JP2003161594A

JP2003161594A - 沸騰冷却装置

Info

Publication number: JP2003161594A
Application number: JP2002033736A
Authority: JP
Inventors: Hajime Sugito; 肇杉戸; Hiroyuki Osakabe; 長賀部　　博之; Shinichi Morihira; 晋一森平; Yuhei Kunikata; 裕平國方
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2003-06-06
Also published as: US6719040B2; US20030079863A1

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストな手段で沸騰部の高性能化を実現で
きる沸騰冷却装置を提供すること。【解決手段】受熱プレート５Ａに隣接する第１中間プ
レート５Ｃと、その第１中間プレート５Ｃに隣接する第
２中間プレート５Ｄは、第１中間プレート５Ｃの開口部
（第１開口部５ａ）の方が第２中間プレート５Ｄの開口
部（第２開口部５ｂ）よりスリット幅が大きく設けられ
ている。これにより、第１中間プレート５Ｃと第２中間
プレート５Ｄとを重ね合わせると、第１開口部５ａと第
２開口部５ｂとが連通する連通部の開口寸法Ｌ3 （即ち
第２開口部５ｂの開口寸法）がトンネル部の長さＬ2
（即ち第１開口部５ａの開口寸法）より小さくなるトン
ネル構造（Ｌ2 ＞Ｌ3 ）が形成される。その結果、冷媒
が沸騰する気泡発泡点が増加し、且つ薄液膜が形成され
て沸騰熱伝達が促進されるので、発熱密度の大きな発熱
体に対しても有効に冷却することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒の沸騰熱伝達
により発熱体を冷却する沸騰冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、パソコン用のＣＰＵチップや、車
両用等で大電流を制御するインバータ用素子等の高性能
化により、発熱密度が大きく、高熱流束傾向が顕著であ
る。これに対し、沸騰冷却装置は、高い熱伝達率を有す
る冷媒の沸騰・凝縮現象を利用することにより、発熱体
の熱を有効に放出できるので、発熱密度の大きな発熱体
を冷却するのに適している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、発熱体の発
熱密度が５０Ｗ／ｃｍ²を超える様な領域をカバーする
ためには、沸騰冷却装置の構造を工夫する必要がある。
そこで、主に沸騰面の薄液膜化による過熱度低下を狙っ
たトンネル構造が周知の技術であるが、その効果を実現
するための具体的な形状案について言及されているケー
スは稀である。その少ない事例の一つとして、特開２０
０１−１１６４７４にその効果を狙った構造が提案され
ているが、押出し材にトンネル構造を形成する等、実際
的には製造上困難なことが多く、たとえトンネル構造を
実現できたとしても、切削加工を必要とするためコスト
面において不利な場合が多い。本発明は、上記事情に基
づいて成されたもので、その目的は、低コストな手段で
沸騰部の高性能化を実現できる沸騰冷却装置を提供する
ことにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】（請求項１の発明）本発
明の沸騰冷却装置は、複数枚の中間プレートを積層し、
その積層方向の両側にそれぞれ外側プレートを重ね合わ
せて構成された冷媒容器を備える。この冷媒容器に使用
される中間プレートは、外側プレートに順次重ね合わさ
れる第１中間プレートと第２中間プレートとを有し、第
１中間プレートの開口部を第１開口部と呼び、第２中間
プレートの開口部を第２開口部と呼ぶ時に、第１開口部
と第２開口部とが連通し、その連通部の開口寸法が第１
開口部の開口寸法より小さくなる様に設けられている。
この構成によれば、第１中間プレートに設けられる第１
開口部と第２中間プレートに設けられる第２開口部の開
口寸法あるいは開口位置を工夫するだけで、容易にトン
ネル構造を実現することが可能となる。

【０００５】（請求項２の発明）請求項１に記載した沸
騰冷却装置において、第１開口部と第２開口部は、共に
スリット状に細長く形成され、そのスリット幅が第２開
口部より第１開口部の方が大きく設けられている。これ
により、第１開口部と第２開口部とが連通する連通部の
開口寸法を第１開口部の開口寸法より小さくでき、トン
ネル構造を実現できる。

【０００６】（請求項３の発明）請求項１に記載した沸
騰冷却装置において、第１開口部と第２開口部は、両者
の開口形状が略相似形であり、且つ第１開口部の方が第
２開口部より開口寸法が大きく設けられている。第１開
口部と第２開口部は、例えば請求項２の発明に記載した
様に、スリット状に細長く形成しても良いが、特に開口
形状を限定する必要はなく、円形や角形等でも良い。但
し、開口形状が円形や角形等の場合は、両者の開口形状
を略相似形とすることにより、確実に第１開口部の方が
第２開口部より開口寸法を大きく設けることができる。

【０００７】（請求項４の発明）請求項１に記載した沸
騰冷却装置において、第１開口部と第２開口部とが連通
する連通部の開口寸法が所定値となるように、第１開口
部に対し第２開口部の一部が連通している。この構成で
は、第２開口部の開口寸法に係わらず、第１開口部に対
し第２開口部の一部が連通することにより、連通部の開
口寸法を所定値に保持できる。この場合、第２開口部の
開口寸法を厳密に管理する必要がないので、例えばプレ
ス加工によって第２開口部を形成することができる。言
い換えると、第２開口部のプレス成形性に依存すること
なく、連通部の開口寸法をより小さいレベルまで形成す
ることが可能となる。

【０００８】（請求項５の発明）請求項１に記載した沸
騰冷却装置において、１つの第１開口部に少なくとも２
つの第２開口部が連通している。この場合、１つの第１
開口部に対し、第２開口部との連通部が少なくとも２箇
所設けられるので、トンネル部の長いトンネル構造を形
成でき、沸騰部の高性能化を安価に達成することが可能
となる。

【０００９】（請求項６の発明）本発明の沸騰冷却装置
は、複数枚の中間プレートを積層し、その積層方向の両
側にそれぞれ外側プレートを重ね合わせて構成された冷
媒容器を備える。この冷媒容器に使用される中間プレー
トは、外側プレートに順次重ね合わされる第１中間プレ
ートと第２中間プレートとを有し、第１中間プレートの
開口部を第１開口部と呼び、第２中間プレートの開口部
を第２開口部と呼ぶ時に、第１開口部と第２開口部とが
連通し、その連通部の開口寸法が第１開口部の開口寸法
より小さくなる様に設けられている。また、第１中間プ
レートは、複数の第１開口部同士を連通する連通路を有
している。

【００１０】この構成によれば、第１中間プレートに設
けられる第１開口部と第２中間プレートに設けられる第
２開口部の開口寸法あるいは開口位置を工夫するだけ
で、容易にトンネル構造を実現することが可能となる。
また、第１中間プレートに複数の第１開口部（例えば一
方の第１開口部と他方の第１開口部）同士を連通する連
通路を設けているので、沸騰した気泡が一方の第１開口
部から連続的に連通部（第１開口部と第２開口部との連
通部）を通過する場合でも、他方の第１開口部から連通
路を通って一方の第１開口部へ液冷媒が浸入できる。こ
れにより、第１開口部の内部で液冷媒が枯渇することを
防止でき、十分な冷却性能を確保できる。

【００１１】（請求項７の発明）請求項６に記載した沸
騰冷却装置において、第１中間プレートに設けられる連
通路は、内部の冷媒が沸騰状態にある第１開口部（一方
の第１開口部）と、内部の冷媒が沸騰状態にない第１開
口部（他方の第１開口部）とを連通している。この場
合、他方の第１開口部から連通路を通って一方の第１開
口部へ液冷媒が供給されるので、内部の冷媒が沸騰状態
にある一方の第１開口部において、液冷媒が枯渇するこ
とを防止できる。

【００１２】（請求項８の発明）本発明の沸騰冷却装置
は、複数枚の中間プレートを積層し、その積層方向の両
側にそれぞれ外側プレートを重ね合わせて構成された冷
媒容器を備える。この冷媒容器に使用される中間プレー
トは、外側プレートに順次重ね合わされる第３中間プレ
ート、第１中間プレート、及び第２中間プレートを有
し、第１中間プレートに設けられている開口部を第１開
口部と呼び、第２中間プレートに設けられている開口部
を第２開口部と呼び、第３中間プレートに設けられてい
る開口部を第３開口部と呼ぶ時に、第１開口部と第２開
口部とが連通し、その連通部の開口寸法が第１開口部の
開口寸法より小さくなる様に設けられている。また、第
３開口部は、複数の第１開口部同士を連通する連通路と
して設けられている。

【００１３】この構成によれば、第１中間プレートに設
けられる第１開口部と第２中間プレートに設けられる第
２開口部の開口寸法あるいは開口位置を工夫するだけ
で、容易にトンネル構造を実現することが可能となる。
また、第３中間プレートには、複数の第１開口部（例え
ば一方の第１開口部と他方の第１開口部）同士を連通す
る第３開口部（連通路）を設けているので、沸騰した気
泡が一方の第１開口部から連続的に連通部（第１開口部
と第２開口部との連通部）を通過する場合でも、他方の
第１開口部から連通路を通って一方の第１開口部へ液冷
媒が浸入できる。これにより、第１開口部の内部で液冷
媒が枯渇することを防止でき、十分な冷却性能を確保で
きる。

【００１４】（請求項９の発明）請求項８に記載した沸
騰冷却装置において、第３中間プレートに設けられる第
３開口部は、内部の冷媒が沸騰状態にある第１開口部
と、内部の冷媒が沸騰状態にない第１開口部とを連通し
ている。この場合、他方の第１開口部から第３中間プレ
ートに設けられる第３開口部（連通路）を通って一方の
第１開口部へ液冷媒が供給されるので、内部の冷媒が沸
騰状態にある一方の第１開口部において、液冷媒が枯渇
することを防止できる。

【００１５】（請求項１０の発明）１枚のプレートと共
に閉空間を形成し、その閉空間に冷媒が貯留されると共
に、プレートの表面に発熱体が取り付けられる冷媒容器
を備え、この冷媒容器に貯留されている冷媒が発熱体か
ら受熱して沸騰気化し、その冷媒蒸気が有する潜熱を外
部に放出して発熱体を冷却する沸騰冷却装置であって、
プレートの内側表面にプレス加工によりトンネル構造が
設けられている。この場合、手間の掛かる切削加工を必
要とすることなく、プレス加工によって容易且つ低コス
トにトンネル構造（袋形状）を形成することが可能であ
る。

【００１６】（請求項１１の発明）請求項１０に記載し
た沸騰冷却装置において、トンネル構造は、プレートの
内側表面に直立する複数の柱部と、この柱部の頂部を横
方向に拡大して形成された笠部とで構成されている。こ
の構成では、隣合う柱部同士の間に溝部が形成され、そ
の溝部の上部を笠部が覆うことで袋形状のトンネル構造
を形成することができる。

【００１７】（請求項１２の発明）請求項１１に記載し
た沸騰冷却装置において、プレートの内側表面にトンネ
ル構造を形成する方法であって、プレートの内側表面に
複数の柱部を角錐状または円錐状にプレス加工する第１
のプレス工程と、角錐状または円錐状を成す柱部の頂部
を所定の高さまで押し潰しながら横方向に拡大して笠部
を形成する第２のプレス工程とを有している。

【００１８】この製造方法によれば、プレートの内側表
面に２回のプレス加工を実施するだけで、簡易且つ短時
間にトンネル構造（袋形状）を形成することができる。
また、第２のプレス工程では、柱部の頂部を所定の高さ
まで押し潰して笠部を形成しているので、笠部の高さを
低くでき、延いては冷媒容器の高さを低く設計できる。

【００１９】（請求項１３の発明）請求項１０〜１２に
記載した何れかの沸騰冷却装置において、冷媒容器は、
プレート上に複数枚の平板部材を重ね合わせて構成され
た積層構造を有している。この構成によれば、平板部材
の枚数を増減することで冷媒容器の内容積を変更できる
ので、熱負荷の増減等に応じて冷媒容器の大きさ（内容
積）を容易に変更することが可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。（第１実施例）図１は冷媒容器の沸騰部の断面図、図２
は冷媒容器を形成するプレート（受熱プレート、第１中
間プレート、第２中間プレート）の平面図である。本実
施例の沸騰冷却装置１は、図３及び図４に示す様に、内
部空間に冷媒を貯留する冷媒容器２と、この冷媒容器２
に組付けられる放熱部３とで構成され、冷媒容器２の一
表面に発熱体４が螺子等を締め付けて固定される。

【００２１】冷媒容器２は、図４に示す様に、複数枚の
プレート５を積層して構成される。その複数枚のプレー
ト５は、例えばアルミニウム板やステンレス板等からプ
レス型により打ち抜かれたプレス材であり、冷媒容器２
の両側に配される２枚の外側プレート５Ａ、５Ｂと、そ
の２枚の外側プレート５Ａ、５Ｂの間に重ね合わされる
例えば５枚の中間プレート５Ｃ、５Ｄ、５Ｅから成る。

【００２２】２枚の外側プレート５Ａ、５Ｂは、プレー
ト表面に発熱体４が取り付けられる一方の外側プレート
（受熱プレート５Ａと呼ぶ）と、プレート表面に放熱部
３が組付けられる他方の外側プレート（放熱プレート５
Ｂと呼ぶ）であり、その放熱プレート５Ｂには、放熱部
３のヘッダ６（図３参照）が挿入される一組の連通孔
（図示しない）が形成されている。中間プレート５Ｃ〜
Ｅには、スリット状の開口部（図１参照）が複数本ずつ
等ピッチに設けられ、各中間プレート５Ｃ〜Ｅの開口部
同士が連通して、冷媒容器２の内部空間を形成してい
る。

【００２３】但し、受熱プレート５Ａに隣接する中間プ
レート（第１中間プレート５Ｃと呼ぶ）と、その第１中
間プレート５Ｃに隣接する中間プレート（第２中間プレ
ート５Ｄと呼ぶ）では、図２に示す様に、両者の開口部
の開口寸法（スリット幅）が異なり、第１中間プレート
５Ｃの開口部（第１開口部５ａと呼ぶ）の方が第２中間
プレート５Ｄの開口部（第２開口部５ｂと呼ぶ）よりス
リット幅が大きく設けられている。

【００２４】これにより、第１中間プレート５Ｃと第２
中間プレート５Ｄとを重ね合わせた状態で開口部の断面
を見ると、図１に示す様に、第１開口部５ａと第２開口
部５ｂとが連通する連通部（トンネル開口部）の開口寸
法Ｌ3 （即ち第２開口部５ｂの開口寸法）がトンネル部
の長さＬ2 （即ち第１開口部５ａの開口寸法）より小さ
くなるトンネル構造（Ｌ2 ＞Ｌ3 ）が形成される。

【００２５】放熱部３は、図３に示す様に、２本のヘッ
ダ６と、その２本のヘッダ６を連通する複数本のチュー
ブ７と、各チューブ７の表面に接触して接合される放熱
フィン８とで構成される。２本のヘッダ６は、それぞれ
放熱プレート５Ｂに設けられた連通孔に挿入されて、冷
媒容器２の内部空間と連通して組付けられている。チュ
ーブ７は、２本のヘッダ６に対し、放熱プレート５Ｂの
表面と略平行に（あるいは若干傾斜して）組付けられ、
２本のヘッダ６を介して冷媒容器２の内部空間と連通し
ている。

【００２６】次に、上記構成を有する沸騰冷却装置１の
作動を説明する。冷媒容器２の内部空間に貯留されてい
る冷媒は、発熱体４から受熱して沸騰気化し、冷媒容器
２の内部空間から一方のヘッダ６内へ流れ込む。さら
に、一方のヘッダ６から各チューブ７へ分散して各チュ
ーブ７内を流れる際に、放熱部３に送風される冷却風に
よって冷却される。この時、凝縮潜熱を放出して凝縮液
となり、他方のヘッダ６から冷媒容器２の内部空間へ還
流する。この冷媒の沸騰熱伝達により、発熱体４の熱が
放熱部３から外気に放出されて発熱体４が冷却される。

【００２７】（第１実施例の効果）本実施例の冷媒容器
２は、第１中間プレート５Ｃに設けられた第１開口部５
ａと、第２中間プレート５Ｄに設けられた第２開口部５
ｂとで、図１に示す様なトンネル構造（Ｌ2 ＞Ｌ3 ）を
形成することができる。これにより、冷媒が沸騰する気
泡発泡点が増加し、且つ薄液膜が形成されて沸騰熱伝達
が促進されるので、発熱密度の大きな発熱体４に対して
も有効に冷却することができる。また、第１中間プレー
ト５Ｃ及び第２中間プレート５Ｄは、それぞれプレス材
であり、切削等の加工を要することなく、低コストでト
ンネル構造を実現することができる。

【００２８】（第２実施例）図５はプレート５Ａ、５
Ｃ、５Ｄの平面図である。本実施例は、第１中間プレー
ト５Ｃ及び第２中間プレート５Ｄに設けられる開口部の
形状を略相似形とした場合の一例であり、例えば図５に
示す様に円形（または三角形や四角形等の角形でも良
い）の開口部を有している。この場合も、第１中間プレ
ート５Ｃの第１開口部５ａの方が、第２中間プレート５
Ｄの第２開口部５ｂより開口幅（開口部の直径）が大き
く設けられ、両中間プレート５Ｃ、５Ｄを重ね合わせる
と、図６に示す様に、第１開口部５ａと第２開口部５ｂ
とが同心円状に配置されて、トンネル構造（図１参照）
を形成することができ、第１実施例と同様の効果を得る
ことができる。

【００２９】（第３実施例）図７はプレート５Ａ、５
Ｃ、５Ｄの平面図である。本実施例は、図７に示す様
に、第１中間プレート５Ｃの第１開口部５ａをプレート
の略全面に渡って大きく設けた場合の一例である。この
場合、第１中間プレート５Ｃと第２中間プレート５Ｄと
を重ね合わせると、図８に示す様に、トンネル部の長さ
Ｌ2 が第２中間プレート５Ｄのメタル部５ｃの寸法Ｌ1
（隣り合う第２開口部５ｂと第２開口部５ｂとの間の寸
法）と同一となる。従って、メタル部５ｃの寸法Ｌ1 を
大きく確保すれば、トンネル部の長いトンネル構造を形
成でき、沸騰面の薄液膜化が促進されて高性能化が可能
となる。

【００３０】（第４実施例）図９はプレート５Ａ、５
Ｃ、５Ｄの平面図である。本実施例は、図９に示す様
に、第１中間プレート５Ｃの第１開口部５ａをスリット
状に細長く形成し、その第１開口部５ａの長手方向（図
９の上下方向）の開口寸法に対し、第２中間プレート５
Ｄに設けられる第２開口部５ｂの開口寸法を小さくした
場合の一例である。

【００３１】この場合、第１中間プレート５Ｃと第２中
間プレート５Ｄとを重ね合わせると、図１０に示す様
に、第１開口部５ａの長手方向に対して第２開口部５ｂ
が複数箇所で連通する。これにより、第１開口部５ａの
長手方向に切断した断面を見ると、図８に示す様に、ト
ンネル部の長さＬ2 が長いトンネル構造を形成できるの
で、第３実施例と同様に、沸騰面の薄液膜化が促進され
て高性能化が可能となる。

【００３２】（第５実施例）図１１はプレート５Ａ、５
Ｃ、５Ｄの平面図である。本実施例は、第１中間プレー
ト５Ｃの第１開口部５ａと第２中間プレート５Ｄの第２
開口部５ｂとが連通するトンネル開口部９（図１２参
照）の開口寸法が所定値となるように、第１開口部５ａ
に対し第２開口部５ｂの一部が連通する様に設けた場合
の一例である。一般的に、沸騰部におけるリエントラン
ト効果を狙う場合、トンネル部（第１開口部５ａ）の長
さＬ2 と、トンネル開口部９の開口寸法Ｌ3 （図１３参
照）の管理が大切である。因みに、Ｌ3 の最適寸法は、
使用する冷媒、沸騰部の形状など各種条件にもよるが、
およそ０．１mmレベルとされている。

【００３３】一方で、上述した第１〜４実施例におい
て、トンネル開口部９の開口寸法Ｌ3は、必然的に第２
中間プレート５Ｄの第２開口部５ｂの開口寸法と同一に
なる。即ち、トンネル開口部９の開口寸法Ｌ3 は、第２
中間プレート５Ｄのプレス成形性に依存することとな
り、例えば最適寸法である０．１mmの開口部をプレスに
て成形する必要が生じる。しかし、０．１mmレベルの開
口部は、現在のプレス成形のレベルからは困難な領域と
されている。

【００３４】そこで、第１開口部５ａの開口寸法（トン
ネル部の長さＬ2 ）を第２中間プレート５Ｄのメタル部
５ｃの寸法Ｌ1 より若干大きく形成すると、第１中間プ
レート５Ｃと第２中間プレート５Ｄとを重ね合わせた時
に、図１２に示す様に、第１開口部５ａの大部分が第２
中間プレート５Ｄのメタル部５ｃによって覆われること
により、第１開口部５ａの一部が第２開口部５ｂと連通
する。

【００３５】従って、図１３または図１４に示す様に、
第２中間プレート５Ｄのメタル部５ｃの寸法Ｌ1 に対し
て、第１開口部５ａの開口寸法Ｌ2 を前述した最適寸法
である０．１mmレベル程度長く設けることにより、プレ
ス成形性に依存することなく、トンネル開口部９の開口
寸法Ｌ3 を所望のレベルに形成することが可能となる。
結果として、沸騰部の高性能化を安価に達成することが
できる。

【００３６】（第６実施例）図１５はプレート５Ａ、５
Ｃ、５Ｄの平面図である。本実施例は、例えば第５実施
例に示した第１中間プレート５Ｃに第１開口部５ａ同士
を連通する連通路５ｄを設けた一例である。第１中間プ
レート５Ｃには、第５実施例と同様に、第１開口部５ａ
がプレートの横方向及び縦方向に、それぞれ所定の間隔
をおいて複数個ずつ形成され、且つプレートの縦方向に
配置される第１開口部５ａ同士を連通する連通路５ｄが
設けられている（図１５参照）。

【００３７】この第１中間プレート５Ｃに第２中間プレ
ート５Ｄを重ね合わせると、図１６及び図１７に示す様
に、第１開口部５ａの中央上部を第２中間プレート５Ｄ
のメタル部５ｃが覆うことでトンネル部１０が形成さ
れ、メタル部５ｃに覆われていない第１開口部５ａの左
右両端部が第２開口部５ｂと連通してトンネル開口部９
（本発明の連通部）を形成している。ここで、第１中間
プレート５Ｃに連通路５ｄが設けられていない場合（第
５実施例に示す第１中間プレート５Ｃ）は、第１開口部
５ａに満たされている液冷媒が発熱体４から受熱して沸
騰し、発生した気泡が第１開口部５ａからトンネル開口
部９を通って第２開口部５ｂへ流れる時に、成長した気
泡がトンネル開口部９を連続的に通過すると、その間、
トンネル部１０内に液冷媒が浸入できなくなり、薄液膜
が枯渇して沸騰部の性能を劣化させることがある。

【００３８】これに対し、本実施例では、図１８に示す
様に、発熱体４の取付け領域内に設けられるトンネル部
１０ａと、発熱体４の取付け領域外に設けられるトンネ
ル部１０ｂとが連通路５ｄによって連通しているので、
トンネル部１０ａ内で沸騰した冷媒（気泡）がトンネル
開口部９を連続的に通過する様な場合でも、沸騰状態に
ないトンネル部１０ｂから連通路５ｄを通って沸騰状態
にあるトンネル部１０ａに液冷媒が流れ込むことができ
る。その結果、沸騰状態にあるトンネル部１０ａで冷媒
が枯渇することを防止でき、第１中間プレート５Ｃの沸
騰面に、常に薄液膜を形成できるので、沸騰部の性能低
下を防止できる。

【００３９】なお、トンネル部１０を形成する第１開口
部５ａの大きさには最適寸法があり、例えば、フロン系
（FC72、HFC134a ）の冷媒を使用する場合は、等価直径
でみて０．３mm前後の時に冷却性能が最も良くなること
が確認されている。また、第１中間プレート５Ｃのプレ
ス形状（第１開口部５ａ及び連通路５ｄの開口パター
ン）は、本実施例の形状（図１５参照）に限定されるも
のではなく、例えば、図１９（ａ）〜（ｃ）に示す様な
形状等が考えられる。

【００４０】（第７実施例）図２０はプレート５Ａ、５
Ｃ、５Ｄ、５Ｆの平面図である。本実施例は、受熱プレ
ート５Ａと第１中間プレート５Ｃとの間に第３中間プレ
ート５Ｆを配置し、この第３中間プレート５Ｆに、第１
中間プレート５Ｃに設けられている複数の第１開口部５
ａ同士を連通する連通路５ｄ（第３開口部）を設けた一
例である。

【００４１】受熱プレート５Ａに第３中間プレート５
Ｆ、第１中間プレート５Ｃ、及び第２中間プレート５Ｄ
を順次重ね合わせると、図２１及び図２２に示す様に、
第１開口部５ａの上部が第２中間プレート５Ｄのメタル
部５ｃに覆われてトンネル部１０が形成され、第１開口
部５ａの左右両端部が第２開口部５ｂと連通してトンネ
ル開口部９（本発明の連通部）が形成される。更に、第
１中間プレート５Ｃの縦方向に設けられている複数の第
１開口部５ａ同士が、第３中間プレート５Ｆの連通路５
ｄによって連通している。

【００４２】この構成でも、第６実施例の場合と同様
に、発熱体４の取付け領域内に設けられるトンネル部１
０ａ内で沸騰した冷媒（気泡）がトンネル開口部９を連
続的に通過する様な場合でも、発熱体４の取付け領域外
に設けられるトンネル部１０ｂから連通路５ｄを通って
沸騰状態にあるトンネル部１０ａに液冷媒が流れ込むこ
とができる（図２３参照）。その結果、沸騰状態にある
トンネル部１０ａで冷媒が枯渇することを防止でき、第
１中間プレート５Ｃの沸騰面に、常に薄液膜を形成でき
るので、沸騰部の性能低下を防止できる。

【００４３】（第８実施例）図２４は第１のプレス工程
を実施した受熱プレート５Ａの斜視図、図２５は第２の
プレス工程を実施した受熱プレート５Ａの斜視図であ
る。本実施例は、発熱体（図示しない）が取り付けられ
る受熱プレート５Ａ（外側プレート）の内側表面（沸騰
面）にトンネル構造（袋形状）を有し、そのトンネル構
造をプレス加工（第１のプレス工程と第２のプレス工
程）により形成した一例である。

【００４４】なお、受熱プレート５Ａを使用して形成さ
れる冷媒容器（図示しない）は、第１〜７実施例と同様
に、受熱プレート５Ａに複数枚のプレート（平板部材）
を重ね合わせて積層構造としても良いが、受熱プレート
５Ａを用いた箱型容器としても良い。

【００４５】第１のプレス工程…受熱プレート５Ａの内
側表面にプレス型を押し付けて、複数の角錐状（または
円錐状）を有する柱部１１を形成する（図２４参照）。
この柱部１１は、受熱プレート５Ａの横方向及び縦方向
に略隣接して碁盤目状に複数個設けられる。第２のプレ
ス工程…柱部１１の頂部を所定の高さまで押し潰しなが
ら横方向に拡大して笠部１２を形成する（図２５参
照）。これにより、隣合う柱部１１同士の間に溝部１３
が形成され、その溝部１３の上部を笠部１２が覆うこと
で袋形状のトンネル構造が形成される。

【００４６】上記の製造方法によれば、受熱プレート５
Ａの内側表面に２回のプレス加工を実施するだけで、沸
騰面の形状に適したトンネル構造（袋形状）を簡易且つ
短時間に形成することができる。また、第２のプレス工
程では、柱部１１の頂部を所定の高さまで押し潰して笠
部１２を形成しているので、笠部１２の高さを低くで
き、延いては冷媒容器の高さを低く設計できる。

【００４７】更に、複数枚のプレートを重ね合わせてト
ンネル構造を形成するのではなく、１枚の受熱プレート
５Ａだけにプレス加工を施してトンネル構造を形成でき
るので、プレート枚数が増えることはなく、冷媒容器の
大型化（全高が高くなる）を抑制できる。また、トンネ
ル部を形成する溝部１３が、受熱プレート５Ａの内側表
面上に碁盤目状に拡がっているので、積層構造を有する
冷媒容器を一体ろう付けにて製造する場合に、ろう材が
溝部１３に流れ込んでも、そのろう材によってトンネル
部全体が閉塞されることはない。

【００４８】（第９実施例）図２６はプレス加工された
受熱プレート５Ａと他のプレート１４の斜視図である。
本実施例は、第８実施例と同様に受熱プレート５Ａの内
側表面にトンネル構造を形成し、その受熱プレート５Ａ
に他のプレート１４を重ね合わせた場合の一例である。
受熱プレート５Ａは、全ての柱部１１に笠部１２を設け
るのではなく、例えば図２６に示す様に、他のプレート
１４に形成される開口部１４ａに対向して、笠部１２を
有していない柱部１１（角錐状の柱部１１）を配置して
いる。

【００４９】この受熱プレート５Ａと他のプレート１４
は、図２７に示す様に、笠部１２の上面に他のプレート
１４のメタル部１４ｂが当接した状態で重ね合わされ、
笠部１２を有していない柱部１１が他のプレート１４に
形成される開口部１４ａに挿入される。この構成では、
受熱プレート５Ａに設けられるトンネル部（溝部１３）
が笠部１２によって全面的に覆われることがないので、
沸騰した冷媒（気泡）の抜け性が良好になり、且つ沸騰
状態にないトンネル部から沸騰状態にあるトンネル部へ
冷媒が容易に流れ込むことができるので、冷媒の枯渇を
防止できる。また、笠部１２を有していない柱部１１を
他のプレート１４に形成される開口部１４ａに挿入する
ことで、他のプレート１４の位置決め効果を得ることも
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】冷媒容器の沸騰部の断面図である（第１実施
例）。

【図２】冷媒容器を構成するプレート（受熱プレート、
第１中間プレート、第２中間プレート）の平面図である
（第１実施例）。

【図３】沸騰冷却装置の斜視図である。

【図４】沸騰冷却装置の側面図である。

【図５】冷媒容器を構成するプレート（受熱プレート、
第１中間プレート、第２中間プレート）の平面図である
（第２実施例）。

【図６】第１中間プレートと第２中間プレートとを重ね
合わせた状態を示す平面図である（第２実施例）。

【図７】冷媒容器を構成するプレート（受熱プレート、
第１中間プレート、第２中間プレート）の平面図である
（第３実施例）。

【図８】冷媒容器の沸騰部の断面図である（第３実施
例）。

【図９】冷媒容器を構成するプレート（受熱プレート、
第１中間プレート、第２中間プレート）の平面図である
（第４実施例）。

【図１０】第１中間プレートと第２中間プレートとを重
ね合わせた状態を示す平面図である（第４実施例）。

【図１１】冷媒容器を構成するプレート（受熱プレー
ト、第１中間プレート、第２中間プレート）の平面図で
ある（第５実施例）。

【図１２】第１中間プレートと第２中間プレートとを重
ね合わせた状態を示す平面図（ａ）と拡大図（ｂ）であ
る（第５実施例）。

【図１３】冷媒容器の沸騰部の断面図である（第５実施
例）。

【図１４】冷媒容器の沸騰部の断面図である（第５実施
例）。

【図１５】冷媒容器を構成するプレート（受熱プレー
ト、第１中間プレート、第２中間プレート）の平面図で
ある（第６実施例）。

【図１６】第１中間プレートと第２中間プレートとを重
ね合わせた状態を示す平面図（ａ）と拡大図（ｂ）であ
る（第６実施例）。

【図１７】冷媒容器の沸騰部の断面図である（第６実施
例）。

【図１８】第２中間プレート上から見た沸騰部の平面図
である（第６実施例）。

【図１９】第１中間プレートの変形例を示す平面図であ
る（第６実施例）。

【図２０】冷媒容器を構成するプレート（受熱プレー
ト、第１中間プレート、第２中間プレート、第３中間プ
レート）の平面図である（第７実施例）。

【図２１】各プレート（３中間プレート、第１中間プレ
ート、第２中間プレート）を重ね合わせた状態を示す平
面図（ａ）と拡大図（ｂ）である（第７実施例）。

【図２２】冷媒容器の沸騰部の断面図である（第７実施
例）。

【図２３】第２中間プレート上から見た沸騰部の平面図
である（第７実施例）。

【図２４】第１のプレス工程を実施した受熱プレートの
斜視図である（第８実施例）。

【図２５】第２のプレス工程を実施した受熱プレートの
斜視図である（第８実施例）。

【図２６】受熱プレートと他のプレートの斜視図である
（第９実施例）。

【図２７】受熱プレートと他のプレートとを重ね合わせ
た状態を示す断面図である（第９実施例）。

【符号の説明】

１沸騰冷却装置２冷媒容器３放熱部４発熱体５Ａ受熱プレート（外側プレート、１枚のプレート）５Ｂ放熱プレート（外側プレート）５Ｃ第１中間プレート５Ｄ第２中間プレート５Ｆ第３中間プレート５ａ第１開口部５ｂ第２開口部５ｄ連通路（第３開口部）９トンネル開口部（連通部）１０トンネル部１１柱部１２笠部

フロントページの続き (72)発明者森平晋一愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者國方裕平愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内Ｆターム(参考） 5F036 AA01 BA08 BB48 BB53 BB56 BC03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】板厚方向に貫通した複数の開口部を有する
中間プレートを複数枚積層し、その積層方向の両端側に
それぞれ外側プレートを重ね合わせて前記開口部による
内部空間を形成し、この内部空間に冷媒を貯留する冷媒
容器を備え、前記外側プレートの表面に発熱体が取り付けられ、前記
冷媒容器に貯留されている冷媒が前記発熱体から受熱し
て沸騰気化し、その冷媒蒸気が有する潜熱を外部に放出
して前記発熱体を冷却する沸騰冷却装置であって、前記中間プレートは、前記外側プレートに順次重ね合わ
される第１中間プレートと第２中間プレートとを有し、前記第１中間プレートに設けられている前記開口部を第
１開口部と呼び、前記第２中間プレートに設けられてい
る前記開口部を第２開口部と呼ぶ時に、前記第１開口部
と前記第２開口部とが連通し、その連通部の開口寸法が
前記第１開口部の開口寸法より小さくなる様に設けられ
ていることを特徴とする沸騰冷却装置。
【請求項２】請求項１に記載した沸騰冷却装置におい
て、前記第１開口部と前記第２開口部は、共にスリット状に
細長く形成され、そのスリット幅が前記第２開口部より
前記第１開口部の方が大きく設けられていることを特徴
とする沸騰冷却装置。
【請求項３】請求項１に記載した沸騰冷却装置におい
て、前記第１開口部と前記第２開口部は、両者の開口形状が
略相似形であり、且つ前記第１開口部の方が前記第２開
口部より開口寸法が大きく設けられていることを特徴と
する沸騰冷却装置。
【請求項４】請求項１に記載した沸騰冷却装置におい
て、前記第１開口部と前記第２開口部とが連通する連通部の
開口寸法が所定値となるように、前記第１開口部に対し
前記第２開口部の一部が連通していることを特徴とする
沸騰冷却装置。
【請求項５】請求項１に記載した沸騰冷却装置におい
て、１つの前記第１開口部に少なくとも２つの前記第２開口
部が連通していることを特徴とする沸騰冷却装置。
【請求項６】板厚方向に貫通した複数の開口部を有する
中間プレートを複数枚積層し、その積層方向の両端側に
それぞれ外側プレートを重ね合わせて前記開口部による
内部空間を形成し、この内部空間に冷媒を貯留する冷媒
容器を備え、前記外側プレートの表面に発熱体が取り付けられ、前記
冷媒容器に貯留されている冷媒が前記発熱体から受熱し
て沸騰気化し、その冷媒蒸気が有する潜熱を外部に放出
して前記発熱体を冷却する沸騰冷却装置であって、前記中間プレートは、前記外側プレートに順次重ね合わ
される第１中間プレートと第２中間プレートとを有し、前記第１中間プレートに設けられている前記開口部を第
１開口部と呼び、前記第２中間プレートに設けられてい
る前記開口部を第２開口部と呼ぶ時に、前記第１開口部
と前記第２開口部とが連通し、その連通部の開口寸法が
前記第１開口部の開口寸法より小さくなる様に設けら
れ、前記第１中間プレートは、複数の前記第１開口部同士を
連通する連通路を有していることを特徴とする沸騰冷却
装置。
【請求項７】請求項６に記載した沸騰冷却装置におい
て、前記第１中間プレートに設けられる前記連通路は、内部
の冷媒が沸騰状態にある前記第１開口部と、内部の冷媒
が沸騰状態にない前記第１開口部とを連通していること
を特徴とする沸騰冷却装置。
【請求項８】板厚方向に貫通した複数の開口部を有する
中間プレートを複数枚積層し、その積層方向の両端側に
それぞれ外側プレートを重ね合わせて前記開口部による
内部空間を形成し、この内部空間に冷媒を貯留する冷媒
容器を備え、前記外側プレートの表面に発熱体が取り付けられ、前記
冷媒容器に貯留されている冷媒が前記発熱体から受熱し
て沸騰気化し、その冷媒蒸気が有する潜熱を外部に放出
して前記発熱体を冷却する沸騰冷却装置であって、前記中間プレートは、前記外側プレートに順次重ね合わ
される第３中間プレート、第１中間プレート、及び第２
中間プレートを有し、前記第１中間プレートに設けられている前記開口部を第
１開口部と呼び、前記第２中間プレートに設けられてい
る前記開口部を第２開口部と呼び、前記第３中間プレー
トに設けられている前記開口部を第３開口部と呼ぶ時
に、前記第１開口部と前記第２開口部とが連通し、その連通
部の開口寸法が前記第１開口部の開口寸法より小さくな
る様に設けられ、前記第３開口部が、複数の前記第１開口部同士を連通す
る連通路として設けられていることを特徴とする沸騰冷
却装置。
【請求項９】請求項８に記載した沸騰冷却装置におい
て、前記第３中間プレートに設けられる前記第３開口部は、
内部の冷媒が沸騰状態にある前記第１開口部と、内部の
冷媒が沸騰状態にない前記第１開口部とを連通している
ことを特徴とする沸騰冷却装置。
【請求項１０】１枚のプレートと共に閉空間を形成し、
その閉空間に冷媒が貯留されると共に、前記プレートの
表面に発熱体が取り付けられる冷媒容器を備え、この冷
媒容器に貯留されている冷媒が前記発熱体から受熱して
沸騰気化し、その冷媒蒸気が有する潜熱を外部に放出し
て前記発熱体を冷却する沸騰冷却装置であって、前記プレートの内側表面にプレス加工によりトンネル構
造が設けられていることを特徴とする沸騰冷却装置。
【請求項１１】請求項１０に記載した沸騰冷却装置にお
いて、前記トンネル構造は、前記プレートの内側表面に直立す
る複数の柱部と、この柱部の頂部を横方向に拡大して形
成された笠部とで構成されていることを特徴とする沸騰
冷却装置。
【請求項１２】請求項１１に記載した沸騰冷却装置にお
いて、前記プレートの内側表面に前記トンネル構造を形
成する方法であって、前記プレートの内側表面に前記複数の柱部を角錐状また
は円錐状にプレス加工する第１のプレス工程と、前記角錐状または円錐状を成す前記柱部の頂部を所定の
高さまで押し潰しながら横方向に拡大して前記笠部を形
成する第２のプレス工程とを有することを特徴とする前
記沸騰冷却装置の製造方法。
【請求項１３】請求項１０〜１２に記載した何れかの沸
騰冷却装置において、前記冷媒容器は、前記プレート上に複数枚の平板部材を
重ね合わせて構成された積層構造を有していることを特
徴とする沸騰冷却装置。