(57)【要約】  筺体の内部に冷媒を流して電子機器を冷却する冷却器において、冷却器内で沸騰により発生した気泡が冷却器外に流出することを抑制し、振動、騒音、及び配管類の破損を防ぐ。冷媒を筺体（２１）の外部から内部へ導く冷媒入口部（２３）と、冷媒を内部から外部へ導く冷媒出口部（２４）と、冷媒入口部（２３）から冷媒出口部（２４）へ冷媒を流す流路領域を内部で定める金属部材（２２）とを備える。金属部材（２２）は、冷媒を通過させる複数の開口部位（３６）と、電子機器（１１）の冷却に際し筐体（２１）と電子機器（１１）との接続面を介して生じた気泡を捕捉することにより冷媒により気泡を冷却して減少させる形状を有する捕捉減少部位（３７）とを備える。
2017047151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筺体の内部に冷媒を流して電子機器を冷却する冷却器において、
前記冷媒を前記筺体の外部から前記内部へ導く冷媒入口部と、
前記冷媒を前記内部から前記外部へ導く冷媒出口部と、
前記冷媒入口部から前記冷媒出口部へ前記冷媒を流す流路領域を前記内部で定める金属部材とを備え、
前記金属部材は、前記冷媒を通過させる複数の開口部位と、前記電子機器の冷却に際し前記筐体と前記電子機器との接続面を介して生じた気泡を捕捉することにより前記冷媒により前記気泡を冷却して減少させる形状を有する捕捉減少部位とを備える
冷却器。
【請求項２】
前記捕捉減少部位が、折り曲げ形状、ジグザグ形状、又は波形形状を有する
請求項１に記載の冷却器。
【請求項３】
前記開口部位は、開口径が０．１〜３．０ｍｍである
請求項１に記載の冷却器。
【請求項４】
前記捕捉減少部位は、０．１〜３．０ｍｍの開口を備えている
請求項１に記載の冷却器。
【請求項５】
前記金属部材は、前記捕捉減少部位を有する部分よりも、前記捕捉減少部位が無い部分の方の肉厚が厚い
請求項１に記載の冷却器。
【請求項６】
前記金属部材は、鉛直方向の断面が環状に形成されている
請求項１に記載の冷却器。
【請求項７】
前記金属部材は、鉛直方向の断面が角柱状に形成されている
請求項１に記載の冷却器。
【請求項８】
前記金属部材は、鉛直方向の断面が略直線状に形成されている部分を有する
請求項１に記載の冷却器。
【請求項９】
前記金属部材は、鉛直方向の断面が凹状の弧に形成されている
請求項１に記載の冷却器。
【請求項１０】
前記金属部材は、鉛直方向の断面が三角形に形成されている
請求項１に記載の冷却器。
【請求項１１】
前記金属部材は、鉛直方向の断面が、前記接続面を覆うようにコの字状に形成されている
請求項１に記載の冷却器。
【請求項１２】
前記金属部材は、鉛直方向の断面がＶ字状に形成されている
請求項１に記載の冷却器。
【請求項１３】
前記金属部材は、鉛直方向の断面がＷ字状に形成されている
請求項１に記載の冷却器。
【請求項１４】
前記気泡が前記接続面の前記筐体に対応する部分から離脱するときの接触角をΦ［ｒａｄ］、前記冷媒の表面張力をσ［Ｎ／ｍ］、重力加速度をｇ［ｍ2／ｓ］、液冷媒の密度をρｌ［ｋｇ／ｓ2］、及び冷媒の飽和蒸気の密度をρｖ［ｋｇ／ｓ2］とし、前記金属部材は、前記開口部位の開口直径が下式により算出される気泡の直径ｄ［ｍ］より小さい
ｄ＝０．０２０９Φ√（σ／（ｇ（ρｌ−ρｖ）））
請求項１から１３のいずれか１項に記載の冷却器。
【請求項１５】
前記金属部材は、前記開口部位の直径が、気泡の通過抑制と冷却効率のバランスによって決定される
請求項１から１４のいずれか１項に記載の冷却器。
【請求項１６】
前記金属部材は、前記筐体と同一素材であり、前記筐体に溶接固定されたパンチングメタルである
請求項１から１５のいずれか１項に記載の冷却器。
【請求項１７】
前記金属部材は、２枚以上の折り曲げ形状である開口部材が積層された
請求項１から１６のいずれか１項に記載の冷却器。
【請求項１８】
前記筐体は、前記接続面に対応する前記筐体の内側部分にフィンを有する
請求項１から１４のいずれか１項に記載の冷却器。
【請求項１９】
前記フィンは、キャビティを有する
請求項１８に記載の冷却器。
【請求項２０】
前記筐体は、前記接続面に対応する前記筐体の内側部分にキャビティを有する
請求項１から１９のいずれか１項に記載の冷却器。
【請求項２１】
前記流路領域は、前記冷媒入口部の鉛直方向の流入断面よりも、前記流路領域の鉛直方向の断面が大きい
請求項１から２０のいずれか１項に記載の冷却器。
【請求項２２】
請求項１から２１のいずれか１項に記載の冷却器と、
前記冷却器の前記筐体の外側の底面及び側面の少なくとも一方に設けられ、前記筐体内の前記冷媒を加熱する電子機器とを備えた
電力変換装置。
【請求項２３】
冷媒を循環させることで冷却する冷却システムであって、
内部に冷媒が流れる冷媒配管と、
前記冷媒配管に接続され、前記冷媒配管内の前記冷媒を循環させるポンプと、
前記冷媒配管に接続され、前記ポンプで循環する前記冷媒の熱を外部に放熱するラジエータと、
前記冷媒配管に接続され、前記ポンプで循環する前記冷媒により冷却される請求項２２に記載の電力変換装置とを備えた
冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換を行う電子機器などの発熱体を冷却する冷却器、この冷却器を備えた電力変換装置、及びこの電力変換装置を用いた冷却システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気または液冷媒を循環させる冷却システムが一般的に知られている。例えば、液冷媒を使用した冷却システムは、ポンプで液冷媒を循環させ、発熱体を冷却器で冷却し、ラジエータで放熱している。また、冷却器で液冷媒を沸騰させ、冷却能力を向上させたものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−４４４９６号公報（段落００２６、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような冷却システムにあっては、冷却器内で沸騰により発生した気泡がポンプに流入する可能性があった。気泡がポンプ内で凝縮するとキャビテーションが生じるため、振動、騒音、及び配管類の破損を招くという問題があった。【０００５】
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、冷却器内で沸騰により発生した気泡が冷却器外に流出するのを抑制し、以て振動、騒音、及び配管類の破損防止効果を向上させることができる冷却器、電力変換装置、及び冷却システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明に係る冷却器は、筺体の内部に冷媒を流して電子機器を冷却する冷却器において、前記冷媒を前記筺体の外部から前記内部へ導く冷媒入口部と、前記冷媒を前記内部から前記外部へ導く冷媒出口部と、前記冷媒入口部から前記冷媒出口部へ前記冷媒を流す流路領域を前記内部で定める金属部材とを備え、前記金属部材は、前記冷媒を通過させる複数の開口部位と、前記電子機器の冷却に際し前記筐体と前記電子機器との接続面を介して生じた気泡を捕捉することにより前記冷媒により前記気泡を冷却して減少させる形状を有する捕捉減少部位とを備える。【０００７】
さらに、本発明に係る電力変換装置は、上記の前記冷却器と、この冷却器の前記筐体外側の底面及び側面の少なくとも一方に設けられ、前記筐体内の前記冷媒を加熱する電子機器とを備えている。【０００８】
さらに、本発明に係る冷却システムは、冷媒を循環させることで冷却する冷却システムであって、内部に冷媒が流れる冷媒配管と、前記冷媒配管に接続され、前記冷媒配管内の前記冷媒を循環させるポンプと、前記冷媒配管に接続され、前記ポンプで循環する前記冷媒の熱を外部に放熱するラジエータと、前記冷媒配管に接続され、前記ポンプで循環する前記冷媒により冷却される上記の電力変換装置とを備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る冷却器、電力変換装置、及び冷却システムによれば、冷媒入口部から冷媒出口部へ冷媒を流す流路領域を内部で定める金属部材を冷却器に設け、金属部材は、冷媒を通過させる複数の開口部位と、電子機器の冷却に際し筐体と電子機器との接続面を介して生じた気泡を捕捉することにより冷媒により気泡を冷却して減少させる形状を有する捕捉減少部位とを備えるので、冷却器内で沸騰により発生した気泡の冷却器外への流出抑制効果を高め、振動、騒音、及び配管類の破損防止効果を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冷却システムの概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の外観斜視図である。
【図３ａ】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の側面図である。
【図３ｂ】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の、図３ａにおけるＡ−Ａ切断位置での概略断面図である。
【図３ｃ】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の、図３ａにおけるＡ−Ａ切断位置での別の例の概略断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の冷却器における筐体の上面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の、図４におけるＢ−Ｂ切断位置の概略断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る冷却器に使用される金属部材としてのパンチングメタルの上面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る電力変換装置の側面図とＣ−Ｃ切断位置の概略断面図及び拡大図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る電力変換装置の側面図とＤ−Ｄ切断位置の概略断面図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係る電力変換装置の側面図とＥ−Ｅ切断位置の概略断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に係る電力変換装置の側面図とＦ−Ｆ切断位置の概略断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態６に係る電力変換装置の側面図とＧ−Ｇ切断位置の概略断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態７に係る電力変換装置の側面図とＨ−Ｈ切断位置の概略断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態８に係る電力変換装置の側面図とＩ−Ｉ切断位置の概略断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態９に係る電力変換装置の外観斜視図である。
【図１５】本発明の実施の形態９に係る電力変換装置の側面図とＪ−Ｊ切断位置の概略断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態１０に係る電力変換装置の側面図とＫ−Ｋ切断位置の概略断面図及び拡大図である。
【図１７】本発明の実施の形態１１に係る電力変換装置の側面図とＬ−Ｌ切断位置の概略断面図及び拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．（図１〜図６）
本発明の実施の形態１に係る冷却システム１、電力変換装置１０、及び冷却器２０を図１〜図６により説明する。なお、図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに対応するものであり、このことは、明細書の全文において共通することである。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷却システム１の概略図である。図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る冷却システム１は、電力変換装置１０、ポンプ３、エンジン６、及びラジエータ４を備える。この冷却システム１は、例えば、冷媒として液冷媒を循環させることで冷却する冷却システム１であって、車または電車等の車両に搭載されるものである。冷却システム１において、ポンプ３は電力変換装置１０とエンジン６、及びラジエータ４はエンジン６と電力変換装置１０に、それぞれ内部に冷媒が流れる冷媒配管２で接続され、循環流路を構成している。図１に示すように、本発明の実施の形態１では、時計回りにポンプ３、エンジン６、ラジエータ４、及び電力変換装置１０が配置されている。
【００１３】
ポンプ３は、冷媒配管２内の液体の冷媒を循環させる駆動源である。ポンプ３により循環する冷媒は、電力変換装置１０で受熱し、ラジエータ４で外部に放熱する。なお、冷却システム１は、冷媒の余剰液を蓄えるリザーバタンクを備えていてもよい。また、リザーバタンクを大気圧解放し、空気などの冷媒中に溶けた気体を除去することもできる。リザーバタンクは例えばラジエータ４と電力変換装置１０の間に設けてもよい。
【００１４】
図２は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１０の外観斜視図である。本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１０は、電子機器１１と冷却器２０とを備える。冷却器２０は、筐体２１の外側に発熱する電子機器１１が設けられ、電子機器１１の熱を除熱している。電子機器１１は、筐体２１外側の底面及び側面の少なくとも一方に設けられ、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１０では底面に設けられている。なお、筐体２１を含む電力変換装置１０を車両等に設置する場合において、筐体２１の内、鉛直方向の上部の面を上面、下部の面を底面、水平方向の面を側面とする。
【００１５】
また、冷却器２０の筐体２１内には冷媒流路があり、冷媒入口部２３から冷媒流路に冷媒が流入し、冷媒出口部２４から冷媒が流出する。電子機器１１が筐体２１内の冷媒を加熱することで、電子機器１１の熱が除熱される。なお、発熱する電子機器１１としては、制御回路、駆動回路、コンデンサ、ＳｉＣ等のパワーモジュール、またはステップダウンコンバータ等があるが、これに限られるものではない。また、電子機器１１はハーネス等により相互に接続されている。
【００１６】
次に冷却器２０の構造について説明する。図３ａ〜ｃは、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１０の側面図とＡ−Ａ切断位置の模式的又は概略断面図である。図３ａに電力変換装置１０の側面図におけるＡ−Ａ切断位置を示す。図３ｂ及び３ｃは電力変換装置１０のＡ−Ａ切断位置の２つの例における概略断面図であり、いずれも金属部材２２の断面形状が、冷媒と電子機器１１とを熱的に接続する接続面３５に対向する面において折り曲げ形状（ジグザグ形状）となっている。また、図４は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１０の上面図である。図４に電力変換装置１０の上面図におけるＢ−Ｂ切断位置を示している。図５は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１０のＢ−Ｂ切断位置の概略断面図である。
【００１７】
すなわち、冷却器２０は、図３ｂに示すように、筐体２１と金属部材２２を備えている。筺体２１の内部に冷媒を流して電子機器１１を冷却する。この冷却器２０は、前記冷媒を筺体２１の外部から内部へ導く冷媒入口部２３と、前記冷媒を前記内部から前記外部へ導く冷媒出口部２４と、前記冷媒入口部２３から前記冷媒出口部２４へ前記冷媒を流す流路領域を前記内部で定める金属部材２２とを備えている。金属部材２２は、前記冷媒を通過させる複数の開口部位３６と、前記電子機器１１の冷却に際し前記筐体２１と前記電子機器１１との接続面３５を介して生じた気泡を捕捉することにより前記冷媒により気泡を冷却して減少させる形状を有する捕捉減少部位３７とを備える。この捕捉減少部位３７は、上記のように折り曲げ形状（ジグザグ形状）の他、波形等の、気泡を捕捉して気泡を減少させる形状であれば、どのようなものでもよい。
【００１８】
本発明の実施の形態１における筐体２１は、四角柱で構成されている。金属部材２２は、全体的には環状に形成されており、電子機器１１が設けられた筐体２１の加熱面を含む外側の第一領域２５と、冷媒入口部２３及び冷媒出口部２４を含む内側の第二領域２６とに冷媒流路を分割する。冷媒入口部２３と冷媒出口部２４とを結ぶ直線を軸方向と定義すると、金属部材２２は軸方向に延びて冷媒流路内に設けられ、冷媒流路を分割し、第一領域で加熱面付近から発生した気泡が第二領域へ移動するのを抑制する。そして、金属部材２２の形状を、部分的に平坦形状ではなく折り曲げ形状とすることで、第一領域２５で加熱面付近から発生した気泡が一箇所に集中することを防ぎ、第二領域２６へ移動するのを抑制する効果を向上させている。
【００１９】
また、本発明の実施の形態１における金属部材２２は、図３ｃに示すように、捕捉減少部位３７が有る面（下面）を、捕捉減少部位３７が無い面（側面及び上面）よりも薄くすることで、捕捉減少部位３７における気泡を捕捉する機能及び減少させる機能を促進することができ、なおかつ、金属部材２２を軽量化でき、電力変換装置１０の軽量化及び低コスト化が図れる。
【００２０】
本発明の実施の形態１において、第二領域２６は冷媒入口部２３及び冷媒出口部２４を含む。また、加熱面は、電子機器１１が設けられた箇所に相当する冷却器２０の筐体２１壁面である。第一領域２５内では、発熱する電子機器１１により筐体２１内の冷媒が加熱され、主に電子機器１１が設けられた加熱面から冷媒が沸騰することで気泡３０が生じている。ただし、電子機器１１の熱は、筐体２１内を熱伝導で広がるため、必ずしも加熱面からのみ沸騰が生じる訳ではない。
【００２１】
なお、本発明の実施の形態１では、冷媒入口部２３が第二領域２６に含まれるため、冷媒入口部２３から流入する、ラジエータ４で放熱された飽和温度より低い低温の冷媒が、冷却器２０の筐体２１底部に流れることを抑制できる。よって、低温の冷媒により筐体２１底部が冷却されることを抑制できるため、冷却器２０の筐体２１底部から、沸騰による気泡３０の発生を促進できる。
【００２２】
本発明の実施の形態１では、冷媒入口部２３及び冷媒出口部２４が筐体２１の側面に設けられているが、筐体２１の側面に限られるものではない。さらに、冷却器２０は金属の薄板であって、アルミニウム、アルミニウム合金、またはステンレス等の金属が用いられる。
【００２３】
冷却器２０の断面形状は、必ずしも図３ｂに示すように、四角形である必要はなく、断面形状が円形、三角形、及び多角形等であってもよい。図３ｂに示すように、断面形状のアスペクト比が１または略１に近い四角形とすると、車両などに配設する場合に設置し易い。アスペクト比は０．９〜１．１が好ましく、さらに好ましくは１がよい。特にエンジンルームなど小さなスペースへの搭載が容易となる効果が得られる。
【００２４】
また、冷媒として、水、車両用のＬＬＣ（Ｌｏｎｇ  Ｌｉｆｅ  Ｃｏｏｌａｎｔ）、またはフロリナート等の冷媒を用いてもよい。
【００２５】
図６は、本発明の実施の形態１に係るパンチングメタル２２ａの上面図である。本発明の実施の形態１では、金属部材２２としてパンチングメタル２２ａを用いた。金属部材２２は、パンチングメタル２２ａまたは金属等が主に用いられる。金属部材２２として例示したパンチングメタル２２ａは、平板部２２ｃに複数の開口２２ｂを有している。それゆえ、冷媒は開口２２ｂを通ることにより、第一領域２５と第二領域２６を相互に行き来できる。一方で、冷媒が沸騰することにより生じる気泡３０は、金属部材２２を設けることで、第一領域２５から第二領域２６へ移動することを抑制できる。これは、金属部材２２の開口２２ｂで生じる毛細管現象により、気泡３０が第一領域２５から第二領域２６へ移動することを抑制できるためである。また、金属部材２２は複数枚を用いても良い。また、金属部材２２の環状形状は平坦形状よりも折り曲げ形状の方が、気泡３０が第一領域２５から第二領域２６へ移動することを抑制する効果は高まる。
【００２６】
開口２２ｂの開口直径は、筐体２１の壁面から離脱する際の沸騰により生じる気泡３０の直径より小さくしてもよい。筐体２１の壁面から離脱する際の沸騰により生じる気泡３０の直径を推定するために、下記のＦｒｉｔｚの式を用いることができる。すなわち、金属部材２２は、開口２２ｂの開口直径が下記の式により算出される気泡３０の直径より小さいとすることができる。ここで、ｄは気泡３０の直径［ｍ］、Φは気泡３０が壁面から離脱するときの接触角［ｒａｄ］、σは冷媒の表面張力［Ｎ／ｍ］、ｇは重力加速度［ｍ2／ｓ］、ρｌは液冷媒の密度［ｋｇ／ｓ2］、及びρｖは冷媒の飽和蒸気の密度［ｋｇ／ｓ2］である。参考までにＦｒｉｔｚの式を用いて気泡３０の直径を推定すると、冷媒が水の場合において、筐体２１の壁面から離脱する際の沸騰により生じる気泡３０の直径は約２〜３ｍｍ、冷媒がＬＬＣの場合において、筐体２１の壁面から離脱する際の沸騰により生じる気泡３０の直径は約１ｍｍとなる。
Ｆｒｉｔｚの式：ｄ＝０．０２０９Φ√（σ／（ｇ（ρｌ−ρｖ）））
【００２７】
開口２２ｂが円形の場合、開口２２ｂの開口直径が０．１〜３．０ｍｍであることが好ましく、さらに好ましくは開口２２ｂの開口直径が０．５〜２．５ｍｍであることが好ましい。開口直径が３．０ｍｍを超える場合、気泡３０が開口２２ｂを通過し易くなる場合がある。また、開口直径が０．１ｍｍ未満の場合、液冷媒が第一領域２５と第二領域２６を相互に行き来し難くなるため、第一領域２５の内部温度が上昇し続け、冷却効率が低下する場合がある。すなわち、開口直径は、気泡の通過抑制と冷却効率のバランスによって決定される。ただし、開口２２ｂの開口直径は０．１〜３．０ｍｍに限られるものではない。金属部材２２において、開口２２ｂの開口直径の大きさ、または開口率は任意に調整可能である。ここで、開口２２ｂの形状は円形だけでなく、楕円形、正方形、三角形、または矩形等の様々な形状であってもよい。開口２２ｂが円形以外の場合は、相当直径を開口直径としてもよい。さらに、金属部材２２に多孔質体を用いてもよい。多孔質体を用いた場合、多孔質体の気孔直径の平均値を開口直径としてもよい。加えて、開口２２ｂは気泡３０の直径より小さい開口幅を備えていればよく、例えば、一方の開口２２ｂが気泡３０の直径より小さい開口幅であり、他方の開口幅は長い、スリットのようなものでもよい。
【００２８】
金属部材２２を筐体２１に取り付け易いように、金属部材２２を取り付けるフレームを筐体２１に設けても良い。これにより、冷媒を変更した場合、または電子機器１１を変更して電子機器１１の発熱量が変わった場合、外気温が変化した場合等の仕様変更に応じて、容易に金属部材２２の取り換えができ、開口２２ｂの開口直径を変更できる。金属部材２２の固定方法としては、筐体２１壁面へのネジによる固定、または溶接等をして固定する。本発明の実施の形態１では、パンチングメタル２２ａを筐体２１壁面に溶接により固定している。金属部材２２の素材は、冷却器２０の筐体２１の素材と同一素材を用いるのが好ましい。これにより、腐食を防止することができる。
【００２９】
＜動作＞
次に、本発明の実施の形態１に係る冷却システム１、電力変換装置１０、及び冷却器２０の動作を説明する。図１の矢印で示すように、ポンプ３で冷媒をエンジン６の方向に送り出す。冷媒は、エンジン６、ラジエータ４、電力変換装置１０、及びポンプ３へと順に流れ、冷却システム１内を循環する。ここで、電力変換装置１０で冷媒が受熱し、ラジエータ４で放熱される。
【００３０】
図２に示す冷媒入口部２３はラジエータ４側に、及び冷媒出口部２４側はポンプ３側に接続され、冷媒入口部２３から冷媒出口部２４側へ冷媒が流れる。発熱する電子機器１１が冷却器２０の底面に設けられた電力変換装置１０では、図３ｂに示すように冷却器２０底面の加熱面から電子機器１１の熱で冷却器２０内の冷媒が加熱され、沸騰し気泡３０が発生する。
【００３１】
ここで沸騰は、筐体２１内の壁面温度が冷媒の飽和温度以上となったときに生じる。気泡３０が筐体２１内の壁面から離脱するときに、周囲の冷媒が気泡３０の離脱する箇所へ流れ込むことで、冷媒の対流による熱伝達率が向上する。加えて、沸騰により生じる気泡は、冷媒の相変化に必要な潜熱分の熱量を周囲の冷媒から奪うため、周囲の冷媒を冷却する。水を例に挙げると、１リットルの水を１気圧の下で０℃から飽和温度の１００℃まで加熱する場合には４２０ＫＪの熱を必要とするが、１気圧、１００℃で全部蒸気にする場合には２２５６ＫＪ（潜熱）を必要とする。これにより沸騰は液冷に比べて、冷却能力が高いため、筐体２１の壁面から冷媒へ伝わる熱量が増加し、電子機器は冷却される。
【００３２】
発生した気泡３０は浮力により冷却器２０内を上昇する。気泡３０は冷却器２０内を上昇するが、本実施の形態１では金属部材２２としてパンチングメタル２２ａを備えており、この金属部材２２により、気泡３０の主な発生面である加熱面を含む第一領域２５と、冷媒入口部２３及び冷媒出口部２４を含む第二領域２６とに冷媒流路を分割している。よって、金属部材２２であるパンチングメタル２２ａの開口２２ｂで毛細管現象が生じることにより、気泡３０が開口２２ｂを通り抜け冷媒出口部２４を通ってポンプ３へ到達することを抑制できる。また、金属部材２２の形状を、平坦形状ではなく折り曲げ形状にすることで、気泡３０が一箇所に集中することを防ぎ、第二領域２６との接触面積を増やし、気泡３０の凝縮を促進させることができ、気泡３０の第二領域２６への流出抑制効果を高めることができる。また、例えパンチングメタル２２ａの開口２２ｂを僅かな気泡３０が通過したとしても、冷媒入口部２３から流入するラジエータ４で放熱された飽和温度より低い低温の冷媒と熱交換し、大部分は瞬時に凝縮され液冷媒に戻る。それゆえ、気泡３０のポンプ３への流入を抑制できる。
【００３３】
なお、冷媒はポンプ３で昇圧されエンジン６、ラジエータ４、及び電力変換装置１０へと順々に流れて行くにつれて、圧力損失により冷媒の圧力が小さくなって行く。電子機器１１の熱で冷却器２０内の冷媒が加熱され、冷却器２０底面の加熱面から沸騰し気泡３０を発生させるためには、冷媒の圧力が小さい方が容易に沸騰を発生させることができる。それゆえ、電力変換装置１０をポンプ３の近くに配置し、電力変換装置１０からポンプ３へ冷媒が流れるように冷媒出口部２４をポンプ３と接続する。これにより、電力変換装置１０内を流れる冷媒の圧力を冷却システム１の中で特に小さくすることができ、冷却器２０の底面から沸騰し気泡３０を発生させ易くすることができる。ただし、電力変換装置１０は、可能な限りポンプ３の近くに配置されている方が好ましいが、これに限られるものではなく、ポンプ３と電力変換装置１０との間に何かしらの機器が設けられていてもよい。
【００３４】
以上のとおり、本発明の実施の形態１における冷却システム１は、冷媒を循環させることで冷却する冷却システム１であって、内部に冷媒が流れる冷媒配管２と、冷媒配管２と接続し、冷媒配管２内の冷媒を循環させるポンプ３と、冷媒配管２と接続し、ポンプで循環する冷媒の熱を外部に放熱するラジエータ４と、冷媒配管２と接続し、ポンプで循環する冷媒により冷却される電力変換装置１０とを備える。
【００３５】
また、本発明の実施の形態１における電力変換装置１０は、上記の冷却器２０と、この冷却器２０の前記筐体２１の外側の底面及び側面の少なくとも一方に設けられ、前記筐体２１内の前記冷媒を加熱する電子機器１１とを備えている。
【００３６】
さらに、本発明の実施の形態１における冷却器２０は、冷媒が流入する冷媒入口部２３及び冷媒が流出する冷媒出口部２４を有する内部が中空の角柱であって、冷媒が流れる冷媒流路を内部に有する筐体２１と、筐体２１内に設けられ、筐体２１の底面及び側面の少なくとも一方であって冷媒を加熱する加熱面を含む第一領域２５と、冷媒入口部２３及び冷媒出口部２４を含む第二領域２６とに冷媒流路を分割し、第一領域２５で発生した気泡３０が第二領域２６へ移動するのを抑制する複数の開口を有する金属部材２２と、を備えたものである。
【００３７】
このような構成によれば、冷却器２０内の冷媒流路を、金属部材２２によって、加熱面を含む第一領域２５と冷媒入口部２３及び冷媒出口部２４を含む第二領域２６とに分割するので、第一領域２５で沸騰により発生した気泡３０が第二領域２６に流入することを防ぎ、気泡３０が冷却器２０外に流出することを防ぐことができる。
さらに金属部材２２の形状を平坦形状ではなく折り曲げ形状にすることにより、気泡３０が一箇所に集中することを防ぎ、気泡３０と第二領域２６の低温冷媒との接触面積を増やすことができる。従って、気泡３０の凝縮を促進し、気泡３０の冷却器２０外への流出抑制効果を高めることができる。そのため、冷却器２０内で沸騰により発生した気泡３０をポンプ３に流入することを抑制し、気泡３０がポンプ３内で凝縮することで発生するキャビテーションを防ぐことができる。また、冷却器２０内で沸騰により発生した気泡３０が冷却器２０外に流出することを抑制し、振動、騒音、及び配管類の破損を防ぐことができる冷却器２０、電力変換装置１０、または冷却システム１を得ることができる。
【００３８】
また、金属部材２２を取り付けるフレームを筐体２１に設けることで、金属部材２２の取り換え、または複数枚を積層させて取り付けること等が容易になる。そのため、冷媒を変更した場合、または電子機器１１を変更して電子機器１１の発熱量が変わった場合等の仕様変更に応じて、金属部材２２の開口直径及び開口率等を容易に調整できる。これにより、冷媒の第一領域２５と第二領域２６の行き来する量等を適宜調整でき、発熱する電子機器１１の冷却効率を向上させることができる。
【００３９】
本発明の実施の形態１において、発熱する電子機器１１は沸騰現象を利用して冷却されている。通常、電子機器１１の冷却は、冷媒入口部２３から流入する冷媒の流速が大きいほど熱伝達率が大きくなるため、電子機器１１の冷却効率が上がる。一方、本発明の実施の形態１において、沸騰現象を利用して電子機器１１が冷却されているため、冷媒入口部２３から流入する冷媒の流速は、電子機器１１の冷却効率にほとんど影響しない。よって、冷媒の流入流量を変えずに、冷媒入口部２３の開口径を大きくし流入する冷媒の流速を小さくしたとしても、電子機器１１の冷却効率には影響しない。そこで、冷媒入口部２３の鉛直方向の流入断面よりも、冷媒流路の鉛直方向の断面を大きくしても、冷却効率には影響せず、冷却器２０内での圧力損失を低減することができ、ポンプ３での高い昇圧能力も不要になるため、ポンプ３の出力も小さくすることができる。よって、ポンプ３の小型化もでき、冷却システム１の軽量化、小型化、低コスト化が図れる。
【００４０】
実施の形態２．（図７）
本発明の実施の形態２に係る冷却システム１、電力変換装置１０、及び冷却器２０を図７により説明する。なお、実施の形態１に係る冷却システム１、電力変換装置１０、及び冷却器２０においては、１枚の金属部材２２が取り付けられているものを説明した。本発明の実施の形態２では、複数枚の金属部材２２が取り付けられているものを説明する。以下に実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同一または対応する部分についての説明は省略する。
【００４１】
図７は、本発明の実施の形態２に係る電力変換装置１０の側面図とＣ−Ｃ切断位置の概略断面図及び拡大図である。図７（ａ）は電力変換装置１０の側面図であってＣ−Ｃ切断位置を示し、図７（ｂ）は、Ｃ−Ｃ切断位置の概略断面図である。図７（ｃ）は、金属部材２２の拡大箇所１００を示したものである。なお、図７に示す金属部材２２の形状は、実施の形態１に示す金属部材２２と同様に、金属部材２２は軸方向に延びて冷媒流路内に設けられ冷媒流路を分割している。金属部材２２は、図７（ｂ）に例示するように、２枚積層してもよい。このように、金属部材２２は、１枚の開口部材２２ｄだけを取り付けるのではなく、２枚、３枚と枚数を増やして２枚以上の開口部材２２ｄを積層して形成してもよい。また、金属部材２２の形状を平坦形状ではなく折り曲げ形状にすることで、気泡３０が一箇所に集中することを防ぎ、第二領域２６との接触面積を増やし、気泡３０の凝縮を促進させることができ、以て気泡３０の第二領域２６への流出抑制効果を高めることができる。２枚以上の開口部材２２ｄを積層して金属部材２２を構成した場合、１枚目の開口部材２２ｄでの蒸気泡の分散効果だけでなく、２枚目以降の開口部材２２ｄでの蒸気泡の分散効果も加わることで蒸気泡流出抑制の効果を向上させている。
【００４２】
このような構成によれば、２枚以上の開口部材２２ｄを積層して金属部材２２を構成しているため、１枚の開口部材２２ｄで構成された金属部材２２に比べ強度が向上する。また、２枚以上の開口部材２２ｄを積層することで、金属部材２２への気泡３０の一箇所集中を防ぎ、気泡３０溜まりを分散させることで第二領域２６と気泡３０の接触面積を増やし、冷却器２０外への気泡３０の流出抑制効果を向上させることができる。
【００４３】
実施の形態３．（図８）
本発明の実施の形態３に係る冷却システム１、電力変換装置１０、及び冷却器２０を図８により説明する。なお、実施の形態１に係る冷却システム１、電力変換装置１０、及び冷却器２０においては、金属部材２２として、断面形状が環状のものを説明した。本発明の実施の形態３では、金属部材２２の形状の変形例について説明する。以下に実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同一または対応する部分についての説明は省略する。
【００４４】
図８は、本発明の実施の形態３に係る電力変換装置１０の側面図とＤ−Ｄ切断位置の概略断面図である。図８（ａ）は電力変換装置１０の側面図であってＤ−Ｄ切断位置を示し、図８（ｂ）は、Ｄ−Ｄ切断位置の概略断面図である。なお、図８に示す金属部材２２の形状の変形例は、実施の形態１に示す金属部材２２と同様に、金属部材２２は軸方向に延びて冷媒流路内に設けられ、冷媒流路を上下に分割している。図８（ｂ）に示すように、金属部材２２を、接続面３５に対応する筐体部分内側を包囲するように鉛直方向の断面形状を全体的には直線状で且つ部分的には折り曲げて形成することにより第一領域２５と第二領域２６とを形成している。これにより、金属部材２２への気泡３０の一箇所集中を防ぎ、気泡３０溜まりを分散させることができるので、第二領域２６と気泡３０の接触面積を増やし、冷却器２０外への気泡３０の流出抑制効果を向上させることができる。また、金属部材２２の端部は、両端がそれぞれ冷却器２０の筐体２１側面で固定されている。
【００４５】
このような構成によれば、冷媒が筐体２１の下部に設けられた発熱する電子機器１１から受熱し、沸騰することで発生する気泡３０が、金属部材２２により第一領域２５から第二領域２６へ流れることを抑制できる。そして、金属部材２２の形状を平坦形状ではなく折り曲げ形状にすることにより、金属部材２２への気泡３０の一箇所集中を防ぎ、気泡３０の溜まりを分散させることができるとともに、第二領域２６と気泡３０の接触面積を増やし、冷却器２０外への気泡３０の流出抑制効果を向上させることができる。また、断面が環状の金属部材２２に比べ、金属部材２２を軽量化でき、電力変換装置１０の軽量化、低コスト化が図れる。
【００４６】
実施の形態４．（図９）
本発明の実施の形態４に係る冷却システム１、電力変換装置１０、及び冷却器２０を図９により説明する。なお、実施の形態１に係る冷却システム１、電力変換装置１０、及び冷却器２０においては、金属部材２２として、断面形状が環状のものを説明した。本発明の実施の形態４では、金属部材２２の形状の変形例について説明する。以下に実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同一または対応する部分についての説明は省略する。
【００４７】
図９は、本発明の実施の形態４に係る電力変換装置１０の側面図とＥ−Ｅ切断位置の概略断面図である。図９（ａ）は電力変換装置１０の側面図であってＥ−Ｅ切断位置を示し、図９（ｂ）は、Ｅ−Ｅ切断位置の概略断面図である。なお、図９に示す金属部材２２の形状は、実施の形態１に示す金属部材２２と同様に、金属部材２２は軸方向に延びて冷媒流路内に設けられ、冷媒流路を分割している。図９（ｂ）に示すように、金属部材２２の断面は全体的に下方に凹状の弧を描いており且つ部分的には折り曲げ形状を有している。金属部材２２は冷却器２０の筐体２１側面でそれぞれの端部が固定されており、冷却器２０の筐体２１底面とは接触していない。
【００４８】
このような構成によれば、冷媒が筐体２１の下部に設けられた発熱する電子機器１１から受熱し、沸騰することで発生する気泡３０が、金属部材２２により第一領域２５から第二領域２６へ流れることを抑制できる。そして、金属部材２２の形状を平坦形状ではなく折り曲げ形状にすることで金属部材２２への気泡３０の一箇所集中を防ぎ、気泡３０溜まりを分散させることができるので、第二領域２６と気泡３０の接触面積を増やし、冷却器２０外への気泡３０の流出抑制効果を向上させることができる。また、断面が環状の金属部材２２に比べ、金属部材２２を軽量化でき、電力変換装置１０の軽量化、低コスト化を図れる。
【００４９】
実施の形態５．（図１０）
本発明の実施の形態５に係る冷却システム１、電力変換装置１０、及び冷却器２０を図１０により説明する。なお、実施の形態１に係る冷却システム１、電力変換装置１０、及び冷却器２０においては、金属部材２２として、断面形状が環状のものを説明した。本発明の実施の形態５では、金属部材２２形状の変形例について説明する。以下に実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同一または対応する部分についての説明は省略する。
【００５０】
図１０は、本発明の実施の形態５に係る電力変換装置１０の側面図とＦ−Ｆ切断位置の概略断面図である。図１０（ａ）は電力変換装置１０の側面図であってＦ−Ｆ切断位置を示し、図１０（ｂ）は、Ｆ−Ｆ切断位置の概略断面図である。なお、図１０に示す金属部材２２形状の変形例は、実施の形態１に示す金属部材２２と同様に、金属部材２２は軸方向に延びて冷媒流路内に設けられ、冷媒流路を分割している。図１０（ｂ）に示すように、金属部材２２の断面は全体的に上方に凸の三角形状であり且つ部分的には折り曲げ形状を有している。金属部材２２の端部は、冷却器２０の筐体２１の四隅のうち下部の二隅でそれぞれ固定されている。
【００５１】
このような構成によれば、冷媒が筐体２１の下部に設けられた発熱する電子機器１１から受熱し、沸騰することで発生する気泡３０は、金属部材２２で第一領域２５から第二領域２６へ流れることが抑制される。そして、金属部材２２の形状を平坦形状ではなく折り曲げ形状にすることで金属部材２２への気泡３０の一箇所集中を防ぎ、気泡３０の溜まりを分散させることができるので、第二領域２６と気泡３０の接触面積を増やし、冷却器２０外への気泡３０の流出抑制効果を向上させることができる。また、断面が環状の金属部材２２に比べ、金属部材２２を軽量化でき、電力変換装置１０の軽量化、低コスト化を図れる。
【００５２】
実施の形態６．（図１１）
本発明の実施の形態６に係る冷却システム１、電力変換装置１０、及び冷却器２０を図１１により説明する。なお、実施の形態１に係る冷却システム１、電力変換装置１０、及び冷却器２０においては、金属部材２２として、断面形状が環状のものを説明した。本発明の実施の形態６では、金属部材２２形状の変形例について説明する。以下に実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同一または対応する部分についての説明は省略する。
【００５３】
図１１は、本発明の実施の形態６に係る電力変換装置１０の側面図とＧ−Ｇ切断位置の概略断面図である。図１１（ａ）は電力変換装置１０の側面図であってＧ−Ｇ切断位置を示し、図１１（ｂ）は、Ｇ−Ｇ切断位置の概略断面図である。なお、図１１に示す金属部材２２形状の変形例は、実施の形態１に示す金属部材２２と同様に、金属部材２２は軸方向に延びて冷媒流路内に設けられ、冷媒流路を分割している。図１１（ｂ）に示すように、金属部材２２の断面は、全体的にはコの字形であり且つ部分的には折り曲げ形状により、加熱される接続面３５に対応する筐体部分内側を覆うように取り付けられている。金属部材２２の端部は、冷却器２０の筐体２１の底面でそれぞれ固定されている。
【００５４】
このような構成によれば、冷媒が筐体２１の下部に設けられた発熱する電子機器１１から受熱し、沸騰することで発生する気泡３０が、金属部材２２で第一領域２５から第二領域２６へ流れることを抑制できる。また、金属部材２２の形状を平坦形状ではなく折り曲げ形状にすることにより、金属部材２２への気泡３０の一箇所集中を防ぎ、気泡３０溜まりを分散させることができるので、第二領域２６と気泡３０の接触面積を増やし、冷却器２０外への気泡３０の流出抑制効果を向上させることができる。また、断面が環状の金属部材２２に比べ、金属部材２２を軽量化でき、電力変換装置１０の軽量化、低コスト化を図れる。
【００５５】
実施の形態７．（図１２）
本発明の実施の形態７に係る冷却システム１、電力変換装置１０、及び冷却器２０を図１２により説明する。なお、実施の形態１に係る冷却システム１、電力変換装置１０、及び冷却器２０においては、金属部材２２として、断面形状が環状のものを説明した。本発明の実施の形態７では、金属部材２２の形状の変形例について説明する。以下に実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同一または対応する部分についての説明は省略する。
【００５６】
図１２は、本発明の実施の形態７に係る電力変換装置１０の側面図とＨ−Ｈ切断位置の概略断面図である。図１２（ａ）は電力変換装置１０の側面図であってＨ−Ｈ切断位置を示し、図１２（ｂ）は、Ｈ−Ｈ切断位置の概略断面図である。なお、図１２に示す金属部材２２の形状の変形例は、実施の形態１に示す金属部材２２と同様に、金属部材２２は軸方向に延びて冷媒流路内に設けられ、冷媒流路を分割している。図１２（ｂ）に示すように、Ｇ−Ｇ断面は鉛直方向の断面であり、金属部材２２の断面は、全体的にはＶ字形状であり且つ部分的には折り曲げ形状を有している。金属部材２２の端部は、冷却器２０の筐体２１の四隅のうちの上部二隅と、筐体２１の底部中央でそれぞれ固定されている。本発明の実施の形態７において、第一領域２５は金属部材２２により２つの領域に分割されている。
【００５７】
このような構成によれば、冷媒が筐体２１の下部に設けられた発熱する電子機器１１から受熱し、沸騰することで発生する気泡３０が、金属部材２２で第一領域２５から第二領域２６へ流れることを抑制できる。そして、金属部材２２の形状を、平坦形状ではなく折り曲げ形状にすることで金属部材２２への気泡３０の一箇所集中を防ぎ、気泡３０の溜まりを分散させることができるので、第二領域２６と気泡３０の接触面積を増やし、冷却器２０外への気泡３０の流出抑制効果を向上させることができる。また、断面が環状の金属部材２２に比べ、金属部材２２を軽量化でき、電力変換装置１０の軽量化、低コスト化を図れる。
【００５８】
実施の形態８．（図１３）
本発明の実施の形態８に係る冷却システム１、電力変換装置１０、及び冷却器２０を図１３により説明する。なお、実施の形態１に係る冷却システム１、電力変換装置１０、及び冷却器２０においては、金属部材２２として、断面形状が環状のものを説明した。本発明の実施の形態８では、金属部材２２の形状の変形例について説明する。以下に実施の形態８と異なる点を中心に説明し、同一または対応する部分についての説明は省略する。
【００５９】
図１３は、本発明の実施の形態８に係る電力変換装置１０の側面図とＩ−Ｉ切断位置の概略断面図である。図１３（ａ）は電力変換装置１０の側面図であってＩ−Ｉ切断位置を示し、図１３（ｂ）は、Ｉ−Ｉ切断位置の概略断面図である。なお、図１３に示す金属部材２２の形状の変形例は、実施の形態１に示す金属部材２２と同様に、金属部材２２は軸方向に延びて冷媒流路内に設けられ、冷媒流路を分割している。図１３（ｂ）に示すように、Ｈ−Ｈ断面は鉛直方向の断面であり、金属部材２２の断面は、全体的にはＷ字形であり且つ部分的には折り曲げ形状を有している。金属部材２２の端部は、冷却器２０の筐体２１の四隅のうちの上部二隅と、筐体２１の底部の２箇所でそれぞれ固定されている。本発明の実施の形態８において、第一領域２５は金属部材２２により３つの領域に分割されている。
【００６０】
このような構成によれば、冷媒が筐体２１の下部に設けられた発熱する電子機器１１から受熱し、沸騰することで発生する気泡３０が、金属部材２２で第一領域２５から第二領域２６へ流れることを抑制できる。そして、金属部材２２の形状を平坦形状ではなく折り曲げ形状にすることで金属部材２２への気泡３０の一箇所集中を防ぎ、気泡３０の溜まりを分散させることができるので、第二領域２６と気泡３０の接触面積を増やし、冷却器２０外への気泡３０の流出抑制効果を向上させることができる。また、断面が環状の金属部材２２に比べ、金属部材２２を軽量化でき、電力変換装置１０の軽量化、低コスト化を図れる。
【００６１】
実施の形態９．（図１４及び図１５）
本発明の実施の形態９に係る冷却システム１、電力変換装置１０、及び冷却器２０を図１４及び図１５により説明する。なお、実施の形態１に係る冷却システム１、電力変換装置１０、及び冷却器２０においては、発熱する電子機器１１が冷却器２０底面の筐体２１外側に設けられているものを説明した。本発明の実施の形態９では、発熱する電子機器１１が冷却器２０底面の筐体２１外側だけでなく、冷却器２０の筐体２１の外側側面にも設けられているものについて説明する。以下に実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同一または対応する部分についての説明は省略する。
【００６２】
図１４は、本発明の実施の形態９に係る電力変換装置１０の外観斜視図である。図１４に示すように、本発明の実施の形態９に係る電力変換装置１０は、電子機器１１と冷却器２０とを備えるが、電子機器１１は冷却器２０の筐体２１の外側底面だけでなく、冷却器２０の筐体２１の外側側面にも設けられている。そのため、本発明の実施の形態９に係る電力変換装置１０においては、冷却器２０の筐体２１の底面だけでなく、冷却器２０の筐体２１の側面にも加熱面がある。
図１５は、本発明の実施の形態９に係る電力変換装置１０の側面図とＪ−Ｊ切断位置の概略断面図である。図１５（ａ）に電力変換装置１０の側面図におけるＪ−Ｊ切断位置を示す。図１５（ｂ）に電力変換装置１０のＪ−Ｊ切断位置の概略断面図を示す。
【００６３】
図１５（ｂ）に示す金属部材２２の断面は折り曲がった（ジグザグの）Ｖ字形状であり、冷却器２０の筐体２１四隅のうち上部二隅にそれぞれ金属部材２２の端部が固定されており、さらに冷却器２０の筐体２１底面の中央付近で金属部材２２の端部が固定されている。本発明の実施の形態９では、金属部材２２により３つの領域に冷媒流路が分割されており、それぞれの領域の断面形状は三角形状である。本発明の実施の形態９に係る電力変換装置１０において、冷却器２０の筐体２１底面だけでなく冷却器２０の筐体２１側面にも接続面３５があり、３つの領域に分割された冷媒流路のうち２つの領域が、冷媒を加熱する加熱面を含む第一領域２５である。残る１つの領域は冷媒入口部２３及び冷媒出口部２４を含む第二領域２６である。つまり、金属部材２２により第一領域２５は、複数の領域に分割されている。
【００６４】
冷却器２０の筐体２１の外側底面、及び冷却器２０の筐体２１の外側側面に設けられた電子機器１１により、冷却器２０の内部の冷媒は加熱され、沸騰し気泡３０が発生する。すると、第一領域２５では、主に冷媒を加熱する接続面３５に対応する筐体２１の内側部分から気泡３０が発生し離脱する。離脱した気泡３０は浮力により上昇するが、金属部材２２により、気泡３０が開口２２ｂを通り抜け、冷媒出口を通ってポンプ３へ到達することを抑制できる。なお、沸騰により発生する気泡３０が浮力により上昇するため、電子機器１１は冷却器２０の筐体２１の外側の側面であって、可能な限り下方に設けられることが好ましい。
【００６５】
このような構成によれば、冷媒が筐体２１の下部に設けられた発熱する電子機器１１から受熱し、沸騰することで発生する気泡３０は、金属部材２２で第一領域２５から第二領域２６へ流れることを抑制できる。また、断面が環状の金属部材２２に比べ、金属部材２２を軽量化でき、電力変換装置１０の軽量化、低コスト化を図れる。
【００６６】
実施の形態１０．（図１６）
本発明の実施の形態１０に係る冷却システム１、電力変換装置１０、及び冷却器２０を図１６により説明する。なお、本発明の実施の形態１０では、実施の形態１に係る冷却システム１、電力変換装置１０、及び冷却器２０において、冷却器２０の接続面３５に対応する筐体部分内側にキャビティ３２を設けた変形例について説明する。以下に実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同一または対応する部分についての説明は省略する。
【００６７】
図１６は本発明の実施の形態１０に係る電力変換装置１０の側面図とＫ−Ｋ切断位置の概略断面図及び拡大図である。図１６（ａ）に電力変換装置１０の側面図におけるＫ−Ｋ切断位置を示す。図１６（ｂ）は電力変換装置１０のＫ−Ｋ切断位置の概略断面図である。また、図１６（ｃ）は電力変換装置１０の拡大箇所１０１の拡大図である。
図１６（ｂ）に示すように、Ｋ−Ｋ切断位置の断面は鉛直方向の断面であり、電子機器１１が設けられた筐体２１内側の接続面３５に対応する筐体部分内側にキャビティ３２が設けられている。キャビティ３２とは、伝熱面上にある微少な傷や窪みであって、酸化処理、金属焼成、溶射、サンドブラスト処理、切削工具による溝、または切り起こし等で作られる。図１６（ｃ）にキャビティの拡大図を示す。筐体２１の内側の加熱面のキャビティ３２は、１０〜１０００μｍの幅３２ａであることが好ましい。なお、キャビティ３２は、図１６（ｃ）に示される三角形状に限られず、気泡を保持できる形状であればよい。
【００６８】
このような構成によれば、キャビティ３２に捕捉されている気泡３０が核となり、沸騰による気泡３０を生じ易くすることができる。これにより、気泡３０が生成される頻度を多くし、冷却器２０の冷却性能を向上させることができる。
【００６９】
実施の形態１１．（図１７）
本発明の実施の形態１１に係る冷却システム１、電力変換装置１０、及び冷却器２０を図１７により説明する。なお、本発明の実施の形態１１では、実施の形態１に係る冷却システム１、電力変換装置１０、及び冷却器２０において、冷却器２０の接続面３５に対応する筐体部分内側にフィン３３を設けた変形例について説明する。以下に実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同一または対応する部分についての説明は省略する。
【００７０】
図１７は、本発明の実施の形態１１に係る電力変換装置１０の側面図とＬ−Ｌ切断位置の概略断面図及び拡大図である。図１７（ａ）に電力変換装置１０の側面図におけるＬ−Ｌ切断位置を示す。図１７（ｂ）は電力変換装置１０のＬ−Ｌ切断位置の概略断面図である。また、図１７（ｃ）は電力変換装置１０の拡大箇所１０２の拡大図である。図１７（ｂ）及び（ｃ）に示すように、Ｌ−Ｌ断面は鉛直方向の断面であり、電子機器１１が設けられた筐体２１の加熱面にフィン３３が設けられている。フィン３３は冷却器２０内側に向かって延びている。また、フィン３３の表面にはキャビティ３４が設けられている。キャビティ３４とは、伝熱面上にある微少な傷や窪みであって、酸化処理、金属焼成、溶射、サンドブラスト処理、切削工具による溝、または切り起こし等で作られる。図１７（ｃ）にキャビティの拡大図を示す。フィン３３の表面のキャビティ３４は１０〜１０００μｍの幅３４ａであることが好ましい。さらに、筐体２１内側の加熱面にキャビティ３４を設けてもよい。
【００７１】
フィン３３は冷却器２０内側に向かって突状に延びているため、冷媒と接する面積がフィン３３により増え、熱交換能力が向上する。フィン３３形状としては、三角フィン、ピンフィン等でもよい。別パーツのフィン３３を接続面３５に対応する筐体部分内側に溶着してもよく、または加熱面に溝加工を施すことでフィン３３を形成してもよい。また、フィン３３の配列、フィン３３の高さ、フィン３３の枚数等は、仕様により適宜変更が可能である。なお、キャビティ３２は、図１７（ｃ）に示される三角形状に限られず、気泡を保持できる形状であればよい。
【００７２】
このような構成によれば、キャビティ３４にとらわれている気泡３０が核となり、沸騰による気泡３０を生じ易くすることができる。これにより、気泡３０が生成される頻度を多くし、冷却器２０の冷却性能を向上させることができる。また、フィン３３を設けることで、伝熱面積が増えるため冷媒との熱交換量が上昇し、冷却器２０の冷却性能をさらに向上させることができる。
【００７３】
なお、本発明は、発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせることや、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１  冷却システム、２  冷媒配管、３  ポンプ、４  ラジエータ、１０  電力変換装置、１１  電子機器、２１  筐体、２２  金属部材、２２ａ  パンチングメタル、２２ｂ  開口、２２ｃ  平板部、２３  冷媒入口部、２４  冷媒出口部、２５  第一領域、２６  第二領域、３３  フィン、３２、３４  キャビティ、３５  接続面、３６  開口部位、３７  捕捉減少部位。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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