WO2016208180A1

WO2016208180A1 - 冷却装置およびこれを搭載した電子機器

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Publication number: WO2016208180A1
Application number: PCT/JP2016/002971
Authority: WO
Inventors: 杉山　誠; 若菜野上; 辰乙郁
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2016-06-21
Publication date: 2016-12-29

Abstract

過剰な量の液相の冷媒で受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱部内に形成することができ、高い冷却性能を有する冷却装置を提供する。　受熱部(1003)は、受熱板(1015,1016)と、帰還内部管路(1024)と、放熱内部経路(1025)と、フィン部(1002)とを備える。受熱板には、発熱体(1028,1029)が設置される。帰還内部管路は帰還経路(1006)と接続され、冷媒が帰還内部管路を流通する。放熱内部経路は放熱経路(1005)と接続され、冷媒が放熱内部経路を流通する。フィン部は、帰還内部管路と放熱内部経路との間において、冷媒と熱交換を行う。帰還内部管路は、冷媒が流出する複数の開口部(1012)を有する。複数の開口部は、冷媒が帰還内部管路を流通する方向に沿って、帰還内部管路に設けられている。

Description

冷却装置およびこれを搭載した電子機器

　本発明は、電子部品を冷却する冷却装置およびこれを搭載した電子機器に関する。

　従来から、この種の冷却装置として、以下のような構成が知られている。

　すなわち、図１２に示すように、従来の冷却装置１１０は、受熱部である筐体１１２を備え、筐体１１２は、冷媒が流入する流入口１１４と、冷媒が流出する流出口１１６と、管路部１３０とを備える。管路部１３０には、蒸発器部１３２と流通部１３４とが隣接して設けられている。蒸発器部１３２において、流入口１１４から流入した冷媒が発熱体であるインバータ１０８の熱によって気化する。気化した冷媒は、流通部１３４を流通して、流出口１１６から流出する。蒸発器部１３２には、底壁部１２０から流通部１３４の側に向かって突出する複数のフィン１４０が設けられている。冷媒は、複数のフィン１４０の間の隙間を流通する。冷却装置１１０において、インバータ１０８は筐体１１２の底面に水平に設置されているため、筐体１１２の底壁部１２０は液相の冷媒で満たされている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１３－０１６５８９号公報

　本発明は、過剰な量の液相の冷媒で受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱部内に形成することができ、高い冷却性能を有する冷却装置を提供する。

　本発明の一態様に係る冷却装置は、冷媒の相変化によって発熱体を冷却する冷却装置であって、受熱部、放熱経路、放熱部および帰還経路を順に連結して形成される冷媒の循環経路を備える。受熱部は、受熱板と、帰還内部管路と、放熱内部経路と、フィン部とを備える。受熱板には、発熱体が設置される。帰還内部管路は帰還経路と接続され、冷媒が帰還内部管路を流通する。放熱内部経路は放熱経路と接続され、冷媒が放熱内部経路を流通する。フィン部は、帰還内部管路と放熱内部経路との間において、冷媒と熱交換を行う。帰還内部管路は、冷媒が流出する複数の開口部を有する。複数の開口部は、冷媒が帰還内部管路を流通する方向に沿って、帰還内部管路に設けられている。

　また、本発明の一態様に係る冷却装置は、冷媒の相変化によって発熱体を冷却する冷却装置であって、受熱部、放熱経路、放熱部および帰還経路を順に連結して形成される冷媒の循環経路を備える。受熱部は、受熱板と、帰還内部経路と、放熱内部経路と、フィン部とを備える。受熱板は、受熱部の側面に設けられる。帰還内部経路は帰還経路と接続され、冷媒が帰還内部経路を流通する。放熱内部経路は放熱経路と接続され、冷媒が放熱内部経路を流通する。フィン部は、帰還内部経路と放熱内部経路との間において、冷媒と熱交換を行う。発熱体は、発熱体の底面の位置が帰還内部経路の底面の位置より高くなるように受熱板に設置される。

　本発明に係る冷却装置は、過剰な量の液相の冷媒で受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱部内に形成することができ、高い冷却性能を有する。

図１は、本発明に係る実施の形態１の冷却装置を搭載した電子機器の概略図である。図２は、同冷却装置の受熱部の外観を示す図である。図３Ａは、同冷却装置の受熱部の分解斜視図である。図３Ｂは、同冷却装置の受熱部の分解斜視図である。図４は、本発明に係る実施の形態２の冷却装置の受熱部の外観を示す図である。図５は、同冷却装置の受熱部の分解斜視図である。図６は、同冷却装置の受熱部の分解斜視図である。図７は、同冷却装置の受熱部の前面の受熱板を外して前面側から見た図である。図８は、本発明に係る他の実施の形態の冷却装置の受熱部の外観を示す図である。図９は、同冷却装置の受熱部の分解斜視図である。図１０は、同冷却装置の受熱部の分解斜視図である。図１１は、同冷却装置の受熱部の前面の受熱板を外して前面側から見た図である。図１２は、従来の冷却装置を示す概略図である。

　（実施の形態１）
　従来から、図１２に示すような構成の筐体１１２を複数個直列に連結して使用することが行われている。このような場合には、液相の冷媒が下流の筐体１１２にも行き渡るように、上流の筐体１１２の下部と下流の筐体１１２の下部とを連通させて、液相の冷媒を下流の筐体１１２にも流入させている。しかし、上流の筐体１１２において多くの液相の冷媒が気化し、下流の筐体１１２に液相の冷媒が充分に行き渡らないと、冷却装置１１０はインバータ１０８を冷却することができない状態になる。この状態が、いわゆるドライアウトの状態である。この状態では、インバータ１０８の温度が上昇してしまう。かといって、ドライアウトを抑制するために、過剰な量の液相の冷媒を供給すると、厚い液相の冷媒の層がフィン１４０を覆い、熱抵抗となる。そうすると、冷却装置１１０は、薄い液相の冷媒の層がフィン１４０を覆う理想的な状態を作り出すことができず、冷却装置１１０の冷却性能が低くなる。

　そこで、本実施の形態の冷却装置は、受熱部を構成する複数の受熱器のうち帰還経路側の下流の受熱器にまで、液相の冷媒が行き渡る構成としている。そのため、帰還経路側の下流の受熱器内のドライアウトを抑制することができる。すなわち、本実施の形態の冷却装置は、過剰な量の液相の冷媒で受熱器内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱器内に形成することができ、高い冷却性能を有する。

　上記構成を実現するために、本実施の形態の冷却装置は、冷媒の相変化によって発熱体を冷却する冷却装置であって、受熱部、放熱経路、放熱部および帰還経路を順に連結して形成される冷媒の循環経路を備える。受熱部は、放熱連結管と帰還連結管とのそれぞれにより連結された複数の受熱器から構成される。各受熱器は、前面および後面が最大面積の直方体形状であり、受熱板と、帰還流入口と、帰還流出口と、帰還内部管路と、放熱流入口と、放熱流出口と、放熱内部経路と、フィン部とを備える。受熱板は、前面または後面の少なくとも一方に発熱体が設置される。帰還流入口は、受熱器の下部側面に設けられる。帰還流出口は、下部側面と対向する下部側面に設けられる。帰還内部管路は帰還流入口と帰還流出口とを連通し、冷媒が帰還内部管路を流通する。放熱流入口は、受熱器の上部側面に設けられる。放熱流出口は、上部側面と対向する上部側面に設けられる。放熱内部経路は、放熱流入口と放熱流出口とを連通する。フィン部は、放熱内部経路と帰還内部管路との間に設けられる。フィン部は、受熱板から内部に突出する複数の平板状のフィンを備える。複数のフィンは、フィン間の隙間により構成される冷媒の流路が上下方向となるように設けられる。最上流の受熱器の帰還流入口は、帰還経路に接続する。最上流の受熱器の放熱流出口は、放熱経路に接続する。最下流の受熱器の帰還流出口および最下流の受熱器の放熱流入口は、閉じられている、または、設けられない構成としている。受熱器および下流の次の受熱器の各々の帰還内部管路を帰還流出口と帰還流入口とを介して帰還連結管で接続する。受熱器および下流の次の受熱器の各々の放熱内部経路を放熱流入口と放熱流出口とを介して放熱連結管で接続する。帰還内部管路は、冷媒が流出する複数の開口部を有する。各受熱器における開口部の合計開口面積は、最上流の受熱器で最も小さく、下流の受熱器になるほど大きくなる。

　すなわち、帰還内部管路は複数の開口部を有するので、帰還経路の液相の冷媒は、帰還流入口から帰還内部管路に流入し、帰還内部管路に設けた開口部から受熱器内に流出する。各受熱器における開口部の合計開口面積は、最上流の受熱器で最も小さく、下流の受熱器になるほど大きくなるように構成されている。そのため、最上流の受熱器においては合計開口面積が小さいので、最上流の受熱器の帰還内部管路の開口部から液相の冷媒は流出しにくい。また、下流の受熱器になるほど合計開口面積が大きくなるので、下流の受熱器になるほど帰還内部管路の開口部から液相の冷媒は流出しやすくなる。これにより、下流の受熱器において、ドライアウトが抑制される。また、液相の冷媒が受熱器の底面を直接流れる構成と比較して、液相の冷媒が帰還内部管路内を流れる構成では、帰還内部管路内に存在する液相の冷媒は受熱器内の熱により加熱されにくい。そのため、冷却装置は、帰還内部管路内において液相の冷媒が気化し、気化した冷媒が帰還経路側に逆流することを、抑制することができる。

　以上のようにして、各受熱器における開口部の合計開口面積は、最上流の受熱器で最も小さく、下流の受熱器になるほど大きくなるように構成されている。これにより、本実施の形態の冷却装置は、帰還経路側の下流の受熱器内のドライアウトを抑制する。すなわち、本実施の形態の冷却装置は、過剰な量の液相の冷媒で受熱器内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱器内に形成することができ、高い冷却性能を有する。

　また、各受熱器における開口部の個数は、最上流の受熱器で最も少なく、下流の受熱器になるほど多くなるように構成されていてもよい。これにより、最上流の受熱器における開口部の個数が最も少ないので、最上流の受熱器の帰還内部管路の開口部から液相の冷媒は流出しにくい。また、下流の受熱器になるほど開口部の個数が多くなるので、下流の受熱器になるほど帰還内部管路の開口部から液相の冷媒は流出しやすくなる。これにより、下流の受熱器において、ドライアウトが抑制される。また、液相の冷媒が受熱器の底面を直接流れる構成と比較して、液相の冷媒が帰還内部管路内を流れる構成では、帰還内部管路内に存在する液相の冷媒は受熱器内の熱により加熱されにくい。そのため、冷却装置は、帰還内部管路内において液相の冷媒が気化し、気化した冷媒が帰還経路側に逆流することを、抑制することができる。

　以上のようにして、各受熱器における開口部の個数は、最上流の受熱器で最も少なく、下流の受熱器になるほど多くなるように構成されている。これにより、本実施の形態の冷却装置は、帰還経路側の下流の受熱器内のドライアウトを抑制する。すなわち、本実施の形態の冷却装置は、過剰な量の液相の冷媒で受熱器内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱器内に形成することができ、高い冷却性能を有する。

　また、本実施の形態の電子機器は、上記の冷却装置を搭載してもよい。本実施の形態の電子機器が搭載する冷却装置は、帰還経路側の下流の受熱器内のドライアウトを抑制する。すなわち、本実施の形態の電子機器は、高い冷却性能を有する冷却装置を搭載するため、安定して動作する。

　以下、実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。

　図１は、実施の形態１の冷却装置を搭載した電子機器の概略図である。

　図１に示すように、電子機器１０５０は、ケース１０５１内に第１の発熱体１０２８、第２の発熱体１０２９および冷却装置１００１を備える。第１の発熱体１０２８および第２の発熱体１０２９は、発熱体であり、例えば電力用半導体素子である。また、第１の発熱体１０２８および第２の発熱体１０２９は、電力用半導体素子以外に、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、大規模集積回路（ＬＳＩ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、ダイオード等であってもよい。

　冷却装置１００１は、冷媒の相変化によって第１の発熱体１０２８および第２の発熱体１０２９を冷却する。冷却装置１００１は、受熱部１００３、放熱経路１００５、放熱部１００４および帰還経路１００６を順に連結して形成される冷媒の循環経路を備える。この構成により、冷却装置１００１が備える循環経路は内部が密閉空間となる。図１では図示していないが、循環経路内は、減圧された上で、冷媒が封入されている。冷媒としては、フロン類、フッ素系溶剤類などが用いられるが、これらに限られない。受熱部１００３、放熱部１００４、および、後述するフィンである第１のフィン１０２２（図３Ｂ参照）、第２のフィン１０２３（図３Ａ参照）の材質は、アルミニウムが適しているが、これに限られない。

　冷却装置１００１（図１参照）は、第１の発熱体１０２８および第２の発熱体１０２９の熱によって気化した冷媒を冷却するための水冷チラー（図示なし）に接続されている。水冷チラーで冷却された冷却水は、冷却水供給経路１００７から放熱部１００４に供給される。そして、気化した冷媒は、放熱部１００４において水冷チラーの冷却水と熱交換することにより、冷却されて液化する。熱交換した冷却水は、冷却水戻り経路１００８を経て水冷チラーに戻り、水冷チラーにおいて冷却される。

　本実施の形態では、冷媒の冷却方式は、水冷チラーによる水冷式としたが、冷却ファンによる空冷式やその他の方式としてもよい。

　次に、上記構成における冷却装置１００１の基本的な仕組みについて説明する。

　冷却装置１００１が備える循環経路は、内部を減圧した後に冷媒を封入したものである。冷却装置１００１内の圧力は、冷媒の作用により外部温度に応じた冷媒の飽和圧力となる。第１の発熱体１０２８および第２の発熱体１０２９の熱は受熱部１００３を介して冷媒に伝わり、液相の冷媒が気化することで、第１の発熱体１０２８および第２の発熱体１０２９が冷却される。受熱部１００３内にて気化した冷媒は、気化されていない液相の冷媒との気液二相の混相流となって、受熱部１００３から放熱経路１００５を通り放熱部１００４へと移動する。そして、気化した冷媒は、冷却水供給経路１００７から供給された水冷チラーの冷却水により冷却され、再び液相の冷媒となり、帰還経路１００６を経て受熱部１００３に戻る。

　よって、受熱部１００３内にて冷媒が気化し、気化した冷媒が放熱経路１００５を通過して放熱部１００４にて液化し、液化した冷媒が帰還経路１００６を通過して再び受熱部１００３内に供給されるサイクルが繰り返される。これにより、冷却装置１００１は、第１の発熱体１０２８および第２の発熱体１０２９を冷却している。

　帰還経路１００６の径は、放熱経路１００５の径より小さい。これにより、帰還経路１００６の流路圧損が放熱経路１００５の流路圧損より高くなるので、冷媒が受熱部１００３から帰還経路１００６に逆流することが抑制される。

　次に、本実施の形態における特徴的な構成について説明する。

　図２は、本実施の形態の冷却装置１００１の受熱部１００３の外観を示す図である。

　図２に示すように、受熱部１００３は、放熱連結管１０３５と帰還連結管１０３４とのそれぞれにより連結された複数の受熱器１０１１から構成されている。本実施の形態では、受熱部１００３は３個の受熱器１０１１から構成されているが、受熱器１０１１の数は複数であれば３個に限らない。

　図３Ａおよび図３Ｂは、本実施の形態の冷却装置１００１の受熱部１００３の分解斜視図である。

　各受熱器１０１１は、前面および後面が最大面積の直方体形状である。受熱器１０１１は、前面および後面が垂直方向と平行になるように設置される。各受熱器１０１１は、前面に第１の受熱板１０１５（図３Ａ参照）を備え、後面に第２の受熱板１０１６（図３Ｂ参照）を備える。第１の受熱板１０１５には第１の発熱体１０２８（図１参照）が設置され、第２の受熱板１０１６には第２の発熱体１０２９（図１参照）が設置される。

　なお、発熱体、受熱板、フィン他をそれぞれ第１と第２とに分けているが、これは、各々が２つずつあることを意味し、特に記載がないかぎり第１と第２とに違いはない。

　また、本実施の形態では、各受熱器１０１１は、発熱体および受熱板をそれぞれ２つずつ備えているが、前面または後面のいずれか一方に第１の発熱体１０２８が設置された第１の受熱板１０１５のみを備えてもよい（図示せず）。

　第１の発熱体１０２８を第１の受熱板１０１５に接触させて、第１の発熱体１０２８と第１の受熱板１０１５とを熱的に接続している。また、第２の発熱体１０２９を第２の受熱板１０１６に接触させて、第２の発熱体１０２９と第２の受熱板１０１６とを熱的に接続している。第１の発熱体１０２８を第１の受熱板１０１５に、第２の発熱体１０２９を第２の受熱板１０１６に、それぞれ固定するための固定用ネジ孔１０１９が、第１の受熱板１０１５と第２の受熱板１０１６とに適宜設けられている。これにより、第１の発熱体１０２８を第１の受熱板１０１５に、第２の発熱体１０２９を第２の受熱板１０１６に、それぞれネジで固定することができる。第１の発熱体１０２８および第２の発熱体１０２９は、その間に受熱器１０１１が挟まれるように垂直方向と平行になるように設置される。直方体形状である各受熱器１０１１の上部には、放熱内部経路１０２５として空間が設けられている。また、各受熱器１０１１の下部には、帰還内部管路１０２４として管路が設けられている。帰還内部管路１０２４の周囲には、空間が設けられている。

　各受熱器１０１１は、放熱内部経路１０２５と帰還内部管路１０２４との間の中央部に設けられるフィン部１００２を備える。

　フィン部１００２は、第１の受熱板１０１５から受熱器１０１１の内部に平行になるように突出する複数の平板状の第１のフィン１０２２を備える。同様に、フィン部１００２は、第２の受熱板１０１６から受熱器１０１１の内部に平行になるように突出する複数の平板状の第２のフィン１０２３を備える。複数の第１のフィン１０２２は、第１のフィン１０２２間の隙間により構成される冷媒の流路が上下方向となるように設けられている。同様に、複数の第２のフィン１０２３は、第２のフィン１０２３間の隙間により構成される冷媒の流路が上下方向となるように設けられている。

　各受熱器１０１１は、各受熱器１０１１の下部側面に、帰還内部管路１０２４の流入口として設けられる帰還流入口１０３０を備える。また、各受熱器１０１１は、この下部側面と対向するもう一方の下部側面に帰還内部管路１０２４の流出口として設けられる帰還流出口１０３１を備える。帰還流入口１０３０が設けられる側面および帰還流出口１０３１が設けられる側面は、第１の受熱板１０１５が設けられる前面および第２の受熱板１０１６が設けられる後面をつなぐ２つの対向する側面である。すなわち、各受熱器１０１１は、冷媒が流通する帰還内部管路１０２４を備え、帰還内部管路１０２４は、帰還流入口１０３０と帰還流出口１０３１とを連通する。

　また、各受熱器１０１１は、各受熱器１０１１の上部側面に放熱内部経路１０２５の流入口として設けられる放熱流入口１０３２を備える。また、各受熱器１０１１は、この上部側面と対向するもう一方の上部側面に放熱内部経路１０２５の流出口として設けられる放熱流出口１０３３を備える。放熱流入口１０３２が設けられる側面および放熱流出口１０３３が設けられる側面は、第１の受熱板１０１５が設けられる前面および第２の受熱板１０１６が設けられる後面をつなぐ２つの対向する側面である。すなわち、各受熱器１０１１は、放熱流入口１０３２と放熱流出口１０３３とを連通する放熱内部経路１０２５を備える。

　各受熱器１０１１のうち帰還経路１００６に最も近い受熱器１０１１を、「最上流の受熱器１０２０」と表記する。すなわち、最上流の受熱器１０２０の帰還流入口１０３０は、帰還経路１００６に接続している。また、最上流の受熱器１０２０の放熱流出口１０３３は、放熱経路１００５に接続している。

　各受熱器１０１１のうち帰還経路１００６から最も遠い受熱器１０１１を、「最下流の受熱器１０２１」と表記する。最下流の帰還流出口１０３１および最下流の放熱流入口１０３２は、開口した状態とせず閉じられている、または、設けられない構成である。

　最上流の受熱器１０２０を含む受熱器１０１１と、その１つ下流の次の受熱器１０１１とにおいて、上流側の受熱器１０１１の帰還内部管路１０２４と、下流の次の受熱器１０１１の帰還内部管路１０２４とを、上流側の受熱器１０１１の帰還流出口１０３１と、帰還連結管１０３４と、下流の次の受熱器１０１１の帰還流入口１０３０とを介して接続する。すなわち、受熱器１０１１および下流の次の受熱器１０１１の各々の帰還内部管路１０２４を、帰還流出口１０３１と帰還流入口１０３０とを介して帰還連結管１０３４で接続する。

　さらに、最上流の受熱器１０２０を含む受熱器１０１１と、その１つ下流の次の受熱器１０１１とにおいて、上流側の受熱器１０１１の放熱内部経路１０２５と、下流の次の受熱器１０１１の放熱内部経路１０２５とを、上流側の受熱器１０１１の放熱流入口１０３２と、放熱連結管１０３５と、下流の次の受熱器１０１１の放熱流出口１０３３とを介して接続する。すなわち、受熱器１０１１および下流の次の受熱器１０１１の各々の放熱内部経路１０２５を、放熱流出口１０３３と放熱流入口１０３２とを介して放熱連結管１０３５で接続する。

　なお、以上の説明において、上流とは帰還経路１００６に近い側であり、下流とは帰還経路１００６側から遠い側である。放熱内部経路１０２５および放熱連結管１０３５における冷媒は、最下流の受熱器１０２１から最上流の受熱器１０２０の方向に流れる。

　このようにして連結された複数の受熱器１０１１（最上流の受熱器１０２０および最下流の受熱器１０２１を含む）により受熱部１００３が構成される。

　帰還内部管路１０２４は、冷媒が流出する複数の開口部１０１２を有する。放熱部１００４で冷却され液化した液相の冷媒は、帰還経路１００６を流れ、帰還経路１００６側の最上流の受熱器１０２０の帰還流入口１０３０から帰還内部管路１０２４に流入する。そして、液相の冷媒は、帰還内部管路１０２４の開口部１０１２から受熱器１０１１内に流入する。受熱器１０１１内に流入した液相の冷媒は、受熱器１０１１を介して第１の発熱体１０２８および第２の発熱体１０２９から発生した熱を受熱し、気相と液相との二相の冷媒となり、圧力が高い状態となる。冷媒が気化するときに、冷媒の体積が膨張するためである。この圧力の高い二相の冷媒は、第１のフィン１０２２および第２のフィン１０２３の上下方向の隙間を上方向に流れて、第１のフィン１０２２および第２のフィン１０２３の表面に液相の冷媒を供給する。そして、冷媒は、第１のフィン１０２２および第２のフィン１０２３から受熱しながら、放熱部１００４の作用で圧力の低い放熱流出口１０３３に流れ込む。

　最上流の受熱器１０２０より下流の受熱器１０１１（最下流の受熱器１０２１を含む）においては、液相の冷媒は、帰還経路１００６から供給されるのではなく、１つ上流の受熱器１０１１から供給される。すなわち、１つ上流の受熱器１０１１内の液相の冷媒が、帰還連結管１０３４を介して帰還流入口１０３０から下流の受熱器１０１１に供給される。それ以降は、最上流の受熱器１０２０における作用と同様である。

　各受熱器１０１１における開口部１０１２の合計開口面積は、最上流の受熱器１０２０で最も小さく、下流の受熱器１０１１になるほど大きく、最下流の受熱器１０２１で最も大きくなる。ここで、開口部１０１２の合計開口面積とは、各受熱器１０１１における複数の開口部１０１２の開口している箇所の合計面積を意味する。

　最上流の受熱器１０２０においては開口部１０１２の合計開口面積が小さいので、最上流の受熱器１０２０の帰還内部管路１０２４の開口部１０１２から液相の冷媒は流出しにくい。また、下流の受熱器１０１１になるほど合計開口面積が大きくなるので、下流の受熱器１０１１になるほど帰還内部管路１０２４の開口部１０１２から液相の冷媒は流出しやすくなる。これにより、下流の受熱器１０１１において、ドライアウトが抑制される。

　また、液相の冷媒が受熱器１０１１の底面を直接流れる構成と比較して、液相の冷媒が帰還内部管路１０２４内を流れる構成では、帰還内部管路１０２４内に存在する液相の冷媒は受熱器１０１１内の熱により加熱されにくい。すなわち、受熱器１０１１の下部に設けられた空間を直接流れる液相の冷媒と比較して、帰還内部管路１０２４内に存在する液相の冷媒は受熱器１０１１内の熱により加熱されにくい。そのため、冷却装置１００１は、帰還内部管路１０２４内において液相の冷媒が気化し、気化した冷媒が帰還経路１００６側に逆流することを、抑制することができる。

　以上のようにして、各受熱器１０１１における開口部１０１２の合計開口面積は、最上流の受熱器１０２０で最も小さく、下流の受熱器１０１１になるほど大きくなるように構成されている。これにより、冷却装置１００１は、帰還経路側の下流の受熱器１０１１内のドライアウトを抑制する。すなわち、冷却装置１００１は、過剰な量の液相の冷媒で受熱器１０１１内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱器１０１１内に形成することができ、高い冷却性能を有する。

　また、各受熱器１０１１における開口部１０１２の個数は、最上流の受熱器１０２０で最も少なく、下流の受熱器１０１１になるほど多くなるように構成されていてもよい。これにより、最上流の受熱器１０２０における開口部１０１２の個数が最も少ないので、最上流の受熱器１０２０の帰還内部管路１０２４の開口部１０１２から液相の冷媒は流出しにくい。また、下流の受熱器１０１１になるほど開口部１０１２の個数が多くなるので、下流の受熱器１０１１になるほど帰還内部管路１０２４の開口部１０１２から液相の冷媒は流出しやすくなる。これにより、下流の受熱器１０１１において、ドライアウトが抑制される。また、液相の冷媒が受熱器１０１１の底面を直接流れる構成と比較して、液相の冷媒が帰還内部管路１０２４内を流れる構成では、帰還内部管路１０２４内に存在する液相の冷媒は受熱器１０１１内の熱により加熱されにくい。そのため、冷却装置１００１は、帰還内部管路１０２４内において液相の冷媒が気化し、気化した冷媒が帰還経路１００６側に逆流することを、抑制することができる。

　以上のようにして、各受熱器１０１１における開口部１０１２の個数は、最上流の受熱器１０２０で最も少なく、下流の受熱器１０１１になるほど多くなるように構成されている。これにより、冷却装置１００１は、帰還経路１００６側の下流の受熱器１０１１内のドライアウトを抑制する。すなわち、冷却装置１００１は、過剰な量の液相の冷媒で受熱器１０１１内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱器１０１１内に形成することができ、高い冷却性能を有する。

　なお、変形例の冷却装置１００１（図示せず）が備える受熱部１００３は、複数の受熱器１０１１から構成されていなくてもよい。

　変形例の冷却装置１００１が備える受熱部１００３は、受熱板と、帰還内部管路１０２４と、放熱内部経路１０２５と、フィン部１００２とを備える。受熱板には、発熱体が設置される。帰還内部管路１０２４は帰還経路１００６と接続され、冷媒が帰還内部管路１０２４を流通する。放熱内部経路１０２５は放熱経路１００５と接続され、冷媒が放熱内部経路１０２５を流通する。フィン部１００２は、帰還内部管路１０２４と放熱内部経路１０２５との間において、冷媒と熱交換を行う。帰還内部管路１０２４が有する複数の開口部１０１２は、冷媒が帰還内部管路１０２４を流通する方向に沿って、帰還内部管路１０２４に設けられている。

　以上のようにして、複数の開口部１０１２は、冷媒が帰還内部管路１０２４を流通する方向に沿って、帰還内部管路１０２４に設けられている。これにより、変形例の冷却装置１００１は、受熱部１００３内のドライアウトを抑制する。すなわち、変形例の冷却装置１００１は、過剰な量の液相の冷媒で受熱部１００３内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱部１００３内に形成することができ、高い冷却性能を有する。

　（実施の形態２）
　従来から、図１２に示すような冷却装置１１０において、インバータ１０８を冷却する場合、流入口１１４から近い範囲、すなわち筐体１１２の上流において多くの液相の冷媒が気化し、受熱部の下流において液相の冷媒が充分に行き渡らないと、冷却装置１１０はインバータ１０８を冷却することができない状態になる。この状態が、いわゆるドライアウトの状態である。この状態では、インバータ１０８の温度が上昇してしまう。かといって、ドライアウトを抑制するために、過剰な量の液相の冷媒を供給すると、厚い液相の冷媒の層がフィン１４０を覆い、熱抵抗となる。そうすると、冷却装置１１０は、薄い液相の冷媒の層がフィン１４０を覆う理想的な状態を作り出すことができず、冷却装置１１０の冷却性能が低くなる。

　そこで、本実施の形態の冷却装置は、受熱部の帰還経路側の最下流まで液相の冷媒が行き渡る構成としている。そのため、受熱部の帰還経路側の下流でのドライアウトを抑制することができる。すなわち、本実施の形態の冷却装置は、過剰な量の液相の冷媒で受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱部内に形成することができ、高い冷却性能を有する。

　上記構成を実現するために、本実施の形態の冷却装置は、冷媒の相変化によって発熱体を冷却する冷却装置であって、受熱部、放熱経路、放熱部および帰還経路を順に連結して形成される冷媒の循環経路を備える。受熱部は、前面および後面が最大面積の直方体形状であり、受熱板と、放熱内部経路と、帰還内部経路と、フィン部と、流出口と、流入口とを備える。受熱板の前面または後面の少なくとも一方に発熱体が設置される。放熱内部経路は受熱部の上部に設けられ、冷媒が放熱内部経路を流通する。帰還内部経路は受熱部の下部に設けられ、冷媒が帰還内部経路を流通する。フィン部は、放熱内部経路と帰還内部経路との間に設けられる。流出口は、放熱経路と放熱内部経路とを接続する。流入口は、帰還経路と帰還内部経路とを接続する。流入口と流出口とは、受熱部の同一の側面に設けられる。フィン部は、受熱板から内部に突出する複数の平板状のフィンを備える。複数のフィンは、フィン間の隙間により構成される冷媒の流路が上下方向となるように設けられる。発熱体は、受熱部の底面から距離を置いて受熱板に設置される。

　すなわち、帰還経路の液相の冷媒は、流入口から帰還内部経路に流入し、帰還内部経路からフィン部に流出する。そして、フィン部に流出した液相の冷媒は、フィンを介して発熱体から発生した熱を受熱し、気相と液相との二相の冷媒となり、圧力が高い状態となる。冷媒が気化するときに、冷媒の体積が膨張するためである。

　受熱部の底面から距離を置いて発熱体を受熱板に設置する構成であるため、受熱部の下部に設けた帰還内部経路内を流れる液相の冷媒、すなわち、受熱部の底面を流れる液相の冷媒は、発熱体から距離を置くこととなる。そのため、液相の冷媒は、発熱体から受熱しにくくなる。そのため、帰還内部経路内を流れる液相の冷媒が受熱して気相の冷媒となり、フィン部に流出して帰還内部経路の下流まで液相の冷媒が行き渡らない状態が抑制される。これにより、帰還経路側の受熱部の下流において、ドライアウトが抑制される。

　以上のようにして、本実施の形態の冷却装置は、受熱部の底面から距離を置いて発熱体を受熱板に設置する構成とすることにより、帰還経路側の受熱部の下流でのドライアウトを抑制する。すなわち、本実施の形態の冷却装置は、過剰な量の液相の冷媒で受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱部内に形成することができ、高い冷却性能を有する。

　本実施の形態の冷却装置は、帰還内部経路とフィン部との間に、受熱部の底面と平行になるように設けられた仕切板を備え、仕切板は、複数の開口部を有する構成にしてもよい。帰還内部経路とフィン部との間に設けられた仕切板は複数の開口部を有するので、帰還経路の液相の冷媒は、流入口から帰還内部経路に流入し、仕切板が有する開口部から受熱部内に流出する。

　受熱部において、仕切板の開口部のみから液相の冷媒がフィン部に供給されるため、帰還内部経路から液相の冷媒がフィン部に大量に流出することが抑制される。これにより、受熱部の下流において、ドライアウトが抑制される。

　以上のようにして、本実施の形態の冷却装置は、受熱部の下流でのドライアウトを抑制する。すなわち、本実施の形態の冷却装置は、過剰な量の液相の冷媒で受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱部内に形成することができ、高い冷却性能を有する。

　また、仕切板が有する複数の開口部の間隔は、流入口および流出口が設置された側面から遠ざかるほど短くなる構成としてもよい。

　流入口および流出口が設置された側面側は流出口に接続している放熱部の作用により圧力が低い。そのため、流入口および流出口が設置された側面に近いほど、冷媒が流出口に流れやすく、流入口および流出口が設置された側面から遠いほど、冷媒が流出口に流れ難くなる。仕切板に複数の開口部を設ける間隔は、流入口および流出口が設置された側面から遠ざかるほど短くする。これにより、流入口および流出口が設置された側面に近い領域では、開口部を設ける間隔を長く、すなわち、開口部の個数を少なくして、フィン部に流出する冷媒の流れを抑制する。また、流入口および流出口が設置された側面から遠い領域では、開口部を設ける間隔を短く、すなわち、開口部の個数を多くして、フィン部に流出する冷媒の流れを促進する。その結果、フィン部全体に液相の冷媒が供給されることとなる。

　これにより、本実施の形態の冷却装置は、流入口および流出口が設置された側面から遠い領域に液相の冷媒が供給されず、発熱体を冷却することができない、いわゆるドライアウトの状態を抑制する。

　以上のようにして、本実施の形態の冷却装置は、流入口および流出口が設置された側面から遠い領域まで冷媒を供給することにより、受熱部内の局所的なドライアウトを抑制する。すなわち、本実施の形態の冷却装置は、過剰な量の液相の冷媒で受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱部内に形成することができ、高い冷却性能を有する。

　また、仕切板が有する複数の開口部の開口面積は、流入口および流出口が設置された側面から遠ざかるほど大きくする構成としてもよい。

　流入口および流出口が設置された側面側は流出口に接続している放熱部の作用により圧力が低い。そのため、流入口および流出口が設置された側面に近いほど、冷媒が流出口に流れやすく、流入口および流出口が設置された側面から遠いほど、冷媒が流出口に流れ難くなる。仕切板に設けた複数の開口部の開口面積は、流入口および流出口が設置された側面から遠ざかるほど大きくする。これにより、流入口および流出口が設置された側面に近い領域では、開口部の開口面積を小さくして、フィン部に流出する冷媒の流れを抑制する。また、流入口および流出口が設置された側面から遠い領域では、開口部の開口面積を大きくして、フィン部に流出する冷媒の流れを促進する。その結果、フィン部全体に液相の冷媒が供給されることとなる。

　また、受熱板には、複数の発熱体が設置される。受熱部は、１または複数の仕切壁と、複数の受熱器と、放熱内部経路開口と、帰還内部経路開口とを備える。仕切壁は、受熱部の前面と後面との間に、フィンと平行方向になるように設けられる。受熱器は、仕切壁と受熱部の内壁とで囲まれて形成される。放熱内部経路開口は、仕切壁において、各受熱器の放熱内部経路を連通させる。帰還内部経路開口は、仕切壁において、各受熱器の帰還内部経路を連通させる。冷却装置は、以上のような構成としてもよい。

　流入口および流出口が設置された側面側は流出口に接続している放熱部の作用により圧力が低い。そのため、受熱部内においてフィン部に流出した冷媒は、圧力が低い流入口および流出口が設置された側面側に流れやすい。発熱体が大きい場合、または、１つの受熱板に複数の発熱体を設ける場合など、受熱部の横幅を大きくする場合がある。このような場合、流入口および流出口が設置された側面と、その対向する側面までの距離が長くなる。そのため、受熱部の横幅が小さい場合と比較して、流入口および流出口が設置された側面から遠い領域が多くなり、ドライアウトしやすい領域が多くなってしまう。そこで、受熱部内を仕切壁により仕切ることにより、仕切られた空間内に供給された冷媒は、その空間内のフィン部を流れる。そして、冷媒は、フィンと熱交換した後に放熱内部経路および仕切壁に設けた放熱内部経路開口を通って、放熱経路側に流れる。従って、受熱部の横幅が大きい場合であっても、受熱部内を仕切壁により仕切ることにより、流入口および流出口が設置された側面から遠い領域でのドライアウトが抑制される。

　以上のようにして、本実施の形態の冷却装置は、受熱部内の局所的なドライアウトを抑制する。すなわち、本実施の形態の冷却装置は、過剰な量の液相の冷媒で受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱部内に形成することができ、高い冷却性能を有する。

　また、帰還経路側の最下流の受熱器に受熱板を介して設置された発熱体の発熱量は、上流の受熱器に受熱板を介して設置された発熱体の発熱量よりも小さい構成としてもよい。

　すなわち、帰還経路側の最下流の受熱器に受熱板を介して設置された発熱体の発熱量は、上流の受熱器に受熱板を介して設置された発熱体の発熱量よりも小さい構成としている。そのため、最下流の受熱器の温度は、上流側の受熱器の温度より低温となる。そのため、最下流の受熱器においては、上流側の受熱器より受熱する熱量が少ないため、液相の冷媒が気化し、膨張する冷媒の体積も少ない。従って、最下流の受熱器内の圧力は、上流側の受熱器内の圧力より低くなる。すなわち、冷媒は、圧力の低い最下流の受熱器に流れやすくなる。そのため、帰還経路側の下流の受熱器において、ドライアウトが抑制される。

　以上のようにして、帰還経路側の最下流の受熱板に設置された発熱体の発熱量は、上流に設置された発熱体の発熱量よりも小さい構成とする。これにより、本実施の形態の冷却装置は、帰還経路側の下流の受熱器内のドライアウトを抑制する。すなわち、本実施の形態の冷却装置は、過剰な量の液相の冷媒で受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱部内に形成することができ、高い冷却性能を有する。

　以下、実施の形態２について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態１と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

　図４は、実施の形態２の冷却装置１００１の受熱部１００３の外観を示す図である。

　図５および図６は、本実施の形態の冷却装置１００１の受熱部１００３の分解斜視図である。

　図４、図５および図６に示すように、受熱部１００３は、前面および後面が最大面積の直方体形状である。

　受熱部１００３は、前面および後面が垂直方向と平行になるように設置される。受熱部１００３は、前面に第１の受熱板２０１５を備え、後面に第２の受熱板２０１６を備える。第１の受熱板２０１５には第１の発熱体１０２８（図１参照）が設置され、第２の受熱板２０１６には第２の発熱体１０２９（図１参照）が設置される。

　また、本実施の形態では、受熱部１００３は、発熱体および受熱板をそれぞれ２つずつ備えているが、前面または後面のいずれか一方に第１の発熱体１０２８が設置された第１の受熱板２０１５のみを備えてもよい（図示せず）。

　図７は、本実施の形態の冷却装置の受熱部１００３の第１の受熱板２０１５を外して前面側から見た図である。

　図７に示すように、第２の発熱体１０２９を第２の受熱板２０１６に接触させて、第２の発熱体１０２９と第２の受熱板２０１６とを熱的に接続している。図示しないが、第１の発熱体１０２８を第１の受熱板２０１５に接触させて、第１の発熱体１０２８と第１の受熱板２０１５とを熱的に接続している。第１の発熱体１０２８を第１の受熱板２０１５に、第２の発熱体１０２９を第２の受熱板２０１６に、それぞれ固定するための固定用ネジ孔２０１９（図５、図６参照）が、第１の受熱板２０１５と第２の受熱板２０１６とに適宜設けられている。これにより、第１の発熱体１０２８を第１の受熱板２０１５に、第２の発熱体１０２９を第２の受熱板２０１６に、それぞれネジで固定することができる。第１の発熱体１０２８および第２の発熱体１０２９は、その間に受熱部１００３が挟まれるように垂直方向と平行になるように設置される。

　直方体形状である受熱部１００３の上部には放熱内部経路２０２５として空間を設け、下部には帰還内部経路２０２４として空間を設ける。すなわち、受熱部１００３は、受熱部１００３の上部に放熱内部経路２０２５を備え、受熱部１００３の下部に帰還内部経路２０２４を備える。冷媒は、放熱内部経路２０２５および帰還内部経路２０２４を流通する。

　受熱部１００３は、放熱内部経路２０２５と帰還内部経路２０２４との間の中央部に設けられるフィン部２００２を備える。

　また、受熱部１００３は、放熱経路１００５と放熱内部経路２０２５とを接続する流出口２０３１を備え、帰還経路１００６と帰還内部経路２０２４とを接続する流入口２０３０を備える。

　流出口２０３１と流入口２０３０とは、受熱部１００３の同一の側面に設けられる。流出口２０３１と流入口２０３０とが設けられる側面は、第１の受熱板２０１５および第２の受熱板２０１６が設けられる前面および後面をつなぐ側面である。

　フィン部２００２は、第１の受熱板２０１５から受熱部１００３の内部に平行になるように突出する複数の平板状の第１のフィン２０２２を備える。同様に、フィン部２００２は、第２の受熱板２０１６から受熱部１００３の内部に平行になるように突出する複数の平板状の第２のフィン２０２３を備える。複数の第１のフィン２０２２は、第１のフィン２０２２間の隙間により構成される冷媒の流路が上下方向となるように設けられている。同様に、複数の第２のフィン２０２３は、第２のフィン２０２３間の隙間により構成される冷媒の流路が上下方向となるように設けられている。

　受熱部１００３は、帰還内部経路２０２４とフィン部２００２との間に、受熱部１００３の底面と平行になるように設けられた仕切板２０３２を備える。

　仕切板２０３２は、複数の開口部２０３３を有する。ここで、仕切板２０３２には、少なくとも１つ以上の開口部２０３３が設けられている。

　図７に示すように、第２の受熱板２０１６には第２の発熱体１０２９が設置される。図示しないが、第１の受熱板２０１５には第１の発熱体１０２８が設置される。ここで、第２の発熱体１０２９は、受熱部１００３の底面から距離を置いて第２の受熱板２０１６に設置される。すなわち、受熱部１００３において第２の受熱板２０１６が設置される側面の下端には第２の発熱体１０２９は設置されず、下端から距離を置いた位置に第２の発熱体１０２９は設置される。受熱部１００３の底面から受熱部１００３の下部に設けた流入口２０３０の下端より上方に第２の発熱体１０２９の下端が配置されるように、第２の発熱体１０２９は設置される。

　第２の発熱体１０２９が受熱部１００３の底面から距離を置いて第２の受熱板２０１６に設置されることにより、冷却装置１００１は受熱部１００３の帰還経路１００６側の下流でのドライアウトを抑制する。すなわち、冷却装置１００１は、過剰な量の液相の冷媒で受熱部１００３内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱部１００３内に形成することができ、高い冷却性能を有する。

　すなわち、帰還経路１００６の液相の冷媒は、流入口２０３０から帰還内部経路２０２４に流入し、フィン部２００２に流出する。そして、フィン部２００２に流出した液相の冷媒は、第２のフィン２０２３を介して第２の発熱体１０２９から発生した熱を受熱し、気相と液相との二相の冷媒となり、圧力が高い状態となる。冷媒が気化するときに、冷媒の体積が膨張するためである。

　受熱部１００３の底面から距離を置いて第２の発熱体１０２９を第２の受熱板２０１６に設置する構成であるため、受熱部１００３の下部に設けた帰還内部経路２０２４内を流れる液相の冷媒、すなわち、受熱部１００３の底面を流れる液相の冷媒は、第２の発熱体１０２９から距離を置くこととなる。そのため、第２の発熱体１０２９から受熱しにくくなる。そのため、帰還内部経路２０２４内を流れる液相の冷媒が受熱して気相の冷媒となり、フィン部２００２に流出して帰還内部経路２０２４の下流まで液相の冷媒が行き渡らない状態が抑制される。これにより、帰還経路１００６側の受熱部１００３の下流において、ドライアウトが抑制される。

　以上のようにして、第２の発熱体１０２９が受熱部１００３の底面から距離を置いて第２の受熱板２０１６に設置される構成とすることにより、冷却装置１００１は帰還経路１００６側の受熱部１００３の下流でのドライアウトを抑制する。すなわち、冷却装置１００１は、過剰な量の液相の冷媒で受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱部１００３内に形成することができ、高い冷却性能を有する。

　また、受熱部１００３は、帰還内部経路２０２４とフィン部２００２との間に、受熱部１００３の底面と平行になるように設けられた仕切板２０３２を備え、仕切板２０３２は、複数の開口部２０３３を有してもよい。

　帰還内部経路２０２４とフィン部２００２との間に設けられた仕切板２０３２は、複数の開口部２０３３を有する。そのため、帰還経路１００６の液相の冷媒は、流入口２０３０から帰還内部経路２０２４に流入し、仕切板２０３２に設けられた開口部２０３３から受熱部１００３内に流出する。

　受熱部１００３において、仕切板２０３２の開口部２０３３のみから液相の冷媒がフィン部２００２に供給されるため、帰還内部経路２０２４から液相の冷媒がフィン部２００２に大量に流出することが抑制される。これにより、受熱部１００３の下流においても、ドライアウトが抑制される。

　以上のようにして、冷却装置１００１は、受熱部１００３の下流でのドライアウトを抑制する。すなわち、冷却装置１００１は、過剰な量の液相の冷媒で受熱部１００３内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱部１００３内に形成することができ、高い冷却性能を有する。

　また、仕切板２０３２が有する複数の開口部２０３３の間隔は、流入口２０３０および流出口２０３１が設置された側面から遠ざかるほど短くする構成としてもよい。

　流入口２０３０および流出口２０３１が設置された側面側は流出口２０３１に接続している放熱部１００４の作用により圧力が低い。そのため、流入口２０３０および流出口２０３１が設置された側面に近いほど、冷媒が流出口２０３１に流れやすく、流入口２０３０および流出口２０３１が設置された側面から遠いほど、冷媒が流出口２０３１に流れ難くなる。仕切板２０３２が有する複数の開口部２０３３の間隔は、流入口２０３０および流出口２０３１が設置された側面から遠ざかるほど短くする。つまり、流入口２０３０および流出口２０３１が設置された側面に近い領域では開口部２０３３を設ける間隔を長く、すなわち、開口部２０３３の個数を少なくして、フィン部２００２に流出する冷媒の流れを抑制する。また、流入口２０３０および流出口２０３１が設置された側面から遠い領域では開口部２０３３を設ける間隔を短く、すなわち、開口部２０３３の個数を多くして、フィン部２００２に流出する冷媒の流れを促進する。その結果、フィン部２００２全体に液相の冷媒が供給されることとなる。

　これにより、流入口２０３０および流出口２０３１が設置された側面から遠い領域に液相の冷媒が供給されず、第２の発熱体１０２９を冷却することができない状態、いわゆるドライアウトの状態が抑制される。

　以上のようにして、冷却装置１００１は、流入口２０３０および流出口２０３１が設置された側面から遠い領域まで冷媒を供給することにより、受熱部内の局所的なドライアウトを抑制する。すなわち、冷却装置１００１は、過剰な量の液相の冷媒で受熱部１００３内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱部１００３内に形成することができ、高い冷却性能を有する。

　また、仕切板２０３２が有する複数の開口部２０３３の開口面積は、流入口２０３０および流出口２０３１が設置された側面から遠ざかるほど大きくする構成としてもよい。

　流入口２０３０および流出口２０３１が設置された側面側は流出口２０３１に接続している放熱部１００４の作用により圧力が低い。そのため、流入口２０３０および流出口２０３１が設置された側面に近いほど、冷媒が流出口２０３１に流れやすく、流入口２０３０および流出口２０３１が設置された側面から遠いほど、冷媒が流出口２０３１に流れ難くなる。仕切板２０３２が有する複数の開口部２０３３の開口面積は、流入口２０３０および流出口２０３１が設置された側面から遠ざかるほど大きくする。これにより、流入口２０３０および流出口２０３１が設置された側面に近い領域では開口部２０３３の面積を小さくして、フィン部２００２に流出する冷媒の流れを抑制する。また、流入口２０３０および流出口２０３１が設置された側面から遠い領域では開口部２０３３の面積を大きくして、フィン部２００２に流出する冷媒の流れを促進する。その結果、フィン部２００２全体に液相の冷媒が供給されることとなる。

　以上のようにして、冷却装置１００１は、流入口２０３０および流出口２０３１が設置された側面から遠い領域まで冷媒を供給することにより、受熱部１００３内の局所的なドライアウトを抑制する。すなわち、冷却装置１００１は、過剰な量の液相の冷媒で受熱部１００３内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱部１００３内に形成することができ、高い冷却性能を有する。

　なお、変形例の冷却装置１００１（図示せず）において、受熱部１００３および発熱体は、以下の構成でもよい。

　変形例の冷却装置１００１が備える受熱部１００３は、受熱板と、帰還内部経路２０２４と、放熱内部経路２０２５と、フィン部２００２とを備える。受熱板は、受熱部１００３の側面に設けられる。帰還内部経路２０２４は帰還経路１００６と接続され、冷媒が帰還内部経路２０２４を流通する。放熱内部経路２０２５は放熱経路１００５と接続され、冷媒が放熱内部経路２０２５を流通する。フィン部２００２は、帰還内部経路２０２４と放熱内部経路２０２５との間において、冷媒と熱交換を行う。変形例の冷却装置１００１が冷却する発熱体は、発熱体の底面の位置が帰還内部経路２０２４の底面の位置より高くなるように受熱板に設置される。

　以上のようにして、発熱体は、発熱体の底面の位置が帰還内部経路２０２４の底面の位置より高くなるように受熱板に設置される。これにより、変形例の冷却装置１００１は、受熱部１００３内のドライアウトを抑制する。すなわち、変形例の冷却装置１００１は、過剰な量の液相の冷媒で受熱部１００３内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱部１００３内に形成することができ、高い冷却性能を有する。

　（他の実施の形態）
　以下、他の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態１と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

　図８は、他の実施の形態の冷却装置１００１の受熱部１００３の外観を示す図である。

　図８に示すように、受熱部１００３は、前面および後面が最大面積の横長の直方体形状である。

　図９および図１０は、他の実施の形態の冷却装置１００１の受熱部１００３の分解斜視図である。

　図９および図１０に示すように、本実施の形態の受熱部１００３は、１または複数の仕切壁２０３４と、複数の受熱器２０１１と、放熱内部経路開口２０３５と、帰還内部経路開口２０３６とを備える。仕切壁２０３４は、受熱部１００３の前面と後面との間、すなわち、第１の受熱板２０１５と第２の受熱板２０１６との間に、第１のフィン２０２２および第２のフィン２０２３と平行方向になるように設けられている。本実施の形態では、２つの仕切壁２０３４が設けられている。仕切壁２０３４は、受熱部１００３の長手方向を略等分に区切るように配置される。放熱内部経路開口２０３５は、仕切壁２０３４において、受熱部１００３の上部にある放熱内部経路２０２５を連通させる。また、帰還内部経路開口２０３６は、仕切壁２０３４において、受熱部１００３の下部にある帰還内部経路２０２４を連通させる。放熱内部経路開口２０３５および帰還内部経路開口２０３６は、仕切壁２０３４に実際に設けられた開口部であってもよいし、放熱内部経路２０２５および帰還内部経路２０２４を避けて仕切壁２０３４を設ける構造としたものであってもよい。

　本実施の形態の受熱器２０１１は、仕切壁２０３４と受熱部１００３の内壁とで囲まれて形成される受熱部１００３内の区画である。

　流入口２０３０および流出口２０３１が設置された側面側は流出口２０３１に接続している放熱部１００４の作用により圧力が低い。そのため、受熱部１００３内においてフィン部２００２に流出した冷媒は、圧力が低い流入口２０３０および流出口２０３１が設置された側面側に流れやすい。発熱体が大きい場合、または、１つの受熱板に複数の発熱体を設ける場合など、受熱部１００３の横幅を大きくする場合がある。このような場合、流入口２０３０および流出口２０３１が設置された側面と、その対向する側面までの距離が長くなる。そのため、受熱部１００３の横幅が小さい場合と比較して、流入口２０３０および流出口２０３１が設置された側面から遠い領域が多くなり、ドライアウトしやすい領域が多くなってしまう。そこで、受熱部１００３内を仕切壁２０３４により仕切ることにより、仕切られた空間内に供給された冷媒は、その空間内の第１のフィン２０２２および第２のフィン２０２３を流れる。そして、冷媒は、第１のフィン２０２２および第２のフィン２０２３と熱交換した後に放熱内部経路２０２５および仕切壁２０３４に設けた放熱内部経路開口２０３５を通って、放熱経路１００５側に流れる。従って、受熱部１００３の横幅が大きい場合であっても、受熱部１００３内を仕切壁２０３４により仕切ることにより、流入口２０３０および流出口２０３１が設置された側面から遠い領域でのドライアウトが抑制される。

　図１１は、他の実施の形態の冷却装置の受熱部１００３の第１の受熱板２０１５を外して前面側から見た図である。

　図１１に示すように、第２の受熱板２０１６には、第２の発熱体１０２９に代えて、複数の発熱体である第２の発熱体群２０４８が設置される。また、図示しないが、第１の受熱板２０１５には、第１の発熱体１０２８に代えて、複数の発熱体である第１の発熱体群２０４７が設置される。なお、第２の発熱体群２０４８は、第３の発熱体２０４３、第４の発熱体２０４４および第５の発熱体２０４５から構成されている。第２の発熱体群２０４８は、受熱部１００３の底面から距離を置いて第２の受熱板２０１６に設置される。すなわち、受熱部１００３において第２の受熱板２０１６が設置される側面の下端には第２の発熱体群２０４８は設置されず、下端から距離を置いた位置に第２の発熱体群２０４８は設置される。受熱部１００３の底面から受熱部１００３の下部に設けた流入口２０３０の下端より上方に第２の発熱体群２０４８の下端が配置されるように、第２の発熱体群２０４８は設置される。

　第２の発熱体群２０４８が受熱部１００３の底面から距離を置いて第２の受熱板２０１６に設置されることにより、冷却装置１００１は受熱部１００３の帰還経路１００６側の下流でのドライアウトを抑制する。すなわち、冷却装置１００１は、過剰な量の液相の冷媒で受熱部１００３内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱部１００３内に形成することができ、高い冷却性能を有する。

　すなわち、帰還経路１００６の液相の冷媒は、流入口２０３０から帰還内部経路２０２４に流入し、帰還内部経路２０２４からフィン部２００２に流出する。そして、フィン部２００２に流出した液相の冷媒は、第２のフィン２０２３を介して第２の発熱体群２０４８から発生した熱を受熱し、気相と液相との二相の冷媒となり、圧力が高い状態となる。冷媒が気化するときに、冷媒の体積が膨張するためである。

　受熱部１００３の底面から距離を置いて第２の発熱体群２０４８を第２の受熱板２０１６に設置する構成であるため、受熱部１００３の下部に設けた帰還内部経路２０２４内を流れる液相の冷媒、すなわち、受熱部１００３の底面を流れる液相の冷媒は、第２の発熱体群２０４８から距離を置くこととなる。そのため、液相の冷媒は、第２の発熱体群２０４８から受熱しにくくなる。そのため、帰還内部経路２０２４内を流れる液相の冷媒が受熱して気相の冷媒となり、フィン部２００２に流出して帰還内部経路２０２４の下流まで液相の冷媒が行き渡らない状態が抑制される。これにより、帰還経路１００６側の受熱部１００３の下流において、ドライアウトが抑制される。

　以上のようにして、本実施の形態の冷却装置１００１は、受熱部１００３の底面から距離を置いて第２の発熱体群２０４８を第２の受熱板２０１６に設置する構成とすることにより、帰還経路１００６側の受熱部１００３の下流でのドライアウトを抑制する。すなわち、本実施の形態の冷却装置は、過剰な量の液相の冷媒で受熱部内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱部１００３内に形成することができ、高い冷却性能を有する。

　また、帰還経路１００６側の最下流の受熱器２０２１に第２の受熱板２０１６を介して設置された第５の発熱体２０４５の発熱量は、上流の受熱器２０１１（最上流の受熱器２０２０を含む）に第２の受熱板２０１６を介して設置された第３の発熱体２０４３および第４の発熱体２０４４の各発熱量よりも小さい構成にしてもよい。そのため、最下流の受熱器２０２１の温度は、上流側の受熱器２０１１（最上流の受熱器２０２０を含む）の温度より低温となる。そのため、最下流の受熱器２０２１においては、上流側の受熱器２０１１（最上流の受熱器２０２０を含む）より受熱する熱量が少ないため、液相の冷媒が気化し、膨張する冷媒の体積も少ない。従って、最下流の受熱器２０２１内の圧力は、上流側の受熱器２０１１内（最上流の受熱器２０２０を含む）の圧力より低くなる。すなわち、冷媒は、圧力の低い最下流の受熱器２０２１に流れやすくなる。そのため、帰還経路１００６側の最下流の受熱器２０２１において、ドライアウトが抑制される。

　以上のようにして、帰還経路１００６側の最下流の受熱器２０２１に第２の受熱板２０１６を介して設置された第５の発熱体２０４５の発熱量は、上流の受熱器２０１１（最上流の受熱器２０２０を含む）に第２の受熱板２０１６を介して設置された第３の発熱体２０４３および第４の発熱体２０４４の各発熱量よりも小さい構成とする。これにより、本実施の形態の冷却装置１００１は、最下流の受熱器２０２１内のドライアウトを抑制する。すなわち、本実施の形態の冷却装置１００１は、過剰な量の液相の冷媒で受熱部１００３内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱部１００３内に形成することができ、高い冷却性能を有する。

　また、各受熱器２０１１における仕切板２０３２が有する開口部２０３３の合計開口面積は、最上流の受熱器２０２０で最も小さく、下流の受熱器２０１１になるほど大きくなる構成にしてもよい。ここで、開口部２０３３の合計開口面積とは、各受熱器２０１１における複数の開口部２０３３の開口している箇所の合計面積を意味する。

　仕切板２０３２は、複数の開口部２０３３を有する。放熱部１００４で冷却され液相となった液相の冷媒は、帰還経路１００６を流れ、帰還経路１００６側の最上流の受熱部１００３の流入口２０３０から帰還内部経路２０２４に流入する。そして、帰還内部経路２０２４に流入した液相の冷媒は、受熱部１００３を介して第１の発熱体群２０４７および第２の発熱体群２０４８から発生した熱を受熱し、気相と液相との二相の冷媒となり、圧力が高い状態となる。冷媒が気化するときに、冷媒の体積が膨張するためである。この圧力の高い二相の冷媒は、仕切板２０３２の複数の開口部２０３３からフィン部に流出し、第１のフィン２０２２および第２のフィン２０２３の上下方向の隙間を上方向に流れて、第１のフィン２０２２および第２のフィン２０２３の表面に液相の冷媒を供給する。そして、冷媒は、第１のフィン２０２２および第２のフィン２０２３から受熱しながら、放熱部１００４の作用で圧力の低い流出口２０３１に放熱内部経路２０２５を通って流れ込む。

　最上流の受熱器２０２０より下流の受熱器２０１１（最下流の受熱器２０２１を含む）においては、液相の冷媒は、帰還経路１００６から供給されるのではなく、１つ上流の受熱器２０１１から供給される。すなわち、１つ上流の受熱器２０１１内の液相の冷媒が、仕切壁２０３４に設けた帰還内部経路開口２０３６から下流の受熱器２０１１に供給される。それ以降は、最上流の受熱器２０２０における作用と同様である。

　各受熱器２０１１における仕切板２０３２の開口部２０３３の合計開口面積は、最上流の受熱器２０２０で最も小さく、下流の受熱器２０１１になるほど大きくなるように構成されている。そのため、最上流の受熱器２０２０においては開口部２０３３の合計開口面積が小さいので、最上流の受熱器２０２０の仕切板２０３２の開口部２０３３から液相の冷媒は流出しにくい。また、下流の受熱器２０１１になるほど合計開口面積が大きくなるので、下流の受熱器２０１１になるほど仕切板２０３２の開口部２０３３から液相の冷媒は流出しやすくなる。これにより、下流の受熱器２０１１において、ドライアウトが抑制される。

　以上のようにして、各受熱器２０１１における仕切板２０３２の開口部２０３３の合計開口面積は、最上流の受熱器２０２０で最も小さく、下流の受熱器２０１１になるほど大きくなるように構成されている。これにより、冷却装置１００１は、帰還経路１００６側の下流の受熱器２０１１内のドライアウトを抑制する。すなわち、冷却装置１００１は、過剰な量の液相の冷媒で受熱器２０１１内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱器２０１１内に形成することができ、高い冷却性能を有する。

　また、各受熱器２０１１における仕切板２０３２の開口部２０３３の個数は、最上流の受熱器２０２０で最も少なく、下流の受熱器２０１１になるほど多くなるように構成されていてもよい。これにより、最上流の受熱器２０２０における仕切板２０３２の開口部２０３３の個数が最も少ないので、最上流の受熱器２０２０の帰還内部経路２０２４の開口部２０３３から液相の冷媒は流出しにくい。また、下流の受熱器２０１１になるほど開口部２０３３の個数が多くなるので、下流の受熱器２０１１になるほど帰還内部経路２０２４の開口部２０３３から液相の冷媒は流出しやすくなる。これにより、下流の受熱器２０１１において、ドライアウトが抑制される。

　以上のようにして、各受熱器２０１１における開口部２０３３の個数は、最上流の受熱器２０２０で最も少なく、下流の受熱器２０１１になるほど多くなるように構成されている。これにより、冷却装置１００１は、帰還経路１００６側の下流の受熱器２０１１内のドライアウトを抑制する。すなわち、冷却装置１００１は、過剰な量の液相の冷媒で受熱器２０１１内を満たす必要が無く、薄い液相の冷媒の層を受熱器２０１１内に形成することができ、高い冷却性能を有する。

　以上のように、本発明にかかる冷却装置は、冷却性能が高いので、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、大規模集積回路（ＬＳＩ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、ダイオード等の電子部品を冷却する冷却装置として有用である。

　１００１　　冷却装置
　１００２　　フィン部
　１００３　　受熱部
　１００４　　放熱部
　１００５　　放熱経路
　１００６　　帰還経路
　１００７　　冷却水供給経路
　１００８　　冷却水戻り経路
　１０１１　　受熱器
　１０１２　　開口部
　１０１５　　第１の受熱板
　１０１６　　第２の受熱板
　１０１９　　固定用ネジ孔
　１０２０　　最上流の受熱器
　１０２１　　最下流の受熱器
　１０２２　　第１のフィン
　１０２３　　第２のフィン
　１０２４　　帰還内部管路
　１０２５　　放熱内部経路
　１０２８　　第１の発熱体
　１０２９　　第２の発熱体
　１０３０　　帰還流入口
　１０３１　　帰還流出口
　１０３２　　放熱流入口
　１０３３　　放熱流出口
　１０３４　　帰還連結管
　１０３５　　放熱連結管
　１０５０　　電子機器
　１０５１　　ケース
　２００２　　フィン部
　２０１１　　受熱器
　２０１５　　第１の受熱板
　２０１６　　第２の受熱板
　２０１９　　固定用ネジ孔
　２０２０　　最上流の受熱器
　２０２１　　最下流の受熱器
　２０２２　　第１のフィン
　２０２３　　第２のフィン
　２０２４　　帰還内部経路
　２０２５　　放熱内部経路
　２０３０　　流入口
　２０３１　　流出口
　２０３２　　仕切板
　２０３３　　開口部
　２０３４　　仕切壁
　２０３５　　放熱内部経路開口
　２０３６　　帰還内部経路開口
　２０４３　　第３の発熱体
　２０４４　　第４の発熱体
　２０４５　　第５の発熱体
　２０４７　　第１の発熱体群
　２０４８　　第２の発熱体群

Claims

冷媒の相変化によって発熱体を冷却する冷却装置において、
受熱部、放熱経路、放熱部および帰還経路を順に連結して形成される前記冷媒の循環経路を備え、
前記受熱部は、
　前記発熱体が設置される受熱板と、
　前記帰還経路と接続され、前記冷媒が流通する帰還内部管路と、
　前記放熱経路と接続され、前記冷媒が流通する放熱内部経路と、
　前記帰還内部管路と前記放熱内部経路との間において、前記冷媒と熱交換を行うフィン部とを備え、
前記帰還内部管路は、前記冷媒が流出する複数の開口部を有し、
複数の前記開口部は、前記冷媒が前記帰還内部管路を流通する方向に沿って、前記帰還内部管路に設けられている冷却装置。
冷媒の相変化によって発熱体を冷却する冷却装置において、
受熱部、放熱経路、放熱部および帰還経路を順に連結して形成される前記冷媒の循環経路を備え、
前記受熱部は、放熱連結管と帰還連結管とのそれぞれにより連結された複数の受熱器から構成され、
各前記受熱器は、
　前面および後面が最大面積の直方体形状であり、
　前記前面または前記後面の少なくとも一方に前記発熱体が設置される受熱板と、
　前記受熱器の下部側面に設けられる帰還流入口と、
　前記下部側面と対向する下部側面に設けられる帰還流出口と、
　前記帰還流入口と前記帰還流出口とを連通し、前記冷媒が流通する帰還内部管路と、
　前記受熱器の上部側面に設けられる放熱流入口と、
　前記上部側面と対向する上部側面に設けられる放熱流出口と、
　前記放熱流入口と前記放熱流出口とを連通する放熱内部経路と、
　前記放熱内部経路と前記帰還内部管路との間に設けられるフィン部とを備え、
前記フィン部は、前記受熱板から内部に突出する複数の平板状のフィンを備え、
複数の前記フィンは、前記フィン間の隙間により構成される前記冷媒の流路が上下方向となるように設けられ、
最上流の前記受熱器の前記帰還流入口は、前記帰還経路に接続し、
最上流の前記受熱器の前記放熱流出口は、前記放熱経路に接続し、
最下流の前記受熱器の前記帰還流出口および最下流の前記受熱器の前記放熱流入口は、閉じられている、または、設けられない構成とし、
前記受熱器および下流の次の前記受熱器の各々の前記帰還内部管路を前記帰還流出口と前記帰還流入口とを介して前記帰還連結管で接続し、
前記受熱器および下流の次の前記受熱器の各々の前記放熱内部経路を前記放熱流入口と前記放熱流出口とを介して前記放熱連結管で接続し、
前記帰還内部管路は、前記冷媒が流出する複数の開口部を有し、
各前記受熱器における前記開口部の合計開口面積は、最上流の前記受熱器で最も小さく、下流の前記受熱器になるほど大きくなる冷却装置。
各前記受熱器における前記開口部の個数は、最上流の前記受熱器で最も少なく、下流の前記受熱器になるほど多くなる請求項２に記載の冷却装置。
請求項１に記載の冷却装置を搭載した電子機器。
冷媒の相変化によって発熱体を冷却する冷却装置において、
受熱部、放熱経路、放熱部および帰還経路を順に連結して形成される前記冷媒の循環経路を備え、
前記受熱部は、
　前記受熱部の側面に設けられる受熱板と、
　前記帰還経路と接続され、前記冷媒が流通する帰還内部経路と、
　前記放熱経路と接続され、前記冷媒が流通する放熱内部経路と、
　前記帰還内部経路と前記放熱内部経路との間において、前記冷媒と熱交換を行うフィン部とを備え、
前記発熱体は、前記発熱体の底面の位置が前記帰還内部経路の底面の位置より高くなるように前記受熱板に設置される冷却装置。
冷媒の相変化によって発熱体を冷却する冷却装置において、
受熱部、放熱経路、放熱部および帰還経路を順に連結して形成される前記冷媒の循環経路を備え、
前記受熱部は、
　前面および後面が最大面積の直方体形状であり、
　前記前面または前記後面の少なくとも一方に前記発熱体が設置される受熱板と、
　前記受熱部の上部に設けられ、前記冷媒が流通する放熱内部経路と、
　前記受熱部の下部に設けられ、前記冷媒が流通する帰還内部経路と、
　前記放熱内部経路と前記帰還内部経路との間に設けられるフィン部と、
　前記放熱経路と前記放熱内部経路とを接続する流出口と、
　前記帰還経路と前記帰還内部経路とを接続する流入口とを備え、
前記流入口と前記流出口とは、前記受熱部の同一の側面に設けられ、
前記フィン部は、前記受熱板から内部に突出する複数の平板状のフィンを備え、
複数の前記フィンは、前記フィン間の隙間により構成される前記冷媒の流路が上下方向となるように設けられ、
前記発熱体は、前記受熱部の底面から距離を置いて前記受熱板に設置される冷却装置。
前記受熱部は、
　前記帰還内部経路と前記フィン部との間に、前記受熱部の底面と平行になるように設けられた仕切板を備え、
前記仕切板は、複数の開口部を有する請求項６に記載の冷却装置。
前記仕切板が有する前記複数の開口部の間隔は、前記流入口および前記流出口が設置された側面から遠ざかるほど短い請求項７に記載の冷却装置。
前記仕切板が有する前記複数の開口部の開口面積は、前記流入口および前記流出口が設置された側面から遠ざかるほど大きい請求項７に記載の冷却装置。
前記受熱板には、複数の前記発熱体が設置され、
前記受熱部は、
　前記受熱部の前記前面と前記後面との間に、前記フィンと平行方向になるように設けられた１または複数の仕切壁と、
　前記仕切壁と前記受熱部の内壁とで囲まれて形成される複数の受熱器と、
　前記仕切壁において、各前記受熱器の前記放熱内部経路を連通させる放熱内部経路開口と、
　前記仕切壁において、各前記受熱器の前記帰還内部経路を連通させる帰還内部経路開口とを備える請求項６に記載の冷却装置。
前記帰還経路側の最下流の前記受熱器に前記受熱板を介して設置された前記発熱体の発熱量は、上流の前記受熱器に前記受熱板を介して設置された前記発熱体の発熱量よりも小さい請求項１０に記載の冷却装置。
請求項５に記載の冷却装置を搭載した電子機器。