[发明专利]冷却装置、装载有该冷却装置的电动汽车和电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及冷却装置、装载有该冷却装置的电动汽车和电子设备。

背景技术

现有技术中，装载有功率半导体的电动汽车的冷却装置被装载在电力转换电路上。在电动汽车中，作为驱动动力源的电动机由作为电力转换电路的逆变电路进行开关驱动。逆变电路中使用多个以功率晶体管为代表的功率半导体。在逆变电路工作时，由于各功率半导体中流通大电流而发热，所以需要将该多个功率半导体同时冷却。

另外，近年来在电子计算机中为了应对处理信息量的显著增大，电子设备内也多使用CPU(Central Processing Unit：中央处理器)。CPU是发热体，所以CPU的同时冷却也成为一个重要的问题。

例如，专利文献1所示的冷却装置中使用了2个水循环。即，该文献提出一种冷却装置，使用了使来自各电子设备的热量移动到各自的热交换部的第1循环，和将多个热交换部直列连接的第2循环。

然而，在像第2循环那样的一个水循环系统中具有多个受热器(热交换部)的冷却装置中，各受热器(各热交换部)的与发热体接触的面的接触点温度，由各个受热器的受热性能和流入的水温所决定。最后的受热器的与发热体接触的面的接触点温度，为由该受热器的受热性能决定的上升温度与其前一级的受热器的排水温度相加而得的值。因此，在多个受热器中，越靠后级流入受热器的水的温度越高，存在越靠后级冷却性能越低这一第1技术问题。

另外，专利文献2所示的冷却装置中，在下部的受热器中，制冷剂因吸收功率半导体的热量而被气化。然后，制冷剂在配置于上部的散热部中冷却而液化，再次滴落到下部，反复进行这样的循环。其结果能够将逆变电路冷却。

然而，这样的冷却装置采用的是通过在受热器中使制冷剂沸腾而气化的沸腾式冷却类型。这种类型由于制冷剂在停滞于受热器中的状态下受热，所以热量到制冷剂的热传递效率较差，冷却性能较低。

对此，专利文献3所示的制冷剂循环式冷却类型由于使制冷剂在受热器中对流的状态下受热，所以热量到制冷剂的热传递效率较高，冷却性能得到飞跃性提高。专利文献3所示的冷却装置包括受热器、经散热路径连接于该受热器的排出口的散热部、连接该散热部与受热器的流入口的返回路径和配置于该返回路径的止回阀。

另外，返回路径的前端作为凸入部伸入到散热部内。在该凸入部中，制冷剂能够以薄膜状态急速扩散到受热器内。具体而言，从返回路径返回的制冷剂在随着止回阀的打开而流入受热器内时，一部分制冷剂在返回路径的凸入部内急速蒸发。在该压力的作用下，残留在凸入部内的制冷剂以薄膜状态急速扩散到受热器内。

其结果是，在受热器内壁面(受热板正面)上非常高效地进行受热，冷却性能得到突破性提高。这种制冷剂循环式冷却类型虽然冷却性能得到突破性提高，但其装载到各种设备上这一方面还有待进一步改善。

其之一在于，在返回路径的前端伸入到受热器内的情况下，肉眼不能识别受热器内的返回路径的前端位置。因此，存在返回路径的前端位置的调整比较麻烦这一第2技术问题。

另外，电动汽车和电子设备都存在着小型化的需求，所以制冷剂循环式冷却类型的冷却装置也存在薄型化的需求。然而，上述专利文献3所示的制冷剂循环式冷却类型的冷却装置中，为了打开止回阀，需要使止回阀上游侧(返回路径侧)的压力高于止回阀下游侧(受热器侧)的压力。因此返回路径需要有一定的高度，存在着制冷剂循环式冷却类型的冷却装置的薄型化不容易实现这一第3技术问题。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-222443号公报

专利文献2：日本特开平8-126125号公报

专利文献3：日本特开2009-88127号公报

发明内容

为了解决上述第1技术问题，本发明的冷却装置包括：吸收来自发热体的热量并将来自发热体的热量传递给制冷剂的受热部；将制冷剂的热量散出的散热部；和连接受热部与散热部的散热路径和返回路径。冷却装置使制冷剂按照受热部、散热路径、散热部、返回路径进而受热部的方式循环，利用制冷剂的液相与气相间的相变来进行冷却。受热部由具有制冷剂的流入口和流出口的多个受热器直列配置而构成。其中，在多个受热器中最靠返回路径一侧的位置上的受热器的流入口一侧设置有止回阀。