[发明专利]沸腾冷却装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用制冷剂的沸腾冷却装置。

背景技术

沸腾冷却装置是利用制冷剂的从液体到气体的相变化来对发热体进行冷却的装置。在此，在密封系统的沸腾冷却装置中，从发热体受热的液体制冷剂多为醇(alcohol)类。例如，在日本特开平4-257693号公报(专利文献1)中记载了水(100份)与低级醇(5～12份)的混合液。此处的制冷剂主要以在室内用设备的冷却中使用的热管作为对象，在-10℃左右不冻结且具有不燃性。

并且，在日本实开昭62-8571号公报(专利文献2)中记载了水与醇的混合液。在此，通过改变水与醇的混合比例来防止制冷剂的冻结。

另一方面，在沸腾冷却装置中，也进行热传递特性等如何根据收纳如上所述的液体制冷剂的部位、和将发热体的热传递至液体制冷剂的部位的空间结构而变化等的研究。例如，第22回日本伝熱シンポジウム講演論文集(1985-5)A112「狭い間隙における核沸騰熱伝達」(非专利文献1)中，记载了传热面和与该传热面对置的面之间的离开距离与热传递特性之间的关系。

专利文献1：日本特开平4-257693号公报

专利文献2：日本实开昭62-8571号公报

非专利文献1：第22回日本伝熱シンポジウム講演論文集(1985-5)A112「狭い間隙における核沸騰熱伝達」

在沸腾冷却装置中，对于产生高热通量的发热体，有可能发生烧毁(burn-out)(膜沸腾)。在发生了烧毁的区域中不进行热传递，冷却性能降低。因此，一直以来都在寻求抑制发生烧毁的技术。最近，作为发热体的电子设备等小型化、高集成化，热通量(发热密度)变高(例如1MW/m²左右)，容易发生烧毁。

并且，在使用水作为液体制冷剂的情况下，液体制冷剂所具有的临界热通量变大，不易发生烧毁。但是，由于水的熔点高，容易冻结，因此不适合搭载于车辆。另一方面，在使用醇作为液体制冷剂的情况下，醇的熔点低，不易冻结。但是，醇的临界热通量比水的临界热通量小，在抑制烧毁的方面存在问题。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够抑制液体制冷剂的冻结、且能够抑制烧毁的发生的沸腾冷却装置。

本发明的沸腾冷却装置的特征在于，具备收纳部，将吸收发热体的热的液体制冷剂收纳于该收纳部的内部，液体制冷剂是由沸点不同的至少两种液体构成的混合液，收纳部具有：传热壁部，该传热壁部用于将发热体的热传递至液体制冷剂；以及对置壁部，该对置壁部隔着液体制冷剂与传热壁部对置，传热壁部与对置壁部之间的离开距离为3mm以下。

通过使用混合液作为液体制冷剂，能够按照所要求的规格调整熔点，由此能够防止液体制冷剂冻结。进而，通过将传热壁部与对置壁部之间的离开距离设为3mm以下，热传递变好，能够抑制烧毁的发生。

在此，传热壁部与对置壁部之间的离开距离优选为2mm以下。由此，热传递进一步变好，能够进一步抑制烧毁的发生。此外，传热壁部与对置壁部之间的离开距离优选为0.5mm以上1.5mm以下。由此，热传递进一步变好，能够进一步抑制烧毁的发生。

在此，液体制冷剂优选为水与乙醇的混合液。与其他醇类相比较，乙醇的熔点低，在与水的混合液中容易降低熔点。即，混合液达到目标熔点温度所需的乙醇的量比混合其他醇时所需的醇的量少。因此，与其他的醇相比较，能够增大混合液中的水的比例，由此能够增大混合液的临界热通量。

并且，与其他醇类相比较，乙醇的蒸发热(潜热)大。因此，通过使用乙醇，混合液的临界热通量变得更大。此外，乙醇的沸点相对较低，热循环效率变好，作为沸腾冷却的制冷剂是有效的。并且，由于乙醇的沸点不会过低，且沸点比一般在冷凝部使用于冷凝的制冷剂(例如冷却水)的温度(例如65℃左右)高，因此更适合沸腾冷却。特别地，通过使用在该狭窄间隙中气泡上升速度大的上述混合液，热传递性能大幅提高。如上，通过使用水与乙醇的混合液，能够防止冻结，并且能够抑制烧毁的发生。

此外，上述混合液的乙醇浓度优选为45质量％以上、55质量％以下。由此，熔点不到-30℃，能够可靠地满足搭载于车辆时一般要求的规格(例如在-30℃不冻结)。并且，与醇单一成分相比较，液体制冷剂的临界热通量增大与混合液中所含的水相应的量。由此，能够抑制烧毁的发生。

另外，本发明的沸腾冷却装置还具备冷凝部，该冷凝部与收纳部连接，使因发热体的热而沸腾的液体制冷剂冷凝，上述沸腾冷却装置也可以作为密封系统的沸腾冷却装置。