JP7250584B2 - cooling system - Google Patents
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Description
本発明は、冷却システムに関するものである。 The present invention relates to cooling systems.
例えば、特許文献1には、蒸気泡を容易に除去することを目的とした冷却装置(冷却システム)が開示されている。この冷却装置においては、蒸発器から排出された作動流体(冷却媒体)と、凝縮器から排出された作動流体とがタンクにおいて一時的に貯留された後に、ポンプにより蒸発器へと供給される。すなわち、特許文献1には、蒸発器から排出された作動流体の一部が、凝縮器を介することなく再び蒸発器へと流入する構成が開示されている。
For example,
上記のような構成を有する冷却システムにおいては、蒸発器には、凝縮器から供給される低温の冷却媒体と、戻り流路を介して供給される高温の冷却媒体とが流入することとなる。しかしながら、凝縮器から供給される冷却媒体と戻り流路を経由する冷却媒体との流量割合は、一定ではなく、状況により変化する場合がある。また、冷却対象である電子部品の状態により、戻り流路に流入する冷却媒体の温度も変化する。したがって、蒸発器に流入する冷却媒体の温度にバラツキが生じ、冷却性能が一定とならない可能性がある。 In the cooling system configured as described above, the low-temperature cooling medium supplied from the condenser and the high-temperature cooling medium supplied through the return flow path flow into the evaporator. However, the flow rate ratio between the cooling medium supplied from the condenser and the cooling medium passing through the return flow path is not constant and may change depending on the situation. Also, the temperature of the cooling medium flowing into the return flow path changes depending on the state of the electronic component to be cooled. Therefore, the temperature of the cooling medium flowing into the evaporator may vary, and the cooling performance may not be constant.
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、冷却システムにおいて、冷却性能を安定させることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the problems described above, and an object of the present invention is to stabilize cooling performance in a cooling system.
上記目的を達成するために、本発明では、第1の手段として、冷却媒体の流路が内部に形成されると共に液体状態の冷却媒体を蒸発させることにより電子部品を冷却する蒸発器と、前記冷却媒体を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器から前記蒸発器へと前記冷却媒体を案内する蒸発器流入流路と、前記蒸発器から排出された前記冷却媒体が流入すると共に前記蒸発器流入流路と接続される戻り流路と、前記凝縮器において凝縮された前記冷却媒体と前記戻り流路から流入する前記冷却媒体とを一時的に貯留する貯留部とを備え、前記貯留部は、前記蒸発器流入流路及び前記戻り流路の流入口と前記電子部品が配置される部位との間に規制壁を有し、前記規制壁により、前記蒸発器流入流路及び前記戻り流路の流入口と前記冷却媒体の流出口との間に、前記蒸発器流入流路及び前記戻り流路から流入した前記冷却媒体が混合される混合室を形成する、という構成を採用する。 In order to achieve the above object, the present invention provides, as a first means, an evaporator in which a cooling medium flow path is formed and which cools electronic components by evaporating a cooling medium in a liquid state; a condenser for condensing a cooling medium; an evaporator inlet channel for guiding the cooling medium from the condenser to the evaporator; and a reservoir for temporarily storing the cooling medium condensed in the condenser and the cooling medium flowing from the return passage, the reservoir comprising the A regulating wall is provided between the inlets of the evaporator inflow channel and the return channel and the portion where the electronic component is arranged, and the regulation wall restricts the flow of the evaporator inflow channel and the return channel. A mixing chamber is formed between an inlet and an outlet for the cooling medium, in which the cooling medium flowing in from the evaporator inlet channel and the return channel is mixed.
第2の手段として、上記第1の手段において、前記貯留部は、前記蒸発器流入流路の流入口と前記戻り流路の流入口とが異なる方向に向けて設けられ、前記蒸発器流入流路の流入口と前記戻り流路の流入口との間に立設される干渉防止壁を有する、という構成を採用する。 As a second means, in the first means, the inlet of the evaporator inflow channel and the inlet of the return channel are provided facing in different directions, and the evaporator inflow A configuration is adopted in which an interference prevention wall is erected between the inlet of the passage and the inlet of the return passage.
第3の手段として、上記第2の手段において、前記規制壁と前記干渉防止壁とが一体として形成される、という構成を採用する。 As a third means, in the above-described second means, a configuration is adopted in which the regulation wall and the interference prevention wall are integrally formed.
第4の手段として、上記第1~3のいずれかの手段において、前記貯留部は、前記凝縮器のヘッダと一体として形成される、という構成を採用する。 As a fourth means, in any one of the first to third means, the storage section is formed integrally with the header of the condenser.
本発明によれば、貯留部の内部に規制壁を設け、混合室を形成することにより、貯留部内において凝縮された冷却媒体と戻り流路から流入した高温の冷却媒体とを混合させることが可能である。したがって、貯留部から蒸発器へと供給される冷却媒体の温度を安定させることができ、冷却システムの冷却性能を安定させることが可能である。 According to the present invention, the cooling medium condensed in the storage section can be mixed with the high-temperature cooling medium flowing in from the return channel by providing the regulating wall inside the storage section to form the mixing chamber. is. Therefore, it is possible to stabilize the temperature of the cooling medium supplied from the reservoir to the evaporator, and stabilize the cooling performance of the cooling system.
以下、図面を参照して、本発明に係る冷却システムの一実施形態について説明する。 An embodiment of a cooling system according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[第1実施形態]
本実施形態に係る冷却システム1は、図1に示すように、蒸発器2と、凝縮器3と、ポンプ4と、タンク5(貯留部)と、凝縮器流路R1と、蒸発器排出流路R2と、戻り流路R3と、蒸発器流入流路R4とを備えている。
[First embodiment]
The
蒸発器2は、熱伝導率の高い素材により形成され、不図示のパワー半導体チップ(高温の電子部品)を複数配置している。また、蒸発器2には、蒸発器排出流路R2と、戻り流路R3と、蒸発器流入流路R4とが接続されている。蒸発器2は、蒸発器流入流路R4から内部に冷却媒体が流入すると共に、蒸発器排出流路R2及び戻り流路R3へと冷却媒体を排出している。
The
凝縮器3は、不図示の熱交換器と、内部流路とを有しており、蒸発器2において気体状態となった冷却媒体を冷却することにより凝縮させる。このような凝縮器3は、凝縮器流路R1及び蒸発器排出流路R2と接続されている。すなわち、凝縮器流路R1には、凝縮器3において液体状態とされた冷却媒体が流れ、蒸発器排出流路R2には蒸発器2において気体状態(または気液混合状態)とされた冷却媒体が流れる。なお、戻り流路R3は、蒸発器流入流路R4に接続されている。
The
ポンプ4は、蒸発器流入流路R4上に設けられ、凝縮器3から蒸発器2へと液体状態の冷却媒体を圧送する。
The
タンク5は、凝縮器流路R1、戻り流路R3及び蒸発器流入流路R4に接続されており、凝縮器流路R1及び戻り流路R3から流入した冷却媒体を一時的に貯留する。このようなタンク5は、規制壁5a及び干渉防止壁5bを備えている。また、タンク5において、凝縮器流路R1の流入口と戻り流路R3の流入口とは、対向して設けられている。
The
規制壁5aは、タンク5の内部空間に設けられ、内部空間を区画する仕切り部材である。この規制壁5aは、タンク5内部において、凝縮器流路R1及び戻り流路R3から蒸発器流入流路R4へと流れる空間の流路幅を狭めるように、冷却媒体の流れ方向と交差して配置されている。このような規制壁5aにより、タンク5の内部には、凝縮器流路R1及び戻り流路R3の開口端側(すなわち、冷却媒体の流れ方向における上流側)に混合室R5が形成されている。
The
干渉防止壁5bは、凝縮器流路R1の流入口と戻り流路R3の流入口との間に2重に設けられている。この2つの干渉防止壁5bは、互いに平行であり、かつ凝縮器流路R1から流入する冷却媒体の流れ方向と、戻り流路R3から流入する冷却媒体の流れ方向とのそれぞれに交差して設けられており、凝縮器流路R1及び戻り流路R3から流入する冷却媒体が衝突することを阻害している。
The
このような冷却システム1においては、凝縮器3より供給される液体状態の冷却媒体が、タンク5に一時的に貯留され、蒸発器流入流路R4を介して蒸発器2へと供給される。そして、液体状態の冷却媒体は、蒸発器2においてパワー半導体チップと熱交換され、沸騰して蒸発する。このときの蒸発潜熱により、パワー半導体チップが冷却される。気体状態となった冷却媒体は、蒸発器2から蒸発器排出流路R2へと排出され、再び凝縮器3へと流入する。また、一部の冷却媒体は、蒸発器2から戻り流路R3へと排出され、タンク5に貯留されると共に蒸発器流入流路R4を介して再び蒸発器2へと流入する。すなわち、戻り流路R3と蒸発器流入流路R4とにより、冷却媒体の一部が凝縮器3を介さずに循環している。
In such a
また、タンク5においては、凝縮器流路R1及び戻り流路R3から冷却媒体が流入している。流入した冷却媒体は、規制壁5aにより蒸発器流入流路R4側へ直接移動し難いため、混合室R5内で混合され、蒸発器流入流路R4へと供給される。
Further, in the
このような本実施形態によれば、規制壁5aによりタンク5の内部に混合室R5が形成されることで、凝縮器流路R1から流入する冷却媒体と戻り流路R3から流入する冷却媒体とが、混合された状態で蒸発器2へと案内される。これにより、蒸発器2に供給される冷却媒体において、凝縮器流路R1からの流入流量と戻り流路R3からの流入流量との割合が変化した場合にも、一定の温度の冷却媒体を蒸発器2へと供給することが可能である。したがって、冷却システム1において、冷却性能を安定させることが可能である。
According to this embodiment, the mixing chamber R5 is formed inside the
また、本実施形態によれば、干渉防止壁5bを設けることにより、タンク5において、凝縮器流路R1から流入した冷却媒体と、戻り流路R3から流入した冷却媒体とが直接干渉し、流路抵抗が増大することを防止している。これにより、ポンプ4における吸入抵抗を減少させることが可能である。
Further, according to the present embodiment, by providing the
[第2実施形態]
上記第1実施形態の変形例を第2実施形態として図3(a)、(b)を参照して説明する。なお、上記第1実施形態と同一の構成については符号を同一とし、説明を省略する。
[Second embodiment]
A modification of the first embodiment will be described as a second embodiment with reference to FIGS. 3(a) and 3(b). Note that the same reference numerals are used for the same configurations as in the first embodiment, and description thereof is omitted.
本実施形態に係る冷却システム1は、タンク5を有していない。また、凝縮器3は、下流側のヘッダ部に冷却媒体の貯留部3aを有している。貯留部3aは、凝縮器3内部において冷却されて液体状態となった冷却媒体が貯留されると共に、戻り流路R3及び蒸発器流入流路R4と接続されている。
The
貯留部3aは、戻り流路R3の流入口の近傍において、蒸発器流入流路R4の流出口側の部位に、規制壁3bが設けられている。規制壁3bは、貯留部3aにおいて、戻り流路R3の流入口を含む部位に混合室R6を形成している。また、戻り流路R3の流入口の近傍において、凝縮器3の内部流路に対向する部位に、干渉防止壁3cが設けられている。
The
貯留部3aにおいては、凝縮された冷却媒体によって内部が満たされており、さらに戻り流路R3から冷却媒体が流入している。戻り流路R3から流入した冷却媒体は、規制壁3bに沿って流れることで、混合室R6内において、凝縮器3にて凝縮された冷却媒体と混合された後に蒸発器流入流路R4へと流れる。
The inside of the
このような本実施形態によれば、規制壁3bにより、貯留部3a内に混合室R6が形成されている。貯留部3aに流入した冷却媒体は、混合室R6において混合された状態で蒸発器流入流路R4を介して蒸発器2へと供給される。したがって、冷却システム1において、冷却性能を安定させることが可能である。
According to this embodiment, the mixing chamber R6 is formed in the
また、タンク5を設けず、凝縮器3を貯留部3aと一体とすることにより、冷却システム1を小型化することが可能である。
In addition, the
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above embodiments. The various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiment are merely examples, and can be variously changed based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
上記第1実施形態においては、規制壁5aと干渉防止壁5bとを別体として設けるものとしたが、本発明はこれに限定されない。規制壁5aは、図4に示すように、干渉防止壁5bと一体として設けられるものとしてもよい。
In the first embodiment, the
上記実施形態においては、高温の電子部品としてパワー半導体チップを一例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。 In the above embodiments, a power semiconductor chip is taken as an example of a high-temperature electronic component, but the present invention is not limited to this.
また、規制壁3bは、戻り流路R3の配管と一体として設けることも可能である。さらに、干渉防止壁3cは、蒸発器流入流路R4側に形成することも可能である。
Also, the restricting
1 冷却システム
2 蒸発器
3 凝縮器
3a 貯留部
3b 規制壁
5 タンク
5a 規制壁
5b 干渉防止壁
R1 凝縮器流路
R2 蒸発器排出流路
R3 戻り流路
R4 蒸発器流入流路
R5、R6 混合室
1
Claims (4)
前記冷却媒体を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器から前記蒸発器へと前記冷却媒体を案内する蒸発器流入流路と、前記蒸発器から排出された前記冷却媒体が流入すると共に前記蒸発器流入流路と接続される戻り流路と、
前記凝縮器において凝縮された前記冷却媒体と前記戻り流路から流入する前記冷却媒体とを一時的に貯留する貯留部と、
前記凝縮器において凝縮された前記冷却媒体を前記貯留部に案内する凝縮器流路と
を備え、
前記貯留部は、前記蒸発器流入流路及び前記戻り流路の流入口と前記電子部品が配置される部位との間に規制壁を有し、
前記規制壁により、前記凝縮器流路及び前記戻り流路の流入口と前記冷却媒体の流出口との間に、前記凝縮器流路及び前記戻り流路から流入した前記冷却媒体が混合される混合室を形成する
ことを特徴とする冷却システム。 an evaporator in which a flow path for a cooling medium is formed and which cools an electronic component by evaporating a cooling medium in a liquid state;
a condenser for condensing the cooling medium;
an evaporator inflow passage for guiding the cooling medium from the condenser to the evaporator; and a return passage into which the cooling medium discharged from the evaporator flows and is connected to the evaporator inflow passage. ,
a reservoir for temporarily storing the cooling medium condensed in the condenser and the cooling medium flowing in from the return channel ;
a condenser channel that guides the cooling medium condensed in the condenser to the reservoir;
with
the reservoir has a regulation wall between the inlets of the evaporator inlet channel and the return channel and a portion where the electronic component is arranged;
The cooling medium flowing from the condenser channel and the return channel is mixed between the inlet of the condenser channel and the return channel and the outlet of the cooling medium by the regulation wall. A cooling system, characterized in that it forms a mixing chamber.
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