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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlanordnung für elektrische Komponenten und insbesondere eine Kühlanordnung zum Kühlen der elektrischen Komponenten durch Ausnutzung der Verdunstungs- bzw. Verdampfungswärme eines in einer Kühlvorrichtung der Kühlanordnung gespeicherten Kühlmittels.
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Bisher sind verschiedene Arten von Kühlvorrichtungen zum Kühlen eines zu kühlenden Objekts wie etwa eine elektronische Ausstattung vorgeschlagen worden (japanische Patentoffenlegungsschrift
JP 2005-11983 A ). Zum Beispiel enthält eine Kühlvorrichtung für eine elektronische Schaltung, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
JP 2004-349307 A beschrieben ist, mehrere Kühleinheiten. Diese Kühleinheit ist aus einem Kühlteil und einem Verbindungsteil gebildet. In dem Kühlteil ist ein Kühlmitteleinspritzloch ausgebildet, und ein Kühlmittel wird in dieses Kühlmitteleinspritzloch gespritzt. Das Verbindungsteil in Kontakt mit Kühlwasser ist auf einer Oberfläche eines oberen Abschnitts des obigen Kühlteils angeordnet. Diese Kühlvorrichtung, die ein Element umfasst, das an einer Oberfläche des Kühlteils festgeklebt ist, kühlt das Element durch das Kühlmittel und kühlt das Kühlmittel durch die Kühlflüssigkeit.
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In dieser Kühlvorrichtung verdampft ein Teil des Kühlmittels durch Wärme von dem Element. Danach bewegt sich das gasförmige Kühlmittel innerhalb des Kühlmitteleinspritzlochs nach oben, wird durch die Kühlflüssigkeit gekühlt und kondensiert, und kehrt wieder zu einem Boden des Kühlmitteleinspritzlochs zurück.
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In der obigen, in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
JP 2005-11983 A beschriebenen Kühlvorrichtung werden das gasförmige Kühlmittel und das Kühlmittel, das sich noch in einem gasförmigen Zustand befindet, jedoch durch die Kühlflüssigkeit gekühlt worden ist, innerhalb des Kühlmitteleinspritzlochs gemischt.
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Somit ist eine Strömung des gasförmigen Kühlmittels innerhalb des Kühlmitteleinspritzlochs nicht gleichmäßig, wodurch die Aufwärtsbewegung innerhalb des Kühlmitteleinspritzlochs und das Gekühltwerden durch das Kühlwasser des durch die Wärme von dem Element verdampften Kühlmittels erschwert sind. Demzufolge bestand ein Problem in der schwierigen Ableitung bzw. Abführung der Wärme von dem Element in das Kühlwasser, was zu einem niedrigen Kühlungswirkungsgrad des Elements führte.
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Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung sei auf die
US 5 864 466 A verwiesen, in der eine Wärmeumlaufkühlung (dort „Thermosyphon-Powered Jet-Impingement Cooling Device”) beschrieben ist.
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben beschriebenen Probleme gemacht, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühlanordnung für elektrische Komponenten mit verbessertem Wirkungsgrad durch Gewährleisten einer Strömung und Zirkulation eines gasförmigen Kühlmittels, das durch Wärme von dem zu kühlenden Objekt verdampft wurde, bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.
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Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich durch die nachfolgende ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen sind:
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1 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Kühlvorrichtung, die Kühlzellen zum Kühlen von Leistungstransistoren enthält;
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die detailliert eine innere Struktur der Kühlzelle in der Kühlvorrichtung darstellt;
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3 ist eine Querschnittsansicht der Kühlzelle;
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4 ist eine Querschnittsansicht, die eine Modifikation von Kühlrippen und ein Kühlrohr darstellt;
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5 ist eine Modifikation, die luftgekühlte Kühlrippen statt des Kühlrohrs, durch das ein Kühlmittel strömt, verwendet;
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6 ist eine Querschnittsansicht, die eine erste Modifikation der Kühlzelle darstellt; und
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7 ist eine Querschnittsansicht, die eine zweite Modifikation der Kühlzelle darstellt.
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Eine Kühlvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung ist nachfolgend mit Bezug auf die 1 bis 7 beschrieben. Es ist zu beachten, dass dieselben oder entsprechende Elemente die gleichen Bezugszeichen besitzen; die Beschreibung dieser Elemente ist daher nicht wiederholt. Wenn in den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen auf eine Anzahl, eine Menge und dergleichen Bezug genommen ist, so ist der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht notwendigerweise auf diese Anzahl, Menge und dergleichen begrenzt, außer es ist besonders darauf hingewiesen.
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1 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Kühlvorrichtung 100 mit Kühlzellen zum Kühlen der Leistungstransistoren Q1 bis Q8. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine innere Struktur einer Kühlzelle 15 in der Kühlvorrichtung 10 detailliert darstellt. 3 ist eine Querschnittsansicht der Kühlzelle 15.
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Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst die Kühlvorrichtung 10 ein Gehäuse 16 und mehrere Kühlzellen 15 zum Kühlen eines jeweiligen der Transistoren Q1 bis Q8.
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Das Gehäuse 16 umfasst ein Montageteil 11 mit einer Montageoberfläche 11a, auf der die mehreren Leistungstransistoren (zu kühlende Objekte) Q (Q1 bis Q8) montiert oder befestigt sind, ein Gehäuseteil 12, in dem die mehreren Kühlzellen 15 gebildet sind, nachdem das Montageteil 11 an dem Gehäuseteil 12 befestigt worden ist, und ein Kühlungsgehäuseteil 14 mit einem darin angeordneten Kühlrohr 13, durch das ein Kühlmedium A strömt. Es ist zu beachten, dass das Montageteil 11, das Gehäuseteil 12 und das Kühlungsgehäuseteil 14 sämtlich aus einem Metall gebildet sind, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt, z. B. Kupfer, Aluminium oder dergleichen.
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Die Montageoberfläche 11a des Montageteils 11 ist als eine ebene Oberfläche ausgebildet, und ein Isolierungsfilm 11b ist als Platte auf dieser Montageoberfläche 11a ausgebildet. Eine Platine 11c, auf der ein Schaltungsmuster ausgebildet ist, ist auf einer oberen Oberfläche dieses Isolierungsfilms 11b ausgebildet. Die mehreren Leistungstransistoren Q (Q1 bis Q8) sind auf einer Hauptoberfläche dieser Platine 11c montiert. Es ist zu beachten, dass ein nicht gezeigtes Lötmittel oder dergleichen zwischen dem Isolierungsfilm 11b und der Montageoberfläche 11a ausgebildet ist, um den Isolierungsfilm 11b auf der Montageoberfläche 11a zu fixieren. Wenn das Montageteil 11 an dem Gehäuseteil 12 montiert ist, sind die Kühlzellen 15, die jeweils einem der Leistungstransistoren Q (Q1 bis Q8) entsprechen, gebildet. Auf diese Weise werden die jeweiligen Leistungstransistoren Q (Q1 bis Q8) getrennt und unabhängig durch jeweilige Kühlzellen 15 gekühlt.
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Mehrere Ausnehmungen 20b mit einer inneren Oberfläche in halbelliptisch-zylindrischer Form sind in dem Gehäuseteil 12 ausgebildet. Wie es in den 3 und 4 gezeigt ist, sind auch mehrere Ausnehmungen 20c in halbelliptisch-zylindrischer Form in dem Montageteil 11 gebildet. Wenn das Montageteil 11 auf dem Gehäuseteil 12 montiert bzw. befestigt ist, bilden eine innere Oberfläche des Gehäuseteils 12, die die Ausnehmungen 20b bildet, und eine innere Oberfläche des Montageteils 11, die die Ausnehmungen 20c bildet, eine Kühlmittelaufnahmekammer 20a zur dichten Einschließung eines Kühlmittels W.
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Hier ist die innere Oberfläche des Montageteils 11, die die Kühlmittelaufnahmekammer 20a bildet, zu dem Leistungstransistor Q (Q1 bis Q8) gekrümmt. In der Kühlvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung bildet die innere Oberfläche des Montageteils 11, die die Kühlmittelaufnahmekammer 20a bildet, eine elliptische Form. Darüber hinaus befindet sich ein Abschnitt, der den größten Krümmungsradius eines Umfangs der elliptischen Form besitzt, an einem Boden 20d.
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Somit ist ein Abschnitt der inneren Oberfläche des Gehäuses 16, das die Kühlmittelaufnahmekammer 20a bildet und an dem Boden 20d angeordnet ist, der Montageoberfläche 11a am nächsten, und auf der Montageoberfläche 11a sind die Leistungstransistoren Q (Q1 bis Q8) an einer Position angeordnet, die dem Boden 20d gegenüberliegt. Eine Dicke t des Gehäuses 16 zwischen der Kühlmittelaufnahmekammer 20a und der Montageoberfläche 11a hat eine kleinste Dicke t1 an einem Abschnitt, der sich zwischen dem Boden 20d und der Montageoberfläche 11a befindet. Demgegenüber nimmt die Dicke des Abschnitts, der sich zwischen der Kühlmittelaufnahmekammer 20a und der Montageoberfläche 11a befindet, mit zunehmendem Abstand von dem Boden 20d zu.
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Das heißt, die innere Oberfläche des Gehäuses 16, die die Kühlmittelaufnahmekammer 20a bildet, ist derart, dass ein Abstand zwischen der inneren Oberfläche des Gehäuses 16, die die Kühlmittelaufnahmekammer 20a bildet, und der Montageoberfläche 11a mit zunehmendem Abstand von dem Boden 20d größer wird.
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Die Kühlmittelaufnahmekammer 20a ist mit einem Kühlmittel W wie etwa Wasser, einem isolierenden Kühlmittel, Alkohol mit einer niedrigeren Verdampfungstemperatur als Wasser oder dergleichen gefüllt. Das Kühlmittel W sammelt sich am Boden 20d. Auf diese Weise befindet sich das Kühlmittel W in einem Abschnitt, der den Leistungstransistoren Q (Q1 bis Q6) in der Kühlmittelaufnahmekammer 20a am nächsten ist.
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Hier, wie es in 2 gezeigt ist, erstreckt sich die Kühlmittelaufnahmekammer 20a in einer Richtung entlang der Montageoberfläche 11a. Zusätzlich sind in der Kühlmittelaufnahmekammer 20a zwei (mehrere) Abgrenzungselemente 32A, 32B vorgesehen, die sich in der Richtung erstrecken, in der sich diese Kühlmittelaufnahmekammer 20a erstreckt.
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Die Abgrenzungselemente 32A, 32B erstrecken sich in der Richtung, in der sich die Kühlmittelaufnahmekammer 20a erstreckt und sind in einem Abstand von einander in einer Breitenrichtung, die senkrecht zu der Richtung ist, in der sich die Kühlmittelaufnahmekammer 20a erstreckt, angeordnet.
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Ein Abstand zwischen den Abgrenzungselementen 32A und 32B ist gleich einer Breite des Leistungstransistors Q (Q1 bis Q8) oder geringfügig größer als dieser, und der Boden 20d ist zwischen diesen Abgrenzungselementen 32A und 32B angeordnet.
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Hier, in 4, ist ein Abschnitt des Gehäuses 16, der zwischen einem Abschnitt zwischen den Abgrenzungselementen 32A und 32B und dem Leistungstransistor Q (Q1 bis Q8) angeordnet ist, ein dünner Abschnitt. Ferner ist ein bezüglich des dünnen Abschnitts 26 in der Breitenrichtung der Kühlmittelaufnahmekammer 20a angeordneter Abschnitt ein dicker Abschnitt 25, der dicker als der dünne Abschnitt 26 ist.
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Diese Abgrenzungselemente 32A, 32B teilen die Kühlmittelaufnahmekammer 20a in einen Bereich (ersten Bereich) K1 oberhalb des Leistungstransistors Q (Q1 bis Q8), der zwischen den Abgrenzungselementen 32A und 32B gebildet ist und sich nach oben erstreckt, und einen Bereich (zweiten Bereich) K2, der ein anderer Abschnitt als der Bereich K1 ist und durch die Abgrenzungselemente 32A, 32B und die innere Oberfläche der Kühlmittelaufnahmekammer 20a definiert ist.
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Die Abgrenzungselemente 32A, 32B umfassen Wandabschnitte 31A, 31B, die von dem Boden der Kühlmittelaufnahmekammer 20a nach oben gerichtet sind, um bis zu einem in einer Höhenrichtung mittleren Abschnitt von dieser zu reichen, und gewölbte Abschnitte 30A, 30B, die an oberen Endabschnitten dieser Wandabschnitte 31A bzw. 31B gebildet sind.
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Der Bereich K1 ist zwischen den Abgrenzungselementen 32A und 32B gebildet, und der Bereich K2 ist als Bereiche zwischen jeweiligen Oberflächen der gewölbten Abschnitte 30A, 30B und der inneren Oberfläche, die die Kühlmittelaufnahmekammer 20a bildet, und zwischen Seitenoberflächen der Wandabschnitte 31A, 31B und der Kühlmittelaufnahmekammer 20a gebildet.
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Die gewölbten Abschnitte 30A, 30B erstrecken sich in der Richtung, in der sich die Kühlmittelaufnahmekammer 20a erstreckt, und haben eine glatt gekrümmte Oberfläche, wobei sich die Oberflächen der gewölbten Abschnitte 30A, 30B entlang der inneren Oberfläche der Kühlmittelaufnahmekammer 20a erstrecken. Es ist zu beachten, dass in der Kühlvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung die gewölbten Abschnitte 30A, 30B eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweisen.
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Hier ist der gewölbte Abschnitt 30A derart ausgebildet, dass er nicht in Richtung einer Seitenoberfläche des Wandabschnitts 31A hervorragt, die dem Wandabschnitt 31B gegenüberliegt, sondern in Richtung einer Seitenoberfläche, die entgegengesetzt zu dieser Seitenoberfläche angeordnet ist.
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Der gewölbte Abschnitt 30B ist ebenfalls derart ausgebildet, dass er nicht in Richtung einer Seitenoberfläche des Wandabschnitts 31B hervorragt, der dem Wandabschnitt 31A gegenüberliegt, sondern in Richtung einer Seitenoberfläche, die entgegengesetzt zu dieser Seitenoberfläche angeordnet ist.
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Demzufolge ist die Seitenoberfläche der Oberfläche des Abgrenzungselements 32A, die dem Abgrenzungselement 32B gegenüberliegt, im Wesentlichen eben, und die Seitenoberfläche der Oberfläche des Abgrenzungselements 32B, die dem Abgrenzungselement 32A gegenüberliegt, ist im Wesentlichen eben. Auf diese Weise ist eine innere Oberfläche des Bereichs K1, der sich zwischen den Abgrenzungselementen 32A und 32B befindet, im Wesentlichen eben.
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Hier sind die unteren Enden der Abgrenzungselemente 32A, 32B in einem geringen Abstand von der Bodenoberfläche der Kühlmittelaufnahmekammer 20a angeordnet, mit einem Spalt (einer Öffnung) GP, der zwischen den unteren Enden der Abgrenzungselemente 32A, 32B und der inneren Oberfläche der Kühlmittelaufnahmekammer 20a gebildet ist.
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Daher kann das Kühlmittel W durch einen Abschnitt, der sich zwischen den Abgrenzungselementen 32A und 32B befindet, einen Abschnitt, der sich zwischen dem Abgrenzungselement 32A und der inneren Oberfläche der Kühlmittelaufnahmekammer 20a befindet, und einen Abschnitt, der sich zwischen dem Abgrenzungselement 32B und der inneren Oberfläche der Kühlmittelaufnahmekammer 20a befindet, auf der Seite einer Bodenoberfläche einer Kühlmittelaufnahmekammer 20a hin- und herströmen.
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In den 2 und 3 sind auf oberen Endabschnitten der Abgrenzungselemente 32A, 32B mehrere Kühlrippen 21 in einem Abstand zueinander in der Richtung gruppiert, in der sich die Abgrenzungselemente 32A, 32B erstrecken.
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Hier ist das Kühlungsgehäuseteil 14 auf einer oberen Oberfläche des Gehäuseteils 12 angeordnet, und das Kühlrohr 13, durch das das Kühlmedium A wie etwa Wasser strömt, ist in diesem Kühlungsgehäuseteil 14 angeordnet. Das Kühlrohr 13 erstreckt sich in der Richtung, in der die Kühlrippen 21 gruppiert sind.
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Nachfolgend ist der Kühlvorgang zur Kühlung der Leistungstransistoren Q (Q1 bis Q8) durch die in der oben beschriebenen Weise aufgebaute Kühlvorrichtung 10 beschrieben.
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In den 3 und 4 wird, wenn die Temperatur des Leistungstransistors Q (Q1 bis Q8) zunimmt, Wärme von dem Leistungstransistor Q (Q1 bis Q8) über den dünnen Abschnitt 26 zu dem Kühlmittel W übertragen. Hier ist der Boden 20d dort in der Kühlmittelaufnahmekammer 20a angeordnet, wo er dem Leistungstransistor Q (Q1 bis Q8) am nächsten ist. Dieser Boden 20d befindet sich zwischen den Abgrenzungselementen 32A und 32B, so dass das verdampfte Kühlmittel W in gasförmigem Zustand durch den Bereich K1 geht und sich nach oben bewegt. Hier sind die Oberflächen der Abgrenzungselemente 32A, 32B, die den Bereich K1 bilden, im Wesentlichen eben, wie es oben beschrieben ist, so dass das verdampfte Kühlmittel W in gasförmigem Zustand zu dem Raum zwischen den Kühlrippen 21 geleitet wird. Beim Erreichen des Raumes zwischen den Kühlrippen 21 wird das Kühlmittel W durch Wärmeabfuhr in die Kühlrippen 21 gekühlt. Die in die Kühlrippen 21 abgeführte Wärme wird weiter in das Kühlmedium A abgeführt, das durch das Kühlrohr 13 strömt. Es ist zu beachten, dass das Kühlrohr 13 mit einem Wärmetauscher (Kühler) oder dergleichen verbunden ist, um Wärme zwischen der Außenluft von außerhalb und dem Kühlmedium A auszutauschen, und das Kühlmedium A wird durch die Außenluft gekühlt.
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4 ist eine Querschnittsansicht, die eine Modifikation der Kühlrippen 21 und des Kühlrohrs 13 darstellt. In diesem in 4 gezeigten Beispiel umfasst das Kühlrohr 13 ein Abzweigungsrohr (einen Abzweigungsabschnitt) 13a, der von dem Kühlrohr 13 abzweigt und in die Kühlrippen 21 eindringt. In diesem in 4 gezeigten Beispiel strömt das Kühlmittel W in das Abzweigungsrohr 13a, so dass die Kühlrippen 21 durch das Kühlmittel W gekühlt werden können, um dadurch das Kühlvermögen der Kühlrippen 21 zu verbessern.
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5 ist eine Modifikation, die luftgekühlte Kühlrippen statt des Kühlrohrs 13, durch das das Kühlmittel W strömt, verwendet. In diesem in 5 gezeigten Beispiel sind mehrere luftgekühlte Kühlrippen 23, die sich in der Richtung erstrecken, in der die Abgrenzungselemente 32A, 32B gruppiert sind, auf der oberen Oberfläche des Gehäuseteils 12 angeordnet. Außenluft von außerhalb wird diesen luftgekühlten Kühlrippen 23 zugeführt, und Wärme von den Kühlrippen 21 wird in dieselbige abgegeben.
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In den 2 und 3 tritt das gasförmige Kühlmittel W, das zwischen den gewölbten Abschnitten 30A und 30B der Abgrenzungselemente 32A, 32B herauskommt, in den Bereich K2 ein, wobei es sich ausbreitet. Hier, mit der inneren Oberfläche des Gehäuses 16, die die Kühlmittelaufnahmekammer 20a bildet, und den Oberflächen der gewölbten Abschnitte 30A, 30B, die sämtlich eine gekrümmte Oberfläche haben, strömt das gasförmige Kühlmittel ungehindert.
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Anschließend wird das gasförmige Kühlmittel W durch die Kühlrippen 21 gekühlt, wobei es jeweilige der gewölbte Abschnitte 30A, 30B umströmt.
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Da das gasförmige Kühlmittel W die gewölbten Abschnitte 30A, 30B auf diese Weise umströmt, ist ein Weg, auf dem sich das gasförmige Kühlmittel W in Kontakt mit den Kühlrippen 21 befindet, um das gasförmige Kühlmittel W zu kühlen, verlängert. Das heißt, das verdampfte Kühlmittel W in gasförmigem Zustand wird von einem mittleren Abschnitt der Kühlrippen 21 zu dem Raum zwischen den Kühlrippen 21 geleitet und strömt in Richtung von gegenüberliegenden Endabschnitten der Kühlrippen 21. Das gasförmige Kühlmittel W ist durch die Abgrenzungselemente 32A, 32B gebildet, um dann durch Abschnitte auf den Seiten der gegenüberliegenden Endabschnitte der Kühlrippen 21 zu gehen und in Richtung des Bodens 20d zu strömen.
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Anschließend wird das Volumen des gasförmigen Kühlmittels W, während es durch die Kühlrippen 21 gekühlt wird, verringert und kondensiert schließlich zu einer Flüssigkeit. Daher ist bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das von dem Bereich K1 ausgehende gasförmige Kühlmittel W den Raum zwischen den Wandabschnitten 31A, 31B der Abgrenzungselemente 32A, 32B und dem Gehäuse 16, das die innere Oberfläche der Kühlmittelaufnahmekammer 20a bildet, erreicht, das Volumen des gasförmigen Kühlmittels W verringert worden, oder das gasförmige Kühlmittel W ist schon zu einer Flüssigkeit kondensiert.
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Der Druck in dem Bereich K2 wird aufgrund der Volumenverringerung und der Kondensation des gasförmigen Kühlmittels W zu einer Flüssigkeit, wie es oben beschrieben ist, herabgesetzt, was bewirkt, dass das Kühlmittel W im Bereich K1 in den Bereich K2 gezogen wird. Als Folge davon wird eine Zirkulation des Kühlmittels W erleichtert, wodurch der Leistungstransistor Q (Q1 bis Q8) gut gekühlt wird.
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Hier ist ein Abschnitt der inneren Oberfläche des Gehäuses 16, die die Kühlmittelaufnahmekammer 20a bildet und unterhalb der unteren Enden der Kühlrippen 21 angeordnet ist, derart gekrümmt, dass er nach unten hin näher an den Boden 20d herankommt. Dadurch strömt das kondensierte Kühlmittel W in einem flüssigen Zustand entlang der inneren Oberfläche der Kühlmittelaufnahmekammer 20a und erreicht den Boden 20d. Insbesondere ist die innere Oberfläche der Kühlmittelaufnahmekammer 20a, die die Umgebung des Bodens 20d bildet, als eine gekrümmte Oberfläche mit einem großen Krümmungsradius ausgebildet, und das kondensierte Kühlmittel W strömt nach unten entlang der inneren Oberfläche der Kühlmittelaufnahmekammer 20a. Daher wird ein Tropfen des kondensierten Kühlmittels verhindert.
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Anschließend fließt das flüssige Kühlmittel W, das in den Bereich zurückgekehrt ist, der zwischen dem Abgrenzungselement 32A und der inneren Oberfläche der Kühlmittelaufnahmekammer 20a oder zu dem Abschnitt, der zwischen dem Abgrenzungselement 32B und der inneren Oberfläche der Kühlmittelaufnahmekammer 20a auf der Seite der Bodenoberfläche der Kühlmittelaufnahmekammer 20a angeordnet ist, an den unteren Enden der Abgrenzungselemente 32A, 32B vorbei, um in den Abschnitt einzutreten, der sich zwischen den Abgrenzungselementen 32A und 32B befindet, und verdampft dann erneut.
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Wenn die Wärme von den Leistungstransistoren Q (Q1 bis Q8) zu dem Gehäuse 16 übertragen wird, wird die Wärme von dem dünnen Abschnitt 26 nicht nur zu dem Kühlmittel W übertragen, das sich zwischen den Abgrenzungselementen 32A und 32B befindet, sondern auch zu dem dicken Abschnitt 25. Danach wird die Wärme von dem dicken Abschnitt 25 zu dem Kühlmittel W übertragen. Insbesondere wird die Wärme, da der dicke Abschnitt 25 dicker als der dünne Abschnitt 26 ist, gut von dem dünnen Abschnitt 26 zu dem dicken Abschnitt 25 übertragen. Hier erreicht ein Flüssigkeitspegel des Kühlmittels W einen Pegel oberhalb des dicken Abschnitts 25, und die zu dem dicken Abschnitt 25 übertragene Wärme kann auch in das Kühlmittel W abgeführt werden. Das heißt, mit einem großen Wärmeübertragungsbereich von dem Gehäuse 16 zu dem Kühlmittel W kann die Wärme von dem Leistungstransistor Q (Q1 bis Q8) gut in das Kühlmittel W abgeführt werden.
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Hier, in der Kühlvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, werden Kühlzellen 15, die dem jeweiligen Leistungstransistor Q (Q1 bis Q8) zugeordnet sind, bereitgestellt. Demzufolge verdampft das Kühlmittel W in der Kühlzelle 15, die diesem Leistungstransistor Q (Q1 bis Q8) entspricht, wodurch dieser Leistungstransistor Q (Q1 bis Q8) aktiv gekühlt wird, wenn eine Temperatur einer der Leistungstransistoren Q (Q1 bis Q8) zunimmt. Es ist zu beachten, dass sich diese Kühlzellen 15 in eine Richtung erstrecken können, in der die Leistungstransistoren Q (Q1 bis Q8) angeordnet sind, um die mehreren Transistoren Q (Q1 bis Q8) zusammen zu kühlen.
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6 ist eine Querschnittsansicht, die eine erste Modifikation der Kühlzelle 15 darstellt. In diesem in 6 gezeigten Beispiel umfasst ein Abgrenzungselement 44 einen Wandabschnitt 41, der sich von der Seite des Bodenabschnitts 20d der Kühlmittelaufnahmekammer 20a erstreckt, um den in der Höhenrichtung mittleren Abschnitt der Kühlmittelaufnahmekammer 20a zu erreichen, und einen gewölbten Abschnitt 40, der an einem oberen Endabschnitt dieses Wandabschnitts 41 gebildet ist.
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Der Wandabschnitt 41 ragt von der Seite des Bodens 20d der Kühlmittelaufnahmekammer 20a nach oben, um den mittleren Abschnitt der Kühlmittelaufnahmekammer 20a zu erreichen. Dieser Wandabschnitt 41 ist an einer Position vorgesehen, die in einer Breitenrichtung des Leistungstransistors Q (Q1 bis Q8) verschoben ist. Eine äußere Oberfläche des gewölbten Abschnitts 40 ist als eine glatt gekrümmte Oberfläche ausgebildet. Insbesondere hat der gewölbte Abschnitt 40 in diesem in 6 gezeigten Beispiel eine im Wesentlichen elliptische Form, welches eine Form ist, die im Wesentlichen gleich der inneren Oberfläche der Kühlmittelaufnahmekammer 20a ist, und eine im Vergleich zu der inneren Oberfläche der Kühlmittelaufnahmekammer 20a verkleinerte Form.
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Ferner ragt der gewölbte Abschnitt 40 derart hervor, dass er den Leistungstransistor Q (Q1 bis Q8) von dem oberen Endabschnitt des Wandabschnitts 41 überragt.
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Demzufolge ist das Innere der Kühlmittelaufnahmekammer 20a in einen durch den Wandabschnitt 41, die Oberfläche des gewölbten Abschnitts 40, die oberhalb des Bodens 20d angeordnet ist, und einen Teil der inneren Oberfläche der Kühlmittelaufnahmekammer 20a gebildeten und unter den Kühlrippen 21 angeordneten Bereich K1 und einen Bereich K2, der strömungsabwärts in einer Strömungsrichtung (die durch einen Pfeil in der Figur angezeigte Richtung) R des gasförmigen Kühlmittels W bezüglich dieses Bereichs K1 angeordnet ist, unterteilt.
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In diesem in 6 gezeigten Beispiel verdampft das sich auf dem Boden 20d befindliche Kühlmittel W durch die Wärme von dem Leistungstransistor Q (Q1 bis Q8). Danach bewegt sich das verdampfte Kühlmittel W in einem gasförmigen Zustand nach oben und strömt entlang des gewölbten Abschnitts 40 oder der inneren Oberfläche der Kühlmittelaufnahmekammer 20a. Hier sind die Oberfläche des gewölbten Abschnitts 40 und die innere Oberfläche der Kühlmittelaufnahmekammer 20a gekrümmt, und eine Verlangsamung der Strömung des gasförmigen Kühlmittels W wird verhindert.
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Insbesondere ist, da der gewölbte Abschnitt 40 eine gekrümmte Oberfläche besitzt, ein Weg des gasförmigen Kühlmittels W auch entlang der Oberfläche des gewölbten Abschnitts 40 gekrümmt, um einen Kontaktweg mit den Kühlrippen 21 zu verlängern. Dies führt zu einer Vergrößerung des Bereichs, wo das gasförmige Kühlmittel W und die Kühlrippen 21 miteinander in Kontakt sind, so dass das Kühlmittel W gut gekühlt wird. Das heißt, in diesem in 6 gezeigten Beispiel strömt das Kühlmittel W von der Seite eines Endabschnitts der Kühlrippen 21 zur der Seite des weiteren Endabschnitts, wodurch ein Kontaktbereich zwischen dem Kühlmittel W und den Kühlrippen 21 gewährleistet ist.
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Ferner wird das gasförmige Kühlmittel W, das den Raum zwischen den Kühlrippen 21 erreicht hat und in den Bereich K2 eingetreten ist, durch die Kühlrippen 21 gekühlt, während es in der Strömungsrichtung R strömt. Das gasförmige Kühlmittel W, das gekühlt worden ist, wird in seinem Volumen reduziert und kondensiert zu einer Flüssigkeit, was einen Druckabfall in dem strömungsabwärts gelegenen Bereich K2 bewirkt. Als Folge davon wird das sich in dem Bereich K1 befindliche Kühlmittel W in den Bereich K2 hineingezogen.
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Auf diese Weise wird die Zirkulation des gasförmigen Kühlmittels W erleichtert, wodurch der Wirkungsgrad der Abführung der Wärme von dem Leistungstransistors Q (Q1 bis Q8) gewährleistet ist.
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7 ist eine Querschnittsansicht, die eine zweite Modifikation der Kühlzelle 15 zeigt. In diesem in 7 gezeigten Beispiel besitzt ein Abschnitt des Montageteils 11 zwischen der Kühlmittelaufnahmekammer 20a und der Montageoberfläche 11a eine im Wesentlichen gleichförmige Dicke. Das heißt, der Boden 20d der Kühlmittelaufnahmekammer 20a ist als ebene Oberfläche ausgebildet. Ferner ist ein Abgrenzungselement 45 an einer Position angeordnet, die von dem Leistungstransistor Q (Q1 bis Q8) beabstandet ist. Dieses Abgrenzungselement 45 umfasst ebenfalls einen Wandabschnitt 43 und einen gewölbten Abschnitt 42 und bildet den Bereich K1 und den Bereich K2 innerhalb der Kühlmittelaufnahmekammer 20a.
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Hier ist der Leistungstransistor Q (Q1 bis Q8) auf der Montageoberfläche 11a montiert bzw. befestigt, die gegenüber einem Abschnitt des Bodens 20d angeordnet ist, wo der Bereich K1 angeordnet ist.
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Daher verdampft das sich in dem Bereich K1 befindliche Kühlmittel W, und dieses verdampfte Kühlmittel W wird in gasförmigem Zustand zu den Kühlrippen 21 geleitet, tritt in den Bereich K2 ein und wird dann durch die Kühlrippen 21 gekühlt und kondensiert. Auf diese Weise kann auch in dieser in 7 gezeigten Kühlvorrichtung eine Zirkulation des Kühlmittels W gewährleistet werden, wodurch der Leistungstransistor Q (Q1 bis Q8) gut gekühlt wird.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung und ist besonders für eine Kühlvorrichtung zur Kühlung eines zu kühlenden Objekts durch Ausnutzung der Verdampfungswärme eines in der Kühlvorrichtung gespeicherten Kühlmittels geeignet.
