JP3511777B2 - 沸騰冷却装置 - Google Patents
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0266—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子等の発
熱体を冷却する沸騰冷却装置に関する。
熱体を冷却する沸騰冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、冷媒の沸騰・凝縮熱伝達によ
って発熱体を冷却する沸騰冷却装置では、発熱体の熱を
受けて冷媒槽内を上昇する冷媒蒸気と、その冷媒蒸気が
放熱器で冷却されて放熱器から再び冷媒槽へ戻る凝縮液
とが良好に循環することで放熱性能を向上することがで
きる。そこで、本出願人は、冷媒槽内に冷媒蒸気が流れ
る蒸気通路と凝縮液が流れる凝縮液通路とを形成して、
冷媒蒸気と凝縮液との流れを分けることによって冷媒の
循環を良好に行わせることのできる沸騰冷却装置を提案
した（特願平７−２９２３４６号明細書）。
って発熱体を冷却する沸騰冷却装置では、発熱体の熱を
受けて冷媒槽内を上昇する冷媒蒸気と、その冷媒蒸気が
放熱器で冷却されて放熱器から再び冷媒槽へ戻る凝縮液
とが良好に循環することで放熱性能を向上することがで
きる。そこで、本出願人は、冷媒槽内に冷媒蒸気が流れ
る蒸気通路と凝縮液が流れる凝縮液通路とを形成して、
冷媒蒸気と凝縮液との流れを分けることによって冷媒の
循環を良好に行わせることのできる沸騰冷却装置を提案
した（特願平７−２９２３４６号明細書）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、先願の沸騰
冷却装置は、蒸気通路と凝縮液通路とが隣接して設けら
れていることから、発熱体の発熱量を増大させた場合
に、蒸気通路側から凝縮液通路側への熱伝達量が増加し
て凝縮液通路内でも冷媒が沸騰する。このため、沸騰に
よって発生した気泡が凝縮液通路内を上昇して、凝縮液
通路を流下する凝縮液と衝突することから、冷媒の循環
が阻害されて放熱性能が低下するという問題が生じる。
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、冷媒の循環を良好に行わせることで、放熱性能の
向上を図った沸騰冷却装置を提供することにある。
冷却装置は、蒸気通路と凝縮液通路とが隣接して設けら
れていることから、発熱体の発熱量を増大させた場合
に、蒸気通路側から凝縮液通路側への熱伝達量が増加し
て凝縮液通路内でも冷媒が沸騰する。このため、沸騰に
よって発生した気泡が凝縮液通路内を上昇して、凝縮液
通路を流下する凝縮液と衝突することから、冷媒の循環
が阻害されて放熱性能が低下するという問題が生じる。
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、冷媒の循環を良好に行わせることで、放熱性能の
向上を図った沸騰冷却装置を提供することにある。
【０００４】
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、蒸気通路と凝縮液通路との間に、伝熱低下構造とし
ての断熱通路を設けて、その断熱通路内に冷媒が満たさ
れているため、断熱通路内の冷媒によって蒸気通路側か
ら凝縮液通路側へ伝わる熱を吸収することができる。こ
れにより、蒸気通路側から凝縮液通路側へ伝わる熱量が
低減されるため、発熱体の発熱量を増大させても凝縮液
通路内での冷媒の沸騰を防止できる。また、冷媒の循環
が阻害されることはなく、発熱体の熱を受けて蒸気通路
を上昇する冷媒蒸気と、その冷媒蒸気が放熱器で冷却さ
れて放熱器から凝縮液通路へ流入する凝縮液とが良好に
循環することができる。
ば、蒸気通路と凝縮液通路との間に、伝熱低下構造とし
ての断熱通路を設けて、その断熱通路内に冷媒が満たさ
れているため、断熱通路内の冷媒によって蒸気通路側か
ら凝縮液通路側へ伝わる熱を吸収することができる。こ
れにより、蒸気通路側から凝縮液通路側へ伝わる熱量が
低減されるため、発熱体の発熱量を増大させても凝縮液
通路内での冷媒の沸騰を防止できる。また、冷媒の循環
が阻害されることはなく、発熱体の熱を受けて蒸気通路
を上昇する冷媒蒸気と、その冷媒蒸気が放熱器で冷却さ
れて放熱器から凝縮液通路へ流入する凝縮液とが良好に
循環することができる。
【０００６】請求項２の発明によれば、断熱通路にイン
ナフィンを設けたことにより、断熱通路内の放熱面積が
増加して放熱性能が向上するため、蒸気通路側から凝縮
液通路側への熱伝達量を低減することができる。請求項
３の発明によれば、断熱通路の内壁面を凹凸状としたこ
とにより、断熱通路内での冷媒の沸騰が促進される。そ
のため、蒸気通路側から凝縮液通路側へ伝わる熱量を低
減でき、凝縮液通路内での冷媒の沸騰を防止できる。
ナフィンを設けたことにより、断熱通路内の放熱面積が
増加して放熱性能が向上するため、蒸気通路側から凝縮
液通路側への熱伝達量を低減することができる。請求項
３の発明によれば、断熱通路の内壁面を凹凸状としたこ
とにより、断熱通路内での冷媒の沸騰が促進される。そ
のため、蒸気通路側から凝縮液通路側へ伝わる熱量を低
減でき、凝縮液通路内での冷媒の沸騰を防止できる。
【０００７】請求項４の発明によれば、蒸気通路と凝縮
液通路との間を隔てる支柱部に断面積が減少する絞り部
を設けたことにより、蒸気通路側から凝縮液通路側へ伝
わる熱量が低減するため、その分、凝縮液通路内での冷
媒の沸騰を防止できる。請求項５の発明によれば、蒸気
通路と凝縮液通路との間を隔てる支柱部の外側に空冷フ
ィンを設けたことにより、支柱部へ伝わった発熱体の熱
が空冷フィンを介して大気に放出される。この結果、支
柱部を通って蒸気通路側から凝縮液通路側へ伝わる熱量
が低減されるため、凝縮液通路内での冷媒の沸騰を防止
できる。
液通路との間を隔てる支柱部に断面積が減少する絞り部
を設けたことにより、蒸気通路側から凝縮液通路側へ伝
わる熱量が低減するため、その分、凝縮液通路内での冷
媒の沸騰を防止できる。請求項５の発明によれば、蒸気
通路と凝縮液通路との間を隔てる支柱部の外側に空冷フ
ィンを設けたことにより、支柱部へ伝わった発熱体の熱
が空冷フィンを介して大気に放出される。この結果、支
柱部を通って蒸気通路側から凝縮液通路側へ伝わる熱量
が低減されるため、凝縮液通路内での冷媒の沸騰を防止
できる。
【０００８】
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の沸騰冷却装置を図
面に基づいて説明する。 （第１実施例）図１は沸騰冷却装置の全体側面図であ
る。本実施例の沸騰冷却装置１は、電気自動車や一般電
力制御機器等のインバータ回路を構成するＩＧＢＴモジ
ュール２（本発明の発熱体）の冷却装置であり、内部に
フロロカーボン系の冷媒を収容する冷媒槽３と、この冷
媒槽３で沸騰気化した蒸気冷媒を冷却して液化する放熱
器４と、この放熱器４に送風する冷却ファン５より構成
される。
面に基づいて説明する。 （第１実施例）図１は沸騰冷却装置の全体側面図であ
る。本実施例の沸騰冷却装置１は、電気自動車や一般電
力制御機器等のインバータ回路を構成するＩＧＢＴモジ
ュール２（本発明の発熱体）の冷却装置であり、内部に
フロロカーボン系の冷媒を収容する冷媒槽３と、この冷
媒槽３で沸騰気化した蒸気冷媒を冷却して液化する放熱
器４と、この放熱器４に送風する冷却ファン５より構成
される。
【００１０】ＩＧＢＴモジュール２は、図１に示すよう
に、内蔵する半導体素子（図示しない）で発生した熱を
放出する放熱板２ａを有し、この放熱板２ａが冷媒槽３
の外壁面に密着した状態で、複数個のボルト６の締め付
けによって冷媒槽３に固定されている。なお、本実施例
では、冷媒槽３の一方の外壁面に６個のＩＧＢＴモジュ
ール２（冷媒槽３の横幅方向に２個並んで上下方向に３
段配置されている）が取り付けられている。
に、内蔵する半導体素子（図示しない）で発生した熱を
放出する放熱板２ａを有し、この放熱板２ａが冷媒槽３
の外壁面に密着した状態で、複数個のボルト６の締め付
けによって冷媒槽３に固定されている。なお、本実施例
では、冷媒槽３の一方の外壁面に６個のＩＧＢＴモジュ
ール２（冷媒槽３の横幅方向に２個並んで上下方向に３
段配置されている）が取り付けられている。
【００１１】冷媒槽３は、例えばアルミニウム製のブロ
ック材から押し出し加工によって成形された押出材７
と、この押出材７の上下両端の開口面を塞ぐ一対のエン
ドキャップ８、９とから成る。押出材７は、縦長形状
で、且つ横幅に対して厚み幅の薄い偏平形状に設けら
れ、図２および図３（図２のＡ−Ａ断面図）に示すよう
に、蒸気通路１０、凝縮液通路１１、断熱通路１２、お
よび非作動通路１３が長手方向（図２の上下方向）に貫
通して形成されて、各通路間には各々支柱部１４、１
５、１６、１７が残されている。
ック材から押し出し加工によって成形された押出材７
と、この押出材７の上下両端の開口面を塞ぐ一対のエン
ドキャップ８、９とから成る。押出材７は、縦長形状
で、且つ横幅に対して厚み幅の薄い偏平形状に設けら
れ、図２および図３（図２のＡ−Ａ断面図）に示すよう
に、蒸気通路１０、凝縮液通路１１、断熱通路１２、お
よび非作動通路１３が長手方向（図２の上下方向）に貫
通して形成されて、各通路間には各々支柱部１４、１
５、１６、１７が残されている。
【００１２】蒸気通路１０（１０ａ、１０ｂ）は、ＩＧ
ＢＴモジュール２の熱を受けて沸騰気化した蒸気冷媒が
冷媒槽３内を上昇する領域で、ＩＧＢＴモジュール２の
取り付け位置に対応して２か所並んで形成されている。
凝縮液通路１１は、放熱器４で冷却されて液化した凝縮
液が流入する領域で、冷媒槽３の横幅方向の片側に形成
されている。断熱通路１２は、蒸気通路１０側から凝縮
液通路１１側へ伝わる熱量を低下させるもので、蒸気通
路１０と凝縮液通路１１との間に形成されている。非作
動通路１３は、押し出し加工の際に、凝縮液通路１１と
の釣り合いを持たせるために設けるもので、冷媒槽３の
横幅方向において凝縮液通路１１と反対側に形成されて
いる。従って、この非作動通路１３は、凝縮液通路１１
として使用されるものではない。また、２本の蒸気通路
１０ａ、１０ｂ間を隔てる支柱部１４、一方の蒸気通路
１０ａと断熱通路１２との間を隔てる支柱部１５、およ
び他方の蒸気通路１０ｂと非作動通路１３との間を隔て
る支柱部１６には、図２に示すように、ＩＧＢＴモジュ
ール２の取付けボルト６を螺子込むための螺子孔１８が
複数形成されている。
ＢＴモジュール２の熱を受けて沸騰気化した蒸気冷媒が
冷媒槽３内を上昇する領域で、ＩＧＢＴモジュール２の
取り付け位置に対応して２か所並んで形成されている。
凝縮液通路１１は、放熱器４で冷却されて液化した凝縮
液が流入する領域で、冷媒槽３の横幅方向の片側に形成
されている。断熱通路１２は、蒸気通路１０側から凝縮
液通路１１側へ伝わる熱量を低下させるもので、蒸気通
路１０と凝縮液通路１１との間に形成されている。非作
動通路１３は、押し出し加工の際に、凝縮液通路１１と
の釣り合いを持たせるために設けるもので、冷媒槽３の
横幅方向において凝縮液通路１１と反対側に形成されて
いる。従って、この非作動通路１３は、凝縮液通路１１
として使用されるものではない。また、２本の蒸気通路
１０ａ、１０ｂ間を隔てる支柱部１４、一方の蒸気通路
１０ａと断熱通路１２との間を隔てる支柱部１５、およ
び他方の蒸気通路１０ｂと非作動通路１３との間を隔て
る支柱部１６には、図２に示すように、ＩＧＢＴモジュ
ール２の取付けボルト６を螺子込むための螺子孔１８が
複数形成されている。
【００１３】押出材７の一方の外壁（本実施例ではＩＧ
ＢＴモジュール２が取り付けられる側の壁）には、図１
に示すように、接続プレート１９を介して放熱器４が接
続される領域（破線Ｂで示す領域）に蒸気冷媒の流出口
２０と凝縮液の流入口２１とが開けられている。但し、
流出口２０は、非作動通路１３の上部に開口しており、
断熱通路１２と一方の蒸気通路１０ａとの間を隔てる支
柱部１５、２本の蒸気通路１０ａ、１０ｂ間を隔てる支
柱部１４、および他方の蒸気通路１０ｂと非作動通路１
３との間を隔てる支柱部１６の各上部がミーリング等の
後加工によって削除されることにより各蒸気通路１０お
よび各断熱通路１２と通じている。なお、流入口２１と
流出口２０は、流入口２１の開口下端の方が流出口２０
の開口下端より若干下方位置となるように高低差が付け
られている。
ＢＴモジュール２が取り付けられる側の壁）には、図１
に示すように、接続プレート１９を介して放熱器４が接
続される領域（破線Ｂで示す領域）に蒸気冷媒の流出口
２０と凝縮液の流入口２１とが開けられている。但し、
流出口２０は、非作動通路１３の上部に開口しており、
断熱通路１２と一方の蒸気通路１０ａとの間を隔てる支
柱部１５、２本の蒸気通路１０ａ、１０ｂ間を隔てる支
柱部１４、および他方の蒸気通路１０ｂと非作動通路１
３との間を隔てる支柱部１６の各上部がミーリング等の
後加工によって削除されることにより各蒸気通路１０お
よび各断熱通路１２と通じている。なお、流入口２１と
流出口２０は、流入口２１の開口下端の方が流出口２０
の開口下端より若干下方位置となるように高低差が付け
られている。
【００１４】エンドキャップ８、９は、押出材７の両端
開口部に被せられて、一体ろう付けにより接合されてい
る。但し、上端側のエンドキャップ８は、押出材７の上
端開口面を閉塞した状態で接合されているが、下端側の
エンドキャップ９は、押出材７の下端面との間に蒸気通
路１０、凝縮液通路１１、断熱通路１２、および非作動
通路１３をそれぞれ相互に連通する連通路２２が確保さ
れた状態で接合されている。
開口部に被せられて、一体ろう付けにより接合されてい
る。但し、上端側のエンドキャップ８は、押出材７の上
端開口面を閉塞した状態で接合されているが、下端側の
エンドキャップ９は、押出材７の下端面との間に蒸気通
路１０、凝縮液通路１１、断熱通路１２、および非作動
通路１３をそれぞれ相互に連通する連通路２２が確保さ
れた状態で接合されている。
【００１５】放熱器４は、所謂ドロンカップタイプの熱
交換器で、図１に示すように、同一形状を成す中空状の
放熱管２３を複数積層して構成され、接続プレート１９
を介して冷媒槽３に取り付けられている。放熱管２３
は、図４（図１のＣ−Ｃ断面図）に示すように、平面形
状が略矩形状を成す２枚の成形プレート２４より成り、
各成形プレート２４の外周縁部を接合して中空体に形成
されている。２枚の成形プレート２４は、熱伝導性の良
好な金属材（例えばアルミニウム材）をプレス成形して
同一形状に設けられて、両端部に連通口２５が開けられ
ている。この放熱管２３は、その中央部全体が偏平な冷
媒通路２６となり、その冷媒通路２６には、アルミニウ
ム製の薄板を波形状に成形したインナフィン２７が挿入
されている。また、冷媒通路２６の両端には、それぞれ
前記の連通口２５を有する連通部２８が設けられてい
る。連通部２８は、連通口２５を通じて他の放熱管２３
の連通部２８と接続されて放熱器４全体のタンク部を構
成している。
交換器で、図１に示すように、同一形状を成す中空状の
放熱管２３を複数積層して構成され、接続プレート１９
を介して冷媒槽３に取り付けられている。放熱管２３
は、図４（図１のＣ−Ｃ断面図）に示すように、平面形
状が略矩形状を成す２枚の成形プレート２４より成り、
各成形プレート２４の外周縁部を接合して中空体に形成
されている。２枚の成形プレート２４は、熱伝導性の良
好な金属材（例えばアルミニウム材）をプレス成形して
同一形状に設けられて、両端部に連通口２５が開けられ
ている。この放熱管２３は、その中央部全体が偏平な冷
媒通路２６となり、その冷媒通路２６には、アルミニウ
ム製の薄板を波形状に成形したインナフィン２７が挿入
されている。また、冷媒通路２６の両端には、それぞれ
前記の連通口２５を有する連通部２８が設けられてい
る。連通部２８は、連通口２５を通じて他の放熱管２３
の連通部２８と接続されて放熱器４全体のタンク部を構
成している。
【００１６】各放熱管２３は、図４に示すように、互い
の連通部２８同士を合わせて積層されて、各連通部２８
に開口する連通口２５を通じて互いに連通し、積層され
た各放熱管２３の間に放熱フィン２９が介在されてい
る。但し、最も外側に位置する放熱管２３の外側の成形
プレート２４には連通口２５が設けられていない。ある
いは、連通口２５を開けた成形プレート２４を使用した
場合でも、成形プレート２４の外側から端板（図示しな
い）等で連通口２５を気密に塞いでも良い。
の連通部２８同士を合わせて積層されて、各連通部２８
に開口する連通口２５を通じて互いに連通し、積層され
た各放熱管２３の間に放熱フィン２９が介在されてい
る。但し、最も外側に位置する放熱管２３の外側の成形
プレート２４には連通口２５が設けられていない。ある
いは、連通口２５を開けた成形プレート２４を使用した
場合でも、成形プレート２４の外側から端板（図示しな
い）等で連通口２５を気密に塞いでも良い。
【００１７】接続プレート１９は、押出材７に形成され
た流入口２１と流出口２０とを覆って押出材７の外壁面
に気密に接合され、その押出材７の外壁面との間に、流
出口２０と連通する一方の連通室３０と、流入口２１と
連通する他方の連通室３１とを形成している。但し、一
方の連通室３０と他方の連通室３１は、インナフィン２
７が介在された冷媒通路２６を通じて連通している。な
お、接続プレート１９には、成形プレート２４と同様の
連通口２５が開けられており、この連通口２５を通じて
各連通室３０、３１と各放熱管２３とが連通している。
た流入口２１と流出口２０とを覆って押出材７の外壁面
に気密に接合され、その押出材７の外壁面との間に、流
出口２０と連通する一方の連通室３０と、流入口２１と
連通する他方の連通室３１とを形成している。但し、一
方の連通室３０と他方の連通室３１は、インナフィン２
７が介在された冷媒通路２６を通じて連通している。な
お、接続プレート１９には、成形プレート２４と同様の
連通口２５が開けられており、この連通口２５を通じて
各連通室３０、３１と各放熱管２３とが連通している。
【００１８】冷却ファン５は、図１に示すように軸流式
ファンで、放熱器４の上部に配されて、ファンシュラウ
ド５ａが放熱器４の側面にボルト（図示しない）で固定
されている。
ファンで、放熱器４の上部に配されて、ファンシュラウ
ド５ａが放熱器４の側面にボルト（図示しない）で固定
されている。
【００１９】次に、本実施例の作用を説明する。外壁面
にＩＧＢＴモジュール２が取り付けられた蒸気通路１０
内の冷媒は、ＩＧＢＴモジュール２から発生した熱を受
けて沸騰気化し、気泡となって蒸気通路１０内を上昇し
て流出口２０から主に一方の連通室３０内へ流入した
後、その一方の連通室３０から放熱器４の一方のタンク
部（図４の右側の連通部２８）へ流入して各放熱管２３
の冷媒通路２６へ分配される。各冷媒通路２６を流れる
蒸気冷媒は、冷却ファン５の送風を受けて低温となって
いる冷媒通路２６の内壁面およびインナフィン２７の表
面に凝縮して凝縮潜熱を放出し、液滴となって冷媒通路
２６の底面を流れながら放熱器４の他方のタンク部（図
４の左側の連通部２８）へ流入する。さらに他方のタン
ク部から他方の連通室３１内へ流入して主に他方の連通
室３１内に溜まった凝縮液は、流出口２０より下方に開
口する流入口２１から凝縮液通路１１に流入して凝縮液
通路１１を流下した後、エンドキャップ９内の連通路２
２を通って再び蒸気通路１０に供給される。一方、蒸気
冷媒が凝縮する際に放出された凝縮潜熱は、冷媒通路２
６の壁面から放熱フィン２９へ伝わって、各放熱管２３
の間を通過する送風空気に放出される。
にＩＧＢＴモジュール２が取り付けられた蒸気通路１０
内の冷媒は、ＩＧＢＴモジュール２から発生した熱を受
けて沸騰気化し、気泡となって蒸気通路１０内を上昇し
て流出口２０から主に一方の連通室３０内へ流入した
後、その一方の連通室３０から放熱器４の一方のタンク
部（図４の右側の連通部２８）へ流入して各放熱管２３
の冷媒通路２６へ分配される。各冷媒通路２６を流れる
蒸気冷媒は、冷却ファン５の送風を受けて低温となって
いる冷媒通路２６の内壁面およびインナフィン２７の表
面に凝縮して凝縮潜熱を放出し、液滴となって冷媒通路
２６の底面を流れながら放熱器４の他方のタンク部（図
４の左側の連通部２８）へ流入する。さらに他方のタン
ク部から他方の連通室３１内へ流入して主に他方の連通
室３１内に溜まった凝縮液は、流出口２０より下方に開
口する流入口２１から凝縮液通路１１に流入して凝縮液
通路１１を流下した後、エンドキャップ９内の連通路２
２を通って再び蒸気通路１０に供給される。一方、蒸気
冷媒が凝縮する際に放出された凝縮潜熱は、冷媒通路２
６の壁面から放熱フィン２９へ伝わって、各放熱管２３
の間を通過する送風空気に放出される。
【００２０】（本実施例の効果）本実施例の沸騰冷却装
置１は、ＩＧＢＴモジュール２から発生した熱が押出材
７を伝わって凝縮液通路１１内の冷媒へ伝達するまでの
伝熱経路において、一方の蒸気通路１０ａと凝縮液通路
１１との間に設けた断熱通路１２が熱抵抗として機能す
る。また、上記の伝熱経路を移動する熱は、その多くが
断熱通路１２内の冷媒に吸収されて断熱通路１２内の冷
媒の温度上昇に寄与する。これらの結果、上記の伝熱経
路を経て蒸気通路１０側から凝縮液通路１１側へ伝わる
熱量が低減されるため、凝縮液通路１１内での冷媒の沸
騰を防止できる。これにより、冷媒槽３と放熱器４との
間で冷媒の循環が良好に行われるため、凝縮液通路１１
内の冷媒の沸騰に起因する放熱性能の低下を防止でき
る。
置１は、ＩＧＢＴモジュール２から発生した熱が押出材
７を伝わって凝縮液通路１１内の冷媒へ伝達するまでの
伝熱経路において、一方の蒸気通路１０ａと凝縮液通路
１１との間に設けた断熱通路１２が熱抵抗として機能す
る。また、上記の伝熱経路を移動する熱は、その多くが
断熱通路１２内の冷媒に吸収されて断熱通路１２内の冷
媒の温度上昇に寄与する。これらの結果、上記の伝熱経
路を経て蒸気通路１０側から凝縮液通路１１側へ伝わる
熱量が低減されるため、凝縮液通路１１内での冷媒の沸
騰を防止できる。これにより、冷媒槽３と放熱器４との
間で冷媒の循環が良好に行われるため、凝縮液通路１１
内の冷媒の沸騰に起因する放熱性能の低下を防止でき
る。
【００２１】（第２実施例）図５は伝熱低下構造を示す
冷媒槽３の一部断面図である。本実施例は、冷媒槽３の
伝熱低下構造として、凝縮液通路１１と一方の蒸気通路
１０ａとの間を隔てる支柱部３２に断面積が減少する絞
り部３２ａを設けた場合の一例を示すものである。この
場合、絞り部３２ａによって蒸気通路１０側から凝縮液
通路１１側へ伝わる熱量が低減するため、凝縮液通路１
１内での冷媒の沸騰を防止できる。
冷媒槽３の一部断面図である。本実施例は、冷媒槽３の
伝熱低下構造として、凝縮液通路１１と一方の蒸気通路
１０ａとの間を隔てる支柱部３２に断面積が減少する絞
り部３２ａを設けた場合の一例を示すものである。この
場合、絞り部３２ａによって蒸気通路１０側から凝縮液
通路１１側へ伝わる熱量が低減するため、凝縮液通路１
１内での冷媒の沸騰を防止できる。
【００２２】（第３実施例）図６は伝熱低下構造を示す
冷媒槽３の一部断面図である。本実施例は、冷媒槽３の
伝熱低下構造として、凝縮液通路１１と一方の蒸気通路
１０ａとの間を隔てる支柱部３２の外側に空冷フィン３
２ｂを設けた場合の一例を示すものである。この場合、
支柱部３２を伝わる熱の一部が空冷フィン３２ｂを介し
て大気に放出されることで蒸気通路１０側から凝縮液通
路１１側へ伝わる熱量が低減するため、凝縮液通路１１
内での冷媒の沸騰を防止できる。
冷媒槽３の一部断面図である。本実施例は、冷媒槽３の
伝熱低下構造として、凝縮液通路１１と一方の蒸気通路
１０ａとの間を隔てる支柱部３２の外側に空冷フィン３
２ｂを設けた場合の一例を示すものである。この場合、
支柱部３２を伝わる熱の一部が空冷フィン３２ｂを介し
て大気に放出されることで蒸気通路１０側から凝縮液通
路１１側へ伝わる熱量が低減するため、凝縮液通路１１
内での冷媒の沸騰を防止できる。
【００２３】（第４実施例）図７は伝熱低下構造を示す
冷媒槽３の一部断面図である。本実施例は、断熱通路１
２の内側へインナフィン１２ａを突設させた場合の一例
を示すものである。この場合、インナフィン１２ａによ
って断熱通路１２内の放熱面積が増大するため、断熱通
路１２内での冷媒の沸騰による放熱性能が向上し、蒸気
通路１０側から凝縮液通路１１側へ伝わる熱量が低減す
るため、凝縮液通路１１内での冷媒の沸騰を防止でき
る。
冷媒槽３の一部断面図である。本実施例は、断熱通路１
２の内側へインナフィン１２ａを突設させた場合の一例
を示すものである。この場合、インナフィン１２ａによ
って断熱通路１２内の放熱面積が増大するため、断熱通
路１２内での冷媒の沸騰による放熱性能が向上し、蒸気
通路１０側から凝縮液通路１１側へ伝わる熱量が低減す
るため、凝縮液通路１１内での冷媒の沸騰を防止でき
る。
【００２４】（第５実施例）図８は伝熱低下構造を示す
冷媒槽３の一部断面図である。本実施例は、断熱通路１
２の内壁面を凹凸形状１２ｂとした場合の一例を示すも
のである。この場合、断熱通路１２の内壁面が平面の時
と比較して、断熱通路１２内での冷媒の沸騰が促進され
るため、蒸気通路１０側から凝縮液通路１１側へ伝わる
熱量が低減されて、凝縮液通路１１内での冷媒の沸騰を
防止できる。
冷媒槽３の一部断面図である。本実施例は、断熱通路１
２の内壁面を凹凸形状１２ｂとした場合の一例を示すも
のである。この場合、断熱通路１２の内壁面が平面の時
と比較して、断熱通路１２内での冷媒の沸騰が促進され
るため、蒸気通路１０側から凝縮液通路１１側へ伝わる
熱量が低減されて、凝縮液通路１１内での冷媒の沸騰を
防止できる。
【００２５】（第６実施例）図９は冷媒槽３の縦断面図
である。本実施例は、断熱通路１２の上部を凝縮液通路
１１と連通させた場合の一例を示すものである。この場
合でも、断熱通路１２が熱抵抗として機能し、且つ押出
材７を伝わる熱の一部が断熱通路１２内の冷媒に吸収さ
れるため、蒸気通路１０側から凝縮液通路１１側へ伝わ
る熱量が低減されて、凝縮液通路１１内での冷媒の沸騰
を防止できる。作動中の沸騰部内と凝縮液通路１１内の
液面は、沸騰部が気泡を発生して内圧が高い分、液面差
が生じ、凝縮液通路１１部の液面が高くなる。凝縮液通
路１１と断熱通路１２を連通させると、断熱通路１２部
の液面は、沸騰部と連通させるより高くなり、断熱通路
１２内での放熱面積が増大され、冷却効果があがり、凝
縮液通路１１内での冷媒の沸騰を防止できる。
である。本実施例は、断熱通路１２の上部を凝縮液通路
１１と連通させた場合の一例を示すものである。この場
合でも、断熱通路１２が熱抵抗として機能し、且つ押出
材７を伝わる熱の一部が断熱通路１２内の冷媒に吸収さ
れるため、蒸気通路１０側から凝縮液通路１１側へ伝わ
る熱量が低減されて、凝縮液通路１１内での冷媒の沸騰
を防止できる。作動中の沸騰部内と凝縮液通路１１内の
液面は、沸騰部が気泡を発生して内圧が高い分、液面差
が生じ、凝縮液通路１１部の液面が高くなる。凝縮液通
路１１と断熱通路１２を連通させると、断熱通路１２部
の液面は、沸騰部と連通させるより高くなり、断熱通路
１２内での放熱面積が増大され、冷却効果があがり、凝
縮液通路１１内での冷媒の沸騰を防止できる。
【００２６】（第７実施例）図１０〜１２は冷媒槽３の
縦断面図である。本実施例は、断熱通路１２を複数本
（図１０〜１２では各々２本）設けた場合の一例を示す
ものである。但し、図１０は２本の断熱通路１２の上部
が共に蒸気通路１０と連通している例を示し、図１１は
一方の断熱通路１２ａの上部が蒸気通路１０と連通し、
他方の断熱通路１２ｂの上部が凝縮液通路１１と連通し
ている例を示し、図１２は２本の断熱通路１２の上部が
共に凝縮液通路１１と連通している例を示す。これらの
場合、各々断熱通路１２が複数設けられることで、その
分、蒸気通路１０側から凝縮液通路１１側へ伝わる熱量
がより低減されるため、さらに凝縮液通路１１内での冷
媒の沸騰を防止できる。
縦断面図である。本実施例は、断熱通路１２を複数本
（図１０〜１２では各々２本）設けた場合の一例を示す
ものである。但し、図１０は２本の断熱通路１２の上部
が共に蒸気通路１０と連通している例を示し、図１１は
一方の断熱通路１２ａの上部が蒸気通路１０と連通し、
他方の断熱通路１２ｂの上部が凝縮液通路１１と連通し
ている例を示し、図１２は２本の断熱通路１２の上部が
共に凝縮液通路１１と連通している例を示す。これらの
場合、各々断熱通路１２が複数設けられることで、その
分、蒸気通路１０側から凝縮液通路１１側へ伝わる熱量
がより低減されるため、さらに凝縮液通路１１内での冷
媒の沸騰を防止できる。
【図１】沸騰冷却装置の全体側面図である。
【図２】冷媒槽の縦断面図である。
【図３】冷媒槽の横断面図（図２のＡ−Ａ断面図）であ
る。
る。
【図４】放熱器の断面図（図１のＣ−Ｃ断面図）であ
る。
る。
【図５】伝熱低下構造を示す冷媒槽の一部断面図である
（第２実施例）。
（第２実施例）。
【図６】伝熱低下構造を示す冷媒槽の一部断面図である
（第３実施例）。
（第３実施例）。
【図７】伝熱低下構造を示す冷媒槽の一部断面図である
（第４実施例）。
（第４実施例）。
【図８】伝熱低下構造を示す冷媒槽の一部断面図である
（第５実施例）。
（第５実施例）。
【図９】冷媒槽の縦断面図である（第６実施例）。
【図１０】冷媒槽の縦断面図である（第７実施例）。
【図１１】冷媒槽の縦断面図である（第７実施例）。
【図１２】冷媒槽の縦断面図である（第７実施例）。
１ 沸騰冷却装置
２ ＩＧＢＴモジュール（発熱体）
３ 冷媒槽
４ 放熱器
７ 押出材（押し出し部材）
１０ 蒸気通路
１１ 凝縮液通路
１２ 断熱通路（伝熱低下構造）
１２ａ インナフィン（断熱通路内のインナフィン）
３２ 支柱部（凝縮液通路と一方の蒸気通路との間を
隔てる支柱部） ３２ａ 絞り部（伝熱低下構造） ３２ｂ 空冷フィン
隔てる支柱部） ３２ａ 絞り部（伝熱低下構造） ３２ｂ 空冷フィン
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−204075（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 23/427
Claims (5)
- 【請求項１】発熱体の発する熱で気化する冷媒を収容し
た冷媒槽と、この冷媒槽で気化した蒸気冷媒を冷却して
液化する放熱器とを備えた沸騰冷却装置であって、 前記冷媒槽は、前記発熱体の熱を受けて気化した蒸気冷
媒が流出する蒸気通路と、前記放熱器で液化された凝縮
液が流入する凝縮液通路とを有し、前記蒸気通路と前記
凝縮液通路が互いの下部で連通して設けられ、且つ前記
蒸気通路と前記凝縮液通路との間に、前記蒸気通路側か
ら前記凝縮液通路側へ伝わる熱量を低下させる伝熱低下
構造としての断熱通路が設けられ、 この断熱通路は、前記蒸気通路および前記凝縮液通路と
連通して、通路内に冷媒が満たされて いることを特徴と
する沸騰冷却装置。 - 【請求項２】前記断熱通路にインナフィンが設けられて
いることを特徴とする請求項１記載の沸騰冷却装置。 - 【請求項３】前記断熱通路の内壁面が凹凸状に設けられ
ていることを特徴とする請求項１または２記載の何れか
の沸騰冷却装置。 - 【請求項４】発熱体の発する熱で気化する冷媒を収容し
た冷媒槽と、この冷媒槽で気化した蒸気冷媒を冷却して
液化する放熱器とを備えた沸騰冷却装置であって、 前記冷媒槽は、前記発熱体の熱を受けて気化した蒸気冷
媒が流出する蒸気通路と、前記放熱器で液化された凝縮
液が流入する凝縮液通路とを有し、前記蒸気通路と前記
凝縮液通路が互いの下部で連通して設けられ、且つ前記
蒸気通路と前記凝縮液通路との間を隔てる支柱部に断面
積が減少する絞り部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５】発熱体の発する熱で気化する冷媒を収容し
た冷媒槽と、この冷媒槽で気化した蒸気冷媒を冷却して
液化する放熱器とを備えた沸騰冷却装置であって、 前記冷媒槽は、前記発熱体の熱を受けて気化した蒸気冷
媒が流出する蒸気通路と、前記放熱器で液化された凝縮
液が流入する凝縮液通路とを有し、前記蒸気通路と前記
凝縮液通路が互いの下部で連通して設けられ、且つ前記
蒸気通路と前記凝縮液通路との間を隔てる支柱部の外側
に空冷フィンが設けられていることを特徴とする沸騰冷
却装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01241096A JP3511777B2 (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | 沸騰冷却装置 |
| US08/790,015 US6119767A (en) | 1996-01-29 | 1997-01-28 | Cooling apparatus using boiling and condensing refrigerant |
| US09/467,003 US6575230B1 (en) | 1996-01-29 | 1999-12-20 | Cooling apparatus using boiling and condensing refrigerant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01241096A JP3511777B2 (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | 沸騰冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09205167A JPH09205167A (ja) | 1997-08-05 |
| JP3511777B2 true JP3511777B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=11804500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01241096A Expired - Fee Related JP3511777B2 (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | 沸騰冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3511777B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3840739B2 (ja) * | 1997-05-20 | 2006-11-01 | 株式会社デンソー | 沸騰冷却装置 |
| US6341646B1 (en) | 1998-11-20 | 2002-01-29 | Denso Corporation | Cooling device boiling and condensing refrigerant |
| JP2003042672A (ja) | 2001-07-31 | 2003-02-13 | Denso Corp | 沸騰冷却装置 |
| JP5664397B2 (ja) | 2011-03-25 | 2015-02-04 | 富士通株式会社 | 冷却ユニット |
-
1996
- 1996-01-29 JP JP01241096A patent/JP3511777B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09205167A (ja) | 1997-08-05 |
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