(57)【要約】【課題】本発明は、冷却装置とそれを用いた電子機器に関するもので、発熱体温度のオーバーシュートを抑制し、信頼性の高い冷却装置を提供することを目的とする。【解決手段】発熱体６からの熱を冷媒１７に伝える受熱部８と、冷媒１７の熱を放出する放熱部９と、放熱部９と受熱部８とを接続する帰還経路１３および放熱経路１２と、帰還経路１３の受熱部側端部近傍に設けられた逆止弁２３と、帰還経路１３、受熱部８、放熱経路１２、放熱部９へと冷媒１７が循環する循環経路１１と、を備え、受熱部８を構成する受熱カバー２０を覆うように、冷媒１７を加熱する第一のヒーター２４を設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体からの熱を冷媒に伝える受熱部と、
前記冷媒の熱を放出する放熱部と、
前記受熱部から前記放熱部へ前記冷媒が移動する放熱経路と、
前記放熱部から前記受熱部へ前記冷媒が移動する帰還経路と、を備え、
前記受熱部、前記放熱経路、前記放熱部、前記帰還経路、へと前記冷媒が気液二相変化を伴って循環し熱交換する冷却装置において、
前記受熱部は、受熱板と、受熱カバーと、逆止弁と、を備え、
前記受熱板は、前記発熱体と接触する受熱面において熱を受熱し、
前記受熱カバーは、前記受熱板の前記受熱面と対向する面を覆い受熱空間を形成し、
前記逆止弁は、前記帰還経路の受熱部側端部近傍に設けられ、前記帰還経路内の圧力が前記受熱空間内の圧力よりも大きい場合に開動する、冷却装置であって、
前記受熱空間内の前記冷媒を加熱する第一のヒーターと、を備え、
前記第一のヒーターが前記受熱カバーを覆うように設けられたことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記第一のヒーターの運転および停止を制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
第二のヒーターをさらに備え、前記第二のヒーターは、前記発熱体近傍の前記受熱面に設けられ、前記受熱空間内の前記冷媒を加熱し、
前記制御部は、前記第一のヒーター、前記第二のヒーターの運転および停止を制御することを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
第三のヒーターをさらに備え、前記第三のヒーターは、前記受熱カバー近傍の前記帰還経路の周面に設けられ、前記帰還経路内の前記冷媒を加熱し、
前記制御部は、前記第一のヒーター、前記第三のヒーターの運転および停止を制御することを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記受熱空間内の温度を検知する温度センサーを備え、
前記制御部は、
前記温度センサーで検知した前記受熱空間内の温度が第一の閾値より低い場合は、前記第二のヒーター、前記第一のヒーターの順に運転を開始し、
前記受熱空間内の温度が前記第一の閾値以上の場合は、前記第二のヒーターおよび前記第一のヒーターを停止するよう制御することを特徴とする請求項３に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記帰還経路内の温度を検知する温度センサーを備え、
前記制御部は、
前記温度センサーで検知した前記帰還経路内の温度が第二の閾値より低い場合は前記第三のヒーターを運転させ、前記帰還経路内温度が前記第二の閾値以上の場合は前記第三のヒーターの運転を停止するよう制御することを特徴とする請求項４に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記発熱体と前記第二のヒーターとの距離が、前記第二のヒーターの幅よりも小さいことを特徴とする請求項３または５に記載の冷却装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の冷却装置を搭載した電子機器。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか１項に記載の冷却装置を搭載した電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電気自動車の電力半導体素子等の発熱を伴う発熱部品やＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の半導体素子を冷却するための電子機器用冷却装置および、この電子機器用冷却装置を搭載した電子機器、および電気自動車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電子計算機において、処理情報量の著しい増加に対応するため、ＣＰＵの処理能力を極めて高くしており、その結果として、ＣＰＵの発熱量が増加するためＣＰＵを冷却することが必要となっている。ＣＰＵを搭載したサーバでも、その処理能力の向上につれて、極めて大きな発熱を伴うようになっており、その半導体素子を冷却するために冷却装置を用いている。
【０００３】
この従来の冷却装置は、図６に示すような構成となっている。すなわち、従来の冷却装置１０７は受熱部１０８と、放熱部１０９と、放熱経路１１２と、帰還経路１１３と、を備えている。帰還経路１１３は、放熱部から受熱部へ冷媒が移動する経路である。放熱経路１１２は、受熱部１０８から放熱部１０９へ冷媒が移動する経路である。また、循環経路１１１は、このように帰還経路１１３、受熱部１０８、放熱経路１１２、放熱部１０９を備えた経路である。冷却装置１０７は、循環経路１１１内を減圧状態として冷媒１１７を封入した構成となっている。さらに、放熱部１０９に熱交換器１１６を設置し、循環経路１１１外に放熱部１０９の熱を放出できる機構となっている。受熱部１０８は、受熱板１１８と、受熱カバー１２０と、導入管１２２と、逆止弁１２３と、を備えている。受熱板１１８は、半導体素子やモーターや電池などの発熱体１０６と接触する発熱体接触面を有している。受熱板１１８は、発熱体１０６との接触面において発熱体１０６の熱を受熱する。受熱カバー１２０は、受熱板１１８の発熱体接触面と対向する面を覆うと共に、流れ込んだ冷媒１１７を蒸発させる受熱空間１１９を形成する。導入管１２２は、受熱カバー１２０を通過して受熱空間１１９へ突出して、帰還経路１１３と受熱部１０８とを接続する。逆止弁１２３は、帰還経路１１３内の圧力が受熱空間１１９内の圧力よりも大きい場合に開動する（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４９７８４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような半導体素子などの冷却装置では、発熱体が発熱し始め、冷却装置内の冷媒の沸騰が開始する前後に発生する、発熱体温度のオーバーシュートが問題となる。受熱板の温度、すなわち発熱体の温度は、発熱体の発熱が開始すると冷媒の沸騰が開始するまで上昇し、沸騰が開始すると急激に低下し安定する。このとき、例えば発熱体が半導体素子など、温度によっては故障するなど温度変化に敏感なものの場合、上昇した最高温度が半導体素子の許容温度を超え、半導体素子の故障につながる可能性があることが課題となっている。
【０００６】
そこで本発明は、発熱体の発熱開始前の受熱部において、冷媒の温度を上げることで、冷媒の沸騰開始を早めて発熱体温度のオーバーシュートを抑制し、信頼性の高い冷却装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そして、この目的を達成するために本発明の一態様に係る冷却装置は、発熱体からの熱を冷媒に伝える受熱部と、前記冷媒の熱を放出する放熱部と、前記受熱部から前記放熱部へ前記冷媒が移動する放熱経路と、前記放熱部から前記受熱部へ前記冷媒が移動する帰還経路と、を備え、前記受熱部、前記放熱経路、前記放熱部、前記帰還経路、へと前記冷媒が気液二相変化を伴って循環し熱交換する冷却装置において、前記受熱部は、受熱板と、受熱カバーと、逆止弁と、を備え、前記受熱板は、前記発熱体と接触する受熱面において熱を受熱し、前記受熱カバーは、前記受熱板の前記受熱面と対向する面を覆い受熱空間を形成し、前記逆止弁は、前記帰還経路の受熱部側端部近傍に設けられ、前記帰還経路内の圧力が前記受熱空間内の圧力よりも大きい場合に開動する、冷却装置であって、前記受熱空間内の前記冷媒を加熱する第一のヒーターと、を備え、前記第一のヒーターが前記受熱カバーを覆うように設けられた構成であり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように本発明によれば、受熱カバーを覆うように設けたヒーターで受熱部を加熱し、受熱部内部の冷媒の温度を上昇させることで、発熱体が発熱を開始した際に冷媒の沸騰が早く開始する。そのため、発熱体の発熱開始時から発熱体温度は急激に上昇するが、冷媒の沸騰が早く開始することにより、気相の発生量が多くなる。これにより、受熱部内の余分な液を放熱部へ運び易くなり、受熱板上でさらに液が沸騰しやすくなるため、発熱体の温度上昇が抑えられ、オーバーシュートが抑制されることとなる。その結果として、発熱体の許容温度を超えることなく発熱体は冷却されるので、本発明によって信頼性の高い冷却装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１の移動体の概略図
【図２】同冷却装置を示す図
【図３】（ａ）同冷却装置の受熱部近傍を示す断面図、（ｂ）同冷却装置の受熱部を発熱体側から見た平面図
【図４】発熱体の発熱開始からの時間経過と発熱体温度との関係を示す図
【図５】同冷却装置の受熱部近傍の詳細断面図
【図６】従来の冷却装置の基本動作を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するために例示するものであって、本発明を以下のものに特定しない。また、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
【００１１】
本発明の一態様に係る冷却装置は、発熱体からの熱を冷媒に伝える受熱部と、前記冷媒の熱を放出する放熱部と、前記受熱部から前記放熱部へ前記冷媒が移動する放熱経路と、前記放熱部から前記受熱部へ前記冷媒が移動する帰還経路と、を備え、前記受熱部、前記放熱経路、前記放熱部、前記帰還経路、へと前記冷媒が気液二相変化を伴って循環し熱交換する冷却装置において、前記受熱部は、受熱板と、受熱カバーと、逆止弁と、を備え、前記受熱板は、前記発熱体と接触する受熱面において熱を受熱し、前記受熱カバーは、前記受熱板の前記受熱面と対向する面を覆い受熱空間を形成し、前記逆止弁は、前記帰還経路の受熱部側端部近傍に設けられ、前記帰還経路内の圧力が前記受熱空間内の圧力よりも大きい場合に開動する、冷却装置であって、前記受熱空間内の前記冷媒を加熱する第一のヒーターと、を備え、前記第一のヒーターが前記受熱カバーを覆うように設けられた構成とすることで、受熱部内部の冷媒の温度を上昇させ、発熱体の熱が加わったときの冷媒の沸騰が早く開始される。発熱体の発熱開始時から発熱体温度は急激に上昇するが、冷媒の沸騰が早く開始することにより、気相の発生量が多くなる。これにより、受熱部内の余分な液を放熱部へ運び易くなり、受熱板上でさらに液が沸騰しやすくなるため、発熱体の温度上昇が抑えられる、すなわちオーバーシュートが抑制されることとなる。その結果として、発熱体の許容温度を超えることなく発熱体は冷却されるので、本発明によって信頼性の高い冷却装置を提供することができる。
【００１２】
また、第一のヒーターの運転および停止を制御する制御部を備えたという構成としてもよい。これにより、第一のヒーターの運転による冷媒の加熱を適切に行い、消費電力を抑制することができる。
【００１３】
また、第二のヒーターをさらに備え、第二のヒーターは、発熱体近傍の受熱面に設けられ、受熱空間内の冷媒を加熱し、制御部は、第一のヒーター、第二のヒーターの運転および停止を制御する構成としてもよい。これにより、受熱板上の発熱体からの熱が伝わりにくい部分に存在する冷媒の温度を上昇させ、冷媒の沸騰をより早く効率的に開始できる。そのため、発熱体温度のオーバーシュートをさらに抑制することができる。
【００１４】
また、第三のヒーターをさらに備え、第三のヒーターは、受熱カバー近傍の帰還経路の周面に設けられ、帰還経路内の冷媒を加熱し、制御部は、第一のヒーター、第二のヒーター、第三のヒーターの運転および停止を制御する構成としてもよい。これにより、帰還経路から受熱部へ流入する冷媒が加熱されることとなり、沸騰開始までの時間がより短縮できる。さらには、受熱部内で沸騰が開始した後、続いて受熱部に供給される冷媒がより早く沸騰しやすくなるため、発熱体の温度が安定するまでの時間が短縮できる。
【００１５】
また、受熱空間内の温度を検知する温度センサーを備え、制御部は、温度センサーで検知した受熱空間内の温度が第一の閾値より低い場合は、第二のヒーター、第一のヒーターの順に運転を開始し、受熱空間内の温度が第一の閾値以上の場合は、第二のヒーターおよび第一のヒーターを停止するよう制御するという構成にしてもよい。これにより、より発熱体に近いところにある冷媒から加熱することで効率的に冷媒を加熱し、オーバーシュートを抑制することができる。
【００１６】
また、帰還経路内の温度を検知する温度センサーを備え、制御部は、温度センサーで検知した帰還経路内の温度が第二の閾値より低い場合は第三のヒーターを運転させ、帰還経路内温度が第二の閾値以上の場合は第三のヒーターの運転を停止するよう制御するという構成にしてもよい。これにより、第三のヒーターを必要に応じて運転させることとなり、消費電力を抑えることができる。
【００１７】
また、発熱体と第二のヒーターとの距離が、第二のヒーターの幅よりも小さいという構成にしてもよい。これにより、発熱体の近傍に第二のヒーターを設けることとなり、速やかに発熱体近傍の冷媒を加熱し、オーバーシュートを効率的に抑制することができる。
【００１８】
また、上述のいずれかの構成の冷却装置を搭載した電子機器としてもよい。これにより、電子機器の発熱体の冷却を、発熱体の発熱開始直後のオーバーシュートを抑制した冷却装置で行うことができる。
【００１９】
また、上述のいずれかの構成の冷却装置を搭載した電気自動車としてもよい。これにより、発熱体の発熱開始直後のオーバーシュートを抑制した冷却装置で、発熱体の冷却を行う電気自動車とすることができる。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、電気自動車１に本発明の冷却装置を装着した場合の概略図である。電気自動車１を駆動する電動機２に電力を供給するインバータ回路３は、電気自動車１の車室前方４に配置し接続されている。インバータ回路３は、電動機２に電力を供給する複数の半導体素子や、モーターや電池などの発熱体６を複数備えており、これらの発熱体６を冷却する冷却装置７を併設している。また、同図に示す冷却装置７は、受熱部８と受熱部８で受熱した熱を放熱する放熱部９とを備え、受熱部８と放熱部９の間で熱媒体となる冷媒（図２の１７）を循環させる循環経路１１を備えている。循環経路１１は受熱部８と放熱部９を接続する放熱経路１２と帰還経路１３で構成され、図示した矢印の方向に冷媒１７が循環する。放熱部９には、外気に熱を放出する機構を備えている。また、放熱部９は循環経路１１を延設して、外気を通過させやすいフロントグリル４ａ側に取り付けた構成となっている。
【００２２】
図２は、本発明の実施の形態１に係る冷却装置を示す図である。図２に示したように、冷却装置７は受熱部８と、放熱部９と、放熱経路１２と、帰還経路１３と、を備えている。帰還経路１３は、放熱部９から受熱部８へ冷媒が移動する経路である。放熱経路１２は、受熱部８から放熱部９へ冷媒が移動する経路である。また、循環経路１１は、帰還経路１３、受熱部８、放熱経路１２、放熱部９を備えた経路である。冷却装置７は、循環経路１１内を減圧状態として冷媒１７（本実施例において水）を封入した構成となっている。さらに、放熱部９に熱交換器１６を設置し、循環経路１１外に放熱部９の熱を放出できる機構となっている。受熱部８は、受熱板１８と、受熱カバー２０と、逆止弁２３と、を備えている。受熱板１８は、半導体素子やモーターや電池などの発熱体６と接触する受熱面２１を有している。なお、本実施の形態では発熱体６を半導体素子として説明する。受熱板１８は、受熱面２１において発熱体６の熱を受熱する。受熱カバー２０は、受熱板１８の受熱面２１と対向する面を覆うと共に、流れ込んだ冷媒１７を蒸発させる受熱空間１９を形成する。逆止弁２３は、帰還経路１３の受熱部側端部近傍に設けられ、帰還経路１３内の圧力が受熱空間１９内の圧力よりも大きい場合に開動する。帰還経路１３は、受熱カバー２０へ接続されているが、図２のように受熱カバー２０を通過して受熱空間１９へ突出して接続する導入管２２を備えたものであってもよい。また、逆止弁２３は、受熱空間１９の近傍であれば帰還経路１３中などに設けてもよい。さらに、受熱板１８は溝部を備えていることが好ましい。溝部内に冷媒１７が広がることで、発熱体６もしくは後述する第二のヒーター２５からの熱が伝わりやすくなる。熱が伝わりやすくなることで、冷媒１７の沸騰が早く開始される。
【００２３】
図２に示すように、冷却装置７は、受熱カバー２０の上面および側面を覆うように第一のヒーター２４を設けている。第一のヒーター２４は電源２７と制御部２８とに接続され、電力が供給されている。第一のヒーター２４は電力が供給されることで冷媒１７を加熱する。また、温度センサー２９ａは、例えば受熱カバー２０に取り付けられる。温度センサー２９ａで検知された受熱カバー２０の温度情報は制御部２８に入力される。受熱カバー２０は熱伝導率のよい、例えば銅などの金属で構成されるため、受熱カバー２０の温度は、受熱空間１９内部の温度とほとんどかわらない温度として温度センサー２９ａにより測定できる。また、第一のヒーター２４に供給する電力は、制御部２８で制御し加熱を行う。なお、電源２７と制御部２８は、電気自動車１や電子機器（図示せず）などの電源や制御部と連動している構成でもよい。また、第一のヒーター２４は、受熱カバーの上面および側面を覆っていることが好ましいが、上面もしくは側面のいずれかのみを覆う構成であってもよい。
【００２４】
このような構成による冷却装置７の作用について説明する。発熱体６が発熱する一方で、発熱体６から発せられる熱は、受熱板１８に供給された冷媒１７が気化するときの潜熱によって除去される。そして、冷媒１７の気液は放熱経路１２を介して放熱部９へと流れる。放熱部９において冷媒１７の気液は、熱交換器１６と熱交換を行うことで熱を放出し、液化する。放熱部９内で液化した冷媒１７は、帰還経路１３から受熱部８へ移動し、逆止弁２３まで移動する。このとき、放熱部９で冷媒１７が内部に溜まっており、放熱部９内に溜まった冷媒１７の水頭圧力が受熱空間１９内の圧力よりも大きいことで逆止弁２３は開動するため、冷媒１７の液位は逆止弁２３よりも高い位置となっている。受熱空間１９内の圧力は、冷媒１７が放熱経路１２へ移動していくことで減少していく。受熱空間１９内の圧力が、液の冷媒１７の水頭圧力よりも小さくなったときに、逆止弁２３が冷媒１７によって押され開き、受熱空間１９内の受熱板１８へ冷媒１７が供給される。また、受熱空間１９内では、発熱体６から熱を受け冷媒１７の気化に伴って気相が増加することで再び圧力が高まってくると、液の冷媒１７の水頭圧よりも受熱空間１９内の圧力が大きくなるため、逆止弁２３は閉まることになる。このようにして逆止弁２３が上記の作動を瞬時に繰り返すことで、冷媒１７が冷却装置７内を循環するため発熱体６の冷却を行うことができる。
【００２５】
また、冷媒１７を水として、冷却装置７の循環経路１１内の圧力を大気圧よりも低く設定した場合、大気圧中の水の沸騰に比べて低い温度で気化させることができる。循環経路１１内部の気圧を例えば−９７ｋＰａ（飽和圧力）にしておくことで、外気温度に応じた沸騰温度が決定され容易に水を気化させることができ、このときに発熱体６の熱を奪い冷却することができる。また、冷媒１７が気化するときに受熱空間１９内の圧力が増加する。このとき、逆止弁２３の作用により、冷媒１７は逆流して帰還経路１３側へ戻ることはない。すなわち、確実に受熱部８から放熱経路１２へ、冷媒１７を放出させることができる。このように冷却装置７を動作させることで、規則的な受熱と放熱のサイクルができる。このサイクルにおいて、連続して冷媒１７を受熱空間１９内で気化させて発熱体６の冷却を行うことができ、大きな冷却効果を得ることができる。
【００２６】
上記の構成において、発熱体６の発熱が開始される前後の冷却装置７の作用について説明する。発熱体６が高発熱量の発熱を開始する前に第一のヒーター２４は電源２７から電力が供給され、加熱が開始される。例えば、半導体素子などの発熱体６は、電源が入るとアイドリング状態となり数ワットの発熱が開始される。この状態では発熱体６の発熱量が小さく冷媒１７は沸騰しないため、冷媒１７は循環せず、冷却装置７が電子機器などに搭載される場合、電子機器が動作を開始し、急激に温度が上昇した場合にオーバーシュートする恐れがある。そのため、電子機器などの装置の電源が入ったときに、第一のヒーター２４による冷媒１７の加熱を開始することで、あらかじめ冷媒１７を加熱し、冷媒１７の沸騰開始を早める。
【００２７】
図４に、発熱体の発熱が開始されたときの時間経過と発熱体の温度との関係を示す。図の破線で示したように、従来の冷却装置１０７では、発熱体１０６の発熱が開始されると発熱体１０６の温度は急激に上昇する。発熱体１０６の発熱が開始される前（冷却装置１０７の動作前）は、受熱空間１１９は多くの液で満たされており、発熱体１０６の発熱が開始されると、受熱空間１１９内で冷媒１１７の沸騰が始まり冷却装置１０７は作動し始めることとなる。これにより、冷媒１１７の沸騰が開始された直後に急激に温度が低下して、安定した温度で推移することとなる。この発熱体１０６温度の最高温度と安定する温度との差が、発熱体１０６温度のオーバーシュートである。
【００２８】
本発明の一態様に係る冷却装置では、たとえば図２に示す構成とすることで、受熱部８近傍に存在する冷媒１７は、発熱体６の熱によって沸騰する前に第一のヒーター２４によりあらかじめ加熱される。そのため、冷媒１７の温度が上昇し、より早く沸騰が開始することが可能となる。冷媒１７は早く沸騰が開始することで、気相の発生量がより多くなるため、受熱部８内の余分な液を放熱部９へ運び易くなる。これにより、受熱板１８上でさらに液が沸騰しやすくなり、潜熱によって熱が除去され、発熱体の温度上昇が抑えられる。結果として、図４に実線で示したように、発熱体６温度のオーバーシュートを抑制し、半導体素子などの発熱体６の許容温度に達することがなく、冷却を行うことができる。
【００２９】
次に、冷却装置７の受熱部８近傍の構成について図３を用いて詳述する。図３（ａ）は本発明の実施の形態１に係る冷却装置の受熱部近傍を示す断面図であり、図３（ｂ）は本発明の実施の形態１に係る冷却装置の受熱部を発熱体側から見た平面図である。図３（ａ）に示すように、第二のヒーター２５を、受熱板１８の受熱面２１に発熱体６を囲むようにさらに設置し、電源２７と制御部２８に接続され電力が供給されている構成としてもよい。受熱板１８の面積に対して発熱体６が小さい場合、発熱体６の発熱が始まったときには、受熱板１８では、例えば熱が伝わりやすい部分である熱拡散部１８ａには発熱体６の熱が伝わりやすいが、非熱拡散部である１８ｂ（例えば受熱板１８の隅部）には発熱体６の熱は伝わりにくい。このとき、第二のヒーター２５で加熱されることによって、受熱板１８上の熱が伝わりにくい部分である非熱拡散部１８ｂ上にある液相の冷媒１７ａにもより熱が加わる。これにより、受熱板１８上での冷媒の加熱がより早く、効率的に開始される。そのため、発熱体６の発熱開始時から発熱体温度が上昇するが、液相の冷媒１７ａは先に加熱されているため沸騰が早く開始され、その部分でも気相の冷媒１７ｂが発生することなる。すなわち、気相の発生量がより多くなり、発熱体温度のオーバーシュートがより抑制されることとなる。なお、本実施の形態では第二のヒーター２５は、図３（ｂ）では角型としたが、円形や楕円形の構成としてもよい。
【００３０】
また、図２に示したように、第三のヒーター２６は帰還経路１３の受熱カバー２０近傍に設け、電源２７と制御部２８に接続され電力が供給されている構成としてもよい。これにより、帰還経路１３から受熱部８へ流入する冷媒１７が加熱されることとなり、沸騰開始までの時間がより短縮できる。さらには、受熱部８内で沸騰が開始した後、続いて受熱部８に供給される冷媒１７がより早く沸騰しやすくなるため、発熱体６を効率的に冷却し、発熱体６温度が安定するまでの時間が短縮できることとなる。なお、第三のヒーター２６は、帰還経路１３の受熱カバー２０近傍に設ける構成としたが、帰還経路１３全体に設けてもよい。なお、第三のヒーター２６が帰還経路１３の周面に巻かれるように設けられることが好ましいが、設置方法はこれに限らない。
【００３１】
また、第一のヒーター２４、第二のヒーター２５、第三のヒーター２６の設置については、図５に示した受熱部８近傍の断面図のように、第一のヒーター２４、第二のヒーター２５、第三のヒーター２６はそれぞれの組み合わせで設置してもよく、発熱体６やその周辺部品のサイズ、または必要な冷却性能などに対して組合せを決定することができる。
【００３２】
また、制御部２８と電源２７を連携することで、第一のヒーター２４、第二のヒーター２５、第三のヒーター２６は、制御部２８により加熱の開始や終了のタイミングを操作することができる。例えば、冷却装置７を搭載した電子機器の電源が入った瞬間に、まず、第二のヒーター２５の加熱を開始し、次いで第一のヒーター２４の加熱を開始する。そのとき、温度センサー２９ａにより検知した受熱カバー２０部の温度情報を制御部２８に入力し、受熱カバー２０の温度が第一の温度（第一の閾値）以上になったときに加熱を終了する。なお、第二のヒーター２５および第一のヒーター２４による加熱は、電子機器の電源が入った瞬間もしくは第一の温度未満になったときに開始されるものとする。
【００３３】
ここで、第一の温度とは例えば３０〜３５℃程度であることが好ましい。これは、循環経路１１内の圧力が大気圧よりも低く設定されているので、冷媒１７が水の場合、冷媒１７の沸騰が開始するときの受熱カバー２０の温度が３０〜３５℃程度であるためである。
【００３４】
また、温度センサー２９ｂを帰還経路１３の受熱部側端部近傍に設け、帰還経路１３内の温度を温度センサー２９ｂで検知する構成としてもよい。温度センサー２９ｂで検知された帰還経路１３内の温度情報は制御部２８に入力される。これにより、帰還経路１３内の温度が第二の温度（第二の閾値）よりも低い場合は第三のヒーター２６の加熱を開始し、第二の温度以上の場合には、第三のヒーター２６の加熱を終了することもできる。
【００３５】
ここで、第二の温度とは、例えば２０〜２９℃程度であることが好ましい。循環経路１１内の圧力が大気圧よりも低く設定されているので、冷媒１７が水の場合、帰還経路１３内で冷媒１７の沸騰が開始する温度は３０〜３５℃程度である。そのため、帰還経路１３内で冷媒１７が沸騰する温度以上に第三のヒーターによって加熱されないよう、第二の温度は、冷媒１７の沸騰が開始する温度より低い２０〜２９℃程度であることが好ましい。
【００３６】
なお、このとき、第三のヒーター２６に加えて第一のヒーター２４をさらに備えていることが好ましい。第一のヒーター２４をさらに備えている場合、温度センサー２９ｂで検知された帰還経路１３内の温度により、第三のヒーター２６が加熱を開始すると第一のヒーター２４が加熱を開始し、第三のヒーター２６が加熱を終了すると第一のヒーター２４の加熱を終了するという構成にしてもよい。
【００３７】
また、第一のヒーター２４と第三のヒーター２６とを備えているとき、温度センサー２９ａと温度センサー２９ｂとをさらに備えていることが好ましい。この場合、受熱カバー２０の温度が第一の温度未満になったとき、第一のヒーター２４および第三のヒーター２６による加熱を開始し、受熱カバー２０の温度が第一の温度以上になったとき、第一のヒーター２４および第三のヒーター２６による加熱を終了するという構成としてもよい。または、帰還経路１３内の温度が第二の温度未満になったとき、第一のヒーター２４および第三のヒーター２６による加熱を開始し、帰還経路１３内の温度が第二の温度以上になったとき、第一のヒーター２４および第三のヒーター２６による加熱を終了するという構成としてもよい。
【００３８】
なお、受熱カバー２０の温度と帰還経路１３内の温度とが１つのセンサーによって検知される構成としてもよい。
【００３９】
また、本実施例においては、第一のヒーター２４と第二のヒーター２５との組み合わせおよび第一のヒーター２４と第三のヒーター２６との組み合わせを説明したが、設置の仕方はこれに限られず、第一のヒーター２４と第二のヒーター２５と第三のヒーター２６とを備えた構成としてもよい。
【００４０】
また、発熱体６と第二のヒーター２５との距離が、第二のヒーター２５の幅よりも小さいことが好ましい。これにより、発熱体近傍に設けられた第二のヒーター２５によって、発熱体６近傍の冷媒１７を速やかに加熱することができる。
【００４１】
なお、上記実施形態においては、冷却装置７を電子機器の発熱部材の冷却に用いているが、電気自動車や、電気とガソリン併用のハイブリッド型の自動車の発熱部材の冷却に適用することも出来る。
【００４２】
なお、本実施の形態１では、冷媒１７を例えば水としたが、他にも例えばフロン系やフッ素系の溶媒等の潜熱が水に比べて比較的低いものであってもよい。この場合でも、冷媒１７の循環を同様に行うことができ、信頼性の高い冷却装置７を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように本発明の冷却装置は、各種電子機器や電気自動車における発熱体の冷却に活用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１    電気自動車
２    電動機
３    インバータ回路
４    車室前方
４ａ    フロントグリル
６    発熱体
７    冷却装置
８    受熱部
９    放熱部
１１    循環経路
１２    放熱経路
１３    帰還経路
１６    熱交換器
１７    冷媒
１７ａ    液相の冷媒
１７ｂ    気相の冷媒
１８    受熱板
１８ａ    熱拡散部
１８ｂ    非熱拡散部
１９    受熱空間
２０    受熱カバー
２１    受熱面
２２    導入管
２３    逆止弁
２４    第一のヒーター
２５    第二のヒーター
２６    第三のヒーター
２７    電源
２８    制御部
２９ａ    温度センサー
２９ｂ    温度センサー
【図１】
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【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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