JP2017174991A - 冷却装置 - Google Patents
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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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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 (5)
- 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。
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2016
- 2016-03-24 JP JP2016059908A patent/JP2017174991A/ja active Pending
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