JP6201666B2 - 冷却装置 - Google Patents
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Description
また、請求項3に記載の発明は、ケース(11)と、前記ケース内に収容されると共にEHD現象を示す液冷媒(13)と、発熱する第1の電子部品(15a、15b)と、前記液冷媒と接触し、前記第1の電子部品の第1の端子に電気的に接続されると共に、前記第1の電子部品において発生した熱を前記液冷媒に伝達する第1の伝熱板(15c)と、前記第1の伝熱板と共に第1の電極対を構成し、前記液冷媒と接触する第1の電極(14d、17)と、発熱する第2の電子部品(14a、14b)と、を備え、前記電子部品が発熱しているときに、前記第1の伝熱板と前記第1の電極との電位が異なることで、EHD効果により、前記液冷媒のうち前記第1の伝熱板と前記第1の電極の間にある液冷媒の、前記第1の伝熱板から前記第1の電極の方向への、または、前記第1の電極から前記第1の伝熱板の方向への、流れが発生し、前記第1の電極は、前記第2の電子部品の第1の端子に電気的に接続されると共に、前記第2の電子部品において発生した熱を前記液冷媒に伝達する第3の伝熱板(14d)であることを特徴とする冷却装置である。
以下、本発明の一実施形態について説明する。図1に示すように、本実施形態の空冷式の沸騰冷却装置1は、ケース11と、ケース11内を貫通するように形成された空気通路12とを有している。空気通路12に対しては、ケース11の外部から空気が矢印に示す方向に流入し、また、矢印が示す方向に空気通路12からケース11の外部に、空気が流出するようになっている。
次に、本発明の第2実施形態について、図6〜図14を用いて説明する。本実施形態が第1実施形態と構成上で異なるのは、コレクタ伝熱板14c〜16c、エミッタ伝熱板14d〜16dの伝熱面の形状のみである。
次に、本発明の第3実施形態について、図15〜図17を参照して説明する。本実施形態が第2実施形態と構成上で異なるのは、コレクタ伝熱板14c〜16c上の伝熱面上に.設けられた突起c11〜c18およびエミッタ伝熱板14d〜16dの伝熱面上に設けられた突起d11〜d18の配置のみである。突起c11〜c18、d11〜d18の形状、大きさ伝熱面から伸びる方向、および材質は、第2実施形態の突起c1〜c8、d1〜d9と同じである。なお、図15、図16、図17は、それぞれ、第2実施形態の図6、図8、図10と同じ形式で本実施形態の電子デバイス14、15を表した図である。
次に、本発明の第4実施形態について、図18を参照して説明する。図18は、図3と同じ形式で本実施形態の沸騰冷却装置1xを表した断面図であり、図18と図3で同じ符号が付されている要素は、同じ構成および作用を表すものである。
次に、本発明の第5実施形態について、図19を参照して説明する。図19は、図3と同じ形式で本実施形態の沸騰冷却装置1yを表した断面図であり、図19と図3で同じ符号が付されている要素は、同じ構成および作用を表すものである。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。例えば、以下のような変形例も許容される。なお、以下の変形例は、それぞれ独立に、上記実施形態に適用および不適用を選択できる。すなわち、以下の変形例のうち任意の組み合わせを、上記実施形態に適用することができる。
上記各実施形態の沸騰冷却装置1は、空冷式の沸騰冷却装置であったが、本発明の冷却装置は、水冷式の沸騰冷却装置であってもよい。水冷式の沸騰冷却装置は、各実施形態の通気通路12を冷却水通路に置き換えることで得られる。
上記各実施形態の冷却装置1は、沸騰式の冷却装置であった。しかしながら、本発明の冷却装置は、必ずしも沸騰式である必要はない。例えば、ケース内に環状の流路が形成され、この流路内に液冷媒3が収容され、液冷媒3が流路内を環流するようになっていてもよい。この場合、第1〜第3実施形態の電子デバイス14〜16、第4実施形態の電子デバイス15’と電極板17、および、第5実施形態の電子デバイス15と電極板17、18のうちいずれかが、流路内に収容される。そして、当該電子デバイスの第1、第2伝熱板が、液冷媒3に接触する。液冷媒3は、これら伝熱板と接触することで電子デバイスから熱を奪い、流路の一部の壁面に形成された放熱板を介して、ケースの外部に熱を放出する。
また、上記各実施形態の電子デバイス14〜16、15’中のIGBTおよびダイオードは、インバータ100の一部として用いられているが、これらIGBTおよびダイオードは、インバータに限らず、他の種類の電子装置の一部として用いられていてもよい。
上記各実施形態では、電極を兼ねる伝熱板14c〜16c、14d〜16cが接続される電子部品の端子は、IGBTのエミッタおよびコレクタ、ならびに、ダイオードのアノードおよびカソードであった。
上記第4、第5実施形態では、伝熱板15c、15dの伝熱面は平板となっているが、第2、第3実施形態のような突起c1〜c8、c11〜c18、d1〜d9、d11〜d18が形成されていてもよい。また、電極17、18の電子デバイス15、15’側の面にも、第2、第3実施形態のような突起c1〜c8、c11〜c18、d1〜d9、d11〜d18が形成されていてもよい。この場合も、2つの正対する電極(伝熱板15cと電極17、伝熱板15dと電極18)の互い違いの位置に突起が形成されるようにしてもよい。このようにすることで、第2、第3実施形態と同等の効果を発揮することができる。
上記第2、第3実施形態および変形例4の突起は、必ずしも円錐形状である必要はない。電極対の間に不均一電界を発生させられる形状であれば、どのような形状でもよい。例えば、角柱形状であってもよい。また、伝熱板の複数箇所に溝が形成されたような形状においても、溝と溝の間の部分は突起に相当する。
また、上記第1〜第5実施形態では、伝熱板14c〜16c、14d〜16dの板面が、鉛直方向に平行となっている。しかし、必ずしもこのようになっておらずともよい。つまり、上記第1〜第5実施形態では、伝熱板14c〜16c、14d〜16dの板面が、鉛直方向に垂直になっていない限り、気泡の上昇が致命的に妨げられることはない。
また、上記第1〜第5実施形態では、1つの電極対を構成する2つの伝熱板の伝熱面が、互いに正対していた。しかし、必ずしもこのようになっておらずともよい。例えば、1つの電極対を構成する2つの伝熱板は、板面が平行になっておらずともよい。
11 ケース
14〜16 電子デバイス
14a〜16a IGBT
14b〜16b ダイオード
14c〜16c コレクタ伝熱板
14d〜16d エミッタ伝熱板
c1〜c8、c11〜c18、d1〜d9、d11〜d18 突起
Claims (8)
- ケース(11)と、
前記ケース内に収容されると共にEHD現象を示す液冷媒(13)と、
発熱する第1の電子部品(15a、15b)と、
前記液冷媒と接触し、前記第1の電子部品の第1の端子に電気的に接続されると共に、
前記第1の電子部品において発生した熱を前記液冷媒に伝達する第1の伝熱板(15c)と、
前記第1の伝熱板と共に第1の電極対を構成し、前記液冷媒と接触する第1の電極(14d、17)と、
前記液冷媒と接触し、前記第1の電子部品の第2の端子に電気的に接続されると共に、前記第1の電子部品において発生した熱を前記液冷媒に伝達する第2の伝熱板(15d)と、
前記第2の伝熱板と共に第2の電極対を構成し、前記液冷媒と接触する第2の電極(16c、18)とを備え、
前記電子部品が発熱しているときに、前記第1の伝熱板と前記第1の電極との電位が異なることで、EHD効果により、前記液冷媒のうち前記第1の伝熱板と前記第1の電極の間にある液冷媒の、前記第1の伝熱板から前記第1の電極の方向への、または、前記第1の電極から前記第1の伝熱板の方向への、流れが発生し、
前記電子部品が発熱しているときに、前記第2の伝熱板と前記第2の電極との電位が異なることで、前記液冷媒のうち前記第2の伝熱板と前記第2の電極の間にある液冷媒の流れが発生し、
前記第2の伝熱板と前記第2の電極は、前記第1の伝熱板に対して前記第1の電極とは反対側にあることを特徴とする冷却装置。 - 発熱する第2の電子部品(14a、14b)を備え、
前記第1の電極は、前記第2の電子部品の第1の端子に電気的に接続されると共に、前記第2の電子部品において発生した熱を前記液冷媒に伝達する第3の伝熱板(14d)であることを特徴とする請求項1に記載の冷却装置。 - ケース(11)と、
前記ケース内に収容されると共にEHD現象を示す液冷媒(13)と、
発熱する第1の電子部品(15a、15b)と、
前記液冷媒と接触し、前記第1の電子部品の第1の端子に電気的に接続されると共に、前記第1の電子部品において発生した熱を前記液冷媒に伝達する第1の伝熱板(15c)と、
前記第1の伝熱板と共に第1の電極対を構成し、前記液冷媒と接触する第1の電極(14d、17)と、
発熱する第2の電子部品(14a、14b)と、を備え、
前記電子部品が発熱しているときに、前記第1の伝熱板と前記第1の電極との電位が異なることで、EHD効果により、前記液冷媒のうち前記第1の伝熱板と前記第1の電極の間にある液冷媒の、前記第1の伝熱板から前記第1の電極の方向への、または、前記第1の電極から前記第1の伝熱板の方向への、流れが発生し、
前記第1の電極は、前記第2の電子部品の第1の端子に電気的に接続されると共に、前記第2の電子部品において発生した熱を前記液冷媒に伝達する第3の伝熱板(14d)であることを特徴とする冷却装置。 - 前記第1の電極対の間に不均一電界が発生することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の冷却装置。
- 前記第1の電極対の少なくとも一方には突起(c1〜c8、c11〜c18、d1〜d9、d11〜d18)が形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の冷却装置。
- 前記第1の電極対を構成する前記第1の伝熱板と前記第1の電極は、正対していることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の冷却装置。
- 前記第1の伝熱板の伝熱面で前記液冷媒が加熱されて蒸発し、蒸気冷媒の気泡が発生し、前記伝熱面から離れて凝縮部まで上昇し、前記凝縮部において冷却および凝縮されて前記液冷媒に戻る沸騰冷却装置であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の冷却装置
- 前記第1の伝熱板の板面は、鉛直方向に平行であることを特徴とする請求項7に記載の冷却装置。
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