(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回路等で用いられ、駆動することにより余分な熱を発生する発熱体と、
前記発熱体の発する熱を吸収し、その熱によって気化する冷媒と、
前記冷媒を入れる冷却槽と、
一方の開口面が前記冷却槽に取り付られるとともに、他方の開口面が密閉して取り付けられ、前記気化して上昇して来る冷媒を冷却液化して前記冷却槽に戻す筒状の放熱部とを有する沸騰冷却装置において、
前記冷却槽は薄肉部材により構成され、更に前記冷却槽は前記発熱体を取りつける面に凹凸構造を有しており、
前記凹凸構造は、前記冷却槽において、前記発熱体が取り付けられている位置とは別の位置に形成されていることを特徴とする沸騰冷却装置。
【請求項２】
前記冷却槽は前記発熱体を取りつける面において、前記発熱体の取り付けられる側に凹にしたことを特徴とする請求項１記載の沸騰冷却装置。
【請求項３】
電気回路等で用いられ、駆動することにより余分な熱を発生する発熱体と、
前記発熱体の発する熱を吸収し、その熱によって気化する冷媒と、
前記冷媒を入れる冷却槽と、
一方の開口面が前記冷却槽に取り付られるとともに、他方の開口面が密閉して取り付けられ、前記気化して上昇して来る冷媒を冷却液化して前記冷却槽に戻す筒状の放熱部とを有する沸騰冷却装置において、
前記冷却槽は薄肉部材により構成され、更に前記冷却槽のうち前記発熱体が取付けられる側の面は凸形状を有しており、前記凸形状を有する面を弾性変形させた状態で前記発熱体が取付けられていることを特徴とする沸騰冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
電気自動車用及び汎用インバータ用の沸騰冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、特公昭５３−３５６６１号公報に代表されるような冷却槽にＩＧＢＴモジュール等の発熱体を密着固定して冷却する沸騰冷却装置がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特公昭５３−３５６６１号公報に示されるような沸騰冷却装置においては、発熱体を取付ける冷却槽壁面はなるべく大きな接触面積を確保するために平板であるものが大半である。冷却槽の壁厚が厚い場合には問題ないが、薄い場合には取付面の剛性不足から取付面が変形し、接触面圧が低下し結果として接触熱抵抗が増大する。そのため、取付面に熱伝導グリースを介して発熱体を取付けた場合にも熱抵抗が低減できないという問題が発生する。
【０００４】
また、冷却槽の冷媒側の壁面に凹凸がなく平面であるため、ＩＧＢＴモジュール等のように発熱密度の大きな発熱体においては沸騰による限界熱流束値が凹凸面よりも低下することから早期にバーンアウトが発生し最大放熱量が制限されるという問題もある。
そこで本発明の目的は、発熱体の取付面の剛性を向上させるとともに、最大放熱量が制限されることのない沸騰冷却装置を得ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために構成された請求項１に記載の沸騰冷却装置は、電気回路等で用いられ、駆動することにより余分な熱を発生する発熱体と、前記発熱体の発する熱を吸収し、その熱によって気化する冷媒と、前記冷媒を入れる冷却槽と、一方の開口面が前記冷却槽に取り付られるとともに、他方の開口面が密閉して取り付けられ、前記気化して上昇して来る冷媒を冷却液化して前記冷却槽に戻す筒状の放熱部とを有する沸騰冷却装置において、前記冷却槽は薄肉部材により構成され、更に前記冷却槽は前記発熱体を取りつける面に凹凸構造を有しており、
前記凹凸構造は、前記冷却槽において、前記発熱体が取り付けられている位置とは別の位置に形成されていることを特徴とする。
【０００６】
また、上記目的を達成するために構成された請求項２に記載の沸騰冷却装置は、請求項１に記載の沸騰冷却装置であって、前記冷却槽は前記発熱体を取りつける面において、前記発熱体の取り付けられる側に凹にしたことを特徴とする。また、上記目的を達成するために構成された請求項３に記載の沸騰冷却装置は、電気回路等で用いられ、駆動することにより余分な熱を発生する発熱体と、前記発熱体の発する熱を吸収し、その熱によって気化する冷媒と、前記冷媒を入れる冷却槽と、一方の開口面が前記冷却槽に取り付られるとともに、他方の開口面が密閉して取り付けられ、前記気化して上昇して来る冷媒を冷却液化して前記冷却槽に戻す筒状の放熱部とを有する沸騰冷却装置において、前記冷却槽は薄肉部材により構成され、更に前記冷却槽のうち前記発熱体が取付けられる側の面は凸形状を有しており、前記凸形状を有する面を弾性変形させた状態で前記発熱体が取付けられていることを特徴とする。
【０００７】
【作用及び発明の効果】
沸騰冷却装置の冷却槽を薄肉部材で構成し、冷却槽の発熱体の取付面を凹凸構造としたため、取付面の剛性を向上させて伝熱に必要な面圧を得るとともに沸騰面で発生した気泡が拡散し易くなる。従って、発熱体の取付面の剛性を向上させるとともに、最大放熱量が制限されることのない沸騰冷却装置と得ることができる。
【０００８】
【実施例】
実施例にて本発明内容を述べる。
本発明の実施例を図１から図５に示す。電気自動車用沸騰冷却装置一体型インバータへの適用例で、図１は正面図、図２は側面図である。図３は本案の凹凸構造図、図４は冷却系の詳細図かつ図３のＡ−Ａ  断面図である。図５には種々の凹凸構造の実施例を示す。
【０００９】
まず電気自動車用沸騰冷却装置一体型インバータの構成について述べる、放熱器１と発熱素子を取付ける冷却槽４及びインバータケース６は溶接又はろう付けにより接合され、放熱器背面には冷却ファン２が設置してある。冷却槽側面には２段にＩＧＢＴモジュール５がインバータケース６に共締めされている。
図３は図１において冷却槽４に６個固定されているＩＧＢＴモジュール６の取付面の冷却槽壁面を拡大した図であり、中央部で交差するように凹凸構造とするためにプレス加工で押しだしリブを形成した例を示す。Ｘ型のリブ構造により取付面の剛性が向上し、変形が少なくなることからＩＧＢＴモジュールを取付た際の熱抵抗の低減が実現できる。
【００１０】
図４は冷却系の詳細を図３のＡ−Ａ  断面で示したものである。凹凸構造１０は、冷却槽壁面において冷媒収納側に凸となるよう設けてある。これにより面剛性が向上し高い面圧が実現できるとともに、冷媒側では凹凸構造による沸騰促進構造により平板に比べて高い沸騰限界熱流束を実現できる。これによりより高発熱密度での冷却が可能となるため、冷却系の小型化も可能となる。
【００１１】
更に、図４に示すように発熱体を上下２段で取付けた場合には、下部の発熱体の沸騰面で発生した気泡が上部の発熱体の沸騰面で気泡の干渉を発生させて、上部発熱体の放熱を阻害することにより発生する上下の不均一冷却という現象を凹凸構造により下部からの気泡を拡散させることで防止できる。
図５はリブ構造で凹凸構造を実現する際の実施例を示す。発熱素子からの熱は素子の直下方向に流れるため、素子搭載位置の取り付け面に凹凸構造がある場合には、放熱特性が断たれてしまい放熱特性が極端に悪化してしまう。逆に、図３で示したＸ型以外にも四角で示す発熱素子の搭載位置と重ならないようなリブ構造であればどのような形状でも可能である。
【００１２】
図６に取付面全体を発熱体側に凸にした実施例を示す。冷却槽壁面１１の弾性変形範囲内で取付面全体を凸にしておくことにより面剛性に関しては前記リブ構造と同様の効果が期待できる。実線は取付前の凸形状、破線は取付後の変形を示す。
上記のように本実施例においては、沸騰冷却装置の冷却槽を２枚の薄肉プレス成形品で構成し、発熱体であるＩＧＢＴモジュール取付面の冷却槽壁面をリブ構造として取付面剛性を向上させて伝熱に必要な面圧を得るとともに沸騰促進構造及び沸騰面で発生した気泡の拡散構造として放熱性能を向上させた。従って、凹凸により沸騰促進及び気泡拡散（撹拌）効果を得ることにより発熱体の取付面の剛性を向上させるとともに、最大放熱量が制限されることのない沸騰冷却装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の沸騰冷却装置を示す正面図である。
【図２】図１に示した沸騰冷却装置の側面図である。
【図３】本発明の一実施例の沸騰冷却装置を示す図である。
【図４】図３のＡ−Ａ  断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施例の沸騰冷却装置を示す図である。
【図６】本発明の一実施例の沸騰冷却装置を示す図である。
【符号の説明】
１    放熱器
２    冷却ファン
４    冷却槽
５    ＩＧＢＴモジュール
６    インバータケース
７，８    構成部材
９    ボルト
１０  凹凸構造
１１  冷却槽壁面
【図１】
0003546473.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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