JPS61168249A - 沸騰冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は沸騰冷却装置に係り、特に冷媒液の沸騰、凝縮
作用を利用して半導体素子等を冷却する（１）゛ 沸騰冷却装置に関する。

〔発明の背景〕

冷媒として液体を用いた従来の半導体沸騰冷却装置の一
例を第３図に示す。半導体素子１は、冷却片２．液体冷
媒３と共に密閉容器４内に収納されている。半導体１へ
の電流は該容器４の壁面５に設けたブッシング６、導体
７を介して供給される。半導体素子１が通電により発熱
すると、その熱は冷却片２に伝えられ、次いで液体冷媒
３に伝えられる。冷媒はここで沸騰し、蒸気となって上
部の凝縮管８へ送り込まれる。送り込まれた蒸気は、凝
縮管８の外側に設けた放熱片９により熱を奪われ、凝縮
、液化し、密閉容器４に戻る。

このように、冷媒３の沸騰、凝縮を繰り返して半導体素
子１を冷却でき、動力を要せずに効率よく冷却すること
ができる。

しかしながら、凝縮管８等内に空気等の不凝縮性のガス
が混入すると、このガスが蒸気から凝縮管８壁への熱伝
達を妨げるため、冷却性能が低下する。このため、容器
４は密閉構造とし、凝縮管８への空気侵入を防止する必
要があり、一般には全溶接構造が用いられている。

特に、接地電位となる容器４を高圧電位の導体が貫通す
るブッシング６は、電気絶縁と気密維持の双方を満足せ
ねばならず、重要な要素となっている。

このブッシングを取り付けているＡ部の詳細を第２図を
用いて説明する。

ブッシング６の中心導体１１はフランジ１２を介して絶
縁管１３に接合され、絶縁管１３はフランジ１４を経て
容器の壁面５に接合されている。

絶縁管１３と一体となっている絶縁管１６は、一般にセ
ラミックが用いられ、それのフランジ取付面にはメタラ
イズを行ってフランジ１２．１４をそれぞれろう付けし
ている。また、フランジ１４を壁面５とは接続部１５を
もって溶接し、気密接合を行っている。かかる構造では
、絶縁管１６と中心導体１１の間に間隙１７が生じてし
まうため、さらに別のフランジ１８により中心導体１１
と係合して、中心導体１１の端部をボルト接合する際、
スパナによる力が加わっても、中心導体１１が変形、移
動することのないようになっている。

しかしながら、このブッシング６の構造は絶縁管１６が
複雑な形状をしていること、フランジの数が多く、これ
らフランジを接着するろう何面が多いこと等により、製
作費が嵩み、冷却装置が高価になるという問題点があっ
た。特に、絶縁管１６のセラミックとフランジとを接合
する面は、フランジとの係合が重要であるため、形状を
形成後、この面を研削する必要があった。この研削面も
単純な平面であれば作業も容易であるが、くぼみの奥、
内面研削は、さらに作業を困難としていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ブッシング構造が簡単な沸騰冷却装置
を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため本発明は、半導体素子と冷却片
を冷媒液と共に密閉容器内に収納し、冷媒の沸騰、凝縮
作用により半導体素子を冷却する沸騰冷却装置において
、前記密閉容器壁に設けたブッシングは、これの一部の
絶縁筒の密閉容器外側をその絶縁筒を貫通する貫通導体
と接合し、前記絶縁筒の密閉容器側内壁部と貫通導体と
の間に隙間を設け、この隙間に絶縁チューブを挿入して
、貫通導体と密閉容器とを絶縁する構造としたことを特
徴とするものである。

〔発明の実施例〕

次に、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。

本実施例において、半導体素子の冷却構造そのものは従
来例（第２図、第３図）と同様に冷媒の沸騰・凝縮作用
を利用したものとなっているが、ブッシングの構造が従
来例と異なる。したがって、第２図、第３図と同一部分
には同一の符号を付して以下説明する。

本実施例は、次のように構成されている。すなわち、中
心導体１１は絶縁筒２２の図示右側でフランジ２３に接
合されている。一方、容器の壁面５と絶縁筒２２とは、
絶縁筒の冷媒側（図示左側）に設けたフランジ２４を介
して接合されている。

絶縁筒２２にセラミックを用いるのは従来例と同様であ
るが、絶縁筒２２とフランジ２３．２４との接合面は図
からも明らかなように平面であり、研削が極めて容易な
構造となっている。従来例の場合、第２図に示すように
、フランジ１４の内側と絶縁筒１６の外側の係合面は、
絶縁筒１６の外側２を削り過ぎると、フランジ１４との
間に隙間が空き過ぎ、使用に耐えないという問題が生じ
るが、本実施例によれば、第１図に示す研削面Ｘ。

Ｙは、多少削り過ぎてもそのような問題が発生すること
はなく、これにより研削作業も容易となる。

また、本実施例は中心導体１１とフランジ２４との間に
、他の絶縁チューブ２５を介挿し、絶縁を強化している
。この絶縁チューブ２５には市販の四フッ化エチレンチ
ューブ等を用いればよい。

さらに、中心導体１１と絶縁チューブ２５の間には隙間
２６があり、この中に冷媒が入り込んでくるため、中心
導体１１の冷却ができることになり、従来と同じ大きさ
の中心導体であっても通電容量を上げられる利点を有し
ている。

本実施例は、中心導体１１の中程のところに段付部を設
けており、この段付部の右側の太い部分と絶縁管２２の
内側が係合する構造となっている。

これは、中心導体１１の端部にボルト接合する場合（外
部配線を接続する場合）、スパナで力を加えることにな
るが、この力で中心導体１１が変形しないよう配慮した
ものである。

本実施例によれば、冷却装置に必要なブッシング構造を
簡単にできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、冷却装置のブッシングの構造を簡単な
ものとすることができたので、作業性の優れたブッシン
グの製作が可能となり、工数の低減が図れ、かつ低コス
トの冷却装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る沸騰冷却装置のブッシング部の実
施例を示す断面図、第２図は従来例に係る沸騰冷却装置
のブッシング部を示す断面図、第３図は沸騰冷却装置の
全体構成を示す断面図である。 ］・・・半導体素子、２・・・冷却片、３・・・冷媒、
４・・・容器、５・・・容器の壁面、６・・・ブッシン
グ、１１・・・中心導体、２２・・・絶縁筒、２３．２
４・・・フランジ、２５・・・絶縁チューブ、２６・・
・間隙。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体素子と冷却片を冷媒液と共に密閉容器内に収
   納し、冷媒の沸騰、凝縮作用により半導体素子を冷却す
   る沸騰冷却装置において、前記密閉容器壁に設けたブッ
   シングは、これの一部の絶縁筒の密閉容器外側をその絶
   縁筒を貫通する貫通導体と接合し、前記絶縁筒の密閉容
   器側内壁部と貫通導体との間に隙間を設け、この隙間に
   、絶縁チューブを挿入して、貫通導体と密閉容器壁と絶
   縁する構造としたことを特徴とする沸騰冷却装置。 ２、特許請求の範囲第１項の沸騰冷却装置において、前
   記ブッシングは絶縁体内壁の一部と貫通導体の一部が係
   合する構造としたことを特徴とする沸騰冷却装置。