JPH04181759A - Cooling apparatus using boiling heat transfer - Google Patents
Cooling apparatus using boiling heat transferInfo
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- JPH04181759A JPH04181759A JP31223890A JP31223890A JPH04181759A JP H04181759 A JPH04181759 A JP H04181759A JP 31223890 A JP31223890 A JP 31223890A JP 31223890 A JP31223890 A JP 31223890A JP H04181759 A JPH04181759 A JP H04181759A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、例えば電気車搭載用制御装置に組込まれる
半導体を冷却するための沸騰冷却装置、特にこの沸騰冷
却装置の主要部を構成する凝縮器の改良に関するもので
ある。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a boiling cooling device for cooling a semiconductor incorporated in, for example, a control device mounted on an electric vehicle, and in particular to a condensing device that constitutes a main part of the boiling cooling device. It concerns the improvement of utensils.
第7図は例えば特開昭63−128737号公報に示さ
れたこの種従来の沸騰冷却装置を示す断面図である。図
において、(1)は内部に開放室<la)と密閉室(1
b)とを区画するとともに外殻を形成する外箱、(2)
は開放室(la)と密閉室(lb)との間の水密を図る
防水パツキン、L31は開放室(1a)の下部に設けら
れた容器で内部に冷媒液(2)が貯溜されている。((
5)は冷媒液(2)内に浸漬された半導体スタック、(
6)は容器(3)の上部に設けられ蒸気管(6a)およ
び液管(6b)を介して容器(31内と連通ずる凝縮器
、(7)はこの凝縮器16)の側壁に形成された穴(へ
)に一端が連通し他端が封止されたバイブで、第8図に
示すように、切断される前のバイブ(9)に設けられた
バルブ(10)を開放して真空ポンプ(図示せず)で容
器(3)および凝縮器(6)内を排気して真空にした後
、冷媒を充填してバルブ(10)を閉止し、バイブ(9
)の一部を押し潰して切断し、切断部を例えば溶接等で
封止することにより形成されている。 (11)は接続
m (+2+により半導体スタック((5)と接続され
るゲート駆動用のゲートドライブユニットである。FIG. 7 is a sectional view showing a conventional evaporative cooling device of this kind disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-128737. In the figure, (1) has an open chamber <la) and a closed chamber (1
b) an outer box that forms an outer shell and partitions the (2)
L31 is a waterproof gasket that provides watertightness between the open chamber (la) and the closed chamber (lb), and L31 is a container provided at the bottom of the open chamber (1a) in which refrigerant liquid (2) is stored. ((
5) is a semiconductor stack immersed in a refrigerant liquid (2), (
6) is a condenser provided in the upper part of the container (3) and communicates with the inside of the container (31) via a steam pipe (6a) and a liquid pipe (6b), and (7) is formed on the side wall of this condenser 16. As shown in Figure 8, open the valve (10) provided on the vibrator (9) before it is cut to create a vacuum. After evacuating the inside of the container (3) and condenser (6) to a vacuum using a pump (not shown), the refrigerant is filled, the valve (10) is closed, and the vibrator (9) is closed.
) is crushed and cut, and the cut portion is sealed by, for example, welding. (11) is a gate drive unit for gate driving connected to the semiconductor stack ((5) by connection m (+2+).
上記のように構成された従来の沸騰冷却装置においては
、まず半導体スタック(51が駆動されると発熱する。In the conventional evaporative cooling device configured as described above, first, when the semiconductor stack (51) is driven, heat is generated.
この熱により冷媒液(イ)は沸騰して半導体スタック(
5)の熱を奪い、高温の冷媒蒸気となって蒸気管(6a
)を通り凝縮器(6)内に導かれ、凝縮器(6)内で冷
却されて凝縮液化し、低温の冷媒液となって液管(6b
)を通り再び容器(3)内に戻る。This heat causes the refrigerant liquid (a) to boil and the semiconductor stack (
5) and turns into high-temperature refrigerant vapor, which flows through the steam pipe (6a
) into the condenser (6), where it is cooled and condensed into liquid, becoming a low-temperature refrigerant liquid and flowing into the liquid pipe (6b).
) and return to the container (3).
このように沸騰冷却装置は、冷11の相変化を利用して
被冷却物としての半導体スタック((6)を冷却してい
るので、容器(3)および凝縮器(6)内は冷媒の液相
または気相で満たされていることが必要で、空気等の非
凝縮性ガスが混入していると所望の冷却性能が得られな
い。In this way, the boiling cooling device cools the semiconductor stack (6) as the object to be cooled by utilizing the phase change of the cold 11, so the refrigerant liquid is inside the container (3) and the condenser (6). It needs to be filled with phase or gas phase, and if non-condensable gas such as air is mixed in, the desired cooling performance cannot be obtained.
このため、冷媒液(4)の注入前に内部を真空にしてい
るが、冷媒は〕自身に混入している非凝縮性ガスも除去
する必要がある。この除去方法として半導体スタック(
5)に通電し容器(3)内の冷媒(2)の圧力を大気圧
以上にするとともに、バイブロを開口することにより冷
媒蒸気と一緒に非凝縮性ガスを外部に取り出している。For this reason, although the interior is evacuated before the refrigerant liquid (4) is injected, it is also necessary to remove non-condensable gases mixed in with the refrigerant itself. As a method of removing this semiconductor stack (
5) to make the pressure of the refrigerant (2) in the container (3) above atmospheric pressure, and by opening the vibro, the non-condensable gas is taken out together with the refrigerant vapor.
一方、冷媒液(2)としてフロンやフロロカーボン等を
使用する場合、空気の比重に比べて大きいため、空気が
上方に押しやられて凝縮器(6)の上部に滞留するので
、効率良くこれら空気等の非凝縮性ガスを除去するため
には、バイブ(7)の位置を凝縮器(6)のできるたけ
上部に設けることが必要である6〔発明が解決しようと
する課題〕
従来の沸騰冷却装置は以上のように構成されているので
、例えば電気車の床下等に搭載するため装置全体の高さ
を低くしなければならない場合等に、開放室(1a)と
密閉室(lb)とを封止するための防水パツキン(2)
の取付は位置を下方に移動する必要があり、この結果、
バイブα)を凝縮器(6)の最上部に取付けることがで
きなくなるので、非凝縮性ガスP完全に取出すことがで
きず、凝縮器(6)の冷却能力が低下するといった問題
点があった。On the other hand, when using fluorocarbons, fluorocarbons, etc. as the refrigerant liquid (2), since the specific gravity is larger than that of air, the air is forced upward and accumulates at the top of the condenser (6). In order to remove non-condensable gas, it is necessary to place the vibrator (7) as high as possible in the upper part of the condenser (6).6 [Problems to be Solved by the Invention] Conventional boiling cooling device Since the is configured as described above, the open chamber (1a) and the closed chamber (lb) can be sealed, for example, when the height of the entire device must be lowered to be installed under the floor of an electric car. Waterproof packing for stopping (2)
installation must be moved downwards, resulting in
Since the vibrator α) could not be attached to the top of the condenser (6), the non-condensable gas P could not be completely taken out, leading to problems such as a decrease in the cooling capacity of the condenser (6). .
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、非凝縮性ガスを完全に取出すことができ、凝
縮器の冷却能力の低下を防止することが可能な沸騰冷却
装置を提供することを目的とするものである。This invention was made to solve the above-mentioned problems, and provides a boiling cooling device that can completely remove non-condensable gas and prevent the cooling capacity of the condenser from decreasing. The purpose is to
この発明に係る沸騰冷却装置は、凝縮器内において一端
か冷媒注入および非凝縮性ガス抜きのための穴と連通し
、他端が上方に開口する案内路を備えたものである。The evaporative cooling device according to the present invention includes a guide path in a condenser that communicates with a hole for injecting refrigerant and removing non-condensable gas at one end and opens upward at the other end.
C作用〕
この発明における沸騰冷却装置の案内路は、他端側から
凝縮器上部に滞留する非凝縮性ガスを導入し、一端側か
らバイブを通して凝縮器外部に導出する。C Effect] The guide path of the evaporative cooling device in this invention introduces the non-condensable gas staying in the upper part of the condenser from the other end, and leads it out of the condenser through the vibrator from the one end.
以下、この発明の一実施例について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below.
第1図はこの発明の一実施例における沸騰冷却装置の構
成を示す断面図、第2図は第1図における沸騰冷却装置
のバイブ部の製造過程を示す図、第3図は第1図におけ
る沸騰冷却装置のバイブ部を拡大した詳細図である0図
において、外箱(1)、開放室(1a)、密閉室(1b
)、防水パツキン(2)、容器(3)、冷媒液(4)、
半導体スタック(5)、凝縮器(6)、蒸気管(6a)
、液管(6b)、バイブ(7)、穴(81,バイブ(9
)、バルブ(10)、ゲートドライブユニット(II)
および接続線(12)は第7図における従来装置のもの
と同様なので説明を省略する。 (+3)は凝縮器(6
)の側面と案内板(13a)とによって形成される案内
路で、−端は穴(8)と連通し他端は凝縮器(6)の上
部に開口している。FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of an evaporative cooling device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the manufacturing process of the vibrator part of the evaporative cooling device in FIG. In Figure 0, which is a detailed enlarged view of the vibrator part of the boiling cooling device, there are an outer box (1), an open chamber (1a), and a closed chamber (1b).
), waterproof packing (2), container (3), refrigerant liquid (4),
Semiconductor stack (5), condenser (6), steam pipe (6a)
, liquid tube (6b), vibrator (7), hole (81, vibrator (9)
), valve (10), gate drive unit (II)
Since the connecting wires (12) are the same as those of the conventional device shown in FIG. 7, their explanation will be omitted. (+3) is the condenser (6
) and the guide plate (13a), the negative end communicates with the hole (8) and the other end opens to the top of the condenser (6).
上記のように構成されたこの発明の一実施例における沸
騰冷却装置においては、第7図における従来装置と同様
に、半導体スタック((6)の熱により冷媒液(2)は
沸騰して半導体スタックf51の熱を奪い、高温の冷媒
蒸気となって蒸気管(6a)を通り凝縮器(6)内に導
かれ一凝縮器(6)内で冷却されて凝縮液化し、低温の
冷媒液となって液管(6b)を通り再び容器(3)内に
戻る。そして、このような動作を順次繰返すことにより
半導体スタック(句は良好に冷却される。In the boiling cooling device according to an embodiment of the present invention configured as described above, the refrigerant liquid (2) is boiled by the heat of the semiconductor stack ((6), and the semiconductor stack It absorbs the heat of F51, becomes high-temperature refrigerant vapor, is guided into the condenser (6) through the steam pipe (6a), is cooled in the condenser (6), condenses, and liquefies, and becomes a low-temperature refrigerant liquid. The liquid then passes through the liquid pipe (6b) and returns to the container (3).Then, by sequentially repeating this operation, the semiconductor stack is cooled well.
又、第1図に示すように外箱(1)の高さが低くなり、
バイブ(7)の取付は位置が下方に移動しているにもか
かわらず案内路(13)の他端側か凝縮器(6)の上部
で開口しているので、凝縮器(6)の上部に非凝縮性ガ
スが滞留しても、バイブC:″7)側がら容易に外部に
取出すことができ冷却性能の低下を来すことも無い。な
お、上記一実施例における案内路(13)は第3図に示
すように、案内板(13a)と凝縮器(6)の側面とに
よって形成されているが、第4図に示すように、パイプ
(7)を凝縮器(6)の内側に延長し直角に上方に折曲
させ先端が凝縮器内の上部に位置するようにしても同様
の効果を奏する。Also, as shown in Figure 1, the height of the outer box (1) is lowered,
Even though the vibrator (7) is installed downward, it opens at the other end of the guide path (13) or at the top of the condenser (6). Even if non-condensable gas accumulates in the guide path (13) in the above embodiment, it can be easily taken out from the side of the vibrator C: 7) and there is no deterioration in cooling performance. As shown in Figure 3, is formed by the guide plate (13a) and the side of the condenser (6), but as shown in Figure 4, the pipe (7) is connected to the inside of the condenser (6). The same effect can be obtained by extending the tube and bending it upward at a right angle so that the tip is located at the upper part of the condenser.
さらに、上記一実施例では浸漬型沸騰冷却装置について
説明したが、第5図および第6図に示すように各半導体
素子(14)の間に蒸発器(15)を積重して半導体ス
タック+51を構成し、この蒸発器(15)と凝縮器(
6)との間を連結管(16)で接続した構成の非浸漬型
沸騰冷却装置に適用しても同様の効果を奏することはい
うまでもない。Furthermore, although the immersion type boiling cooling device was explained in the above embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, an evaporator (15) is stacked between each semiconductor element (14) to form a semiconductor stack This evaporator (15) and condenser (
It goes without saying that the same effect can be achieved even when applied to a non-immersion type boiling cooling device having a configuration in which a connecting pipe (16) is connected between the above and 6).
以上のように、この発明によれば凝縮器内において一端
が冷媒注入および非凝縮性ガス抜きのための穴に連通し
、他端が上方に開口する案内路を形成したので、凝縮器
内上部に滞留する非凝縮性ガスを完全に取出すことがで
き、凝縮器の冷却能力の低下を防止することが可能な沸
騰冷却装置を提供することができる。As described above, according to the present invention, a guide path is formed in the condenser, one end of which communicates with the hole for refrigerant injection and non-condensable gas removal, and the other end of which opens upward. It is possible to provide a boiling cooling device that can completely take out the non-condensable gas that remains in the boiling water and prevent the cooling capacity of the condenser from decreasing.
第1図はこの発明の一実施例における沸騰冷却装置の構
成を示す断面図、第2図は第1図における沸騰冷却装置
のパイプ部の製造過程を示す図、第3図は第1図におけ
る沸騰冷却装置のパイプ部を拡大した詳細図、第4図は
第3図におけるパイプ部の変形例を示す断面図、第5図
はこの発明の他の実施例における沸騰冷却装置の構成を
示す断面図、第6図は第5図における線VI−Vlに沿
って視た正面図、第7図は従来の沸騰冷却装置の構成を
示す断面図、第8図は第7図における沸騰冷却装置のパ
イプ部の製造過程を示す図である。
図において、(6)は凝縮器、矧は穴、(13)は案内
路である。
尚、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
代 理 人 弁理士 大 岩 増 雄ω
第7図
第8図FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of a boiling cooling device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the manufacturing process of the pipe section of the boiling cooling device in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a detailed enlarged view of the pipe section of the evaporative cooling device, FIG. 4 is a sectional view showing a modification of the pipe section in FIG. 3, and FIG. 5 is a sectional view showing the configuration of the evaporative cooling device in another embodiment of the invention. 6 is a front view taken along the line VI-Vl in FIG. 5, FIG. 7 is a sectional view showing the configuration of a conventional boiling cooling device, and FIG. 8 is a front view of the boiling cooling device in FIG. 7. It is a figure which shows the manufacturing process of a pipe part. In the figure, (6) is a condenser, the cylindrical hole is a hole, and (13) is a guide path. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts. Agent Patent Attorney Masuo Oiwa Figure 7 Figure 8
Claims (1)
し且つ高温の冷媒蒸気を内部に導入して凝縮液化させ低
温の冷媒液として外部に導出する凝縮器を備えた沸騰冷
却装置において、 上記凝縮器内において一端が上記穴と連通し他端が上方
に開口する案内路を形成したことを特徴とする沸騰冷却
装置。[Scope of Claims] A condenser having holes in the side wall for injecting refrigerant and venting non-condensable gas, and introducing high-temperature refrigerant vapor into the interior, condensing it and liquefying it, and discharging it to the outside as a low-temperature refrigerant liquid. An evaporative cooling device characterized in that a guide path is formed in the condenser, one end communicating with the hole and the other end opening upward.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31223890A JPH04181759A (en) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | Cooling apparatus using boiling heat transfer |
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JP31223890A JPH04181759A (en) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | Cooling apparatus using boiling heat transfer |
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JPH04181759A true JPH04181759A (en) | 1992-06-29 |
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JP31223890A Pending JPH04181759A (en) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | Cooling apparatus using boiling heat transfer |
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JP (1) | JPH04181759A (en) |
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1990
- 1990-11-15 JP JP31223890A patent/JPH04181759A/en active Pending
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