(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却性能を安定させる冷却システムを提供する。【解決手段】冷却媒体の流路が内部に形成されると共に液体状態の冷却媒体を蒸発させることにより複数の発熱部品を冷却する蒸発器２と、冷却媒体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から蒸発器２へと冷却媒体を案内する第１流路Ｒ１と、蒸発器２から凝縮器へと冷却媒体を案内する第２流路Ｒ２とを備える。蒸発器２は、第１流路Ｒ１と接続されると共に低温の電子部品２００が外面に設けられる予熱室Ｒ４と、予熱室Ｒ４及び第２流路Ｒ２に接続され、高温のパワー半導体チップ１００が外面に設けられると共に高温のパワー半導体チップ１００のそれぞれに対応して複数設けられるマイクロチャネル２ｃとが形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却媒体の流路が内部に形成されると共に液体状態の冷却媒体を蒸発させることにより複数の高温の電子部品を冷却する蒸発器と、
前記冷却媒体を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器から前記蒸発器へと前記冷却媒体を案内する第１流路と、
前記蒸発器から前記凝縮器へと前記冷却媒体を案内する第２流路と
を備え、
前記蒸発器は、
前記第１流路と接続されると共に低温の電子部品が外面に設けられる予熱室と、
前記予熱室及び第２流路に接続され、高温の電子部品が外面に設けられると共に前記高温の電子部品のそれぞれに対応して複数設けられる蒸発室と
が形成されることを特徴とする冷却システム。
【請求項２】
前記蒸発器は、前記蒸発室に、流路面の表面積を拡張させる表面積拡張部材を備えることを特徴とする請求項１記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、複数の発熱体を冷却する潜熱利用型冷却装置が開示されている。この潜熱利用型冷却装置（冷却システム）においては、発熱体に接して配置される液体冷媒を蒸発させ、液体冷媒の潜熱により発熱体を冷却する。このような潜熱利用型冷却装置においては、蒸発室において蒸発して気体状態となった冷媒を凝縮室において再度液体状態とし、再び蒸発室へと循環させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２１６５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の潜熱利用型冷却装置においては、冷媒の流れ方向に沿って発熱体が配置されている。このような配置とすると、冷媒の流れ方向の上流側に配置される発熱体と、下流側に配置される発熱体とでは、接触する冷媒の温度が異なることとなり、冷媒の沸騰するタイミングがそれぞれ異なり、冷却性能が安定しない。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、冷却システムにおいて、冷却性能を安定させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の手段として、冷却媒体の流路が内部に形成されると共に液体状態の冷却媒体を蒸発させることにより複数の高温の電子部品を冷却する蒸発器と、前記冷却媒体を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器から前記蒸発器へと前記冷却媒体を案内する第１流路と、前記蒸発器から前記凝縮器へと前記冷却媒体を案内する第２流路とを備え、前記蒸発器は、前記第１流路と接続されると共に低温の電子部品が外面に設けられる予熱室と、前記予熱室及び第２流路に接続され、高温の電子部品が外面に設けられると共に前記高温の電子部品のそれぞれに対応して複数設けられる蒸発室とが形成される、という構成を採用する。
【０００７】
第２の手段として、上記第１の手段において、前記蒸発器は、前記蒸発室に、流路面の表面積を拡張させる表面積拡張部材を備える、という構成を採用する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、各高温の電子部品に対応して蒸発室を設けており、さらに蒸発室の上流側に低温の電子部品が配置された予熱室が設けられている。これにより、冷却媒体は、予熱された状態で各高温の電子部品と個別に熱接触することとなる。したがって、冷却媒体が沸騰するタイミングのバラツキを抑制すると共に、早期に冷却媒体を沸騰させることができ、冷却性能を安定させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷却システムの模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る冷却システムにおける蒸発器の内部構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明に係る冷却システムの一実施形態について説明する。
【００１１】
本実施形態に係る冷却システム１は、図１に示すように、蒸発器２と、凝縮器３と、ポンプ４と、蒸発器流入流路Ｒ１（第１流路）と、蒸発器排出流路Ｒ２（第２流路）と、戻り流路Ｒ３とを有している。
【００１２】
蒸発器２は、図２に示すように、ケーシング２ａと、流路部材２ｂと、マイクロチャネル２ｃ（表面積拡張部材）とを有している。ケーシング２ａは、熱伝導率の高い素材により形成された略直方体形状の中空部材である。ケーシング２ａは、互いに対向する２つの伝熱面を有しており、一方の面にはパワー半導体チップ１００（高温の電子部品）が複数設けられ、他方の面には他の電子部品２００（低温の電子部品）が複数設けられる。なお、電子部品２００は、パワー半導体チップ１００よりも発熱温度が低い特性を有している。また、ケーシング２ａには、蒸発器流入流路Ｒ１、蒸発器排出流路Ｒ２及び戻り流路Ｒ３が接続され、内部に冷却媒体が流入する。
【００１３】
流路部材２ｂは、ケーシング２ａの内部空間に設けられ、冷却媒体を一定の方向へと案内する仕切り部材である。この流路部材２ｂは、各パワー半導体チップ１００及び各電子部品２００の間を区切るように設けられている。ケーシング２ａの内部には、流路部材２ｂにより、電子部品２００が外面に設けられる予熱室Ｒ４と、パワー半導体チップ１００が外面に設けられると共に各パワー半導体チップ１００に対応した複数の蒸発室Ｒ５とが形成されている。予熱室Ｒ４は、蒸発器流入流路Ｒ１と接続されている。蒸発室Ｒ５は、予熱室Ｒ４及び蒸発器排出流路Ｒ２と接続されている。
【００１４】
マイクロチャネル２ｃは、内部に微細流路が形成された部材であり、ケーシング２ａにおけるパワー半導体チップ１００が設けられる面の内側に、パワー半導体チップ１００と重なるようにして配置される。
【００１５】
図１に戻り、凝縮器３は、不図示の熱交換器と、内部流路とを有しており、蒸発器２において気体状態となった冷却媒体を冷却することにより凝縮させる。このような凝縮器３は、蒸発器流入流路Ｒ１及び蒸発器排出流路Ｒ２と接続されている。すなわち、蒸発器流入流路Ｒ１には、凝縮器３において液体状態とされた冷却媒体が流れ、蒸発器排出流路Ｒ２には蒸発器２において気体状態（または気液混合状態）とされた冷却媒体が流れる。なお、戻り流路Ｒ３は、蒸発器流入流路Ｒ１に下流端が接続されており、排出された冷却媒体を蒸発器２へと戻している。
【００１６】
ポンプ４は、蒸発器流入流路Ｒ１上に設けられ、凝縮器３から蒸発器２へと液体状態の冷却媒体を圧送する。
【００１７】
このような冷却システム１においては、凝縮器３より供給される液体状態の冷却媒体が、ポンプ４により圧送されることにより、蒸発器流入流路Ｒ１を介して蒸発器２へと流入する。そして、液体状態の冷却媒体は、蒸発器２内部において、予熱室Ｒ４へと案内される。冷却媒体は、予熱室Ｒ４において電子部品２００と熱交換される。これにより、冷却媒体の温度は、凝縮器３から排出された直後よりも上昇する。
【００１８】
そして、冷却媒体は、予熱室Ｒ４から蒸発室Ｒ５へと案内される。冷却媒体は、蒸発室Ｒ５において、マイクロチャネル２ｃ内を通過することによりパワー半導体チップ１００と熱交換され、沸騰して蒸発する。このときの蒸発潜熱により、パワー半導体チップ１００が冷却される。気体状態となった冷却媒体は、蒸発室Ｒ５から蒸発器排出流路Ｒ２へと排出され、再び凝縮器３へと流入する。また、一部の冷却媒体は、蒸発室Ｒ５から戻り流路Ｒ３へと排出され、蒸発器流入流路Ｒ１を介して再び蒸発器２へと流入する。すなわち、蒸発器流入流路Ｒ１と戻り流路Ｒ３とにより、冷却媒体の一部が凝縮器３を介さずに循環している。なお、蒸発器排出流路Ｒ２から遠い側に位置する蒸発室Ｒ５から排出される冷却媒体は、蒸発器排出流路Ｒ２から近い側に位置する蒸発室Ｒ５の外側を通り、蒸発器排出流路Ｒ２へと排出される。
【００１９】
このような本実施形態によれば、パワー半導体チップ１００と冷却媒体との熱交換よりも上流において、電子部品２００と冷却媒体との熱交換が行われる。これにより、冷却媒体が予熱された状態で蒸発室Ｒ５においてパワー半導体チップ１００と熱交換される。これにより、冷却媒体がパワー半導体チップ１００との熱交換時に蒸発しやすくなり、蒸発潜熱による冷却性能を安定させることが可能である。
【００２０】
また、本実施形態によれば、蒸発器２は、パワー半導体チップ１００と対応する位置において、マイクロチャネル２ｃを有している。これにより、蒸発器２は、内側の表面積を増加させることができ、蒸発器２による冷却効率を向上させることが可能である。
【００２１】
また、本実施形態によれば、蒸発器２は、予熱室Ｒ４と蒸発室Ｒ５とに分割されており、蒸発器２に流入した冷却媒体を容易に案内することが可能である。したがって、蒸発器２内における冷却媒体の温度分布を容易に管理することができ、冷却性能を安定させることが可能である。
【００２２】
また、本実施形態によれば、蒸発器２は、蒸発室Ｒ５について、各パワー半導体チップ１００に対応して複数設けられている。したがって、各蒸発室Ｒ５には概略等しい温度の冷却媒体が供給されることとなり、パワー半導体チップ１００ごとに冷却効率が異なることがない。したがって、これによっても冷却性能を安定させることが可能である。
【００２３】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００２４】
上記実施形態においては、高温の電子部品としてパワー半導体チップ１００を一例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。また、低温の電子部品２００は、例えば、リアクトルや、発熱温度の低い半導体等とすることが可能である。
【００２５】
上記実施形態においては、表面積拡張部材として、マイクロチャネル２ｃを有するものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、表面積拡張部材は、複数のフィンが立設された形状としてもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１  冷却システム
２  蒸発器
２ｂ  流路部材
２ｃ  マイクロチャネル
３  凝縮器
１００  パワー半導体チップ
２００  電子部品
Ｒ１  蒸発器流入流路
Ｒ２  蒸発器排出流路
Ｒ３  流路
Ｒ４  予熱室
Ｒ５  蒸発室
【図１】
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【図２】
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