JP2017174991A

JP2017174991A - 冷却装置

Info

Publication number: JP2017174991A
Application number: JP2016059908A
Authority: JP
Inventors: 英史小芦; Hidefumi Koashi
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2016-03-24
Filing date: 2016-03-24
Publication date: 2017-09-28

Abstract

【課題】流出口から遠い位置で冷媒が滞留してしまうのを防ぐことができ、被冷却物を効率的に冷却することのできる冷却装置を提供する。【解決手段】冷却装置１は、被冷却物２が載置されるケーシング３と、ケーシング３の内部を、第１の階層６と第２の階層７に区切る仕切り板８と、第１の階層６に設けられ、ケーシング３の内部に冷媒を流入させる流入口４と接続する第１の流路９と、第２の階層７に設けられ、被冷却物２を冷媒で冷却するための第２の流路１０と、第１の階層６に設けられ、ケーシング３の内部の冷媒を流出させる流出口５と接続する第３の流路１１を備える。仕切り板８には、第１の流路９と第２の流路１０を接続する噴出孔１２と、第２の流路１０と第３の流路１１を接続する排出孔１３が設けられている。【選択図】図６

Description

本発明は、冷却物を冷却するための冷却装置に関し、特に、冷却物を効率的に冷却する技術に関する。

従来から、冷却水などの冷媒を用いて電子素子などの冷却物を冷却する冷却装置が用いられている。例えば、従来の冷却装置には、上下に分割された第１の流路（下側の流路）と第２の流路（上側の流路）が備えられており、第１の流路と第２の流路との間には複数の噴出口が設けられている。被冷却物（半導体素子）は、ケーシングの上面（第２の流路の上側）に載置されており、冷媒が噴出口から噴出することによって被冷却物の冷却が行われる。そして、冷却後の冷媒は、第２の流路に設けられた排出口から排出される（特許文献１参照）。

特開２００７−１４１８７２号公報

しかしながら、従来の冷却装置においては、排出口から遠い位置で冷媒が滞留してしまい、滞留した冷媒（温度の高い冷媒）の影響で、被冷却物を効率的に冷却することができないという問題があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、流出口から遠い位置で冷媒が滞留してしまうのを防ぐことができ、被冷却物を効率的に冷却することのできる冷却装置を提供することを目的とする。

本発明の冷却装置は、被冷却物が載置されるケーシングと、前記ケーシングの内部を、第１の階層と第２の階層に区切る仕切り板と、前記第１の階層に設けられ、前記ケーシングの内部に冷媒を流入させる流入口と接続する第１の流路と、前記第２の階層に設けられ、前記被冷却物を前記冷媒で冷却するための第２の流路と、前記第１の階層に設けられ、前記ケーシングの内部の冷媒を流出させる流出口と接続する第３の流路と、を備え、
前記仕切り板には、前記第１の流路と前記第２の流路を接続する噴出孔と、前記第２の流路と前記第３の流路を接続する排出孔が設けられている。

この構成によれば、冷媒は、流入口からケーシングの内部の第１の流路に流入し、噴出孔から第２の流路へ噴出して、被冷却物を冷却する。その後、冷媒は、排出孔から第３の流路へ排出され、流出口からケーシングの外部へ流出する。このように、冷却後の冷媒が排出孔から排出されるので、従来のように流出口から遠い位置で冷媒が滞留してしまうのを防ぐことができ、被冷却物を効率的に冷却することができる。

また、本発明の冷却装置では、前記排出孔の総面積は、前記噴出孔の総面積より大きくてもよい。

この構成によれば、排出孔から排出可能な冷媒の量を、噴出孔から噴出可能な冷媒の量より多くすることができ、冷却後の冷媒を円滑に排出することができる。

また、本発明の冷却装置では、前記噴出孔は、前記被冷却物に対応する位置に配置されてもよい。

この構成によれば、噴出孔から噴出する冷媒を用いて、被冷却物を効率よく冷却することができる。

また、本発明の冷却装置では、前記排出孔は、前記ケーシングの中央部に配置されてもよい。

この構成によれば、ケーシングの中央部に冷媒が滞留するのを防ぐことができ、冷却後の冷媒を円滑に排出することができる。

また、本発明の冷却装置では、前記排出孔は、前記ケーシングの縁部に配置されてもよい。

この構成によれば、ケーシングの縁部に冷媒が滞留するのを防ぐことができ、冷却後の冷媒を円滑に排出することができる。

本発明によれば、流出口から遠い位置で冷媒が滞留してしまうのを防ぐことができ、被冷却物を効率的に冷却することができる。

本発明の第１の実施の形態における冷却装置の平面図である。本発明の第１の実施の形態における冷却装置の側面図である。図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。図１におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。図１におけるＶ−Ｖ断面図である。図２におけるＶＩ−ＶＩ断面図である。図２におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。本発明の第２の実施の形態における冷却装置の断面図（図２におけるＶＩ−ＶＩ断面図に相当する図）である。本発明の第２の実施の形態における冷却装置の断面図（図２におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面図に相当する図）である。本発明の第３の実施の形態における冷却装置の断面図（図２におけるＶＩ−ＶＩ断面図に相当する図）である。本発明の第３の実施の形態における冷却装置の断面図（図２におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面図に相当する図）である。

以下、本発明の実施の形態の冷却装置について、図面を用いて説明する。本実施の形態では、電子素子等の冷却に用いられる冷却装置の場合を例示する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の冷却装置の構成を、図１〜図７を参照して説明する。図１は、冷却装置の平面図であり、図２は、冷却装置の側面図である。図１および図２に示すように、冷却装置１は、電子素子（例えばＩＧＢＴやＦＷＤ）などの被冷却物２が載置されるケーシング３を備えている。ケーシング３の内部は、冷却水（例えばＬＬＣ）などの冷媒で満たされている。ケーシング３の上流側（図１および図２における右側）には、冷媒を流入させる流入口４が設けられており、ケーシング３の下流側（図１および図２における左側）には、冷媒を流出させる流出口５が設けられている。本実施の形態では、６個の被冷却物２（電子素子）を冷却する場合について説明するが、被冷却物２は複数個でもよく、１個でもよい。また、図１の例では、６個の被冷却物２が２行３列の行列状に配置されており、流入口４および流出口５は、行方向（図１における左右方向）に設けられている。

図３〜図７は、冷却装置１の内部構造を説明するための断面図である。具体的には、図４は、図１におけるＩＶ−ＩＶ断面図であり、図５は、図１におけるＶ−Ｖ断面図である。また、図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であり、図６は、図２におけるＶｉ−ＶＩ断面図であり、図７は、図２におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。

図３〜図７に示すように、冷却装置１は、ケーシング３の内部を第１の階層６と第２の階層７に区切る仕切り板８を備えている。この場合、ケーシング３の内部は、仕切り板８によって上下に区切られており、第１の階層６が下側（図３〜図５における下側）であり、第２の階層７が上側（図３〜図５における上側）である。すなわち、冷却装置１は横置き型である。なお、冷却装置１は縦置き型でもよく、ケーシング３の内部は、仕切り板８によって左右または前後に区切られてもよい。

冷却装置１は、冷媒の流路として、第１の流路９と第２の流路１０と第３の流路１１を備えている。第１の流路９は、第１の階層６に設けられ、ケーシング３の内部に冷媒を流入させる流入口４と接続している。第２の流路１０は、第２の階層７に設けられ、被冷却物２を冷媒で冷却する。第３の流路１１は、第１の階層６に設けられ、ケーシング３の内部の冷媒を流出させる流出口５と接続している。仕切り板８には、第１の流路９と第２の流路１０を接続する噴出孔１２と、第２の流路１０と第３の流路１１を接続する排出孔１３が設けられている。

本実施の形態では、第１の流路９は、上下２つ流路に分岐しており、全体として略コの字状になるように構成されている（図６参照）。分岐した２つの流路は、それぞれＬ字状であり、ケーシング３の縁部に沿うように設けられている。分岐した流路のＬ字状の角部は、冷媒の流れを円滑にするために丸角形状とされてもよい。また、分岐した２つの流路は、それぞれ被冷却物２の下を通るように行方向（図６における左右方向）に沿って配置されており、噴出孔１２は、被冷却物２に対応する位置に配置されている（図３および図４参照）。この場合、６個の噴出孔１２が、６個の被冷却物２にそれぞれ対応する位置に配置されている。また、第２の流路１０は、第２の階層７の全体にわたって設けられている（図７参照）。そして、排出孔１３は、ケーシング３の中央部に配置されている。この場合、３個の排出孔１３が、行方向（図６における左右方向）に並んで配置されており、第３の流路１１は、行方向（図６における左右方向）に沿って設けられている。また、３個の排出孔１３の総面積は、６個の噴出孔１２の総面積より大きくなるように設定されている。

このような第１の実施の形態の冷却装置１によれば、冷媒が、流入口４からケーシング３の内部の第１の流路９に流入し、噴出孔１２から第２の流路１０へ噴出して、被冷却物２を冷却する。その後、冷媒が、排出孔１３から第３の流路１１へ排出され、流出口５からケーシング３の外部へ流出する。このように、冷却後の冷媒が排出孔１３から排出されるので、従来のように流出口５から遠い位置で冷媒が滞留してしまうのを防ぐことができ、被冷却物２を効率的に冷却することができる。

また、本実施の形態では、３個の排出孔１３の総面積が、６個の噴出孔１２の総面積より大きいので、排出孔１３から排出可能な冷媒の量を、噴出孔１２から噴出可能な冷媒の量より多くすることができ、冷却後の冷媒を円滑に排出することができる。

また、本実施の形態では、６個の噴出孔１２が、６個の被冷却物２に対応する位置にそれぞれ配置されているので、噴出孔１２から噴出する冷媒を用いて、被冷却物２を効率よく冷却することができる。

また、本実施の形態では、排出孔１３が、ケーシング３の中央部に配置されているので、ケーシング３の中央部に冷媒が滞留するのを防ぐことができ、冷却後の冷媒を円滑に排出することができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態の冷却装置について説明する。ここでは、第２の実施の形態の冷却装置が、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。

図８および図９は、第２の実施の形態の冷却装置の構成を説明するための図である。具体的には、図８は、冷却装置のＶＩ−ＶＩ断面図に相当する図であり、図９は、冷却装置のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図に相当する図である。図８および図９に示すように、本実施の形態の冷却装置１では、ケーシング３の中央部の３個の排出孔１３に加えて、ケーシング３の縁部に６個の排出孔１３が設けられている。ケーシング３の縁部の排出孔１３は、それぞれ３個ずつ、行方向（図８および図９における左右方向）に並んで配置されている。

この場合、第３の流路１１は、ケーシング３の中央部の流路に加えて、ケーシング３の縁部の２つの流路を有している。これらの３つの流路は、行方向（図８および図９における左右方向）に沿って設けられ、下流で１つに合流して、全体として略Ｅ字状になるように構成されている。

このような本発明の第２の実施の形態の冷却装置１によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。その上、本実施の形態では、６個の排出孔１３が、ケーシング３の縁部に配置されているので、ケーシング３の縁部に冷媒が滞留するのを防ぐことができ、冷却後の冷媒を円滑に排出することができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態の冷却装置について説明する。ここでは、第３の実施の形態の冷却装置が、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。

図１０および図１１は、第３の実施の形態の冷却装置の構成を説明するための図である。具体的には、図１０は、冷却装置のＶＩ−ＶＩ断面図に相当する図であり、図１１は、冷却装置のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図に相当する図である。図１０および図１１に示すように、本実施の形態の冷却装置１では、流入口４および流出口５は、列方向（図１０および図１１における上下方向）に設けられている。

第１の流路９は、３つの流路に分岐しており、全体として略Ｅ字状になるように構成されている（図１０参照）。分岐した３つの流路は、それぞれ被冷却物２の下を通るように列方向（図１０における上下方向）に沿って配置されており、噴出孔１２は、被冷却物２に対応する位置に配置されている。

この場合、ケーシング３の中央部に２個の排出孔１３が設けられており、ケーシング３の縁部（隅角部）に４個の排出孔１３が設けられている。また、第３の流路１１は、ケーシング３の中央部の２つの流路に加えて、ケーシング３の縁部の２つの流路を有している。これらの４つの流路は、列方向（図１０における上下方向）に沿って設けられ、下流で１つに合流するように構成されている。

このような本発明の第３の実施の形態の冷却装置１によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。その上、本実施の形態では、４個の排出孔１３が、ケーシング３の隅角部に配置されているので、ケーシング３の隅角部に冷媒が滞留するのを防ぐことができ、冷却後の冷媒を円滑に排出することができる。

以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。

以上のように、本発明にかかる冷却装置は、被冷却物を効率的に冷却することができるという効果を有し、電子素子等の冷却に用いられ、有用である。

１冷却装置
２被冷却物
３ケーシング
４流入口
５流出口
６第１の階層
７第２の階層
８仕切り板
９第１の流路
１０第２の流路
１１第３の流路
１２噴出孔
１３排出孔

Claims

被冷却物が載置されるケーシングと、
前記ケーシングの内部を、第１の階層と第２の階層に区切る仕切り板と、
前記第１の階層に設けられ、前記ケーシングの内部に冷媒を流入させる流入口と接続する第１の流路と、
前記第２の階層に設けられ、前記被冷却物を前記冷媒で冷却するための第２の流路と、
前記第１の階層に設けられ、前記ケーシングの内部の冷媒を流出させる流出口と接続する第３の流路と、
を備え、
前記仕切り板には、前記第１の流路と前記第２の流路を接続する噴出孔と、前記第２の流路と前記第３の流路を接続する排出孔が設けられていることを特徴とする冷却装置。
前記排出孔の総面積は、前記噴出孔の総面積より大きい、請求項１に記載の冷却装置。
前記噴出孔は、前記被冷却物に対応する位置に配置されている、請求項１または請求項２に記載の冷却装置。
前記排出孔は、前記ケーシングの中央部に配置されている、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の冷却装置。
前記排出孔は、前記ケーシングの縁部に配置されている、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の冷却装置。