知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024113447
(43)【公開日】2024-08-22
(54)【発明の名称】冷却装置
(51)【国際特許分類】
H01L 23/473 20060101AFI20240815BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20240815BHJP
【ＦＩ】
H01L23/46 Z
H05K7/20 N
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023018433
(22)【出願日】2023-02-09
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(74)【代理人】
【識別番号】100161702
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 宏之
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(74)【代理人】
【識別番号】100196689
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 康一郎
(72)【発明者】
【氏名】原 伸英
(72)【発明者】
【氏名】大谷 雄一
(72)【発明者】
【氏名】岡安 晋平
【テーマコード（参考）】
5E322
5F136
【Ｆターム（参考）】
5E322AA01
5E322DA01
5E322EA11
5E322FA09
5F136BA03
5F136CB06
5F136CB11
5F136DA25
5F136FA01
5F136FA03
5F136FA51
(57)【要約】 （修正有）
【課題】核沸騰から膜沸騰への遷移を抑制することができる冷却装置を提供する。
【解決手段】冷却システムにおいて、冷却装置１０は、発熱体４ｃに載置される底板１２、底板に対向する天板１３及び底板１２と天板１３とを外周側で接続する側板１４を有し、中空状のケーシング１１と、ケーシング１１内で底板１２上に設けられ、冷媒が内部を流通可能な熱交換体２０と、ケーシング１１内に外部から冷媒を供給する供給部３０と、ケーシング１１内から冷媒を外部に排出する排出部４０と、熱交換体内の冷媒を攪拌する攪拌部７０と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】冷却システムにおいて、冷却装置１０は、発熱体４ｃに載置される底板１２、底板に対向する天板１３及び底板１２と天板１３とを外周側で接続する側板１４を有し、中空状のケーシング１１と、ケーシング１１内で底板１２上に設けられ、冷媒が内部を流通可能な熱交換体２０と、ケーシング１１内に外部から冷媒を供給する供給部３０と、ケーシング１１内から冷媒を外部に排出する排出部４０と、熱交換体内の冷媒を攪拌する攪拌部７０と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発熱体に載置される底板、前記底板に対向する天板、及び、前記底板と前記天板とを外周側で接続する側板を有し、中空状とされたケーシングと、
前記ケーシング内で前記底板上に設けられ、冷媒が内部を流通可能とされた熱交換体と、
前記ケーシング内に外部から冷媒を供給する供給部と、
前記ケーシング内から冷媒を外部に排出する排出部と、
前記熱交換体内の冷媒を攪拌する攪拌部と、
を備える冷却装置。
前記ケーシング内で前記底板上に設けられ、冷媒が内部を流通可能とされた熱交換体と、
前記ケーシング内に外部から冷媒を供給する供給部と、
前記ケーシング内から冷媒を外部に排出する排出部と、
前記熱交換体内の冷媒を攪拌する攪拌部と、
を備える冷却装置。
【請求項2】
前記攪拌部は、前記熱交換体に配置された複数の粒子である請求項１に記載の冷却装置。
【請求項3】
前記熱交換体は、上下方向に交差する第１方向に並ぶ複数の板フィンを有し、
各前記板フィンは、上下方向及び前記第１方向に交差する第２方向に延び、
前記複数の粒子は、前記板フィン同士の隙間に配置されている請求項２に記載の冷却装置。
各前記板フィンは、上下方向及び前記第１方向に交差する第２方向に延び、
前記複数の粒子は、前記板フィン同士の隙間に配置されている請求項２に記載の冷却装置。
【請求項4】
前記複数の粒子の密度が５００ｋｇ／ｍ３以上２０００ｋｇ／ｍ３以下となるように、前記複数の粒子が設けられている請求項２又は３に記載の冷却装置。
【請求項5】
前記攪拌部は、前記供給部に設けられて前記供給部を流れる冷媒の流量を調整する流量調整部を有する請求項１に記載の冷却装置。
【請求項6】
前記攪拌部は、前記熱交換体に配置された複数の粒子をさらに有する請求項５に記載の冷却装置。
【請求項7】
前記攪拌部は、前記ケーシング内に音波を伝播させる音波部をさらに有する請求項５又は６に記載の冷却装置。
【請求項8】
前記攪拌部は、
前記熱交換体に配置され、磁性体により形成された運動体と、
前記運動体に磁力を加える磁力部と、
を有する請求項１に記載の冷却装置。
前記熱交換体に配置され、磁性体により形成された運動体と、
前記運動体に磁力を加える磁力部と、
を有する請求項１に記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、冷却装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、半導体の高密度実装が進められており、ＣＰＵやＧＰＵの発熱量が増加傾向にある。このため、空冷ではＣＰＵやＧＰＵ等の発熱体を十分に冷却することができず、例えば特許文献１に開示されるコールドプレート等で発熱体を局所的に冷却する対応がとられるようになっていた。特許文献１のコールドプレートは、冷媒流路を形成したプレート本体を有する。この種のコールドプレートでは、プレート本体内の冷媒を沸騰させることにより、発熱体の熱を奪い、発熱体を冷却する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第４４１００６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述したような冷媒の沸騰を利用した冷却装置では、半導体の高密度実装が進められる程、冷却装置の加熱面における熱流束が上昇し、核沸騰から膜沸騰へ遷移し易くなる。膜沸騰では、発熱体と液冷媒との間に熱伝達率の低い蒸気膜が介在するため、冷却効率が低下してしまう。このため、核沸騰から膜沸騰へ遷移しない程度に、冷却装置をある程度大きく設計する必要があり、高密度実装の限界が自ずと決まってしまっていた。
このような事情を鑑みて、核沸騰から膜沸騰への遷移を抑制することが求められている。
このような事情を鑑みて、核沸騰から膜沸騰への遷移を抑制することが求められている。
【0005】
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、核沸騰から膜沸騰への遷移を抑制することができ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】
【0006】
上記課題を解決するために、本開示に係る冷却装置は、発熱体に載置される底板、前記底板に対向する天板、及び、前記底板と前記天板とを外周側で接続する側板を有し、中空状とされたケーシングと、前記ケーシング内で前記底板上に設けられ、冷媒が内部を流通可能とされた熱交換体と、前記ケーシング内に外部から冷媒を供給する供給部と、前記ケーシング内から冷媒を外部に排出する排出部と、前記熱交換体内の冷媒を攪拌する攪拌部と、を備える。
【発明の効果】
【0007】
本開示の冷却装置によれば、核沸騰から膜沸騰への遷移を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本開示の第１実施形態に係る冷却装置を備えた冷却システムの構成図である。
【図2】本開示の第１実施形態に係る冷却装置の斜視図である。
【図3】本開示の第１実施形態に係る冷却装置の平面図である。
【図4】本開示の第１実施形態に係る冷却装置の板フィン付近の構成を示す拡大側面図である。
【図5】本開示の第２実施形態に係る冷却装置を側方から見た図である。
【図6】本開示の第２実施形態に係る熱交換体を示す拡大平面図である。
【図7】本開示の第２実施形態の第１変形例に係る冷却装置を側方から見た図である。
【図8】本開示の第２実施形態の第２変形例に係る冷却装置を側方から見た図である。
【図9】本開示の第２実施形態の第３変形例に係る冷却装置を側方から見た図である。
【図10】本開示の第３実施形態に係る冷却装置を側方から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
＜第１実施形態＞
以下、本開示の第１実施形態に係る冷却装置１０について、図１から図４を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の冷却装置１０は、サーバ４を冷却する冷却システム１に搭載されている。図１は、冷却システム１の全体構成を示す模式図である。図示の例では、サーバ４は、上下方向Ｄｖに延びるラック２内に収容されている。ラック２には、複数のサーバシャーシ３が差し込まれている。サーバシャーシ３は、箱型の筐体である。これら複数のサーバシャーシ３は、上下方向Ｄｖに複数並んでいる。さらに、サーバシャーシ３には、複数のサーバ４が差し込まれている。これら複数のサーバ４は、水平方向に横向き差し込まれている。
以下、本開示の第１実施形態に係る冷却装置１０について、図１から図４を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の冷却装置１０は、サーバ４を冷却する冷却システム１に搭載されている。図１は、冷却システム１の全体構成を示す模式図である。図示の例では、サーバ４は、上下方向Ｄｖに延びるラック２内に収容されている。ラック２には、複数のサーバシャーシ３が差し込まれている。サーバシャーシ３は、箱型の筐体である。これら複数のサーバシャーシ３は、上下方向Ｄｖに複数並んでいる。さらに、サーバシャーシ３には、複数のサーバ４が差し込まれている。これら複数のサーバ４は、水平方向に横向き差し込まれている。
【0010】
サーバ４は、サーバケーシング４ａやサーバボード４ｂ、ＣＰＵやＧＰＵ等のチップ（発熱体）４ｃを有する。サーバケーシング４ａは、水平方向に延在する直方体状の筐体である。サーバケーシング４ａの内部には、サーバボード４ｂが収容されている。サーバボード４ｂには、チップ４ｃが搭載されている。チップ４ｃは稼働時に発熱するため、チップ４ｃを冷却する冷却システム１が導入されている。
【0011】
（冷却システムの構成）
冷却システム１は、冷却装置１０と、熱交換器５と、ポンプ６と、制御ユニット７とを有する。冷却装置１０は、チップ４ｃ毎に搭載されている。冷却装置１０には、冷媒Ｆが供給される。この冷媒Ｆは、例えばＨＦＣ（Ｈｙｄｒｏ Ｆｌｕｏｒｏ Ｃａｒｂｏｎ）やＨＦＯ（Ｈｙｄｒｏ Ｆｌｕｏｒｏ Ｏｌｅｆｉｎ）系の冷媒や、水等である。冷却装置１０は、冷媒Ｆとチップ４ｃとで熱交換を行わせることによりチップ４ｃを冷却するコールドプレートである。本実施形態の冷却装置１０は、冷媒Ｆの沸騰冷却により、高発熱の発熱体を冷却する。冷却装置１０は、冷媒管８によって熱交換器５とポンプ６に接続されている。冷却装置１０でチップ４ｃと熱交換を行い加熱された冷媒Ｆは、冷媒管８を通って熱交換器５に送られる。熱交換器５は、いわゆる凝縮器である。熱交換器５は、冷媒Ｆを冷却し、気相冷媒Ｆを液相冷媒Ｆに凝縮する。熱交換器５で冷却された冷媒Ｆは、冷媒管８を通ってポンプ６に送られる。ポンプ６は、冷媒Ｆを再び冷却装置１０に向けて圧送する。冷却装置１０に圧送された冷媒Ｆは、再び各チップ４ｃと熱交換を行い、各チップ４ｃを冷却する。
冷却装置１０、熱交換器５、及びポンプ６等の冷却システム１を構成する各種機器は、制御ユニット７によって制御されている。
冷却システム１は、冷却装置１０と、熱交換器５と、ポンプ６と、制御ユニット７とを有する。冷却装置１０は、チップ４ｃ毎に搭載されている。冷却装置１０には、冷媒Ｆが供給される。この冷媒Ｆは、例えばＨＦＣ（Ｈｙｄｒｏ Ｆｌｕｏｒｏ Ｃａｒｂｏｎ）やＨＦＯ（Ｈｙｄｒｏ Ｆｌｕｏｒｏ Ｏｌｅｆｉｎ）系の冷媒や、水等である。冷却装置１０は、冷媒Ｆとチップ４ｃとで熱交換を行わせることによりチップ４ｃを冷却するコールドプレートである。本実施形態の冷却装置１０は、冷媒Ｆの沸騰冷却により、高発熱の発熱体を冷却する。冷却装置１０は、冷媒管８によって熱交換器５とポンプ６に接続されている。冷却装置１０でチップ４ｃと熱交換を行い加熱された冷媒Ｆは、冷媒管８を通って熱交換器５に送られる。熱交換器５は、いわゆる凝縮器である。熱交換器５は、冷媒Ｆを冷却し、気相冷媒Ｆを液相冷媒Ｆに凝縮する。熱交換器５で冷却された冷媒Ｆは、冷媒管８を通ってポンプ６に送られる。ポンプ６は、冷媒Ｆを再び冷却装置１０に向けて圧送する。冷却装置１０に圧送された冷媒Ｆは、再び各チップ４ｃと熱交換を行い、各チップ４ｃを冷却する。
冷却装置１０、熱交換器５、及びポンプ６等の冷却システム１を構成する各種機器は、制御ユニット７によって制御されている。
【0012】
なお、図１では、サーバ４毎にチップ４ｃと冷却装置１０が３個設けられている例が図示されているが、チップ４ｃと冷却装置１０の個数は適宜変更可能である。例えば、サーバ４毎にチップ４ｃと冷却装置１０が８個程設けられていてもよい。
【0013】
（冷却装置の構成）
以下、冷却装置１０の構成について説明する。
図２、図３に示すように、冷却装置１０は、ケーシング１１と、熱交換体２０と、供給管（供給部）３０と、排出管（排出部）４０と、攪拌部７０とを備える。
以下、冷却装置１０の構成について説明する。
図２、図３に示すように、冷却装置１０は、ケーシング１１と、熱交換体２０と、供給管（供給部）３０と、排出管（排出部）４０と、攪拌部７０とを備える。
【0014】
以下では、上下方向Ｄｖと交差する方向のうち、所定の一方向を第１方向Ｄ１と称し、上下方向Ｄｖ及び第１方向Ｄ１と交差する方向を第２方向Ｄ２と称する。本実施形態では、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とはともに水平方向である。さらに、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とは互いに直交している。
【0015】
（ケーシング）
ケーシング１１は、金属等の熱伝達性の優れた材料により、中空状に形成されている。ケーシング１１の外形は、水平方向に押し潰されたような、直方体状に形成されている。上下方向Ｄｖ平面視で、ケーシング１１の４つの角部１１ａは、面取りされたような、外側に向けて張り出す湾曲形状に形成されている。上下方向Ｄｖ平面視で、ケーシング１１の外周縁が発熱体の外周縁と略一致する程度の大きさに、ケーシング１１は形成されている。
ケーシング１１は、金属等の熱伝達性の優れた材料により、中空状に形成されている。ケーシング１１の外形は、水平方向に押し潰されたような、直方体状に形成されている。上下方向Ｄｖ平面視で、ケーシング１１の４つの角部１１ａは、面取りされたような、外側に向けて張り出す湾曲形状に形成されている。上下方向Ｄｖ平面視で、ケーシング１１の外周縁が発熱体の外周縁と略一致する程度の大きさに、ケーシング１１は形成されている。
【0016】
上述したケーシング１１は、任意の寸法に設計可能である。
例えば、本実施形態では、ケーシング１１は上下方向Ｄｖ平面視で正方形状に形成されている。ケーシング１１の上下方向Ｄｖの高さＨ１は例えば１０ｍｍ程度であり、ケーシング１１の第１方向Ｄ１の幅Ｗ１、及び第２方向Ｄ２の幅Ｌ１は、例えば５５ｍｍ程度である。
なお、ケーシング１１は、第１方向Ｄ１と比較して第２方向Ｄ２に短く形成された長方形状に形成されていてもよい。この場合、例えば、ケーシング１１の第２方向Ｄ２の幅Ｌ１は例えば３０ｍｍ程度であってもよい。
例えば、本実施形態では、ケーシング１１は上下方向Ｄｖ平面視で正方形状に形成されている。ケーシング１１の上下方向Ｄｖの高さＨ１は例えば１０ｍｍ程度であり、ケーシング１１の第１方向Ｄ１の幅Ｗ１、及び第２方向Ｄ２の幅Ｌ１は、例えば５５ｍｍ程度である。
なお、ケーシング１１は、第１方向Ｄ１と比較して第２方向Ｄ２に短く形成された長方形状に形成されていてもよい。この場合、例えば、ケーシング１１の第２方向Ｄ２の幅Ｌ１は例えば３０ｍｍ程度であってもよい。
【0017】
ケーシング１１は、底板１２と、天板１３と、側板１４とを有する。
底板１２は、チップ４ｃに載置されている。底板１２は、水平方向に延在している。
天板１３は、底板１２の上方に配置され、底板１２と上下方向Ｄｖに対向している。天板１３は、水平方向に延在している。
底板１２は、チップ４ｃに載置されている。底板１２は、水平方向に延在している。
天板１３は、底板１２の上方に配置され、底板１２と上下方向Ｄｖに対向している。天板１３は、水平方向に延在している。
【0018】
側板１４は、底板１２と天板１３とを外周側で接続している。側板１４は、底板１２と天板１３との間に４枚配置されている。４枚の側板１４は、第１方向Ｄ１に対向する２枚の第１側板１４ａと、第２方向Ｄ２に対向する２枚の第２側板１４ｂとを含む。第１側板１４ａは、第２方向Ｄ２に延在し、第２側板１４ｂは、第１方向Ｄ１に延在している。また、各側板１４は、天板１３及び底板１２に対して直交するように配置されている。
【0019】
（熱交換体）
熱交換体２０は、ケーシング１１内で底板１２上に設けられている。より詳細には、熱交換体２０は、上下方向Ｄｖ平面視で、ケーシング１１の重心を含む領域（以下では、この領域を、中央部Ａｃと称する場合がある。）と重なる位置に配置されている。本実施形態では、上下方向Ｄｖ平面視で、熱交換体２０の重心がケーシング１１の重心と重なる位置に配置されている。以下では、熱交単体が形成されるケーシング１１内の領域を熱交換領域Ａ１と称する。熱交換領域Ａ１は、上下方向Ｄｖ平面視で、ケーシング１１の中央部Ａｃを含んでいる。熱交換体２０は、ケーシング１１の側板１４との間に外周通路１５を区画形成している。外周通路１５は、上下方向Ｄｖからみて矩形枠状に形成されている。また、熱交換体２０の内部は、冷媒Ｆが流通可能となっている。熱交換体２０の構成の詳細については後述する。
熱交換体２０は、ケーシング１１内で底板１２上に設けられている。より詳細には、熱交換体２０は、上下方向Ｄｖ平面視で、ケーシング１１の重心を含む領域（以下では、この領域を、中央部Ａｃと称する場合がある。）と重なる位置に配置されている。本実施形態では、上下方向Ｄｖ平面視で、熱交換体２０の重心がケーシング１１の重心と重なる位置に配置されている。以下では、熱交単体が形成されるケーシング１１内の領域を熱交換領域Ａ１と称する。熱交換領域Ａ１は、上下方向Ｄｖ平面視で、ケーシング１１の中央部Ａｃを含んでいる。熱交換体２０は、ケーシング１１の側板１４との間に外周通路１５を区画形成している。外周通路１５は、上下方向Ｄｖからみて矩形枠状に形成されている。また、熱交換体２０の内部は、冷媒Ｆが流通可能となっている。熱交換体２０の構成の詳細については後述する。
【0020】
（供給管）
供給管３０は、ケーシング１１外から、ケーシング１１を構成する複数の側板１４のうち１枚の第１側板１４ａに接続されている。供給管３０は、側板１４に接続されてケーシング１１内と連通する供給開口３１を有した円管である。供給開口３１は、上下方向Ｄｖに交差する水平方向に開口している。本実施形態では、供給開口３１は、第１側板１４ａの中央に設けられている。
供給管３０は、冷媒管８を介してポンプ６と接続されており、ケーシング１１外から外周通路１５に冷媒Ｆを供給する。
供給管３０は、ケーシング１１外から、ケーシング１１を構成する複数の側板１４のうち１枚の第１側板１４ａに接続されている。供給管３０は、側板１４に接続されてケーシング１１内と連通する供給開口３１を有した円管である。供給開口３１は、上下方向Ｄｖに交差する水平方向に開口している。本実施形態では、供給開口３１は、第１側板１４ａの中央に設けられている。
供給管３０は、冷媒管８を介してポンプ６と接続されており、ケーシング１１外から外周通路１５に冷媒Ｆを供給する。
【0021】
（排出管）
排出管４０は、ケーシング１１外から、ケーシング１１を構成する天板１３に接続されている。より詳細には、排出管４０は、天板１３における上下方向Ｄｖ平面視で熱交換体２０に重なる領域に接続されている。排出管４０は、天板１３に接続されてケーシング１１内と連通する排出開口４１を有した円管である。排出開口４１は、上下方向Ｄｖに開口している。排出開口４１の中心は、上下方向Ｄｖ平面視で、ケーシング１１の中央部Ａｃと重なる位置に配置されている。本実施形態では、排出開口４１の中心は、中央部Ａｃの中でもケーシング１１の重心と上下方向Ｄｖに重なる位置に設けられている。このため、排出開口４１は、熱交換体２０と上下方向Ｄｖに重なっている。
排出管４０は、冷媒管８を介して熱交換器５と接続されており、ケーシング１１内から外部に冷媒Ｆを排出する。
排出管４０は、ケーシング１１外から、ケーシング１１を構成する天板１３に接続されている。より詳細には、排出管４０は、天板１３における上下方向Ｄｖ平面視で熱交換体２０に重なる領域に接続されている。排出管４０は、天板１３に接続されてケーシング１１内と連通する排出開口４１を有した円管である。排出開口４１は、上下方向Ｄｖに開口している。排出開口４１の中心は、上下方向Ｄｖ平面視で、ケーシング１１の中央部Ａｃと重なる位置に配置されている。本実施形態では、排出開口４１の中心は、中央部Ａｃの中でもケーシング１１の重心と上下方向Ｄｖに重なる位置に設けられている。このため、排出開口４１は、熱交換体２０と上下方向Ｄｖに重なっている。
排出管４０は、冷媒管８を介して熱交換器５と接続されており、ケーシング１１内から外部に冷媒Ｆを排出する。
【0022】
（熱交換体の構成）
本実形態の熱交換体２０は、仕切り部２１と、板フィン２２と、閉塞板２４とを有する。
本実形態の熱交換体２０は、仕切り部２１と、板フィン２２と、閉塞板２４とを有する。
【0023】
（仕切り部）
本実施形態の仕切り部２１は、金属等の熱伝達性の優れた材料により、上下方向Ｄｖ平面視で排出管４０を囲うように矩形枠状に形成されている。より詳細には、上下方向Ｄｖ平面視で、仕切り部２１の４つの角部２１ｃは、面取りされたような、外側に向けて張り出す湾曲形状に形成されている。すなわち、仕切り部２１の角部２１ｃは、ケーシング１１の角部１１ａと同様の形状に成形されている。
本実施形態の仕切り部２１は、金属等の熱伝達性の優れた材料により、上下方向Ｄｖ平面視で排出管４０を囲うように矩形枠状に形成されている。より詳細には、上下方向Ｄｖ平面視で、仕切り部２１の４つの角部２１ｃは、面取りされたような、外側に向けて張り出す湾曲形状に形成されている。すなわち、仕切り部２１の角部２１ｃは、ケーシング１１の角部１１ａと同様の形状に成形されている。
【0024】
仕切り部２１は、第１隔壁２１ａと、第２隔壁２１ｂとを有する。第１隔壁２１ａは、第２方向Ｄ２に延びる板状に形成され、第１方向Ｄ１に離間して一対設けられている。第２隔壁２１ｂは、第１方向Ｄ１に延びる板状に形成され、第２方向Ｄ２に離間して一対設けられている。一対の第２隔壁２１ｂは、それぞれ、第１隔壁２１ａの第２方向Ｄ２の端部を接続している。第２隔壁２１ｂには、第２隔壁２１ｂを第２方向Ｄ２に貫通する複数のスリット２３が形成されている。流入口は、第１方向Ｄ１に延びている。スリット２３の下縁は、底板１２に接触している。一方、スリット２３の上縁は、天板１３よりも下方に位置している。
【0025】
仕切り部２１は、供給管３０側の第１隔壁２１ａによって、供給管３０から供給された冷媒Ｆの第１方向Ｄ１の流れを遮り、冷媒Ｆの流れを第２方向Ｄ２両側に分岐させる。
本実施形態の仕切り部２１は、底板１２と天板１３とを接続している。
本実施形態の仕切り部２１は、底板１２と天板１３とを接続している。
【0026】
（板フィン）
板フィン２２は、仕切り部２１の内側に、第１方向Ｄ１に並んで複数設けられている。各板フィン２２は、第２方向Ｄ２に延びる矩形板状の部材である。板フィン２２は、金属等の熱伝達性の優れた材料により形成されている。本実施形態では、板フィン２２は、銅により形成されている。このため、板フィン２２の表面温度は、均一となる。板フィン２２は、底板１２から上方に延びている。板フィン２２の上縁は、天板１３から離間し、板フィン２２と天板１３との間には所定のクリアランスＣ１が設けられている。なお、板フィン２２は、仕切り部２１と同程度の高さに形成されていてもよい。また、各板フィン２２は、底板１２と直交する姿勢で配置されている。
板フィン２２は、仕切り部２１の内側に、第１方向Ｄ１に並んで複数設けられている。各板フィン２２は、第２方向Ｄ２に延びる矩形板状の部材である。板フィン２２は、金属等の熱伝達性の優れた材料により形成されている。本実施形態では、板フィン２２は、銅により形成されている。このため、板フィン２２の表面温度は、均一となる。板フィン２２は、底板１２から上方に延びている。板フィン２２の上縁は、天板１３から離間し、板フィン２２と天板１３との間には所定のクリアランスＣ１が設けられている。なお、板フィン２２は、仕切り部２１と同程度の高さに形成されていてもよい。また、各板フィン２２は、底板１２と直交する姿勢で配置されている。
【0027】
複数の板フィン２２は、第２方向Ｄ２に対向するように配置されている。第２方向Ｄ２に対向した一対の板フィン２２の組は、それぞれ第２隔壁２１ｂ沿っており、各板フィン２２は、第２隔壁２１ｂから第１方向Ｄ１に延びている。また、第２方向Ｄ２側面視では、複数の板フィン２２は、仕切り部２１に形成された各スリット２３の上端よりも下側に位置している。
【0028】
これら複数の板フィン２２によって、板フィン２２同士の間には、冷媒Ｆの流路抵抗となる程度に狭小（狭隘）な隙間Ｓ１が形成されている。この板フィン２２同士の隙間Ｓ１は、仕切り部２１のスリット２３と連通している。
板フィン２２同士のピッチＰ１は、例えば０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。また、板フィン２２の厚さＴ１は、例えば０．５ｍｍ程度であり、板フィン２２の高さＨ２は、例えば５．０ｍｍである。
板フィン２２同士のピッチＰ１は、例えば０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。また、板フィン２２の厚さＴ１は、例えば０．５ｍｍ程度であり、板フィン２２の高さＨ２は、例えば５．０ｍｍである。
【0029】
（閉塞板）
閉塞板２４は、板フィン２２の第２方向Ｄ２内側の端部に設けられている。すなわち、閉塞板２４は、板フィン２２の第２方向Ｄ２で第２隔壁２１ｂとは反対側の端部に設けられている。閉塞板２４は、第１方向Ｄ１に延びて、対向する一対の第１隔壁２１ａを接続している。さらに、閉塞板２４は、底板１２に対して直交するように配置され、底板１２と天板１３とを接続している。閉塞板２４は、例えば金属等の伝熱性に優れた材料により形成されている。閉塞板２４には、仕切り部２１の第２隔壁２１ｂと同様に、第１方向Ｄ１に並ぶ複数のスリット２３が形成されている。
閉塞板２４は、板フィン２２の第２方向Ｄ２内側の端部に設けられている。すなわち、閉塞板２４は、板フィン２２の第２方向Ｄ２で第２隔壁２１ｂとは反対側の端部に設けられている。閉塞板２４は、第１方向Ｄ１に延びて、対向する一対の第１隔壁２１ａを接続している。さらに、閉塞板２４は、底板１２に対して直交するように配置され、底板１２と天板１３とを接続している。閉塞板２４は、例えば金属等の伝熱性に優れた材料により形成されている。閉塞板２４には、仕切り部２１の第２隔壁２１ｂと同様に、第１方向Ｄ１に並ぶ複数のスリット２３が形成されている。
【0030】
（攪拌部）
攪拌部７０は、熱交換体２０内の冷媒Ｆを攪拌する。図４に示すように、本実施形態の攪拌部７０は、熱交換体２０内に配置された複数の粒子７１である。複数の粒子７１は、板フィン２２同士の隙間Ｓ１に配置されている。各粒子７１は、例えば金属や樹脂、ポリマー等によりビーズ状（球状）に形成されている。粒子７１の径は、仕切り部２１や閉塞板２４に設けられたスリット２３の幅よりも大きい。このため、冷媒Ｆは熱交換体２０内を流通しつつ、粒子７１が板フィン２２同士の隙間から流れ出ることが防止されている。粒子７１の径は、例えば数μｍから１ｍｍ程度である。
攪拌部７０は、熱交換体２０内の冷媒Ｆを攪拌する。図４に示すように、本実施形態の攪拌部７０は、熱交換体２０内に配置された複数の粒子７１である。複数の粒子７１は、板フィン２２同士の隙間Ｓ１に配置されている。各粒子７１は、例えば金属や樹脂、ポリマー等によりビーズ状（球状）に形成されている。粒子７１の径は、仕切り部２１や閉塞板２４に設けられたスリット２３の幅よりも大きい。このため、冷媒Ｆは熱交換体２０内を流通しつつ、粒子７１が板フィン２２同士の隙間から流れ出ることが防止されている。粒子７１の径は、例えば数μｍから１ｍｍ程度である。
【0031】
本実施形態では、スリット２３同士の隙間Ｓ１内で、複数の粒子７１の密度が５００ｋｇ／ｍ３以上２０００ｋｇ／ｍ３以下となるように、複数の粒子７１が設けられている。
【0032】
（作用効果）
続いて、上述した冷却装置１０の作用効果について説明する。
まず、冷却装置１０内での冷媒Ｆの流れを説明する。
供給管３０からケーシング１１内に供給された冷媒Ｆは、外周通路１５に流入する。このため、冷媒Ｆは外周通路１５によって第２方向Ｄ２両側に分岐し、熱交換体２０を回り込むように流れる。その後、熱交換体２０に冷媒Ｆが供給される。本実施形態では、冷媒Ｆが第２方向Ｄ２両側から供給される。冷媒Ｆは、板フィン２２同士の間を通り、平面視で外周側から中央部Ａｃ側に向けて流れる。この際、板フィン２２は全て冷媒Ｆに液没する。冷媒Ｆは、板フィン２２、複数の粒子７１及び底板１２を介してチップ４ｃと熱交換を行う。これにより、チップ４ｃは冷却される。一方で冷媒Ｆは、チップ４ｃの熱を受けて加熱される。冷媒Ｆは、チップ４ｃの熱よって沸騰して蒸発し、液相冷媒Ｆから気相冷媒Ｆに変化する。加熱された冷媒Ｆは、熱交換体２０から排出管４０を介して直接ケーシング１１外に排出される。
続いて、上述した冷却装置１０の作用効果について説明する。
まず、冷却装置１０内での冷媒Ｆの流れを説明する。
供給管３０からケーシング１１内に供給された冷媒Ｆは、外周通路１５に流入する。このため、冷媒Ｆは外周通路１５によって第２方向Ｄ２両側に分岐し、熱交換体２０を回り込むように流れる。その後、熱交換体２０に冷媒Ｆが供給される。本実施形態では、冷媒Ｆが第２方向Ｄ２両側から供給される。冷媒Ｆは、板フィン２２同士の間を通り、平面視で外周側から中央部Ａｃ側に向けて流れる。この際、板フィン２２は全て冷媒Ｆに液没する。冷媒Ｆは、板フィン２２、複数の粒子７１及び底板１２を介してチップ４ｃと熱交換を行う。これにより、チップ４ｃは冷却される。一方で冷媒Ｆは、チップ４ｃの熱を受けて加熱される。冷媒Ｆは、チップ４ｃの熱よって沸騰して蒸発し、液相冷媒Ｆから気相冷媒Ｆに変化する。加熱された冷媒Ｆは、熱交換体２０から排出管４０を介して直接ケーシング１１外に排出される。
【0033】
本実施形態では、冷却装置１０は、熱交換体２０内の冷媒Ｆを攪拌する攪拌部７０を有する。
これにより、熱交換体２０内部の冷媒Ｆを攪拌することができる。このため、冷媒Ｆの沸騰時に生じる気泡が合一しにくくなり、核沸騰から膜沸騰への遷移点を高熱流束側（高温側）にシフトさせることができる。よって、核沸騰から膜沸騰への遷移を抑制することができる。
これにより、熱交換体２０内部の冷媒Ｆを攪拌することができる。このため、冷媒Ｆの沸騰時に生じる気泡が合一しにくくなり、核沸騰から膜沸騰への遷移点を高熱流束側（高温側）にシフトさせることができる。よって、核沸騰から膜沸騰への遷移を抑制することができる。
【0034】
本実施形態では、攪拌部７０は、熱交換体２０に配置された複数の粒子７１である。
【0035】
本実施形態によれば、複数の粒子７１の間には、冷媒Ｆが流通可能な細かい隙間が形成される。冷媒Ｆは、これら複数の粒子７１間の隙間を通って分散されながら上昇する。さらに、複数の粒子７１は、冷媒Ｆの流れや冷媒Ｆが沸騰した際に生じる揚力によって熱交換体２０内で運動する。これにより、冷媒Ｆが攪拌されて、冷媒Ｆの沸騰によって生じる気泡が合一しにくくなる。よって、核沸騰から膜沸騰への遷移点を、高熱流束側にシフトさせることができる。よって、複数の粒子７１を配置するだけの簡単な構成で、核沸騰から膜沸騰への遷移を抑制することができる。
【0036】
また、熱交換体２０内を複数の粒子７１が運動するため、粒子７１が熱交換体２０との接触を繰り返す。詳細説明すると、まず、粒子７１が熱交換体２０と接触して、熱交換体２０から発熱体の熱を伝達される。その後、粒子７１が熱交換体２０から離間し、粒子７１の全表面と冷媒Ｆとで熱交換が行われて、粒子７１から冷媒Ｆに発熱体の熱がさらに伝達される。その直後、粒子７１は再び熱交換体２０に接触し、熱交換体２０を介して発熱体の熱を吸収する。この流れを繰り返すことにより、冷媒Ｆと発熱体との熱交換がより一層効率良く行われる。よって、冷却効率を向上させることができる。
【0037】
また、これら複数の粒子７１には、汚れや湿分、油分等の不純物を吸収する機能を付加してもよい。これにより、冷却装置１０は、熱交換体２０を流れる冷媒Ｆを清浄化することができる。よって、冷媒Ｆと発熱体との熱交換が促進される為、冷却効率をより一層向上させることができる。
複数の粒子７１に不純物を吸収する機能を付与する方法として、粒子７１を特定の吸着材により形成する方法や、粒子７１の密度を向上させて粒子７１間の隙間に不純物が捕捉されるようにする方法等が挙げられる。
複数の粒子７１に不純物を吸収する機能を付与する方法として、粒子７１を特定の吸着材により形成する方法や、粒子７１の密度を向上させて粒子７１間の隙間に不純物が捕捉されるようにする方法等が挙げられる。
【0038】
本実施形態では、熱交換体２０は、第１方向Ｄ１に並んで複数設けられ、第２方向Ｄ２に延びる板フィン２２をさらに有する。複数の粒子７１は、板フィン２２同士の隙間Ｓ１に配置されている。
【0039】
これにより、板フィン２２同士の隙間Ｓ１内で複数の粒子７１を運動させることができる。これにより、複数の粒子７１の偏りが抑制され、熱交換体２０内で冷媒Ｆを均一に攪拌することができる。したがって、冷媒Ｆの沸騰によって生じる気泡の合一がより一層抑制される。よって、核沸騰から膜沸騰への遷移点を、より高熱流束側にシフトさせることができる。よって、複数の粒子７１を配置するだけの簡単な構成で、核沸騰から膜沸騰への遷移をより一層抑制することができる。
【0040】
本実施形態では、スリット２３同士の隙間内で、複数の粒子７１の密度が５００ｋｇ／ｍ３以上２０００ｋｇ／ｍ３以下となるように、複数の粒子７１が設けられている。
【0041】
これにより、熱流束が上昇し、冷媒Ｆの沸騰が促進された場合に、粒子７１の動きが活発になる。よって、ケーシング１１内の沸騰面上で冷媒Ｆをより攪拌することができる。したがって、核沸騰から膜沸騰への遷移点を、より高熱流束側にシフトさせることができる。よって、核沸騰から膜沸騰への遷移をより一層抑制することができる。
【0042】
なお、本実施形態では、複数の粒子７１の密度が５００ｋｇ／ｍ３以上２０００ｋｇ／ｍ３以下である場合について説明したが、これに限られない。複数の粒子７１の密度は、状況に応じて適宜変更可能である。ただし、複数の粒子７１の密度が５００ｋｇ／ｍ３以上２０００ｋｇ／ｍ３以下である場合、粒子７１の動きを活発にするという点で優位性がある。
【0043】
なお、本実施形態では、第２隔壁２１ｂには、第２方向Ｄ２に等間隔で並ぶ複数のスリット２３が形成されているとしたが、これに限られない。第２隔壁２１ｂには、これら複数のスリット２３に代えて、円形または多角形状の微細な貫通孔等が設けられていてもよい。これら貫通孔は、粒子７１の径よりも小さく形成されている必要がある。また、熱交換体２０に冷媒Ｆを流通させつつ、粒子７１がスリット２３から流出することを防止できればよいので、例えば、スリット２３が形成された第２隔壁２１ｂに代えて、メッシュ材を配置してもよい。また、例えば、第２隔壁２１ｂと閉塞板２４を設けず、板フィン２２の第２方向Ｄ２両端部を第１方向Ｄ１に厚く形成してもよい。これにより、板フィン２２の第２方向Ｄ２両端部で、板フィン２２同士の隙間Ｓ１を粒子７１の径よりも小さくし、粒子７１が板フィン２２同士の隙間から流れ出ることを防止することができる。
【0044】
本実施形態では、仕切り部２１は、底板１２と天板１３とを上下方向Ｄｖに接続するように形成されているとしたが、これに限られない。仕切り部２１は、底板１２から上方に向けて延び、天板１３からは下方に離間するように形成されていてもよい。
【0045】
＜第２実施形態＞
以下、本開示の第２実施形態に係る冷却装置２１０について、図５、図６を参照して説明する。第２実施形態の構成のうち、第１実施形態と共通する構成については、同一の名称、符号を付す等して、説明を適宜省略する。
図５、図６に示すように、本実施形態では、熱交換体２２０は、格子フィン６０と、ピンフィン２５０と、を有する。
以下、本開示の第２実施形態に係る冷却装置２１０について、図５、図６を参照して説明する。第２実施形態の構成のうち、第１実施形態と共通する構成については、同一の名称、符号を付す等して、説明を適宜省略する。
図５、図６に示すように、本実施形態では、熱交換体２２０は、格子フィン６０と、ピンフィン２５０と、を有する。
【0046】
（格子フィン）
格子フィン６０は、上下方向Ｄｖに交差するように水平方向に延在している。また、格子フィン６０の各格子６３は、第１方向Ｄ１に延びる第１ポール６１と、第２方向Ｄ２に延びる第２ポール６２とが組み合わされて正方形状に形成されている。ここでは、格子６３の内縁間の幅のうち、最短の幅を「格子径Ｒ１」と称する。本実施形態では、格子６３は正方形状に形成されているため、格子６３の一辺の長さが格子径Ｒ１となる。
格子フィン６０は、上下方向Ｄｖに交差するように水平方向に延在している。また、格子フィン６０の各格子６３は、第１方向Ｄ１に延びる第１ポール６１と、第２方向Ｄ２に延びる第２ポール６２とが組み合わされて正方形状に形成されている。ここでは、格子６３の内縁間の幅のうち、最短の幅を「格子径Ｒ１」と称する。本実施形態では、格子６３は正方形状に形成されているため、格子６３の一辺の長さが格子径Ｒ１となる。
【0047】
第１ポール６１と第２ポール６２とは、ともに円柱状に形成されている。なお、第１ポール６１と第２ポール６２の形状は、適宜変更可能である。例えば第１ポール６１と第２ポール６２とは、ともに四角柱状に形成されていてもよい。
【0048】
格子フィン６０は、上下方向Ｄｖに並んで、等間隔に複数設けられている。以下では、複数の格子フィン６０のピッチを第１ピッチＰ２と称する。さらに、隣り合う格子フィン６０同士は、上下方向Ｄｖに交差する方向（本実施形態では水平方向）にずらして配置されている。
複数の格子フィン６０は、第１格子フィン６０ａと、第２格子フィン６０ｂとを含む。第１格子フィン６０ａと第２格子フィン６０ｂとは、上下方向Ｄｖに交互に配置されている。第１格子フィン６０ａと第２格子フィン６０ｂとは互い違いに配置されている。このため、上下方向Ｄｖ平面視で、第１格子フィン６０ａの格子６３の中心に、第２格子フィン６０ｂの格子点６４が配置されている。第１格子フィン６０ａ同士は、同一の水平方向位置に配置され、第２格子フィン６０ｂ同士は、同一の水平方向位置に配置される。
複数の格子フィン６０は、第１格子フィン６０ａと、第２格子フィン６０ｂとを含む。第１格子フィン６０ａと第２格子フィン６０ｂとは、上下方向Ｄｖに交互に配置されている。第１格子フィン６０ａと第２格子フィン６０ｂとは互い違いに配置されている。このため、上下方向Ｄｖ平面視で、第１格子フィン６０ａの格子６３の中心に、第２格子フィン６０ｂの格子点６４が配置されている。第１格子フィン６０ａ同士は、同一の水平方向位置に配置され、第２格子フィン６０ｂ同士は、同一の水平方向位置に配置される。
【0049】
図示の例では、第１格子フィン６０ａが２段設けられ、第２格子フィン６０ｂが１段設けられているが、これに限られない。第１格子フィン６０ａの段数と第２格子フィン６０ｂの段数は、適宜変更可能である。
また、複数の格子フィン６０のうち最も上方の格子フィン６０と天板１３との間には、所定のクリアランスＣ１が設けられている。
また、複数の格子フィン６０のうち最も上方の格子フィン６０と天板１３との間には、所定のクリアランスＣ１が設けられている。
【0050】
（ピンフィン）
ピンフィン２５０は、上下方向Ｄｖに延びて格子フィン６０を支持する支柱である。ピンフィン２５０は、上下方向Ｄｖ平面視で、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に並ぶ格子状に配列されている。ここでは、第１方向Ｄ１に延びるピンフィン２５０の列を第１ピン列２５１と称し、第２方向Ｄ２に延びるピンフィン２５０の列を第２ピン列２５２と称する。隣り合う第１ピン列２５１同士は、互い違いに配列されている。このため、隣り合う第１ピン列２５１の組を構成する複数のピンフィン２５０は、第１方向Ｄ１に延びるジグザグ状に配置されている。同様に、隣り合う第２ピン列２５２同士は、互い違いに配列されている。このため、隣り合う第２ピン列２５２の組を構成する複数のピンフィン２５０は、第２方向Ｄ２に延びるジグザグ状に配置されている。
ピンフィン２５０は、上下方向Ｄｖに延びて格子フィン６０を支持する支柱である。ピンフィン２５０は、上下方向Ｄｖ平面視で、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に並ぶ格子状に配列されている。ここでは、第１方向Ｄ１に延びるピンフィン２５０の列を第１ピン列２５１と称し、第２方向Ｄ２に延びるピンフィン２５０の列を第２ピン列２５２と称する。隣り合う第１ピン列２５１同士は、互い違いに配列されている。このため、隣り合う第１ピン列２５１の組を構成する複数のピンフィン２５０は、第１方向Ｄ１に延びるジグザグ状に配置されている。同様に、隣り合う第２ピン列２５２同士は、互い違いに配列されている。このため、隣り合う第２ピン列２５２の組を構成する複数のピンフィン２５０は、第２方向Ｄ２に延びるジグザグ状に配置されている。
【0051】
また、第２ピン列２５２を構成するピンフィン２５０同士のピッチは、第１ピン列２５１を構成するピンフィン２５０同士のピッチよりも狭くなっている。以下では、第２ピン列２５２を構成するピンフィン２５０同士のピッチを第２ピッチＰ３と称する。
なお、第１ピン列２５１を構成するピンフィン２５０同士のピッチが、第２ピン列２５２を構成するピンフィン２５０同士のピッチよりも狭くなっていてもよい。この場合、第１ピン列２５１を構成するピンフィン２５０同士のピッチが第２ピッチＰ３となる。
なお、第１ピン列２５１を構成するピンフィン２５０同士のピッチが、第２ピン列２５２を構成するピンフィン２５０同士のピッチよりも狭くなっていてもよい。この場合、第１ピン列２５１を構成するピンフィン２５０同士のピッチが第２ピッチＰ３となる。
【0052】
各ピンフィン２５０は、格子フィン６０と直交している。本実施形態では、ピンフィン２５０は、円柱状に形成されている。なお、ピンフィン２５０の形状は、適宜変更可能である。例えば、ピンフィン２５０は、四角柱状に形成されていてもよい。
【0053】
続いて、上述した格子フィン６０、及びピンフィン２５０の寸法について説明する。
格子フィン６０の格子径Ｒ１と第１ピッチＰ２、及びピンフィン２５０の第２ピッチＰ３は、ともに数十μｍ以上であることが好ましい。例えば、格子径Ｒ１は３００μｍ、第１ピッチＰ２は１５０μｍ、第２ピッチＰ３は０，４５ｍｍ以上０．６ｍｍ以下に設計されている。また、ピンフィン２５０の上下方向Ｄｖの高さＨ３は、例えば３ｍｍに設計されている。
格子フィン６０、及びピンフィン２５０の各寸法は、適宜変更可能である。
格子フィン６０の格子径Ｒ１と第１ピッチＰ２、及びピンフィン２５０の第２ピッチＰ３は、ともに数十μｍ以上であることが好ましい。例えば、格子径Ｒ１は３００μｍ、第１ピッチＰ２は１５０μｍ、第２ピッチＰ３は０，４５ｍｍ以上０．６ｍｍ以下に設計されている。また、ピンフィン２５０の上下方向Ｄｖの高さＨ３は、例えば３ｍｍに設計されている。
格子フィン６０、及びピンフィン２５０の各寸法は、適宜変更可能である。
【0054】
（攪拌部）
攪拌部２７０は、供給管３０に設けられて供給管３０を流れる冷媒Ｆの流量を調整するバルブ７２（流量調整部）を有する。バルブ７２は、例えば制御ユニット７（図１参照）の制御等を受けることにより、流入管の開度を調整する。
攪拌部２７０は、供給管３０に設けられて供給管３０を流れる冷媒Ｆの流量を調整するバルブ７２（流量調整部）を有する。バルブ７２は、例えば制御ユニット７（図１参照）の制御等を受けることにより、流入管の開度を調整する。
【0055】
（作用効果）
続いて、上述した冷却装置２１０の作用効果について説明する。
本実施形態では、攪拌部２７０は、供給管３０に設けられて供給管３０を流れる冷媒Ｆの流量を調整するバルブ７２を有する。
続いて、上述した冷却装置２１０の作用効果について説明する。
本実施形態では、攪拌部２７０は、供給管３０に設けられて供給管３０を流れる冷媒Ｆの流量を調整するバルブ７２を有する。
【0056】
本実施形態によれば、ケーシング１１内に供給される冷媒Ｆの供給量を短時間で変化させることができる。これにより、冷媒Ｆの流れに振動を与えることができる。よって、ケーシング１１内の沸騰面上で冷媒Ｆを攪拌することができる。したがって、核沸騰から膜沸騰への遷移点を、高熱流束側にシフトさせることができる。よって、核沸騰から膜沸騰への遷移を抑制することができる。また、流量の調整することにより、最適な振動に調整することもできる。
【0057】
上記実施形態では、流量調整部が流入管の開度を調整するバルブ７２である場合について説明したがこれに限られない。流量調整部は、ポンプであってもよい。また、流量調整部は、バルブ７２とポンプとを有するものであってもよい。
【0058】
＜第２実施形態の第１変形例＞
続いて、図７を参照して、第２実施形態の第１変形例について説明する。
図７に示すように、本変形例では、攪拌部２７０は、バルブ７２に加え、熱交換体２２０に配置された、例えば第１実施形態の複数の粒子７１をさらに有する。これら複数の粒子７１の径は、格子フィン６０の格子径Ｒ１及び第１ピッチＰ２、ピンフィン２５０の第２ピッチＰ３よりも小さいことが好ましい。
なお、本実施形態の攪拌部２７０が有する粒子は、第１実施形態の粒子７１に限られず、形状や材質は適宜変更可能である。
続いて、図７を参照して、第２実施形態の第１変形例について説明する。
図７に示すように、本変形例では、攪拌部２７０は、バルブ７２に加え、熱交換体２２０に配置された、例えば第１実施形態の複数の粒子７１をさらに有する。これら複数の粒子７１の径は、格子フィン６０の格子径Ｒ１及び第１ピッチＰ２、ピンフィン２５０の第２ピッチＰ３よりも小さいことが好ましい。
なお、本実施形態の攪拌部２７０が有する粒子は、第１実施形態の粒子７１に限られず、形状や材質は適宜変更可能である。
【0059】
これにより、冷媒Ｆの供給量の変化による冷媒Ｆの流れの振動によって、複数の粒子７１が熱交換体２２０内で活発に運動する。このため、流れの振動に加えて、複数の粒子７１の活発な運動によって、ケーシング１１内の沸騰面近傍の境界層に動きを加えることができる。よって、沸騰面付近の高温流体と周囲の低温流体との混合が促進される。したがって、核沸騰から膜沸騰への遷移点を、より高熱流束側にシフトさせることができる。よって、核沸騰から膜沸騰への遷移をより一層抑制することができる。
【0060】
＜第２実施形態の第２変形例＞
続いて、図８を参照して、第２実施形態の第２変形例について説明する。
図８に示すように、本変形例では、攪拌部２７０は、バルブ７２に加え、ケーシング１１内に音波ＳＷを伝播させる音波部７３を有する。
続いて、図８を参照して、第２実施形態の第２変形例について説明する。
図８に示すように、本変形例では、攪拌部２７０は、バルブ７２に加え、ケーシング１１内に音波ＳＷを伝播させる音波部７３を有する。
【0061】
これにより、攪拌部２７０は、冷媒Ｆに音波ＳＷを加えることで、冷媒Ｆをさらに攪拌することができる。よって、核沸騰から膜沸騰への遷移点を、より高熱流束側にシフトさせることができる。したがって、核沸騰から膜沸騰への遷移をより一層抑制することができる。
【0062】
＜第２実施形態の第３変形例＞
続いて、図９を参照して、第２実施形態の第３変形例について説明する。
図９に示すように、本変形例では、攪拌部２７０は、バルブ７２に加え、第１変形例の複数の粒子７１と、第２変形例の音波部７３とを有する。
続いて、図９を参照して、第２実施形態の第３変形例について説明する。
図９に示すように、本変形例では、攪拌部２７０は、バルブ７２に加え、第１変形例の複数の粒子７１と、第２変形例の音波部７３とを有する。
【0063】
これにより、攪拌部２７０は、バルブ７２の流量調整による振動と、音波部７３から伝播される音波ＳＷとによって粒子７１が激しく運動する。このため、冷媒Ｆがより一層攪拌される。よって、核沸騰から膜沸騰への遷移点を、より高熱流束側にシフトさせることができる。したがって、核沸騰から膜沸騰への遷移をより一層抑制することができる。
【0064】
＜第３実施形態＞
以下、本開示の第３実施形態に係る冷却装置３１０について、図１０を参照して説明する。第３実施形態の構成のうち、上記実施形態と共通する構成については、同一の名称、符号を付す等して、説明を適宜省略する。
図１０に示すように、本実施形態では、攪拌部３７０は、複数の粒子（運動体）３７１と、磁力部７４と、を有する。複数の粒子３７１は、磁性体により形成されている。複数の粒子３７１は、熱交換体３２０内に配置されている。磁力部７４は、ケーシング１１の外周側に設けられている。本実施形態では、磁力部７４は、ケーシング１１を第１方向Ｄ１から挟み込みように設けられている。磁力部７４は、ケーシング１１内の複数の粒子３７１に磁力を加える。
以下、本開示の第３実施形態に係る冷却装置３１０について、図１０を参照して説明する。第３実施形態の構成のうち、上記実施形態と共通する構成については、同一の名称、符号を付す等して、説明を適宜省略する。
図１０に示すように、本実施形態では、攪拌部３７０は、複数の粒子（運動体）３７１と、磁力部７４と、を有する。複数の粒子３７１は、磁性体により形成されている。複数の粒子３７１は、熱交換体３２０内に配置されている。磁力部７４は、ケーシング１１の外周側に設けられている。本実施形態では、磁力部７４は、ケーシング１１を第１方向Ｄ１から挟み込みように設けられている。磁力部７４は、ケーシング１１内の複数の粒子３７１に磁力を加える。
【0065】
（作用効果）
続いて、上述した冷却装置３１０の作用効果について説明する。
本実施形態では、攪拌部３７０は、熱交換体３２０に配置された複数の粒子３７１と、複数の粒子３７１に磁力を加える磁力部７４と、を有してもよい。
続いて、上述した冷却装置３１０の作用効果について説明する。
本実施形態では、攪拌部３７０は、熱交換体３２０に配置された複数の粒子３７１と、複数の粒子３７１に磁力を加える磁力部７４と、を有してもよい。
【0066】
本実施形態によれば、複数の粒子３７１は、磁力によって熱交換体３２０内で活発に運動する。これにより、冷媒Ｆの沸騰によって生じる気泡の合一がより一層抑制される。よって、核沸騰から膜沸騰への遷移点を、より高熱流束側にシフトさせることができる。したがって、核沸騰から膜沸騰への遷移をより一層抑制することができる。
【0067】
なお、本実施形態では、運動体が複数の粒子３７１である場合について説明したが、これに限られない。運動体は、例えば磁性体をプロペラ状に形成したものであってもよい。
【0068】
（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。上述した各実施形態と各変形例とを適宜組み合わせることも可能である。
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。上述した各実施形態と各変形例とを適宜組み合わせることも可能である。
【0069】
上記実施形態では、冷却装置１０、２１０、３１０は、サーバ４に搭載されたＣＰＵやＧＰＵ等のチップ４ｃを冷却するコールドプレートである場合について説明したが、これに限られない。冷却装置１０、２１０、３１０は、チップ４ｃ以外の発熱体を冷却してもよい。
【0070】
上記実施形態では、ケーシング１１が直方体状に形成される場合について説明したが、これに限られない。ケーシング１１は、例えば直方体以外の多角形状に形成されていてもよく、例えば円板状に形成されていてもよい。同様に、熱交換体２０、２２０、３２０の形状も直方体状に限られず、外周通路１５の形状も矩形枠状に限られない。すなわち、熱交換体２０、２２０、３２０は、例えば直方体以外の多角形状に形成されていてもよく、例えば円板状に形成されていてもよい。また、外周通路１５は、矩形以外の多角形枠状に形成されていてもよく、例えば円環状に形成されていてもよい。
【0071】
上記実施形態では、供給部は供給開口３１を有した供給管３０であり、排出部は排出開口４１を有した排出管４０であるとしたが、これに限られない。供給部は供給開口３１のみから構成され、排出部は排出開口４１のみから構成されていてもよい。この場合、冷媒管８は、供給開口３１及び排出開口４１に直接接続される。また、供給開口３１は、側板１４に接続されているとしたが、これに限られない。供給開口３１は、例えば天板１３のうち外周通路１５と上下方向Ｄｖに重なる位置に接続していてもよい。また、排出開口４１は、ケーシング１１の中央部Ａｃで天板１３と接続しているとしたが、これに限られない。排出開口４１は、熱交換体２０、２２０、３２０と上下方向Ｄｖに重なる位置であれば、上下方向Ｄｖ平面視で、ケーシング１１の中央部Ａｃよりも外周側に配置されていてもよい。
【0072】
＜付記＞
各実施形態に記載の冷却装置１０、２１０、３１０は、例えば以下のように把握される。
各実施形態に記載の冷却装置１０、２１０、３１０は、例えば以下のように把握される。
【0073】
（１）第１の態様に係る冷却装置１０、２１０、３１０は、発熱体に載置される底板１２、前記底板１２に対向する天板１３、及び、前記底板１２と前記天板１３とを外周側で接続する側板１４を有し、中空状とされたケーシング１１と、前記ケーシング１１内で前記底板１２上に設けられ、冷媒Ｆが内部を流通可能とされた熱交換体２０、２２０、３２０と、前記ケーシング１１内に外部から冷媒Ｆを供給する供給部と、前記ケーシング１１内から冷媒Ｆを外部に排出する排出部と、前記熱交換体２０、２２０、３２０内の冷媒Ｆを攪拌する攪拌部７０、２７０、３７０と、を備える。
発熱体の例として、上記実施形態のチップ４ｃが挙げられる。
供給部の例として、上記実施形態の供給管３０等が挙げられ、排出部の例として、上記実施形態の排出管４０等が挙げられる。
発熱体の例として、上記実施形態のチップ４ｃが挙げられる。
供給部の例として、上記実施形態の供給管３０等が挙げられ、排出部の例として、上記実施形態の排出管４０等が挙げられる。
【0074】
これにより、熱交換体２０、２２０、３２０内部の冷媒Ｆを攪拌することができる。このため、冷媒Ｆの沸騰時に生じる気泡が合一しにくくなり、核沸騰から膜沸騰への遷移点を高熱流束側（高温側）にシフトさせることができる。
【0075】
（２）第２の態様に係る冷却装置１０は、（１）の冷却装置１０であって、前記攪拌部７０は、前記熱交換体２０に配置された複数の粒子７１であってもよい。
【0076】
本態様によれば、複数の粒子７１の間には、冷媒Ｆが流通可能な細かい隙間Ｓ１が形成される。冷媒Ｆは、これら複数の粒子７１間の隙間Ｓ１を通って分散されながら上昇する。さらに、複数の粒子７１は、冷媒Ｆの流れや冷媒Ｆが沸騰した際に生じる揚力によって熱交換内で運動する。これにより、冷媒Ｆの沸騰によって生じる気泡が合一しにくくなる。よって、核沸騰から膜沸騰への遷移点を、高熱流束側にシフトさせることができる。
【0077】
（３）第３の態様に係る冷却装置１０は、（２）の冷却装置１０であって、前記熱交換体２０は、上下方向Ｄｖに交差する第１方向Ｄ１に並ぶ複数の板フィン２２を有し、各前記板フィン２２は、上下方向Ｄｖ及び前記第１方向Ｄ１に交差する第２方向Ｄ２に延び、前記複数の粒子７１は、前記板フィン２２同士の隙間Ｓ１に配置されていてもよい。
【0078】
本態様によれば、板フィン２２同士の隙間Ｓ１内で複数の粒子７１を運動させることができる。これにより、複数の粒子７１の偏りが抑制され、熱交換体２０内で冷媒Ｆを均一に攪拌することができる。
【0079】
（４）第４の態様に係る冷却装置１０は、（２）又は（３）の冷却装置１０であって、前記複数の粒子７１の密度が５００ｋｇ／ｍ３以上２０００ｋｇ／ｍ３以下となるように、前記複数の粒子７１が設けられていてもよい。
【0080】
これにより、熱流束が上昇し、冷媒Ｆの沸騰が促進された場合に、粒子７１の動きが活発になる。よって、ケーシング１１内の沸騰面上で冷媒Ｆをより攪拌することができる。したがって、核沸騰から膜沸騰への遷移点を、より高熱流束側にシフトさせることができる。
【0081】
（５）第５の態様に係る冷却装置２１０は、（１）の冷却装置２１０であって、前記攪拌部２７０は、前記供給部に設けられて前記供給部を流れる冷媒Ｆの流量を調整する流量調整部を有してもよい。
流量調整部の例として、上記実施形態のバルブ７２等が挙げられる。
流量調整部の例として、上記実施形態のバルブ７２等が挙げられる。
【0082】
本態様によれば、ケーシング１１内に供給される冷媒Ｆの供給量を短時間で変化させることができる。これにより、冷媒Ｆの流れに振動を与えることができる。よって、ケーシング１１内の沸騰面上で冷媒Ｆを攪拌することができる。したがって、核沸騰から膜沸騰への遷移点を、高熱流束側にシフトさせることができる。
【0083】
（６）第６の態様に係る冷却装置２１０は、（５）の冷却装置２１０であって、前記攪拌部２７０は、前記熱交換体２２０に配置された複数の粒子７１をさらに有してもよい。
【0084】
これにより、冷媒Ｆの供給量の変化による冷媒Ｆの流れの振動によって、複数の粒子７１が熱交換体２２０内で活発に運動する。このため、流れの振動に加えて、複数の粒子７１の活発な運動によって、ケーシング１１内の沸騰面近傍の境界層に動きを加えることができる。よって、沸騰面付近の高温流体と周囲の低温流体との混合が促進される。したがって、核沸騰から膜沸騰への遷移点を、より高熱流束側にシフトさせることができる。
【0085】
（７）第７の態様に係る冷却装置２１０は、（５）又は（６）の冷却装置２１０であって、前記攪拌部２７０は、前記ケーシング１１内に音波ＳＷを伝播させる音波部７３をさらに有してもよい。
【0086】
これにより、攪拌部２７０は、冷媒Ｆに音波ＳＷを加えることで、冷媒Ｆをさらに攪拌することができる。よって、核沸騰から膜沸騰への遷移点を、より高熱流束側にシフトさせることができる。
【0087】
（８）第８の態様に係る冷却装置３１０は、（１）の冷却装置３１０であって、前記攪拌部３７０は、前記熱交換体３２０に配置され、磁性体により形成された運動体と、前記運動体に磁力を加える磁力部７４と、を有してもよい。
運動体の例として、上記実施形態の複数の粒子３７１等が挙げられる。
運動体の例として、上記実施形態の複数の粒子３７１等が挙げられる。
【0088】
本態様によれば、運動体は、磁力によって熱交換体３２０内で活発に運動する。これにより、冷媒Ｆの沸騰によって生じる気泡の合一がより一層抑制される。よって、核沸騰から膜沸騰への遷移点を、より高熱流束側にシフトさせることができる。
【符号の説明】
【0089】
１…冷却システム、２…ラック、３…サーバシャーシ、４…サーバ、４ａ…サーバケーシング、４ｂ…サーバボード、４ｃ…チップ（発熱体）、５…熱交換器、６…ポンプ、７…制御ユニット、８…冷媒管、１０…冷却装置、１１…ケーシング、１１ａ…角部、１２…底板、１３…天板、１４…側板、１４ａ…第１側板、１４ｂ…第２側板、１５…外周通路、２０…熱交換体、２１…仕切り部、２１ａ…第１隔壁、２１ｂ…第２隔壁、２１ｃ…角部、２２…板フィン、２３…スリット、２４…閉塞板、３０…供給管（供給部）、３１…供給開口、４０…排出管（排出部）、４１…排出開口、５０…ピンフィン、６０…格子フィン、６０ａ…第１格子フィン、６０ｂ…第２格子フィン、６１…第１ポール、６２…第２ポール、６３…格子、６４…格子点、７０…攪拌部、７１…粒子、７２…バルブ（流量調整部）、７３…音波部、７４…磁力部、２１０…冷却装置、２２０…熱交換体、２５０…ピンフィン、２５１…第１ピン列、２５２…第２ピン列、２７０…攪拌部、３１０…冷却装置、３２０…熱交換体、３７０…攪拌部、３７１…粒子（運動体）、Ａ１…熱交換領域、Ａｃ…中央部、Ｃ１…クリアランス、Ｄｖ…上下方向、Ｄ１…第１方向、Ｄ２…第２方向、Ｆ…冷媒、Ｈ１…高さ、Ｈ２…高さ、Ｈ３…高さ、Ｌ１…幅、Ｐ１…ピッチ、Ｐ２…第１ピッチ、Ｐ３…第２ピッチ、Ｒ１…格子径、Ｓ１…隙間、ＳＷ…音波、Ｔ１…厚さ、Ｗ１…幅
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】