JPH1041446A - 沸騰冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切削加工を無くすことでコストダウンを図っ
た沸騰冷却装置１を提供すること。 【解決手段】 冷媒槽３と連結部４は、それぞれアルミ
ニウム製のブロック材から押し出し加工によって成形さ
れた押出材７、１５が使用されている。冷媒槽３を構成
する押出材７は、横幅に対して厚み幅の薄い偏平形状に
設けられて、押し出し方向に貫通する蒸気通路９、凝縮
液通路１０、及び非作動通路１１を有し、これらの各通
路９、１０、１１が押し出し方向に延びる複数の通路壁
１２によって区画されている。連結部４を構成する押出
材１５は、冷媒槽３と同じ横幅、同じ厚さの偏平形状に
設けられて、押し出し方向に延びる１本の仕切壁１７に
よって押出材１５の内部が冷媒槽３の蒸気通路９及び非
作動通路１１に通じる一方の連通室１８と、冷媒槽３の
凝縮液通路１０に通じる他方の連通室１９とに区画され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＧＢＴモジュー
ル等の発熱体を冷却する沸騰冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術として、特開平３−２８３４５
４号公報に開示された沸騰冷却装置がある。この沸騰冷
却装置は、放熱器のタンク内を冷媒槽で沸騰気化した蒸
気冷媒が流入する第１区分室と、放熱器で冷却されて液
化した凝縮液が流入する第２区分室とに区画するととも
に、この第２区分室から冷媒槽の底部まで凝縮液を導く
リターンパイプを設けている。これにより、冷媒槽から
放熱器へ向かう蒸気冷媒に影響されることなく、放熱器
で液化した凝縮液をリターンパイプで円滑に冷媒槽へ供
給できるため、冷却性能（放熱性能）の向上を図ること
ができる。ところが、上記の構造では、冷媒槽と放熱器
とを連結する連結管の内部にリターンパイプを通す必要
があるため、気密性が重視される沸騰冷却装置において
は極めて製造が困難であり、コストアップは避けられな
い。

【０００３】そこで、本出願人は、図５に示す様に、冷
媒槽を押出材で構成した沸騰冷却装置を出願した（特願
平７−２６４０６８号）。この沸騰冷却装置は、図５に
示す様に、押出材１００で構成された冷媒槽１１０の内
部に支柱部１２０で区画された蒸気通路１３０と凝縮液
通路１４０とが設けられ、その蒸気通路１３０と凝縮液
通路１４０が、押出材１００の上部壁面に開口する蒸気
流出口１５０と凝縮液流入口１６０とを通じて放熱器の
連通室１７０に連通している。ここで、凝縮液流入口１
６０の方が蒸気流出口１５０より低い位置で連通室１７
０に開口しているため、連通室１７０に溜まった凝縮液
は必然的に低い位置に開口する凝縮液流入口１６０から
凝縮液通路１４０へ流入することができる。この様に、
連通室１７０に通じる蒸気流出口１５０と凝縮液流入口
１６０とに高低差を付けるだけの簡単な構成によって蒸
気冷媒と凝縮液とを円滑に分離できるため、製造が容易
であり、製造コストを低く抑えることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、先願の沸騰
冷却装置は、支柱部１２０によって区画された各蒸気通
路１３０と蒸気流出口１５０とを連通させるために、支
柱部１２０の上部を削除する（破線Ａで示す部分）必要
がある。この支柱部１２０を削除する作業は、冷媒槽１
１０の幅が薄くなる（冷媒のコストを低く抑えるため冷
媒槽１１０を薄型にする）程、あるいは、蒸気通路１３
０から蒸気流出口１５０へ蒸気冷媒が通過する領域を拡
大するために支柱部１２０を削除する深さを深くする
程、その加工が困難となり、コストアップの要因とな
る。本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、そ
の目的は、切削工程を無くすことでコストダウンを図っ
た沸騰冷却装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の手段によれ
ば、冷媒槽と連結部がそれぞれ押し出し成形された別々
の押出材を使用して構成されている。これにより、連結
部を構成する押出材の内部を通って冷媒槽から放熱器へ
蒸気冷媒を導くことができるため、冷媒槽を構成する押
出材を後加工（切削加工）する必要がない。従って、冷
媒槽を構成する押出材を切削加工する先願と比較してコ
ストを低減できる。

【０００６】請求項２の手段によれば、冷媒槽を構成す
る押出材は、押し出し方向に延びる通路壁によって押出
材の内部に蒸気通路と凝縮液通路とが設けられ、連結部
を構成する押出材は、押し出し方向に延びる仕切壁によ
って押出材の内部が蒸気通路に通じる一方の連通室と凝
縮液通路に通じる他方の連通室とに区画されている。こ
の構成により、蒸気冷媒の流れと凝縮液の流れとを円滑
に分離できるため、冷媒槽と放熱器との間で冷媒の循環
が効率良く行われて放熱性能の向上を図ることができ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の沸騰冷却装置を図
面に基づいて説明する。 （第１実施例）図１は沸騰冷却装置１の正面図、図２は
沸騰冷却装置１の側面図である。本実施例の沸騰冷却装
置１は、冷媒の沸騰／凝縮熱伝達によって発熱体２を冷
却するもので、冷媒槽３、連結部４、放熱器５、及び冷
却ファン（図示しない）から構成される。発熱体２は、
例えば電気自動車や一般電力制御機器のインバータ回路
を構成するＩＧＢＴモジュールであり、発熱体２の放熱
面が冷媒槽３の外壁面に密着した状態でボルト６の締め
付けにより冷媒槽３に固定されている。

【０００８】冷媒槽３は、例えばアルミニウム製のブロ
ック材から押し出し加工によって成形された押出材７
と、この押出材７の下端面に被せられるエンドキャップ
８とから成る。押出材７は、横幅に対して厚み幅の薄い
偏平形状に設けられて、押し出し方向（図１の上下方
向）に貫通する蒸気通路９、凝縮液通路１０、及び非作
動通路１１を有している。この蒸気通路９、凝縮液通路
１０、及び非作動通路１１は、押し出し方向に延びる複
数の通路壁１２によって区画され、更に蒸気通路９は押
し出し方向に延びる複数本のリブ１３によって小通路に
区画されている。蒸気通路９は、発熱体２の熱を受けて
沸騰気化した蒸気冷媒が流出する通路で、押出材７の中
央部に２本形成されている。凝縮液通路１０は、放熱器
５で冷却されて液化した凝縮液が流入する通路で、蒸気
通路９より外側に形成されている。非作動通路１１は、
蒸気通路９の外側で凝縮液通路１０と反対側に形成され
ている。

【０００９】エンドキャップ８は、押出材７と同じアル
ミニウム製で、押出材７の下端外周部に被せられてろう
付けにより接合されている。但し、エンドキャップ８と
押出材７の下端面との間には、押出材７に形成された各
通路９、１０、１１をそれぞれ連通する連通路１４が設
けられている。

【００１０】連結部４は、例えばアルミニウム製のブロ
ック材から押し出し加工によって成形された押出材１５
と、この押出材１５の上端面を閉塞するエンドプレート
１６から成り、冷媒槽３（押出材７）の上部に配置され
て、冷媒槽３と放熱器５とを気密に連結している。押出
材１５は、冷媒槽３の押出材７と同じ横幅、同じ厚さの
偏平形状に設けられて、押し出し方向（図１の上下方
向）に延びる１本の仕切壁１７を有し、この仕切壁１７
によって押出材１５の内部が冷媒槽３の蒸気通路９及び
非作動通路１１に通じる一方の連通室１８と、冷媒槽３
の凝縮液通路１０に通じる他方の連通室１９とに区画さ
れている。なお、仕切壁１７は、押出材１５の横幅方向
（図１の左右方向）で、押出材７に設けられた蒸気通路
９と凝縮液通路１０とを仕切る通路壁１２と略同位置に
設けられて、その通路壁１２の上端面に仕切壁１７の下
端面が当接している。また、押出材１５の両側面には、
それぞれ一方の連通室１８に開口する冷媒流出口２０
と、他方の連通室１９に開口する冷媒流入口２１とが設
けられている。但し、冷媒流出口２０より冷媒流入口２
１の方が低い位置に開口している（図１参照）。

【００１１】エンドプレート１６は、押出材１５と同じ
アルミニウム製で、押出材１５の上端面に密着した状態
で接合されている。冷媒槽３と連結部４は、押出材７の
上端面に押出材１５の下端面を合わせて、両者の継ぎ目
を全周ろう付けして気密に接合されている。

【００１２】放熱器５は、所謂ドロンカップタイプの熱
交換器で、図２に示す様に、偏平な放熱管２２と放熱用
フィン２３を複数積層して構成されている。放熱管２２
は、プレス成形された２枚の長円形状を成すプレートを
互いの外周縁部で接合して中空体に設けられて、長手方
向の両端部にプレス時に打ち抜かれた連通口（図示しな
い）が開口している。放熱管２２の内部には、一方の連
通口と他方の連通口との間にインナフィン２４が挿入さ
れている。この放熱管２２は、連結部４の両側に接続プ
レート２５を介してそれぞれ複数個ずつ積層されて、互
いの連通口を通じて相互に連通している。

【００１３】接続プレート２５は、連結部４と放熱管２
２とを接続するもので、連結部４の冷媒流出口２０と放
熱管２２の一方の連通口とを連通し、連結部４の冷媒流
入口２１と放熱管２２の他方の連通口とを連通してい
る。放熱用フィン２３は、積層方向に隣接する各放熱管
２２同士の間に形成される偏平な空間に挿入されて、放
熱管２２の外壁面にろう付けにより接合されている。な
お、この放熱器５は、連結部４の冷媒流出口２０に通じ
る一方の連通口の方が冷媒流入口２１に通じる他方の連
通口より高い位置となる様に、全体が傾斜した状態で取
り付けられている（図１参照）。冷却ファンは、放熱器
５に送風するもので、放熱器５に対して送風方向が略水
平方向となる様に、放熱器５の前方あるいは後方に配置
されている。

【００１４】次に、本実施例の沸騰冷却装置１の作用を
説明する。発熱体２から発生した熱が伝わって沸騰した
冷媒は、気泡となって各蒸気通路９を上昇し、各蒸気通
路９から連結部４の一方の連通室１８を通って冷媒流出
口２０より流出する。冷媒流出口２０から接続プレート
２５を通じて各放熱管２２の一方の連通口へ流入した蒸
気冷媒は、各放熱管２２内を流れる際に、冷却ファンの
送風を受けて低温となっている放熱管２２の内壁面及び
放熱管２２に挿入されたインナフィン２４の表面に凝縮
液化する。液化して液滴となった冷媒は、放熱管２２の
底面を流れて他方の連通口より流出し、接続プレート２
５を通じて連結部４の冷媒流入口２１より他方の連通室
１９を通って冷媒槽３の凝縮液通路１０へ流入する。凝
縮液通路１０を流下した凝縮液は、エンドキャップ８内
の連通路１４を通って再び各蒸気通路９に供給される。
一方、放熱管２２で蒸気冷媒が凝縮する際に放出した凝
縮潜熱は、放熱管２２の壁面から放熱用フィン２３へ伝
わり、冷却ファンによって送風される空気中へ放出され
る。

【００１５】（第１実施例の効果）本実施例によれば、
冷媒槽３と連結部４がそれぞれ別々の押出材７、１５を
使用して構成されている。これにより、蒸気通路９から
冷媒流出口２０まで蒸気冷媒が通過する一方の連通室１
８を切削加工することなく形成できる。特に、本実施例
では、発熱体２の発熱量が大きく発生する蒸気冷媒の量
が多い場合でも、連結部４の高さ（押し出し長さ）を高
くするだけで容易に一方の連通室１８を拡大できるた
め、切削加工を必要とする先願と比べてコストを低減で
きる。

【００１６】（第２実施例）図３は沸騰冷却装置１の正
面図、図４は沸騰冷却装置１の側面図である。本実施例
は、連結部４を構成する押出材１５を冷媒槽３を構成す
る押出材７の上端外周に嵌合させる構造の一例を示す。
連結部４を構成する押出材１５は、その横幅及び厚さ
が、冷媒槽３を構成する押出材７より嵌合厚さ分だけ大
きく形成されている。なお、押出材１５の仕切壁１７
は、第１実施例の位置に設けた場合、仕切壁１７の下端
面が通路壁１２の上端面に当たって嵌合できなくなるた
め、図３に示す様に、通路壁１２とずれた位置に設けら
れている。但し、この場合でも、押出材７の側壁面に当
たる分だけ仕切壁１７の両端部を削除する必要がある
が、その削除する量も極めて少なく、削除する深さも浅
いため、大きなコストアップの要因とはならない。な
お、仕切壁１７を第１実施例の位置に設けて、嵌合する
深さ分だけ仕切壁１７全体を削除しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】沸騰冷却装置の正面図である（第１実施例）。

【図２】沸騰冷却装置の側面図である（第１実施例）。

【図３】沸騰冷却装置の正面図である（第２実施例）。

【図４】沸騰冷却装置の側面図である（第２実施例）。

【図５】先願の冷媒槽の断面図である。

【符号の説明】

１ 沸騰冷却装置 ２ 発熱体 ３ 冷媒槽 ４ 連結部 ５ 放熱器 ７ 押出材（冷媒槽） ９ 蒸気通路 １０ 凝縮液通路 １２ 通路壁 １５ 押出材（連結部） １７ 仕切壁 １８ 一方の連通室 １９ 他方の連通室 ２０ 冷媒流出口 ２１ 冷媒流入口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発熱体を冷却する沸騰冷却装置であって、 前記発熱体が取り付けられて、内部に前記発熱体の発す
   る熱で気化する冷媒が収容された冷媒槽と、 この冷媒槽で気化した蒸気冷媒の熱を放出する放熱器
   と、 前記冷媒槽と前記放熱器とを気密に連結して、前記冷媒
   槽で沸騰気化した蒸気冷媒を前記放熱器へ導くととも
   に、前記放熱器で液化した凝縮液を前記冷媒槽へ供給す
   る連結部とを備え、 前記冷媒槽と前記連結部は、それぞれ押し出し成形され
   た別々の押出材を使用して構成されていることを特徴と
   する沸騰冷却装置。
2. 【請求項２】前記冷媒槽を構成する前記押出材は、押し
   出し方向に延びる通路壁を有し、この通路壁によって前
   記押出材の内部に蒸気冷媒が流出する蒸気通路と凝縮液
   が流入する凝縮液通路とが設けられ、且つ前記冷媒槽
   は、前記蒸気通路と前記凝縮液通路とを連通する連通路
   が設けられ、 前記連結部を構成する前記押出材は、押し出し方向に延
   びる仕切壁を有し、この仕切壁によって前記押出材の内
   部が前記蒸気通路に通じる一方の連通室と前記凝縮液通
   路に通じる他方の連通室とに区画されていることを特徴
   とする請求項１記載の沸騰冷却装置。