[发明专利]冷却器

说明书

技术领域

本发明涉及一种对半导体元件等发热体进行冷却的冷却器。

背景技术

作为一般工业领域的电动机用的电源，可使用由换流器(converter)和变频器(inverter)等半导体元件来进行切换的功率转换装置。在换流器和变频器等功率转换装置中使用的绝缘栅双极晶体管(工nsulated GateBipolar Transistor)、晶闸管、晶体管、二极管等半导体元件发热，随着输出功率的增大，发热量也增大，因此对半导体元件进行有效冷却很重要。另外，假定将驱动电路等也包括在内的使半导体元件模块化后的智能功率模块(Intelligent Power Module)也包括在半导体元件中。

在以往的冷却器中，有的使用热管来进行冷却。所谓热管，是指在上下方向竖立的管内密封制冷剂、使冷却对象物与管的下部接触并在管的上部具有翅片等散热效率高的构造的部件。被密封在管内的制冷剂在下部从冷却对象物得到热量而蒸发。蒸发后的制冷剂向管的上部移动，在管的上部被夺去热量而变回液体，并经由管的内壁积留到下部。积留的制冷剂再次进行蒸发。像这样，在热管中，通过使制冷剂蒸发来使热量从下部向上部移动，并使热量从上部向外部释放，从而使与下部接触的冷却对象物冷却。

在利用热管的冷却器中，将安装有发热的半导体元件的电路基板以半导体元件面向下方的形态水平配置，使热管与面向上方的电路基板的背面侧接触(例如参照专利文献1)。

另外，还有一种在电车用功率转换装置中使用的冷却器，它包括：内部具有供冷却液流动的流路并安装半导体元件的受热板、在来自受热板的冷却液与空气之间进行热交换的热交换器、使冷却液在受热板与热交换器之间循环的泵、以及将冷却风吹向热交换器的送风装置，并将受热板、热交换器、泵和送风装置的多个组与车身的长度方向垂直地排列配置。在该冷却器中，从车身的侧面送风，送风装置和热交换器均与车身的长度方向平行且彼此相对，热交换器和沿车身长度方向配置的受热板处于正交的位置关系(例如参照专利文献2)。

专利文献1：日本专利特开2002-134670号公报。

专利文献2：日本专利特开平9-246767号公报。

发明的公开

发明所要解决的技术问题

在使用热管的冷却器中，由于需要使热管垂直配置并使电路基板水平配置，且热管需要有10cm以上的高度，因此很难重叠配置电路基板。由于半导体元件的发热量和装设半导体元件所需的面积确定，根据单位面积的发热量来确定热管的高度和体积，因此，对于规定发热量的电路基板而言，冷却器也需要规定体积。

在使用泵来使冷却液循环的冷却器中，泵和冷却液的储存箱等附属设备需要空间。另外，由于热交换器与受热板正交，热交换器需要规定的面积，因此受热板、热交换器、泵和送风装置的组无法以较小的间隔进行配置。

本发明的目的在于提供一种能在实现规定的冷却能力的基础上使所需的装置体积比以往小的冷却器。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的冷却器包括：多个冷却模块，该冷却模块具有利用制冷剂来冷却发热体的冷却部、以及使热量从在该冷却部中被加热的制冷剂中释放的散热部，且该冷却模块是通过使制冷剂在所述冷却部中沸腾来使制冷剂在所述散热部与所述冷却部之间循环的气力扬水泵式(日文：気泡ポンプ型)的，所述多个冷却模块以所述散热部彼此相邻的形态重叠；以及产生吹向所述散热部的风的冷却风扇。

发明效果

由于本发明的冷却器包括：多个冷却模块，该冷却模块具有利用制冷剂来冷却发热体的冷却部、以及使热量从在该冷却部中被加热的制冷剂中释放的散热部，且该冷却模块是通过使制冷剂在所述冷却部中沸腾来使制冷剂在所述散热部与所述冷却部之间循环的气力扬水泵式的，所述多个冷却模块以所述散热部彼此相邻的形态重叠；以及产生吹向所述散热部的风的冷却风扇，因此具有能在实现规定的冷却能力的基础上使所需的装置体积变得比以往小的效果。

附图说明

图1是使用了本发明实施形态1的冷却器的功率转换装置被安装在电车上的状态的图。

图2是对使用了本发明实施形态1的冷却器的功率转换装置的结构进行说明的立体图。

图3是对使用了本发明实施形态1的冷却器的功率转换装置的结构进行说明的剖视图。

图4是装设有构成使用了本发明实施形态1的冷却器的功率转换装置的半导体元件的冷却模块的立体图。

图5是对在本发明实施形态1的冷却器中使用的冷却模块的结构和制冷剂流进行说明的图。