7635586 沸騰冷却装置

(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】2025-02-17

(45)【発行日】2025-02-26

(54)【発明の名称】沸騰冷却装置

(51)【国際特許分類】

   F28D 15/02 20060101AFI20250218BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20250218BHJP

   H01L 23/427 20060101ALI20250218BHJP

【ＦＩ】

F28D15/02 102A

F28D15/02 M

F28D15/02 101L

H05K7/20 Q

H01L23/46 A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021044510

(22)【出願日】2021-03-18

(65)【公開番号】P2022143797

(43)【公開日】2022-10-03

【審査請求日】2024-02-14

(73)【特許権者】

【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】内部 銀二

(72)【発明者】

【氏名】中村 淳

【審査官】柳本 幸雄

(56)【参考文献】

【文献】韓国公開特許第１０－２０１２－００５７４０９（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開平０８－３１３１７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１０６２０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／２６１５５２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／１５０４１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】韓国登録特許第１０－１３０５４３７（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３０５１９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００６－１１４６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１０６２０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｄ １５／０２

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｈ０１Ｌ ２３／４２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷媒を収容する収容室を有し、発熱体からの熱を受ける受熱部と、
前記受熱部からの熱を放熱する放熱部と、
前記受熱部で冷媒が気化されることにより生成された気相冷媒を前記放熱部に輸送する第１管部と、
前記放熱部で前記気相冷媒が凝縮されることにより生成された液相冷媒を前記受熱部に輸送する第２管部と、を備え、
前記受熱部は、前記収容室の少なくとも一部を第１空間と第２空間とに仕切る壁部材を有し、
前記第１管部は、前記第２空間に向けて開口する第１開口を有し、
前記第２管部は、前記第２空間に向けて開口する第２開口を有し、
前記第１開口は、前記第２空間に収容される液状の冷媒の液面よりも上方に位置し、
前記第２開口は、前記第２空間に収容される液状の冷媒の液面よりも下方に位置し、
前記第１管部は、前記受熱部から前記放熱部に前記気相冷媒を輸送する複数の蒸気管を有し、
前記第２管部は、前記放熱部から前記受熱部に前記液相冷媒を輸送する複数の液管を有し、
前記複数の蒸気管は、前記第１開口を有する蒸気管と、前記第１空間に向けて開口する開口を有する蒸気管と、を含み、
前記複数の液管は、前記第２開口を有する液管と、前記第１空間に向けて開口する開口を有する液管と、を含み、
前記壁部材の少なくとも一部は、前記収容室に収容される液状の冷媒の液面よりも上方に位置し、
前記壁部材は、前記収容室に収容される液状の冷媒を、前記第１空間に収容される冷媒と前記第２空間に収容される冷媒とに区分し、前記第１空間から前記第１開口への液状の冷媒の移動を阻止する、
沸騰冷却装置。

【請求項2】

前記壁部材は、前記収容室の底面から上方に延びる、
請求項１に記載の沸騰冷却装置。

【請求項3】

前記壁部材の高さをｈとし、前記壁部材の厚さ方向に沿う前記第２空間の長さをａとし、前記壁部材の高さ方向での前記収容室の長さをｂとし、前記壁部材の厚さ方向での前記第１開口と前記収容室の側面との間の距離をＬとし、前記壁部材の高さ方向と水平面とのなす角度をθ２としたとき、
θ２が４５°よりも小さい場合、
ｈ＞（ｂ－（ａ－Ｌ）／ｔａｎθ２）の関係を満たす、
請求項２に記載の沸騰冷却装置。

【請求項4】

冷媒を収容する収容室を有し、発熱体からの熱を受ける受熱部と、
前記受熱部からの熱を放熱する放熱部と、
前記受熱部で冷媒が気化されることにより生成された気相冷媒を前記放熱部に輸送する第１管部と、
前記放熱部で前記気相冷媒が凝縮されることにより生成された液相冷媒を前記受熱部に輸送する第２管部と、を備え、
前記受熱部は、前記収容室の少なくとも一部を第１空間と第２空間とに仕切る壁部材を有し、
前記第１管部は、前記第２空間に向けて開口する第１開口を有し、
前記第２管部は、前記第１空間に向けて開口する第２開口を有し、
前記第１開口は、前記壁部材よりも上方に位置し、
前記第２開口は、前記第１空間に収容される液状の冷媒の液面よりも下方に位置し、
前記第１管部は、前記受熱部から前記放熱部に前記気相冷媒を輸送する複数の蒸気管を有し、
前記第２管部は、前記放熱部から前記受熱部に前記液相冷媒を輸送する複数の液管を有し、
前記複数の蒸気管は、前記第１開口を有する蒸気管と、前記壁部材の厚さ方向にみて前記壁部材に重ならない蒸気管と、を含み、
前記複数の液管は、前記第２開口を有する液管と、前記壁部材の厚さ方向にみて前記壁部材に重ならない液管と、を含み、
前記壁部材は、前記収容室に収容される液状の冷媒の液面よりも上方に位置し、前記第１空間から前記第１開口への液状の冷媒の移動を阻止する、
沸騰冷却装置。

【請求項5】

前記壁部材には、前記第２開口を有する液管が貫通する、
請求項４に記載の沸騰冷却装置。

【請求項6】

前記壁部材は、前記収容室の側面から側方に向けて延びる、
請求項４または５に記載の沸騰冷却装置。

【請求項7】

前記壁部材の高さをｈとし、前記壁部材の厚さ方向での前記第２空間の長さをｃとし、前記壁部材の高さ方向での前記第１開口と前記収容室の側面との間の距離をＬとし、前記壁部材の高さ方向と水平面とのなす角度をθ２としたとき、
θ２が４５°よりも小さい場合、
ｈ＞（Ｌ＋ｃ×ｔａｎθ２）の関係を満たす、
請求項６に記載の沸騰冷却装置。

【請求項8】

前記受熱部は、側方から発熱体からの熱を受ける、
請求項１から７のいずれか１項に記載の沸騰冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、沸騰冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

冷媒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。

【0003】

特許文献１に記載の冷却装置は、受熱部と、放熱部と、これらを連結する蒸気管および液管と、を有する。受熱部は、冷媒を貯蔵する容器であり、冷却対象物からの熱を受け、当該熱により冷媒を気化させる。蒸気管は、受熱部で気化した冷媒を放熱部に輸送する。放熱部は、冷媒から放熱することで冷媒を凝縮液化させる。液管は、放熱部で凝縮液化した冷媒を受熱部に輸送する。ここで、受熱部の容器の側面には、蒸気流出口および液流入口が設けられる。蒸気流出口には、蒸気管が接続される。液流入口には、液管が接続される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１５／１４６１１０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の冷却装置では、傾斜した姿勢で設置した場合、冷媒が蒸気流出口を塞いでしまうことにより、冷媒の循環が阻害され、その結果、冷却性能が低下してしまうという課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

以上の課題を解決するために、本発明の一態様に係る沸騰冷却装置は、冷媒を収容する収容室を有し、発熱体からの熱を受ける受熱部と、前記受熱部からの熱を放熱する放熱部と、前記受熱部で冷媒が気化されることにより生成された気相冷媒を前記放熱部に輸送する第１管部と、前記放熱部で前記気相冷媒が凝縮されることにより生成された液相冷媒を前記受熱部に輸送する第２管部と、を備え、前記受熱部は、前記収容室の少なくとも一部を第１空間と第２空間とに仕切る壁部材を有し、前記第１管部は、前記第２空間に向けて開口する第１開口を有し、前記壁部材の少なくとも一部は、前記収容室に収容される液状の冷媒の液面よりも上方に位置し、前記壁部材は、前記第１空間から前記第１開口への液状の冷媒の移動を阻止する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態に係る沸騰冷却装置の概略構成を示す斜視図である。

【図2】図１に示す沸騰冷却装置の断面図である。

【図3】図２中のＡ－Ａ線断面図である。

【図4】図２中のＢ－Ｂ線断面図である。

【図5】第１実施形態に係る沸騰冷却装置の使用例における受熱部の状態を示す図である。

【図6】第１実施形態に係る沸騰冷却装置の使用例における放熱部の状態を示す図である。

【図7】第２実子形態に係る沸騰冷却装置の断面図である。

【図8】図７中のＣ－Ｃ線断面図である。

【図9】図７中のＤ－Ｄ線断面図である。

【図10】第２実施形態に係る沸騰冷却装置の使用例における受熱部の状態を示す図である。

【図11】沸騰冷却装置の応用例を示す斜視図である。

【図12】変形例１に係る沸騰冷却装置の断面図である。

【図13】変形例２に係る沸騰冷却装置の断面図である。

【図14】変形例３に係る沸騰冷却装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、添付図面を参照しながら本発明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、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明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。

【0009】

１．第１実施形態
１－１．沸騰冷却装置の概略
図１は、第１実施形態に係る沸騰冷却装置１の概略構成を示す斜視図である。以下、図１に基づいて、沸騰冷却装置１の概略を説明する。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。

【0010】

ここで、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１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。

【0011】

沸騰冷却装置１は、図１中に二点鎖線で示す２個の発熱体１００を冷却する。各発熱体１００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。

【0012】

図１に示す例では、各発熱体１００がＸＺ平面に沿う扁平形状をなす。また、２個の発熱体１００は、沸騰冷却装置１を挟むように、Ｙ軸に沿う方向に並んで配置される。なお、図１では、発熱体１００の外形が概略的に示される。発熱体１００の形状は、図１に示す例に限定されず、任意である。また、２個の発熱体１００のうちの一方が省略されてもよい。また、発熱体１００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。

【0013】

沸騰冷却装置１は、気化した冷媒ＲＥと液化した冷媒ＲＥとの密度差を利用したループ型サーモサイフォン方式の冷却器である。沸騰冷却装置１は、受熱部１０と放熱部２０と第１管部３０と第２管部４０とを有する。

【0014】

受熱部１０では、冷媒ＲＥが発熱体１００からの熱により加熱され、冷媒ＲＥが気化されることにより、気相冷媒が生成される。当該気相冷媒は、密度の減少により第１管部３０を通じて上昇し、放熱部２０に輸送される。放熱部２０では、当該気相冷媒が放熱により冷却され、冷媒ＲＥが凝縮されることにより、液相冷媒が生成される。当該液相冷媒は、密度の増大により第２管部４０を通じて下降し、受熱部１０に輸送される。このように、気化した冷媒ＲＥと液化した冷媒ＲＥとの密度差により受熱部１０からの冷媒ＲＥを第１管部３０、放熱部２０、第２管部４０および受熱部１０の順に循環させながら、発熱体１００の冷却が行われる。以下、沸騰冷却装置１の各部を順に説明する。

【0015】

１－２．沸騰冷却装置の各部
図２は、図１に示す沸騰冷却装置１の断面図である。図３は、図２中のＡ－Ａ線断面図である。図４は、図２中のＢ－Ｂ線断面図である。なお、図２では、沸騰冷却装置１をＸ軸およびＺ軸を含む平面に平行な切断面が示される。図３では、受熱部１０をＸ軸およびＹ軸を含む平面に平行な切断面が示される。図４では、受熱部１０をＹ軸およびＺ軸を含む平面に平行な切断面が示される。

【0016】

１－２ａ．受熱部
受熱部１０は、収容室Ｓ１０を有する構造体であり、発熱体１００からの熱を受ける。収容室Ｓ１０は、液状の冷媒ＲＥを収容する空間である。受熱部１０では、発熱体１００の熱によって冷媒ＲＥが気化されることにより気相冷媒が生成される。

【0017】

冷媒ＲＥ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、冷媒ＲＥには、必要に応じて、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が添加されてもよい。また、冷媒ＲＥは、前述の冷媒の２種以上を組み合わせてもよい。

【0018】

図２に示す例では、受熱部１０は、収容室Ｓ１０を内部空間として有する箱状をなす容器である。ここで、受熱部１０は、底板１１と天板１２と側壁１３と壁部材１４とを有する。

【0019】

底板１１および天板１２のそれぞれは、Ｚ軸に直交する方向に広がる平板である。ただし、天板１２は、底板１１に対してＺ１方向に位置しており、天板１２には、第１管部３０および第２管部４０との接続のための孔が設けられる。底板１１および天板１２は、互いに平行となるように配置されており、これらの間には、側壁１３が配置される。

【0020】

側壁１３は、底板１１および天板１２の外周同士を全周にわたって連結する。本実施形態では、側壁１３の外周面には、発熱体１００が接触する。また、側壁１３の内側には、壁部材１４が配置される。ここで、壁部材１４は、底板１１から天板１２に向けて延びており、天板１２と壁部材１４との間には、隙間ｄ１が形成される。

【0021】

壁部材１４は、収容室Ｓ１０の一部を図２中の左右に二分するように配置され、底板１１および側壁１３のそれぞれに接続される板状の部材である。ここで、壁部材１４は、Ｘ軸に直交する面に沿って広がっており、図３に示すように、収容室Ｓ１０の一部を第１空間Ｓ１１と第２空間Ｓ１２とに区分する。また、図４に示すように、壁部材１４は、天板１２に対向する端縁を除く周縁が全域にわたり底板１１および側壁１３に接続される。

【0022】

図２に示すように、第１空間Ｓ１１は、壁部材１４のＸ１方向を向く面と底板１１と側壁１３とで囲まれる凹部である。第２空間Ｓ１２は、壁部材１４のＸ２方向を向く面と底板１１と側壁１３とで囲まれる凹部である。

【0023】

本実施形態では、第１空間Ｓ１１および第２空間Ｓ１２のそれぞれに液状の冷媒ＲＥが収容される。すなわち、本実施形態では、収容室Ｓ１０の収容される冷媒ＲＥが第１空間Ｓ１１に収容される冷媒ＲＥと第２空間Ｓ１２に収容される冷媒ＲＥとに区分される。

【0024】

ここで、図２に示すように、Ｚ軸が鉛直線となるよう沸騰冷却装置１が傾斜せずに設置される場合、壁部材１４のＺ１方向での端は、冷媒ＲＥの液面ＲＥ０よりも上方に位置する。言い換えると、この場合、冷媒ＲＥの液面ＲＥ０は、壁部材１４のＺ１方向での端よりも下方に位置する。このため、Ｚ軸が鉛直線である場合、壁部材１４と天板１２との間の隙間ｄ１を介して第１空間Ｓ１１と第２空間Ｓ１２との間での気体状の冷媒ＲＥの移動を許容するが、第１空間Ｓ１１と第２空間Ｓ１２との間での液状の冷媒ＲＥの移動が壁部材１４により阻止される。この阻止は、Ｙ１方向にみて時計回りとなるよう鉛直線に対してＺ軸がＹ軸まわりに所定角度範囲内で傾斜しても実現される。なお、壁部材１４の作用効果については、後述の図４に基づいて詳述する。

【0025】

受熱部１０は、熱伝導性に優れる材料で構成される。受熱部１０の具体的な構成材料としては、例えば、銅、アルミニウムまたはこれらのいずれかの合金等の金属材料が挙げられる。なお、受熱部１０の底板１１、天板１２、側壁１３および壁部材１４の各部の構成材料は、互いに同じであっても異なってもよい。また、底板１１、天板１２、側壁１３および壁部材１４のそれぞれは別部材で構成されてもよいし、底板１１、天板１２、側壁１３および壁部材１４は、一体で構成されてもよい。

【0026】

ただし、壁部材１４は、熱伝導性を有しなくてもよいが、熱伝導性を有する場合、発熱体１００から冷媒ＲＥに熱を伝達する伝熱面の面積が大きくなるので、冷媒ＲＥの核沸騰を効率的に生じさせることができる。また、この場合、冷媒ＲＥの核沸騰を促進する観点から、壁部材１４の表面は、複数の凹部または複数の凸部を有することが好ましい。当該複数の凹部または当該複数の凸部としては、例えば、切削等の加工による加工痕、ディンプル加工による複数の凹部、ブラスト処理による複数の凹凸部、エッチング処理による凹部パターンまたは凸部パターン、連続空孔を有する多孔質体の表面、押出成形、溶接またはロウ付け等により形成される並列型、格子型または波型のフィン等が挙げられる。

【0027】

以上の受熱部１０には、発熱体１００が熱的に接続される。本実施形態では、発熱体１００が側壁１３の外表面に熱的に接続される。ここで、「熱的に接続」とは、次の条件ａ、ｂまたはｃのいずれかを満たすことをいう。条件ａ：２つの部材が物理的に直接に接する。条件ｂ：２つの部材が５０μｍ以下の間隙を介して配置される。条件ｃ：２つの部材が１０Ｗ・ｍ^－１・Ｋ^－１以上の熱伝導率の他の部材を介して物理的に接続される。なお、各条件における２つの部材間には、伝熱グリースおよび接着剤等が存在してもよい。この場合、接着剤は、熱伝導性を高める観点から、熱伝導性のフィラー等を含むことが好ましい。

【0028】

１－２ｂ．放熱部
放熱部２０は、凝縮室Ｓ２０を有する構造体であり、受熱部１０からの熱を放熱する。凝縮室Ｓ２０は、冷媒ＲＥを気化した状態から凝縮液化させる空間である。放熱部２０では、受熱部１０で生成された気相冷媒が凝縮されることにより液相冷媒が生成される。ここで、放熱部２０は、凝縮室Ｓ２０の気相冷媒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Ｓ２０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。

【0029】

図２に示す例では、放熱部２０は、２個の容器２１と複数の放熱フィン２２とを有する。２個の容器２１のそれぞれは、凝縮室Ｓ２０を内部空間として有する。容器２１は、底板２１１と天板２１２と側壁２１３とを有する。これらで囲まれた空間が凝縮室Ｓ２０である。底板２１１および天板２１２のそれぞれは、Ｚ軸に交差する方向に広がる平板である。ただし、底板２１１は、天板２１２に対してＺ２方向に位置しており、底板２１１には、第１管部３０および第２管部４０との接続のための孔が設けられる。底板２１１および天板２１２は、互いに平行となるように配置されており、これらの間には、側壁２１３が配置される。側壁２１３は、底板２１１および天板２１２の外周同士を全周にわたって連結する。

【0030】

本実施形態では、側壁２１３が円筒状をなしており、凝縮室Ｓ２０が円柱状をなす。なお、凝縮室Ｓ２０の形状は、円柱状に限定されず、例えば、角各柱状でもよい。また、側壁２１３の内周面および外周面の形状は、互いに異なってもよい。

【0031】

容器２１は、熱伝導性に優れる材料で構成される。容器２１の具体的な材料としては、例えば、銅、アルミニウムまたはこれらのいずれかの合金等の金属材料が挙げられる。

【0032】

各放熱フィン２２は、２個の容器２１に熱的に接続される。各放熱フィン２２は、平板状の部材である。複数の放熱フィン２２は、互いに厚さ方向に間隔を隔てて配置される。各放熱フィン２２は、熱伝導性に優れる材料で構成される。放熱フィン２２の具体的な材料としては、例えば、銅、アルミニウムまたはこれらのいずれかの合金等の金属材料が挙げられる。各放熱フィン２２には、容器２１を挿入するための孔が設けられる。放熱フィン２２は、例えば、容器２１に対して拡管、圧入、接着剤、ネジ止め、ロウ付けまたは溶接等により固定される。

【0033】

なお、放熱フィン２２の形状は、図２に示す例に限定されず、任意である。また、放熱フィン２２は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。ただし、放熱部２０が複数の放熱フィン２２を有することにより、冷媒ＲＥの気体を効率的に凝縮液化させることができる。

【0034】

１－２ｃ．第１管部
第１管部３０は、受熱部１０で冷媒ＲＥが気化されることにより生成された気相冷媒を放熱部２０に輸送する第１流路Ｓ３０を有する。本実施形態では、第１管部３０は、前述の２個の容器２１に対応する２個の蒸気管３１で構成される。２個の蒸気管３１のそれぞれは、Ｚ軸に沿って直線状に延びており、第１流路Ｓ３０を内部空間として有する管である。

【0035】

蒸気管３１は、例えば、銅、アルミニウムまたはこれらのいずれかの合金等の金属材料で構成される。また、蒸気管３１は、天板１２および底板２１１に対してロウ付け等により固定される。なお、蒸気管３１の構成材料は、金属材料に限定されず、例えば、セラミックス材料または樹脂材料等でもよい。

【0036】

蒸気管３１は、受熱部１０および放熱部２０のそれぞれに接続されており、受熱部１０に向けて開口する開口３１ａと、放熱部２０に向けて開口する開口３１ｂと、を有する。
開口３１ａは、蒸気管３１の内周面３１ｃのＺ２方向での端縁で囲まれる空間である。開口３１ｂは、蒸気管３１の内周面３１ｃのＺ１方向での端縁で囲まれる空間である。

【0037】

ここで、開口３１ａは、天板１２のＺ２方向を向く面である内壁面と同一平面上に位置する。また、２個の蒸気管３１のうち、一方の蒸気管３１の開口３１ａは、前述の第１空間Ｓ１１に向けて開口し、他方の蒸気管３１の開口３１ａは、「第１開口」の一例であり、前述の第２空間Ｓ１２に向けて開口する。

【0038】

また、蒸気管３１の一部は、放熱部２０の底板２１１よりもＺ１方向に突出する。したがって、開口３１ｂは、底板２１１よりもＺ１方向に位置する。このため、容器２１内で開口３１ｂへ液相冷媒が混入したり、当該液相冷媒により開口３１ｂが塞がれたりすることが低減される。この点については、後述の図５に基づいて詳述する。なお、第１流路Ｓ３０は、蒸気管３１と前述の受熱部１０の天板１２とにより形成されてもよい。この場合、開口３１ａは、天板１２に設けられる孔により形成される。

【0039】

第１流路Ｓ３０は、蒸気管３１の内周面３１ｃで囲まれる空間である。第１流路Ｓ３０は、開口３１ａを介して収容室Ｓ１０に連通するとともに、開口３１ｂを介して凝縮室Ｓ２０に連通する。

【0040】

図２に示す例では、第１流路Ｓ３０の幅は、一定である。また、第１流路Ｓ３０の断面積は、一定である。さらに、第１流路Ｓ３０の横断面の形状は、円形である。なお、第１流路Ｓ３０の横断面の形状は、円形に限定されず、例えば、四角形等の多角形、楕円形等でもよい。また、第１流路Ｓ３０は、屈曲または湾曲する部分を有してもよい。

【0041】

１－２ｄ．第２管部
第２管部４０は、放熱部２０で気相冷媒が凝縮されることにより生成された液相冷媒を受熱部１０に輸送する第２流路Ｓ４０を有する。本実施形態では、第２管部４０は、前述の２個の容器２１に対応する２個の液管４１で構成される。２個の液管４１のそれぞれは、Ｚ軸に沿って直線状に延びており、第２流路Ｓ４０を内部空間として有する管である。

【0042】

液管４１は、例えば、銅、アルミニウムまたはこれらのいずれかの合金等の金属材料で構成される。また、液管４１は、天板１２および底板２１１に対してロウ付け等により固定される。なお、液管４１の構成材料は、金属材料に限定されず、例えば、セラミックス材料または樹脂材料等でもよい。また、液管４１の構成材料は、蒸気管３１の構成材料と同一であってもよいし異なってもよい。

【0043】

液管４１は、受熱部１０および放熱部２０のそれぞれに接続されており、受熱部１０に向けて開口する開口４１ａと、放熱部２０に向けて開口する開口４１ｂと、を有する。開口４１ａは、液管４１の内周面４１ｃのＺ２方向での端縁で囲まれる空間である。開口４１ｂは、液管４１の内周面４１ｃのＺ１方向での端縁で囲まれる空間である。

【0044】

ここで、液管４１の一部は、受熱部１０の天板１２よりもＺ２方向に突出する。したがって、開口４１ａは、天板１２よりもＺ２方向に位置する。本実施形態では、開口４１ａは、冷媒ＲＥの液面ＲＥ０よりも下方に位置する。このため、気相冷媒が開口４１ａに混入され難くすることができる。しかも、開口４１ａは、発熱体１００よりも下方に位置しており、発熱体１００と受熱部１０とが重なる方向にみて発熱体１００に重ならない。このため、冷媒ＲＥの核沸騰により生じた気泡が開口４１ａに入り難くすることができる。また、２個の液管４１のうち、一方の液管４１の開口４１ａは、前述の第１空間Ｓ１１に位置し、他方の液管４１の開口４１ａは、「第２開口」の一例であり、前述の第２空間Ｓ１２に位置する。

【0045】

また、開口４１ｂは、放熱部２０の底板２１１のＺ１方向を向く面と同一平面上に位置する。このため、容器２１内で開口４１ｂへ液相冷媒を導入しやすくすることができる。この点については、後述の図５に基づいて詳述する。なお、第２流路Ｓ４０は、液管４１と前述の放熱部２０の底板２１１とにより形成されてもよい。この場合、開口４１ｂは、底板２１１に設けられる孔により形成される。

【0046】

第２流路Ｓ４０は、液管４１の内周面４１ｃで囲まれる空間である。第２流路Ｓ４０は、開口４１ａを介して収容室Ｓ１０に連通するとともに、開口４１ｂを介して凝縮室Ｓ２０に連通する。

【0047】

第２流路Ｓ４０の断面積は、前述の第１流路Ｓ３０の断面積よりも小さい。すなわち、第１流路Ｓ３０の断面積は、第２流路Ｓ４０の断面積よりも大きい。このため、第１流路Ｓ３０の断面積が第２流路Ｓ４０の断面積以下である構成に比べて、第１流路Ｓ３０での気相冷媒の輸送を円滑に行うことができる。なお、第２流路Ｓ４０の断面積は、第１流路Ｓ３０の断面積に等しくてもよい。

【0048】

図２に示す例では、第２流路Ｓ４０の幅は、一定である。また、第２流路Ｓ４０の断面積は、一定である。さらに、第２流路Ｓ４０の横断面の形状は、円形である。なお、第２流路Ｓ４０の横断面の形状は、円形に限定されず、例えば、四角形等の多角形、楕円形等でもよい。また、第２流路Ｓ４０は、屈曲または湾曲する部分を有してもよい。

【0049】

１－３．沸騰冷却装置の使用例
図５は、第１実施形態に係る沸騰冷却装置１の使用例における受熱部１０の状態を示す図である。図５では、沸騰冷却装置１がＹ軸まわりに角度θ１で傾斜して設置された場合の受熱部１０の状態が示される。ここで、角度θ１は、水平面Ｆ０と受熱部１０の底面とのなす角度に等しいか、あるいは、収容室Ｓ１０の中心線ＬＣまたは液管４１の中心線と鉛直線とのなす角度である。具体的には、角度θ１は、４５°以下の角度である。なお、中心線ＬＣは、収容室Ｓ１０の中心を通り、かつ、底板１１または天板１２に直交する直線である。

【0050】

図５に示すように、沸騰冷却装置１の傾斜角度が角度θ１である場合でも、壁部材１４のＺ１方向での端は、冷媒ＲＥの液面ＲＥ０よりも上方に位置する。言い換えると、この場合でも、冷媒ＲＥの液面ＲＥ０は、壁部材１４のＺ１方向での端よりも下方に位置する。このため、この場合でも、壁部材１４と天板１２との間の隙間ｄ１を介して第１空間Ｓ１１と第２空間Ｓ１２との間での気体状の冷媒ＲＥの移動を許容するが、第１空間Ｓ１１と第２空間Ｓ１２との間での液状の冷媒ＲＥの移動が壁部材１４により阻止される。なお、沸騰冷却装置１の傾斜角度が角度θ１である場合、壁部材１４のＺ１方向での端が液面ＲＥ０に一致してもよい。

【0051】

図５には、沸騰冷却装置１の傾斜角度が角度θ１である場合の液面ＲＥ０が実線で示される。また、図５には、沸騰冷却装置１を傾斜させない場合の液面ＲＥ０が一点鎖線で示される。さらに、図５には、壁部材１４を省略した場合の冷媒ＲＥの液面ＲＥ０が二点鎖線で示される。

【0052】

図５に示すように、沸騰冷却装置１を傾斜させた場合、第１空間Ｓ１１の底面が第２空間Ｓ１２の底面よりも上方に位置する。この場合であっても、第１空間Ｓ１１から第２空間Ｓ１２への液状の冷媒ＲＥの移動が壁部材１４により阻止されるので、壁部材１４を省略した場合に比べて、冷媒ＲＥの液面ＲＥ０と蒸気管３１の開口３１ａとの間の距離を大きくすることができる。このため、沸騰冷却装置１を傾斜させた場合でも、冷媒ＲＥによる開口３１ａの封鎖を低減することができる。

【0053】

ここで、液面ＲＥ０は、第１空間Ｓ１１および第２空間Ｓ１２のそれぞれで個別にＹ軸まわりにＸ軸に対して傾斜する。したがって、第１空間Ｓ１１および第２空間Ｓ１２のそれぞれでは、Ｘ軸に沿う方向で液面ＲＥ０の中央と天板１２との間の距離は、ほとんど変化しない。

【0054】

図５に示す例では、開口３１ａが第１空間Ｓ１１および第２空間Ｓ１２のそれぞれのＸ軸に沿う方向での中央に位置する。このため、冷媒ＲＥの液面ＲＥ０と蒸気管３１の開口３１ａとの間の距離は、沸騰冷却装置１を傾斜させない場合と比べて、ほとんど変化しない。

【0055】

Ｚ軸に沿う方向での壁部材１４の長さ、すなわち壁部材１４の高さｈは、前述のように、沸騰冷却装置１の傾斜角度が角度θ１である場合でも、壁部材１４のＺ１方向での端が液面ＲＥ０よりも上方に位置するよう設定される。

【0056】

ここで、高さｈは、高さＨ１よりも高いことが好ましい。この場合、前述のような壁部材１４による効果が好適に得られる。ただし、高さＨ１は、以下の式（１）により求められる。
Ｈ１＝（ｂ－（ａ－Ｌ）／ｔａｎθ２） （１）
式（１）中、ａは、Ｘ軸に沿う方向での第２空間Ｓ１２の長さ［ｍｍ］である。ｂは、Ｚ軸に沿う方向での収容室Ｓ１０の長さ［ｍｍ］である。Ｌは、第２空間Ｓ１２に対応する開口３１ａについて、Ｘ軸に沿う方向での開口３１ａと側壁１３との間の距離［ｍｍ］である。θ２は、水平面Ｆ０とＺ軸とのなす角度［°］であり、θ２＝９０［°］－θ１の関係を満たす。

【0057】

また、図５に示すように、沸騰冷却装置１の傾斜角度が角度θ１である場合、蒸気管３１が液管４１に対して上方に位置する。このため、前述のように開口３１ａと液面ＲＥ０との間の距離を大きくしつつ、蒸気管３１と側壁１３または壁部材１４との間に液管４１を配置するための領域を十分に確保することができる。

【0058】

図６は、第１実施形態に係る沸騰冷却装置１の使用例における放熱部２０の状態を示す図である。図６では、前述の図５に示すように沸騰冷却装置１がＹ軸まわりに傾斜して設置された場合の放熱部２０の状態が示される。

【0059】

図６に示すように、沸騰冷却装置１の傾斜角度が角度θ１である場合、開口４１ｂが開口３１ｂに対して下方に位置する。このため、開口４１ｂが開口３１ｂに対して上方に位置する構成に比べて、容器２１から開口４１ｂに液相冷媒を導入させやすい。しかも、本実施形態では、前述のように開口４１ｂが容器２１の底板２１１の内壁面に開口するので、当該内壁面に沿って液相冷媒を開口４１ｂに円滑に案内することができる。

【0060】

また、開口３１ｂが開口４１ｂに対して上方に位置するので、開口３１ｂが開口４１ｂに対して下方に位置する構成に比べて、開口３１ｂが容器２１内の液相冷媒により塞がれ難い。しかも、本実施形態では、前述のように開口３１ｂが底板２１１よりもＺ１方向に位置するので、容器２１内に溜まる液相冷媒の液面よりも上方に開口３１ｂを位置させることができる。このため、容器２１内で開口３１ｂへ液相冷媒が混入したり、当該液相冷媒により開口３１ｂが塞がれたりすることが好適に低減される。

【0061】

１－４．まとめ
以上の沸騰冷却装置１は、前述のように、受熱部１０と放熱部２０と第１管部３０と第２管部４０とを有する。受熱部１０は、冷媒ＲＥを収容する収容室Ｓ１０を有し、発熱体１００からの熱を受ける。放熱部２０は、受熱部１０からの熱を放熱する。第１管部３０は、受熱部１０で冷媒ＲＥが気化されることにより生成された気相冷媒を放熱部２０に輸送する。第２管部４０は、放熱部２０で気相冷媒が凝縮されることにより生成された液相冷媒を受熱部１０に輸送する。

【0062】

そのうえで、受熱部１０は、収容室Ｓ１０の少なくとも一部を第１空間Ｓ１１と第２空間Ｓ１２とに仕切る壁部材１４を有する。ここで、第１管部３０は、第２空間Ｓ１２に向けて開口する第１開口としての開口３１ａを有する。また、壁部材１４の少なくとも一部は、収容室Ｓ１０に収容される液状の冷媒ＲＥの液面ＲＥ０よりも上方に位置する。そして、壁部材１４は、第１空間Ｓ１１から第１開口としての開口３１ａへの液状の冷媒ＲＥの移動を阻止する。

【0063】

以上の沸騰冷却装置では、収容室Ｓ１０に収容される液状の冷媒ＲＥの液面ＲＥ０よりも上方に壁部材１４の少なくとも一部が位置するので、収容室Ｓ１０の中心線ＬＣが鉛直線ＶＬに対して傾斜する場合でも、壁部材１４が第１空間Ｓ１１から第１開口としての開口３１ａへの液状の冷媒ＲＥの移動を阻止することができる。このため、沸騰冷却装置１を傾斜した姿勢で設置した場合でも、冷媒ＲＥが第１開口としての開口３１ａを塞いでしまうことを低減することができる。この結果、沸騰冷却装置１の設置姿勢によらず、受熱部１０から第１管部３０、放熱部２０および第２管部４０をこの順に通って受熱部１０に戻るという冷媒ＲＥの循環が従来に比べて円滑に行われるので、冷却性能の低下を低減することができる。

【0064】

ここで、第１空間Ｓ１１と第２空間Ｓ１２とが収容室Ｓ１０内で互いに連通するので、第１空間Ｓ１１および第２空間Ｓ１２のそれぞれが独立した空間である構成に比べて、沸騰冷却装置１の製造時における収容室Ｓ１０への冷媒ＲＥの充填が簡単に済むという利点がある。また、中心線ＬＣが鉛直線ＶＬに対して傾斜する場合、前述の放熱フィン２２が水平面Ｆ０に対して傾斜するので、放熱フィン２２が水平面Ｆ０に対して平行である場合に比べて、放熱フィン２２に沿って気流を生じさせやすく、放熱部２０の放熱性を高めることができる。

【0065】

本実施形態では、前述のように、壁部材１４は、収容室Ｓ１０に収容される液状の冷媒ＲＥを、第１空間Ｓ１１に収容される冷媒ＲＥと第２空間Ｓ１２に収容される冷媒ＲＥとに区分する。このため、１つの空間に液状の冷媒ＲＥを収容する構成に比べて、沸騰冷却装置１を傾斜した姿勢で設置した場合の冷媒ＲＥの液面ＲＥ０と第１開口としての開口３１ａとの間の距離を大きくすることができる。

【0066】

また、前述のように、第２管部４０は、第２空間Ｓ１２に向けて開口する第２開口としての開口４１ａを有する。したがって、第１開口としての開口３１ａおよび第２開口としての開口４１ａの双方が第２空間Ｓ１２に向けて開口する。

【0067】

そのうえで、第１開口としての開口３１ａは、第２空間Ｓ１２に収容される液状の冷媒ＲＥの液面ＲＥ０よりも上方に位置する。このため、第２空間Ｓ１２で生じた気相冷媒を円滑に第１開口としての開口３１ａに導入することができる。

【0068】

一方、第２開口としての開口４１ａは、第２空間Ｓ１２に収容される液状の冷媒ＲＥの液面ＲＥ０よりも下方に位置する。このため、第２空間Ｓ１２で生じた気相冷媒が第２開口としての開口４１ａに混入するのを低減することができる。しかも、第１開口としての開口３１ａおよび第２開口としての開口４１ａの双方が第２空間Ｓ１２に向けて開口するので、第１管部３０および第２管部４０を互いに近づけて配置することができる。この結果、沸騰冷却装置１を傾斜した姿勢で設置した場合に、第２開口としての開口４１ａが冷媒ＲＥに接触したり離反したりすることを低減することができる。

【0069】

さらに、前述のように、第１管部３０は、受熱部１０から放熱部２０に気相冷媒を輸送する複数の蒸気管３１を有する。複数の蒸気管３１は、第１開口としての開口３１ａを有する蒸気管３１と、第１空間Ｓ１１に向けて開口する開口３１ａを有する蒸気管３１と、を含む。また、第２管部４０は、放熱部２０から受熱部１０に液相冷媒を輸送する複数の液管４１を有する。複数の液管４１は、第２開口としての開口４１ａを有する液管４１と、第１空間Ｓ１１に向けて開口する開口４１ａを有する液管４１と、を含む。

【0070】

このように複数の蒸気管３１および複数の液管４１を用いることにより、冷媒ＲＥの循環効率を高めることができる。また、このように複数の蒸気管３１および複数の液管４１を有する構成では、収容室Ｓ１０の中心線ＬＣからずれた位置に蒸気管３１および液管４１が配置される。このため、当該構成では、沸騰冷却装置１を傾斜した姿勢で設置した場合に、蒸気管３１の開口が液状の冷媒ＲＥにより封鎖されないようにするうえで、前述の壁部材１４を設けることは有用である。

【0071】

また、前述のように、壁部材１４は、収容室Ｓ１０の底面から上方に延びる。このため、壁部材１４を板材で構成することができる。この結果、沸騰冷却装置１の構成または製造の簡単化を図ることができる。

【0072】

さらに、前述のように、壁部材１４の高さをｈとし、壁部材１４の厚さ方向に沿う第２空間Ｓ１２の長さをａとし、壁部材１４の高さ方向での収容室Ｓ１０の長さをｂとし、壁部材１４の厚さ方向での第１開口としての開口３１ａと収容室Ｓ１０の側面との間の距離をＬとし、壁部材１４の高さ方向と水平面Ｆ０とのなす角度をθ２としたとき、θ２が４５°よりも小さい場合、ｈ＞（ｂ－（ａ－Ｌ）／ｔａｎθ２）の関係を満たすことが好ましい。

【0073】

この関係を満たす場合、この関係を満たさない場合に比べて、収容室Ｓ１０内の冷媒ＲＥの収容率を高めつつ、第１開口としての開口３１ａが液状の冷媒ＲＥにより封鎖されることを低減することができる。

【0074】

また、前述のように、受熱部１０は、側方から発熱体１００からの熱を受ける。このとき、沸騰冷却装置１を傾斜した姿勢で設置した場合でも、受熱部１０と発熱体１００とが並ぶ方向にみて、液状の冷媒ＲＥと発熱体１００とが重なる面積の低下を低減することができる。したがって、沸騰冷却装置１を傾斜した姿勢で設置した場合でも、発熱体１００から受熱部１０の液状の冷媒ＲＥに効率的に熱を伝えることができる。

【0075】

２．第２実施形態
以下、本発明の第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前述の実施形態と同様である要素については、前述の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。

【0076】

図７は、第２実子形態に係る沸騰冷却装置１Ａの断面図である。図８は、図７中のＣ－Ｃ線断面図である。図９は、図７中のＤ－Ｄ線断面図である。沸騰冷却装置１Ａは、受熱部１０に代えて受熱部１０Ａを有する以外は、前述の第１実施形態の沸騰冷却装置１と同様である。受熱部１０Ａは、壁部材１４に代えて壁部材１５を有する以外は、受熱部１０と同様である。

【0077】

壁部材１５は、側壁１３のＸ１方向を向く内壁面からＸ１方向に延びており、側壁１３のＸ２方向を向く内壁面と壁部材１５との間には、隙間ｄ２が形成される。

【0078】

壁部材１５は、収容室Ｓ１０一部を図７中の上下に二分するように配置され、側壁１３に接続される板状の部材である。ここで、壁部材１５は、Ｚ軸に直交する面に沿って広がっており、図７に示すように、収容室Ｓ１０の一部を第１空間Ｓ１３と第２空間Ｓ１４とに区分する。また、図８に示すように、壁部材１５は、側壁１３のＸ２方向を向く内平面に対向する端縁を除く周縁が全域にわたり側壁１３に接続される。

【0079】

壁部材１５は、Ｚ軸に沿う方向にみて、図７中の右側の蒸気管３１および液管４１に重なる位置に配置される。図７に示す例では、壁部材１５には、貫通孔１５ａが設けられる。貫通孔１５ａは、Ｘ軸に沿う方向に並ぶ２個の液管４１のうちのＸ２方向に位置する一方の液管４１が挿入される孔である。当該一方の液管４１は、必要に応じて、壁部材１５に対して拡管、圧入、接着剤、ネジ止め、ロウ付けまたは溶接等により固定される。また、貫通孔１５ａを通じて冷媒ＲＥが第１空間Ｓ１３から第２空間Ｓ１４へ移動しないよう、貫通孔１５ａの内壁面と液管４１の外周面との隙間が塞がれる。なお、貫通孔１５ａが省略されてもよい。この場合、液管４１は、例えば、壁部材１５を迂回するように下方に延びるよう、屈曲または湾曲する部分を有する。

【0080】

ここで、図７に示すように、Ｚ軸が鉛直線となるよう沸騰冷却装置１が傾斜せずに設置される場合、壁部材１５は、冷媒ＲＥの液面ＲＥ０に対して上方に位置する。したがって、第１空間Ｓ１３には、液状の冷媒ＲＥが存在するが、第２空間Ｓ１４には、液状の冷媒が実質的に存在しない。

【0081】

図１０は、第２実施形態に係る沸騰冷却装置１Ａの使用例における受熱部１０Ａの状態を示す図である。図１０では、沸騰冷却装置１がＹ軸まわりに角度θ１で傾斜して設置された場合の受熱部１０Ａの状態が示される。

【0082】

図１０に示すように、沸騰冷却装置１Ａの傾斜角度が角度θ１である場合、壁部材１５が第１空間Ｓ１３から第２空間Ｓ１４に液状の冷媒ＲＥが移動するのを阻止する。このため、この場合でも、第１空間Ｓ１３には、液状の冷媒ＲＥが存在するが、第２空間Ｓ１４には、液状の冷媒が実質的に存在しない。

【0083】

図１０には、沸騰冷却装置１Ａの傾斜角度が角度θ１である場合の液面ＲＥ０が実線で示される。また、図１０には、沸騰冷却装置１を傾斜させない場合の液面ＲＥ０が一点鎖線で示される。さらに、図１０には、壁部材１４を省略した場合の冷媒ＲＥの液面ＲＥ０が二点鎖線で示される。

【0084】

図１０に示すように、沸騰冷却装置１Ａを傾斜させた場合、第１空間Ｓ１３から第２空間Ｓ１４への液状の冷媒ＲＥの移動が壁部材１４により阻止されるので、壁部材１５を省略した場合のように液面ＲＥ０が開口３１ａに接近することが防止される。このため、沸騰冷却装置１Ａを傾斜させた場合でも、冷媒ＲＥによる開口３１ａの封鎖を低減することができる。

【0085】

Ｘ軸に沿う方向での壁部材１５の長さ、すなわち壁部材１４の高さｈは、沸騰冷却装置１Ａの傾斜角度が角度θ１である場合でも、壁部材１５のＸ１方向での端が液面ＲＥ０よりも上方に位置するよう設定される。

【0086】

ここで、高さｈは、高さＨ２よりも高いことが好ましい。この場合、前述のような壁部材１５による効果が好適に得られる。ただし、高さＨ２は、以下の式（２）により求められる。
Ｈ２＝（Ｌ＋ｃ×ｔａｎθ２） （２）
式（２）中、ｃは、Ｚ軸に沿う方向での第２空間Ｓ１４の長さ［ｍｍ］である。Ｌは、２個の開口３１ａのうち壁部材１５に近いほうの開口３１ａについて、Ｘ軸に沿う方向での開口３１ａと側壁１３との間の距離［ｍｍ］である。θ２は、水平面Ｆ０とＺ軸とのなす角度［°］であり、θ２＝９０［°］－θ１の関係を満たす。

【0087】

以上の第２実施形態によっても、前述の第１実施形態と同様、冷却性能の低下を低減することができる。本実施形態では、前述のように、壁部材１５は、収容室Ｓ１０に収容される液状の冷媒ＲＥの液面ＲＥ０よりも上方に位置する。このため、収容室Ｓ１０に収容される液状の冷媒ＲＥを第１空間Ｓ１３と第２空間Ｓ１４とに区分しなくても、第１開口としての開口３１ａが液状の冷媒ＲＥにより封鎖されることを低減することができる。

【0088】

また、前述のように、第２管部４０は、第１空間Ｓ１３に向けて開口する第２開口としての開口４１ａを有する。このため、第２管部４０からの液相冷媒を第１空間Ｓ１３に排出することができる。

【0089】

そのうえで、第１開口としての開口３１ａは、壁部材１５よりも上方に位置する。このため、第１空間Ｓ１３から第１開口としての開口３１ａへの液状の冷媒ＲＥの移動を壁部材１５により阻止することができる。

【0090】

一方、第２開口としての開口４１ａは、第１空間Ｓ１３に収容される液状の冷媒ＲＥの液面ＲＥ０よりも下方に位置する。第１空間Ｓ１３で生じた気相冷媒が第２開口としての開口４１ａに混入するのを低減することができる。

【0091】

さらに、前述のように、第１管部３０は、受熱部１０から放熱部２０に気相冷媒を輸送する複数の蒸気管３１を有する。複数の蒸気管３１は、第１開口としての開口３１ａを有する蒸気管３１と、壁部材１５の厚さ方向にみて壁部材１５に重ならない蒸気管３１と、を含む。また、第２管部４０は、放熱部２０から受熱部１０に液相冷媒を輸送する複数の液管４１を有する。複数の液管４１は、第２開口としての開口４１ａを有する液管４１と、壁部材１５の厚さ方向にみて壁部材１５に重ならない液管４１と、を含む。

【0092】

このように複数の蒸気管３１および複数の液管４１を用いることにより、冷媒ＲＥの循環効率を高めることができる。また、このように複数の蒸気管３１および複数の液管４１を有する構成では、収容室Ｓ１０の中心線ＬＣからずれた位置に蒸気管３１および液管４１が設けられる。このため、当該構成では、沸騰冷却装置１を傾斜した姿勢で設置した場合に、蒸気管３１の開口が液状の冷媒ＲＥにより封鎖されないようにするうえで、前述の壁部材１５を設けることは有用である。

【0093】

また、前述のように、壁部材１５には、第２開口としての開口４１ａを有する液管４１が貫通する。このため、液管４１を蒸気管３１の近傍に配置しても、液管４１を直線状に延びる構成とすることができる。このような液管４１は、折り曲げ加工等の加工が不要である。このため、沸騰冷却装置１の低コスト化を図ることができる。

【0094】

さらに、前述のように、壁部材１５は、収容室Ｓ１０の側面から側方に向けて延びる。このため、壁部材１５を板材で構成することができる。この結果、沸騰冷却装置１の構成または製造の簡単化を図ることができる。

【0095】

また、前述のように、壁部材１５の高さをｈとし、壁部材１５の厚さ方向での第２空間Ｓ１４の長さをｃとし、壁部材１５の高さ方向での第１開口としての開口３１ａと収容室Ｓ１０の側面との間の距離をＬとし、壁部材１５の高さ方向と水平面Ｆ０とのなす角度をθ２としたとき、θ２が４５°よりも小さい場合、ｈ＞（Ｌ＋ｃ×ｔａｎθ２）の関係を満たすことが好ましい。

【0096】

この関係を満たす場合、この関係を満たさない場合に比べて、収容室Ｓ１０内の冷媒ＲＥの収容率を高めつつ、第１開口としての開口３１ａが液状の冷媒ＲＥにより封鎖されることを低減することができる。

【0097】

３．応用例
図１１は、沸騰冷却装置１の応用例を示す斜視図である。図１１では、複数の沸騰冷却装置１により複数の発熱体１００を冷却する場合の例が示される。

【0098】

図１１に示す例では、複数の沸騰冷却装置１と複数の発熱体１００とがＹ軸に沿う方向に交互に配置される。ここで、複数の沸騰冷却装置１および複数の発熱体１００は、図示しない固定具により、互いに隣り合う沸騰冷却装置１と発熱体１００とが密着するよう固定される。以上の構成により、複数の沸騰冷却装置１により複数の発熱体１００を冷却することができる。

【0099】

なお、互いに隣り合う２つの沸騰冷却装置１の放熱フィン２２が一体で構成されてもよい。また、沸騰冷却装置１の数は、冷却すべき発熱体１００の数に応じて決められ、図１１に示す例に限定されず、５個以下または７個以上でもよい。また、図１１に示す例は、沸騰冷却装置１を用いるが、複数の沸騰冷却装置１のうちの少なくとも１つに代えて、前述の沸騰冷却装置１Ａを用いてもよい。

【0100】

４．変形例
本発明は前述の各実施形態に限定されるものではなく、以下に述べる各種の変形が可能である。また、各実施形態及び各変形例を適宜組み合わせてもよい。

【0101】

４－１．変形例１
前述の第１実施形態では、壁部材１４のＺ１方向での端と天板１２との間に隙間ｄ１が設けられるが、壁部材１４が収容室Ｓ１０のＺ軸に沿う方向での全域にわたり設けられてもよい。この場合、例えば、第１空間Ｓ１１および第２空間Ｓ１２は、冷媒ＲＥの液面ＲＥ０よりも上方の位置で、適宜の流路を介して互いに連通する。

【0102】

また、前述の第２実施形態では、壁部材１５のＸ１方向での端と側壁１３との間に隙間ｄ２が設けられるが、壁部材１５が収容室Ｓ１０のＸ軸に沿う方向での全域にわたり設けられてもよい。この場合、例えば、第１空間Ｓ１１および第２空間Ｓ１２は、冷媒ＲＥの液面ＲＥ０よりも上方の位置で、適宜の流路を介して互いに連通する。

【0103】

図１２は、変形例１に係る沸騰冷却装置１Ｂの断面図である。沸騰冷却装置１Ｂは、受熱部１０に代えて受熱部１０Ｂを有する以外は、前述の第１実施形態の沸騰冷却装置１と同様である。受熱部１０Ｂは、壁部材１４に代えて壁部材１４Ｂを有する以外は、受熱部１０と同様である。

【0104】

壁部材１４Ｂは、収容室Ｓ１０のＺ軸に沿う方向での全域にわたり設けられており、第１空間Ｓ１１と第２空間Ｓ１２とを連通させる孔１４ａを有する以外は、壁部材１４と同様である。孔１４ａは、冷媒ＲＥの液面ＲＥ０よりも上方に位置する。ここで、Ｚ軸に沿う方向での孔１４ａと底板１１との間の距離は、前述の第１実施形態での高さｈに相当する。以上の変形例１によっても、前述の第１実施形態と同様、冷却性能の低下を低減することができる。

【0105】

４－２．変形例２
前述の第１実施形態の壁部材１４と第２実施形態の壁部材１５のそれぞれは、平板状をなすが、壁部材１４および壁部材１５の形状は、これに限定されず、少なくとも一部が液面ＲＥ０よりも上方に位置すればよく、例えば、屈曲または湾曲する部分を有してもよい。また、収容室Ｓ１０の内壁面に対する壁部材１４または壁部材１５の接続位置も、前述の実施形態に限定されない。

【0106】

図１３は、変形例２に係る沸騰冷却装置１Ｃの断面図である。沸騰冷却装置１Ｃは、受熱部１０に代えて受熱部１０Ｃを有する以外は、前述の第１実施形態の沸騰冷却装置１と同様である。受熱部１０Ｃは、壁部材１４に代えて壁部材１５Ｃを有する以外は、受熱部１０と同様である。

【0107】

壁部材１５Ｃは、天板１２からＺ２方向に延びた後にＸ１方向に延びるよう屈曲した部分を有する以外は、前述の第２実施形態の壁部材１５と同様である。ここで、壁部材１５ＣのＸ１方向での端と側壁１３との間の距離は、前述の第２実施形態での高さｈに相当する。以上の変形例２によっても、前述の第２実施形態と同様、冷却性能の低下を低減することができる。

【0108】

４－３．変形例３
前述の第１実施形態の壁部材１４と第２実施形態の壁部材１５のそれぞれは、収容室Ｓ１０の内壁面に直交する方向に収容室Ｓ１０の内壁面から延びるが、収容室Ｓ１０の内壁面の法線に対して傾斜する方向に延びてもよい。

【0109】

図１４は、変形例３に係る沸騰冷却装置１Ｄの断面図である。沸騰冷却装置１Ｄは、受熱部１０に代えて受熱部１０Ｄを有する以外は、前述の第１実施形態の沸騰冷却装置１と同様である。受熱部１０Ｄは、壁部材１４に代えて壁部材１５Ｄを有する以外は、受熱部１０と同様である。

【0110】

壁部材１５Ｄは、側壁１３から斜め上方に向けて、Ｘ軸に対して傾斜した方向に延びる以外は、前述の第２実施形態の壁部材１５と同様である。ただし、壁部材１５Ｄは、液面ＲＥ０よりも下方に位置する部分を有する。ここで、壁部材１５ＤのＸ１方向での端と側壁１３との間の距離は、前述の第２実施形態での高さｈに相当する。以上の変形例３によっても、前述の第２実施形態と同様、冷却性能の低下を低減することができる。なお、変形例３では、第２空間Ｓ１４に少量の液状の冷媒ＲＥが収容されてもよい。

【0111】

４－４．変形例４
前述の実施形態では、液管４１の開口４１ａが液面ＲＥ０よりも下方に位置するが、これに限定されず、開口４１ａが液面ＲＥ０よりも上方に位置してもよい。また、前述の実施形態では、蒸気管３１の開口３１ｂが容器２１の底面よりも上方に位置するが、これに限定されず、蒸気管３１の開口３１ｂが容器２１の底面と同一平面上に位置してもよい。

【0112】

４－５．変形例５
前述の実施形態では、１個の受熱部１０に対して２個の蒸気管３１および２個の液管４１が設けられるが、１個の受熱部１０に対して設けられる蒸気管３１または液管４１の数は、１個でもよいし、３個以上でもよい。また、放熱部２０の有する容器２１の数も、１個でもよいし、３個以上でもよい。また、放熱部２０の放熱フィン２２は、容器２１ごとに分割されてもよい。

【符号の説明】

【0113】

１…沸騰冷却装置、１Ａ…沸騰冷却装置、１Ｂ…沸騰冷却装置、１Ｃ…沸騰冷却装置、１Ｄ…沸騰冷却装置、１０…受熱部、１０Ａ…受熱部、１０Ｂ…受熱部、１０Ｃ…受熱部、１０Ｄ…受熱部、１１…底板、１２…天板、１２ａ…内壁面、１３…側壁、１４…壁部材、１４Ｂ…壁部材、１４ａ…孔、１５…壁部材、１５Ｃ…壁部材、１５Ｄ…壁部材、１５ａ…貫通孔、２０…放熱部、２１…容器、２２…放熱フィン、３０…第１管部、３１…蒸気管、３１ａ…開口、３１ｂ…開口、３１ｃ…内周面、４０…第２管部、４１…液管、４１ａ…開口、４１ｂ…開口、４１ｃ…内周面、１００…発熱体、２１１…底板、２１２…天板、２１３…側壁、Ｆ０…水平面、ＬＣ…中心線、ＲＥ…冷媒、ＲＥ０…液面、Ｓ１０…収容室、Ｓ１１…第１空間、Ｓ１２…第２空間、Ｓ１３…第１空間、Ｓ１４…第２空間、Ｓ２０…凝縮室、Ｓ３０…第１流路、Ｓ４０…第２流路、ＶＬ…鉛直線、ｄ１…隙間、ｄ２…隙間、ｈ…高さ、θ１…角度、θ２…角度。

【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】