(57)【要約】【課題】発熱体の取り付け作業の作業性を向上させることができる沸騰冷却装置を提供する。【解決手段】本発明の沸騰冷却装置は、一側壁２１の外面に発熱体Ｚが取り付けられる取付面２１ａを有する収容部２と、取付面２１ａが向く方向とは反対方向である反取付面方向に収容部２上部から突出し、内部空間が収容部２内に連通した凝縮部３と、を備え、凝縮部３が外部気体との熱交換により沸騰した液体冷媒を凝縮する沸騰冷却装置であって、ファン４１およびファン４１による風を凝縮部３に導くファンダクト４２を有するファンユニットが凝縮部３の下方に設置され、ファンユニット４は、取付面２１ａが上方を向くように沸騰冷却装置を水平面に置いた際に、水平面に当接して取付面２１ａを略水平に保つ開口端部（台座部）４２ａを有することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体の熱を受けて沸騰する液体冷媒を収容し、一側壁の外面に前記発熱体が取り付けられる取付面を有する収容部と、
前記取付面が向く方向とは反対方向である反取付面方向に前記収容部上部から突出し、内部空間が前記収容部内に連通した凝縮部と、
を備え、前記凝縮部が外部気体との熱交換により前記沸騰した液体冷媒を凝縮する沸騰冷却装置であって、
ファンおよび前記ファンによる風を前記凝縮部に導くファンダクトを有するファンユニットが前記凝縮部の下方に設置され、
前記ファンユニットは、前記取付面が上方を向くように前記沸騰冷却装置を水平面に置いた際に、前記水平面に当接して前記取付面を略水平に保つ台座部を有することを特徴とする沸騰冷却装置。
【請求項２】
前記ファンユニット下端の高さは、前記収容部下端の高さと一致している請求項１に記載の沸騰冷却装置。
【請求項３】
前記ファンユニットは、側方に前記ファンの開口を有する請求項１または２に記載の沸騰冷却装置。
【請求項４】
前記台座部は、前記取付面と平行に形成された前記ファンユニットの側面または開口端面である請求項１〜３の何れか一項に記載の沸騰冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒を用いて発熱体を冷却する沸騰冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
沸騰冷却装置は、液体冷媒が沸騰する際の潜熱を利用して発熱体を冷却する装置である。沸騰冷却装置は液体冷媒を収容する収容部を備える。この収容部において発熱体の熱により沸騰した液体冷媒（蒸気冷媒）は、凝縮部内に流入し、そこで熱交換されて凝縮される。凝縮した液体冷媒は、再び収容部に環流する。このような沸騰冷却装置は、例えば、特開平１０−１７３１１５号公報（特許文献１）に記載されている。
【０００３】
凝縮部は、収容部上部から側方に突出している。そして、収容部内の冷媒循環を良好にするために、熱源である発熱体は、収容部の側面のうち凝縮部から遠い側面に取り付けられる。すなわち、発熱体は、収容部の側面のうち、凝縮部が設けられた側面とは反対側の側面に取り付けられる。これにより、収容部内において、発熱体取付側が蒸気冷媒上昇路となり、凝縮部設置側が液体冷媒環流路となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１７３１１５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、上記沸騰冷却装置では、発熱体を取り付ける際、凝縮部の突出により、作業台上で装置全体が傾いてしまう。これにより、取り付け作業時に収容部の側面が傾き、作業者は、傾いた側面に対して発熱体を取り付けなければならない。上記沸騰冷却装置は、発熱体の取り付け作業の作業性の面で問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、発熱体の取り付け作業の作業性を向上させることができる沸騰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】
【０００７】
本発明の沸騰冷却装置は、発熱体の熱を受けて沸騰する液体冷媒を収容し、一側壁の外面に前記発熱体が取り付けられる取付面を有する収容部と、前記取付面が向く方向とは反対方向である反取付面方向に前記収容部上部から突出し、内部空間が前記収容部内に連通した凝縮部と、を備え、前記凝縮部が外部気体との熱交換により前記沸騰した液体冷媒を凝縮する沸騰冷却装置であって、ファンおよび前記ファンによる風を前記凝縮部に導くファンダクトを有するファンユニットが前記凝縮部の下方に設置され、前記ファンユニットは、前記取付面が上方を向くように前記沸騰冷却装置を水平面に置いた際に、前記水平面に当接して前記取付面を略水平に保つ台座部を有することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、発熱体の取り付け作業時に取付面を上方として沸騰冷却装置を水平面（作業台等）に置いた際（以下、「取付作業配置」とも称する）、取付面は、ファンユニットの台座部によって略水平に保たれる。これにより、作業者は、発熱体を、傾斜していない取付面に対して取り付けることができ、作業性は向上する。また、凝縮性能を高めるファンユニットが台座として機能するため、部品点数の増加および製造コスト増加は抑制される。
【０００９】
ここで、本発明において、前記ファンユニット下端の高さは、前記収容部下端の高さと一致していることが好ましい。これにより、沸騰冷却装置が正常に作動する際の設置状態、すなわち凝縮部が沸騰冷却装置上部に位置した状態（以下、「作動可能配置」とも称する）で、ファンユニットの下端及び収容部の下端の双方が設置面に当接するので、沸騰冷却装置を設置面に対して安定して設置することができる。
【００１０】
ここで、本発明において、前記ファンユニットは、側方（沸騰冷却装置の側方）に前記ファンの開口を有することが好ましい。これにより、作動可能配置において、ファンの開口がファンユニットの底面とならないため、開口が設置面に塞がれることがなく、設置自由度が向上する。
【００１１】
ここで、本発明において、前記台座部は、前記取付面と平行な前記ファンユニットの側面または開口端面であることが好ましい。これによれば、ファンユニットの構成は簡易なものでよく、部品点数の増加および製造コスト増加はさらに抑制される。また、台座部と設置面とが面接触するため、取り付け作業時の安定性が向上する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、発熱体の取り付け作業の作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の沸騰冷却装置１を示す模式正面図である。
【図２】本実施形態の沸騰冷却装置１を示す部分縦断面図である。
【図３】取付作業配置とした本実施形態の沸騰冷却装置１を示す模式図である。
【図４】本実施形態の変形態様を示す模式正面図である。
【図５】本実施形態の変形態様のファンユニット４を示す模式正面図である。
【図６】本実施形態の変形態様のファンユニット４を示す模式右側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。なお、本実施形態の上下左右は、特に言及しない限り、作動可能配置（図１参照）に基づいている。
【００１５】
本実施形態の沸騰冷却装置１は、図１および図２に示すように、収容部２と、凝縮部３と、ファンユニット４と、を備えている。収容部２は、中空の略直方体形状に形成された金属容器であって、内部に液体冷媒（例えば水、アルコール、フロン等）を収容している。収容部２は、一側壁（図１左側の側壁）２１の外面に、発熱体Ｚが取り付けられる取付面２１ａを有している。一側壁２１は、上下方向に延在している。発熱体Ｚは、取付面２１ａにねじ止め等で固定されている。発熱体Ｚは、例えば半導体素子等を含んだパワーモジュール等である。
【００１６】
凝縮部３は、いわゆる熱交換器であって、収容部２から上昇して進入した蒸気冷媒を凝縮する機能を有している。凝縮部３は、複数の金属チューブ３１と、アウターフィン（図示せず）と、を備えている。
【００１７】
金属チューブ３１は、扁平な金属製のチューブであって、一端が開口した有底筒状に形成されている。金属チューブ３１は、収容部２の上部から、取付面２１ａが向く方向（図１左側）とは反対方向である反取付面方向（図１右側）に突出している。換言すると、金属チューブ３１は、収容部２の一側壁２１に対向する他側壁２２上部から、一側壁２１から他側壁２２に向かう方向（すなわち反取付面方向）に突出している。このように、金属チューブ３１は、取付面２１ａの反対側である他側壁２２側に配置されている。なお、本発明において、「取付面２１ａが向く方向」とは、取付面２１ａに交差する直線（例えば垂線）に沿った方向であって、収容部２内部（非露出側）から外部（露出側）に向かう方向である。
【００１８】
金属チューブ３１の開口端（一端）は、収容部２に接続されている。金属チューブ３１の内部空間は、収容部２の内部空間と連通している。金属チューブ３１の開口端は、金属チューブ３１の閉塞端（他端）よりも下方に位置している。つまり、金属チューブ３１は、閉塞端が開口端より上方となるように傾斜して設置されている。図示しないが、複数の金属チューブ３１は、図１奥側にそれぞれ所定間隔を空けて整列して設置されている。
【００１９】
アウターフィン（図示せず）は、波形の扁平金属部材である。アウターフィンは、金属チューブ３１同士の間に配置されている。アウターフィンは、金属チューブ３１の側面とで上下方向に延びる流路を形成している。
【００２０】
ファンユニット４は、凝縮部３に送風する装置であって、図２に示すように、ファン４１と、ファンダクト４２と、を備えている。ファン４１は、プロペラであり、ファンダクト４２の開口付近で且つファンダクト４２内に設置されている。ファン４１は、ファンダクト４２内において、後述する開口端面４２ａ近傍に設置されている。ファン４１は、ファンダクト４２内で回転し、外部空気をファンダクト４２内に供給する。ファン４１としては、公知のもの（例えば軸流式）を用いており、詳細な説明は省略する。
【００２１】
ファンダクト４２は、上方および反取付面方向に開口を有する角筒形状であって、外部空気の流路を形成している。ファンダクト４２の上端は、凝縮部３（図１において最も手前側の金属チューブ３１と最も奥側の金属チューブ３１）下部に固定されている。固定は、ねじ止め等で行われている。
【００２２】
ファンダクト４２の反取付面方向の端面（以下、「開口端面」と称する）４２ａは、凝縮部３の反取付面方向の端部（閉塞端）よりも反取付方向側に位置している。すなわち、他側壁２２との距離を比較すると、開口端面４２ａの方が金属チューブ３１の閉塞端より長い。ファンダクト４２の開口端面４２ａは、矩形枠状であって、取付面２１ａと平行に形成されている。
【００２３】
開口端面４２ａは、図３に示すように、取付面２１ａが上方となる取付作業配置において、作業台等の作業配置面Ｙに当接する部位となる。すなわち、開口端面４２ａは、取付作業配置において台座の役割を果たす部位（「台座部」に相当する）である。
【００２４】
図１および図２に示すように、ファンダクト４２の下端面（底面）の高さは、収容部２の下端面の高さと一致している。これにより、車両に搭載する場合など、作動可能配置において、設置面に対して収容部２の下端およびファンユニット４の下端（ファンダクト４２の底面）が当接し、より安定した設置が可能となる。
【００２５】
なお、本実施形態において、ファンダクト４２は、取付面２１ａが向く方向（取付面方向）に側壁が存在しないように形成されている。ファンダクト４２の取付面方向の端部は、収容部２の他側壁２２に当接している。つまり、収容部２の他側壁２２が、空気流路を区画するファンダクト４２の側壁を兼ねている。これにより、材料コストが低減される。
【００２６】
ファン４１が回転して空気をファンダクト４２内に供給し、ファンダクト４２がファン４１回転により生じた風を凝縮部３に誘導する。ファン４１が回転することで、凝縮部３（金属チューブ３１間）には、上から下に向けて風が通過し（図１破線矢印参照）、凝縮部３における熱交換が促進される。なお、ファンユニット４は、凝縮部３に対して送風方向下流側に位置する吸込式、および上流側に位置する押込式のいずれであってもよい。上記吸込式（本実施形態）であれば外部空気を直接凝縮部３に送風することができ、上記押込式であれば外部空気を収容部２の他側壁２２および凝縮部３に送風することができる。
【００２７】
ここで、本実施形態の作用効果を説明する。沸騰冷却装置１の組み立て作業において、発熱体Ｚは、収容部２の取付面２１ａに取り付けられる。この取り付け作業の際、作業者は、取付面２１ａが上面となるように、すなわち収容部２が凝縮部３の上方に位置するように、沸騰冷却装置１を作業台等（作業配置面Ｙ）に置く。図３に示すように、取付作業配置において、本実施形態では、ファンユニット４の開口端面４２ａ全体が作業配置面Ｙに当接する。これにより、沸騰冷却装置１は、作業配置面Ｙに対して安定して載置される。取付作業配置において、金属チューブ３１の閉塞端は、作業配置面Ｙに当接しない。
【００２８】
ここで、取付面２１ａは、開口端面４２ａと平行であるため、開口端面４２ａが当接した作業配置面Ｙとも平行になる。つまり、取付面２１ａの向く方向は、取付作業配置において、作業配置面Ｙの垂線に沿った上方となる。作業配置面Ｙが水平面であれば、取付面２１ａも水平となる。これにより、作業者は、ねじ止め等による発熱体Ｚの取り付け作業を傾いていない取付面２１ａに対して行うことができる。つまり、作業者は、作業を行いしやすく、取り付け作業の作業性は向上する。
【００２９】
なお、本発明は、「水平」および「平行」に対して、若干の誤差があっても同様の効果が発揮される。すなわち、本発明では、水平面上で取付作業配置とした際に、取付面２１ａが略水平（水平を含む）に保たれればよい。仮に本発明を「略」を用いずに表す場合、「水平」は、誤差を含む幅のある概念と捉えることができる。
【００３０】
本実施形態によれば、凝縮部３の凝縮性能を高めるために必要なファンユニット４が、取付作業配置での台座としても機能する。つまり、本実施形態によれば、必須の構成要素であるファンユニット４を、取付作業配置における台座として機能させることで、部品点数およびコストを増加させることなく、取り付け作業の作業性を向上させることができる。
【００３１】
（変形態様）
本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、図４に示すように、ファンユニット４の下端位置は、収容部２の下端位置より上方（または下方）であってもよい。詳細に、ファンユニット４の下端の高さは、発熱体Ｚの上端の高さより下方であればよい（図４二点鎖線参照）。つまり、取付作業配置（図３参照）において、発熱体Ｚと開口端面４２ａが、上下方向に一部オーバーラップしていればよい。この構成であっても、開口端面４２ａが取付作業配置における沸騰冷却装置１の安定性を維持し、上記同様、取り付け作業の作業性は向上する。ただし、さらなる安定性の観点では、ファンユニット４の下端の高さは、発熱体Ｚの中央高さ以下であることがより好ましい。
【００３２】
また、開口端面４２ａに相当するファンダクト４２の開口（ファン４１が設置される送風口）は、ファンダクト４２の他の側面（図１における手前側面または奥側面）あるいは底面に設けられてもよい。この場合、ファンダクト４２の反取付面方向の端部がファンダクト４２の側壁となる。したがって、当該側壁が、取付作業配置における台座として機能する。ただし、当該開口をファンダクト４２の側面（取付面方向の側面を除く）に形成することで、開口（送風口）と設置面状態との関係を考慮する必要がなく、車両等への搭載自由度は向上する。
【００３３】
また、図５および図６に示すように、開口端面４２ａの四隅（角部）にそれぞれ突起部４２ｂ（「台座部」に相当する）を設けてもよい。すべての突起部４２ｂは、取付作業配置において作業配置面Ｙと当接し、本実施形態同様、安定載置可能な台座として機能する。突起部４２ｂは、例えば、ゴム製であって、凸球面形状に形成されている。これにより、上記同様の効果が発揮され、さらにゴム製にすることで作業時の衝撃を吸収することができる。なお、図６では、ファンユニット４をファン４１の構造を省略して表す。
【００３４】
また、金属チューブ３１内には、インナーフィン（図示せず）が設置されていてもよい。また、ファン４１は、ファンダクト４２内に複数設置されていてもよい。また、凝縮部３において、閉塞端（右端）の高さは、開口端（左端）の高さ以上であればよい。また、ファンユニット４は、凝縮部３に当接していればよく、収容部２にのみ、あるいは収容部２と凝縮部３の両方に固定されてもよい。つまり、ファンユニット４は、凝縮部３に送風可能に、収容部２の他側壁２２側に配置される。
【符号の説明】
【００３５】
１：沸騰冷却装置、
２：収容部、  ２１：一側壁、  ２１ａ：取付面、  ２２：他側壁、
３：凝縮部、  ３１：金属チューブ、
４：ファンユニット、  ４１：ファン、  ４２：ファンダクト、
４２ａ：開口端面（台座部）、  ４２ｂ：突起部（台座部）、
Ｙ：作業配置面、  Ｚ：発熱体
【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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