(57)【要約】【課題】電子部品の冷却性能を向上させることができる電子部品冷却装置を提供する。【解決手段】電子部品冷却装置１は、電子部品Ｅの熱により冷媒液を気化させる蒸発器１０と、蒸発器１０で発生した冷媒蒸気を凝縮させて冷媒液に再生する凝縮器２０と、冷媒蒸気を蒸発器１０から凝縮器２０に流通させる第１流路３１と、冷媒液を凝縮器２０から蒸発器１０に流通させる第２流路３２とを有する循環流路３０と、第１流路３１に設けられ、冷媒蒸気に凝縮器２０へ向けた流動力を作用させる圧縮機４０と、を備え、蒸発器１０又は第２流路３２の下流部には、冷媒液の流路を絞った絞り部１２が設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品の熱により冷媒液を気化させる蒸発器と、
前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を凝縮させて前記冷媒液に再生する凝縮器と、
前記冷媒蒸気を前記蒸発器から前記凝縮器に流通させる第１流路と、前記冷媒液を前記凝縮器から前記蒸発器に流通させる第２流路とを有する循環流路と、
前記第１流路に設けられ、前記冷媒蒸気に前記凝縮器へ向けた流動力を作用させる蒸気流動化手段と、
を備え、
前記蒸発器又は前記第２流路の下流部には、前記冷媒液の流路を絞った絞り部が設けられることを特徴とする電子部品冷却装置。
【請求項２】
前記絞り部は、前記電子部品に対応して前記蒸発器内に設けられる表面積拡張部材であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品冷却装置。
【請求項３】
前記絞り部は、前記第２流路の前記下流部に設けられる絞り通路であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品冷却装置。
【請求項４】
前記蒸発器の内部の圧力を調整する圧力調整手段をさらに備え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電子部品冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載されるパワーモジュールには、発熱量の多い電子部品が複数用いられるため、これらの電子部品を冷却する冷却装置が設けられている。例えば、特許文献１には、電子部品を冷媒液により冷却する冷却器と、冷媒液を冷却する凝縮器と、冷媒液を移動させるポンプと、を備える冷却装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３１８６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の冷却装置においては、ポンプは、凝縮器から冷却器に冷媒液を流通させる流路に設けられ、冷媒液を冷却器へ向けて流動させる。したがって、ポンプの下流側に位置する冷却器では、ポンプの作動により冷却器内の圧力が上がってしまう可能性がある。この結果、冷却器内の冷媒液の沸点が上がってしまい、電子部品の冷却性能が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、電子部品の冷却性能を向上させることができる電子部品冷却装置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】
上記目的を達成するために、本発明では、電子部品冷却装置に係る第１の解決手段として、電子部品の熱により冷媒液を気化させる蒸発器と、前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を凝縮させて前記冷媒液に再生する凝縮器と、前記冷媒蒸気を前記蒸発器から前記凝縮器に流通させる第１流路と、前記冷媒液を前記凝縮器から前記蒸発器に流通させる第２流路とを有する循環流路と、前記第１流路に設けられ、前記冷媒蒸気に前記凝縮器へ向けた流動力を作用させる蒸気流動化手段と、を備え、前記蒸発器又は前記第２流路の下流部には、前記冷媒液の流路を絞った絞り部が設けられる、という手段を採用する。
【０００７】
また、本発明では、電子部品冷却装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記絞り部は、前記電子部品に対応して前記蒸発器内に設けられる表面積拡張部材である、という手段を採用する。
【０００８】
また、本発明では、電子部品冷却装置に係る第３の解決手段として、上記第１又は第２の解決手段において、前記絞り部は、前記第２流路の前記下流部に設けられる絞り通路である、という手段を採用する。
【０００９】
また、本発明では、電子部品冷却装置に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれか１つの解決手段において、前記蒸発器の内部の圧力を調整する圧力調整手段をさらに備える、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電子部品の冷却性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電子部品冷却装置の全体図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る電子部品冷却装置の全体図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る電子部品冷却装置の全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下、図１を参照し、本発明の第１実施形態に係る電子部品冷却装置１（以下、単に冷却装置１とも称する）について説明する。冷却装置１は、電子部品Ｅの冷却に用いられる。電子部品Ｅは、例えば、ハイブリッド車や電気自動車等、モータ（電動機）を動力源として走行する車両に搭載されるＰＣＵ（パワーコントロールユニット）のパワー半導体モジュールである。
【００１３】
冷却装置１は、蒸発器１０と、凝縮器２０と、循環流路３０と、圧縮機（蒸気流動化手段）４０と、を備える。
蒸発器１０は、電子部品Ｅの熱により冷媒液を気化させる。凝縮器２０は、蒸発器１０で発生した冷媒蒸気を凝縮させて冷媒液に再生する。循環流路３０は、冷媒蒸気を蒸発器１０から凝縮器２０に流通させる第１流路３１と、冷媒液を凝縮器２０から蒸発器１０に流通させる第２流路３２とを有する。圧縮機４０は、第１流路３１に設けられ、冷媒蒸気に凝縮器２０へ向けた流動力を作用させる。
【００１４】
蒸発器１０は、略直方体形状のハウジング１１と、ハウジング１１の内部に設けられる表面積拡張部材１２とを有する。
ハウジング１１は、略直方体形状を有する。ハウジング１１の内部には、冷媒液が貯留される。ハウジング１１の底壁１１ａは、電子部品Ｅが取り付けられる取付面１１ｂを有する。取付面１１ｂは、底壁１１ａの外面である。
ハウジング１１の上部には、第１流路３１の一端が接続される。ハウジング１１の下部には、第２流路３２の一端が接続される。
【００１５】
表面積拡張部材（絞り部）１２は、電子部品Ｅに対応して取付面１１ｂの背面１１ｃに設けられる。背面１１ｃは、底壁１１ａの内面である。表面積拡張部材１２は、背面１１ｃに接するよう設けられる。表面積拡張部材１２は、ハウジング１１に貯留される冷媒液に浸漬されている。表面積拡張部材１２は、多孔質体である。冷媒液が表面積拡張部材１２の内部を移動することにより、冷媒液の流路が絞られる。
【００１６】
凝縮器２０には、ファン２１が設けられる。
凝縮器２０の上部には、第１流路３１の他端が接続される。凝縮器２０の下部には、第２流路３２の他端が接続される。
【００１７】
第１流路３１は、蒸発器１０の下流と凝縮器２０の上流とを接続する。
第２流路３２は、凝縮器２０の下流と蒸発器１０の上流とを接続する。
【００１８】
圧縮機４０は、第１流路３１の途中部位に設けられる。圧縮機４０は、蒸発器１０から供給されてくる冷媒蒸気を加圧して、凝縮器２０へ送る。
【００１９】
次に、上記構成の冷却装置１の動作について説明する。
蒸発器１０において、ハウジング１１に貯留される冷媒液により、電子部品Ｅが冷却される。具体的には、電子部品Ｅの熱は、底壁１１ａへ伝達される。冷媒液は、底壁１１ａの熱を回収して、冷媒蒸気を生成する。すなわち、冷媒液は、液体の状態から気体の状態に変化する時に、底壁１１ａ（電子部品Ｅ）の熱を吸収して、底壁１１ａ（電子部品Ｅ）を冷却する。このように、電子部品Ｅは、底壁１１ａを介して冷媒液と間接的に熱交換を行うことにより、冷却される。ここで、表面積拡張部材１２は、多孔質体として構成されている。したがって、冷媒液が表面積拡張部材１２の内部を移動することにより、伝熱面積が増大するため、熱交換効率が向上する。この結果、電子部品Ｅの冷却が促進される。
【００２０】
蒸発器１０で発生した冷媒蒸気は、第１流路３１へ排出される。冷媒蒸気は、圧縮機４０により加圧されて、凝縮器２０へ送られる。この結果、圧縮機４０よりも上流における第１流路３１内の圧力及び蒸発器１０内の圧力は相対的に低くなり、圧縮機４０よりも下流における第１流路３１内の圧力及び凝縮器２０内の圧力は相対的に高くなる。
冷媒蒸気は、凝縮器２０で冷却されることにより凝縮（液化）する。すなわち、冷媒蒸気は、凝縮器２０において放熱することにより、気体の状態から液体の状態に戻される。この際、ファン２１からの送風により冷媒蒸気の冷却が補助される。
凝縮された冷媒液は、第２流路３２へ排出される。冷媒液は、第２流路３２を介して蒸発器１０へ戻され、ハウジング１１に貯留される。
【００２１】
以上説明したように、本実施形態によれば、圧縮機４０にて冷媒蒸気に流動力を作用させることにより、冷媒蒸気及び冷媒液を循環流路３０において循環させる。圧縮機４０にて冷媒蒸気を凝縮器２０へ向けて強制的に流動させると、多孔質体の表面積拡張部材１２により蒸発器１０内における冷媒液の流路が絞られているため、圧縮機４０よりも上流における第１流路３１内の圧力及び蒸発器１０内の圧力が下がる。この結果、蒸発器１０内の冷媒液の沸点が下がるため、蒸発器１０で冷媒蒸気が発生しやすくなる。したがって、電子部品Ｅの冷却性能が向上する。また、圧縮機４０よりも下流における第１流路３１内の圧力及び凝縮器２０内の圧力が上がる。この結果、凝縮器２０内の冷媒液の沸点（冷媒蒸気の凝縮点）が上がるため、凝縮器２０で冷媒蒸気が凝縮しやすくなる。
【００２２】
（第２実施形態）
次に、図２を参照し、本発明の第２実施形態に係る電子部品冷却装置１００（以下、単に冷却装置１００とも称する）について説明する。なお、本実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
本実施形態の冷却装置１００においては、第２流路３２の下流部３２ａに、冷媒液の流路を絞った絞り通路（絞り部）５０が設けられる。冷媒液が絞り通路５０を通過することで、第２流路３２から蒸発器１０に供給される冷媒液の流速が高められる。なお、絞り通路５０は、蒸発器１０内に設けられていてもよい。
【００２３】
本実施形態によれば、圧縮機４０にて冷媒蒸気を凝縮器２０へ向けて強制的に流動させると、絞り通路５０により第２流路３２における冷媒液の流路が絞られているため、圧縮機４０よりも上流における第１流路３１内の圧力及び蒸発器１０内の圧力が下がる。この結果、蒸発器１０内の冷媒液の沸点が下がるため、蒸発器１０で冷媒蒸気が発生しやすくなる。したがって、電子部品Ｅの冷却性能が向上する。また、圧縮機４０よりも下流における第１流路３１内の圧力及び凝縮器２０内の圧力が上がる。この結果、凝縮器２０内の冷媒液の沸点（冷媒蒸気の凝縮点）が上がるため、凝縮器２０で冷媒蒸気が凝縮しやすくなる。
【００２４】
（第３実施形態）
次に、図３を参照し、本発明の第３実施形態に係る電子部品冷却装置２００（以下、単に冷却装置２００とも称する）について説明する。なお、本実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
本実施形態の冷却装置２００においては、蒸発器１０の内部の圧力を調整する圧力調整手段６０が設けられる。
【００２５】
第１流路３１の圧縮機４０よりも上流側と、第２流路３２とを接続するバイパス流路３３が設けられる。圧力調整手段６０は、バイパス流路３３の途中部位に設けられる。圧力調整手段６０は、蒸発器１０の内部の圧力が過度に高くなった場合に、第１流路３１の圧縮機４０よりも上流側を流れる冷媒蒸気を、バイパス流路３３を介して第２流路３２に導くことにより、蒸発器１０の内部の圧力を低下させる。
【００２６】
圧縮機４０が冷媒蒸気に作用させる流動力が大きすぎると、冷媒液が蒸発器１０へ過剰に供給され、蒸発器１０の内部の圧力が過度に高くなってしまう場合がある。この結果、蒸発器１０内には十分な量の冷媒液が供給されるものの、蒸発器１０内の冷媒液の沸点が上がってしまうため、電子部品Ｅの冷却性能が低下してしまう。このような場合に、圧力調整手段６０を作動させて蒸発器１０の内部の圧力を低下させる。これにより、電子部品Ｅの冷却性能の低下を防ぐことができる。
【００２７】
なお、本発明は、図面を参照して説明した上記実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上述の実施形態において、蒸気流動化手段として圧縮機を例示したが、蒸気流動化手段としてファンやブロアを用いてもよい。
また、絞り部として、第1実施形態の表面積拡張部材１２と、第２実施形態の絞り通路５０との双方が設けられていてもよい。
また、上述の第３実施形態において、圧力調整手段６０を、第１流路３１の圧縮機４０よりも上流側と、第２流路３２とを接続するバイパス流路３３の途中部位に設けたが、本発明はこれに限られない。例えば、第１流路３１の圧縮機４０よりも上流側から冷媒蒸気を外部に排出することにより、蒸発器１０の内部の圧力を低下させてもよい。
【００２８】
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１、１００、２００…電子部品冷却装置、１０…蒸発器、１２…表面積拡張部材（絞り部）、２０…凝縮器、３０…循環流路、３１…第１流路、３２…第２流路、３２ａ…下流部、４０…圧縮機（蒸気流動化手段）、５０…絞り通路（絞り部）、６０…圧力調整手段、Ｅ…電子部品
【図１】
2019110199.tif 000003
【図２】
2019110199.tif 000004
【図３】
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