JPH0923081A - 沸騰冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷媒槽３内部の沸騰領域１１において、上部
側の放熱性能低下を防止することのできる沸騰冷却装置
を提供すること。 【構成】 冷媒槽３の内部には、表面に取り付けられる
ＩＧＢＴモジュールに対応して冷媒槽３内を３つの冷媒
室に区画する隔壁１０と、各冷媒室の沸騰領域１１を上
下方向に分割する複数の冷媒流制御板１２とが設けられ
ている。この冷媒流制御板１２は、沸騰領域１１で上下
方向に等間隔を開けて傾斜した状態に設けられている。
また、隔壁１０によって区画された各冷媒室には、それ
ぞれ沸騰領域１１の一方の側方に沸騰蒸気が流出する流
出通路１３が設けられて、他方の側方に凝縮液が流入す
る流入通路１４が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子等の発熱体を冷却
する装置として、熱サイホン効果を利用した沸騰冷却装
置が提案されている。この沸騰冷却装置は、冷媒を収容
する冷媒槽と、この冷媒槽の上方に設置された放熱器と
を備え、発熱体より発生する熱を吸収して沸騰した冷媒
蒸気が放熱器で凝縮液化する際に凝縮潜熱を放出し、そ
の放出された凝縮熱が大気へ放出されることにより発熱
体の冷却が行なわれる。この沸騰冷却装置は、一般に高
価なフロロカーボン系の冷媒が使用されるため、コスト
を低減する上では、冷媒槽を薄型にして使用する冷媒量
を少なくした方が有利である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
に冷媒槽を薄型にした場合、冷媒槽内の沸騰領域（発熱
体の放熱面に対応して冷媒が沸騰する領域）において、
下部側で沸騰した沸騰蒸気（気泡）が上方へ上昇するに
連れて、上部側での放熱性能が低下するという問題が生
じる。また、発熱体が冷媒槽の縦方向に複数取り付けら
れている場合には、上下の沸騰領域の間でも同様の問題
が生じる。即ち、下側の沸騰領域で沸騰した沸騰蒸気が
上昇して上側の沸騰領域へ流入することにより、上側の
放熱性能が低下する。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、冷媒槽内部の沸騰領域にお
いて、上部側の放熱性能低下を防止することのできる沸
騰冷却装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の構成を採用した。請求項１では、
発熱体を冷却する沸騰冷却装置であって、表面に前記発
熱体が取り付けられて、内部に前記発熱体の熱を受けて
沸騰する冷媒を収容した冷媒槽と、この冷媒槽と連通し
て設けられて、前記冷媒槽で沸騰した気相冷媒を冷却液
化する放熱器とを備え、前記冷媒槽の内部には、前記発
熱体の放熱面に対応して前記冷媒槽内に収容された冷媒
が沸騰する沸騰領域を上下方向に少なくとも二分割する
冷媒流制御板が設けられていることを特徴とする。

【０００５】請求項２では、請求項１に記載した沸騰冷
却装置において、前記冷媒流制御板は、前記沸騰領域で
傾斜した状態に設けられていることを特徴とする。

【０００６】請求項３では、請求項１または２に記載し
た沸騰冷却装置において、前記冷媒槽は、前記沸騰領域
の一方の側方に前記沸騰領域で沸騰した沸騰蒸気の流出
通路が設けられて、前記沸騰領域の他方の側方に前記放
熱器から流下してくる凝縮液の流入通路が設けられてい
ることを特徴とする。

【０００７】請求項４では、請求項３に記載した沸騰冷
却装置において、前記流出通路と前記流入通路のうち少
なくとも一方の通路は、前記沸騰領域より前記冷媒槽の
幅が大きく設けられていることを特徴とする。

【０００８】請求項５では、請求項３または４に記載し
た沸騰冷却装置において、前記冷媒槽は、前記冷媒流制
御板の上部を前記冷媒流制御板に沿って前記流入通路と
前記流出通路とを連絡する凝縮液通路が設けられ、この
凝縮液通路は、他の前記沸騰領域より前記冷媒槽の幅が
大きく設けられていることを特徴とする。

【０００９】請求項６では、請求項１〜５に記載した何
れかの沸騰冷却装置において、複数の前記発熱体が前記
冷媒槽の横幅方向に一定の間隔を保って取り付けられて
いる場合に、前記冷媒槽は、隣合う前記沸騰領域に設け
られた前記冷媒流制御板が互いに反対方向へ傾斜して設
けられていることを特徴とする。

【００１０】請求項７では、発熱体を冷却する沸騰冷却
装置であって、表面に複数の前記発熱体が間隔を開けて
縦方向に取り付けられて、内部に前記発熱体の熱を受け
て沸騰する冷媒を収容した冷媒槽と、この冷媒槽と連通
して設けられて、前記冷媒槽で沸騰した気相冷媒を冷却
液化する放熱器とを備え、前記冷媒槽の内部には、前記
発熱体の放熱面に対応して前記冷媒槽内に収容された冷
媒が沸騰する各沸騰領域の間に、その各沸騰領域の間を
分割する領域仕切板が設けられていることを特徴とす
る。

【００１１】請求項８では、請求項７に記載した沸騰冷
却装置において、前記領域仕切板は、請求項１〜５に記
載した何れかの沸騰冷却装置に適用されていることを特
徴とする。

【００１２】請求項９では、請求項１〜８に記載した何
れかの沸騰冷却装置において、前記冷媒流制御板と前記
領域仕切板の少なくとも一方は、前記冷媒槽を構成する
構成部材と別部材から成り、その構成部材に設けられた
嵌合溝に嵌め込まれる嵌合部を有することを特徴とす
る。

【００１３】請求項１０では、請求項９に記載した沸騰
冷却装置において、前記嵌合溝は、前記構成部材を板厚
方向に貫通して設けられ、前記冷媒流制御板と前記領域
仕切板の少なくとも一方は、前記嵌合部の端面が前記構
成部材の外表面より少し引っ込んだ状態で前記嵌合溝に
嵌め込まれて、ろう付けにより接合されていることを特
徴とする。

【００１４】請求項１１では、請求項９または１０に記
載した沸騰冷却装置において、前記冷媒槽は、プレス成
形された２枚のプレートを互いの接合部で貼り合わせて
構成され、前記冷媒流制御板と前記領域仕切板の少なく
とも一方は、前記プレートと一体にプレス成形により設
けられていることを特徴とする。

【００１５】請求項１２では、請求項１〜１１に記載し
た何れかの沸騰冷却装置において、少なくとも偶数個の
前記発熱体が前記冷媒槽の横幅方向に取り付けられてい
る場合に、前記冷媒槽は、同一形状にプレス成形された
２枚のプレートを互いの接合部で貼り合わせて構成され
て、その内部構造が左右対称形に設けられていることを
特徴とする。

【００１６】

【作用および発明の効果】本発明の沸騰冷却装置は、以
下の作用および効果を奏する。 （請求項１）冷媒流制御板によって冷媒槽内の沸騰領域
を上下方向に分割したことにより、その分割された各領
域毎で同様に冷媒が沸騰する。例えば、冷媒流制御板に
よって沸騰領域を上下二段に分割した場合、冷媒流制御
板より下段側で沸騰した蒸気が冷媒流制御板より上段側
の沸騰領域へ流入することはなく、上段側でも下段側と
同様に発熱体の熱を受けて冷媒が沸騰する。これによ
り、下段側で沸騰した蒸気の影響を受けて上段側の放熱
性能が低下することはなく、下段側と同様の放熱性能を
得ることができる。

【００１７】（請求項２）冷媒流制御板を沸騰領域で傾
斜した状態に設けることにより、冷媒流制御板の下段側
で沸騰した沸騰蒸気が冷媒流制御板の下側に留まること
はなく、容易に沸騰領域から排出されるため、沸騰蒸気
と放熱器から流下してくる凝縮液との循環が良好とな
り、沸騰領域で効率良く発熱を冷却することができる。

【００１８】（請求項３）沸騰領域の一方の側方に沸騰
蒸気の流出通路を設けて、沸騰領域の他方の側方に凝縮
液の流入通路を設けたことにより、沸騰蒸気と凝縮液と
が互いに干渉することなく、冷媒槽内の冷媒の流れが良
好となることから、放熱性能が向上する。 （請求項４）沸騰蒸気の流出通路と凝縮液の流入通路の
少なくとも一方の通路が沸騰領域より冷媒槽の幅（厚み
幅）を大きくしたことにより、沸騰領域の幅を薄くして
使用する冷媒量を少なくした場合でも、沸騰蒸気の流出
または凝縮液の流入がスムーズに行なわれて冷媒の循環
が促進される。

【００１９】（請求項５）冷媒流制御板の上部に幅の広
い凝縮液通路を設けたことにより、冷媒流制御板によっ
て分割された各沸騰領域で凝縮液通路により多くの凝縮
液が供給される。これにより、各沸騰領域での放熱性能
を更に向上できる。

【００２０】（請求項６）冷媒槽の横幅方向に複数の発
熱体が取り付けられている場合に、冷媒槽内で隣合う沸
騰領域に設けられた冷媒流制御板を互いに反対方向に傾
斜して設けたことにより、隣合う沸騰領域において互い
の流出通路あるいは流入通路を共有することができる。
これにより、冷媒槽を小型化できるとともに、隣合う沸
騰領域の間をスペーサ等により分割していた場合には、
そのスペーサが不要となることから、部品点数の低減、
あるいは冷媒槽を構成する構成部品の形状を簡素化でき
るといった効果が得られる。

【００２１】（請求項７）冷媒槽の縦方向に複数の発熱
体が間隔を開けて取り付けられている場合に、冷媒槽内
で上下方向に形成される各沸騰領域の間を領域仕切板で
分割したことにより、領域仕切板より下段側の沸騰領域
で沸騰した蒸気が上段側の沸騰領域へ流入するのを防止
できる。この結果、領域仕切板より上段側の沸騰領域に
おいても下段側の沸騰領域と同様の放熱性能を得ること
ができる。 （請求項８）請求項７に記載した領域仕切板は、沸騰領
域を上下方向に分割する冷媒流制御板と併用することが
できる。即ち、冷媒槽の縦方向に複数の発熱体が間隔を
開けて取り付けられている場合には、領域仕切板による
効果とともに、冷媒流制御板による効果を得ることもで
きる。

【００２２】（請求項９）冷媒流制御板と領域仕切板の
少なくとも一方は、冷媒槽を構成する構成部材と別部材
によって設けられており、構成部材に設けられた嵌合溝
に嵌合部が嵌め込まれている。これにより、構成部材に
対して容易に位置決めを行なうことができる。 （請求項１０）嵌合溝に嵌め込まれた嵌合部を構成部材
に対してろう付けにより接合する場合には、その嵌合部
の端面を構成部材の外表面より少し引っ込んだ状態で嵌
合溝に嵌め込むことにより、構成部材の表面にろう材が
突出するのを防止できる。

【００２３】（請求項１１）冷媒流制御板と領域仕切板
の少なくとも一方は、冷媒槽を構成するプレートと一体
にプレス成形によって設けることもできる。この場合、
冷媒槽を構成する２枚のプレートのうち、一方のプレー
トだけに冷媒流制御板あるいは領域仕切板を設けても良
いし、両方のプレートに設けても良い。

【００２４】（請求項１２）少なくとも偶数個の発熱体
が冷媒槽の横幅方向に取り付けられる場合には、その冷
媒槽の内部構造を左右対称形に構成することにより、冷
媒槽を構成する２枚のプレートを同一形状とすることが
できる。これにより、プレートをプレス成形するための
プレス型が１つで良いため、コストを低減できる。な
お、この場合、冷媒槽の横幅方向のみに偶数個の発熱体
が取り付けられている場合に限らず、横幅方向とともに
縦方向にも複数の発熱体が取り付けられていても良い。

【００２５】

【実施例】次に、本発明の沸騰冷却装置の実施例を図面
に基づいて説明する。 （第１実施例）図１は沸騰冷却装置の正面図、図２は沸
騰冷却装置の側面図である。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のインバータ回路
（図示しない）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、この冷媒槽３の上部に組
付けられる放熱器４、および放熱器４に送風する冷却フ
ァン５より構成される。

【００２６】ＩＧＢＴモジュール２は、熱伝導性の良好
な金属製（例えば銅製）の放熱板２ａを有し、図２に示
すように、その放熱板２ａが冷媒槽３の外壁面に密着し
た状態で、ボルト６の締め付けにより冷媒槽３に取り付
けられている。なお、ＩＧＢＴモジュール２は、放熱板
２ａと冷媒槽３の外壁面との間に熱伝導性のグリースを
介して取り付けても良い。

【００２７】冷媒槽３は、平面形状が略矩形状を成す２
枚のプレート７、８を互いの接合部で貼り合わせて構成
されて、上端面が放熱器４との接続口として開口してい
る。この冷媒槽３の内部には、表面に取り付けられるＩ
ＧＢＴモジュール２に対応して冷媒槽３内を３つの冷媒
室９（図２参照）に区画する隔壁１０と、各冷媒室９の
沸騰領域１１を上下方向に分割する複数の冷媒流制御板
１２とが設けられている。なお、沸騰領域１１とは、図
３に二点鎖線で示すように、ＩＧＢＴモジュール２の放
熱面に対応して冷媒が沸騰する領域を言う。

【００２８】隔壁１０は、図３（冷媒槽３の内部構造を
示す断面図）に示すように、冷媒槽３内を上下方向に伸
びて設けられ、冷媒流制御板１２は、沸騰領域１１で上
下方向に等間隔を開けて（但し、冷媒槽３に取付けられ
るＩＧＢＴモジュール２の大きさ、種類等により間隔が
異なる場合もある）傾斜した状態に設けられている。ま
た、隔壁１０によって区画された各冷媒室９には、それ
ぞれ沸騰領域１１の一方（図３の右側）の側方に沸騰蒸
気が流出する流出通路１３が設けられて、他方の側方に
凝縮液が流入する流入通路１４が設けられている。

【００２９】ＩＧＢＴモジュール２が取り付けられる一
方（図２の左側）のプレート７は、熱伝導性の良好な金
属製（例えばアルミニウム製）の厚板材から成り、複数
（本実施例では３個）のＩＧＢＴモジュール２が取り付
けられるだけの取付け面積を有して、その表面にはボル
ト６の螺子孔１５（プレート７を貫通していない）がＩ
ＧＢＴモジュール２の取付けピッチに合わせて複数設け
られている。また、他方のプレート８は、熱伝導性の良
好な薄い金属板（例えばアルミニウム板）をプレス成形
したもので、その周縁部（但し上縁部は除く）で一方の
プレート７にろう付け等により接合されている。

【００３０】上記の隔壁１０および冷媒流制御板１２
は、図４に示すように、対向する２枚のプレート７、８
の間に介在されて、ろう付け等により各プレート７、８
に接合されている。この場合、図５に示すように、例え
ば他方のプレート８（一方のプレート７でも良い）に嵌
合溝１６を形成して、この嵌合溝１６に隔壁１０および
冷媒流制御板１２に設けられた嵌合部１７を嵌め込んで
取り付けることにより、プレート８に対する隔壁１０お
よび冷媒流制御板１２の位置決めを容易に行なうことが
できる。

【００３１】その隔壁１０および冷媒流制御板１２の嵌
合部１７を嵌合溝１６に嵌め合わせた状態を図６〜８に
示す。なお、図６は嵌合溝１６がプレート８を貫通して
いない場合の一例、図７および図８は嵌合溝１６がプレ
ート８を貫通している場合の一例である。但し、図７は
嵌合部１７の端面１７ａがプレート８の外表面と同じ高
さ（同一平面）まで嵌合しており、図８は嵌合部１７の
端面１７ａがプレート８の外表面より少し引っ込んだ状
態で嵌合している。この図８の構成によれば、隔壁１０
および冷媒流制御板１２をプレート８にろう付けした場
合に、余剰のろう材がプレート８の外表面より盛り上が
ることがないため、プレート８表面の後加工が不要とな
る。

【００３２】放熱器４は、放熱チューブ１８、上部タン
ク１９、下部タンク２０、および放熱用フィン２１より
構成されている。放熱チューブ１８は、断面形状が偏平
なアルミニウム管より成り、放熱用フィン２１とともに
交互に組み合わされて、上部タンク１９と下部タンク２
０とに支持されている。上部タンク１９は、各放熱チュ
ーブ１８の上端部が接続されて、各放熱チューブ１８を
連通し、下部タンク２０は、各放熱チューブ１８の下端
部が接続されて、各放熱チューブ１８を連通している。
また、下部タンク２０には、冷媒槽３の上端開口部が挿
入される長孔状の挿入口（図示しない）が設けられてい
る。

【００３３】放熱用フィン２１は、高熱伝導率のアルミ
ニウムの薄板を交互に折り曲げて波形状に成形したもの
で、隣合う放熱チューブ１８の間に介在されて、放熱チ
ューブ１８の外表面に接合されている。この放熱用フィ
ン２１は、放熱器４の表面積を拡大し、且つ熱伝達率を
増大させることで、放熱器４の放熱性能を向上させるこ
とができる。

【００３４】冷却ファン５は、例えば軸流式で、放熱器
４の前面（または後面）に２個並んで配されている。な
お、冷却ファン５は、放熱器４に対して送風方向の下流
側に位置する吸込式（この場合の送風方向を図２に矢印
で示す）でも良いし、放熱器４に対して送風方向の上流
側に位置する押込式でも良い。即ち、放熱器４に対する
送風方向は何方でも良い。

【００３５】次に、本実施例の沸騰冷却装置１の作用を
説明する。ＩＧＢＴモジュール２に内蔵された半導体素
子（図示しない）が発熱すると、ＩＧＢＴモジュール２
の放熱板２ａから冷媒槽３を構成するプレート７、８に
熱伝導されることにより、各冷媒室９の主に沸騰領域１
１にて冷媒が沸騰気化する。この時、冷媒槽３の内壁面
と冷媒との間で高効率な熱伝導（沸騰時で自然対流時の
１００〜１０００倍にも達する）が行われる。沸騰した
冷媒は、図３に矢印Ａで示すように、沸騰領域１１から
冷媒流制御板１２に沿って沸騰領域１１の一方の側方
（即ち、流出通路１３）に流れ出た後、その流出通路１
３を上昇して放熱器４の下部タンク２０へ流入する。

【００３６】下部タンク２０から各放熱チューブ１８に
分配された沸騰蒸気は、冷却ファン５の送風を受けて低
温となっている放熱チューブ１８の内壁面に凝縮して液
化し、その際に凝縮潜熱を放出する。その放出された凝
縮潜熱は、放熱チューブ１８の管壁から放熱用フィン２
１へ伝わって大気へ放出される。

【００３７】一方、放熱チューブ１８の内壁面に凝縮し
て液敵となった冷媒は、自重により放熱チューブ１８内
を流下して下部タンク２０に一時溜まり、下部タンク２
０から再び冷媒槽３内へ戻る。その冷媒槽３内では、沸
騰領域１１の最上部に設けられた冷媒流制御板１２に沿
って沸騰領域１１の側方（即ち、流入通路１４）に導か
れた後、図３に矢印Ｂで示すように、流入通路１４を下
降しながら沸騰領域１１に供給されて、再びＩＧＢＴモ
ジュール２から伝わった熱により加熱されて沸騰気化す
る。

【００３８】（第１実施例の効果）本実施例では、沸騰
領域１１に複数の冷媒流制御板１２を設けたことによ
り、その冷媒流制御板１２によって分割された領域毎で
同様に冷媒が沸騰する。即ち、各冷媒流制御板１２によ
り分割された各領域で沸騰した蒸気は、そのまま冷媒流
制御板１２に沿って沸騰領域１１の側方へ流れ出るた
め、冷媒流制御板１２より下側の領域で沸騰した蒸気が
上側の領域に流れ込むことはない。これにより、沸騰領
域１１の下部側で沸騰した蒸気の影響を受けて上部側の
放熱性能が低下することはなく、上部側でも下部側と同
様の放熱性能を得ることができる。

【００３９】また、沸騰領域１１に冷媒流制御板１２を
傾斜して配置したことにより、沸騰領域１１の一方の側
方に沸騰蒸気の流出通路１３が設けられて、他方の側方
に凝縮液の流入通路１４が設けられることになる。これ
により、沸騰蒸気と凝縮液とが互いに干渉することな
く、冷媒槽３と放熱器４との間で冷媒の循環が良好に行
なわれるため、放熱性能を向上できる。

【００４０】（第２実施例）図９は沸騰冷却装置１の側
面図である。本実施例は、冷媒槽３を構成する２枚のプ
レート７、８を共に薄肉のプレス成形品とした場合の一
例を示すものである。この場合、第１実施例の様にプレ
ート７にボルト６の螺子孔１５を形成することができな
いため、図９に示すように、冷媒槽３の厚み幅方向にボ
ルト６を挿通して、他方のプレート８側からナット２２
を締結することによりＩＧＢＴモジュール２の取付けが
行なわれている。従って、冷媒槽３の内部には、図１０
（冷媒槽３の内部構造を示す断面図）に示すように、中
空の締結部２３が設けられて、その締結部２３をボルト
６が挿通している。この様な構成の場合、締結部２３を
起点として冷媒流制御板１２を設けることもできる。

【００４１】また、２枚のプレート７、８を共にプレス
成形品とした場合、図１１に示すように、対向する２枚
のプレート７、８にそれぞれ同様の括れ部７ａ、８ａを
設けて、互いの括れ部７ａ、８ａを接合することにより
隔壁１０および冷媒流制御板１２を設けても良い。ある
いは、図１２に示すように、一方のプレート７のみに括
れ部７ａを設けて、他方のプレート８に接合することに
より隔壁１０および冷媒流制御板１２を設けることもで
きる。

【００４２】（第３実施例）図１３は冷媒槽３の内部構
造を示す断面図である。本実施例は、冷媒槽３内で隣合
う沸騰領域１１の冷媒流制御板１２を互いに反対方向に
傾斜して配置した場合の一例を示すものである。これに
より、図１３に示すように、沸騰蒸気の流出通路１３お
よび凝縮液の流入通路１４を共有できるため、冷媒槽３
の小型化を図ることができる。また、冷媒槽３内を区画
する隔壁１０が不要となることから部品点数を低減でき
る。あるいは隔壁１０をプレート７、８と一体にプレス
成形する必要がないことから、プレート７、８の形状を
簡素化できる。

【００４３】（第４実施例）図１４は冷媒槽３の断面図
である。本実施例は、沸騰蒸気の流出通路１３および凝
縮液の流入通路１４の幅Ｗ1 （冷媒槽３の幅）を沸騰領
域１１の幅Ｗ2 より広くした場合の一例を示すものであ
る。これにより、沸騰領域１１を必要最小限の厚み幅に
抑えて使用する冷媒量を低減できるとともに、沸騰蒸気
の流出および凝縮液の流入がスムーズに行われて冷媒の
循環が良好となる。

【００４４】（第５実施例）図１５は冷媒槽３の内部構
造を示す断面図である。本実施例は、第４実施例で説明
した流入通路１４と流出通路１３の幅を沸騰領域１１よ
り広くした場合で、さらに沸騰領域１１内の各冷媒流制
御板１２の上部に冷媒流制御板１２に沿って流入通路１
４と流出通路１３とを連絡する凝縮液通路２４を設けた
場合の一例を示すものである。その凝縮液通路２４は、
図１６（図１５のＡ−Ａ断面図）に示すように、沸騰領
域１１内で幅広く設けられており、図１７（図１５のＢ
−Ｂ断面図）および図１８（図１５のＣ−Ｃ断面図）に
示すように、流入通路１４および流出通路１３と同じ幅
に設けられている。これにより、冷媒流制御板１２によ
って分割された各領域毎に流入通路１４から凝縮液通路
２４により多くの凝縮液が供給されて、各領域への凝縮
液の供給が促進されるため、放熱性能の向上が期待でき
る。

【００４５】（第６実施例）図１９は冷媒槽３の内部構
造を示す断面図である。本実施例は、冷媒流制御板１２
をインナフィン２５によって構成した場合の一例を示す
ものである。インナフィン２５は、図２０（図１９のＤ
−Ｄ断面図）に示すように、熱伝導性の良好な薄い金属
板（例えばアルミニウム板）を交互に折り曲げて波形状
に成形したもの、あるいは図２１（図１９のＤ−Ｄ断面
図）に示すように、同様の金属板を凹凸形状に成形した
もの等が考えられる。このインナフィン２５を挿入する
ことにより、沸騰領域１１に複数の冷媒通路２６（図２
０、図２１参照）が形成されるため、その各冷媒通路２
６を通って沸騰蒸気が滑らかに沸騰領域１１から流れ出
ることができる。この結果、冷媒の循環が良好に行われ
て放熱性能が向上する。

【００４６】（第７実施例）図２２は沸騰冷却装置１の
正面図である。本実施例は、図２２に示すように、冷媒
槽３の縦方向に複数のＩＧＢＴモジュール２を間隔を開
けて取り付けた場合の一例を示すものである。冷媒槽３
の内部には、図２３に示すように、各沸騰領域１１の間
を上下方向に仕切る領域仕切板２７がそれぞれ同方向に
傾斜した状態で設けられている。この領域仕切板２７
は、第１実施例で説明した隔壁１０および冷媒流制御板
１２と同様にプレート７、８と別部材によって設けても
良いし、プレート７、８と一体にプレス成形によって設
けても良い。この様に、上下方向に形成される各沸騰領
域１１の間に領域仕切板２７を設けたことにより、領域
仕切板２７より下段側の沸騰領域１１で沸騰した蒸気が
上段側の沸騰領域１１へ流入するのを防止できる。即
ち、領域仕切板２７より上段側の沸騰領域１１では、下
段側の沸騰領域１１で沸騰した蒸気の影響を受けること
なく、下段側の沸騰領域１１と同様の放熱性能を得るこ
とができる。

【００４７】なお、図２４（図２３のＥ−Ｅ断面図）に
示すように、各沸騰領域１１にそれぞれインナフィン２
５を挿入しても良い。これにより、各沸騰領域１１で沸
騰した蒸気の流れがインナフィン２５によって整流され
るため、沸騰領域１１から沸騰蒸気がスムーズに流れ出
ることにより、冷媒の循環が良好となる。また、図２５
に示すように、領域仕切板２７を各沸騰領域１１で斜め
に配置したインナフィン２５によって構成することもで
きる。この場合、１つのインナフィン２５で領域仕切板
２７と冷媒流制御板１２との機能を持たせることができ
る。

【００４８】（第８実施例）図２６は沸騰冷却装置１の
正面図である。本実施例は、図２６に示すように、冷媒
槽３の縦方向に複数のＩＧＢＴモジュール２を間隔を詰
めて取り付けた場合の一例を示すものである。この場
合、冷媒槽３の内部では、複数のＩＧＢＴモジュール２
の各放熱面に対応する１つの沸騰領域１１（図２７に破
線で示す領域）を考えることができる。そこで、この沸
騰領域１１に対して複数の冷媒流制御板１２（この場
合、領域仕切板２７としても機能する）を傾斜した状態
で設けることにより、各冷媒流制御板１２によって分割
された各領域毎に冷媒の沸騰が同様に行われる。即ち、
冷媒流制御板１２の下段側で沸騰した蒸気が上段側へ入
り込むことはなく、上段側でも下段側と同様の放熱性能
を得ることができる。また、本実施例の場合、図２８に
示すように、沸騰領域１１の全体に１つのインナフィン
２５を挿入しても同様の効果を得ることができる。

【００４９】（第９実施例）図２９は沸騰冷却装置１の
正面図である。本実施例は、複数のＩＧＢＴモジュール
２が冷媒槽３の横幅方向で対称位置に取り付けられてい
る場合の一例を示すものである。この場合、冷媒槽３の
内部では、図３０に示すように、左右両側で同一形状に
設けることができる。このため、冷媒槽３を２枚のプレ
ス成形されたプレート７、８によって構成した場合、互
いのプレート７、８を同一形状とすることができるた
め、その分、コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】沸騰冷却装置の正面図である。

【図２】沸騰冷却装置の側面図である。

【図３】冷媒槽の内部構造を示す断面図である。

【図４】隔壁および冷媒流制御板の取付け状態を示す断
面図である。

【図５】隔壁および冷媒流制御板の取付け方法を示す斜
視図である。

【図６】隔壁および冷媒流制御板の取付け状態を示す断
面図である。

【図７】隔壁および冷媒流制御板の取付け状態を示す断
面図である。

【図８】隔壁および冷媒流制御板の取付け状態を示す断
面図である。

【図９】沸騰冷却装置の側面図である（第２実施例）。

【図１０】冷媒槽の内部構造を示す断面図である（第２
実施例）。

【図１１】隔壁および冷媒流制御板を設けたプレートの
断面図である（第２実施例）。

【図１２】隔壁および冷媒流制御板を設けたプレートの
断面図である（第２実施例）。

【図１３】冷媒槽の内部構造を示す断面図である（第３
実施例）。

【図１４】冷媒槽の断面図である（第４実施例）。

【図１５】冷媒槽の内部構造を示す断面図である（第５
実施例）。

【図１６】図１５のＡ−Ａ断面図である（第５実施
例）。

【図１７】図１５のＢ−Ｂ断面図である（第５実施
例）。

【図１８】図１５のＣ−Ｃ断面図である（第５実施
例）。

【図１９】冷媒槽の内部構造を示す断面図である（第６
実施例）。

【図２０】図１９のＤ−Ｄ断面図である（第６実施
例）。

【図２１】図１９のＤ−Ｄ断面図である（第６実施
例）。

【図２２】沸騰冷却装置の正面図である（第７実施
例）。

【図２３】冷媒槽の内部構造を示す断面図である（第７
実施例）。

【図２４】図２３のＥ−Ｅ線に沿う断面図である（第７
実施例）。

【図２５】冷媒槽の内部構造を示す断面図である（第７
実施例）。

【図２６】沸騰冷却装置の正面図である（第８実施
例）。

【図２７】冷媒槽の内部構造を示す断面図である（第８
実施例）。

【図２８】冷媒槽の内部構造を示す断面図である（第８
実施例）。

【図２９】沸騰冷却装置の正面図である（第９実施
例）。

【図３０】冷媒槽の内部構造を示す断面図である（第９
実施例）。

【符号の説明】 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、８ プレート（冷媒槽を構成する構成部材） １１ 沸騰領域 １２ 冷媒流制御板 １３ 流出通路 １４ 流入通路 １６ 嵌合溝 １７ 嵌合部 ２４ 凝縮液通路 ２７ 領域仕切板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 昌彦 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 門田 茂 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発熱体を冷却する沸騰冷却装置であって、 表面に前記発熱体が取り付けられて、内部に前記発熱体
   の熱を受けて沸騰する冷媒を収容した冷媒槽と、 この冷媒槽と連通して設けられて、前記冷媒槽で沸騰し
   た気相冷媒を冷却液化する放熱器とを備え、 前記冷媒槽の内部には、前記発熱体の放熱面に対応して
   前記冷媒槽内に収容された冷媒が沸騰する沸騰領域を上
   下方向に少なくとも二分割する冷媒流制御板が設けられ
   ていることを特徴とする沸騰冷却装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載した沸騰冷却装置におい
   て、 前記冷媒流制御板は、前記沸騰領域で傾斜した状態に設
   けられていることを特徴とする沸騰冷却装置。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載した沸騰冷却装置
   において、 前記冷媒槽は、前記沸騰領域の一方の側方に前記沸騰領
   域で沸騰した沸騰蒸気の流出通路が設けられて、前記沸
   騰領域の他方の側方に前記放熱器から流下してくる凝縮
   液の流入通路が設けられていることを特徴とする沸騰冷
   却装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載した沸騰冷却装置におい
   て、 前記流出通路と前記流入通路のうち少なくとも一方の通
   路は、前記沸騰領域より前記冷媒槽の幅が大きく設けら
   れていることを特徴とする沸騰冷却装置。
5. 【請求項５】請求項３または４に記載した沸騰冷却装置
   において、 前記冷媒槽は、前記冷媒流制御板の上部を前記冷媒流制
   御板に沿って前記流入通路と前記流出通路とを連絡する
   凝縮液通路が設けられ、この凝縮液通路は、他の前記沸
   騰領域より前記冷媒槽の幅が大きく設けられていること
   を特徴とする沸騰冷却装置。
6. 【請求項６】請求項１〜５に記載した何れかの沸騰冷却
   装置において、 複数の前記発熱体が前記冷媒槽の横幅方向に一定の間隔
   を保って取り付けられている場合に、 前記冷媒槽は、隣合う前記沸騰領域に設けられた前記冷
   媒流制御板が互いに反対方向へ傾斜して設けられている
   ことを特徴とする沸騰冷却装置。
7. 【請求項７】発熱体を冷却する沸騰冷却装置であって、 表面に複数の前記発熱体が間隔を開けて縦方向に取り付
   けられて、内部に前記発熱体の熱を受けて沸騰する冷媒
   を収容した冷媒槽と、 この冷媒槽と連通して設けられて、前記冷媒槽で沸騰し
   た気相冷媒を冷却液化する放熱器とを備え、 前記冷媒槽の内部には、前記発熱体の放熱面に対応して
   前記冷媒槽内に収容された冷媒が沸騰する各沸騰領域の
   間に、その各沸騰領域の間を分割する領域仕切板が設け
   られていることを特徴とする沸騰冷却装置。
8. 【請求項８】請求項７に記載した沸騰冷却装置におい
   て、 前記領域仕切板は、請求項１〜５に記載した何れかの沸
   騰冷却装置に適用されていることを特徴とする沸騰冷却
   装置。
9. 【請求項９】請求項１〜８に記載した何れかの沸騰冷却
   装置において、 前記冷媒流制御板と前記領域仕切板の少なくとも一方
   は、前記冷媒槽を構成する構成部材と別部材から成り、
   その構成部材に設けられた嵌合溝に嵌め込まれる嵌合部
   を有することを特徴とする沸騰冷却装置。
10. 【請求項１０】請求項９に記載した沸騰冷却装置におい
    て、 前記嵌合溝は、前記構成部材を板厚方向に貫通して設け
    られ、 前記冷媒流制御板と前記領域仕切板の少なくとも一方
    は、前記嵌合部の端面が前記構成部材の外表面より少し
    引っ込んだ状態で前記嵌合溝に嵌め込まれて、ろう付け
    により接合されていることを特徴とする沸騰冷却装置。
11. 【請求項１１】請求項９または１０に記載した沸騰冷却
    装置において、 前記冷媒槽は、プレス成形された２枚のプレートを互い
    の接合部で貼り合わせて構成され、 前記冷媒流制御板と前記領域仕切板の少なくとも一方
    は、前記プレートと一体にプレス成形により設けられて
    いることを特徴とする沸騰冷却装置。
12. 【請求項１２】請求項１〜１１に記載した何れかの沸騰
    冷却装置において、 少なくとも偶数個の前記発熱体が前記冷媒槽の横幅方向
    に取り付けられている場合に、 前記冷媒槽は、同一形状にプレス成形された２枚のプレ
    ートを互いの接合部で貼り合わせて構成されて、その内
    部構造が左右対称形に設けられていることを特徴とする
    沸騰冷却装置。