(57)【要約】  冷却装置（１）は、板状部材であるベース（１０）、ベース（１０）に取り付けられる複数のヒートパイプ（２０）、および複数のヒートパイプ（２０）に取り付けられるフィン（３０）を備える。ベース（１０）の内部には、冷媒（１４）が封入される溝（１３）が形成される。複数のヒートパイプ（２０）はベース（１０）に取り付けられて、ヒートパイプ（２０）の内部の空洞（２１）が溝（１３）と連通する。液状の冷媒（１４）は、溝（１３）の一部、または溝（１３）の一部および溝（１３）と連通する空洞（２１）の一部を満たす。
2018179314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品が取り付けられる第１の主面と、前記第１の主面と水平方向に対向する第２の主面とを有し、前記第１の主面および前記第２の主面に沿って伸びて、冷媒が封入される溝が内部に形成される板状部材であるベースと、
それぞれが内部に空洞を有し、前記第２の主面に取り付けられて、前記空洞が前記溝と連通する複数のヒートパイプと、
前記複数のヒートパイプに取り付けられるフィンと、
を備え、
前記冷媒は気液二相の状態にあり、液状の前記冷媒は、前記溝の一部、または、前記溝の一部および該溝と連通する前記空洞の一部を満たす、
冷却装置。
【請求項２】
前記複数のヒートパイプの内、一部の前記ヒートパイプが前記第２の主面に取り付けられる位置の鉛直方向の高さは、他の一部の前記ヒートパイプが前記第２の主面に取り付けられる位置の鉛直方向の高さと異なる請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
それぞれが水平方向に伸びる複数の前記溝が、鉛直方向に並べて形成される請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項４】
それぞれが鉛直方向に伸びる複数の前記溝が、水平方向に並べて形成される請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記溝のそれぞれに、複数個の前記ヒートパイプの前記空洞が連通する請求項３または４に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記ヒートパイプの両端が前記第２の主面に取り付けられて、前記空洞の両端が前記溝と連通し、該空洞と該溝とが環状の流路を形成する請求項３に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記複数の溝の内、少なくとも一部の前記溝の鉛直方向の下端を連結するバイパスが前記ベースの内部に形成される請求項４に記載の冷却装置。
【請求項８】
前記溝は、前記第１の主面と前記第２の主面とが対向する方向を中心軸とする環状の形状を有する請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項９】
前記溝は、少なくとも１つの分岐を有する請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項１０】
電子部品が内部に格納され、開口が形成され、車両に取り付けられる筐体と、
前記筐体に取り付けられ、前記電子部品を冷却する、請求項１から９のいずれか１項に記載の冷却装置と、
を備え、
前記冷却装置の前記ベースは、前記筐体の前記開口を塞ぎ、
前記ベースの前記第１の主面は前記筐体の内側に面し、
前記筐体の内部に格納される前記電子部品が前記第１の主面に取り付けられる、
車両用電力変換装置。
【請求項１１】
前記電子部品は、炭化ケイ素、窒化ガリウム系材料、またはダイヤモンドを用いたワイドバンドギャップ半導体によって形成される電子素子を有する請求項１０に記載の車両用電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷却装置および冷却装置を備えた車両用電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置が有する半導体素子はスイッチング動作時に熱を発生させる。半導体素子が発生させる熱を放熱するために、電力変換装置には冷却装置が設けられる。特許文献１に開示される半導体冷却装置は、冷媒が封入された沸騰部、沸騰部上部に接合され、沸騰部内部と連通しているヒートパイプ、およびヒートパイプに取り付けられた複数枚の放熱フィンを備える。半導体素子を沸騰部に押圧することで、半導体素子により発生する熱によって、冷媒が沸騰する。気体になった冷媒が沸騰部からヒートパイプへ移動し、放熱フィンに熱が伝わる。放熱フィンから外気に放熱することで、冷媒は液体となり、ヒートパイプの内壁を伝わって、沸騰部内部へ戻る。沸騰部内部の冷媒の沸騰作用および凝縮作用により、半導体素子の冷却が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−１２０３８２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に開示される半導体冷却装置では、沸騰して気体になった冷媒をヒートパイプに移動させるため、ヒートパイプは、半導体冷却装置の鉛直方向の上面に取り付ける必要がある。ヒートパイプの取り付け位置に制限があるため、取り付けることができるヒートパイプの本数が限られてしまう。そのため、半導体冷却装置の冷却性能にも制限が生じる。【０００５】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、冷却装置の冷却性能を向上させることが目的である。
【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、本発明の冷却装置は、ベース、複数のヒートパイプ、およびフィンを備える。ベースは、電子部品が取り付けられる第１の主面と、第１の主面と水平方向に対向する第２の主面とを有し、第１の主面および第２の主面に沿って伸びて、冷媒が封入される溝が内部に形成される板状部材である。複数のヒートパイプのそれぞれは、内部に空洞を有し、第２の主面に取り付けられて、空洞が溝と連通する。フィンは、複数のヒートパイプに取り付けられる。冷媒は、気液二相の状態にある。液状の冷媒は、溝の一部、または、溝の一部および該溝と連通する空洞の一部を満たす。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、冷媒が封入される溝が内部に形成されるベースに、内部に空洞を有する複数のヒートパイプを取り付けて、ヒートパイプの空洞と溝とを連通させることで、冷却装置の冷却性能を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冷却装置の側面図
【図２】実施の形態１に係る冷却装置の断面図
【図３】実施の形態１に係る冷却装置の断面図
【図４】実施の形態１に係る車両用電力変換装置の断面図
【図５】実施の形態１に係る車両用電力変換装置の断面図
【図６】実施の形態１に係る車両用電力変換装置の車両への搭載例を示す図
【図７】本発明の実施の形態２に係る冷却装置の断面図
【図８】実施の形態２に係る冷却装置の断面図
【図９】実施の形態２に係る冷却装置の断面図
【図１０】本発明の実施の形態３に係る冷却装置の断面図
【図１１】本発明の実施の形態４に係る冷却装置の断面図
【図１２】実施の形態４に係る冷却装置の断面図
【図１３】実施の形態４に係る車両用電力変換装置の断面図
【図１４】本発明の実施の形態５に係る冷却装置の断面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。
【００１０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷却装置の側面図である。冷却装置１は、板状部材であるベース１０、ベース１０に取り付けられる複数のヒートパイプ２０、および複数のヒートパイプ２０に取り付けられるフィン３０を備える。フィン３０の数は任意である。図１の例では、フィン３０は、複数のヒートパイプ２０と熱的に接続される板状部材である。ベース１０は、電子部品が取り付けられる第１の主面１１、および第１の主面１１と水平方向に対向する第２の主面１２を有する。ヒートパイプ２０は、第２の主面１２に取り付けられる。冷却装置１は、第１の主面１１に取り付けられる電子部品を冷却する。
【００１１】
図２は、実施の形態１に係る冷却装置の断面図である。ベース１０の内部には、第１の主面１１および第２の主面１２に沿って伸びる溝１３が形成される。溝１３には、冷媒１４が封入される。冷媒１４は、気体の状態である冷媒１４と、液体の状態である冷媒１４とが混在する、気液二相の状態である。冷媒は、例えば、純水、エタノール、アセトン等である。ヒートパイプ２０は、内部に空洞２１を有する。ヒートパイプ２０は、第２の主面１２に取り付けられて、空洞２１が溝１３と連通する。なお第２の主面１２には、溝１３とヒートパイプ２０の空洞２１とを連通するための孔が形成されている。液状の冷媒１４は、溝１３の一部、または溝１３の一部および溝１３と連通する空洞２１の一部を満たす。
【００１２】
第１の主面と水平方向に直交する第２の主面１２において、溝１３と空洞２１とが連通可能である任意の位置に、ヒートパイプ２０を取り付けることができる。ヒートパイプ２０の取り付け位置の制限が少なくなることで、より多くのヒートパイプ２０を取り付けることができ、冷却装置１の冷却性能を向上させることができる。図１および図２の例では、複数のヒートパイプ２０の内、一部のヒートパイプ２０が第２の主面１２に取り付けられる位置の鉛直方向の高さは、他の一部のヒートパイプ２０が第２の主面１２に取り付けられる位置の鉛直方向の高さと異なる。第２の主面１２に、複数のヒートパイプ２０を鉛直方向に並べて取り付けて、水平方向に伸びる溝１３に複数個のヒートパイプ２０の空洞２１を連通させることで、冷却装置１の冷却性能を向上させることができる。
【００１３】
図３は、実施の形態１に係る冷却装置の断面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線での断面図である。実施の形態１では、それぞれが水平方向に伸びる複数の溝１３が、鉛直方向に並べて形成される。図３の例では、溝１３のそれぞれに、複数個のヒートパイプ２０の空洞２１が連通する。図３において、破線で示す箇所は、第１の主面１１において、後述する電子部品が取り付けられる箇所と対向する箇所である。すなわち、図３において、破線で示す箇所が、電子部品での発熱によって、温度が上昇する箇所である。溝１３のそれぞれに封入される冷媒１４の温度は、冷媒１４の対流により、水平方向に均一化される。そのため、第１の主面１１に取り付けられる、後述する電子部品の温度は、水平方向に均一化される。
【００１４】
図４は、実施の形態１に係る車両用電力変換装置の断面図である。図４は、鉛直面での断面図である。図５は、実施の形態１に係る車両用電力変換装置の断面図である。図５は、図４のＢ−Ｂ線での断面図、すなわち水平面での断面図である。図６は、実施の形態１に係る車両用電力変換装置の車両への搭載例を示す図である。車両用電力変換装置２は、筐体３および冷却装置１を備える。筐体３の内部には、電子部品６が格納される。筐体３には、開口７が形成される。車両１００の床下に、車両用電力変換装置２の筐体３が取り付けられる。冷却装置１は筐体３に取り付けられる。冷却装置１のベース１０が開口７を塞ぐ。ベース１０の第１の主面１１は、筐体３の内側に面する。電子部品６が第１の主面１１に取り付けられる。ベース１０には溝１３が形成されるため、第１の主面１１と第２の主面１２が対向する方向のベース１０の厚みは、筐体３の厚みより厚い。図４の例では、冷却装置１は、カバー４で覆われる。カバー４には、通気口５が形成される。通気口５から流入した空気が、フィン３０に接触しながら流れる。フィン３０から空気に熱が伝達されることで、電子部品６が冷却される。
【００１５】
冷却装置１による電子部品６の冷却について説明する。電子部品６で生じた熱は、ベース１０の第１の主面１１を介して、冷媒１４に伝達される。電子部品６から伝達された熱によって、液状の冷媒１４の温度が上昇し、冷媒１４は気体に変化する。気体に変化した冷媒１４は、ヒートパイプ２０の空洞２１を、空洞２１の鉛直方向の上端に向かって上昇する。図３の例では、気体に変化した冷媒１４は、溝１３に連通する複数のヒートパイプ２０の空洞２１のそれぞれに流入し、該空洞２１の鉛直方向の上端に向かって上昇する。冷媒１４が空洞２１の鉛直方向の上端に向かって上昇する間に、冷媒１４からヒートパイプ２０に取り付けられたフィン３０に熱が伝達される。フィン３０に熱を伝達した冷媒１４の温度は下がり、冷媒１４は液体に変化する。液体に変化した冷媒１４は、ヒートパイプ２０の内周面を伝って、溝１３に戻る。冷媒１４から熱を伝達されたフィン３０は、フィン３０に接触しながら流れる空気に熱を伝達する。空気に熱を伝達することで、フィン３０が冷却される。上述のように、電子部品６で生じた熱が、冷媒１４およびフィン３０を介して空気に伝達され、電子部品６が冷却される。
【００１６】
溝１３の内面には、毛細管現象を発生させることで、冷媒１４の流動を促進する構造、例えばウィッグ、グルーブ、メッシュ等が設けられる。ヒートパイプ２０は、例えばろう付けによって、第２の主面１２に取り付けられる。またフィン３０は、例えばろう付けによって、ヒートパイプ２０に取り付けられる。ヒートパイプ２０を第２の主面１２に取り付けた後に、ヒートパイプ２０の鉛直方向の上端から、冷媒１４を流し入れてもよい。ヒートパイプ２０の鉛直方向の上端から溝１３に冷媒１４を流し入れた後、ヒートパイプ２０の鉛直方向の上端が閉じられる。また第１の主面１１に設けた、図示しない流入口から溝１３に冷媒１４を流し入れた後、摩擦攪拌接合によって、該流入口を閉じてもよい。第１の主面１１を有する第１の板状部材において、第１の主面１１と対向する面に溝１３を彫り、第２の主面１２を有する第２の板状部材を第１の板状部材に接合して、溝１３を塞ぐことで、ベース１０を形成してもよい。また第１の主面１１および第２の主面１２を有する板状部材の側面から溝１３を彫り、側面を塞ぐことで、ベース１０を形成してもよい。
【００１７】
実施の形態１では、電子部品６からベース１０の第１の主面１１を介して熱を伝達された冷媒１４が溝１３からヒートパイプ２０の空洞２１に流入し、ヒートパイプ２０に取り付けられたフィン３０に熱を伝達する。パイプをベースプレートに半田付けするヒートパイプ冷却器と比べて、電子部品６と冷媒１４との間の熱抵抗は低いため、該ヒートパイプ冷却器より、実施の形態１に係る冷却装置１の冷却性能は高い。
【００１８】
電子部品６は、電力変換装置であり、例えばインバータである。電子部品６は、例えば、ケイ素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体によって形成される、スイッチング素子、ダイオード等の電子素子を有する。ワイドバンドギャップ半導体とは、例えば、炭化ケイ素、窒化ガリウム系材料、ダイヤモンド等である。ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子を用いると、スイッチング速度が速くなるため、電子部品６で生じる熱が増大する。実施の形態１に係る冷却装置１を設けることで、ワイドバンドギャップ半導体によって形成された電子素子を有する電子部品６を十分に冷却することが可能である。
【００１９】
以上説明したとおり、本実施の形態１に係る冷却装置１によれば、冷媒が封入される溝１３が内部に形成されるベース１０の第２の主面１２に、内部に空洞２１を有する複数のヒートパイプ２０を取り付けて、ヒートパイプ２０の空洞２１と溝１３とを連通させることで、冷却装置１の冷却性能を向上させることが可能である。また水平方向に伸びる溝１３をベース１０の内部に形成することで、電子部品６の温度を、水平方向に均一化することが可能である。水平方向に伸びる溝１３がベース１０の内部に形成されているため、実施の形態１に係る冷却装置１は、水平方向に温度のばらつきが生じ得る冷却方法、例えば水平方向に流れる走向風を利用した冷却方法に適している。
【００２０】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る冷却装置の断面図である。図８は、実施の形態２に係る冷却装置の断面図である。図８は、図７のＣ−Ｃ線における断面図である。実施の形態２に係る冷却装置１を備える車両用電力変換装置２の鉛直面および水平面のそれぞれでの断面図は、図４および図５のそれぞれと同様である。実施の形態２に係る冷却装置１のベース１０においては、実施の形態１と異なり、それぞれが鉛直方向に伸びる複数の溝１５が、水平方向に並べて形成される。ヒートパイプ２０は、実施の形態１と同様に、第２の主面１２に取り付けられて、空洞２１が溝１５に連通する。なお第２の主面１２には、溝１５とヒートパイプ２０の空洞２１とを連通するための孔が形成されている。図７の例では、溝１５のそれぞれに、複数個のヒートパイプ２０の空洞２１が連通する。液状の冷媒１４は、溝１５の一部、または溝１５の一部および溝１５と連通する空洞２１の一部を満たす。溝１５に連通する複数のヒートパイプ２０の内、最も鉛直方向の下側に位置するヒートパイプ２０の空洞２１の一部が、液状の冷媒１４で満たされる。これにより、最も鉛直方向の下側に位置するヒートパイプ２０の空洞２１においても、気体に変化した冷媒１４が、空洞２１を移動することが可能である。
【００２１】
実施の形態１と同様に、冷却装置１によって、電子部品６が冷却される。図７の例では、気体に変化した冷媒１４は、溝１５に連通する複数のヒートパイプ２０の空洞２１のそれぞれに流入し、該空洞２１の鉛直方向の上端に向かって上昇する。冷媒１４が鉛直方向に移動するため、第１の主面１１に取り付けられる電子部品６の温度は、鉛直方向に均一化される。
【００２２】
図９は、実施の形態２に係る冷却装置の断面図である。図９に示す冷却装置１においては、複数の溝１５の内、少なくとも一部の溝１５の鉛直方向の下端を連結するバイパス１６が形成される。バイパス１６を設けることで、バイパス１６において冷媒１４が対流し、冷媒１４の温度は、対流により、水平方向において均一化される。そのため、バイパス１６と対向する第１の主面１１の一部に取り付けられる電子部品６の温度は、水平方向に均一化される。
【００２３】
第２の主面１２に、複数のヒートパイプ２０を鉛直方向に並べて取り付けて、鉛直方向に伸びる溝１５に複数個のヒートパイプ２０の空洞２１を連通させることで、冷却装置１の冷却性能を向上させることができる。
【００２４】
以上説明したとおり、本実施の形態２に係る冷却装置１によれば、冷媒が封入される溝１５が内部に形成されるベース１０の第２の主面１２に、内部に空洞２１を有する複数のヒートパイプ２０を取り付けて、ヒートパイプ２０の空洞２１と溝１５とを連通させることで、冷却装置１の冷却性能を向上させることが可能である。また鉛直方向に伸びる溝１５をベース１０の内部に形成することで、電子部品６の温度を、鉛直方向に均一化することが可能である。鉛直方向に伸びる溝１５がベース１０の内部に形成されているため、実施の形態２に係る冷却装置１は、鉛直方向に温度のばらつきが生じ得る冷却方法、例えば自然対流を利用した冷却方法に適している。
【００２５】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３に係る冷却装置の断面図である。実施の形態３に係る冷却装置１を備える車両用電力変換装置２の鉛直面および水平面のそれぞれでの断面図は、図４および図５のそれぞれと同様である。実施の形態３に係る冷却装置１のベース１０においては、実施の形態１と異なり、第１の主面１１と第２の主面１２とが対向する方向を中心軸とする環状の形状を有する溝１７が形成される。ヒートパイプ２０は、実施の形態１と同様に、第２の主面１２に取り付けられて、空洞２１が溝１７と連通する。なお第２の主面１２には、溝１７とヒートパイプ２０の空洞２１とを連通するための孔が形成されている。図１０の例では、溝１７のそれぞれに、複数個のヒートパイプ２０の空洞２１が連通する。液状の冷媒１４は、溝１７の一部、または溝１７の一部および溝１７と連通する空洞２１の一部を満たす。溝１７に連通する複数のヒートパイプ２０の内、最も鉛直方向の下側に位置するヒートパイプ２０の空洞２１の一部が、液状の冷媒１４で満たされる。これにより、最も鉛直方向の下側に位置するヒートパイプ２０の空洞２１においても、気体に変化した冷媒１４が、空洞２１を移動することが可能である。
【００２６】
実施の形態１と同様に、冷却装置１によって、電子部品６が冷却される。図１０において破線で示すように、溝１７の一部と対向する第１の主面１１の箇所に電子部品６を取り付けることで、図１０において実線の矢印で示すように、冷媒１４が対流する。冷媒１４の対流により、第１の主面１１に取り付けられる電子部品６の温度は、均一化される。第２の主面１２に、複数のヒートパイプ２０を鉛直方向に並べて取り付けて、溝１７に複数個のヒートパイプ２０の空洞２１を連通させることで、冷却装置１の冷却性能を向上させることができる。
【００２７】
以上説明したとおり、本実施の形態３に係る冷却装置１によれば、冷媒が封入される溝１７が内部に形成されるベース１０の第２の主面１２に、内部に空洞２１を有する複数のヒートパイプ２０を取り付けて、ヒートパイプ２０の空洞２１と溝１７とを連通させることで、冷却装置１の冷却性能を向上させることが可能である。また環状の溝１７をベース１０に形成することで、電子部品６の温度を、均一化することが可能である。
【００２８】
（実施の形態４）
図１１は、本発明の実施の形態４に係る冷却装置の断面図である。図１２は、実施の形態４に係る冷却装置の断面図である。図１２は、図１１のＤ−Ｄ線での断面図である。図１３は、実施の形態４に係る車両用電力変換装置の断面図である。実施の形態４に係る冷却装置１を備える車両用電力変換装置２の鉛直面での断面図は、図４と同様である。実施の形態４に係る冷却装置１のベース１０においては、図３に示すベース１０と同様に、それぞれが水平方向に伸びる複数の溝１３が、鉛直方向に並べて形成される。実施の形態４に係る冷却装置１においては、ヒートパイプ２３の両端が第２の主面１２に取り付けられて、ヒートパイプ２３の空洞２２の両端が溝１３と連通する。なお第２の主面１２には、溝１３とヒートパイプ２３の空洞２２とを連通するための孔が形成されている。ヒートパイプ２３の空洞２２と溝１３とが環状の流路を形成する。
【００２９】
実施の形態１と同様に、電子部品６で生じた熱は、ベース１０の第１の主面１１を介して、冷媒１４に伝達される。電子部品６から伝達された熱によって、液状の冷媒１４の温度が上昇し、冷媒１４は気体に変化する。気体に変化した冷媒１４は、ヒートパイプ２３の空洞２２に流入し、該空洞２２の鉛直方向の上端に向かって上昇する。気体に変化した冷媒１４は、溝１３に連通する空洞２２の両端の内、電子部品６の取り付け位置に近い一端から空洞２２に流入し、該空洞２２の鉛直方向の上端に向かって上昇する。冷媒１４が空洞２２の鉛直方向の上端に向かって上昇する間に、冷媒１４からヒートパイプ２３に取り付けられたフィン３０に熱が伝達される。フィン３０に熱を伝達した冷媒１４の温度は下がり、冷媒１４は液体に変化する。液体に変化した冷媒１４は、ヒートパイプ２３の内周面を伝って、溝１３に戻る。冷媒１４から熱を伝達されたフィン３０は、フィン３０に接触しながら流れる空気に熱を伝達する。空気に熱を伝達することで、フィン３０が冷却される。上述のように、電子部品６で生じた熱が、冷媒１４およびフィン３０を介して空気に伝達され、電子部品６が冷却される。
【００３０】
図１１において破線で示すように、空洞２２の一端と連通する溝１３の一部と対向する第１の主面１１の箇所に電子部品６を取り付けることで、図１３において実線の矢印で示すように、冷媒１４が空洞２２と溝１３とが形成する環状の流路を対流する。冷媒１４の対流により、第１の主面１１に取り付けられる電子部品６の温度は、均一化される。第２の主面１２に、複数のヒートパイプ２３を鉛直方向に並べて取り付けて、水平方向に伸びる溝１３にヒートパイプ２３の空洞２２の両端を連通させることで、冷却装置１の冷却性能を向上させることができる。
【００３１】
ヒートパイプ２３は、実施の形態１と同様に、例えばろう付けによって、第２の主面１２に取り付けられる。またフィン３０は、例えばろう付けによって、ヒートパイプ２３に取り付けられる。ヒートパイプ２３を第２の主面１２に取り付けた後に、ヒートパイプ２３の鉛直方向の上端から、冷媒１４を流し入れてもよい。ヒートパイプ２３の鉛直方向の上端から溝１３に冷媒１４を流し入れた後、ヒートパイプ２３の鉛直方向の上端が閉じられる。また第１の主面１１に設けた、図示しない流入口から溝１３に冷媒１４を流し入れた後、摩擦攪拌接合によって、該流入口を閉じてもよい。
【００３２】
以上説明したとおり、本実施の形態４に係る冷却装置１によれば、冷媒１４が封入される溝１３が内部に形成されるベース１０の第２の主面１２に、内部に空洞２２を有する複数のヒートパイプ２３を取り付けて、ヒートパイプ２３の空洞２２の両端と溝１３とを連通させることで、冷却装置１の冷却性能を向上させることが可能である。また水平方向に伸びる溝１３をベース１０の内部に形成することで、電子部品６の温度を、水平方向に均一化することが可能である。
【００３３】
（実施の形態５）
図１４は、本発明の実施の形態５に係る冷却装置の断面図である。実施の形態５に係る冷却装置１を備える車両用電力変換装置２の鉛直面および水平面のそれぞれでの断面図は、図４および図５のそれぞれと同様である。実施の形態５に係る冷却装置１のベース１０においては、実施の形態１と異なり、少なくとも１つの分岐を有する溝１８が形成される。ヒートパイプ２０は、第２の主面１２に取り付けられて、空洞２１が溝１８と連通する。なお第２の主面１２には、溝１８とヒートパイプ２０の空洞２１とを連通するための孔が形成されている。図１４の例では、複数の分岐を有する１つの溝１８に、複数のヒートパイプ２０の空洞２１が連通する。液状の冷媒１４は、溝１８の一部、または溝１８の一部および溝１８と連通する空洞２１の一部を満たす。溝１８に連通する複数のヒートパイプ２０の内、最も鉛直方向の下側に位置するヒートパイプ２０の空洞２１の一部が、液状の冷媒１４で満たされる。これにより、最も鉛直方向の下側に位置するヒートパイプ２０の空洞２１においても、気体に変化した冷媒１４、空洞２１を移動することが可能である。
【００３４】
第２の主面１２に、複数のヒートパイプ２０を鉛直方向に並べて取り付けて、溝１８に複数のヒートパイプ２０の空洞２１を連通させることで、冷却装置１の冷却性能を向上させることができる。図１４において破線で示すように、溝１８の一部と対向する第１の主面１１の箇所に電子部品６を取り付けることで、少なくとも１つの分岐を有する溝１８を冷媒１４が対流する。冷媒１４の対流により、電子部品６の温度を、均一化することが可能である。
【００３５】
以上説明したとおり、本実施の形態５に係る冷却装置１によれば、冷媒１４が封入される溝１８が内部に形成されるベース１０の第２の主面１２に、内部に空洞２１を有する複数のヒートパイプ２０を取り付けて、ヒートパイプ２０の空洞２１と溝１８とを連通させることで、冷却装置１の冷却性能を向上させることが可能である。また少なくとも１つの分岐を有する溝１８をベース１０に形成することで、電子部品６の温度を、均一化することが可能である。
【００３６】
本発明は、上述の実施の形態に限られず、上述の実施の形態の内、任意の実施の形態を組み合わせてもよい。例えば、実施の形態２，３，５に係る冷却装置１が有するベース１０に、ヒートパイプ２３を取り付けてもよい。上述の例では、ベース１０は、筐体３の外側から開口７を塞ぐが、ベース１０は、筐体３の内部に設けられ、筐体３の内側から開口７を塞ぎ、開口７からヒートパイプ２０が筐体３の外側に突出してもよい。
【００３７】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
【符号の説明】
【００３８】
１  冷却装置、２  車両用電力変換装置、３  筐体、４  カバー、５  通気口、６  電子部品、７  開口、１０  ベース、１１  第１の主面、１２  第２の主面、１３，１５，１７，１８  溝  １４  冷媒、１６  バイパス、２０，２３  ヒートパイプ、２１，２２  空洞、３０  フィン、１００  車両。
【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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【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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【手続補正書】
【提出日】令和1年7月16日(2019.7.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品が取り付けられる第１の主面と、前記第１の主面と水平方向に対向する第２の主面とを有し、前記第１の主面および前記第２の主面に沿って伸びて、冷媒が封入される溝が内部に形成される板状部材であるベースと、
それぞれが内部に空洞を有し、前記第２の主面に取り付けられて、前記空洞が前記溝と連通する複数のヒートパイプと、
前記複数のヒートパイプに取り付けられるフィンと、
を備え、
前記冷媒は気液二相の状態にあり、液状の前記冷媒は、前記溝の一部、または、前記溝の一部および該溝と連通する前記空洞の一部を満たす、
冷却装置。
【請求項２】
前記ヒートパイプを前記第２の主面に接着するろう材をさらに備え、
前記ベースは、前記第２の主面に、前記溝と前記ヒートパイプの前記空洞とを連通する孔を有する、
請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記複数のヒートパイプの内、一部の前記ヒートパイプが前記第２の主面に取り付けられる位置の鉛直方向の高さは、他の一部の前記ヒートパイプが前記第２の主面に取り付けられる位置の鉛直方向の高さと異なる、
請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項４】
それぞれが水平方向に伸びる複数の前記溝が、鉛直方向に並べて形成される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記溝のそれぞれに、複数個の前記ヒートパイプの前記空洞が連通する、
請求項４に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記ヒートパイプの両端が前記第２の主面に取り付けられて、前記空洞の両端が前記溝と連通し、該空洞と該溝とが環状の流路を形成し、
前記第１の主面の内、前記ヒートパイプの前記空洞の一端と対向し、前記空洞の他端とは対向しない部分に前記電子部品が取り付けられる、
請求項４に記載の冷却装置。
【請求項７】
それぞれが鉛直方向に伸びる複数の前記溝が、水平方向に並べて形成される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項８】
前記複数の溝の内、少なくとも一部の前記溝の鉛直方向の下端を連結するバイパスが前記ベースの内部に形成される、
請求項７に記載の冷却装置。
【請求項９】
前記溝は、前記第１の主面と前記第２の主面とが対向する方向を中心軸とする環状の形状を有する環状の溝であって、
複数の前記環状の溝が、水平方向に並べて形成され、
前記第１の主面の内、水平方向に隣接する複数の前記環状の溝のそれぞれの一部に対向する部分に、前記電子部品が取り付けられる、
請求項１から３のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項１０】
前記溝のそれぞれに、複数個の前記ヒートパイプの前記空洞が連通する、
請求項７から９のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項１１】
前記溝は、少なくとも１つの分岐を有し、
前記第１の主面の内、前記少なくとも１つの分岐を有する前記溝の鉛直方向下端の少なくとも一部に対向する部分に、前記電子部品が取り付けられる、
請求項１から３のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの分岐を有する前記溝に、複数個の前記ヒートパイプの前記空洞が連通する、
請求項１１に記載の冷却装置。
【請求項１３】
液状の前記冷媒は、複数個の前記ヒートパイプの内、最も鉛直方向下側に位置する前記ヒートパイプの前記空洞の一部および前記最も鉛直方向下側に位置する前記ヒートパイプに連通する前記溝の一部、または、複数個の前記ヒートパイプの内、前記最も鉛直方向下側に位置する前記ヒートパイプに連通する前記溝の一部を満たす、
請求項１０または１２に記載の冷却装置。
【請求項１４】
電子部品が内部に格納され、開口が形成され、車両に取り付けられる筐体と、
前記筐体に取り付けられ、前記電子部品を冷却する、請求項１から１３のいずれか１項に記載の冷却装置と、
を備え、
前記冷却装置の前記ベースは、前記筐体の前記開口を塞ぎ、
前記ベースの前記第１の主面は前記筐体の内側に面し、
前記筐体の内部に格納される前記電子部品が前記第１の主面に取り付けられる、
車両用電力変換装置。
【請求項１５】
前記電子部品は、炭化ケイ素、窒化ガリウム系材料、またはダイヤモンドを用いたワイドバンドギャップ半導体によって形成される電子素子を有する、
請求項１４に記載の車両用電力変換装置。
【国際調査報告】
2018179314.tif 000017
2018179314.tif 000018
2018179314.tif 000019
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