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(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】P2024179763
(43)【公開日】2024-12-26
(54)【発明の名称】沸騰冷却装置
(51)【国際特許分類】
F28D 15/04 20060101AFI20241219BHJP
F28D 15/02 20060101ALI20241219BHJP
H01L 23/427 20060101ALI20241219BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20241219BHJP
【ＦＩ】
F28D15/04 B
F28D15/02 M
F28D15/02 E
H01L23/46 A
H05K7/20 Q
F28D15/02 101L
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023098890
(22)【出願日】2023-06-16
(71)【出願人】
【識別番号】000005234
【氏名又は名称】富士電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003177
【氏名又は名称】弁理士法人旺知国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】田中 孝典
【テーマコード（参考）】
5E322
5F136
【Ｆターム（参考）】
5E322AA05
5E322AA11
5E322DB02
5E322DB06
5E322DB12
5E322FA01
5F136CC35
(57)【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
【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。
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。
【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。
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。
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。
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。
【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】
【特許文献1】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】
【図1】第１実施形態に係る沸騰冷却装置の概略図である。
【図2】伝熱面の平面図である。
【図3】伝熱面の一部の断面図である。
【図4】比較例の気泡挙動を説明するための断面図である。
【図5】比較例の気泡挙動を説明するための平面図である。
【図6】比較例の気泡挙動を説明するための断面図である。
【図7】比較例の気泡挙動を説明するための平面図である。
【図8】伝熱面の一部を拡大した平面図である。
【図9】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。
【図10】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。
【図11】乾き領域の拡大を説明するための図である。
【図12】乾き領域の拡大を説明するための図である。
【図13】乾き領域の拡大を説明するための図である。
【図14】乾き領域の拡大の抑制を説明するための図である。
【図15】乾き領域の拡大の抑制を説明するための図である。
【図16】乾き領域の拡大の抑制を説明するための図である。
【図17】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。
【図18】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。
【図19】溝の気泡を押し込む力を説明するための図である。
【図20】溝の毛細管力を説明するための縦断面図である。
【図21】第２実施形態に係る沸騰冷却装置の概略図である。
【図22】伝熱面の平面図である。
【図23】比較例の気泡挙動を説明するための断面図である。
【図24】比較例の気泡挙動を説明するための断面図である。
【図25】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。
【図26】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。
【図27】変形例の伝熱面の平面図である。
【図28】第３実施形態の伝熱部材の斜視図である。
【図29】変形例の伝熱部材の斜視図である。
【図30】変形例の溝の断面図である。
【図31】変形例の溝の断面図である。
【図32】変形例の溝の断面図である。
【図33】変形例の伝熱部材の断面図である。
【図34】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。
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】
典型的には、Ｚ軸が鉛直線であり、Ｚ１方向が鉛直上方に相当し、Ｚ２方向が鉛直下方に相当する。なお、実空間でのＺ軸の向きは、沸騰冷却装置１００の設置姿勢に応じて決められる。Ｚ軸は、鉛直線に対して４５°以下の範囲内で傾斜してもよい。また、以下では、単に「上方」とは、鉛直線に沿う方向での位置を示しており、鉛直上方および鉛直斜め上方の双方を概念として含む。同様に、単に「下方」とは、鉛直線に沿う方向での位置を示しており、鉛直下方および鉛直斜め下方の双方を概念として含む。
【0012】
図１に示す沸騰冷却装置１００は、発熱体９を冷却する。発熱体９は、例えば、ダイオードまたはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のパワー半導体素子である。パワー半導体素子は、例えば、鉄道車両、自動車または家庭用電気機械等に搭載されるインバーターまたは整流器等のパワーエレクトロニクス製品に搭載される。なお、発熱体９は、パワー半導体素子に限定されず、冷却を必要とするのであれば、駆動または通電等により発熱する他の電気部品または電子部品でもよい。また、図１の例では、発熱体９は直方体であるが、発熱体９の形状は任意である。
【0013】
沸騰冷却装置１００は、熱輸送媒体Ｍ１の沸騰で生じる潜熱を利用する冷却器である。当該潜熱を利用した冷却は、沸騰冷却と称される。沸騰冷却装置１００は、受熱部１と、放熱部２と、熱輸送管部６と、熱輸送媒体Ｍ１とを有する。熱輸送管部６は、第１管部３と第２管部４とを有する。熱輸送媒体Ｍ１は、発熱体９を冷却させるための熱輸送に用いる液状の媒体である。
【0014】
受熱部１は、液状の熱輸送媒体Ｍ１を収容する空間である受熱室Ｓ１を有する構造体であり、発熱体９からの熱を受ける。受熱部１では、発熱体９の熱によって熱輸送媒体Ｍ１が気化されることにより気相熱輸送媒体が生成される。
【0015】
受熱部１は、容器１０と伝熱部材５とを有する。容器１０は、熱輸送媒体Ｍ１を収容する。例えば、容器１０の底部には、板状の伝熱部材５が設けられる。伝熱部材５は、発熱体９で生じる熱を熱輸送媒体Ｍ１に伝える。伝熱部材５は、取付面５９と伝熱面５０とを有する。取付面５９は、発熱体９を取り付け可能に構成される。伝熱面５０は、容器１０の内部に露出しており、熱輸送媒体Ｍ１と接触している。伝熱面５０には、発熱体９から伝熱部材５を介して熱輸送媒体Ｍ１に熱が伝わり、伝熱面５０の近傍の熱輸送媒体Ｍ１の温度が沸点以上に過熱される。このため、伝熱面５０では、当該熱により、複数の気泡Ｂが発生する。なお、容器１０と伝熱部材５とは一体で形成されてもよいし、別体で形成されてもよい。容器１０および伝熱部材５の各材料は、特に限定されないが、例えば、アルミニウムおよび銅等の金属、または当該金属を含む合金等である。
【0016】
熱輸送媒体Ｍ１としては、特に限定されないが、例えば、水等の水系冷媒、メタノール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒、エチレングリコール等のグリコール系冷媒、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷媒、およびブタン等の炭化水素系冷媒等が挙げられる。なお、熱輸送媒体Ｍ１には、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤または炭化水素系界面活性剤等の界面活性剤等を含んでもよい。また、熱輸送媒体Ｍ１は、前述の２種以上冷媒を含んでもよい。
【0017】
放熱部２は、内部空間である凝縮室Ｓ２を有する構造体であり、受熱部１からの熱を放熱する。凝縮室Ｓ２は、熱輸送媒体Ｍ１を気化した状態から凝縮液化させる空間である。放熱部２では、受熱部１で生成された気相熱輸送媒体が凝縮されることにより液相熱輸送媒体が生成される。放熱部２は、凝縮室Ｓ２の気相熱輸送媒体を外部の流体との熱交換により放熱することにより凝縮液化させる。当該外部の流体は、凝縮室Ｓ２の外部を流動する流体であればよく、特に限定されず、液体でも気体でもよいが、典型的には、例えば空気である。
【0018】
放熱部２は、冷却部材２１とケース２０とを有する。冷却部材２１は、気化した熱輸送媒体Ｍ１を冷却する構造体である。冷却部材２１は、例えば、冷却された流体が流れる冷却管である。なお、冷却部材２１の代わりに、冷却用のフィンがケース２０に取り付けられてもよい。また、ケース２０は、凝縮室Ｓ２を有する。ケース２０の材料は、特に限定されないが、例えば、アルミニウムおよび銅等の金属、または当該金属を含む合金等である。
【0019】
第１管部３は、受熱部１および放熱部２のそれぞれに接続される蒸気管である。同様に、第２管部４は、受熱部１および放熱部２のそれぞれに接続される液管である。第１管部３よび第２管部４のそれぞれは、受熱部１内の空間と放熱部２内の空間とを連通させる。第１管部３は、気相熱輸送媒体を受熱部１から放熱部２に流す。一方、第２管部４は、液相熱輸送媒体を放熱部２から受熱部１に流す。第１管部３および第２管部４の各材料は、特に限定されないが、例えば、アルミニウムおよび銅等の金属、または当該金属を含む合金等である。
【0020】
以上の沸騰冷却装置１００では、受熱部１において、熱輸送媒体Ｍ１が発熱体９からの熱により加熱され、熱輸送媒体Ｍ１が気化されることにより、気相熱輸送媒体が生成される。当該気相熱輸送媒体は、密度の減少により第１管部３を通じて上昇し、放熱部２に輸送される。放熱部２では、当該気相熱輸送媒体が放熱により冷却され、当該気相熱輸送媒体が凝縮されることにより、液相熱輸送媒体が生成される。当該液相熱輸送媒体は、密度の増大により第２管部４を通じて下降することにより受熱部１に輸送される。このように、受熱部１の熱輸送媒体Ｍ１が、第１管部３、放熱部２、第２管部４および受熱部１の順に循環することで、発熱体９は冷却される。
【0021】
１－２．伝熱面５０
図２は、伝熱面５０の平面図である。図３は、伝熱面５０の一部の断面図である。図２に示す例では、伝熱面５０の平面形状は、四角形である。なお、伝熱面５０の平面形状は、四角形以外の多角形または円形等であってもよい。
図２は、伝熱面５０の平面図である。図３は、伝熱面５０の一部の断面図である。図２に示す例では、伝熱面５０の平面形状は、四角形である。なお、伝熱面５０の平面形状は、四角形以外の多角形または円形等であってもよい。
【0022】
図２に示すように、伝熱面５０には複数の溝５１が設けられる。各溝５１は、直線状の凹部であって、伝熱面５０に形成された凹みである。複数の溝５１は、互いに離間し、放射状に配置される。各溝５１は、伝熱面５０の外縁５０１から伝熱面５０の内側に向かって延びる。図２の例では、各溝５１は、外縁５０１から伝熱面５０の平面視での中心Ｏ１に向かって延びる。また、各溝５１の幅Ｗは、外縁５０１から伝熱面５０の内側に向かって単調減少する。図２の例では、各溝５１の幅Ｗは、外縁５０１から中心Ｏ１に向かって徐々に減少する。なお、各溝５１の幅Ｗは、段階的に減少してもよい。また、複数の溝５１は、互いに分離しているが、中心Ｏ１で繋がっていてもよい。
【0023】
図３に示すように、各溝５１の断面形状は、Ｖ字形である。各溝５１は、開口縁５１１と最深部５１２とを有する。開口縁５１１は、各溝５１のうち最もＺ１方向に位置する部分である。最深部５１２は、各溝５１のうち最もＺ２方向に位置する部分である。各溝５１の幅Ｗは、開口縁５１１から最深部５１２に向かって減少する。よって、開口縁５１１の幅Ｗは、最深部５１２の幅Ｗよりも大きい。なお、図３の例では、最深部５１２の幅Ｗは、零（０）である。また、図３の例では、複数の溝５１の各深さＤは、開口縁５１１の幅Ｗよりも大きい。
【0024】
１－３．沸騰伝熱特性
図４および図６のそれぞれは、比較例の気泡挙動を説明するための断面図である。図５および図７のそれぞれは比較例の気泡挙動を説明するための平面図である。図４～図７に示す比較例の伝熱面５０ｘは、平坦面であって、複数の溝５１が設けられていない。
図４および図６のそれぞれは、比較例の気泡挙動を説明するための断面図である。図５および図７のそれぞれは比較例の気泡挙動を説明するための平面図である。図４～図７に示す比較例の伝熱面５０ｘは、平坦面であって、複数の溝５１が設けられていない。
【0025】
熱輸送媒体Ｍ１が発熱体９からの熱により加熱され、熱輸送媒体Ｍ１が気化される。この結果、図４および図５に示すように、伝熱面５０ｘ上には多数の気泡Ｂが発生し、その後、伝熱面５０ｘから離脱する。気泡Ｂの数が増加すると、図６および図７に示すように、気泡Ｂ同士が接触して合体することにより、大型な合体気泡Ｂ０が形成される。
【0026】
発熱体９は平面視で伝熱面５０ｘの全領域に重なるように配置される場合を想定する。この場合、伝熱面５０ｘの中央付近は特に温度が高くなり易い。加えて、気泡Ｂは受熱部１の受熱室Ｓ１内の対流によって内側に集まり易い。このため、大型な合体気泡Ｂ０は、伝熱面５０ｘの中央付近に形成され易い。
【0027】
大型な合体気泡Ｂ０の底部には大型な乾き領域Ｓｘが発生する。乾き領域Ｓｘは、伝熱面５０のうち熱輸送媒体Ｍ１が接触せずに伝熱に寄与しない領域である。乾き領域Ｓｘは伝熱に寄与しないため、乾き領域Ｓｘが大型化するほど沸騰熱伝達性能が低下してしまう。加えて、伝熱面５０ｘに多数の気泡Ｂが密集すると、伝熱面５０ｘの周囲から大型な合体気泡Ｂ０までの熱輸送媒体Ｍ１の移動が妨げられてしまう。このため、乾き領域Ｓｘが再び濡れることが阻害されてしまう。
【0028】
この乾き領域Ｓｘの拡大および乾き領域Ｓｘの濡れの阻害を抑制するためには、熱輸送媒体Ｍ１に界面活性剤が添加されていることが好ましい。界面活性剤が添加されていることで、添加されていない場合に比べ、気泡Ｂ同士の合体を抑制することができるとともに、伝熱面５０からの気泡Ｂの離脱を促進することができる。
【0029】
しかし、前述の大型な乾き領域Ｓｘは、界面活性剤が添加された熱輸送媒体Ｍ１を用いた場合であっても発生し得る。このため、界面活性剤が添加された熱輸送媒体Ｍ１を用いただけでは、沸騰熱伝達製造の低下を充分に抑制することが難しい。そこで、本実施形態では、複数の溝５１を有する伝熱面５０が用いられる。
【0030】
１－４．伝熱面の構成および効果
図８は、伝熱面５０の一部を拡大した平面図である。図８に示すように、伝熱面５０は、外縁５０１から内側に向かって延び、互いに離間する複数の溝５１を有する。そして、複数の溝５１の各幅Ｗは、外縁５０１から内側に向かって単調減少する。したがって、外縁５０１付近の幅Ｗは、中心Ｏ１付近の幅Ｗよりも大きい。
図８は、伝熱面５０の一部を拡大した平面図である。図８に示すように、伝熱面５０は、外縁５０１から内側に向かって延び、互いに離間する複数の溝５１を有する。そして、複数の溝５１の各幅Ｗは、外縁５０１から内側に向かって単調減少する。したがって、外縁５０１付近の幅Ｗは、中心Ｏ１付近の幅Ｗよりも大きい。
【0031】
かかる複数の溝５１が設けられることで、毛管現象により、外縁５０１から伝熱面５０の内側に向けて熱輸送媒体Ｍ１を輸送することができる。このため、伝熱面５０の中心Ｏ１付近における大型の乾き領域Ｓｘの形成、または乾き領域Ｓｘの拡大を抑制することができる。加えて、伝熱面５０に多数の気泡Ｂが存在していても、溝５１を介して熱輸送媒体Ｍ１を中心Ｏ１付近へと導くことができる。このため、伝熱面５０の周囲から合体気泡Ｂ０までの熱輸送媒体Ｍ１の移動が妨げられることが抑制される。このようなことから、沸騰冷却装置１００の沸騰伝熱性能の低下を抑制することができる。
【0032】
図９は、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。図１０は、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。図９中の中心Ｏ１を含む領域Ａ１は、気泡Ｂが多く、大型な乾き領域Ｓｘが形成され易い領域である。また、外縁５０１付近の領域Ａ２は、領域Ａ１に比べて気泡Ｂが少なく、大型な乾き領域Ｓｘが形成され難い領域である。
【0033】
【0034】
伝熱面５０に複数の溝５１を設けることで、毛管現象により、気泡Ｂの少ない外縁５０１等から気泡Ｂの多い中心Ｏ１へと熱輸送媒体Ｍ１を輸送することができる。各溝５１内を熱輸送媒体Ｍ１が移動することで、熱輸送媒体Ｍ１の輸送が気泡Ｂによって阻害されることがなく、効率的に中心Ｏ１へと熱輸送媒体Ｍ１を輸送することができる。この結果、中心Ｏ１付近に存在する大型な乾き領域Ｓｘを効率的に濡らすことができる。それゆえ、乾き領域Ｓｘの形成、または乾き領域Ｓｘの拡大を抑制することができる。よって、伝熱面５０に複数の溝５１が設けられることで、伝熱面５０が平坦面である場合に比べ、沸騰熱伝達性能の劣化を抑制することができる。
【0035】
図１１、図１２および図１３のそれぞれは、乾き領域Ｓｘの拡大を説明するための図である。図１１～図１３には、溝５１が存在していない場合の比較例が示される。図１１に示すように、気泡Ｂの底部Ｂ０１と伝熱面５０ｘとの間には、熱輸送媒体Ｍ１が存在する。伝熱面５０ｘが過熱されると、図１２に示すように、気泡Ｂの底部Ｂ０１に存在する熱輸送媒体Ｍ１の一部Ｍ１０が蒸発によって消失する。この結果、図１３に示すように、乾き領域Ｓｘが拡大する。
【0036】
図１４、図１５、および図１６のそれぞれは、乾き領域Ｓｘの拡大の抑制を説明するための図である。図１４～図１６には、本実施形態の溝５１を有する伝熱面５０が示される。図１４に示すように、溝５１が存在する場合であっても、図１１と同様に、気泡Ｂの底部Ｂ０１と伝熱面５０との間には、熱輸送媒体Ｍ１が存在する。伝熱面５０が加熱されると、図１５に示すように、気泡Ｂの底部Ｂ０１に存在する熱輸送媒体Ｍ１の一部Ｍ１１が蒸発しようとする。この際、溝５１において毛細管力により熱輸送媒体Ｍ１が移動する。このため、気泡Ｂの底部Ｂ０１に熱輸送媒体Ｍ１の一部Ｍ１１よりも低温な熱輸送媒体Ｍ１が供給される。それゆえ、熱輸送媒体Ｍ１の一部Ｍ１１の蒸発、または蒸発による熱輸送媒体Ｍ１の消失量を低下させることができる。よって、図１６に示すように、乾き領域Ｓｘの拡大が抑制される。
【0037】
【0038】
各溝５１の幅Ｗは、毛細管力が働く大きさである。具体的には、各溝５１の幅Ｗは、例えば、数ｍｍ程度である。数ｍｍの幅Ｗを有する複数の溝Ｗ１は、簡単に形成することができる。このため、伝熱面５０に複雑で微細な構造を設けずに、沸騰熱伝達性能の劣化を抑制することができる。コストの増大を抑制できるとともに、溝５１の閉塞を抑制することができる。
【0039】
また、前述のように、複数の溝５１は、伝熱面５０の内側から外縁５０１に向かって放射状に設けられる。複数の溝５１が放射状に延びていることで、複数の溝５１の密度は外縁５０１から内側に向かって高くなる。このため、複数の溝５１が例えばストライプ状に配置される場合に比べ、伝熱面５０の中心Ｏ１付近における大型の乾き領域Ｓｘの形成、または乾き領域Ｓｘの拡大をより効果的に抑制することができる。なお、各溝５１は、外縁５０１から内側に向かって延びていればよく、複数の溝５１の配置は、放射状に限定されない。
【0040】
また、前述のように、複数の溝５１のそれぞれは、開口縁５１１と最深部５１２とを有する。複数の溝５１の各幅Ｗは、開口縁５１１から最深部５１２に向かって単調減少する。溝５１の幅Ｗが開口縁５１１から最深部５１２に向かって減少することで、溝５１の幅Ｗが一定である場合に比べ、毛細管力が大きくなる。つまり、熱輸送媒体Ｍ１を輸送する力、すなわち熱輸送媒体Ｍ１を引っ張る力Ｐcapが大きくなる。このため、伝熱面５０の中心Ｏ１付近における大型の乾き領域Ｓｘの形成、または乾き領域Ｓｘの拡大を効果的に抑制することができる。
【0041】
熱輸送媒体Ｍ１を引っ張る力Ｐcapは、以下の式［１］で表される。
Ｐcap＝（２・σ）／（Ｗ／２） …［１］
σは、熱輸送媒体Ｍ１の表面張力を示す。
Ｐcap＝（２・σ）／（Ｗ／２） …［１］
σは、熱輸送媒体Ｍ１の表面張力を示す。
【0042】
式［１］からも分かるように、幅Ｗが小さくなるほど、引っ張る力Ｐcapが大きくなる。溝５１の幅Ｗは、開口縁５１１から最深部５１２に向かって減少する。このため、最深部５１２に近づくほど、熱輸送媒体Ｍ１を引っ張る力Ｐcapは大きくなる。
【0043】
また、複数の溝５１の各深さＤは、開口縁５１１の最も内側の端における幅Ｗよりも大きいことが好ましい。なお、開口縁５１１の最も内側の端とは、溝５１のうちの外縁５０１とは反対の端部であり、本実施形態では最も中心Ｏ１に近い部分である。深さＤが開口縁５１１の最も内側の端における幅Ｗよりも大きいことで、深さＤの方が小さい場合に比べ熱輸送媒体Ｍ１を引っ張る力Ｐcapが大きくなる。このため、伝熱面５０の中心Ｏ１付近における大型の乾き領域Ｓｘの形成、または乾き領域Ｓｘの拡大を効果的に抑制することができる。
【0044】
深さＤは、特に限定されないが、例えば、１ｍｍ以上である。また、中心Ｏ１付近での開口縁５１１の幅Ｗは、特に限定されないが、例えば、０．５ｍｍ程度である。また、外縁５０１付近での開口縁５１１の幅Ｗは、特に限定されないが、例えば、２ｍｍ以上３ｍｍ以下程度である。
【0045】
なお、溝５１の幅Ｗは、単調減少しておらず、一定であってもよい。また、深さＤは、幅Ｗ以下でもよい。
【0046】
図１７は、開口縁５１１の幅Ｗと気泡Ｂの離脱気泡径Ｄｂａｓｅとの関係を説明するための図である。図１７に示すように、複数の溝５１のそれぞれの開口縁５１１の幅Ｗは、平面での熱輸送媒体Ｍ１の沸騰により生じる気泡Ｂの離脱気泡径Ｄｂａｓｅよりも小さいことが好ましい。
【0047】
離脱気泡径Ｄｂａｓｅは、伝熱面５０から離脱する際における気泡Ｂの直径である。離脱気泡径Ｄｂａｓｅは、例えば、減圧場での純水に対するCole and Rohsenowの式を用いた計算により求められる。当該式は、以下の式［２］で表される。
Ｄｂａｓｅ＝０．０００１５×√（σ／ｇ（ρf－ρg））×Ｊａ５／４ …［２］
Ｊａ＝（ρf×Ｃp×Ｔsat）／（ρg×ｈfg）
σは、熱輸送媒体Ｍ１の表面張力を示す。ρfは、液体である熱輸送媒体Ｍ１の密度を示す。ρgは、蒸気である気相熱輸送媒体の密度を示す。Ｃpは、熱輸送媒体Ｍ１の比熱を示す。Ｔsatは、熱輸送媒体Ｍ１の飽和温度を示す。ｈfgは、熱輸送媒体Ｍ１の蒸発潜熱を示す。ｇは、重力加速度を示す。
Ｄｂａｓｅ＝０．０００１５×√（σ／ｇ（ρf－ρg））×Ｊａ５／４ …［２］
Ｊａ＝（ρf×Ｃp×Ｔsat）／（ρg×ｈfg）
σは、熱輸送媒体Ｍ１の表面張力を示す。ρfは、液体である熱輸送媒体Ｍ１の密度を示す。ρgは、蒸気である気相熱輸送媒体の密度を示す。Ｃpは、熱輸送媒体Ｍ１の比熱を示す。Ｔsatは、熱輸送媒体Ｍ１の飽和温度を示す。ｈfgは、熱輸送媒体Ｍ１の蒸発潜熱を示す。ｇは、重力加速度を示す。
【0048】
なお、熱輸送媒体Ｍ１への界面活性剤の添加により熱輸送媒体Ｍ１の表面張力が低下する。また、離脱気泡径Ｄｂａｓｅは、例えば、カメラ等の撮像装置を用いて計測してもよい。この場合、離脱気泡径Ｄｂａｓｅは、熱輸送媒体Ｍ１に強制対流が生じていない状態で計測される。
【0049】
開口縁５１１の幅Ｗが気泡Ｂの離脱気泡径Ｄｂａｓｅよりも小さいことで、大きい場合に比べ、溝５１が気泡Ｂで閉塞されるおそれが抑制される。よって、熱輸送媒体Ｍ１を効率よく内側へと輸送することができる。このため、開口縁５１１の幅Ｗが離脱気泡径Ｄｂａｓｅよりも小さいことで、大きい場合に比べて、伝熱性能の劣化を抑制することができる。なお、開口縁５１１の幅Ｗは、気泡Ｂの離脱気泡径Ｄｂａｓｅ以上でもよい。
【0050】
図１８は、溝５１の深さＤと気泡Ｂの離脱気泡径Ｄｂａｓｅとの関係を説明するための図である。図１８に示すように、複数の溝５１の各深さＤは、平面での熱輸送媒体Ｍ１の沸騰により生じる気泡Ｂの離脱気泡径Ｄｂａｓｅの半分よりも大きいことが好ましい。深さＤが離脱気泡径Ｄｂａｓｅの半分よりも大きいことで、小さい場合に比べて、溝５１が気泡Ｂで閉塞されるおそれが抑制される。よって、熱輸送媒体Ｍ１を効率よく内側へと輸送することができる。このため、深さＤが離脱気泡径Ｄｂａｓｅの半分よりも大きいことで、小さい場合に比べて、伝熱性能の劣化を抑制することができる。
【0051】
特に、開口縁５１１の幅Ｗが気泡Ｂの離脱気泡径Ｄｂａｓｅよりも小さく、かつ、深さＤが気泡Ｂの離脱気泡径Ｄｂａｓｅの半分よりも大きいことが好ましい。この関係を満足することで、気泡Ｂによって溝５１が閉塞されるおそれが特に効果的に抑制される。よって、伝熱性能の劣化を抑制することができる。
【0052】
図１９は、溝５１の気泡Ｂを押し込む力Ｐ１を説明するための図である。図１９は、溝５１の気泡Ｂを押し込む力Ｐ１を説明するための図である。例えば、受熱室Ｓ１の高さが離脱気泡径Ｄｂａｓｅより小さい場合には、気泡Ｂが押しつぶされ、溝５１に気泡Ｂを押し込む力Ｐ１が発生し得る。しかし、一般的な冷却システムでは、気泡Ｂの直径に対して受熱室Ｓ１の容積が充分に大きいため、溝５１に気泡Ｂを押し込む力が発生し難い。よって、気泡Ｂによって閉塞されるおそれは廃除することができる。
【0053】
図２０は、溝５１の毛細管力を説明するための縦断面図である。図２０のＰＷは、液体である熱輸送媒体Ｍ１の圧力を示す。ＰＧは、気泡Ｂの内圧を示す。この場合、気泡Ｂの気液界面に働く力の釣合いは以下の式［３］で表され、溝５１における気液界面で働く力の釣合いは以下の式［４］で表される。
ＰＷ＋｛２σ／（Ｄbubble／２）｝＝ＰＧ …［３］
ＰＷ＋｛２σ／（Ｗ／２）｝＝ＰＧ …［４］
Ｄbubbleは、とある時刻での気泡Ｂの直径を示す。また、２σ／（Ｄbubble／２）は、気泡の表面積を最小に使用とする力を示し、２σ／（Ｗ／２）は、毛細管力を示す。
ＰＷ＋｛２σ／（Ｄbubble／２）｝＝ＰＧ …［３］
ＰＷ＋｛２σ／（Ｗ／２）｝＝ＰＧ …［４］
Ｄbubbleは、とある時刻での気泡Ｂの直径を示す。また、２σ／（Ｄbubble／２）は、気泡の表面積を最小に使用とする力を示し、２σ／（Ｗ／２）は、毛細管力を示す。
【0054】
例えば、受熱室Ｓ１の高さは、気泡Ｂの直径よりも充分に大きい。よって、ＰＷ＋｛２σ／（Ｄbubble／２）｝＜ＰＧとなった場合、式［３］を満たすまで、気泡Ｂは大きくなることができる。
【0055】
式［３］を満たすまで気泡Ｂが大きくなった場合、溝５１内部の気液界面における圧力の関係は、ＰＷ≒ＰＧと考えることができる。溝５１において毛細管力に相当する力Ｐcapを生じさせることができれば、熱輸送媒体Ｍ１が溝５１の内部を移動し、かつ、この移動が気泡Ｂの内圧によって阻害され難い。具体的には、溝５１の幅Ｗを気泡Ｂの離脱気泡径Ｄｂａｓｅよりも小さく、かつ、深さＤを離脱気泡径Ｄｂａｓｅの半分よりも大きくすることで、熱輸送媒体Ｍ１が溝５１の内部の移動が特に効果的に促進され、この移動が気泡Ｂの内圧によって特に阻害され難い。
【0056】
以上の沸騰冷却装置１００によれば、大型の乾き領域Ｓｘの形成、または乾き領域Ｓｘの拡大を抑制することができる。この結果、沸騰冷却装置１００の沸騰伝熱性能の低下を抑制することができる。
【0057】
２．第２実施形態
第２実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用や機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
第２実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用や機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
【0058】
２－１．沸騰冷却装置１００の概要
図２１は、第２実施形態に係る沸騰冷却装置１００の概略図である。図２１に示すように、本実施形態では、発熱体９が受熱部１に対して鉛直方向に沿って配置される。なお、発熱体９および伝熱部材５は、２つずつ設けられていてもよい。この場合、発熱体９および伝熱部材５は、例えば、受熱部１の両側に配置されてもよい。
図２１は、第２実施形態に係る沸騰冷却装置１００の概略図である。図２１に示すように、本実施形態では、発熱体９が受熱部１に対して鉛直方向に沿って配置される。なお、発熱体９および伝熱部材５は、２つずつ設けられていてもよい。この場合、発熱体９および伝熱部材５は、例えば、受熱部１の両側に配置されてもよい。
【0059】
２－２．伝熱面５０Ａ
図２２は、伝熱面５０Ａの平面図である。図２２に示す伝熱面５０Ａは、複数の溝５１に加え、複数の第２溝５２を有する。複数の第２溝５２は、複数の溝５１に対して鉛直上方に配置される。図２２の例では、複数の第２溝５２は、中心Ｏ１よりも鉛直上方に配置される。各第２溝５２は、鉛直方向に交差する方向の水平方向に沿って延びる。複数の第２溝５２は、互いに離間し、鉛直方向に沿って並ぶ。図２２の例では、第２溝５２は、伝熱面５０Ａの左縁から右縁まで延びる。
図２２は、伝熱面５０Ａの平面図である。図２２に示す伝熱面５０Ａは、複数の溝５１に加え、複数の第２溝５２を有する。複数の第２溝５２は、複数の溝５１に対して鉛直上方に配置される。図２２の例では、複数の第２溝５２は、中心Ｏ１よりも鉛直上方に配置される。各第２溝５２は、鉛直方向に交差する方向の水平方向に沿って延びる。複数の第２溝５２は、互いに離間し、鉛直方向に沿って並ぶ。図２２の例では、第２溝５２は、伝熱面５０Ａの左縁から右縁まで延びる。
【0060】
２－３．沸騰伝熱特性
図２３および図２４のそれぞれは、比較例の気泡挙動を説明するための断面図である。図２３に示すように、熱輸送媒体Ｍ１が発熱体９からの熱により加熱され、熱輸送媒体Ｍ１が気化されることにより、伝熱面５０ｘ上には、多数の気泡が発生する。気泡の数が増加すると、気泡Ｂ同士が接触して合体することにより、図２４に示すように、大型な合体気泡Ｂ０が形成される。本実施形態の場合、伝熱面５０ｘから離脱した気泡Ｂは、浮力によってＺ１方向に上昇する。このため、複数の気泡Ｂは、伝熱面５０ｘの上部で合体し易い。それゆえ、伝熱面５０ｘの上部では、大型な合体気泡Ｂ０が形成され易い。
図２３および図２４のそれぞれは、比較例の気泡挙動を説明するための断面図である。図２３に示すように、熱輸送媒体Ｍ１が発熱体９からの熱により加熱され、熱輸送媒体Ｍ１が気化されることにより、伝熱面５０ｘ上には、多数の気泡が発生する。気泡の数が増加すると、気泡Ｂ同士が接触して合体することにより、図２４に示すように、大型な合体気泡Ｂ０が形成される。本実施形態の場合、伝熱面５０ｘから離脱した気泡Ｂは、浮力によってＺ１方向に上昇する。このため、複数の気泡Ｂは、伝熱面５０ｘの上部で合体し易い。それゆえ、伝熱面５０ｘの上部では、大型な合体気泡Ｂ０が形成され易い。
【0061】
２－４．伝熱面の構成および効果
前述のように、伝熱面５０Ａは、鉛直方向に沿って設置される。伝熱面５０Ａのうちの鉛直方向の上半分には、互いに離間し、鉛直方向に交差する複数の第２溝５２が複数設けられる。複数の第２溝５２が設けられることで、設けられていない場合に比べ、伝熱面５０Ａに対する気泡Ｂの接触面積の拡大を抑制させることができる。このため、伝熱面５０Ａからの気泡Ｂの離脱を促進することができる。よって、複数の第２溝５２が設けられることで、設けられていない場合に比べ、伝熱性能の向上を図ることができる。
前述のように、伝熱面５０Ａは、鉛直方向に沿って設置される。伝熱面５０Ａのうちの鉛直方向の上半分には、互いに離間し、鉛直方向に交差する複数の第２溝５２が複数設けられる。複数の第２溝５２が設けられることで、設けられていない場合に比べ、伝熱面５０Ａに対する気泡Ｂの接触面積の拡大を抑制させることができる。このため、伝熱面５０Ａからの気泡Ｂの離脱を促進することができる。よって、複数の第２溝５２が設けられることで、設けられていない場合に比べ、伝熱性能の向上を図ることができる。
【0062】
図２５は、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。図２６は、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。図２５中の中心Ｏ１を含む伝熱面５０Ａのうちの鉛直方向の上半分の領域Ａ１は、気泡Ｂが多く、大型な乾き領域Ｓｘが形成され易い領域である。また、伝熱面５０Ａのうちの鉛直方向の下半分の外縁５０１付近の領域Ａ２は、領域Ａ１に比べて気泡Ｂが少なく、大型な乾き領域Ｓｘが形成され難い領域である。
【0063】
図２５の矢印ａ３および図２６の矢印ａ４に示すように、第２溝５２において毛細管力により熱輸送媒体Ｍ１が移動する。このため、気泡Ｂと伝熱面５０Ａとの間に熱輸送媒体Ｍ１が供給される。毛細管力によって、重力の影響を受けずに鉛直上方へと溝５１に沿って熱輸送媒体Ｍ１を輸送することができる。それゆえ、形成された乾き領域Ｓｘが再び濡れることを促進することができる。この結果、蒸発により消失し得る熱輸送媒体Ｍ１を維持、または消失量を低下させることができる。さらに、浮力方向に平行な複数の第２溝５２を設けることで、伝熱面５０に対する気泡Ｂの接触線の拡大を抑制し、気泡Ｂの離脱を促進することができる。
【0064】
図２７は、変形例の伝熱面５０Ａａの平面図である。図２７に示すように、複数の第２溝５２ａの半分は、伝熱面５０Ａａの左縁から内側に向かって延びる。複数の第２溝５２ａの残部は、伝熱面５０Ａａの右縁から内側に向かって延びる。また、複数の第２溝５２ａの幅Ｗは、左縁または右縁から内側に向かって単調減少する。なお、幅Ｗは一定であってもよい。
【0065】
図２７に示す複数の第２溝５２ａによっても、図２２に示す複数の第２溝５２と同様に、伝熱面５０Ａａに対する気泡Ｂの接触面積の拡大を抑制させることができる。このため、伝熱面５０Ａａからの気泡Ｂの離脱を促進することができる。よって、複数の第２溝５２ａが設けられることで、設けられていない場合に比べ、伝熱性能の向上を図ることができる。
【0066】
３．第３実施形態
第３実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用や機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
第３実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用や機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
【0067】
３－１．伝熱部材５Ｂ
図２８は、第３実施形態の伝熱部材５Ｂの斜視図である。第１実施形態では、伝熱部材５の厚みＤ０が一定であったが、図２８に示す伝熱部材５の厚みＤ０は一定ではない。なお、厚みＤ０とは、取付面５９から伝熱面５０Ｂまでの長さであり、本実施形態では鉛直方向における伝熱部材５の長さである。
図２８は、第３実施形態の伝熱部材５Ｂの斜視図である。第１実施形態では、伝熱部材５の厚みＤ０が一定であったが、図２８に示す伝熱部材５の厚みＤ０は一定ではない。なお、厚みＤ０とは、取付面５９から伝熱面５０Ｂまでの長さであり、本実施形態では鉛直方向における伝熱部材５の長さである。
【0068】
図２８の例では、伝熱部材５Ｂの平面視での中心Ｏ１における厚みＤ０が最も厚い。伝熱部材５Ｂは、中心Ｏ１の厚みＤ０が最も厚い山型である。伝熱部材５Ｂは、外縁５０１から内側に向かって単調増加する。図２８の例では、伝熱部材５Ｂは、外縁５０１から内側に向かって徐々に増加する。また、伝熱面５０Ｂは、４つの傾斜面で構成される。なお、複数の溝５１の構成は第１実施形態と同じである。図２８では複数の溝５１の図示が省略されている。
【0069】
本実施形態では、受熱部１は、伝熱面５０Ｂを含む板状の伝熱部材５Ｂを有する。伝熱部材５Ｂの厚みＤ０は、外縁５０１から内側に向かって単調増加する。厚みＤ０が中心Ｏ１で最も厚くても、重力の影響を受けずに、毛細管力により、熱輸送媒体Ｍ１は外縁５０１から中心Ｏ１に向かって移動する。厚みＤ０が外縁５０１から内側に向かって単調増加することで、厚みＤ０が一定である場合に比べ、伝熱面５０Ｂの中心Ｏ１付近における気泡Ｂが伝熱面５０Ｂから離脱し易くなる。このため、伝熱面５０Ｂの中心Ｏ１付近における大型の乾き領域Ｓｘの形成、または乾き領域Ｓｘの拡大を抑制することができる。この結果、沸騰冷却装置１００の沸騰伝熱性能の低下を抑制することができる。
【0070】
図２９は、変形例の伝熱部材５Ｂａの斜視図である。図２９の伝熱部材５Ｂａが有する伝熱面５０Ｂａは、２つの傾斜面を有する。図２９の伝熱部材５Ｂａによっても、図２８の伝熱部材５Ｂと同様に、伝熱面５０Ｂの中心Ｏ１付近における気泡Ｂが伝熱面５０Ｂａから離脱し易くなる。このため、伝熱面５０Ｂの中心Ｏ１付近における大型の乾き領域Ｓｘの形成、または乾き領域Ｓｘの拡大を抑制することができる。なお、図２９では複数の溝５１の図示が省略されている。
【0071】
４．変形例
前述の各実施形態は、例えば、以下に述べる各種の変形が可能である。また、各変形例を適宜組み合わせてもよい。
前述の各実施形態は、例えば、以下に述べる各種の変形が可能である。また、各変形例を適宜組み合わせてもよい。
【0072】
【0073】
図３１は、変形例の溝５１ｂの断面図である。図３２に示す例では、溝５１ｂを構成する内壁面５１０ｂは、複数の凹部５１００を有する。かかる構成にすることで、第１実施形態に比べてより大きな毛細管力を得ることができる。
【0074】
【0075】
図３３は、変形例の伝熱部材５Ｃの断面図である。第２実施形態のよう発熱体９が鉛直方向に沿って配置される場合、伝熱部材５Ｃは、図３３に示すように配置されてもよい。図３３の領域Ａ０１は、複数の溝５１が設けられる領域である。領域Ａ０２は、第２溝５２が設けられる領域である。本変形例では、伝熱部材５Ｃのうち複数の溝５１が設けられる領域Ａ０１の厚みＤ１は、鉛直下方に向かって単調減少する。また、伝熱部材５Ｃのうち複数の第２溝５２が設けられる領域Ａ０２の厚みＤ２は、一定である。
【0076】
図３４は、変形例の伝熱部材５Ｄの断面図である。第２実施形態のよう発熱体９が鉛直方向に沿って配置される場合、伝熱部材５Ｄは、図３４に示すように配置されてもよい。図３４の領域Ａ０１は、複数の溝５１が設けられる領域である。領域Ａ０２は、第２溝５２が設けられる領域である。本変形例では、伝熱部材５Ｄのうち複数の溝５１が設けられる領域Ａ０１の厚みＤ１は、鉛直下方に向かって単調減少する。また、伝熱部材５Ｃのうち複数の第２溝５２が設けられる領域Ａ０２の厚みＤ２は、鉛直上方に向かって単調減少する。第２溝５２が設けられる領域Ａ０２の厚みＤ２が鉛直上方に向かって単調減少することで、厚みＤ２が一定である場合に比べ、気泡Ｂを離脱させ易い。また、気泡Ｂが充満する領域Ａ０２において、気泡Ｂ同士が接触しにくくなることで、大型な合体気泡Ｂ０の形成が抑制され、大型の乾き領域Ｓｘの形成が抑制される。
【0077】
以上、本開示について図示の実施形態に基づいて説明したが、本開示は、これらに限定されるものではない。また、本開示の各部の構成は、前述した実施形態の同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
【符号の説明】
【0078】
１…受熱部、２…放熱部、３…第１管部、４…第２管部、５…伝熱部材、５Ｂ…伝熱部材、５Ｂａ…伝熱部材、５Ｃ…伝熱部材、５Ｄ…伝熱部材、６…熱輸送管部、９…発熱体、１０…容器、２０…ケース、２１…冷却部材、５０…伝熱面、５０Ａ…伝熱面、５０Ａａ…伝熱面、５０Ｂ…伝熱面、５０Ｂａ…伝熱面、５０ｘ…伝熱面、５１…溝、５１ａ…溝、５１ｂ…溝、５１ｃ…溝、５２…第２溝、５２ａ…第２溝、５９…取付面、１００…沸騰冷却装置、５０１…外縁、５１０ｂ…内壁面、５１０ｃ…内壁面、５１１…開口縁、５１２…最深部、５１００…凹部、５１２０…凹部、Ａ０１…領域、Ａ０２…領域、Ａ１…領域、Ａ２…領域、Ｂ…気泡、Ｂ０…合体気泡、Ｂ０１…底部、Ｄ…深さ、Ｄ０…厚み、Ｄ１…厚み、Ｄ２…厚み、Ｄｂａｓｅ…離脱気泡径、Ｍ１…熱輸送媒体、Ｏ１…中心、Ｐ１…力、Ｓ１…受熱室、Ｓ２…凝縮室、Ｓｘ…領域、Ｗ１…溝、ａ１…矢印、ａ２…矢印、ａ３…矢印、ａ４…矢印。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】