(57)【要約】【課題】無駄な電力消費を抑制す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に流通させると共に冷媒液を凝縮器２０から蒸発器１０に流通させる循環流路３０と、冷媒液に流動力を作用させる複数のポンプ４０ａ、４０ｂと、電子部品Ｅの発熱量に応じて複数のポンプ４０ａ、４０ｂの作動を制御する制御手段５０と、を備える。【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と共に前記冷媒液を前記凝縮器から前記蒸発器に流通させる循環流路と、
前記冷媒液に流動力を作用させる複数の流動化手段と、
前記電子部品の発熱量に応じて複数の前記流動化手段の作動を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする電子部品冷却装置。
【請求項２】
複数の前記流動化手段は、前記循環流路に対して直列に配置され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】
複数の前記流動化手段は、前記循環流路に対して並列に配置され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４】
前記流動化手段は、前記冷媒液の流動能力が異な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。
【請求項５】
前記流動化手段は、ポンプであり、
前記流動能力が比較的小さいポンプは回転型ポンプであり、前記流動能力が比較的大きいポンプはレシプロポンプであることを特徴とする請求項４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、１つのポンプにより冷媒液を移動させる。この場合、電子部品の負荷が最大となる（すなわち、電子部品の発熱量が最大となる）際にも電子部品を冷却できるように、流動能力が大きいポンプを用いる必要がある。電子部品の発熱量が比較的小さい通常運転時にも、流動能力が大きいポンプを作動させるため、電力消費に無駄が生じる場合がある。
【０００５】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、無駄な電力消費を抑制す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と共に前記冷媒液を前記凝縮器から前記蒸発器に流通させる循環流路と、前記冷媒液に流動力を作用させる複数の流動化手段と、前記電子部品の発熱量に応じて複数の前記流動化手段の作動を制御する制御手段と、を備える、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、複数の前記流動化手段は、前記循環流路に対して直列に配置される、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の解決手段において、複数の前記流動化手段は、前記循環流路に対して並列に配置される、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、前記流動化手段は、前記冷媒液の流動能力が異なる、という手段を採用する。
【００１０】
また、本発明では、電子部品冷却装置に係る第５の解決手段として、上記第４の解決手段において、前記流動化手段は、ポンプであり、前記流動能力が比較的小さいポンプは回転型ポンプであり、前記流動能力が比較的大きいポンプはレシプロポンプである、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、無駄な電力消費を抑制することができる電子部品冷却装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（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。
【００１４】
冷却装置１は、蒸発器１０と、凝縮器２０と、循環流路３０と、複数のポンプ（流動化手段）４０ａ、４０ｂと、制御手段５０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配管（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配管（第２流路）３２とを有する。ポンプ４０ａ、４０ｂは、冷媒液に流動力を作用させる。制御手段５０は、電子部品Ｅの発熱量に応じて複数のポンプ４０ａ、４０ｂの作動を制御する。
【００１５】
蒸発器１０は、略直方体形状のハウジング１１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配管３１の一端が接続される。ハウジング１１の下部には、第２配管３２の一端が接続される。
【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配管３１の他端が接続される。凝縮器２０の下部には、第２配管３２の他端が接続される。
【００１７】
第１配管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配管３２は、凝縮器２０の下流と蒸発器１０の上流とを接続する。
【００１８】
ポンプ４０ａ、４０ｂは、第２配管３２の途中部位に設けられる。本実施形態では、複数（本実施形態においては２つ）のポンプ４０ａ、４０ｂは、第２配管３２に対して直列に配置される。ポンプ４０ａ、４０ｂは、凝縮器２０から排出された冷媒液を蒸発器１０へ向けて流動させる。
【００１９】
複数のポンプ４０ａ、４０ｂは、冷媒液の流動能力が異なる。複数のポンプ４０ａ、４０ｂのうち、上流側に配置されるポンプ４０ａとして、渦巻きポンプ等の、流動能力が比較的小さな回転型ポンプが用いられる。複数のポンプ４０ａ、４０ｂのうち、下流側に配置されるポンプ４０ｂとして、ＳＯＬ式のプランジャーポンプ等の、流動能力が比較的大きなレシプロポンプが用いられる。ポンプ４０ａ、４０ｂは、電力の供給が停止すると開状態となるノーマルオープンタイプのポンプである。
【００２０】
制御手段５０は、複数のポンプ４０ａ、４０ｂと接続される。制御手段５０は、複数のポンプ４０ａ、４０ｂの作動を切り替える制御を行う。
【００２１】
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。
【００２２】
蒸発器１０で発生した冷媒蒸気は、第１配管３１へ排出される。冷媒蒸気は、第１配管３１を介して凝縮器２０へ供給される。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配管３２へ排出される。冷媒液は、第２配管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。この際、ポンプ４０ａ、４０ｂにより、冷媒液を凝縮器２０から蒸発器１０へ向けて流動させる。また、制御手段５０は、電子部品Ｅの発熱量に応じてポンプ４０ａ、４０ｂの作動を切り替える。
【００２３】
例えば、通常運転時には、制御手段５０は、流動能力が比較的小さいポンプ４０ａのみを作動させる。通常運転時には、電子部品Ｅの発熱量が比較的小さいため、蒸発器１０において必要とされる冷媒液の量が少ない。したがって、ポンプ４０ａのみを作動させても、十分な量の冷媒液を蒸発器１０へ供給することができる。なお、ポンプ４０ｂは、電力の供給が停止されて開状態となっているため、ポンプ４０ｂにより冷媒液の移動が妨げられることを抑制できる。
【００２４】
電子部品Ｅの発熱量が大きい場合には、蒸発器１０において必要とされる冷媒液の量が増える。したがって、制御手段５０は、ポンプ４０ａの作動を停止して流動能力が比較的大きいポンプ４０ｂを作動させ、蒸発器１０への冷媒液の供給量を増加させる。レシプロポンプであるポンプ４０ｂを作動させる場合、ポンプ４０ｂから吐出される冷媒液に脈動流が発生する。脈動流の冷媒液が蒸発器１０に供給されるため、蒸発器１０内の冷媒液から冷媒蒸気が発生しやすくなり、電子部品Ｅの冷却性能が向上する。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態によれば、電子部品Ｅの発熱量（蒸発器１０への冷媒液の供給量）に応じて、ポンプ４０ａ、４０ｂの作動を制御する。これにより、電子部品Ｅの発熱量が比較的小さい通常時に作動させるポンプを限定して、無駄な電力消費を抑制することができる。この結果、ポンプ４０ａ、４０ｂにおける消費電力を抑制することができる。
【００２６】
また、本実施形態によれば、複数のポンプ４０ａ、４０ｂは、第２配管３２に対して直列に配置される。したがって、複数のポンプ４０ａ、４０ｂを設けたとしても、冷却装置１が大型化することを防ぐことができる。
【００２７】
また、本実施形態によれば、複数のポンプ４０ａ、４０ｂは、冷媒液の流動能力が異なる。例えば、電子部品Ｅの発熱量が比較的小さい通常運転時には、制御手段５０は、流動能力が比較的小さいポンプ４０ａのみを作動させる。電子部品Ｅの発熱量が大きい場合には、制御手段５０は、ポンプ４０ａの作動を停止して流動能力が比較的大きいポンプ４０ｂを作動させ、蒸発器１０への冷媒液の供給量を増加させる。電子部品Ｅの発熱量に応じて、ポンプ４０ａ、４０ｂのうち適切な流動能力を有するポンプを作動させることにより、無駄な電力消費をより効果的に抑制することができる。
【００２８】
また、本実施形態によれば、流動能力が比較的小さいポンプ４０ａは回転型ポンプであり、流動能力が比較的大きいポンプ４０ｂはレシプロポンプである。流動能力が比較的小さいポンプ４０ａとして回転型ポンプを用いることにより、ポンプ４０ａの小型化を図ることができる。また、ポンプ４０ａにおける消費電力を低減させることができる。また、流動能力が比較的大きいポンプ４０ｂとしてレシプロポンプを用いることにより、電子部品Ｅの発熱量が大きい場合であっても、蒸発器１０において必要とされる量の冷媒液を蒸発器１０に確実に供給することができる。したがって、電子部品Ｅを確実に冷却することができる。また、レシプロポンプ４０ｂから吐出される冷媒液には、脈動流が生成される。脈動流の冷媒液が蒸発器１０に供給されるため、蒸発器１０内の冷媒液から冷媒蒸気が発生しやすくなり、電子部品Ｅの冷却性能が向上する。
【００２９】
（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。
【００３０】
図２に示されるように、本実施形態では、複数（本実施形態においては２つ）のポンプ１４０ａ、１４０ｂが、第２配管３２に対して並列に配置される。この場合、作動させるポンプ１４０ａ、１４０ｂの数を変更することにより、蒸発器１０への冷媒液の供給量を調整することができる。
例えば、制御手段５０は、通常運転時には１つのポンプ１４０ａのみを作動させる。また、制御手段５０は、電子部品Ｅの発熱量が大きい場合には全てのポンプ１４０ａ、１４０ｂを作動させて、蒸発器１０への冷媒液の供給量を増加させる。
【００３１】
したがって、第１実施形態と同様に、本実施形態においても、電子部品Ｅの発熱量に応じて、ポンプ１４０ａ、１４０ｂの作動を制御することにより、無駄な電力消費を抑制することができる。この結果、ポンプ１４０ａ、１４０ｂにおける消費電力を抑制することができる。
【００３２】
また、本実施形態によれば、ポンプ１４０ａ、１４０ｂが並列に配置されるため、作動させるポンプの数が増えると、蒸発器１０への冷媒液の供給量が増える。例えば、１つのポンプにおける流動能力が小さくても、作動させるポンプの数を増やすことにより、蒸発器１０において必要とされる量の冷媒液を蒸発器１０に供給することができる。したがって、冷却装置１００の使用態様に応じて、ポンプ１４０ａ、１４０ｂの種類を任意に選択することができる。
本実施形態においては、複数のポンプ１４０ａ、１４０ｂは、冷媒液の流動能力が異なっていてもよいし、同一の流動能力を有していてもよい。また、ポンプ１４０ａ、１４０ｂは、電力の供給が停止すると開状態となるノーマルオープンタイプのポンプであってもよいし、電力の供給が停止すると閉状態となるノーマルクローズタイプのポンプであってもよい。
【００３３】
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、設けられるポンプの数は２つに限られず、３つ以上であってもよい。
【００３４】
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】
【００３５】
１、１００…電子部品冷却装置、１０…蒸発器、２０…凝縮器、３０…循環流路、４０ａ、４０ｂ、１４０ａ、１４０ｂ…ポンプ（流動化手段）、５０…制御手段、Ｅ…電子部品
【図１】
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【図２】
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