冷卻裝置、裝載有該冷卻裝置的電動汽車和電子設(shè)備的制作方法
【專利摘要】冷卻裝置(5)使制冷劑(30)按照受熱部(8)、散熱路徑(9)、散熱部(10)、返回路徑(11)和受熱部(8)的方式循環(huán)，利用制冷劑(30)的液相與氣相之間的相變來進(jìn)行冷卻。受熱部(8)由多個具有流入口(12)和流出口的受熱器(7)直列配置而構(gòu)成。在而且，多個受熱器(7)中最靠返回路徑(11)一側(cè)的受熱器(7)的流入口(12)一側(cè)設(shè)置有止回閥(14)。
【專利說明】冷卻裝置、裝載有該冷卻裝置的電動汽車和電子設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冷卻裝置、裝載有該冷卻裝置的電動汽車和電子設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，裝載有功率半導(dǎo)體的電動汽車的冷卻裝置被裝載在電力轉(zhuǎn)換電路上。在電動汽車中，作為驅(qū)動動力源的電動機由作為電力轉(zhuǎn)換電路的逆變電路進(jìn)行開關(guān)驅(qū)動。逆變電路中使用多個以功率晶體管為代表的功率半導(dǎo)體。在逆變電路工作時，由于各功率半導(dǎo)體中流通大電流而發(fā)熱，所以需要將該多個功率半導(dǎo)體同時冷卻。
[0003]另外，近年來在電子計算機中為了應(yīng)對處理信息量的顯著增大，電子設(shè)備內(nèi)也多使用CPU (Central Processing Unit:中央處理器)。CPU是發(fā)熱體，所以CPU的同時冷卻也成為一個重要的問題。
[0004]例如，專利文獻(xiàn)I所示的冷卻裝置中使用了 2個水循環(huán)。即，該文獻(xiàn)提出一種冷卻裝置，使用了使來自各電子設(shè)備的熱量移動到各自的熱交換部的第I循環(huán)，和將多個熱交換部直列連接的第2循環(huán)。
[0005]然而，在像第2循環(huán)那樣的一個水循環(huán)系統(tǒng)中具有多個受熱器(熱交換部)的冷卻裝置中，各受熱器(各熱交換部)的與發(fā)熱體接觸的面的接觸點溫度，由各個受熱器的受熱性能和流入的水溫所決定。最后的受熱器的與發(fā)熱體接觸的面的接觸點溫度，為由該受熱器的受熱性能決定的上升溫度與其前一級的受熱器的排水溫度相加而得的值。因此，在多個受熱器中，越靠后級流入受熱器的水的溫度越高，存在越靠后級冷卻性能越低這一第I技術(shù)問題。
[0006]另外，專利文獻(xiàn)2所示的冷卻裝置中，在下部的受熱器中，制冷劑因吸收功率半導(dǎo)體的熱量而被氣化。然后，制冷劑在配置于上部的散熱部中冷卻而液化，再次滴落到下部，反復(fù)進(jìn)行這樣的循環(huán)。其結(jié)果能夠?qū)⒛孀冸娐防鋮s。
[0007]然而，這樣的冷卻裝置采用的是通過在受熱器中使制冷劑沸騰而氣化的沸騰式冷卻類型。這種類型由于制冷劑在停滯于受熱器中的狀態(tài)下受熱，所以熱量到制冷劑的熱傳遞效率較差，冷卻性能較低。
[0008]對此，專利文獻(xiàn)3所示的制冷劑循環(huán)式冷卻類型由于使制冷劑在受熱器中對流的狀態(tài)下受熱，所以熱量到制冷劑的熱傳遞效率較高，冷卻性能得到飛躍性提高。專利文獻(xiàn)3所示的冷卻裝置包括受熱器、經(jīng)散熱路徑連接于該受熱器的排出口的散熱部、連接該散熱部與受熱器的流入口的返回路徑和配置于該返回路徑的止回閥。
[0009]另外，返回路徑的前端作為凸入部伸入到散熱部內(nèi)。在該凸入部中，制冷劑能夠以薄膜狀態(tài)急速擴散到受熱器內(nèi)。具體而言，從返回路徑返回的制冷劑在隨著止回閥的打開而流入受熱器內(nèi)時，一部分制冷劑在返回路徑的凸入部內(nèi)急速蒸發(fā)。在該壓力的作用下，殘留在凸入部內(nèi)的制冷劑以薄膜狀態(tài)急速擴散到受熱器內(nèi)。
[0010]其結(jié)果是，在受熱器內(nèi)壁面(受熱板正面)上非常高效地進(jìn)行受熱，冷卻性能得到突破性提高。這種制冷劑循環(huán)式冷卻類型雖然冷卻性能得到突破性提高，但其裝載到各種設(shè)備上這一方面還有待進(jìn)一步改善。
[0011]其之一在于，在返回路徑的前端伸入到受熱器內(nèi)的情況下，肉眼不能識別受熱器內(nèi)的返回路徑的前端位置。因此，存在返回路徑的前端位置的調(diào)整比較麻煩這一第2技術(shù)冋題。
[0012]另外，電動汽車和電子設(shè)備都存在著小型化的需求，所以制冷劑循環(huán)式冷卻類型的冷卻裝置也存在薄型化的需求。然而，上述專利文獻(xiàn)3所示的制冷劑循環(huán)式冷卻類型的冷卻裝置中，為了打開止回閥，需要使止回閥上游側(cè)(返回路徑側(cè))的壓力高于止回閥下游側(cè)(受熱器側(cè))的壓力。因此返回路徑需要有一定的高度，存在著制冷劑循環(huán)式冷卻類型的冷卻裝置的薄型化不容易實現(xiàn)這一第3技術(shù)問題。
[0013]先行技術(shù)文獻(xiàn)
[0014]專利文獻(xiàn)
[0015]專利文獻(xiàn)1:日本特開2005-222443號公報
[0016]專利文獻(xiàn)2:日本特開平8-126125號公報
[0017]專利文獻(xiàn)3:日本特開2009-88127號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]為了解決上述第I技術(shù)問題，本發(fā)明的冷卻裝置包括:吸收來自發(fā)熱體的熱量并將來自發(fā)熱體的熱量傳遞給制冷劑的受熱部；將制冷劑的熱量散出的散熱部；和連接受熱部與散熱部的散熱路徑和返回路徑。冷卻裝置使制冷劑按照受熱部、散熱路徑、散熱部、返回路徑進(jìn)而受熱部的方式循環(huán)，利用制冷劑的液相與氣相間的相變來進(jìn)行冷卻。受熱部由具有制冷劑的流入口和流出口的多個受熱器直列配置而構(gòu)成。其中，在多個受熱器中最靠返回路徑一側(cè)的位置上的受熱器的流入口一側(cè)設(shè)置有止回閥。
[0019]這樣的冷卻裝置中，由于在多個受熱器中最靠返回路徑一側(cè)的受熱器的流入口一側(cè)設(shè)置有止回閥，所以多個受熱器與散熱路徑內(nèi)成為一個連通的空間。即，在多個受熱器與散熱路徑內(nèi)，制冷劑的飽和蒸氣壓與飽和蒸氣的溫度是固定的。因此，多個受熱器在固定的條件下使來自發(fā)熱體的熱量傳遞給制冷劑。其結(jié)果，各受熱器能夠確保固定的冷卻性能，不存在越靠后級冷卻性能越低的情況。
[0020]另外，為了解決第2技術(shù)問題，本發(fā)明的冷卻裝置包括:具有流入口和排出口的受熱器；經(jīng)散熱路徑與排出口連接的散熱部；連接散熱部與流入口的返回路徑；和配置于返回路徑的止回閥。另外，受熱器包括:在背面?zhèn)染哂信c發(fā)熱體接觸而吸收熱量的吸熱部的受熱板，和隔著空隙覆蓋在受熱板的正面?zhèn)鹊氖軣岚逭?。在受熱板罩的排出口與流入口之間的位置，形成有靠近受熱板一側(cè)的狹窄開口形成部。并且，吸熱部隔著狹窄開口形成部配置在排出口一側(cè)和流入口一側(cè)。
[0021]這樣的冷卻裝置中，由于設(shè)置有狹窄開口形成部，所以制冷劑在通過狹窄開口形成部時流速增大，成為薄膜狀。因此不再需要使返回路徑的前端延伸到受熱器內(nèi)，也無需調(diào)整返回路徑的前端位置。
[0022]另外，為了解決第3技術(shù)問題，本發(fā)明的冷卻裝置包括具有流入口和排出口的受熱器、具有流入部和流出部的散熱器、連接排出口與流入部的散熱路徑、連接流出部與流入口的返回路徑和配置于返回路徑的止回閥。流入部被配置于比流出部靠上方。并且，散熱路徑中連接于排出口的排出口連接管路的截面積大于返回路徑中連接于流入口的流入口連接管路。
[0023]這樣的冷卻裝置中，由于排出口連接管路的截面積大于流入口連接管路的截面積，所以受熱器內(nèi)的壓力能夠快速減小。其結(jié)果是，即使貯留在返回路徑中的液體狀的制冷劑的液壓較低，止回閥也會打開。即，對止回閥施加液壓的止回閥上方的返回路徑的必要長度變短，能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻裝置的薄型化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是裝載有本發(fā)明實施方式I的冷卻裝置的電動汽車的概略圖。
[0025]圖2A是該冷卻裝置的不同形態(tài)的俯視圖。
[0026]圖2B是圖2A的冷卻裝置的主視圖。
[0027]圖3A是本發(fā)明實施方式I的冷卻裝置的低發(fā)熱密度用受熱器的俯視圖。
[0028]圖3B是圖3A的受熱器的主視圖。
[0029]圖3C是圖3A的受熱器的側(cè)視圖。
[0030]圖4A是本發(fā)明實施方式I的冷卻裝置的另一低發(fā)熱密度的受熱器的俯視圖。
[0031]圖4B是圖4A的受熱器的主視圖。
[0032]圖4C是圖4A的受熱器的側(cè)視圖。
[0033]圖5A是本發(fā)明實施方式I的冷卻裝置的又一低發(fā)熱密度的受熱器的俯視圖。
[0034]圖5B是圖5A的受熱器的主視圖。
[0035]圖5C是圖5A的受熱器的側(cè)視圖。
[0036]圖6A是表示本發(fā)明實施方式I的冷卻裝置的高發(fā)熱密度的受熱器的俯視圖。
[0037]圖6B是圖6A的6B-6B線的截面圖。
[0038]圖7A是表示本發(fā)明實施方式I的冷卻裝置的另一高發(fā)熱密度的受熱器的俯視圖。
[0039]圖7B是圖7A的7B-7B線的截面圖。
[0040]圖8A是本發(fā)明實施方式I的冷卻裝置的受熱器的俯視圖。
[0041]圖8B是該冷卻裝置的受熱器的主視圖。
[0042]圖SC是表示該冷卻裝置的受熱器正面的工作溫度的狀態(tài)的坐標(biāo)圖。
[0043]圖9是本發(fā)明實施方式I的電子設(shè)備的概略圖。
[0044]圖10是本發(fā)明實施方式2的電動汽車的概略圖。
[0045]圖11是表示該冷卻裝置的受熱器的主視圖。
[0046]圖12是表示該冷卻裝置的受熱器的俯視圖。
[0047]圖13是表示該冷卻裝置的受熱器的側(cè)視圖。
[0048]圖14是本發(fā)明實施方式2的電子設(shè)備的概略圖。
[0049]圖15是本發(fā)明實施方式3的電動汽車的概略圖。
[0050]圖16A是表示該冷卻裝置的第I結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0051]圖16B是圖16A的冷卻裝置的主視圖。
[0052]圖16C是圖16A的冷卻裝置的側(cè)視圖。
[0053]圖17A是表示本發(fā)明實施方式3的冷卻裝置的第I散熱路徑的俯視圖。
[0054]圖17B是表示該冷卻裝置的第2散熱路徑的俯視圖。
[0055]圖18A是表示該冷卻裝置的第3散熱路徑的俯視圖。
[0056]圖18B是表示該冷卻裝置的第4散熱路徑的俯視圖。
[0057]圖19A是表示該冷卻裝置的第5散熱路徑的俯視圖。
[0058]圖19B是表示該冷卻裝置的第6散熱路徑的俯視圖。
[0059]圖20A是表示該冷卻裝置的第2結(jié)構(gòu)的主視圖。
[0060]圖20B是表示圖20A的散熱路徑的主要部分的圖。
[0061]圖2IA是表示本發(fā)明實施方式3的冷卻裝置的第3結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0062]圖21B是圖21A的冷卻裝置的主視圖。
[0063]圖21C是圖21A的冷卻裝置的側(cè)視圖。
[0064]圖22A是表示本發(fā)明實施方式3的冷卻裝置的第4結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0065]圖22B是圖22k的冷卻裝置的主視圖。
[0066]圖22C是圖22A的冷卻裝置的側(cè)視圖。
[0067]圖23是本發(fā)明實施方式3的電子設(shè)備的概略圖。

【具體實施方式】
[0068]以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。
[0069](實施方式I)
[0070]圖1是裝載有本發(fā)明實施方式I的冷卻裝置的電動汽車的概略圖形。如圖1所示，對電動汽車I的車軸2進(jìn)行驅(qū)動的電動機3，與配置在電動汽車I的車內(nèi)的配置有多個發(fā)熱體4的電力轉(zhuǎn)換裝置6連接。電力轉(zhuǎn)換裝置6對電動機3供給電力。
[0071]并且電力轉(zhuǎn)換裝置6中設(shè)置有用于冷卻發(fā)熱體4的冷卻裝置5。冷卻裝置5包括受熱部8、散熱部10、散熱路徑9和返回路徑11。制冷劑30按照受熱部8、散熱路徑9、散熱部10、返回路徑11進(jìn)而受熱部8的方式循環(huán)。冷卻裝置5利用制冷劑30的液相與氣相間的相變來冷卻發(fā)熱體4。此處，受熱部8吸收來自發(fā)熱體4的熱量，將來自發(fā)熱體4的熱量傳遞給制冷劑30。散熱部10使制冷劑30的熱量散出。散熱路徑9和返回路徑11由連接受熱部8與散熱部10的管路構(gòu)成。
[0072]受熱部8由多個具有制冷劑30的流入口 12和流出口 13的受熱器7直列(串聯(lián))配置而構(gòu)成。其中，在多個受熱器7中最靠返回路徑11 一側(cè)的位置上的受熱器7的流入口12—側(cè)設(shè)置有止回閥14。
[0073]冷卻裝置5的制冷劑循環(huán)路徑是由受熱部8、散熱路徑9、散熱部10、返回路徑11和止回閥14構(gòu)成的封閉系統(tǒng)。其內(nèi)部氣氛在制冷劑例如為水的情況下使用于比大氣壓低的負(fù)壓，水的封入量為數(shù)百cc左右(與循環(huán)路徑的總?cè)莘e也有關(guān)，是與總?cè)莘e相比充分少的量)。
[0074]具有這種結(jié)構(gòu)的本實施方式I的冷卻裝置5中，在封入受熱器7內(nèi)的制冷劑因來自發(fā)熱體4的熱量而氣化(相變)時，吸收大量的潛熱。并且，由于氣化時急劇的體積變化，在氣化面始終形成高速的制冷劑流，所以能夠?qū)崿F(xiàn)可應(yīng)對大容量的冷卻的、極高的冷卻性能。
[0075]本發(fā)明實施方式I的冷卻裝置5在最上游側(cè)的受熱器7配置有止回閥14。因此，制冷劑30的循環(huán)方向是確定的，在受熱器7的內(nèi)部接受了來自發(fā)熱體4的熱量的制冷劑30發(fā)生氣化，由于此時的體積膨脹，制冷劑30向著散熱部10高速流動。其結(jié)果，冷卻裝置5不再需要泵等使用電力的制冷劑驅(qū)動力。像這樣，由于制冷劑30無需動力就能夠在循環(huán)路徑內(nèi)高速移動，所以用于傳輸熱量的每單位時間的制冷劑30的量增大，冷卻裝置5的冷卻能力得到提尚。
[0076]另外，如上所述制冷劑驅(qū)動力的角色由氣化時的體積膨脹來承擔(dān)，所以不需要像水冷泵那樣的特別的外部動力，從省電的觀點來看也是極大的優(yōu)點。為了比較本發(fā)明實施方式I的冷卻裝置5與使用水冷泵的冷卻裝置，使用圖8A?圖8C進(jìn)行說明。圖8A是本發(fā)明實施方式I的冷卻裝置的受熱器的俯視圖，圖8B是該冷卻裝置的受熱器的主視圖，圖SC是表示該冷卻裝置的受熱器正面的工作溫度的狀態(tài)的坐標(biāo)圖。
[0077]如圖8A所示，受熱部108具有直列連接在水循環(huán)系統(tǒng)中的多個受熱器107。散熱部I1經(jīng)散熱路徑109和返回路徑111連接在受熱部108的兩端。另外，在返回路徑111的途中裝載有用于驅(qū)動制冷劑的制冷劑驅(qū)動泵117。為了簡化說明，圖SB所示的受熱部108中，令各受熱器107和發(fā)熱體104的大小以及發(fā)熱量全部相同。受熱器107具備流入口 112和流出口 113。
[0078]圖8C是表示發(fā)熱體104與受熱器107的接觸點溫度的變化的坐標(biāo)圖。如圖8C所示，各發(fā)熱體104的接觸點溫度由來自上游側(cè)的流入溫度與因受熱器107的熱阻而帶來的溫度上升量相加而得。因此，在實線所示的總熱量不超過元件工作保證溫度的程度的情況下，作為冷卻裝置發(fā)揮功能。然而，當(dāng)各發(fā)熱體104的發(fā)熱量增大，在虛線所示的下游側(cè)受熱器107中超過元件工作保證溫度的情況下，無法作為冷卻裝置發(fā)揮功能。
[0079]因而，在水冷冷卻裝置的情況下，若受熱器107被直列連接，則各受熱器107能夠承載的發(fā)熱量會被限制得較低。為了一定程度上避免這種情況，可以使受熱器107并列(并聯(lián))連接。然而這樣配管數(shù)量會增大，導(dǎo)致冷卻裝置整體變得復(fù)雜，不利于小型化。
[0080]另外，本發(fā)明實施方式I的冷卻裝置5與水冷冷卻裝置的根本上的不同點在于，后者利用的是由顯熱帶來的水溫變化，而前者利用的是使用了相變的潛熱。例如，在制冷劑為水的情況下，就每Ig制冷劑的熱傳輸量而言，潛熱是顯熱的5倍以上，所以前者與后者相比能夠確保高冷卻性能。
[0081]圖2A是本發(fā)明實施方式I的冷卻裝置的不同方式的俯視圖，圖2B是圖2A的冷卻裝置的主視圖。如圖2A所示，受熱部8的多個受熱器7中，最靠返回路徑11 一側(cè)的位置上的受熱器7之外的受熱器7也在各自的流入口 12—側(cè)設(shè)置有止回閥14。S卩，多個受熱器7全都在各自的流入口 12—側(cè)設(shè)置有止回閥14。
[0082]其基本的動作與優(yōu)點與圖8A的情況相同。不過，在圖2B所示的發(fā)熱體4a、4b、4c、4d的發(fā)熱量各自不同，并且它們的差非常大等情況下，通過在各受熱器7分別裝載止回閥14，各受熱器7內(nèi)部發(fā)生氣化時的壓力上升較少波及其它受熱器，容易確保動作的穩(wěn)定性。
[0083]在制冷劑30于受熱板15的正面發(fā)生氣化時，作為潛熱從受熱板15奪走熱量，所以受熱器7被冷卻。此時受熱器7與發(fā)熱體4的接觸點溫度由根據(jù)制冷劑30的飽和蒸氣壓唯一確定的飽和蒸氣溫度所決定。即，即使受熱部8由多個受熱器7構(gòu)成，并且各受熱器7裝載了發(fā)熱量不同的發(fā)熱體4a、4b、4c、4d，受熱部8內(nèi)部的壓力也是制冷劑30氣化的飽和蒸氣壓。因此，各受熱器7為大致相同的壓力。關(guān)于這一點，無論受熱器7是直列連接還是并列連接都是相同的。不過，受熱器7直列連接時冷卻裝置5能夠小型化。
[0084]另外，各受熱器7的飽和蒸氣壓由裝載于受熱器7的發(fā)熱體4的總發(fā)熱量決定。受熱器7與發(fā)熱體4的接觸點溫度表現(xiàn)為該飽和蒸氣溫度加上發(fā)熱量和由受熱板15自身的熱阻帶來的上升溫度而得的值。在現(xiàn)有的水冷方式中將受熱器直列連接的情況下，上游側(cè)的流出水溫成為下游側(cè)的流入水溫，所以越是下游側(cè)的受熱器，受熱器與發(fā)熱體的接觸溫度越高。不過，使用了制冷劑30的相變的本發(fā)明實施方式I的冷卻裝置5中，受熱器7與發(fā)熱體4的接觸點溫度由飽和蒸氣壓決定。因此，下游側(cè)的受熱器7與發(fā)熱體4的接觸溫度不受來自上游側(cè)的制冷劑30的溫度影響。
[0085]圖3A是本發(fā)明實施方式I的冷卻裝置的低發(fā)熱密度用受熱器的俯視圖，圖3B是圖3A的受熱器的主視圖，圖3C是圖3A的受熱器的側(cè)視圖。圖3A?圖3C表示的是在分散為9個的發(fā)熱密度低于20W/cm2的低發(fā)熱密度發(fā)熱體4c和受熱板15上接合了配管的狀態(tài)。在發(fā)熱體4c的熱密度低于20W/cm2的情況下，受熱器7可以為管狀受熱器7a。圖3A?圖3C的受熱器7中不需要受熱器7的外罩，所以部件數(shù)量減少，結(jié)構(gòu)得到簡化。
[0086]圖4A是本發(fā)明實施方式I的冷卻裝置的另一低發(fā)熱密度的受熱器的俯視圖，圖4B是圖4A的受熱器的主視圖，圖4C是圖4A的受熱器的側(cè)視圖。圖4A?圖4C表示的是在分散為4個的作為長條狀發(fā)熱體的低發(fā)熱密度發(fā)熱體4d和受熱板15上接合了配管的狀態(tài)。圖4A?圖4C的受熱器7中也不需要受熱器7的外罩，部件數(shù)量減少，結(jié)構(gòu)得到簡化。
[0087]圖5A是本發(fā)明實施方式I的冷卻裝置的又一低發(fā)熱密度的受熱器的俯視圖，圖5B是圖5A的受熱器的主視圖，圖5C是圖5A的受熱器的側(cè)視圖。圖5A?圖5C是由與圖4A?圖4C相同的低發(fā)熱密度的分散為4個的長條狀發(fā)熱體4d與受熱板15組合而成的結(jié)構(gòu)。配管接合于受熱板15的下部。通過使用該結(jié)構(gòu)，圖2A所示的冷卻裝置5整體的高度降低，冷卻效果與使用圖3A?圖3C的受熱器7的冷卻裝置5大致相同。
[0088]圖6A是表示本發(fā)明實施方式I的冷卻裝置的高發(fā)熱密度的受熱器的俯視圖，圖6B是圖6A的6B-6B線的截面圖。如圖6A、圖6B所示，受熱器7在兩側(cè)面連接有流入口 12和流出口 13。
[0089]如圖6A、圖6B所示，受熱器7具有位于背面?zhèn)鹊氖軣岚?5，并具有受熱板罩16。并且，在受熱板罩16的流出口 13與流入口 12之間，形成有接近受熱板15 —側(cè)的狹窄開口形成部23。此處，受熱板15具有與發(fā)熱體4接觸而吸收熱量的吸熱部31。受熱板罩16覆蓋受熱板15的正面?zhèn)?5a的制冷劑30的氣化空間。另外，流出口 13和流入口 12被設(shè)置在受熱器7的側(cè)壁面上。
[0090]而且，通過在受熱板罩16設(shè)置狹窄開口形成部23，在受熱器7內(nèi)設(shè)置了流入口 12側(cè)的第I空間18和流出口 13側(cè)的第2空間19。第I空間18和第2空間19經(jīng)狹窄開口形成部23連結(jié)。第I空間18比第2空間19小。
[0091]此外，受熱板15的吸熱部31被相連地配置在狹窄開口形成部23的流出口 13側(cè)和流入口 12側(cè)。吸熱部31中狹窄開口形成部23的流出口 13側(cè)的面積也大于流入口 12側(cè)。
[0092]S卩，在發(fā)熱體4的熱密度為20W/cm2以上的情況下，多個受熱器7各自包括具有吸熱部31的受熱板15和位于受熱板15的正面?zhèn)?5a的受熱板罩16。并且，在流出口 13與流入口 12之間，形成有縮小制冷劑30的通路截面的狹窄開口形成部23。吸熱部31隔著狹窄開口形成部23配置在流出口 13 —側(cè)和流入口 12 —側(cè)。
[0093]在上述結(jié)構(gòu)中，如圖6A、圖6B所示，止回閥14連接在流入口 12附近。另外，受熱器7內(nèi)的第I空間18比第2空間19小。
[0094]在圖2A所示的冷卻裝置5初始動作時，受熱器7內(nèi)充滿制冷劑30。在來自發(fā)熱體4的熱量的作用下，在第I空間18和第2空間19中，制冷劑30大致同時開始沸騰。之后，由于第I空間18側(cè)被止回閥14分隔，所以第I空間18和第2空間19中的氣相的制冷劑30和未沸騰的液相的制冷劑30高速流出到散熱路徑9，制冷劑30開始流動。此處，驅(qū)動制冷劑30的力是受熱器7內(nèi)與被外部空氣冷卻、維持低壓的散熱部10之間的壓差。
[0095]此時，在受熱器7內(nèi)首先第2空間19內(nèi)的制冷劑30流出到散熱路徑9。第I空間18內(nèi)的制冷劑30由于被止回閥14分隔，所以其一部分發(fā)生沸騰。在此時的體積膨脹的作用下，氣相的制冷劑30成為與未沸騰的液相的制冷劑30混合的氣液混相狀態(tài)的高速制冷劑流。制冷劑流伸展到第2空間19側(cè)的受熱板15上的槽22的表面，形成薄膜制冷劑層。薄膜制冷劑層接受來自發(fā)熱體4的熱量，高效氣化而進(jìn)行冷卻。
[0096]此處簡單描述受熱器7內(nèi)的冷卻裝置5的通常動作的流程。在冷卻裝置5的通常動作中，在封入到受熱器7內(nèi)的制冷劑30持續(xù)氣化的期間，止回閥14是關(guān)閉的。當(dāng)制冷劑30在受熱器7內(nèi)繼續(xù)氣化，制冷劑30大部分經(jīng)流出口 13流出到散熱路徑9后，受熱器7的內(nèi)壓降低，止回閥14被打開。這樣，新的制冷劑30流入到受熱器7內(nèi)的第I空間18。然后，再一次地，第I空間18內(nèi)的一部分制冷劑30沸騰，成為與未沸騰的液相的制冷劑30混合的高速混相流，作為薄膜制冷劑層伸展到第2空間19側(cè)的受熱板15上，在來自發(fā)熱體4的熱量的作用下氣化。該一連串的流程反復(fù)進(jìn)行，實現(xiàn)極為高效的冷卻裝置5。
[0097]圖7A是表示本發(fā)明實施方式I的冷卻裝置的另一高發(fā)熱密度的受熱器的俯視圖，圖7B是圖7A的7B-7B線的截面圖。如圖7A、圖7B所示，流出口 13和流入口 12被設(shè)置在受熱器7的側(cè)壁面上。另外，導(dǎo)入管24從流入口 12經(jīng)止回閥14突出到受熱板罩16的內(nèi)部。其特征之處為，導(dǎo)入管24的開口朝向受熱板15側(cè)的中央部。即，返回路徑11的導(dǎo)入管24從流入口 12延伸至受熱板15的中心，在受熱板15 —側(cè)形成有導(dǎo)入管24的開口部24a。導(dǎo)入管24起到與圖6A的受熱器7的第I空間18相同的功能。另外，受熱板15具有從導(dǎo)入管24的開口部24a向周邊伸展的放射狀的槽22。圖7A、圖7B的受熱器7中的基于相變的冷卻流程與圖6A的受熱器7中的基于相變的冷卻流程基本相同。
[0098]S卩，在圖2A所示的冷卻裝置5初始動作時，受熱器7內(nèi)充滿制冷劑30。在來自發(fā)熱體4的熱量的作用下，從導(dǎo)入管24的前端滴落到受熱板15上的制冷劑30開始沸騰。由于返回路徑11側(cè)被止回閥14分隔，所以導(dǎo)入管24內(nèi)的氣相的制冷劑30和未沸騰的液相的制冷劑30高速流出到散熱路徑9，制冷劑30開始流動。此處，驅(qū)動制冷劑30的力是受熱器7內(nèi)與被外部空氣冷卻、維持低壓的圖2A所示的散熱部10之間的壓差。
[0099]此時，在受熱器7內(nèi)首先受熱板15上的制冷劑30流出到散熱路徑9。導(dǎo)入管24內(nèi)的制冷劑30由于被止回閥14分隔，所以其一部分發(fā)生沸騰。在此時的體積膨脹的作用下，氣相的制冷劑30成為與未沸騰的液相的制冷劑30混合的氣液混相狀態(tài)的高速制冷劑流。制冷劑流伸展到受熱板15上的槽22的表面，形成薄膜制冷劑層。薄膜制冷劑層接受來自發(fā)熱體4的熱量，高效氣化而進(jìn)行冷卻。
[0100]此處簡單描述受熱器7內(nèi)的冷卻裝置5的通常動作的流程。在冷卻裝置的通常動作中，在封入到受熱器7內(nèi)的制冷劑30持續(xù)氣化的期間，止回閥14是關(guān)閉的。當(dāng)制冷劑30在受熱器7內(nèi)繼續(xù)氣化，制冷劑30大部分經(jīng)流出口 13流出到散熱路徑9后，受熱器7的內(nèi)壓降低，止回閥14被打開。這樣，新的制冷劑30流入到受熱器7內(nèi)的導(dǎo)入管24。然后，再一次地，導(dǎo)入管24內(nèi)的一部分制冷劑30沸騰，成為與未沸騰的液相的制冷劑30混合的高速制冷劑流，作為薄膜制冷劑層伸展到的受熱板15上，在來自發(fā)熱體4的熱量的作用下氣化。該一連串的流程反復(fù)進(jìn)行，實現(xiàn)極為高效的冷卻裝置5。
[0101]另外，在圖6A、圖7A所示的裝載了高熱密度發(fā)熱體4的受熱器7，配置有止回閥14。圖3A、圖4A和圖5A這樣的裝載了相對低發(fā)熱密度發(fā)熱體4的受熱器7，必然在受熱部的上游側(cè)配置裝載了高熱密度發(fā)熱體4的受熱器7。
[0102]圖9是本發(fā)明實施方式I的電子設(shè)備的概略圖。電子設(shè)備32中利用冷卻裝置5對作為發(fā)熱體4的高速運算處理裝置進(jìn)行冷卻。在冷卻裝置5中，多個受熱器7中最靠返回路徑11 一側(cè)的位置上的受熱器7的流入口 12—側(cè)設(shè)置有止回閥14。因此，從止回閥14的下游側(cè)到散熱部10，即多個受熱器7和散熱路徑9內(nèi)成為一個連通的空間。因此，在多個受熱器7和散熱路徑9內(nèi)，制冷劑30的飽和蒸氣壓和飽和蒸氣的溫度是固定的。其結(jié)果是，各受熱器7能夠在固定的條件下使來自發(fā)熱體4的熱量傳遞給制冷劑30，各受熱器4無論是前級還是后級都能夠確保冷卻性能。
[0103](實施方式2)
[0104]圖10是本發(fā)明實施方式2的電動汽車的概略圖。如圖10所示，對電動汽車201的車軸202進(jìn)行驅(qū)動的電動機203，與配置在電動汽車201的車內(nèi)204的電力轉(zhuǎn)換裝置也就是逆變電路(未圖示)連接。
[0105]逆變電路中，作為功率半導(dǎo)體的一例包括對電動機203供給電力的多個半導(dǎo)體開關(guān)元件205。在逆變電路上設(shè)置有用于冷卻半導(dǎo)體開關(guān)元件205的冷卻裝置206。
[0106]圖11是表示本發(fā)明實施方式2的冷卻裝置的受熱器的主視圖。如圖10、圖11所示，冷卻裝置206包括受熱器207、散熱部210、返回路徑212和止回閥213。此處，受熱器207連接在半導(dǎo)體開關(guān)元件205的上表面，具有流入口 211和排出口 208。散熱部210經(jīng)散熱路徑209與排出口 208連接。返回路徑212連接散熱部210和流入口 211。止回閥213配置于返回路徑212。
[0107]另外，由受熱器207、散熱路徑209、散熱部210和返回路徑212形成的循環(huán)路徑是封閉的，其內(nèi)部氣氛相對于大氣壓為負(fù)壓。
[0108]另外，該負(fù)壓路徑內(nèi)注入有例如數(shù)百cc左右的水。其中，水是制冷劑的一例，數(shù)百cc是與循環(huán)路徑的容積相比充分少的量。
[0109]S卩，與專利文獻(xiàn)3的冷卻裝置相同地，圖10所示的冷卻裝置206中，首先，受熱器207內(nèi)的水在半導(dǎo)體開關(guān)元件205的熱量的作用下沸騰。由于此時的壓力上升，水雖然為氣液混合狀態(tài)，但也會經(jīng)散熱路徑209到達(dá)散熱部210。接著，散熱部210的外表面被風(fēng)扇(未圖示)的送風(fēng)而冷卻，水再次成為液相狀態(tài)。之后，水返回到圖11所示的返回路徑212的止回閥213上游側(cè)。
[0110]當(dāng)水返回到圖10所示的止回閥213上游側(cè)后，受熱器207內(nèi)的壓力逐漸降低。在主要由止回閥213上游側(cè)的水量決定的壓力變得高于受熱器207內(nèi)的壓力時，止回閥213被打開。
[0111]其結(jié)果是，止回閥213上游側(cè)的水流入到受熱器207內(nèi)后的下一個瞬間，水在受熱器207內(nèi)急劇氣化。由于該氣化熱，半導(dǎo)體開關(guān)元件205被高效冷卻。
[0112]圖12是表示本發(fā)明實施方式2的冷卻裝置的受熱器的俯視圖，圖13是表示該冷卻裝置的受熱器的側(cè)視圖。如圖11?圖13所示，受熱器207包括受熱板214和受熱板罩215。在受熱板罩215的排出口 208與流入口 211之間，形成有接近受熱板214—側(cè)的狹窄開口形成部216。此處，受熱板214在受熱器207的背面?zhèn)?07a具有與作為發(fā)熱體的半導(dǎo)體開關(guān)元件205接觸而吸收熱量的吸熱部220。吸熱部220是與半導(dǎo)體開關(guān)元件205接觸的部分。并且，吸熱部220隔著狹窄開口形成部216配置在排出口 208 —側(cè)和流入口 211一側(cè)。受熱板罩215隔著空隙215a覆蓋受熱板214的正面?zhèn)?14a。
[0113]另外，排出口 208和流入口 211中的至少一個設(shè)置在受熱器207的側(cè)壁面上。其結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)受熱器207的薄型化。
[0114]而且，通過在受熱板罩215設(shè)置狹窄開口形成部216，在受熱器207內(nèi)設(shè)置了流入口 211 —側(cè)的第I空間217和排出口 208 —側(cè)的第2空間218。第I空間217和第2空間218隔著狹窄開口形成部216連結(jié)。
[0115]另外，流入口 211側(cè)的第I空間217的容積比排出口 208側(cè)的第2空間218的容積小。
[0116]并且，吸熱部220被相連地配置在狹窄開口形成部216的排出口 208側(cè)和流入口211側(cè)。此處，吸熱部220中狹窄開口形成部216的排出口 208側(cè)的面積也大于流入口 211側(cè)的面積。由于狹窄開口形成部216的作用，薄膜狀的水從第I空間217急劇地擴散到第2空間218，所以在受熱板214的吸熱部220能夠得到極高的熱傳遞效率，冷卻效率也得到提尚。
[0117]在上述結(jié)構(gòu)中，如圖11?圖13所示，止回閥213設(shè)置在受熱器207外部。在受熱器207內(nèi)的流入口 211，返回路徑212并不突出到受熱器207內(nèi)，而僅僅是連接。因此，在制造受熱器207時，無需決定要將返回路徑212的前端插入到何處，制造變得簡單。
[0118]另外，與返回路徑212連接的受熱器207內(nèi)的第I空間217的容積比第2空間218的容積小。
[0119]因而，當(dāng)如上所述受熱器207內(nèi)的壓力逐漸降低，主要由止回閥213上游側(cè)的水量決定的壓力變得高于受熱器207內(nèi)的壓力時，止回閥213被打開。這樣，當(dāng)止回閥213上游側(cè)的水流入到第I空間217內(nèi)時，在第I空間217中一部分水發(fā)生沸騰，第I空間217內(nèi)的壓力急劇上升。
[0120]此時，由于第I空間217比第2空間218小，所以與使它們大小相同的情況相比，第I空間217內(nèi)的壓力的增加量變大。殘留在第I空間217中的水通過狹窄開口形成部216，以薄膜狀態(tài)迅猛地進(jìn)入第2空間218。
[0121]另外，第2空間218具有較大的吸熱部220。因此，進(jìn)入第2空間218的薄膜狀的水急劇氣化，由于此時的壓力上升，水雖然為氣液混合狀態(tài)，但也會經(jīng)散熱路徑209到達(dá)圖10的散熱部210。接著，散熱部210的外表面被風(fēng)扇(未圖示)冷卻時，水再次成為液相狀態(tài)，然后返回返回路徑212的止回閥213上游側(cè)。
[0122]另外，遍及受熱板214的正面的第I空間217、狹窄開口形成部216和第2空間218，可以設(shè)置有多個槽219。即，槽219從狹窄開口形成部216的流入口 211—側(cè)起向著排出口 208 —側(cè)去，形成在受熱板214的正面。從第I空間217去往第2空間218的薄膜狀的水容易擴展到第2空間218部分的受熱板214的表面，熱交換效率變高。
[0123]這樣的循環(huán)反復(fù)進(jìn)行，從而半導(dǎo)體開關(guān)元件205被充分冷卻。
[0124]圖14是本發(fā)明實施方式2的電子設(shè)備的概略圖。電子設(shè)備221中利用冷卻裝置206對作為發(fā)熱體的半導(dǎo)體開關(guān)元件205進(jìn)行冷卻。如圖11所示，由于在受熱板罩215的排出口 208與流入口 211之間設(shè)置有接近受熱板214 —側(cè)的狹窄開口形成部216，所以水在通過狹窄開口形成部216時流速增大，成為薄膜狀。因此返回路徑212的前端不再需要像圖14所示那樣延伸到受熱器207內(nèi)，也無需調(diào)整返回路徑212的前端位置。
[0125](實施方式3)
[0126]圖15是本發(fā)明實施方式3的電動汽車的概略圖。如圖15所示，對電動汽車301的車軸302進(jìn)行驅(qū)動的電動機303，與配置在電動汽車301中的電力轉(zhuǎn)換裝置也就是逆變電路304連接。
[0127]逆變電路304包括對電動機303供給電力的多個半導(dǎo)體開關(guān)元件305。半導(dǎo)體開關(guān)元件305是功率半導(dǎo)體的一例。半導(dǎo)體開關(guān)元件305的發(fā)熱量較大，由冷卻裝置306冷卻。
[0128]圖16A是表示本發(fā)明實施方式3的冷卻裝置的第I結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖16B是圖16A的冷卻裝置的主視圖，圖16C是圖16A的冷卻裝置的側(cè)視圖。
[0129]如圖16A?圖16C所示，冷卻裝置306包括受熱器307、散熱路徑309、散熱部311、返回路徑314和止回閥315。此處，箱狀的受熱器307可熱傳導(dǎo)地接觸半導(dǎo)體開關(guān)元件305的上表面。受熱器307具有使作為制冷劑的水流入的流入口 313和使水流出的排出口 308。散熱部311具有使水流入的流入部310和使水流出的流出部312。
[0130]另外，散熱部311和受熱器307通過散熱路徑309和返回路徑314連接。散熱路徑309連接排出口 308和流入部310。返回路徑314連接流出部312和流入口 313。止回閥315與返回路徑314中的流入口 313鄰接地配置。流入部310被配置于比流出部312靠上方。
[0131]具體而言，形成受熱器307、散熱路徑309、散熱部311、返回路徑314、止回閥315到受熱器307的環(huán)狀通路。在作為制冷劑的一例使用水的情況下，封入比環(huán)狀通路的容積少的量的水，將該環(huán)狀通路內(nèi)自大氣壓減壓后使用。
[0132]這樣，通過打開止回閥315，止回閥315上游側(cè)即返回路徑314內(nèi)的水流入到受熱器307內(nèi)。接著，在受熱器307中，水從半導(dǎo)體開關(guān)元件305受熱而急劇沸騰。像這樣，半導(dǎo)體開關(guān)元件305就被吸熱、冷卻。
[0133]并且，由于水在受熱器307內(nèi)沸騰，所以受熱器307內(nèi)的壓力急劇升高。其結(jié)果是，止回閥315關(guān)閉，氣相和液相的混合狀態(tài)的水從受熱器307內(nèi)自受熱器307的排出口 308經(jīng)散熱路徑309流入到散熱部311。之后，通過對散熱部311的表面送風(fēng)，散熱部311內(nèi)的水蒸氣冷凝而再次成為液體狀，返回止回閥315的上游側(cè)。
[0134]在這樣的冷卻裝置306中，為了打開暫時被關(guān)閉了的止回閥315，需要使止回閥315的上游側(cè)壓力比止回閥315的下游側(cè)即受熱器307內(nèi)的壓力大。即，可以考慮提高止回閥315的上游側(cè)即返回路徑314的高度，使其中蓄積的水的液壓升高的方法。然而，通過這樣的方法難以實現(xiàn)冷卻裝置306的薄型化。
[0135]因此，使散熱路徑309中連接于排出口 308的排出口連接管路309a的截面積大于返回路徑314中連接于流入口 313的流入口連接管路314a，即增大管徑。其結(jié)果，散熱路徑309的管路壓力損失被抑制得盡可能低。此處，排出口連接管路309a包括從排出口 308向上方立起的立起部317。
[0136]其結(jié)果是，相對于止回閥315打開時的壓力，受熱器307內(nèi)的壓力上升變小，所以即使蓄積在返回路徑314中的水的液壓降低，止回閥315也能夠打開。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻裝置306的薄型化。
[0137]圖17A是表示本發(fā)明實施方式3的冷卻裝置的第I散熱路徑的俯視圖，圖17B是表示該冷卻裝置的第2散熱路徑的俯視圖。如圖17A、圖17B所示，立起部317中設(shè)置有將立起部317的截面分割為多部分的分割結(jié)構(gòu)體316。立起部317的截面在圖17A中分割為2部分，在圖17B中分割為4部分。其結(jié)果是，氣相與液相的混合狀態(tài)的水能夠順暢地向圖16B的散熱部311側(cè)循環(huán)。水的順暢的循環(huán)對于冷卻裝置306的薄型化是重要的。
[0138]即，液相狀態(tài)的水由于重量大，所以在圖16B所示的受熱器307的排出口 308之后的立起部317中，水在散熱路徑309中上升而去往散熱部311側(cè)。不過，可能會發(fā)生在某個地點落下而再次返回受熱器307內(nèi)的水的逆流現(xiàn)象(flooding現(xiàn)象)。
[0139]此處簡單說明溢流現(xiàn)象(flooding現(xiàn)象)。通常，接受了熱量的氣相與液相的混相水原本應(yīng)當(dāng)從圖16B所示的壓力高的受熱器307側(cè)迅速移動到壓力低的散熱部311側(cè)并在散熱后再次返回受熱器307。不過，當(dāng)使用了截面積大的管路時，接受了熱量的混相水會被受熱器307側(cè)的高壓暫時從低處推至高處。然而，在管路直徑大的情況下，由液相的表面張力形成的液面無法維持，發(fā)生水整體逆流的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象被稱為溢流現(xiàn)象。其結(jié)果是，接受的熱量的水無法到達(dá)散熱部311，停滯在散熱路徑309的途中。若溢流現(xiàn)象持續(xù)，則熱量蓄積在受熱器307側(cè)，成為原本的冷卻性能顯著降低的原因。
[0140]因此，在散熱路徑309尤其是受熱器307的排出口 308之后的立起部317中，設(shè)置將散熱路徑309內(nèi)的截面積分割為多個部分的分割結(jié)構(gòu)體316。這樣的分割結(jié)構(gòu)體316通過使液相狀態(tài)的水附著在構(gòu)成分割結(jié)構(gòu)體316的壁面上而維持彎液面(meniscus)。因此，散熱路徑309的立起部317的水能夠容易地上升。到達(dá)了散熱部311的水在散熱后，全部成為液相而返回止回閥315的上游側(cè)，進(jìn)行穩(wěn)定的循環(huán)。
[0141]另外，分割結(jié)構(gòu)體316中，由于與水的接觸長度增大所以成為管路壓力損失，但因此長度本身非常短，所以對液壓的影響至少不會成為問題。
[0142]另外，立起部317的截面形狀為圓形。
[0143]圖18A是表示本發(fā)明實施方式3的冷卻裝置的第3散熱路徑的俯視圖，圖18B是表示該冷卻裝置的第4散熱路徑的俯視圖。如圖18A、圖18B所示，立起部317的截面形狀可以為橢圓形?？梢栽O(shè)置將圖16B的散熱路徑309的截面分割為2部分的圖18A所示的分割結(jié)構(gòu)體316，也可以設(shè)置將截面分割為4部分的圖18B所示的分割結(jié)構(gòu)體316。是分割為2部分還是分割為4部分，由設(shè)置分割結(jié)構(gòu)體316的管徑和管長決定。
[0144]圖19A是表示本發(fā)明實施方式3的冷卻裝置的第5散熱路徑的俯視圖，圖19B是表示該冷卻裝置的第6散熱路徑的俯視圖。如圖19A、圖19B所示，立起部317的截面形狀可以為四邊形。可以設(shè)置將圖16B的散熱路徑309的截面如圖19A所示分割為2部分的分割結(jié)構(gòu)體316，也可以設(shè)置將截面如圖19B所不分割為4部分的分割結(jié)構(gòu)體316。
[0145]圖20A是表示本發(fā)明實施方式3的冷卻裝置的第2結(jié)構(gòu)的主視圖，圖20B是表示圖20A的散熱路徑的主要部分的圖。如圖20A、圖20B所示，立起部317的立起部上端317a相比流入部310位于上方。立起部317中設(shè)置有將散熱路徑309的截面分割為多個部分的圖17A?圖19B所示之任一分割結(jié)構(gòu)體316。另外，從立起部端317a到流入部310的散熱路徑309成為從水平方向向下方以傾斜角Θ傾斜的傾斜通路318。
[0146]即，液相狀態(tài)的水附著于具有分割結(jié)構(gòu)體316的散熱路徑309，在來自受熱器307的壓力下被推起至相比流入部310靠上方。之后，水被可靠地沿著傾斜通路318輸送到散熱部311側(cè)。其結(jié)果是，冷卻裝置306進(jìn)行穩(wěn)定的循環(huán)，即使薄型化也能夠發(fā)揮高冷卻性能。
[0147]圖2IA是表示本發(fā)明實施方式3的冷卻裝置的第3結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖21B是圖21A的冷卻裝置的主視圖，圖21C是圖21A的冷卻裝置的側(cè)視圖。如圖21A?圖21C所示，流入部310相比流出部312位于上方。并且，在散熱路徑309設(shè)置有從排出口 308去往上方的立起部317。在立起部317中設(shè)置有圖17A?圖19B所示之任一分割結(jié)構(gòu)體316。另外，散熱路徑309從立起部端317a向水平方向彎折，與流入部310連接。
[0148]圖22A是表示本發(fā)明實施方式3的冷卻裝置的第4結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖22B是圖22A的冷卻裝置的主視圖，圖22C是圖22A的冷卻裝置的側(cè)視圖。如圖22A?圖22C所示，散熱部311的流入部310相比流出部312位于上方。并且，在散熱路徑309設(shè)置有從排出口308去往上方的立起部320。在立起部320中設(shè)置有圖17A?圖19B所示之任一分割結(jié)構(gòu)體316。另外，散熱路徑309從立起部端320a向水平方向彎折，與流入部310連接。
[0149]此處，立起部320相比流入部310進(jìn)一步向上方立起。并且，從立起部上端320a去往流入部310的散熱路徑309成為從水平方向向下方以傾斜角Θ傾斜的傾斜通路321。
[0150]即，液相狀態(tài)的水附著于具有分割結(jié)構(gòu)體316的散熱路徑309，在來自受熱器307的壓力下被推起至相比流入部310靠上方。之后，水被可靠地沿著傾斜通路321輸送到散熱部311側(cè)。其結(jié)果是，冷卻裝置306進(jìn)行穩(wěn)定的循環(huán)，即使薄型化也能夠發(fā)揮高冷卻性能。
[0151]圖23是本發(fā)明實施方式3的電子設(shè)備的概略圖。電子設(shè)備330中利用冷卻裝置306對作為發(fā)熱體的半導(dǎo)體開關(guān)元件305進(jìn)行冷卻。即使是高密度集成的電子設(shè)備330，薄型化了的冷卻裝置306也能夠容易地設(shè)置。
[0152]產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
[0153]本發(fā)明的冷卻裝置可應(yīng)用于電動汽車的電力轉(zhuǎn)換裝置和電子設(shè)備的高速運算處理裝置。
[0154]附圖符號說明
[0155]1、201、301 電動汽車
[0156]2、202、302 車軸
[0157]3、203、303 電動機
[0158]4、4a、4b、4c、4d、104 發(fā)熱體
[0159]5,206,306 冷卻裝置
[0160]6電力轉(zhuǎn)換裝置
[0161]7、107、207、307 受熱器
[0162]7a管狀受熱器
[0163]8、108 受熱部
[0164]9、109、209、309 散熱路徑
[0165]10、110、210、311 散熱部
[0166]11、111、212、314 返回路徑
[0167]12、112、211、313 流入口
[0168]13,113 流出口
[0169]14、213、315 止回閥
[0170]15,214 受熱板
[0171]15a、214a 正面?zhèn)?br> [0172]16,215受熱板罩
[0173]18,217 第 I 空間
[0174]19、218 第 2 空間
[0175]22、219 槽
[0176]23,216狹窄開口形成部
[0177]24導(dǎo)入管
[0178]24a 開口部
[0179]30制冷劑
[0180]31、220 吸熱部
[0181]32,221,330 電子設(shè)備
[0182]117制冷劑驅(qū)動泵
[0183]204 車內(nèi)
[0184]205,305半導(dǎo)體開關(guān)元件
[0185]207a 背面?zhèn)?br> [0186]208、308 排出口
[0187]215a 空隙
[0188]304逆變電路
[0189]309a排出口連接管路
[0190]310流入部
[0191]312流出部
[0192]314a流入口連接管路
[0193]316分割結(jié)構(gòu)體
[0194]317,320 立起部
[0195]317a,320a立起部上端
[0196]318、321 傾斜通路
【權(quán)利要求】
1.一種冷卻裝置，其特征在于，包括: 吸收來自發(fā)熱體的熱量并將來自所述發(fā)熱體的熱量傳遞給制冷劑的受熱部； 將所述制冷劑的熱量散出的散熱部；和 連接所述受熱部與所述散熱部的散熱路徑和返回路徑， 使所述制冷劑按照所述受熱部、所述散熱路徑、所述散熱部、所述返回路徑和所述受熱部的方式循環(huán)，利用所述制冷劑的液相與氣相之間的相變來進(jìn)行冷卻，其中 所述受熱部由具有所述制冷劑的流入口和流出口的多個受熱器直列配置而構(gòu)成，在多個所述受熱器中最靠所述返回路徑一側(cè)的位置上的所述受熱器的所述流入口一側(cè)設(shè)置有止回閥。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于: 多個所述受熱器中最靠所述返回路徑一側(cè)的位置上的所述受熱器之外的所述受熱器，也在各自的流入口 一側(cè)設(shè)置有所述止回閥。
3.如權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于: 在所述發(fā)熱體的熱密度低于20W/cm2的情況下，多個所述受熱器為管狀受熱器。
4.如權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于: 在所述發(fā)熱體的熱密度為20W/cm2以上的情況下，多個所述受熱器各自具有包括吸熱部的受熱板和在所述受熱板的正面?zhèn)雀采w所述制冷劑的氣化空間的受熱板罩，在所述流出口與所述流入口之間設(shè)置有縮小所述制冷劑的通路截面的狹窄開口形成部，所述吸熱部隔著所述狹窄開口形成部配置在所述流出口 一側(cè)和所述流入口 一側(cè)。
5.如權(quán)利要求4所述的冷卻裝置，其特征在于: 所述返回路徑的導(dǎo)入管從所述流入口延伸至所述受熱板的中心，所述導(dǎo)入管的開口部形成在所述受熱板一側(cè)。
6.一種電動汽車，其特征在于: 利用權(quán)利要求1所述的冷卻裝置進(jìn)行所述發(fā)熱體的冷卻。
7.一種電子設(shè)備，其特征在于: 利用權(quán)利要求1所述的冷卻裝置進(jìn)行所述發(fā)熱體的冷卻。
8.—種冷卻裝置，其特征在于，包括: 具有流入口和排出口的受熱器； 經(jīng)散熱路徑與所述排出口連接的散熱部； 連接所述散熱部與所述流入口的返回路徑；和 配置于所述返回路徑的止回閥，其中 所述受熱器包括:在背面?zhèn)染哂信c發(fā)熱體接觸而吸收熱量的吸熱部的受熱板，和隔著空隙覆蓋在所述受熱板的正面?zhèn)鹊氖軣岚逭郑? 在所述受熱板罩的所述排出口與所述流入口之間的位置，形成有靠近所述受熱板一側(cè)的狹窄開口形成部，所述吸熱部隔著所述狹窄開口形成部配置在所述排出口 一側(cè)和所述流入口 一側(cè)。
9.如權(quán)利要求8所述的冷卻裝置，其特征在于: 所述狹窄開口形成部的所述流入口一側(cè)的第I空間的容積比所述狹窄開口形成部的所述排出口一側(cè)的第2空間的容積小。
10.如權(quán)利要求8所述的冷卻裝置，其特征在于: 所述排出口和所述流入口中的至少一個被配置在所述受熱器的側(cè)面。
11.如權(quán)利要求8所述的冷卻裝置，其特征在于: 從所述狹窄開口形成部的所述流入口一側(cè)向著所述排出口一側(cè)，在所述受熱板的正面形成有槽。
12.—種電動汽車，其特征在于: 利用權(quán)利要求8所述的冷卻裝置進(jìn)行半導(dǎo)體開關(guān)元件的冷卻。
13.一種電子設(shè)備，其特征在于: 利用權(quán)利要求8所述的冷卻裝置進(jìn)行所述發(fā)熱體的冷卻。
14.一種冷卻裝置，其特征在于，包括: 具有流入口和排出口的受熱器； 具有流入部和流出部的散熱部； 連接所述排出口與所述流入部的散熱路徑； 連接所述流出部與所述流入口的返回路徑；和 配置于所述返回路徑的止回閥，其中 所述流入部被配置于比所述流出部靠上方的位置，并且，所述散熱路徑中與所述排出口連接的排出口連接管路的截面積大于所述返回路徑中與所述流入口連接的流入口連接管路的截面積。
15.如權(quán)利要求14所述的冷卻裝置，其特征在于: 所述排出口連接管路包括從所述排出口去往上方的立起部，在所述立起部設(shè)置有將所述立起部的截面分割為多個部分的分割結(jié)構(gòu)體。
16.如權(quán)利要求15所述的冷卻裝置，其特征在于: 所述立起部的立起部上端相比所述流入部位于上方。
17.如權(quán)利要求16所述的冷卻裝置，其特征在于: 從所述立起部上端至所述流入部的所述散熱路徑是從水平方向向下方傾斜的傾斜通路。
18.如權(quán)利要求15所述的冷卻裝置，其特征在于: 所述立起部的截面形狀為圓形或四邊形。
19.一種電動汽車，其特征在于: 利用權(quán)利要求14所述的冷卻裝置進(jìn)行半導(dǎo)體開關(guān)元件的冷卻。
20.一種電子設(shè)備，其特征在于: 利用權(quán)利要求14所述的冷卻裝置進(jìn)行發(fā)熱體的冷卻。
【文檔編號】F28D15/02GK104487794SQ201380039562
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2013年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月5日
【發(fā)明者】佐藤郁, 野上若菜 申請人:松下知識產(chǎn)權(quán)經(jīng)營株式會社