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公開番号2025039654
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-21
出願番号2025001667,2021044509
出願日2025-01-06,2021-03-18
発明の名称沸騰冷却装置
出願人富士電機株式会社
代理人弁理士法人旺知国際特許事務所
主分類H01L 23/427 20060101AFI20250313BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】冷却性能の低下を抑制することができる沸騰冷却装置を提供する。
【解決手段】沸騰冷却装置は、受熱部と、放熱部と、受熱部で前記冷媒が気化されることにより生成された気相冷媒を放熱部に輸送する第1流路を有する第1管部と、放熱部で記気相冷媒が凝縮されることにより生成された液相冷媒を受熱部に輸送する第2流路を有する第2管部と、を備え、第1管部の一部は、放熱容器内に位置し、第1管部は、受熱部に向けて開口する第1開口部と、放熱容器内に位置する第2開口部と、放熱容器内に位置する第5開口部と、を有し、第2管部は、受熱部に向けて開口する第3開口部と、放熱部に向けて開口する第4開口部と、を有し、第2開口部および第5開口部のそれぞれは、第1管部の側方に開口する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
冷媒を収容し、発熱体からの熱を受ける受熱部と、
放熱容器を有し、前記受熱部からの熱を放熱する放熱部と、前記受熱部で前記冷媒が気化されることにより生成された気相冷媒を前記放熱部に輸送する第１流路を有する第１管部と、
前記放熱部で前記気相冷媒が凝縮されることにより生成された液相冷媒を前記受熱部に輸送する第２流路を有する第２管部と、を備え、
前記第１管部の一部は、前記放熱容器内に位置し、
前記第１管部は、前記受熱部に向けて開口する第１開口部と、前記放熱容器内に位置する第２開口部と、前記放熱容器内に位置する第５開口部と、を有し、
前記第２管部は、前記受熱部に向けて開口する第３開口部と、前記放熱部に向けて開口する第４開口部と、を有し、
前記第２開口部および前記第５開口部のそれぞれは、前記第１管部の側方に開口する、
沸騰冷却装置。
続きを表示（約 530 文字）【請求項２】
前記第１流路の中心線は、前記第２流路の中心線よりも上方に位置する、
請求項１に記載の沸騰冷却装置。
【請求項３】
前記第１流路の断面積は、前記第２流路の断面積よりも大きい、
請求項１または２に記載の沸騰冷却装置。
【請求項４】
前記第２開口部は、下方を向く、
請求項１に記載の沸騰冷却装置。
【請求項５】
前記第５開口部は、上方を向く、
請求項１に記載の沸騰冷却装置。
【請求項６】
前記第５開口部は、前記第２開口部よりも下方に位置し、
前記第５開口部の開口面積は、前記第２開口部の開口面積よりも大きい、
請求項１から５のいずれか１項に記載の沸騰冷却装置。
【請求項７】
前記放熱部は、前記放熱容器に熱的に接続される放熱フィンを、さらに有し、
前記放熱フィンは、鉛直線に対して傾斜している、
請求項１から６のいずれか１項に記載の沸騰冷却装置。
【請求項８】
前記第５開口部の開口面積は、前記第２開口部の開口面積よりも大きい、
請求項１から７のいずれか１項に記載の沸騰冷却装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰冷却装置、および発熱体の冷却方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
冷媒の沸騰に伴う潜熱による熱輸送を利用して発熱体を冷却する沸騰冷却装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の冷却装置は、受熱部と、放熱部と、これらを連結する２つの連結部と、を有する。受熱部は、冷却対象物からの熱を受け、当該熱により冷媒を気化させる。放熱部は、冷媒を凝縮液化させる。２つの連結部のうちの一方は、受熱部で気化した冷媒を放熱部に輸送する蒸気管である。他方は、放熱部で凝縮液化した冷媒を受熱部に輸送する液管である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１５／１４６１１０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
放熱部内では、冷媒が凝縮することにより、液膜が形成される。従来の冷却装置が有する放熱部を鉛直線に対して傾斜させて使用する場合、放熱部を鉛直線に沿って配置させて使用する場合に比べ、当該液膜の厚さが不均一になる。このため、放熱部には、放熱部を傾斜させずに使用する場合に比べて、液膜の厚さが厚い部分が生じる。当該部分では、厚さの増加に伴って液膜の熱抵抗が大きくなってしまう。この結果、凝縮熱伝達の効率が低下してしまう。それゆえ、液体が循環し難くなってしまい、よって、冷却性能が低下してしまうという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するために、
本発明の一態様に係る沸騰冷却装置は、冷媒を収容し、発熱体からの熱を受ける受熱部と、放熱容器を有し、前記受熱部からの熱を放熱する放熱部と、前記受熱部で前記冷媒が気化されることにより生成された気相冷媒を前記放熱部に輸送する第１流路を有する第１管部と、前記放熱部で前記気相冷媒が凝縮されることにより生成された液相冷媒を前記受熱部に輸送する第２流路を有する第２管部と、を備え、前記第１管部の一部は、前記放熱容器内に位置し、前記第１管部は、前記受熱部に向けて開口する第１開口部と、前記放熱容器内に位置する第２開口部と、前記放熱容器内に位置する第５開口部と、を有し、前記第２管部は、前記受熱部に向けて開口する第３開口部と、前記放熱部に向けて開口する第４開口部と、を有し、前記第２開口部および前記第５開口部のそれぞれは、前記第１管部の側方に開口する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１参考例に係る沸騰冷却装置の概略構成を示す断面斜視図である。
図１に示す沸騰冷却装置の平面図である。
図１に示す沸騰冷却装置を示す縦断面図である。
実施形態の沸騰冷却装置を示す縦断面図である。
実施形態の沸騰冷却装置の横断面図である。
図５に示す第１管部の他の例を示す図である。
第２参考例の沸騰冷却装置を示す縦断面図である。
第１変形例における第１管部および第２管部を示す横断面図である。
図８に示す第１管部の他の例を示す図である。
第２変形例における沸騰冷却装置の概略構成を示す断面斜視図である。
図１０に示す沸騰冷却装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法または縮尺は実際と適宜に異なり、理解を容易にするために模式的に示している部分もある。また、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られない。
【０００９】
１．第１参考例
１－１．沸騰冷却装置１の概略
図１は、第１参考例に係る沸騰冷却装置１の概略構成を示す断面斜視図である。図２は、図１に示す沸騰冷却装置１の平面図である。なお、図１では、図２中のＢ－Ｂ線断面が示される。また、以下では、説明の便宜上、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を適宜に用いて説明する。また、Ｘ軸に沿う一方向をＸ１方向とし、Ｘ１方向とは反対の方向をＸ２方向とする。Ｙ軸に沿う一方向をＹ１方向とし、Ｙ１方向とは反対の方向をＹ２方向とする。Ｚ軸に沿う一方向をＺ１方向とし、Ｚ１方向とは反対の方向をＺ２方向とする。また、Ｚ１方向またはＺ２方向でみることを平面視とする。
【００１０】
図１および図２に示す沸騰冷却装置１は、例えば、鉄道車両、自動車または家庭用電気機械等に搭載されるインバーターまたは整流器等のパワーエレクトロニクス製品における冷却に用いられる。パワーエレクトロニクス製品は、例えば、ダイオードまたはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のパワー半導体素子を有する。当該パワー半導体素子は、沸騰冷却装置１における冷却の対象物である発熱体の一例である。
（【００１１】以降は省略されています）

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