特許 7444715 伝熱部材および伝熱部材を有する冷却デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-27

(45)【発行日】2024-03-06

(54)【発明の名称】伝熱部材および伝熱部材を有する冷却デバイス

(51)【国際特許分類】

   F28D 15/02 20060101AFI20240228BHJP

【ＦＩ】

F28D15/02 101G

F28D15/02 102A

F28D15/02 M

F28D15/02 102G

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020112764

(22)【出願日】2020-06-30

(65)【公開番号】P2022011553

(43)【公開日】2022-01-17

【審査請求日】2023-02-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114292

【弁理士】

【氏名又は名称】来間 清志

(74)【代理人】

【識別番号】100205659

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 拓也

(72)【発明者】

【氏名】虎谷 智明

【審査官】礒部 賢

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－００４５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２３３４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－００８２９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５２６２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１６１５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－１１２１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５２－０９７４６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０２２３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０３１４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０６３８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１５５９２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｄ １５／００ － １５／０６

Ｆ２８Ｆ １３／０２

Ｈ０１Ｌ ２３／４２７

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

作動流体が収容された容器の内側に設けられる伝熱部材において、
前記伝熱部材は、前記作動流体に対して熱を放出する放熱面を有し、
前記伝熱部材に、前記放熱面に設けられた開口部から前記伝熱部材の内部に向かって延びる複数の孔が形成され、
前記複数の孔のうちの少なくとも２つの孔は、前記伝熱部材の内部において互いに連通され、
前記孔は、前記放熱面における内径が、前記伝熱部材の内部における内径よりも小さい
伝熱部材。

【請求項2】

互いに連通されている前記少なくとも２つの孔のうちの一部の孔の内径は、その他の孔の内径よりも小さい
請求項１に記載の伝熱部材。

【請求項3】

前記伝熱部材の前記放熱面には、複数の凸部が形成され、
互いに連通されている前記少なくとも２つの孔は、それぞれの前記開口部が、前記凸部の対向する側壁のそれぞれに配置されている
請求項１または２に記載の伝熱部材。

【請求項4】

前記伝熱部材は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、鉄、鉄合金、マグネシウムおよびマグネシウム合金からなる群から選択される１種以上の金属または合金によって構成される
請求項１乃至３のいずれかに記載の伝熱部材。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれかに記載の伝熱部材の製造方法であって、
前記孔をレーザ加工によって形成する
伝熱部材の製造方法。

【請求項6】

請求項１乃至４のいずれかに記載の伝熱部材を備えた
冷却デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発熱体から放出された熱を作動流体伝えて作動流体を液相から気相に相変化させる伝熱部材および伝熱部材を有する冷却デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

電子機器の内部には、発熱体としての電気・電子部品が搭載されている。近年の電子機器は、高機能化に伴い多数の電気・電子部品が高密度に搭載されているため、発熱量が増大化する傾向がある。電気・電子部品は、それ自体の温度が所定の許容温度を超えると、誤作動を起こす原因となるため、それ自体の温度が許容温度以下となるように温度を調整する必要がある。そのため、電子機器の内部には、通常、電気・電子部品を冷却するための冷却デバイスが搭載されている。このような冷却デバイスとしては、作動流体を液相から気相に相変化させる際に必要な蒸発潜熱（気化熱）を利用して電気・電子部品を冷却する沸騰冷却装置が知られている。

【0003】

電子機器を構成する電気・電子部品は、上述したように発熱量が増大化する傾向があるため、冷却デバイスの冷却性能をさらに向上させることが要求されている。

【0004】

そこで、冷却性能を向上させる冷却デバイスとしては、作動流体に熱を放出する放熱面に設けられた開口部から内部に延びる複数の孔が形成された伝熱部材を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１６－１１４３０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

前記伝熱部材は、複数の孔を形成することによって作動流体が接触する面積を大きくすることができるため、冷却デバイスの冷却性能の向上を図る点で有利である。しかしながら、前記伝熱部材は、それぞれの孔の一端部が閉鎖されており、それぞれの孔に流入してそれぞれの孔から流出する作動流体の流れが円滑でないため、放熱面の近傍における作動流体の流通状態が悪化し、冷却デバイスの冷却性能の向上を図る点で不利となるおそれがある。

【0007】

本発明の目的とするところは、発熱体と作動流体との間の熱交換効率を向上させることのできる伝熱部材および伝熱部材を有する冷却デバイスを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の伝熱部材は、作動流体が収容された容器の内側に設けられる伝熱部材において、前記伝熱部材が、前記作動流体に対して熱を放出する放熱面を有し、前記伝熱部材に、前記放熱面に設けられた開口部から前記伝熱部材の内部に向かって延びる複数の孔が形成され、前記複数の孔のうちの少なくとも２つの孔が、前記伝熱部材の内部において互いに連通され、前記孔は、前記放熱面における内径が、前記伝熱部材の内部における内径よりも小さい。

【0009】

また、本発明の伝熱部材は、互いに連通されている前記少なくとも２つの孔のうちの一部の孔の内径が、その他の孔の内径よりも小さい。

【0011】

また、本発明の伝熱部材は、前記伝熱部材の前記放熱面に、複数の凸部が形成され、互いに連通されている前記少なくとも２つの孔は、それぞれの前記開口部が、前記凸部の対向する側壁のそれぞれに配置されている。

【0012】

また、本発明の伝熱部材は、前記伝熱部材は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、鉄および鉄合金、マグネシウムおよびマグネシウム合金からなる群から選択される１種以上の金属または合金によって構成される。

【0013】

また、本発明の伝熱部材の製造方法は、前記孔をレーザ加工によって形成する。

【0014】

また、本発明の伝熱部材の冷却デバイスは、前記伝熱部材を備えている。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、互いに連通された孔の間において作動流体を流通させることができるので、発熱体と作動流体との間の熱交換効率の向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態を示す伝熱部材を備えた冷却デバイスの内部の構造を表す全体斜視図である。

【図2】図２（ａ）は、伝熱部材の平面図であり、図２（ｂ）が図２（ａ）のＡ－Ａ線上の断面図である。

【図3】図３は、伝熱部材の要部の断面図である。

【図4】図４は、本発明の第２実施形態を示す図であり、図４（ａ）が伝熱部材の要部の平面図であり、図４（ｂ）が図４（ａ）のＢ－Ｂ線上の断面図である。

【図5】図５は、本発明の第３実施形態を示す図であり、図５（ａ）が伝熱部材の要部の平面図であり、図５（ｂ）が図５（ａ）のＣ－Ｃ線上の断面図である。

【図6】図６は、本発明の第４実施形態を示す図であり、図６（ａ）が伝熱部材の平面図であり、図６（ｂ）が図６（ａ）のＤ－Ｄ線上の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

＜第１実施形態＞
図１乃至図３は、本発明の第１実施形態を示すものである。図１は、伝熱部材を備えた冷却デバイスの内部の構造を表す全体斜視図であり、図２（ａ）は、伝熱部材の平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ－Ａ線上の断面図であり、図３は、伝熱部材の要部の断面図である。

【0018】

本発明の冷却デバイス１は、例えば、電子機器を構成する部品等、使用によって発熱する発熱体２を冷却するための沸騰冷却装置である。この冷却デバイス１は、発熱体２から放出された熱を、液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）を気相の第１作動流体Ｆ１（ｇ）に変化させるときの蒸発潜熱として吸収させることによって発熱体２を冷却する。冷却デバイス１は、気相の第１作動流体Ｆ１（ｇ）の熱を、第２作動流体Ｆ２に放出させて気相の第１作動流体Ｆ１（ｇ）を液相の第１作動流体Ｆ（Ｌ）に変化させることによって、発熱体２の冷却を継続的に行う。

【0019】

ここで、液相および気相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ），Ｆ１（ｇ）としては、例えば、水、アルコール、アンモニア、フルオロカーボン類、シクロペンタン、エチレングリコールおよびこれらの混合物が用いられる。また、第２作動流体Ｆ２としては、例えば、水、エチレングリコール等を含む不凍液が用いられる。ここで、第２作動流体Ｆ２は、気相の第１作動流体Ｆ１（ｇ）を凝縮温度まで冷却することが可能な温度に保持されている。

【0020】

冷却デバイス１は、図１に示すように、液相および気相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ），Ｆ１（ｇ）を収容するための容器１０と、発熱体２から放出された熱を液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）に伝えるための伝熱部材２０と、気相の第１作動流体Ｆ１（ｇ）を冷却して凝縮させる第２作動流体Ｆ２を流通させるための一対の凝縮管３０と、を備えている。

【0021】

容器１０は、下端部および上端部が閉塞された上下方向に延びる筒状の密閉容器である。容器１０の内部空間Ｓには、常温（例えば２０℃）の環境下において内部空間Ｓの上下方向の略中央部に液面が位置する程度の量の液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）が収容されている。また、容器１０の側壁１１の上部側には、液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）の液面よりも上方において、凝縮管３０が貫通する貫通孔１１ａが形成されている。容器１０の底板部１２の下面には、発熱体２が取り付けられる。なお、蒸気を凝縮させるのは凝縮管３０の外面のみならず、外面に放熱フィンの付いた空冷管の内面に蒸気を通し凝縮させてもよい。

【0022】

容器１０は、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、鉄、鉄合金、マグネシウム、マグネシウム合金等の熱伝導性の高い材料によって形成されている。

【0023】

伝熱部材２０は、図１に示すように、容器１０の底板部１２の上面における発熱体２の取り付け位置に対応する位置に取り付けられており、常に液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）の中に位置している。伝熱部材２０は、図２に示すように、板状に形成されており、下面側が発熱体２から放出された熱を吸収する吸熱面２１となり、上面側が液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）に熱を放出する放熱面２２となる。放熱面２２は、水平方向に拡がる平面である。

【0024】

また、伝熱部材２０には、図２および図３に示すように、放熱面２２に設けられた開口部２３ａから伝熱部材２０の内部（吸熱面２１側）に向かって延びる複数の孔２３が形成されている。

【0025】

複数の孔２３は、それぞれ、放熱面２２側の端部が開放され、伝熱部材２０の内部に向かって直線状に延びている。複数の孔２３のうちの対をなす２つの孔２３は、伝熱部材２０の内部において互いに連通されている。互いに連通されている２つの孔２３は、それぞれ、異なる方向に直線状に延びており、伝熱部材２０側（吸熱面２１側）の端部が互いに交差する位置において連通されている。ここで、孔２３の開口部２３ａは、内径ｄ１が例えば４００μｍの円形状である。また、互いに隣り合う孔２３の開口部２３ａの中心部同士の距離ｓ１は、例えば６００μｍである。さらに、孔２３は、上下方向の高さｈ１が例えば８００μｍである。また、互いに連通されている２つの孔２３の連通している部分は、上下方向の高さｈ２が、例えば孔２３の上下方向の高さｈ１の少なくとも一割以上となるように形成される。

【0026】

伝熱部材２０は、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、鉄、鉄合金、マグネシウム、マグネシウム合金等の熱伝導性の高い材料によって形成されている。

【0027】

ここで、伝熱部材２０は、孔２３をレーザ加工によって形成することによって製造される。

【0028】

一対の凝縮管３０は、図１に示すように、それぞれ、第２作動流体Ｆ２の流路が容器１０内において水平方向に延びており、第２作動流体Ｆ２の流入側の端部と流出側の端部が貫通孔１１ａを介して容器１０の側壁１１の外面から突出している。一対の凝縮管３０は、内部空間Ｓの液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）の液面よりも上方において互いに上下に配置されている。一対の凝縮管３０には、それぞれ、図示しないポンプが接続されており、ポンプによって圧送された第２作動流体Ｆ２が流通する。

【0029】

一対の凝縮管３０は、それぞれ、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、鉄、鉄合金、マグネシウム、マグネシウム合金等の熱伝導性の高い材料によって形成されている。

【0030】

以上のように構成された冷却デバイス１において、発熱体２から放出された熱は、容器１０の底板部１２を介して吸熱面２１から伝熱部材２０に吸収される。伝熱部材２０に吸収された熱は、放熱面２２から液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）に放出される。放熱面２２の近傍の液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）は、伝熱部材２０の放熱面２２から放出される熱を吸収して沸点に達すると核沸騰の状態となり、一部の液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）が気相の第１作動流体Ｆ１（ｇ）となる。伝熱部材２０の放熱面２２の近傍における気相の第１作動流体Ｆ１（ｇ）は、上方に移動して容器１０の内部空間Ｓの上部側に溜まることになる。内部空間Ｓの上部側に溜まった気相の第１作動流体Ｆ１（ｇ）は、凝縮管３０を介して第２作動流体Ｆ２と熱交換することによって熱を放出して凝縮し、液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）となる。内部空間Ｓの上部側における液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）は、下方に移動して内部空間Ｓの下部側に溜まることになる。

【0031】

ここで、伝熱部材２０には、放熱面２２に設けられた開口部２３ａから伝熱部材２０の内部に向かって延びる複数の孔２３が形成されており、孔２３を有していない伝熱部材と比較して、伝熱部材２０と液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）との接触する面積が大きい。このため、発熱体２から放出されて伝熱部材２０が吸収した熱は、放熱面２２および複数の孔２３の壁面を介して液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）に放出され、伝熱部材２０から液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）への熱の伝達量を増加させることが可能となる。

【0032】

また、伝熱部材２０には、複数の孔２３のうちの対をなす２つの孔２３が互いに連通されている。これにより、伝熱部材２０の放熱面２２の近傍の液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）は、図３に示すように、一方の孔２３から流入して一部の液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）が沸騰することによって気相の第１作動流体Ｆ１（ｇ）に変化して他方の孔２３から流出したり、他方の孔２３から流入して一部の液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）が沸騰することによって気相の第１作動流体Ｆ１（ｇ）に変化して一方の孔２３から流出したり、を交互に繰り返す。このため、伝熱部材２０の放熱面２２の近傍における液相および気相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ），Ｆ１（ｇ）は、攪拌されることになって伝熱部材２０から液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）に伝達される熱量をより増加させることができ、発熱体２と液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）との間の熱交換効率が向上する。

【0033】

このように、本実施形態の伝熱部材２０によれば、液相および気相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ），Ｆ１（ｇ）が収容された容器１０の内側に設けられる伝熱部材２０において、伝熱部材２０は、液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）に対して熱を放出する放熱面２２を有し、伝熱部材２０に、放熱面２２に設けられた開口部２３ａから伝熱部材２０の内部に向かって延びる複数の孔２３が形成され、複数の孔２３のうちの少なくとも２つの孔２３は、伝熱部材２０の内部において互いに連通されている。

【0034】

これにより、伝熱部材２０の放熱面２２の近傍の液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）を、互いに連通された２つ以上の孔２３に対して流通させることができるので、伝熱部材２０の放熱面２２の近傍において液相および気相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ），Ｆ１（ｇ）を攪拌させて液相および気相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ），Ｆ１（ｇ）の流通状態を良好な状態とすることができ、発熱体２と液相の第１作動流体（Ｌ）との間の熱交換効率の向上を図ることが可能となる。

【0035】

また、伝熱部材２０は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、鉄、鉄合金、マグネシウムおよびマグネシウム合金からなる群から選択される１種以上の金属または合金によって構成されることが好ましい。

【0036】

これにより、伝熱部材２０の熱伝導性を向上させることが可能となるので、発熱体２から放出された熱を液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）に確実に伝達することが可能となり、発熱体２と液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）との間の熱交換効率の向上を図ることが可能となる。

【0037】

また、伝熱部材２０の製造方法では、孔２３をレーザ加工によって形成することが好ましい。

【0038】

これにより、伝熱部材２０に対して寸法精度の高い孔２３を形成することが可能となる。

【0039】

また、本発明の冷却デバイス１は、伝熱部材２０を備えていることが好ましい。

【0040】

これにより、伝熱部材２０によって発熱体２と液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）との間の熱交換効率の向上を図ることが可能となるので、冷却デバイス１の冷却性能を向上させることが可能となる。

【0041】

＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態を示すものであり、図４（ａ）は、伝熱部材の要部の平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ－Ｂ線上の断面図である。尚、前記第１実施形態と同様の構成部分には、同一の符号を付して示す。

【0042】

本実施形態の冷却デバイス１の伝熱部材２０は、複数の孔２３のうちの３つ以上の孔２３が、伝熱部材２０の内部（吸熱面２１側）において、互いに連通されている。ここで、本実施形態の伝熱部材２０は、図４（ａ）に示すように、伝熱部材２０の内部（吸熱面２１側）において、３つの孔２３が互いに連通している。ここで、孔２３の開口部２３ａは、内径ｄ２が例えば３００μｍの円形状である。また、互いに連通している孔２３の開口部２３ａの中心部同士の距離ｓ２は、例えば５００μｍである。さらに、互いに連通している孔２３は、上下方向の高さｈ３が例えば５００μｍである。

【0043】

以上のように構成された冷却デバイス１において、伝熱部材２０には、複数の孔２３のうちの３つ以上の孔２３が連通されている。これにより、伝熱部材２０の放熱面２２の近傍の液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）は、３つ以上の孔２３のうちの一部の孔２３から流入して一部の液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）が沸騰することによって気相の第１作動流体Ｆ１（ｇ）に変化してその他の孔２３から流出させたり、その他の孔２３から流入して一部の液体の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）が沸騰することによって気相の第１作動流体Ｆ（ｇ）に変化して一部の孔２３から流出させたりすることが可能となる。このため、伝熱部材２０の放熱面２２の近傍における液相および気相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ），Ｆ１（ｇ）をより円滑に流通させることが可能となるので、伝熱部材２０から液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）に伝達される熱量をより増加させることができ、発熱体２と液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）との間の熱交換効率が向上する。

【0044】

このように、本実施形態の伝熱部材によれば、前記第１実施形態と同様に、伝熱部材２０の放熱面２２の近傍の液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）を、互いに連通された２以上の孔２３に対して流通させることができるので、伝熱部材２０の放熱面２２の近傍において液相および気相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ），Ｆ１（ｇ）を攪拌させて液相および気相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ），Ｆ１（ｇ）の流通状態を良好な状態とすることができ、発熱体２と液相の第１作動流体（Ｌ）との間の熱交換効率の向上を図ることが可能となる。

【0045】

また、複数の孔２３のうちの３つ以上の孔２３が伝熱部材２０の内部において互いに連通している。

【0046】

これにより、伝熱部材２０の放熱面２２の近傍を流通する液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）の状態に応じて、互いに連通された３つ以上の孔２３に対して液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）を流通させることが可能となるので、伝熱部材２０の放熱面２２の近傍において液相および気相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ），Ｆ１（ｇ）をより円滑に流通させることが可能となる。

【0047】

尚、前記第２実施形態では、図４に示すように、３つの孔２３を互いに連通するものを示したが、これに限られるものではない。４つ以上の孔を互いに連通するようにしても第２実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

【0048】

＜第３実施形態＞
図５は本発明の第３実施形態を示すものであり、図５（ａ）は、伝熱部材の要部の平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＣ－Ｃ線上の断面図である。尚、前記実施形態と同様の構成部分には同一の符号を付して示す。

【0049】

伝熱部材２０は、互いに連通している少なくとも２つの孔２３１，２３２のうちの一部の孔２３１の内径ｄ３１，ｄ３１１は、その他の孔２３２の内径ｄ３２，ｄ３２１よりも小さいことが好ましい。

【0050】

また、孔２３２は、放熱面２２における内径ｄ３２が、伝熱部材２０の内部における孔２３２の内径ｄ３２１よりも小さいことが好ましい。

【0051】

本実施形態の冷却デバイス１を構成する伝熱部材２０は、互いに連通される２つの孔２３のうちの一方の孔２３１の開口部２３１ａの内径ｄ３１よりも他方の孔２３２の開口部２３２ａの内径ｄ３２の方が大きく形成されている。また、一方の孔２３１の伝熱部材２０の内部における内径ｄ３１１よりも他方の孔２３２の伝熱部材２０の内部における内径ｄ３２１の方が大きく形成されている。さらに、孔２３１，２３２の開口部２３１ａ，２３２ａの内径ｄ３１，ｄ３２は、伝熱部材２０の内部における孔２３１，２３２の内径ｄ３１１，ｄ３２１よりも小さく形成されている。また、一方の孔２３１の上下方向の高さｈ３１は、他方の孔２３２の上下方向の高さｈ３２よりも小さく形成されている。また、一方の孔２３１の伝熱部材２０の内部側（吸熱面２１側）の端部は、他方の孔２３２の上下方向の中間部に連通されている。ここで、一方の孔２３１の開口部２３１ａは、内径ｄ３１が例えば１９２μｍの円形状である。他方の孔２３２の開口部２３２ａは、内径ｄ３２が例えば４００μｍの円形状である。また、互いに隣り合う一方の孔２３１の開口部２３１ａと他方の孔２３２の開口部２３２ａとの中心部同士の距離ｓ３１は、例えば４００μｍである。また、互いに隣り合う一方の孔２３１の開口部２３１ａの中心部同士、他方の孔２３２の開口部２３２ａの中心部同士の距離ｓ３２は、例えば６００μｍである。また、一方の孔２３１の上下方向の高さｈ３１は、例えば５００μｍである。他方の孔２３２の上下方向の高さｈ３２は、例えば１０００μｍである。

【0052】

以上のように構成された冷却デバイス１において、伝熱部材２０には、互いに連通されている２つの孔２３のうちの一方の孔２３１が、一方の孔２３１の開口部２３１ａよりも大きい開口部２３２ａを有する他方の孔２３２に連通されている。これにより、伝熱部材２０の放熱面２２の近傍の液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）は、一方の孔２３１から流入して一部の液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）が沸騰することによって気相の第１作動流体Ｆ１（ｇ）に変化して他方の孔２３２から流出する。また、他方の孔２３２の開口部２３２ａの内径ｄ３２は、開口部２３２ａよりも伝熱部材２０の内部における孔２３２の内径ｄ３２１よりも小さく形成されている。これにより、孔２３２において液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）から変化した気相の第１作動流体（ｇ）の微細な蒸気泡が孔２３２の開口部２３２ａの近傍に残りやすくなるため、蒸気泡を起点とした核沸騰が促進され、発熱体２と液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）との間の熱交換効率が向上する。

【0053】

このように、本実施形態の伝熱部材によれば、前記第１実施形態と同様に、伝熱部材２０の放熱面２２の近傍の液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）を、互いに連通されている２つ以上の孔２３に対して流通させることができるので、伝熱部材２０の放熱面２２の近傍において液相および気相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ），Ｆ１（ｇ）を攪拌させて液相および気相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ），Ｆ１（ｇ）の流通状態を良好な状態とすることができ、発熱体２と液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）との間の熱交換効率の向上を図ることが可能となる。

【0054】

また、互いに連通されている少なくとも２つの孔２３１，２３２のうちの一部の孔２３１の内径ｄ３１，ｄ３１１は、その他の孔２３２の内径ｄ３２，ｄ３２１よりも小さい。

【0055】

これにより、伝熱部材２０の放熱面２２の近傍の液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）が、一部の孔２３１の開口部２３１ａから流入し、その他の孔２３２の開口部２３２ａから流出することになり、伝熱部材２０の放熱面２２の近傍において液相および気相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ），Ｆ１（ｇ）を円滑に流通させることが可能となるので、発熱体２と液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）との間の熱交換効率の向上を図ることが可能となる。

【0056】

また、孔２３２の開口部２３２ａの内径ｄ３２は、伝熱部材２０の内部（吸熱面２１側）における孔２３２の内径ｄ３２１よりも小さい。

【0057】

これにより、孔２３２において液相から変化した気相の第１作動流体Ｆ１（ｇ）の微細な蒸気泡が孔２３２の開口部２３２ａの近傍に残りやすくなり、蒸気泡を起点とした核沸騰が促進されるため、発熱体２と液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）との間の熱交換効率を向上させることが可能となる。

【0058】

＜第４実施形態＞
図６は本発明の第４実施形態を示すものであり、図６（ａ）は、伝熱部材の平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＤ－Ｄ線上の断面図である。尚、前記実施形態と同様の構成部分には同一の符号を付して示す。

【0059】

本実施形態の冷却デバイス１を構成する伝熱部材２０は、複数の凸部２２ａが形成された放熱面２２を有していることが好ましい。また、互いに連通されている２つの孔２３は、それぞれの開口部２３ａが、凸部２２ａの対向する側壁のそれぞれに配置されており、凸部２２ａの内部において互いに連通されていることが好ましい。

【0060】

凸部２２ａは、断面が三角形状を有し、伝熱部材２０の上面に沿って直線状に延びる筋状に形成されている。複数の凸部２２ａは、凸部２２ａの延びる方向に対して直交する方向に配置されている。これにより、伝熱部材２０は、複数の凸部２２ａのそれぞれの側壁が放熱面２２となり、伝熱部材２０と液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）との接触面積が増大することになる。ここで、本実施形態において、吸熱面２１から放熱面２２の凸部２２ａの基端部までの高さｔ１は例えば１ｍｍであり、凸部２２ａの基端部から先端部までの高さｔ２は、例えば１．５ｍｍである。また、孔２３の開口部２３ａの内径ｄ４は、例えば１５０μｍである。

【0061】

以上のように構成された冷却デバイス１において、伝熱部材２０には、凸部２２ａに形成された複数の孔２３のうちの一方の孔２３が、他方の孔２３に連通されている。これにより、伝熱部材２０は、凸部２２ａの側壁に形成された放熱面２２および複数の孔２３の壁面を介して液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）に熱を伝達する。また、伝熱部材２０の放熱面２２の近傍の液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）は、一方の孔２３の開口部２３ａから流入して一部の液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）が沸騰することによって気相の第１作動流体Ｆ１（ｇ）に変化して他方の孔２３の開口部２３ａから流出したり、他方の孔２３の開口部２３ａから流入して一部の液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）が沸騰することによって気相の第１作動流体Ｆ１（ｇ）に変化して一方の孔２３の開口部２３ａから流出したり、を交互に繰り返す。このため、伝熱部材２０の放熱面２２の近傍における第１作動流体Ｆ１をより円滑に流通させることが可能となるので、伝熱部材２０から液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）への熱の伝達量をより増加させることができ、発熱体２と液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）との間の熱交換効率が向上する。

【0062】

このように、本実施形態の伝熱部材によれば、前記第１実施形態と同様に、伝熱部材２０の放熱面２２の近傍の液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）を、互いに連通された２つ以上の孔２３に対して流通させることができるので、伝熱部材２０の放熱面２２の近傍において液相および気相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ），Ｆ１（ｇ）を攪拌させて液相および気相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ），Ｆ１（ｇ）の流通状態を良好な状態とすることができ、発熱体２と液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）との間の熱交換効率の向上を図ることが可能となる。

【0063】

また、伝熱部材２０の放熱面２２には、複数の凸部２２ａが形成され、互いに連通されている少なくとも２つの孔は、それぞれの開口部２３ａが、凸部２２ａの対向する側壁のそれぞれに配置されている。

【0064】

これにより、伝熱部材２０の放熱面２２の近傍において、液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）を、凸部２２ａを通過させる方向に流通させることが可能となり、放熱面２２の近傍において、凸部２２ａによって液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）の流通が妨げられることがなく、伝熱部材２０の放熱面２２の近傍において液相および気相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ），Ｆ１（ｇ）を攪拌させて液相および気相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ），Ｆ１（ｇ）の流通状態を良好な状態とすることが可能となる。

【0065】

尚、前記実施形態では、第２作動流体Ｆ２を流通させるための凝縮管３０を備え、凝縮管３０を流通する第２作動流体Ｆ２によって気相の第１作動流体Ｆ１（ｇ）を液相の第１作動流体（Ｌ）とする冷却デバイス１を示したが、これに限られるものではない。冷却デバイスとしては、気相の第１作動流体Ｆ１（ｇ）を液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）とすることが可能であれば、冷凝縮管３０を用いることなく、気相の第１作動流体Ｆ１（ｇ）と大気とを熱交換する伝熱フィンを備え、気相の第１作動流体Ｆ１（ｇ）から大気中に熱を放出させて液相の第１作動流体Ｆ１（Ｌ）とするものでもよい。

【0066】

また、前記実施形態では、伝熱部材２０を容器１０の底板部１２の上面に取り付けるようにしたものを示したが、これに限られるものではない。例えば、伝熱部材は、容器１０の底板部１２に一体に形成してもよい。この場合、伝熱部材は、容器の底面部に対して、例えばレーザ加工を施すことによって底面部と一体に形成することが可能である。

【0067】

また、前記実施形態では、容器１０の底板部１２の下面に発熱体２を取り付けたものを示したが、底板部１２の下面に対して直接的に発熱体２を取り付けるものに限られない。底板部１２の下面に対する発熱体２の取り付け方としては、発熱体２から放出された熱が、底板部１２を介して伝熱部材２０に伝えられる構成であればよく、底板部１２に対して他の部材を介して発熱体２を取り付けてもよい。

【0068】

また、前記実施形態では、伝熱部材２０の孔２３を、レーザ加工によって形成する方法を示したが、これに限られるものではない。孔２３を形成する方法としては、切削加工、エッチンク加工を用いることが可能である。

【0069】

また、前記実施形態では、伝熱部材２０の放熱面２２を、水平方向に拡がる平面としたものを示したが、これに限られるものではない。例えば、伝熱部材の放熱面を、鉛直方向に拡がる平面とし、互いに連通する一方の孔および他方の孔を互いに上下に配置するようにしてもよい。この場合、第１作動流体は、下方に位置する孔から流入し、上方に位置する孔から流出する。

【0070】

また、前記実施形態では、互いに連通される一方の孔２３および他方の孔２３を、それぞれ互いに異なる方向に延びる直線状に形成し、伝熱部材２０の内部側（吸熱面２１側）の端部が互いに連通するものを示したが、これに限られるものではない。一方の孔および他方の孔が互いに連通されるものであれば、例えば、それぞれ放熱面に対して直交する方向に直線状に延びる一方の孔および他方の孔を、連通路によって互いに連通してもよい。

【符号の説明】

【0071】

１ 冷却デバイス
２ 発熱体
１０ 容器
２０ 伝熱部材
２２ 放熱面
２２ａ 凸部
２３ 孔
２３ａ 開口部
２３１ 孔
２３１ａ 開口部
２３２ 孔
２３２ａ 開口部
Ｆ１（Ｌ） 液相の第１作動流体
Ｆ１（ｇ） 気相の第１作動流体
Ｆ２ 第２作動流体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】