熱部と、前記受熱部で前記熱輸送媒体が気化されることにより生成された気相熱輸送媒体を前記放熱部に輸送し、前記放熱部で前記気相熱輸送媒体が凝縮されることにより生成された液相熱輸送媒体を前記受熱部に輸送する熱輸送管部と、を備え、前記伝熱面は、外縁から内側に向かって延び、互いに離間する複数の溝を有し、前記複数の溝の各幅は、前記外縁から前記内側に向かって単調減少する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
熱輸送媒体を収容し、発熱体からの熱を受ける伝熱面を有する受熱部と、
前記受熱部からの熱を放熱する放熱部と、
前記受熱部で前記熱輸送媒体が気化されることにより生成された気相熱輸送媒体を前記放熱部に輸送し、前記放熱部で前記気相熱輸送媒体が凝縮されることにより生成された液相熱輸送媒体を前記受熱部に輸送する熱輸送管部と、を備え、
前記伝熱面は、外縁から内側に向かって延び、互いに離間する複数の溝を有し、
前記複数の溝の各幅は、前記外縁から前記内側に向かって単調減少する、
ことを特徴とする沸騰冷却装置。
続きを表示（約 630 文字）【請求項２】
前記複数の溝は、前記内側から前記外縁に向かって放射状に設けられる、
請求項１に記載の沸騰冷却装置。
【請求項３】
前記複数の溝のそれぞれは、開口縁と最深部とを有し、
前記複数の溝の各幅は、前記開口縁から前記最深部に向かって単調減少する、
請求項１に記載の沸騰冷却装置。
【請求項４】
前記複数の溝の各深さは、前記開口縁の最も内側の端における幅よりも大きい、
請求項３に記載の沸騰冷却装置。
【請求項５】
前記複数の溝のそれぞれの前記開口縁の幅は、平面での前記熱輸送媒体の沸騰により生じる気泡の離脱気泡径よりも小さい、
請求項３に記載の沸騰冷却装置。
【請求項６】
前記複数の溝の各深さは、平面での前記熱輸送媒体の沸騰により生じる気泡の離脱気泡径よりも小さい、
請求項１に記載の沸騰冷却装置。
【請求項７】
前記伝熱面は、鉛直方向に沿って設置され、
前記伝熱面のうちの前記鉛直方向の上半分には、互いに離間し、前記鉛直方向に交差する複数の第２溝が設けられる、
請求項１に記載の沸騰冷却装置。
【請求項８】
前記受熱部は、前記伝熱面を含む板状の伝熱部材を有し、
前記伝熱部材の厚みは、前記外縁から前記内側に向かって単調増加する、
請求項１に記載の沸騰冷却装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、沸騰冷却装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
熱輸送媒体の沸騰に伴う潜熱による熱輸送を利用して発熱体を冷却する沸騰冷却装置が知られている。当該沸騰冷却装置として、特許文献１に記載の冷却装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の沸騰冷却装置は、外部からの熱を受ける受熱部と、外部に熱を放出する放熱部と、受熱部と放熱部とを接続する流通部と、を有する。また、受熱部には、冷媒に浸漬される伝熱面を有する伝熱部材が設けられる。この沸騰冷却装置は、発熱体からの熱を伝熱面で受熱部内の冷媒に伝えることにより、当該熱輸送媒体を沸騰させる。
【０００４】
また、特許文献１では、伝熱面に、内周面が粗面である複数の穴を設けることにより、発熱体の冷却効率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１７－１５２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、伝熱性能の更なる向上のために伝熱面の形状を複雑で微細にすると、長期使用時に異物による閉塞が生じるおそれがある。また、複雑で微細な形状の伝熱面を加工することは難しく、コストがかかる。それゆえ、異物に閉塞され難く、伝熱性能の向上を図ることができる簡素な構造の伝熱面が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するために、本開示の好適な態様に係る沸騰冷却装置は、熱輸送媒体を収容し、発熱体からの熱を受ける伝熱面を有する受熱部と、前記受熱部からの熱を放熱する放熱部と、前記受熱部で前記熱輸送媒体が気化されることにより生成された気相熱輸送媒体を前記放熱部に輸送し、前記放熱部で前記気相熱輸送媒体が凝縮されることにより生成された液相熱輸送媒体を前記受熱部に輸送する熱輸送管部と、を備え、前記伝熱面は、外縁から内側に向かって延び、互いに離間する複数の溝を有し、前記複数の溝の各幅は、前記外縁から前記内側に向かって単調減少する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態に係る沸騰冷却装置の概略図である。
伝熱面の平面図である。
伝熱面の一部の断面図である。
比較例の気泡挙動を説明するための断面図である。
比較例の気泡挙動を説明するための平面図である。
比較例の気泡挙動を説明するための断面図である。
比較例の気泡挙動を説明するための平面図である。
伝熱面の一部を拡大した平面図である。
第１実施形態の気泡挙動を説明するための平面図である。
第１実施形態の気泡挙動を説明するための断面図である。
乾き領域の拡大を説明するための図である。
乾き領域の拡大を説明するための図である。
乾き領域の拡大を説明するための図である。
乾き領域の拡大の抑制を説明するための図である。
乾き領域の拡大の抑制を説明するための図である。
乾き領域の拡大の抑制を説明するための図である。
開口縁の幅と気泡の離脱気泡径との関係を説明するための図である。
溝の深さと気泡の離脱気泡径との関係を説明するための図である。
溝の気泡を押し込む力を説明するための図である。
溝の毛細管力を説明するための縦断面図である。
第２実施形態に係る沸騰冷却装置の概略図である。
伝熱面の平面図である。
比較例の気泡挙動を説明するための断面図である。
比較例の気泡挙動を説明するための断面図である。
第２実施形態の気泡挙動を説明するための平面図である。
第２実施形態の気泡挙動を説明するための断面図である。
変形例の伝熱面の平面図である。
第３実施形態の伝熱部材の斜視図である。
変形例の伝熱部材の斜視図である。
変形例の溝の断面図である。
変形例の溝の断面図である。
変形例の溝の断面図である。
変形例の伝熱部材の断面図である。
変形例の伝熱部材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら本開示に係る好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法および縮尺は実際と適宜に異なり、理解を容易にするために模式的に示している部分もある。また、本開示の範囲は、以下の説明において特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られない。
【００１０】
１．第１実施形態
１－１．沸騰冷却装置１００の概要
図１は、第１実施形態に係る沸騰冷却装置１００の概略図である。以下の説明は、便宜上、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を適宜に用いて行う。また、以下では、Ｘ軸に沿う一方向がＸ１方向であり、Ｘ１方向とは反対の方向がＸ２方向である。Ｙ軸に沿う一方向がＹ１方向であり、Ｙ１方向とは反対の方向がＹ２方向である。Ｚ軸に沿う一方向がＺ１方向であり、Ｚ１方向とは反対の方向がＺ２方向である。
（【００１１】以降は省略されています）

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