(57)【要約】【課題】冷却システムにおいて、冷却性能を安定させる。【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電子部品を冷却する蒸発器と、冷却媒体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から蒸発器へと冷却媒体を案内する蒸発器流入流路Ｒ１と、蒸発器から排出された冷却媒体が流入すると共に蒸発器流入流路Ｒ１と接続される戻り流路Ｒ３と、凝縮器において凝縮された冷却媒体と戻り流路Ｒ３から流入する冷却媒体とを一時的に貯留する貯留部５とを備え、貯留部５は、蒸発器流入流路Ｒ１及び戻り流路Ｒ３の流入口と電子部品が配置される部位との間に規制壁５ａを有し、規制壁５ａにより蒸発器流入流路Ｒ１及び戻り流路Ｒ３の流入口と冷却媒体の流出口との間に蒸発器流入流路Ｒ１及び戻り流路Ｒ３から流入した冷却媒体が混合される混合室Ｒ５を形成する。【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蒸発器流入流路と、前記蒸発器から排出された前記冷却媒体が流入すると共に前記蒸発器流入流路と接続される戻り流路と、
前記凝縮器において凝縮された前記冷却媒体と前記戻り流路から流入する前記冷却媒体とを一時的に貯留する貯留部と
を備え、
前記貯留部は、前記蒸発器流入流路及び前記戻り流路の流入口と前記電子部品が配置される部位との間に規制壁を有し、
前記規制壁により、前記蒸発器流入流路及び前記戻り流路の流入口と前記冷却媒体の流出口との間に、前記蒸発器流入流路及び前記戻り流路から流入した前記冷却媒体が混合される混合室を形成する
ことを特徴とする冷却システム。
【請求項２】
前記貯留部は、前記蒸発器流入流路の流入口と前記戻り流路の流入口とが異なる方向に向けて設けられ、前記蒸発器流入流路の流入口と前記戻り流路の流入口との間に立設される干渉防止壁を有することを特徴とする請求項１記載の冷却システム。
【請求項３】
前記規制壁と前記干渉防止壁とが一体として形成されることを特徴とする請求項２記載の冷却システム。
【請求項４】
前記貯留部は、前記凝縮器のヘッダと一体として形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に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、蒸気泡を容易に除去することを目的とした冷却装置（冷却システム）が開示されている。この冷却装置においては、蒸発器から排出された作動流体（冷却媒体）と、凝縮器から排出された作動流体とがタンクにおいて一時的に貯留された後に、ポンプにより蒸発器へと供給される。すなわち、特許文献１には、蒸発器から排出された作動流体の一部が、凝縮器を介することなく再び蒸発器へと流入する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１３２６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような構成を有する冷却システムにおいては、蒸発器には、凝縮器から供給される低温の冷却媒体と、戻り流路を介して供給される高温の冷却媒体とが流入することとなる。しかしながら、凝縮器から供給される冷却媒体と戻り流路を経由する冷却媒体との流量割合は、一定ではなく、状況により変化する場合がある。また、冷却対象である電子部品の状態により、戻り流路に流入する冷却媒体の温度も変化する。したがって、蒸発器に流入する冷却媒体の温度にバラツキが生じ、冷却性能が一定とならない可能性がある。
【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蒸発器流入流路と、前記蒸発器から排出された前記冷却媒体が流入すると共に前記蒸発器流入流路と接続される戻り流路と、前記凝縮器において凝縮された前記冷却媒体と前記戻り流路から流入する前記冷却媒体とを一時的に貯留する貯留部とを備え、前記貯留部は、前記蒸発器流入流路及び前記戻り流路の流入口と前記電子部品が配置される部位との間に規制壁を有し、前記規制壁により、前記蒸発器流入流路及び前記戻り流路の流入口と前記冷却媒体の流出口との間に、前記蒸発器流入流路及び前記戻り流路から流入した前記冷却媒体が混合される混合室を形成する、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、前記貯留部は、前記蒸発器流入流路の流入口と前記戻り流路の流入口とが異なる方向に向けて設けられ、前記蒸発器流入流路の流入口と前記戻り流路の流入口との間に立設される干渉防止壁を有する、という構成を採用する。
【０００８】
第３の手段として、上記第２の手段において、前記規制壁と前記干渉防止壁とが一体として形成される、という構成を採用する。
【０００９】
第４の手段として、上記第１〜３のいずれかの手段において、前記貯留部は、前記凝縮器のヘッダと一体として形成される、という構成を採用する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、貯留部の内部に規制壁を設け、混合室を形成することにより、貯留部内において凝縮された冷却媒体と戻り流路から流入した高温の冷却媒体とを混合させることが可能である。したがって、貯留部から蒸発器へと供給される冷却媒体の温度を安定させることができ、冷却システムの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】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る冷却システムを示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるタンクの内部構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態における貯留部の内部構成を示す模式図である。（ａ）は、貯留部の上面方向を示す模式図であり、（ｂ）は、貯留部の側面方向を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態におけるタンクの内部構成の変形例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
［第１実施形態］
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、タンク５（貯留部）と、凝縮器流路Ｒ１と、蒸発器排出流路Ｒ２と、戻り流路Ｒ３と、蒸発器流入流路Ｒ４とを備えている。
【００１４】
蒸発器２は、熱伝導率の高い素材により形成され、不図示のパワー半導体チップ（高温の電子部品）を複数配置している。また、蒸発器２には、蒸発器排出流路Ｒ２と、戻り流路Ｒ３と、蒸発器流入流路Ｒ４とが接続されている。蒸発器２は、蒸発器流入流路Ｒ４から内部に冷却媒体が流入すると共に、蒸発器排出流路Ｒ２及び戻り流路Ｒ３へと冷却媒体を排出している。
【００１５】
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、凝縮器流路Ｒ１及び蒸発器排出流路Ｒ２と接続されている。すなわち、凝縮器流路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Ｒ４に接続されている。
【００１６】
ポンプ４は、蒸発器流入流路Ｒ４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】
タンク５は、凝縮器流路Ｒ１、戻り流路Ｒ３及び蒸発器流入流路Ｒ４に接続されており、凝縮器流路Ｒ１及び戻り流路Ｒ３から流入した冷却媒体を一時的に貯留する。このようなタンク５は、規制壁５ａ及び干渉防止壁５ｂを備えている。また、タンク５において、凝縮器流路Ｒ１の流入口と戻り流路Ｒ３の流入口とは、対向して設けられている。
【００１８】
規制壁５ａは、タンク５の内部空間に設けられ、内部空間を区画する仕切り部材である。この規制壁５ａは、タンク５内部において、凝縮器流路Ｒ１及び戻り流路Ｒ３から蒸発器流入流路Ｒ４へと流れる空間の流路幅を狭めるように、冷却媒体の流れ方向と交差して配置されている。このような規制壁５ａにより、タンク５の内部には、凝縮器流路Ｒ１及び戻り流路Ｒ３の開口端側（すなわち、冷却媒体の流れ方向における上流側）に混合室Ｒ５が形成されている。
【００１９】
干渉防止壁５ｂは、凝縮器流路Ｒ１の流入口と戻り流路Ｒ３の流入口との間に２重に設けられている。この２つの干渉防止壁５ｂは、互いに平行であり、かつ凝縮器流路Ｒ１から流入する冷却媒体の流れ方向と、戻り流路Ｒ３から流入する冷却媒体の流れ方向とのそれぞれに交差して設けられており、凝縮器流路Ｒ１及び戻り流路Ｒ３から流入する冷却媒体が衝突することを阻害している。
【００２０】
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、タンク５に一時的に貯留され、蒸発器流入流路Ｒ４を介して蒸発器２へと供給される。そして、液体状態の冷却媒体は、蒸発器２においてパワー半導体チップと熱交換され、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が冷却される。気体状態となった冷却媒体は、蒸発器２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、蒸発器２から戻り流路Ｒ３へと排出され、タンク５に貯留されると共に蒸発器流入流路Ｒ４を介して再び蒸発器２へと流入する。すなわち、戻り流路Ｒ３と蒸発器流入流路Ｒ４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。
【００２１】
また、タンク５においては、凝縮器流路Ｒ１及び戻り流路Ｒ３から冷却媒体が流入している。流入した冷却媒体は、規制壁５ａにより蒸発器流入流路Ｒ４側へ直接移動し難いため、混合室Ｒ５内で混合され、蒸発器流入流路Ｒ４へと供給される。
【００２２】
このような本実施形態によれば、規制壁５ａによりタンク５の内部に混合室Ｒ５が形成されることで、凝縮器流路Ｒ１から流入する冷却媒体と戻り流路Ｒ３から流入する冷却媒体とが、混合された状態で蒸発器２へと案内される。これにより、蒸発器２に供給される冷却媒体において、凝縮器流路Ｒ１からの流入流量と戻り流路Ｒ３からの流入流量との割合が変化した場合にも、一定の温度の冷却媒体を蒸発器２へと供給することが可能である。したがって、冷却システム１において、冷却性能を安定させることが可能である。
【００２３】
また、本実施形態によれば、干渉防止壁５ｂを設けることにより、タンク５において、凝縮器流路Ｒ１から流入した冷却媒体と、戻り流路Ｒ３から流入した冷却媒体とが直接干渉し、流路抵抗が増大することを防止している。これにより、ポンプ４における吸入抵抗を減少させることが可能である。
【００２４】
［第２実施形態］
上記第１実施形態の変形例を第２実施形態として図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については符号を同一とし、説明を省略する。
【００２５】
本実施形態に係る冷却システム１は、タンク５を有していない。また、凝縮器３は、下流側のヘッダ部に冷却媒体の貯留部３ａを有している。貯留部３ａは、凝縮器３内部において冷却されて液体状態となった冷却媒体が貯留されると共に、戻り流路Ｒ３及び蒸発器流入流路Ｒ４と接続されている。
【００２６】
貯留部３ａは、戻り流路Ｒ３の流入口の近傍において、蒸発器流入流路Ｒ４の流出口側の部位に、規制壁３ｂが設けられている。規制壁３ｂは、貯留部３ａにおいて、戻り流路Ｒ３の流入口を含む部位に混合室Ｒ６を形成している。また、戻り流路Ｒ３の流入口の近傍において、凝縮器３の内部流路に対向する部位に、干渉防止壁３ｃが設けられている。
【００２７】
貯留部３ａにおいては、凝縮された冷却媒体によって内部が満たされており、さらに戻り流路Ｒ３から冷却媒体が流入している。戻り流路Ｒ３から流入した冷却媒体は、規制壁３ｂに沿って流れることで、混合室Ｒ６内において、凝縮器３にて凝縮された冷却媒体と混合された後に蒸発器流入流路Ｒ４へと流れる。
【００２８】
このような本実施形態によれば、規制壁３ｂにより、貯留部３ａ内に混合室Ｒ６が形成されている。貯留部３ａに流入した冷却媒体は、混合室Ｒ６において混合された状態で蒸発器流入流路Ｒ４を介して蒸発器２へと供給される。したがって、冷却システム１において、冷却性能を安定させることが可能である。
【００２９】
また、タンク５を設けず、凝縮器３を貯留部３ａと一体とすることにより、冷却システム１を小型化することが可能である。
【００３０】
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。
【００３１】
上記第１実施形態においては、規制壁５ａと干渉防止壁５ｂとを別体として設けるものとしたが、本発明はこれに限定されない。規制壁５ａは、図４に示すように、干渉防止壁５ｂと一体として設けられるものとしてもよい。
【００３２】
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を一例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。
【００３３】
また、規制壁３ｂは、戻り流路Ｒ３の配管と一体として設けることも可能である。さらに、干渉防止壁３ｃは、蒸発器流入流路Ｒ４側に形成することも可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  冷却システム
２  蒸発器
３  凝縮器
３ａ  貯留部
３ｂ  規制壁
５  タンク
５ａ  規制壁
５ｂ  干渉防止壁
Ｒ１  凝縮器流路
Ｒ２  蒸発器排出流路
Ｒ３  戻り流路
Ｒ４  蒸発器流入流路
Ｒ５、Ｒ６  混合室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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