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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Kühler zum Kühlen elektronischer Teile und
kann bevorzugt insbesondere als Kühler zum Kühlen elektronischer Teile eines
Doppelseitenkühlungstyps
in einem Wechselrichter für
ein Hybrid-Elektrofahrzeug verwendet werden. Insbesondere betrifft
die vorliegende Erfindung einen Kühler eines zusammengesetzten Typs
zum Kühlen
eines elektronischen Teils von seinen beiden Seiten.
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2. Beschreibung anderer
Bauformen
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Herkömmlicherweise
ist ein bekanntes Halbleitermodul (ein elektronisches Teil) an einem
Kühler eines
Wasserkühlungstyps
zum Kühlen
befestigt. Eine Halbleitervorrichtung eines Doppelseitenkühlungstyps
ist in Patentdokument 1 vorgeschlagen. Die in Patentdokument 1 beschriebene
Vorrichtung hat einen Aufbau, bei dem Rohre mit einem Kühlwasserkanal
und Halbleitermodule eines Doppelseitenkühlungstyps abwechselnd gestapelt
sind und eine Druckkraft in der Richtung des Zusammensetzens der
Rohre ausgeübt
wird, um die Halbleitermodule zwischen den Rohren zu halten. Benachbarte
Rohre sind miteinander durch Balge (Verbindungseinrichtungen) verbunden,
die zwischen den benachbarten Rohren angeordnet sind, und Verbindungslöcher zum
Herstellen einer Verbindung der Kühlwasserkanäle und dem Innern der Balge
miteinander sind in den jeweiligen Rohren ausgebildet. In Patentdokument
1 sind viele Beispiele beschrieben, in denen das Halbleitermodul
und das Rohr in engen Kontakt miteinander gebracht sind, selbst
wenn es Schwankungen im Abstand zwischen den Rohren und in der Dicke
der Halbleitermodule gibt.
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In
einem der Beispiele (nachfolgend als eine erste herkömmliche
Vorrichtung bezeichnet) sind benachbarte Rohre miteinander durch
balgförmige, elastische
Zylinderabschnitte verbunden und die elastischen Zylinderabschnitte
dehnen sich und ziehen sich zusammen entsprechend dem Abstand zwischen
den Rohren oder den Dicken der Halbleitermodule.
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In
einem weiteren Beispiel (nachfolgend als eine zweite herkömmliche
Vorrichtung bezeichnet) ist ein flanschförmiger Zylinderabschnitt mit
geringer Steifigkeit in dem Rohr vorgesehen, und der flanschförmige Zylinderabschnitt
ist gemacht, um sich gemäß dem Abstand
zwischen den Rohren oder der Dicke der Halbleitermodule zu verformen.
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In
einem noch weiteren Beispiel (nachfolgend als eine dritte herkömmliche
Vorrichtung bezeichnet) ist das Rohr dünner gemacht, um eine geringere
Steifigkeit zu besitzen, und das Rohr selbst ist so gemacht, dass
es sich gemäß dem Abstand
zwischen den Rohren oder der Dicke des Halbleitermoduls verformt.
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Herkömmlicherweise
ist ein Kühler
eines zusammengesetzten Typs 2009 bekannt, bei dem mehrere
Kühlrohre 2092 in
Lagen angeordnet sind, um so ein elektronisches Teil 2004 in
Sandwich-Bauweise und von seinen beiden Seiten zu halten, und der
das elektronische Teil 2004 von seinen beiden Seiten kühlt, wie
in 39 gezeigt (siehe Patentdokument 2).
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Der
Kühler
eines zusammengebauten Typs 2009 weist einen Zufuhrsammler 2094 zum
Zuführen eines
Kühlmediums
zu den Kühlrohren 2092 und
einen Ausgabesammler 2095 zum Ausgeben des Kühlmediums
aus den Kühlrohren 2092 auf.
Ein Ende jedes der mehreren in Lagen angeordneten Kühlrohre 2092 ist
mit dem Zufuhrsammler 2094 verbunden, und das andere Ende
ist mit dem Ausgabesammler 2095 verbunden.
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Bei
dem herkömmlichen
Kühler
eines zusammengesetzten Typs 2009 sind jedoch die Kühlrohre 2092 mit
dem Zufuhrsammler 2094 und dem Ausgabesammler 2095 verbunden,
die beide aus einem Element gemacht sind, das von jenem der Kühlrohre 2092 verschieden
ist. Deswegen besteht die Möglichkeit,
dass die Herstellung des Kühlers
eines zusammengesetzten Typs 2009 eine große Anzahl von
Teilen erfordert, und deshalb sind seine Herstellungskosten hoch.
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Außerdem sind
bei dem Kühler
eines zusammengesetzten Typs 2009 die mehreren Kühlrohre 2092 an
dem Zufuhrsammler 2094 und dem Ausgabesammler 2095 befestigt,
und deshalb ist es schwierig, die Abstände zwischen den mehreren Kühlrohren 2092 zu
verändern.
Deswegen wird es schwierig, das elektronische Teil 2004 so
zwischen die Kühlrohre 2092 zu
setzen, dass die Kühlrohre 2092 fehlerfrei
in engen Kontakt mit beiden Hauptseiten des elektronischen Teils 2004 gebracht
sind.
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Andererseits
ist ein Kühler
eines zusammengesetzten Typs 2090 bekannt, der in einer
solchen Weise aufgebaut ist, dass mehrere Kühlrohre 2092 so angeordnet
sind, dass sie ein elektronisches Teil 2004 in Sandwich-Bauweise
aufnehmen und es von beiden Seiten halten, und gleichzeitig sind
mehrere Kühlrohre 2092 so
gemacht, dass sie miteinander über
ein Verbindungsrohr 2093 verbunden sind, sodass ein Kühlmedium
zu jedem Kühlrohr 2092 strömen kann,
wie in 40 dargestellt (siehe Patentdokument
1).
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Auch
bei diesem Kühler
eines zusammengesetzten Typs 2090 ist es jedoch notwendig,
das Verbindungsrohr 2093, das aus einem anderen Element als
jenes der Kühlrohre 2092 gemacht
ist, mit den Kühlrohren 2092 zu
verbinden, um den Kühler
eines zusammengesetzten Typs 2090 zusammenzubauen. Deswegen
entsteht ein Problem, dass die Herstellungskosten hoch sind, und
gleichzeitig ist es schwierig, die Produktivität zu verbessern.
Patentdokument
1: ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung
(Kokai) Nr. 2002-26215.
Patentdokument
2: ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung
(Kokai) Nr. 2001-320005.
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Es
sind jedoch wie bei der in Patentdokument 1 beschriebenen Vorrichtung,
wenn ein Rohr durch Extrudieren gefertigt wird, Innenwände 2001x an
der Innenseite des Rohrs 2001 gebildet, um einen Wärmeaustausch
zu beschleunigen und seine Festigkeit zu gewährleisten, und die Innenwände 2001x existieren
in dem gesamten Bereich in der Extrusionsrichtung, wie in 38 dargestellt.
Zusätzlich
ist es nach dem Extrudieren notwendig, die Innenwand 2001x des
Rohrs 2001 an dem Abschnitt, wo das Rohr 2001 und
ein Balg verbunden sind, d.h. an dem Abschnitt, wo ein Verbindungsloch 2011 ausgebildet ist,
zu entfernen. Deshalb erhöht
dieser Prozess die Kosten. Außerdem
erfordert das extrudierte Rohr 1 Seitenkappen, und dies
erhöht
ebenfalls die Kosten.
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Außerdem erfordern
die erste herkömmliche Vorrichtung
und die zweite herkömmliche
Vorrichtung die elastischen Zylinderabschnitte oder die flanschförmigen Zylinderabschnitte,
deren Anzahl der Anzahl gestapelter Lagen der Rohre entspricht,
und deshalb entsteht ein Problem, dass die Anzahl von Teilen eines
Produkts erhöht
wird.
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Bei
der dritten herkömmlichen
Vorrichtung ist es, da das Rohr in einer Bogenform verformt wird,
für das
Rohr nicht möglich,
vollständig
in engen Kontakt mit der Oberfläche
des Halbleitermoduls zu kommen, und es entsteht ein Problem, dass
die Kontaktfläche zwischen
den beiden kleiner wird. Außerdem
bringt die dritte herkömmliche
Vorrichtung ein Problem mit sich, dass, wenn sich das Rohr verformt,
eine Spannung dazu neigt, sich an den Verbindungsteilen zwischen
den Rohren und den Sammelbehältern
zu konzentrieren.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Unter
Berücksichtigung
der oben genannten Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, einen Kühler
vorzusehen, der die Formprozesskosten und ferner der Herstellungskosten
reduzieren kann. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, die Gewährleistung
einer ausreichenden Kontaktfläche
zwischen einem elektronischen Teil und einem Rohr ohne Erhöhen der
Anzahl von Teilen zu ermöglichen.
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Um
die oben genannten Aufgaben zu lösen, weist
ein Kühler
gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung auf: mehrere Rohre (1),
die innen einen Fluidkanal (10) enthalten, durch den ein Kühlfluid
strömt,
und die in vorbestimmten Abständen
in einer Richtung senkrecht zu einer Richtung (X), in welcher das
Fluid durch den Fluidkanal (10) strömt, gestapelt sind; und eine
Verbindungseinrichtung (2), die zwischen den benachbarten
Rohren (1) angeordnet ist und dem Verbinden der benachbarten Rohre
(1) dient; und im Rohr (1) sind Verbindungslöcher (11) ausgebildet,
die eine Verbindung des Fluidkanals (10) und des Innern
der Verbindungseinrichtung (2) miteinander herstellen,
elektronische Teile (6) sind zwischen den benachbarten
Rohren (1) gehalten, jedes der Rohre (1) ist durch
Verbinden von Rändern
von in eine vorbestimmte Form durch Pressformen geformten Platten
(1a, 1b, 1c) gebildet, und Rippen (5)
zum Beschleunigen eines Wärmeaustausches
sind in jedem der Rohre (1) angeordnet.
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Gemäß dem ersten
Aspekt ist es möglich, auf
die Innenwand zu verzichten, die erforderlich ist und deshalb existiert,
wenn das Rohr durch Extrudieren hergestellt wird, und deshalb kann
auch auf einen Prozess zum Entfernen der Innenwand verzichtet werden.
Außerdem
wird es möglich,
das Rohr ohne die bei dem extrudierten Rohr vorhandene Seitenkappe
zu verschließen.
Außerdem
wird, da die Dicke der Platte reduziert werden kann, ein Prozess
zum Bohren der Verbindungslöcher
einfacher. Deshalb können
die Formprozesskosten (Fertigungskosten) reduziert werden.
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Da
es möglich
ist, die Rippe durch Pressformen wie das Rohr zu bilden, ist der
Herstellungsprozess einfacher gemacht und die Herstellungskosten können reduziert
werden.
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In
einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung können, wenn
Halbleitermodule in Sandwich-Bauweise aufgenommen sind und durch
Blattfedern gedrückt
werden, sich die Rippen elastisch verformen oder verwerfen, ohne
den Halbleitermodulen einen Schaden beizubringen (ohne Zerstören von Schaltungen,
usw.). Gemäß dem Versuchsergebnis war
die Dicke der Rippe in diesem Fall gleich oder kleiner als 0,4 mm.
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In
einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist jede der Rippen
(5) mit dem Rohr (1) verbunden, und die Abschnitte
der Rippe (5), die mit dem Rohr (1) verbunden
sind, sind bogenförmig.
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Gemäß dem dritten
Aspekt erzeugen sowohl die Tatsache, dass die Abschnitte der Rippe,
die mit dem Rohr verbunden sind, bogenförmig sind, als auch die Tatsache,
dass das Rohr und die Rippen dünn
gemacht werden können,
einen Synergieeffekt, um es für
die Rohre einfacher zu machen, sich zu verformen, wenn ein elektronisches
Teil zwischen den Rohren gehalten wird, und deshalb ist die Kontaktfläche zwischen
dem Rohr und dem elektronischen Teil einfacher anzupassen und die
Haftfähigkeit
ist verbessert. Als Ergebnis kann der Kontaktwärmewiderstand verringert werden.
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In
einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Rippen
(5) bei Betrachtung in der Richtung (Y) des Zusammensetzens
der Rohre (1) an Positionen angeordnet, an denen die Rippen
(5) nicht mit den Verbindungslöchern (11) überlappen, und
bei Betrachtung in einer Richtung (Y) des Zusammensetzens der Rohre
(1) liegen die elektronischen Teile (6) in den
Bereichen des Einbaus der Rippen (5).
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Gemäß dem vierten
Aspekt kann der Druckverlust im Vergleich zu dem Fall, bei dem die
Rippen in dem gesamten Bereich im Rohr vorhanden sind, reduziert
werden, weil die Rippen nicht einen übermäßigen Bereich belegen.
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In
einem fünften
Aspekt der vorliegenden Erfindung sind mehrere Rippen (5)
in dem einen Rohr (1) angeordnet, und gleichzeitig sind
die Rippen (5) in Abständen
(δ) entlang
der Richtung (X), in welcher das Kühlfluid durch den Fluidkanal
(10) strömt,
angeordnet.
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Gemäß dem fünften Aspekt
ist es möglich, da
die mehreren Rippen in dem einen Rohr angeordnet sind, Rippen unterschiedlicher
Wärmetauschleistung
entsprechend zum Beispiel der durch die elektronischen Teile erzeugten
Wärmemenge
richtig zu benutzen.
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Durch
Vorsehen des Abstandes wird die Geschwindigkeitsgrenzschicht des
Kühlfluids
in dem Abstand entfernt und die Wärmegrenzschicht des Kühlfluids
wird ebenfalls entfernt, und deshalb ist die Fähigkeit zum Kühlen der
elektronischen Teile stromab des Abstandes verbessert. Es ist für den Abstand (δ) effektiv,
gleich oder größer als
1 mm zu sein, wie in einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung
gezeigt.
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Wie
in einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung gezeigt, ist
es möglich,
die Fertigungskosten durch Ausbilden der Verbindungslöcher (11) durch
Pressformen zu reduzieren.
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Wie
in einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung gezeigt, können die
Rohre (1) durch Verbinden der zwei Platten (1a, 1b)
gebildet sein. Außerdem
können
die Rohre (1), wie in einem neunten Aspekt der vorliegenden
Erfindung gezeigt, durch Biegen und Verbinden der einen Platte (1c)
gebildet sein.
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In
einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Verbindungseinrichtungen
(2) Balge. Gemäß dem zehnten
Aspekt ist es möglich,
das Maß zwischen
benachbarten Rohren entsprechend der Dicke eines elektronischen
Teils durch Ausdehnen und Zusammenziehen der Balge zu verändern.
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In
einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Rippen (5)
Wellrippen, die den Fluidkanal (10) in zwei oder mehr feine
Strömungskanäle teilen,
und die Höhe
(hf) der Rippen (5) ist größer als die Breite (wf) des
feinen Strömungskanals
der Rippe (5) in der Mittelposition des feinen Strömungskanals in
einer Höhenrichtung
des Rohrs.
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Gemäß dem elften
Aspekt ist die Wärmeübertragungsfläche der
Rippe vergrößert und
die Kühlleistung
des Kühlers
ist verbessert. Es ist bevorzugt, dass die Breite (wf) des feinen
Strömungskanals
gleich 1,2 mm oder kleiner ist, wie in einem zwölften Aspekt der vorliegenden
Erfindung, oder dass die Höhe
(hf) der Rippe (5) 1 bis 10 mm beträgt, wie in einem dreizehnten
Aspekt der vorliegenden Erfindung.
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In
einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Dicke
(tf) der Rippen (5) kleiner als die Dicke (tp) der Platten
(1a, 1b, 1c).
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Gemäß dem vierzehnten
Aspekt ist es, wenn Druck auf ein elektronisches Teil ausgeübt wird,
um das elektronische Teil in engeren Kontakt mit den Plattenflächen (den
Rohrseiten) zu bringen, da sich die Rippen einfacher als die Platten
verformen, für das
elektronische Teil und die Plattenflächen einfacher, in engeren
Kontakt zu kommen, und deshalb ist der Kontaktwärmewiderstand reduziert und
die Kühlleistung
ist verbessert.
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Es
ist bevorzugt, dass die Dicke (tf) der Rippen (5) 0,03
bis 1,0 mm beträgt,
wie in einem fünfzehnten
Aspekt der vorliegenden Erfindung, oder dass die Dicke (tp) der
Platten (1a, 1b, 1c) 0,1 bis 5,0 mm beträgt, wie
in einem sechzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
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In
einem siebzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Rohr
(1) durch Löten
der Platten (1a, 1b, 1c) gebildet und
die Platten sind aus einem blanken Material gemacht.
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Gemäß dem siebzehnten
Aspekt ist es, da die Platten aus einem blanken Material gemacht
sind, unwahrscheinlich, dass die Plattenfläche (die Rohrseite) durch das
Löten rau
wird. Deshalb ist der Kontaktwärmewiderstand
zwischen dem elektronischen Teil und den Platten reduziert und die
Kühlleistung
ist verbessert.
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In
einem achtzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Rohr
(1) durch Löten
der Platten (1a, 1b, 1c) gebildet, die
Platten (1a, 1b, 1c) sind aus einem Lötblech mit
einem Kernmaterial und einem Opferanodenmaterial gemacht, und das
Rohr (1) hat das Kernmaterial an seiner Außenseite.
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Gemäß dem achtzehnten
Aspekt kann eine Lochbildung im Rohr verhindert werden, indem das Opferanodenmaterial
zuerst vor dem Kernmaterial korrodiert, um die Korrosion des Kernmaterials
der Platte zu verhindern. Außerdem
ist es, da das Kernmaterial an der Außenseite des Rohrs angeordnet
ist, unwahrscheinlich, dass die Plattenfläche (die Rohrseite) durch das
Löten rau
wird, und deshalb ist der Kontaktwärmewiderstand zwischen dem
elektronischen Teil und den Platten reduziert und die Kühlleistung
ist verbessert.
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In
einem neunzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Rohr
(1) durch Löten
der Platten (1a, 1b, 1c) gebildet, die
Platten (1a, 1b, 1c) sind aus einem Lötblech mit
einem Kernmaterial und einem Lötmaterial
gemacht, und das Rohr (1) hat das Kernmaterial an seiner
Außenseite.
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Gemäß dem neunzehnten
Aspekt kann, da die Platte mit dem Lötmaterial versehen ist, die
Zeit (Mannstunden) für
einen Montageprozess einschließlich
Schritten, wie beispielsweise einem Schritt des Aufbringens eines
Lötpastenmaterials,
reduziert werden. Außerdem
ist es, da das Kernmaterial an der Außenseite des Rohrs angeordnet
ist, unwahrscheinlich, dass die Plattenfläche (die Rohrseite) durch das
Löten rau
wird, und deshalb ist der Kontaktwärmewiderstand zwischen dem
elektronischen Teil und den Platten reduziert und die Kühlleistung
ist verbessert.
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In
einem zwanzigstem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Rohr
(1) durch Löten
der Platten (1a, 1b, 1c) gebildet, die
Platten (1a, 1b, 1c) sind aus einem Lötblech mit
einem zwischen einem Kernmaterial und einem Lötmaterial angeordneten Opferanodenmaterial
gemacht, und das Rohr (1) hat das Kernmaterial an seiner
Außenseite.
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Gemäß dem zwanzigsten
Aspekt kann, da die Platte mit dem Lötmaterial versehen ist, die
Zeit (Mannstunden) für
einen Montageprozess einschließlich
Schritten, wie beispielsweise einem Schritt des Aufbringens eines
Lötpastenmaterials,
reduziert werden. Außerdem
kann eine Lochbildung im Rohr verhindert werden, indem das Opferanodenmaterial
mit Priorität
gegenüber
dem Kernmaterial zuerst korrodiert, um die Korrosion des Kernmaterial der
Platte zu verhindern. Weiterhin ist es, da das Rohr das Kernmaterial
an seiner Außenseite
angeordnet hat, unwahrscheinlich, dass die Plattenfläche (die
Rohrseite) durch das Löten
rau wird, und deshalb ist der Kontaktwärmewiderstand zwischen dem elektronischen
Teil und den Platten reduziert und die Kühlleistung ist verbessert.
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In
einem einundzwanzigsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das
Material der Rippen (5) im Potential unedler als jenes
der Platten (1a, 1b, 1c). Gemäß dem einundzwanzigsten
Aspekt kann, da die Rippe vor den Platten korrodiert, eine Lochbildung
im Rohr verhindert werden.
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Ein
Kühler
gemäß einem
zweiundzwanzigsten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist auf: mehrere
flache Rohre (501), die innen einen Fluidkanal (501a)
enthalten, durch welchen ein Kühlfluid strömt, und
die in vorbestimmten Abständen
in einer Richtung senkrecht zu einer Richtung (X), in welcher das
Kühlfluid
durch den Fluidkanal (501a) strömt, gestapelt sind; und Sammelbehälter (503, 505),
die an beiden Enden der flachen Rohre (501) zum Verteilen und
Sammeln des Kühlfluids
angeordnet sind; wobei elektronische Teile (507), die zwischen
den benachbarten flachen Rohren (501) angeordnet sind,
durch Ausüben
einer Druckkraft darauf in einer Richtung (Y) des Zusammensetzens
der Rohre gehalten sind und das flache Rohr (501) mit Engstellen
(501b) versehen ist, die in der Richtung (Y) des Zusammensetzens
der Rohre enger werden.
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Gemäß dem zweiundzwanzigsten
Aspekt verformt sich das flache Rohr einfach in der Richtung des
Zusammensetzens der Rohre an den Engstellen entsprechend dem Abstand
zwischen den flachen Rohren und der Dicke des elektronischen Teils.
Hierbei verformt sich der Teil des flachen Rohrs zwischen den Engstellen
nicht in einer Bogenform und deshalb ist es für das flache Rohr und das elektronische
Teil möglich,
an den gesamten gegenüber
liegenden Oberflächen
von beiden in engen Kontakt miteinander zu kommen, und eine ausreichende
Kontaktfläche
zwischen dem elektronischen Teil und dem Rohr kann sichergestellt
werden.
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Da
nur die Engstellen in dem flachen Rohr ausgebildet sind, ist die
Anzahl von Teilen im vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht erhöht.
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Außerdem ist
es, da die flachen Rohre sich in der Richtung des Zusammensetzens
der Rohre an den Engstellen einfach verformen, unwahrscheinlich, dass
sich eine Spannung an den Verbindungsteilen zwischen den flachen
Rohren und den Sammelbehältern
konzentriert, wenn sich die flachen Rohre verformen, und so kann
die Spannung aufgrund der Verformung reduziert werden.
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Wenn
der Sammelbehälter
und das flache Rohr gelötet
sind, sammelt sich das Lötmaterial
an den Engstellen, und deshalb kann ein Fließen des Lötmaterials bis zu der Kontaktstelle
zwischen dem flachen Rohr und dem elektronischen Teil verhindert werden.
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In
einem dreiundzwanzigsten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind
die Engstellen (501b) an Abschnitten angeordnet, an denen
die elektronischen Teile (507) nicht in dem flachen Rohr
(501) gehalten sind.
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Gemäß dem dreiundzwanzigsten
Aspekt ist es möglich,
eine Verkleinerung der Kontaktfläche zwischen
dem elektronischen Teil und dem flachen Rohr zu verhindern.
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In
einem vierundzwanzigsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine
Verstärkungsplatte
(509) mit einer größeren Steifigkeit
in der Richtung (Y) des Zusammensetzens der Rohre als das flache
Rohr (501) an einem Ende in der Richtung (Y) des Zusammensetzens
der Rohre vorgesehen.
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Gemäß dem vierundzwanzigsten
Aspekt ist es für
den Kühler
selbst möglich,
die Druckkraft in der Richtung des Zusammensetzens der Rohre zu
tragen. Außerdem
ist es, da die Festigkeit des Kühlers erhöht werden
kann, möglich,
eine Verformung des Kühlers
selbst zu verhindern, wenn der Kühler
in einem Zustand transportiert wird, in dem noch keine elektronischen
Teile in dem Kühler
gehalten sind.
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In
einem fünfundzwanzigsten
Aspekt der vorliegenden Erfindung sind mehrere Reihen von elektronischen
Teilen (507) bei Betrachtung in der Richtung (Y) des Zusammensetzens
der Rohre angeordnet, und eine Druckkraft wird unabhängig voneinander
auf jede Reihe ausgeübt.
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Gemäß dem fünfundzwanzigsten
Aspekt kann, da eine Druckkraft auf jede Reihe unabhängig voneinander
ausgeübt
wird, selbst wenn benachbarte elektronische Teile in der Dicke variieren,
die Schwankung absorbiert werden und der Kontaktwärmewiderstand
kann reduziert werden.
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In
einem sechsundzwanzigsten Aspekt der vorliegenden Erfindung verlaufen
die Engstellen (501b) in einer Richtung senkrecht zu der
Richtung (Y) des Zusammensetzens der Rohre und gleichzeitig in der
Strömungsrichtung
(X) des Kühlfluids
in dem Fluidkanal (501a).
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Gemäß dem sechsundzwanzigsten
Aspekt ist es möglich,
das flache Rohr in der Richtung des Zusammensetzens der Rohre an
den Engstellen einfach zu verformen.
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In
einem siebenundzwanzigsten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind
die Rippen (2) zum Beschleunigen eines Wärmeaustausches
an Positionen in dem flachen Rohr (1) angeordnet, wo die
Engstellen (501b) nicht ausgebildet sind.
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Gemäß dem siebenundzwanzigsten
Aspekt können
die Engstellen während
des Herstellungsprozesses eines Kühlers zum Bestimmen der Positionen der
Rippen verwendet werden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Kühler eines zusammengesetzten
Typs zum Kühlen elektronischer
Teile von ihren beiden Seiten, wobei der Kühler eines zusammengesetzten
Typs aufweist: mehrere flache Kühlrohre,
die jeweils einen Kältemittelströmungskanal
haben, durch welchen ein Kühlmedium
strömt,
und die in Lagen angeordnet sind, um so die elektronischen Teile
in Sandwich-Bauweise aufzunehmen und sie an ihren beiden Seiten
zu halten; einen Zufuhrsammelabschnitt zum Zuführen des Kühlmediums zu dem Kältemittelströmungskanal;
und einen Ausgabesammelabschnitt zum Ausgeben des Kühlmediums
aus jedem der Kältemittelströmungskanäle, wobei
jedes der Kühlrohre
mit vorstehenden Rohrteilen versehen ist, die in der Richtung des
Zusammensetzens der Kühlrohre
offen sind und in dieser Richtung vorstehen, und benachbarte Kühlrohre
eine Verbindung der Kältemittelströmungskanäle davon
miteinander herstellen, indem die vorstehenden Rohrteile ineinander
gesteckt werden und gleichzeitig die Seitenwände der vorstehenden Rohrteile
miteinander verbunden werden und so der Zufuhrsammelabschnitt und
der Ausgabesammelabschnitt gebildet werden (der achtundzwanzigste
Aspekt der vorliegenden Erfindung).
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Als
nächstes
werden die Funktionen und Wirkungen der vorliegenden Erfindung nachfolgend erläutert.
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In
dem Kühler
eines zusammengesetzten Typs werden durch Einsetzen der vorstehenden Rohrteile,
die an jedem der Kühlrohre
gebildet sind, ineinander die Kältemittelströmungskanäle in benachbarten
Kühlrohren
miteinander in Kontakt gebracht. Hierdurch ist es insbesondere nicht
notwendig, die mehreren Kühlrohre über separat
vorgesehene Elemente zu verbinden, und deshalb kann die Anzahl der
Teile reduziert werden und ihre Herstellung ist einfacher gemacht.
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Die
vorstehenden Rohrteile in den benachbarten Kühlrohren werden durch Verbinden
der Seitenwände
der vorstehenden Rohrteile miteinander verbunden. Deshalb ist es
für den
Zufuhrsammelabschnitt und den Ausgabesammelabschnitt möglich, einen
Durchmesser eines Strömungskanals
im Wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des vorstehenden Rohrteils
sicherzustellen. Hierdurch kann der Strömungswiderstand des Zufuhrsammelabschnitts und
des Ausgabesammelabschnitts reduziert werden, und der Druckverlust
kann ebenfalls verringert werden. Deshalb ist es möglich, das
Kühlmedium gleichmäßig auf
jedes der mehreren Kühlrohre
zu verteilen, und als Ergebnis können
die elektronischen Teile gleichmäßig gekühlt werden.
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Wie
oben beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich,
einen Kühler
eines zusammengesetzten Typs vorzusehen, der die Herstellungskosten
reduzieren kann.
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In
einem achtundzwanzigsten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann
das elektronische Teil zum Beispiel ein Halbleitermodul sein, das
Halbleiterelemente, wie beispielsweise ein IGBT und Dioden enthält. Das
Halbleitermodul kann in einem Wechselrichter für ein Fahrzeug, einem Motorantriebswechselrichter
für industrielle
Maschinen, einem Klimaanlagen-Wechselrichter zur Klimatisierung
von Gebäuden
usw. verwendet werden.
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Zusätzlich zu
dem oben beschriebenen Halbleitermodul können als elektronische Teile
auch ein Leistungstransistor, ein Leistungs-FET, ein IGBT und dergleichen
verwendet werden.
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Als
oben beschriebenes Kühlmedium
kann zum Beispiel Wasser, das mit einer Frostschutzflüssigkeit
auf Ethylenglykolbasis gemischt ist, ein natürliches Kältemittel wie beispielsweise
Wasser und Ammoniak, ein Kältemittel
auf Fluorcarbonbasis wie bei spielsweise Fluorinat, ein Kältemittel
auf Chlorfluorkohlenwasserstoffbasis wie beispielsweise HCFC123
und HFC134a, ein Kältemittel
auf Alkoholbasis wie beispielsweise Methanol und Alkohol, und ein
Kältemittel
auf Ketonbasis wie beispielsweise Azeton verwendet werden.
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Es
ist bevorzugt, dass Federplattenteile, die sich in Richtung des
Zusammensetzens verformen, um die vorstehenden Rohrteile des Kühlrohrs
ausgebildet sind (ein neunundzwanzigster Aspekt der vorliegenden
Erfindung).
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In
diesem Fall ist es möglich,
den Abstand zwischen benachbarten Kühlrohren einfach einzustellen
und die elektronischen Teile zwischen den benachbarten Kühlrohren
einfach und fest anzuordnen. Außerdem
ist es möglich,
das elektronische Teil fest in engen Kontakt mit dem Kühlrohr zu
bringen, oder das elektronische Teil und das Kühlrohr fest in engen Kontakt
mit einem Wärmeübertragungselement,
usw. das zwischen beide zu setzen ist, zu bringen.
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Beim
Anordnen von elektronischen Teilen in den oben beschriebenen Kühler eines
zusammengesetzten Typs ist es möglich,
die elektronischen Teile zwischen den Kühlrohren durch zum Beispiel
Verformen der Federplattenteile zum Innern des Kühlrohrs in Sandwich-Bauweise
aufzunehmen und zu halten. Außerdem
können
die elektronischen Teile zwischen den Kühlrohren durch vorübergehendes
Verformen des Federplattenteils zur Außenseite des Kühlrohrs, um
den Abstand zwischen den benachbarten Kühlrohren zu erweitern, und
Verengen des Abstands zwischen den Kühlrohren nach dem Einsetzen
des elektronischen Teils dazwischen in Sandwich-Bauweise aufgenommen
und gehalten werden.
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Es
ist bevorzugt, dass das Federplattenteil um eines eines Paares der
einander gegenüber
angeordneten vorstehenden Rohrteile des Kühlrohrs ausgebildet ist und
nicht um das andere vorstehende Rohrteil ausgebildet ist (ein dreißigster
Aspekt der vorliegenden Erfindung).
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In
diesem Fall wird es einfach, einen Kühler eines zusammengesetzten
Typs so herzustellen, dass er in einem Zustand, in dem elektronische
Teile in Sandwich-Bauweise aufgenommen und dazwischen gehalten sind,
eine konstante Form hat.
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Mit
anderen Worten können,
falls die Federplattenteile um beide vorstehenden Rohrteile vorgesehen
sind und sich verformen, beide Federplattenteile im Verformungsmaß zueinander
variieren. Dann wird es in diesem Fall, falls ein Versuch unternommen
wird, das Verformungsmaß jedes
Federplattenteils einzustellen, notwendig, verschiedene Bedingungen,
wie beispielsweise die Drosselrate (Flächenreduzierungsrate) des Kühlrohrs
während
des Pressformens und die Plattendicke davon, exakt zu steuern.
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Deshalb
wird es durch Vorsehen des Federplattenteils an nur einem der vorstehenden
Rohrteile einfach, eine spezielle Verformung der Federplattenteile
durchzuführen,
wenn die elektronischen Teile durch die Kühlrohre im Wesentlichen entsprechend der
Konstruktion in Sandwich-Bauweise aufgenommen und gehalten werden.
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Es
ist bevorzugt, dass das Federplattenteil um das vorstehende Teil
gebildet ist, das stromab des Zufuhrsammelabschnitts gebildet ist,
welches eines des Paares der vorstehenden Rohrteile des Kühlrohrs
ist (ein einunddreißigster
Aspekt der vorliegenden Erfindung).
-
In
diesem Fall ist es möglich,
ein Blockieren der ruhigen Zufuhr des Kühlmediums von dem Zufuhrsammelabschnitt
zu den Kühlrohren
durch die Federplattenteile zu verhindern.
-
Es
ist bevorzugt, dass ein Drosselteil (Flächenreduzierungsteil) zum Verengen
der Breite des Kältemittelströmungskanals
am Einlassteil des Kältemittelströmungskanals
im Kühlrohr
vorgesehen ist (ein zweiunddreißigster
Aspekt der vorliegenden Erfindung).
-
In
diesem Fall wird es einfach, die minimalen Querschnittsflächen der
Strömungskanäle in mehreren
Kältemittelströmungskanälen gleichmäßig zu machen,
und es ist möglich,
die Strömungsrate
des Kühlmediums
zu jedem der Kältemittelströmungskanäle gleichmäßig zu machen.
-
Es
ist bevorzugt, dass das Kühlrohr
ein paar Außenschalenplatten,
eine zwischen einem Paar der Außenschalenplatten
angeordnete Zwischenplatte und zwischen der Zwischenplatte und den
Außenschalenplatten
angeordnete innere Wellrippen hat (ein dreiunddreißigster
Aspekt der vorliegenden Erfindung).
-
In
diesem Fall ist es möglich,
ein Kühlrohr
mit einer so genannten Streckschalenkonstruktion durch Verbinden
der Außenschalenplatten,
der Zwischenplatte und der Innenrippen zusammen nach deren separaten
Herstellung mittels Pressformen zu haben. Deshalb ist es möglich, das
Kühlrohr
einfach herzustellen.
-
Es
wird einfach, die Innenrippen an gewünschten Bereichen auszubilden.
Hierdurch ist es zum Beispiel möglich,
einfach einen Zufuhrsammelabschnitt und einen Ausgabesammelabschnitt
durch Nichtanordnen der Innenrippen an den Bereichen, an denen der
Zufuhrsammelabschnitt und der Ausgabesammelabschnitt gebildet sind,
auszubilden.
-
In
diesem Fall sind als Ergebnis zwei Reihen der Kältemittelströmungskanäle in der
Richtung des Zusammensetzens der Kühlrohre ausgebildet. Deshalb
ist es möglich,
die Wärmeübertragung
zwischen den auf beiden Seiten des Kühlrohrs angeordneten elektronischen
Teile zu verhindern. Als Ergebnis ist es zum Beispiel möglich, zu
verhindern, dass der schnelle Temperaturanstieg eines der elektronischen Teile
das andere elektronische Teil beeinflusst.
-
Es
ist bevorzugt, dass die Außenschalenplatten
aus einem Lötblech
mit einem Kernmaterial und einem auf einer Innenseite des Kernmaterials angeordneten
Lötmetall
gemacht sind, die Innenplatte und die Innenrippen aus einer Metallplatte
mit einem unedleren Metall als das Kernmaterial der Außenschalenplatten
gemacht sind, und ein Paar der Außenschalenplatten miteinander
an ihren Innenseiten an den Enden verbunden sind (ein vierunddreißigster
Aspekt der vorliegenden Erfindung).
-
In
diesem Fall ist es möglich,
ein Korrodieren der Außenschalenplatten
zu verhindern, indem die Innenrippen und die Zwischenplatte vor
den Außenschalenplatten
korrodieren. Aufgrund dessen ist es möglich, einen Austritt des Kühlmediums
aus den Kühlrohren
zu verhindern.
-
Das
Lötmaterial
ist an der Verbindungsfläche zwischen
einem Paar der Außenschalenplatten
angeordnet, und deshalb ist es möglich,
ein Paar der Außenschalenplatten
einfach durch Löten
zu verbinden und das Kühlrohr
einfach herzustellen.
-
Die
Beschreibung „ein
Metall unedler als das Kernmaterial" bedeutet ein Metall, dessen Korrosionspotential
niedriger als jenes des als Kernmaterial benutzten Metalls ist.
Wenn zum Beispiel Aluminium (Al) als Kernmaterial und Lötmaterial
verwendet wird, kann ein Metallmaterial, das mit Zink (Zn) versetztes Aluminium
ist, als für
die Zwischenplatte und die Innenrippe benutzte Metallplatte verwendet
werden.
-
Es
ist bevorzugt, dass die Außenschalenplatten
aus einem Lötblech
mit einem Kernmaterial, einem auf der Innenseite des Kernmaterials
angeordneten Opferanodenmaterial und dem auf der Innenseite des
Opferanodenmaterials angeordneten Lötmaterial gemacht sind (ein
fünfunddreißigster
Aspekt der vorliegenden Erfindung).
-
In
diesem Fall ist es möglich,
ein Korrodieren des Kernmaterials zu verhindern, indem das Opferanodenmaterial
zuerst vor dem Kernmaterial in der Außenschalenplatte korrodiert.
Hierdurch ist es unwahrscheinlich, dass eine Korrosion in der Dickenrichtung
der Außenschalenplatte
fortschreitet, und es ist möglich,
eine Lochbildung im Kühlrohr
zu verhindern.
-
Wenn
zum Beispiel Aluminium (Al) als Kernmaterial verwendet wird, kann
ein Metallmaterial, das mit Zink (Zn) versetztes Aluminium ist,
als Opferanodenmaterial benutzt werden.
-
Es
ist bevorzugt, dass die Außenschalenplatten
aus einem Lötblech
mit einem Kernmaterial und einem auf der Innenseite des Kernmaterials
angeordneten Opferanodenmaterial gemacht sind, die Zwischenplatte
aus einem Lötblech
mit einem Kernmaterial und auf beiden Seiten des Kernmaterials angeordneten
Lötmaterialien
gemacht ist, die Innenrippen aus einer Metallplatte mit einem unedleren
Metall als das Kernmaterial der Außenschalenplatte gemacht sind,
und ein Paar der Außenschalenplatten durch
Verbinden der Innenseite an ihren Enden mit beiden Seiten an den
Enden der Zwischenplatte gebildet ist (ein sechsunddreißigster
Aspekt der vorliegenden Erfindung).
-
In
diesem Fall wird es möglich,
die gesamte Innenfläche
des Kühlrohrs
mit dem Opferanodenmaterial zu überdecken,
und es ist möglich,
ein Korrodieren des Kernmaterials der Außenschalenplatte zu verhindern
und auch eine Lochbildung im Kühlrohr
zu verhindern.
-
Außerdem ist
ein Paar der Außenschalenplatten
mit den Endteilen beider Seiten der Zwischenplatte, deren beide
Seiten mit dem Lötmaterial
versehen sind, verbunden. Deshalb ist es möglich, ein Paar der Außenschalenplatten
einfach durch Löten mit
der Zwischenplatte zu verbinden und deshalb einfach das Kühlrohr herzustellen.
-
Es
ist bevorzugt, dass ein erstes Kühlrohr, das
an einem Ende in der Richtung des Zusammensetzens mehrerer Kühlrohre
angeordnet worden ist, einen Kältemitteleinleitungseinlass
zum Einleiten des Kühlmediums
zu dem Zufuhrsammelabschnitt und einen Kältemittelausgabeauslass zum
Ausgeben des Kühlmediums
aus dem Ausgabesammelabschnitt aufweist und gleichzeitig der Kältemitteleinleitungseinlass
und der Kältemittelausgabeauslass
ein vorstehendes Öffnungsteil,
das aus dem ersten Kühlrohr herausragt,
haben und ein Kältemitteleinleitungsrohr und
ein Kältemittelausgaberohr
in die vorstehenden Öffnungsteile
an dem Kältemitteleinleitungseinlass bzw.
dem Kältemittelausgabeauslass
eingesetzt sind (ein siebenunddreißigster Aspekt der vorliegenden Erfindung).
-
In
diesem Fall ist es möglich,
ein Blockieren des Strömungskanals
zwischen dem Zufuhrsammelabschnitt und dem Kältemittelströmungskanal
oder zwischen dem Ausgabesammelabschnitt und dem Kältemittelströmungskanal
durch das oben genannte Kältemitteleinleitungsrohr
oder das Kältemittelausgaberohr
zu verhindern. Aufgrund dessen ist es für das erste Kühlrohr auch
möglich,
die Querschnittfläche des
Strömungskanals ähnlich jener
der übrigen
Kühlrohre
zu gewährleisten,
und es wird möglich,
die elektronischen Teile gleich zu kühlen.
-
Das
oben genannte vorstehende Öffnungsteil
kann zum Beispiel mittels eines Kragenformungsprozesses durch im
Wesentlichen senkrechtes Aufrichten des vorstehenden Öffnungsteils
auf der Hauptfläche
des Kühlrohrs
gebildet werden. Außerdem
kann das vorstehende Öffnungsteil
zum Beispiel 2 mm vorstehend gemacht sein.
-
Die
jeder Einrichtung hinzugefügten
Symbole in Klammern geben die entsprechende Beziehung zu speziellen
Einrichtungen in den Ausführungsbeispielen,
die später
beschrieben werden, an.
-
Die
vorliegende Erfindung ist aus der nachfolgenden Beschreibung der
bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung zusammen mit den beiliegenden Zeichnung besser verständlich.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine Vorderansicht eines Kühlers gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
-
2 ist
eine Schnittansicht eines wichtigen Teils entlang der Linie I-I
in 1.
-
3A ist
eine Vorderansicht eines Rohrs allein in 1.
-
3B ist
eine Draufsicht des Rohrs in 3A.
-
4 ist
eine vergrößerte Darstellung
eines wichtigen Teils einer Innenrippe in 2.
-
5 ist
ein Diagramm einer Beziehung zwischen der Strömungskanalbreite wf der Rippe
und der Oberflächentemperatur
Tw des Rohrs.
-
6 ist
ein Diagramm einer Beziehung zwischen der Rippenhöhe hf und
der Oberflächentemperatur
Tw des Rohrs.
-
7 ist
ein Diagramm einer Beziehung zwischen der Plattendicke tf der Rippe
und der Oberflächentemperatur
Tw des Rohrs.
-
8 ist
ein Diagramm einer Beziehung zwischen der Plattendicke tp der Platten 1a und 1b und der
Oberflächentemperatur
Tw des Rohrs.
-
9A ist
eine Vorderansicht eines Kühlers gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
-
9B ist
eine Draufsicht des Kühlers
in 9A.
-
10 ist
eine Schnittansicht eines Rohrs allein in einem Kühler gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
-
11A ist eine Schnittansicht eines Rohrs 1 in
einem freien Zustand in einem Kühler
gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
-
11B ist eine Schnittansicht einer Rippe 5 in
einem verzogenen Zustand.
-
12A ist eine Schnittansicht eines Rohrs allein
in einem Kühler
gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel.
-
12B ist eine vergrößerte Schnittansicht eines
Teils B in 12A.
-
13A ist eine Schnittansicht eines Rohrs allein
in einem Kühler
gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
-
13B ist eine vergrößerte Schnittansicht eines
Teils C in 13A.
-
14A ist eine Schnittansicht eines Rohrs allein
in einem Kühler
gemäß einem
siebten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
-
14B ist eine vergrößerte Schnittansicht eines
Teils D in 14A.
-
15A ist eine Schnittansicht eines Rohrs allein
in einem Kühler
gemäß einem
achten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
-
15B ist eine vergrößerte Schnittansicht eines
Teils E in 15A.
-
16 ist
eine Vorderansicht des Kühlers gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
-
17 ist
eine Draufsicht des Kühlers
in 16.
-
18 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in 16.
-
19 ist
eine Schnittansicht eines Rohrs entlang der Linie III-III in 17.
-
20 ist
eine vergrößerte Darstellung
eines Teils C in 16.
-
21 ist
eine Vorderansicht des Kühlers gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
-
22 ist
eine Draufsicht eines Kühlers
eines zusammengesetzten Typs in einem elften Ausführungsbeispiel.
-
23 ist
eine Schnittansicht in der Nähe
eines Zufuhrsammelabschnitts des Kühlers eines zusammengebauten
Typs im elften Ausführungsbeispiel.
-
24 ist
eine Schnittansicht in der Nähe des
Zufuhrsammelabschnitts im elften Ausführungsbeispiel vor der Verformung
eines Federplattenteils.
-
25 ist
eine perspektivische Schnittansicht eines Kühlrohrs im elften Ausführungsbeispiel.
-
26 ist
eine Schnittansicht eines Verbindungsteils eines Kältemitteleinleitungsrohrs
(oder eines Kältemittelausgaberohrs)
und eines Kältemitteleinleitungseinlasses
(oder eines Kältemittelausgabeauslasses)
im elften Ausführungsbeispiel.
-
27 ist
eine Schnittansicht in der Nähe
eines Zufuhrsammelabschnitts eines Kühlers eines zusammengesetzten
Typs in einem zwölften
Ausführungsbeispiel.
-
28 ist
eine Schnittansicht in der Nähe des
Zufuhrsammelabschnitts im zwölften
Ausführungsbeispiel,
wenn der Krümmungsradius
am Anstiegsteil eines vorstehenden Rohrteils vergrößert ist.
-
29 ist
eine Schnittansicht in der Nähe des
Zufuhrsammelabschnitts im zwölften
Ausführungsbeispiel,
wenn das Anstiegsteil des vorstehenden Rohrteils mit einer Füllung aus
einem Lötmaterial verstärkt ist.
-
30 ist
eine Schnittansicht in der Nähe
eines Zufuhrsammelabschnitts eines Kühlers eines zusammengesetzten
Typs in einem Vergleichsbeispiel.
-
31 ist
eine Schnittansicht in der Nähe
eines Zufuhrsammelabschnitts eines Kühlers eines zusammengesetzten
Typs in einem dreizehnten Ausführungsbeispiel.
-
32 ist
eine Schnittansicht eines Kühlrohrs,
das senkrecht zu einem Kältemittelströmungskanal
ist, in einem vierzehnten Ausführungsbeispiel.
-
33 ist
eine Schnittansicht eines Zufuhrsammelabschnitts (eines Ausgabesammelabschnitts)
im vierzehnten Ausführungsbeispiel.
-
34 ist
eine Schnittansicht eines Kühlrohrs,
das senkrecht zu einem Kältemittelströmungskanal
ist, in einem fünfzehnten
Ausführungsbeispiel.
-
35 ist
eine Schnittansicht eines Zufuhrsammelabschnitts (oder eines Ausgabesammelabschnitts)
im fünfzehnten
Ausführungsbeispiel.
-
36 ist
eine Schnittansicht eines Kühlrohrs,
das senkrecht zu einem Kältemittelströmungskanal
ist, in einem sechzehnten Ausführungsbeispiel.
-
37 ist
eine Schnittansicht eines Zufuhrsammelabschnitts (oder eines Ausgabesammelabschnitts)
im sechzehnten Ausführungsbeispiel.
-
38 ist
eine Perspektiveansicht eines Rohrs allein in einem herkömmlichen
Kühler.
-
39 ist
eine Draufsicht eines Kühlers
eines zusammengesetzten Typs in einem herkömmlichen Beispiel.
-
40 ist
eine Schnittansicht eines Kühlers eines
zusammengesetzten Typs in einem weiteren herkömmlichen Beispiel.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
(Erstes Ausführungsbeispiel)
-
Es
wird nun ein Kühler
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erläutert. 1 ist
eine Vorderansicht des Kühler
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel, 2 ist
eine Schnittansicht eines wichtigen Teils entlang der Linie I-I
in 1, 3A ist eine Vorderansicht eines Rohrs
allein in 1, 3B ist
eine Draufsicht des Rohrs in 3A, und 4 ist
eine vergrößerte Darstellung
eines wichtigen Teils einer Rippe in 2.
-
Der
Kühler
der vorliegenden Erfindung kann zum Kühlen eines Halbleitermoduls
eines Doppelseitenkühlungstyps
in einem Wechselrichter für
ein Hybrid-Elektrofahrzeug verwendet werden.
-
Wie
in 1 und 2 dargestellt, weist der Kühler auf:
mehrere Rohre 1, in denen innen ein Fluidkanal 10 ausgebildet
ist, durch den ein Kühlfluid strömt, und
die in vorbestimmten Abständen
in der Richtung Y (nachfolgend als die Richtung des Zusammensetzens
Y bezeichnet) senkrecht zur Richtung X des Stroms des Kühlfluids
in dem Fluidkanal 10 (nachfolgend als die Strömungsrichtung
X bezeichnet) gestapelt sind; Balge 2, die zwischen benachbarten
Rohren 1 angeordnet sind und die benachbarten Rohre 1 verbinden;
ein Einlassrohr 3, das durch Löten mit dem Rohr 1 verbunden
ist, das in der Richtung des Zusammensetzens Y am Ende angeordnet
ist und in welches das Kühlfluid
strömt; ein Auslassrohr 4,
das durch Löten
mit dem Rohr 1 verbunden ist, das in der Richtung des Zusammensetzens
Y am Ende angeordnet ist, und aus welchem das Kühlfluid ausströmt; und
Rippen 5 die in dem Fluidkanal 10 angeordnet sind
und den Wärmeaustausch
beschleunigen. Die Balge 2 entsprechen den Verbindungseinrichtungen
der vorliegenden Erfindung. Als Kühlfluid wird im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
Wasser verwendet, das mit einer Frostschutzflüssigkeit auf Ethylenglykolbasis
gemischt ist.
-
Wie
in 2 bis 4 dargestellt, weist das Rohr 1 zwei
Platten 1a und 1b auf, die durch Formen einer
dünnen
Platte aus Aluminium in eine vorbestimmte Form durch Pressformen
gemacht sind, und es ist durch Verbinden mittels Löten der
Ränder
der zwei Platten 1a und 1b in einem Zustand, in
dem die Rippe 5, die durch Formen einer dünnen Platte
aus Aluminium in eine gewellte Platte durch Pressformen gemacht
ist, zwischen den zwei Platten 1a und 1b in Sandwich-Bauweise
aufgenommen ist, ausgebildet. Es ist bevorzugt, dass die Platten 1a und 1b und
die Rippe 5 ein Lötblechmaterial
mit einem an seiner Innenseite angebrachten Opferanodenmaterial
verwenden, um eine Lochbildungskorrosion zu verhindern. Das Verbindungsteil
wird mittels eines Lötpastenmaterials,
usw. gelötet.
Außerdem
ist es auch bevorzugt, dass die Rippe ein Lötblechmaterial benutzt, dessen
beide Seiten mit einem Lötmaterial
plattiert sind.
-
In
dem Rohr sind an beiden Enden in der Richtung des Kühlfluidstroms
im Fluidkanal 10 und gleichzeitig an den Stirnseiten in
der Richtung des Zusammensetzens Y kreisförmige Verbindungslöcher 11 ausgebildet,
die eine Verbindung des Fluidkanals 10 und des Innern der
Balge 2 miteinander erlauben. Die Verbindungslöcher 11 sind
vor der Verbindung mittels Löten
durch Pressformen ausgebildet.
-
Der
Balg 2 ist ein balgförmiges
Rohr und kann sich in der Richtung des Zusammensetzens Y einfach
ausdehnen und zusammenziehen. Zusätzlich ist der Balg 2 aus
Aluminium gemacht und ist durch Löten mit den Rohren 1 verbunden,
um so jedes der Verbindungslöcher 11 des
daran angrenzenden Rohrs 1 zu umgeben.
-
Das
Einlassrohr 3 und das Auslassrohr 4 sind aus Aluminium
gemacht und in die Verbindungslöcher 11 des
Rohrs 1 eingesetzt, das in der Richtung des Zusammen setzens
Y am Ende angeordnet ist, und durch Löten mit dem Rohr 1 verbunden.
Das Einlassrohr 3 und das Auslassrohr 4 sind mit
einer Pumpe (nicht dargestellt) zum Zirkulieren des Kühlfluids und
einem Wärmetauscher
(nicht dargestellt) zum Kühlen
des Kühlfluids
verbunden.
-
Die
Rippe 5 ist teilweise durch Löten mit dem Rohr 1 verbunden,
und die Teile der Rippe 5, die mit dem Rohr 1 verbunden
sind, sind in eine Bogenform ausgebildet. Die Rippen 5 sind
in Bereichen so angeordnet, dass die Rippen 5 bei Betrachtung
in der Richtung des Zusammensetzens Y nicht mit den Verbindungslöchern 11 überlappen.
Zusätzlich
teilt die Rippe 5 den Fluidkanal 10 in dem Rohr 1 in
mehrere feine (kleine) Strömungskanäle.
-
Ein
Halbleitermodul eines Doppelseitenkühlungstyps 6, welches
ein Wärme
erzeugender Körper ist,
enthält
ein IGBT-Element und eine Diode, und entspricht einem elektronischen
Teil gemäß der vorliegenden
Erfindung. Wie in 1 dargestellt, ist das Halbleitermodul 6 zwischen
benachbarten Rohren 1 angeordnet, und die Rohre 1 und
das Halbleitermodul 6 kommen direkt oder über ein
Isoliermaterial (eine Keramikplatte in den meisten Fällen) oder
eine Wärmeleitpaste
miteinander in Kontakt. Das Halbleitermodul ist zwischen den Rohren 1 durch
Aufnahme in Sandwich-Bauweise und Drücken auf die gestapelten Rohre 1 von
beiden Enden in der Richtung des Zusammensetzens Y mittels nicht
dargestellter Blattfedern gehalten.
-
Bei
dem obigen Aufbau strömt
das Kühlfluid, das
von dem Einlassrohr 3 eingeströmt ist, in ein Ende des Fluidkanals 10 jedes
der Rohre 1 durch den Balg 2, strömt durch
den Fluidkanal 10 entlang der Strömungsrichtung X und erreicht
durch den Balg 2 am anderen Ende des Fluidkanals 10 das
Auslassrohr 4. Dann wird ein Wärmeaustausch zwischen dem durch
den Fluidkanal 10 strömenden
Kühlfluid und
dem Halbleitermodul 6 bewirkt, und so wird das Halbleitermodul 6 gekühlt.
-
Um
die Temperatur des Halbleitermoduls 6 unter die Gewährleistungstemperatur
zu reduzieren, sind die Spezifikationen der Platten 1a und 1b und der
Rippe 5 so konstruiert und optimiert, dass eine Temperatur
Tw (nachfolgend als eine Oberflächentemperatur
des Rohrs bezeichnet) an dem Teil des Rohrs 1, mit dem
das Halbleitermodul 6 in Kontakt kommt, unter eine vorbestimmte
Temperatur (110°C im
vorliegenden Ausführungsbeispiel)
fällt.
-
Das
Ergebnis der Diskussion zu den Spezifikationen der Platten 1a und 1b und
der Rippe 5 ist nachfolgend erläutert. Hier werden eine Strömungskanalbreite
der Rippe wf, einer Rippenhöhe
hf, einer Rippenplattendicke tf und eine Plattendicke tp diskutiert.
Die Strömungskanalbereite
der Rippe wf ist ein Maß in
der Richtung senkrecht zu sowohl der Strömungsrichtung X als auch der
Richtung des Zusammensetzens Y an einer Mittelposition in der Richtung der
Rippenhöhe
in dem feinen Strömungskanal.
-
Die
Konstruktionsbedingungen sind wie folgt: die Temperatur des Kühlfluids,
das in den Kühler
strömt,
beträgt
65°C; der
Wärmewert
des Halbleitermoduls 6 beträgt 400 Watt pro Einheit; und
die Strömungsrate
des Kühlfluids
in einem Rohr 1 ist ein konstanter Wert von 1 l/min. Zusätzlich ist
die Beziehung zwischen einer Plattenbreite wp und einer Breite we
des Halbleitermoduls 6 so bestimmt, dass wp > we gilt, Die Plattenbreite
wp ist ein Maß in
der Richtung senkrecht zu sowohl der Strömungsrichtung X als auch der
Richtung des Zusammensetzens Y in einer flachen Oberfläche des
Rohrs 1 gegenüber
dem Halbleitermodul 6. Die Breite we des Halbleitermoduls
ist ein Maß davon
in der Richtung senkrecht zu sowohl der Strömungsrichtung X als auch der
Richtung des Zusammensetzens Y.
-
5 zeigt
die Oberflächentemperatur
Tw des Rohrs, wenn die Strömungskanalbreite
wf der Rippe variiert. Hierbei ist die Rippenhöhe hf auf 4,0 mm gesetzt, die
Rippenplattendicke tf ist auf 0,2 mm gesetzt, und die Plattendicke
tp ist auf 0,4 mm gesetzt.
-
Aus
dem Ergebnis wurde es als möglich
festgestellt, die Oberflächentemperatur
Tw des Rohrs durch Einstellen der Strömungskanalbreite wf der Rippe
auf 1,2 mm oder weniger auf 110°C
oder weniger zu verringern. Es ist bevorzugt, dass die Strömungskanalbreite
wf der Rippe etwa 0,9 mm beträgt, falls
ein Verstopfen mit Fremdstoffen und die Kühlleistung mit berücksichtigt
werden.
-
6 zeigt
die Oberflächentemperatur
Tw des Rohrs, wenn die Rippenhöhe
hf variiert. Hierbei ist die Strömungskanalbreite
wf der Rippe auf 0,9 mm gesetzt, die Rippenplattendicke ist auf
0,2 mm gesetzt, und die Plattendicke tp ist auf 0,4 mm gesetzt.
-
Aus
dem Ergebnis wurde es als möglich
festgestellt, die Oberflächentemperatur
Tw des Rohrs durch Einstellen der Rippenhöhe hf auf 1 mm bis 10 mm auf
110°C oder
weniger zu reduzieren. Es ist bevorzugt, dass die Rippenhöhe hf etwa
4 mm beträgt, falls
das Maß des
Kühlers
in der Richtung des Zusammensetzens Y und die Kühlleistung mit berücksichtigt
werden.
-
7 zeigt
die Oberflächentemperatur
Tw des Rohrs, wenn die Rippenplattendicke tf variiert. Hierbei ist
die Strömungskanalbreite
wf der Rippe auf 0,9 mm gesetzt, die Rippenhöhe hf ist auf 4,0 mm gesetzt
und die Plattendicke tp ist auf 0,4 mm gesetzt.
-
Aus
dem Ergebnis wurde es als möglich
festgestellt, die Oberflächentemperatur
Tw des Rohrs durch Einstellen der Rippenplattendicke tf auf 1 mm oder
weniger auf 110°C
oder weniger zu reduzieren. Aus dem Standpunkt der Kühlleistung
ist es am bevorzugtesten, dass die Rippenplattendicke tf 0,2 mm beträgt. Derzeit
beträgt
die Grenze der Plattendicke etwa 0,03 mm.
-
8 zeigt
die Oberflächentemperatur
Tw des Rohrs, wenn die Plattendicke tp variiert. Hierbei ist die
Strömungskanalbreite
wf der Rippe auf 0,9 mm gesetzt, die Rippenhöhe hf ist auf 4,0 mm gesetzt und
die Rippenplattendicke tf ist auf 0,2 mm gesetzt.
-
Aus
dem Ergebnis wurde es als möglich
festgestellt, die Oberflächentemperatur
Tw des Rohrs durch Einstellen der Plattendicke tp auf 5 mm oder weniger
auf 110°C
oder weniger zu reduzieren. Unter dem Gesichtspunkt der Formbarkeit
bei der Pressformung ist es bevorzugt, dass die Plattendicke tp
0,1 mm oder mehr beträgt,
und unter Berücksichtigung der
Einfachheit des Zwischensetzens zwischen das Halbleitermodul 6 und
die Oberflächen
der Platten 1a und 1b (die Rohrseiten) und der
Formbarkeit, dass die Plattendicke tp etwa 0,4 mm beträgt.
-
Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
kann, da das Rohr 1 durch Verbinden der Ränder der
zwei durch Pressformen geformten Platten 1a und 1b gebildet
ist, die Innenwand des Verbindungsteils, das existiert, wenn das
Rohr durch Extrudieren hergestellt wird, entfernt werden, und es
ist nicht länger notwendig,
die Innenwand durch maschinelle Bearbeitung zu entfernen. Außerdem ist,
da die Plattendicke der Platten 1a und 1b reduziert
werden kann, das Bohren der Verbindungslöcher 11 einfach. Deshalb können die
Herstellungskosten reduziert werden.
-
Da
die Rippe 5 und auch das Rohr 1 ebenfalls durch
Pressformen gebildet werden können,
ist der Herstellungsprozess vereinfacht und die Herstellungskosten
können
reduziert werden.
-
Sowohl
die Tatsache, dass der Teil der Rippe 5, der mit dem Rohr 1 verbunden
ist, bogenförmig
ist, als auch die Tatsache, dass das Rohr 1 und die Rippe 5 dünn gemacht
werden können,
erzeugen einen Synergieeffekt, um eine Verformung des Rohrs 1 einfacher
zu machen, wenn das Halbleitermodul 6 zwischen den Rohren 1 gehalten
ist, und deshalb ist eine Anpassung der gegenüber liegenden Kontaktflächen des
Rohrs 1 und des Halbleitermoduls 6 zueinander einfacher
und das Haftungsvermögen
davon ist verbessert. Als Ergebnis kann der Kontaktwärmewiderstand
davon verringert werden.
-
Da
die Plattendicke der Platten 1a und 1b reduziert
werden kann, kann die Querschnittsfläche des Strömungskanals des Fluidkanals 10 entsprechend
erhöht
werden. Als Ergebnis kann der Strömungswiderstand davon reduziert
werden, und die zum Zirkulieren des Kühlfluids erforderliche Leistung der
Pumpe kann ebenfalls reduziert werden.
-
Da
die Rippen 5 in Bereichen angeordnet sind, in denen die
Rippen 5 bei Betrachtung in der Richtung des Zusammensetzens
Y der Rohre 1 nicht mit den Verbindungslöchern 11 überlappen,
belegen die Rippen 5 keinen übermäßigen Bereich und deshalb kann
der Druckverlust im Vergleich zu dem Fall, wenn die Rippe 5 die
gesamte Fläche
in dem Rohr 1 belegt, entsprechend reduziert werden.
-
Da
sich der Balg 2 einfach in der Richtung des Zusammensetzens
Y ausdehnen und zusammenziehen kann, ist es möglich, den Abstand zwischen
benachbarten Rohren 1 entsprechend der Dicke des Halbleitermoduls 6 bei
der Sandwich-Aufnahme und dem Drücken
der geschichteten (gestapelten) Rohre 1 in der Richtung
des Zusammensetzens Y mittels der Blattfedern zu variieren.
-
Da
die Rippenhöhe
hf größer als
die Strömungskanalbreite
wf der Rippe eingestellt ist, wird die Wärmeübertragungsfläche der
Rippe 5 größer und
die Kühlleistung
ist besser.
-
Da
die Rippenplattendicke tf auf weniger als die Plattendicke tp eingestellt
ist, wenn das Halbleitermodul 6 in engeren Kontakt mit
den Oberflächen der
Platten 1a und 1b (den Oberflächen des Rohrs 1) durch
Ausüben
eines Drucks auf das Halbleitermodul 6 gebracht wird, wird
eine Anpassung der Oberfläche der
Halbleitermoduls 6 und der Platten 1a und 1b zueinander
einfacher, weil sich die Rippe 5 im Vergleich zu den Platten 1a und 1b leichter
verformt, und deshalb ist der Kontaktwärmewiderstand dazwischen reduziert
und die Kühlleistung
ist verbessert.
-
(Zweites Ausführungsbeispiel)
-
Es
wird nun ein Kühler
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erläutert. 9A ist
eine Vorderansicht des Kühlers gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel,
und 9B ist eine Draufsicht des Kühlers in 9A. Die
gleichen Bezugsziffern oder -zeichen sind den gleichen oder ähnlichen
Teilen wie im ersten Ausführungsbeispiel
zugeordnet, und sie werden hier nicht mehr erläutert.
-
In 9B gibt
die gestrichelte Linie die Position an, an welcher die Rippe 5 angeordnet
ist, und die strichpunktierte Linie gibt die Position an, an welcher
das Halbleitermodul 6 angeordnet ist. Wie in 9B dargestellt,
sind die zwei Rippen 5 in dem einen Rohr 1 angeordnet
und die zwei Rippen 5 sind voneinander in einem Abstand δ entlang
der Strömungsrichtung
X des Kühffluids
in dem Fluidkanal 10 angeordnet. Das Halbleitermodul 6 ist
bei Betrachtung in der Richtung des Zusammensetzens Y der Rohre 1 in
dem Bereich angeordnet, in dem die Rippe 5 angeordnet ist.
-
Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist es möglich,
da die zwei Rippen 5 in dem einen Rohr 5 angeordnet
sind, die zwei Rippen 5 mit unterschiedlicher Wärmetauschleistung
gemäß dem Wärmewert, usw.
des Halbleitermoduls richtig zu verwenden.
-
Da
das Kühlfluid
die durch das Halbleitermodul 6 auf der stromaufwärtigen Seite
erzeugte Wärme aufnimmt
und dessen Temperatur steigt, steigt die Temperatur des Halbleitermoduls 6 auf
der stromabwärtigen
Seite entsprechend, aber es ist möglich, die Kühlleistung
des Halbleitermoduls 6 auf der stromabwärtigen Seite durch Ändern des
Typs der Rippe 5 auf der stromabwärtigen Seite zu einem Typ mit
einer höheren
Leistung (zum Beispiel eine versetzte Rippe) zu verbessern. Wenn
das Halbleitermodul 6 auf der stromaufwärtigen Seite einen hohen Wärmewert besitzt,
kann die Kühlleistung
durch Anordnen der Rippe 5 mit höherer Leistung auf der stromaufwärtigen Seite
verbessert werden.
-
Durch
Vorsehen der Abstände δ wird die
Geschwindigkeitsgrenzschicht des Kühlfluids in dem Abstand entfernt
und die Wärmegrenzschicht
des Kühlfluids
wird ebenfalls entfernt, und deshalb ist die Fähigkeit zum Kühlen des
Halbleitermoduls 6 auf der stromabwärtigen Seite des Abstandes δ verbessert. Es
ist für
den Abstand δ effektiv,
gleich oder größer als
1 mm zu sein.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
-
Ein
Kühler
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend erläutert. 10 ist
eine Schnittansicht eines Rohrs in dem Kühler gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich der Aufbau des Rohrs 1 von dem im ersten Ausführungsbeispiel,
aber die übrigen
Teile sind gleich jenen des ersten Ausführungsbeispiels.
-
Wie
in 10 dargestellt, ist das Rohr 1 im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
durch Biegen einer Platte 1c, die eine in eine vorbestimmte
Form durch Pressformen geformte dünne Platte ist, und Verbinden
mittels Löten
der Ränder
der Platte 1c in einem Zustand, in dem die Rippe 5 in
Sandwich-Bauweise zwischen der gebogenen Platte 1c aufgenommen
ist, gebildet.
-
Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist es möglich,
die Anzahl von Teilen, die Zeit des Fertigungsprozesses und deshalb
die Kosten im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem das
Rohr durch die zwei Platten 1a und 1b gebildet
ist, zu reduzieren. Es ist bevorzugt, dass die Platte 1c ein
Lötblechmaterial
mit einem an seiner Innenseite angebrachten Opferanodenmaterial,
um die Lochbildungskorrosion zu verhindern, und ein an seiner Außenseite
angebrachten Lötmaterial,
um die Verbindung effektiv durchzuführen, verwendet. Es ist auch
bevorzugt, dass die Rippe ein Lötblech
verwendet, dessen beiden Seiten mit einem Lötmaterial plattiert sind.
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(Viertes Ausführungsbeispiel)
-
Es
wird nun ein Kühler
gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erläutert. 11A ist eine Schnittansicht des Rohrs 1 in
dem Kühler
gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
in einem freien Zustand, und 11B ist
eine Schnittansicht in einem Zustand, in dem die Rippe 5 durch
eine Knickkraft verformt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich der Aufbau der Rippe 5 von dem im ersten
Ausführungsbeispiel, und
die übrigen
Teile sind gleich jenen des ersten Ausführungsbeispiels.
-
Im
ersten Ausführungsbeispiel
wurde die bogenförmige
Rippe 5, deren mit dem Rohr 1 zu verbindender
Teil in eine Bogenform geformt worden ist, verwendet, aber im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
wird eine rechtwinklige Rippe 5 verwendet, deren mit dem
Rohr 1 zu verbindender Teil in eine flache Form geformt
worden ist, wie in 11A dargestellt.
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Ein
Experiment wurde wie folgt durchgeführt. Ein elektronisches Teil
(nicht dargestellt) wurde an seinen beiden Seiten durch die Rohre 1 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
in Sandwich-Bauweise aufgenommen und eine Belastung wurde in der
Richtung des Zusammensetzens Y ausgeübt. Das Ergebnis war, dass
bei einer Dicke der Rippe 5 von 0,4 mm oder weniger die
Rippe 5 ohne Zufügen eines
Schadens (zum Beispiel der Zerstörung
der Schaltung) für
das elektronische Teil einknickte.
-
Aus
dem Vergleich zwischen der rechteckigen Rippe (gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel)
und der bogenförmigen
Rippe (gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel)
mit der gleichen Dicke von 0,4 mm und dem gleichen Rasterabstand
wurde herausgefunden, dass sich die bogenförmige Rippe unter weniger Belastung
verformte als die rechteckige Rippe, und die bogenförmige Rippe
eine bevorzugtere Form besaß,
um die auf das elektronische Teil ausgeübte Spannung zu reduzieren.
-
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
-
Ein
Kühler
gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nun erläutert. 12A ist
eine Schnittansicht eines Rohrs allein in dem Kühler gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel, und 12B ist eine vergrößerte Schnittansicht eines
Teils B in 12A. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
unterscheiden sich die Konstruktionen des Rohrs 1 und der
Rippe 5 von denen im ersten Ausführungsbeispiel und die übrigen Teile sind
gleich jenen des ersten Ausführungsbeispiels.
-
Die
Platten 1a und 1b im vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind jeweils aus einem blanken Material aus Aluminium gemacht, und
die Rippe 5 ist aus einem Lötblech gemacht, das ein Aluminium-Kernmaterial 50 und
auf seinen beiden Seiten überzogenes
Lötmaterial 51 aufweist.
Zink (Zn) ist dem Kernmaterial 50 zugesetzt. Die Platten 1a und 1b und
die Rippe 5 sind durch die Lötmaterialien 51 der
Rippe verbunden und die zwei Platten 1a und 1b sind
durch ein Lötpastenmaterial,
ein vorplatziertes Lötmaterial oder
dergleichen verbunden. Der Schmelzpunkt der Lötmaterialien ist niedriger
als der Schmelzpunkt des Kernmaterials 50 der Rippe 5 und
der Schmelzpunkt der Platten 1a und 1b.
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Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist es, da die Platten 1a und 1b jeweils aus einem
blanken Material gemacht sind, unwahrscheinlich, dass die Oberflächen der
Platten 1a und 1b (die Oberfläche des Rohrs 1) durch
das Löten
rau werden, und deshalb ist der Kontaktwärmewiderstand zwischen dem
Halbleitermodul 6 und den Platten 1a und 1b reduziert
und die Kühlleistung
ist verbessert.
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Da
Zink (Zn) dem Kernmaterial 50 der Rippe 5 zugesetzt
ist, wird die Rippe 5 im Potential unedler als die Platten 1a und 1b.
Deshalb korrodiert die Rippe 5 vor den Platten 1a und 1b,
und es ist möglich, eine
Lochbildung im Rohr 1 zu verhindern.
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(Sechstes Ausführungsbeispiel)
-
Ein
Kühler
gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nun erläutert. 13A ist
eine Schnittansicht eines Rohrs allein in dem Kühler gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel,
und 13B ist eine vergrößerte Schnittansicht
eines Teils C in 13A. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
unterscheiden sich die Konstruktionen des Rohrs 1 und der
Rippe 5 von jenen im ersten Ausführungsbeispiel, und die übrigen Teile
sind gleich jenen des ersten Ausführungsbeispiels.
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Die
Platten 1a und 1b im vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind jeweils aus einem Lötblech
gemacht, das ein Aluminiumkernmaterial 100 ist, dessen
eine Seite mit einem Opferanodenmaterial 101 überzogen
ist, und beide Platten sind so verbunden, dass das Kernmaterial 100 an
der Außenseite
positioniert ist und das Opferanodenmaterial 101 an der
Innenseite positioniert ist. Das Opferanodenmaterial 101 ist
im Potential (elektrisch) unedler als das Kernmaterial 100.
Die Rippe 5 ist identisch zu der Rippe 5 im fünften Ausführungsbeispiel.
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Gemäß den vorliegenden
Ausführungsbeispielen
korrodiert selbst nach einer vollständigen Korrosion der Rippe 5 das
Opferanodenmaterial 101 vor dem Kernmaterial 100 in
den Platten 1a und 1b, und deshalb kann eine Korrosion
des Kernmaterials 100 der Platten 1a und 1b verhindert
werden, und eine Lochbildung im Rohr 1 kann verhindert
werden.
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Da
die Platten 1a und 1b so verbunden sind, dass
das Kernmaterial 100 außen positioniert ist, ist es
unwahrscheinlich, dass die Oberflächen der Platten 1a und 1b (die
Oberfläche
des Rohrs 1) aufgrund des Lötens rau wird, und deshalb
ist der Kontaktwärmewiderstand
zwischen dem Halbleitermodul 6 und den Platten 1a und 1b reduziert
und die Kühlleistung ist
verbessert.
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Da
Zn dem Kernmaterial 50 der Rippe 5 zugesetzt ist,
wird die Rippe 5 im Potential unedler als die Platten 1a und 1b.
Deshalb korrodiert die Rippe 5 vor den Platten 1a und 1b,
und es ist möglich
eine Lochbildung im Rohr 1 zu verhindern.
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(Siebtes Ausführungsbeispiel)
-
Es
wird nun ein Kühler
gemäß einem
siebten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erläutert. 14A ist eine Schnittansicht eines Rohrs in dem
Kühler
gemäß dem siebten
Ausführungsbeispiel,
und 14B ist eine vergrößerte Schnittansicht
eines Teils D in 14A. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
unterscheiden sich die Aufbauten des Rohrs 1 und der Rippe 5 von
jenen im ersten Ausführungsbeispiel
und die übrigen
Teile sind gleich jenen des ersten Ausführungsbeispiels.
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Die
Platten 1a und 1b im vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind aus einem Lötblech
gemacht, welches das Aluminiumkernmaterial 100 ist, dessen eine
Seite mit einem Lötmaterial 102 überzogen
worden ist, und beide Platten sind so verbunden, dass das Kernmaterial 100 außen positioniert
ist und das Lötmaterial 102 innen
positioniert ist. Die Rippe 5 ist identisch zu der Rippe 5 im
fünften
Ausführungsbeispiel.
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Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
kann, da die Platten 1a und 1b mit dem Lötmaterial 102 beschichtet
sind, die Zeit (Mannstunden) von Montagevorgängen, wie beispielsweise einem Vorgang,
bei dem ein Lötpastenmaterial
aufgebracht wird, reduziert werden.
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Da
die Platten 1a und 1b so verbunden sind, dass
das Kernmaterial 100 außen angeordnet ist, ist es
unwahrscheinlich, dass die Oberflächen der Platten 1a und 1b (die
Oberfläche
des Rohrs 1) durch das Löten rau wird, und deshalb ist
der Kontaktwärmewiderstand
zwischen dem Halbleitermodul 6 und den Platten 1a und 1b reduziert
und die Kühlleistung ist
verbessert.
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Da
Zn dem Kernmaterial 50 der Rippe 5 zugesetzt worden
ist, wird die Rippe 5 im Potential unedler als die Platten 1a und 1b.
Deshalb korrodiert die Rippe 5 vor den Platten 1a und 1b,
und es ist möglich,
eine Lochbildung im Rohr 1 zu verhindern.
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(Achtes Ausführungsbeispiel)
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Ein
Kühler
gemäß einem
achten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend erläutert. 15A ist
eine Schnittansicht eines Rohrs in dem Kühler gemäß dem achten Ausführungsbeispiel,
und 15B ist eine vergrößerte Schnittansicht
eines Teils E in 15A. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
unterscheiden sich die Aufbauten des Rohrs 1 und der Rippe 5 von
jenen im ersten Ausführungsbeispiels,
aber die übrigen
Teile sind gleich jenen des ersten Ausführungsbeispiels.
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Die
Platten 1a und 1b im vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind jeweils aus einem Lötblech
gemacht, in dem das Opferanodenmaterial 101 zwischen dem
Aluminiumkernmaterial 100 und dem Lötmaterial 102 angeordnet
ist, und beide Platten sind so verbunden, dass das Kernmaterial 100 außen angeordnet
ist und das Lötmaterial 102 innen
angeordnet ist. Die Rippe 5 ist identisch zu der Rippe 5 im fünften Ausführungsbeispiel.
-
Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispielen
kann, da die Platten 1a und 1b mit dem Lötmaterial 102 beschichtet
sind, die Zeit (Mannstunden) von Montageprozessen, wie beispielsweise
einem Prozess, bei dem ein Lötpastenmaterial
aufgetragen wird, verringert werden.
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Außerdem korrodiert
das Opferanodenmaterial 101 selbst nach der vollständigen Korrosion
der Rippe 5 vor dem Kernmaterial 100 in den Platten 1a und 1b,
und deshalb kann eine Korrosion des Kernmaterials 100 der
Platten 1a und 1b verhindert werden, und es ist
möglich,
eine Lochbildung im Rohr 1 zu verhindern.
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Da
die Platten 1a und 1b so verbunden sind, dass
das Kernmaterial 100 außen angeordnet ist, ist es
unwahrscheinlich, dass die Oberflächen der Platten 1a und 1b (die
Oberfläche
des Rohrs 1) durch das Löten rau werden, und deshalb
ist der Kontaktwärmewiderstand
zwischen dem Halbleitermodul 6 und den Platten 1a und 1b reduziert
und die Kühlleistung
ist verbessert.
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Da
dem Kernmaterial 50 der Rippe 5 Zn zugesetzt worden
ist, wird die Rippe 5 im Potential unedler als die Platten 1a und 1b.
Deshalb korrodiert die Rippe 5 vor den Platten 1a und 1b,
und es ist möglich,
eine Lochbildung im Rohr 1 zu verhindern.
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(Neuntes Ausführungsbeispiel)
-
Ein
Kühler
gemäß einem
neunten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend erläutert. 16 ist
eine Vorderansicht des Kühler
gemäß dem neunten
Ausführungsbeispiel, und 17 ist
eine Draufsicht des Kühlers
in 16, 18 ist eine Schnittansicht entlang
der Linie II-II in 16, 19 ist
eine Schnittansicht eines Rohrs entlang der Linie III-III in 17,
und 20 ist eine vergrößerte Darstellung eines Teils
C in 16.
-
Wie
in 16 bis 19 dargestellt,
weist der Kühler
mehrere flache Rohre 501 auf, die innen einen Fluidkanal 501a besitzen,
durch den ein Kühlfluid
strömt.
Die mehreren flachen Rohre 501 sind in Lagen in vorbestimmten
Abständen
in der Richtung Y (nachfolgend als die Richtung des Zusammensetzens
Y bezeichnet) senkrecht zu der Richtung X, in welcher das Kühlfluid
in dem Fluidkanal 501a strömt (nachfolgend als die Strömungsrichtung
X bezeichnet), angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird als Kühlfluid
Wasser, das mit einer Frostschutzflüssigkeit auf Ethylenglykolbasis
vermischt ist, verwendet.
-
Das
flache Rohr 501 weist zwei Platten auf, die eine dünne Aluminiumplatte
sind, die durch Pressformen in eine vorbestimmte Form geformt ist. Das
flache Rohr 501 ist durch Verbinden mittels Löten der
Ränder
der zwei Platten in einem Zustand, in dem eine Rippe 502,
die eine durch Pressformen in eine gewellte Form geformte dünne Aluminiumplatte ist,
in Sandwich-Bauweise zwischen den zwei Platten aufgenommen ist,
gebildet.
-
In
dem flachen Rohr 501 sind in der Nähe beider Enden in der Strömungsrichtung
X und im Mittelteil insgesamt drei Engstellen 501b ausgebildet, die
in der Richtung des Zusammensetzens Y eng werden. Die Engestellen 501b verlaufen
in der Richtung senkrecht zu der Richtung des Zusammensetzens Y
und der Strömungsrichtung
X. Die Engstellen 501b sind an Stellen des flachen Rohrs 501 positioniert,
an denen keine Halbleitermodule (später im Detail beschrieben)
gehalten werden.
-
Die
Rippen 502 beschleunigen einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlfluid
und dem flachen Rohr 501 und sind an Stellen angeordnet,
an denen die Engestellen 501b nicht ausgebildet sind.
-
Mit
einem Ende jedes flachen Rohrs 501 ist ein Einlasssammelbehälter 503 aus
Aluminium zum Verteilen des Kühlfluids
auf die flachen Rohre 501 durch Löten verbunden, und mit einem
Ende des Einlasssammelbehälters 503 ist
ein Einlassrohr 504 aus Aluminium, durch das das Kühlfluid
einströmt,
durch Löten
verbunden.
-
Mit
dem anderen Ende jedes flachen Rohrs 501 ist ein Auslasssammelbehälter 505 aus
Aluminium zum Sammeln des Kühlfluids
aus den flachen Rohren 501 durch Löten verbunden, und mit einem Ende
des Auslasssammelbehäters 505 ist
ein Auslassrohr 506 aus Aluminium, durch das das Kühlfluid ausströmt, durch
Löten verbunden.
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Das
Einlassrohr 504 und das Auslassrohr 506 sind mit
einer Pumpe (nicht dargestellt) zum Zirkulieren des Kühlfluids
und mit einem Wärmetauscher
(nicht dargestellt) zum Kühlen
des Kühlfluids verbunden.
-
Zwei
Halbleitermodule eines Doppelseitenkühlungstyps 507, die
Wärme erzeugende
Körper sind,
sind zwischen benachbarten flachen Rohren 501 angeordnet.
Mit anderen Worten sind die Halbleitermodule 507 bei Betrachtung
in der Richtung des Zusammensetzens Y in zwei oder mehr Reihen (zwei Reihen
im vorliegenden Ausführungsbeispiel)
angeordnet. Das flache Rohr 501 und das Halbleitermodul 507 kommen
miteinander direkt oder über
ein Isoliermaterial (eine Keramikplatte in den meisten Fällen) oder
eine Wärmeleitpaste
in Kontakt. Das Halbleitermodul 507 im vorliegenden Ausführungsbeispiel,
das ein IGBT-Element und eine Diode enthält, entspricht dem elektronischen
Teil in der vorliegenden Erfindung.
-
Das
Halbleitermodul 507 ist zwischen den flachen Rohren 501,
auf die in der Richtung des Zusammensetzens Y eine Druckkraft ausgeübt wird, durch
Aufnahme in Sandwich-Bauweise und Drücken der geschichteten (gestapelten)
flachen Rohre 501 von beiden Enden in der Richtung des
Zusammensetzens Y mittels Blattfedern 508 gehalten. Die Blattfeder 508 übt eine
Druckkraft auf jede von mehreren Reihen der Halbleitermodule 507 unabhängig voneinander
aus, indem jede der Reihen, in denen mehrere Halbleitermodule 507 angeordnet
sind, unabhängig
in Sandwich-Bauweise
angeordnet ist und gedrückt
wird.
-
Wie
oben beschrieben, verformt sich das flache Rohr 501, wenn
in der Richtung des Zusammensetzens Y durch die Blattfeder 508 eine
Druckkraft ausgeübt
wird, an den Engstellen 501 in der Richtung des Zusammensetzens
Y, wie in 20 dargestellt, entsprechend
dem Abstand zwischen den flachen Rohren 501 und der Dicke
des Halbleitermoduls 507. Aufgrund dessen kommen beide
flachen Rohre und das Halbleitermodul 507 über deren
gesamte, einander gegenüber
liegenden Flächen
miteinander in engen Kontakt. Außerdem verformt sich das flache Rohr 501,
da eine Druckkraft unabhängig
voneinander auf jede der Reihen ausgeübt wird, selbst wenn benachbarte
Halbleitermodule 507 in der Dicke zueinander variieren,
in der Richtung des Zusammensetzens Y in dem Teil der mittleren
Engstelle 501b, wodurch die Schwankung absorbiert wird.
-
Bei
dem obigen Aufbau strömt
das Kühlfluid, das
durch das Einlassrohr 504 eingeströmt ist, durch den Einlasssammelbehälter 503 in
ein Ende des Fluidkanals 501a jedes der flachen Rohre 501,
strömt durch
den Fluidkanal 501a in den Auslasssammelbehälter 505 und
erreicht das Auslassrohr 506. Dann wird ein Wärmeaustausch
zwischen dem durch den Fluidkanal 501a strömenden Kühlfluid
und dem Halbleitermodul 507 bewirkt, und das Halbleitermodul wird
somit gekühlt.
-
In
dem oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiel verformt sich
das flache Rohr 501 an den Engstellen 501b einfach
in der Richtung des Zusammensetzens Y entsprechend dem Abstand zwischen
den flachen Rohren 501 und der Dicke der Halbleitermodule 507.
Da sich hierbei der Teil des flachen Rohrs 501 zwischen
den Engstellen 501b nicht in einer Bogenform verformt,
kommen das flache Rohr 501 und das Halbleitermodul 507 an
ihren gesamten, einander gegenüber
liegenden Oberflächen
miteinander in engen Kontakt und eine ausreichende Kontaktfläche kann
zwischen dem Halbleitermodul 507 und dem flachen Rohr 501 sichergestellt
werden.
-
Das
einzig erforderliche ist, die Engstellen 501b in dem flachen
Rohr 501 zu bilden, und deshalb kann der obige Effekt ohne
Erhöhen
der Anzahl von Teilen erzielt werden.
-
Außerdem kann,
da sich das flache Rohr 501 an den Engstellen 501b einfach
in der Richtung des Zusammensetzens Y verformt, eine Konzentration der
Belastung auf die Verbindungsteile d zwischen dem flachen Rohr 501 und
den Sammelbehältern 503 und 505 verhindert
werden, wenn sich das flache Rohr 501 verformt (siehe 20),
und die durch die Verformung erzeugte Belastung kann reduziert werden.
-
Wenn
die Sammelbehälter 503 und 505 und das
flache Rohr 501 gelötet
werden, sammelt sich das Lötmaterial
in den Engstellen 501b, und deshalb ist es möglich, zu
verhindern, dass das Lötmaterial bis
zu dem Teil fließt,
an dem das flache Rohr 501 und das Halbleitermodul 507 miteinander
in Kontakt kommen.
-
Da
die Engstellen 501b an den Teilen der flachen Rohre 501 angeordnet
sind, an denen die Halbleitermodule 507 nicht gehalten
werden, ist es möglich,
eine Verkleinerung der Kontaktfläche
zwischen dem Halbleitermodul 507 und dem flachen Rohr 501 zu
vermeiden.
-
Da
eine Druckkraft bei Betrachtung in der Richtung des Zusammensetzens
Y unabhängig
voneinander auf jede der zwei Reihen der Halbleitermodule 507 ausgeübt wird,
verformt sich das flache Rohr 501 selbst bei einer Dickenvariation
benachbarter Halbleitermodule 507 in der Richtung des Zusammensetzens
Y an der mittleren Engstelle 501b, und deshalb kann die
Variation absorbiert werden und der Kontaktwärmewiderstand kann verringert
werden.
-
Da
sich die Engstellen 501b senkrecht zu sowohl der Richtung
des Zusammensetzens Y als auch der Strömungsrichtung X erstrecken,
ist es möglich, die
flachen Rohre 501 an den Engstellen 501b einfach
in der Richtung des Zusammensetzens Y zu verformen.
-
Da
die Rippen 502 an Positionen in dem flachen Rohr 501 angeordnet
sind, an denen die Engstellen 501b nicht ausgebildet sind,
ist es möglich, die
Engstellen 501b zu nutzen, um die Positionen der Rippen 502 im
Herstellungsprozess zu bestimmen.
-
(Zehntes Ausführungsbeispiel)
-
Nachfolgend
wird ein Kühler
gemäß einem zehnten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erläutert. 21 ist
eine Vorderansicht des Kühlers
gemäß dem zehnten
Ausführungsbeispiel. Die
gleichen Bezugsziffern oder -zeichen sind den gleichen oder äquivalenten
Teilen wie im neunten Ausführungsbeispiel
zugeordnet, und es wird zu ihnen keine Erläuterung abgegeben.
-
Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist, wie in 21 dargestellt, eine Verstärkungsplatte 509 vorgesehen,
deren Steifigkeit in der Richtung des Zusammensetzens Y höher als
jene des flachen Rohrs 501 ist. Die Verstärkungsplatte 509 ist
aus Aluminium gemacht und ihre beiden Enden sind durch Löten mit den
Sammelbehältern 503 und 505 verbunden,
und der Zwischenteil ist mit dem flachen Rohr 501 an einem
Ende in der Richtung des Zusammensetzens Y in Kontakt.
-
Nachdem
der Kühler
an zum Beispiel einem Fahrzeug montiert ist, werden zwischen dem
flachen Rohr 501 am anderen Ende in der Richtung des Zusammensetzens
Y und einer festen Wand 510 des Fahrzeugs Schraubenfedern 511 vorgesehen.
Eine Druckkraft wird durch die Schraubenfedern 511 in der Richtung
des Zusammensetzens Y ausgeübt,
und dadurch werden die Halbleitermodule 507 zwischen den
flachen Rohren 501 gehalten. Gleichzeitig wird die Druckkraft
der Schraubenfedern 511 durch die Verstärkungsplatte 509 gehalten.
Die Schraubenfedern 511 drücken unabhängig voneinander auf jede der
Reihen der Halbleitermodule 507, die in zwei oder mehr
Reihen angeordnet sind.
-
Wie
oben beschrieben, verformen sich durch die Ausübung der Druckkraft in der
Richtung des Zusammensetzens Y durch die Schraubenfeder 511 die flachen
Rohre 501 an den Engstellen 501b in der Richtung
des Zusammensetzens Y entsprechend dem Abstand zwischen den flachen
Rohren 501 und der Dicke der Halbleitermodule 507,
und dadurch kommen die flachen Rohre 501 und die Halbleitermodule 507 an
ihren gesamten, einander gegenüber
liegenden Oberflächen
in engen Kontakt. Da eine Druckkraft auf jede der Reihen unabhängig voneinander
ausgeübt
wird, ver formt sich das flache Rohr 501 außerdem,
selbst wenn benachbarte Halbleitermodule 507 in der Dicke
voneinander abweichen, an der Engstelle 501b in der Richtung
des Zusammensetzens Y, und dadurch wird die Abweichung absorbiert.
-
Da
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
die Festigkeit des Kühlers
durch die Verstärkungsplatte 509 verbessert
werden kann, ist es möglich,
eine Verformung des Kühlers
selbst während
des Transport des Kühlers,
der kein Halbleitermodul 507 hält, zu verhindern.
-
Obwohl
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
Schraubenfedern 511 benutzt werden, kann eine Druckkraft
in der Richtung des Zusammensetzens Y auch durch Blattfedern ausgeübt werden.
-
(Elftes Ausführungsbeispiel)
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Ein
Kühler
eines zusammengesetzten Typs gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahem auf 22 bis 26 erläutert.
-
Wie
in 22 dargestellt, kühlt ein Kühler eines zusammengesetzten
Typs 1001 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
elektronische Teile 1004 von ihren beiden Seiten, die jeweils
ein Leistungselement, usw. zum Steuern einer großen Leistung enthalten und
in einer plattenartigen Form ausgebildet sind. Das elektronische
Teil 1004 ist in einen flachen rechtwinkligen Festkörper geformt,
in dem sich eine Leistungselektrode von der eine lange Seite enthaltenden
Außenfläche erstreckt,
und eine weitere Steuerelektrode sich von der die andere lange Seite
enthaltenden Außenfläche erstreckt.
-
Ein
Kühlrohr 1002 ist
in Kontakt mit einer der Hauptflächen
des elektronischen Teils 1004 angeordnet, und ein weiteres
Kühlrohr 1002 ist
in Kontakt mit der anderen Hauptfläche des elektronischen Teils 1004 angeordnet.
Diese Kühlrohre 1002 sind
mit einem Zufuhrsammelabschnitt 1011 und einem Ausgabesammelabschnitt 1012 verbunden,
die an beiden Enden der Kühlrohre 1002 vorgesehen
sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
werden mehrere elektronische Teile 1004 von ihren beiden
Seiten gekühlt.
Deswegen sind mehrere elektronische Teile 1004 und mehrere
Kühlrohre 1002 abwechselnd
angeordnet. In einem zusammengesetzten Körper, in dem mehrere elektronische
Teile 1004 und mehrere Kühlrohre 1002 in Lagen
angeordnet sind, sind die Kühlrohre 1002 in
der Richtung ihres Zusammensetzens an beiden Enden des zusammengesetzten
Körpers
angeordnet.
-
Der
Kühler
eines zusammengesetzten Typs 1001 weist mehrere Kühlrohre 1002 auf,
die jeweils flach sind und mit einem Kältemittelströmungskanals 1021 versehen
sind, durch den ein Kühlmedium 1005 strömt, und
die in Lagen so angeordnet sind, um die elektronischen Teile 1004 in
Sandwich-Bauweise aufzunehmen und von deren beiden Seiten zu halten. Der
Kühler
eines zusammengesetzten Typs 1001 weist den Zufuhrsammelabschnitt 1011 zum
Zuführen
des Kühlmediums 1005 zu
jedem der Kältemittelströmungskanäle 1021 und
den Ausgabesammelabschnitt 1012 zum Ausgeben des Kühlmediums 105 aus
jedem der Kältemittelströmungskanäle 1021 auf.
-
Wie
in 22 und 23 dargestellt,
ist das obige Kühlrohr 1002 mit
vorstehenden Rohrteilen 1022 versehen, die in die Richtung
des Zusammensetzens ragen und offen sind. Wie in 25 dargestellt,
ist das Kühlrohr 1002 durch
Aufbauen von Platten aus Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, hier
beispielsweise Aluminium oder Kupfer, und durch Verbinden der Platten
mittels Verbindungstechniken, wie beispielsweise Löten, aufgebaut.
Die Platten haben insgesamt eine im Wesentlichen rechteckige Form.
Eine Außenschalenplatte 1027,
welche die Außenschale
des Kühlrohr 1002 bildet,
weist Teil, die ein flaches Rohr bilden, das mit dem elektronischen
Teil in Kontakt kommt, um davon Wärme aufzunehmen, und Teile,
die den Zufuhrsammelabschnitt 1011 und den Ausgabesammelabschnitt 1012 bilden,
auf. Die den Zufuhrsammelabschnitt 1011 und den Ausgabesammelabschnitt 1012 bildenden Teile
sind an beiden Enden der Außenschalenplatte 1027 ausgebildet.
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Die
den Zufuhrsammelabschnitt 1011 und den Ausgabesammelabschnitt 1012 bildenden
Teile der Außenschalenplatte 1027 sind
durch die vorstehenden Rohrteile 1022, die in der vertikalen
Richtung von der plattenförmigen
Oberfläche
der Außenschalenplatte 1027 vorstehen,
und Federplattenteile 1023, die in eine Ringform am Umfang
der Fußteile der
vorstehenden Rohrteile 1022 ausgebildet sind und eine vorbestimmte
Breite in der radialen Richtung aufweisen, gekennzeichnet. Die jeweiligen
vorstehenden Rohrteile 1022 verbinden benachbarte Kühlrohre 1022 in
der Richtung des Zusammensetzens, bilden den Zufuhrsammelabschnitt 1011 und den
Ausgabesammelabschnitt 1012, und sehen eine Festigkeit
vor, die ein Knicken in der Richtung des Zusammensetzens verhindern
kann.
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Das
Kühlrohr 1002 kann
das flache Rohrteil, die Federplattenteile 1023 und die
in der Richtung des Zusammensetzens verlaufenden vorstehenden Rohrteile 1022 aufweisen.
Das vorstehende Rohrteil 1022 kann ein separat vorgesehenes
rohrförmiges Element
aufweisen.
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Die
vorstehenden Rohrteile 1022 sind mittels Gegenkopplungsverbindungen
(wie weibliche und männliche
Verbindungen) verbunden. Mit anderen Worten hat das vorstehende
Rohrteil 1022 ein gestuftes vorstehendes Rohrteil mit einem
außen
angeordneten großen
Durchmesser 1223 und ein vorstehendes Rohrteil mit einem
kleinen Durchmesser 1222, das ins Innere des vorstehenden
Rohrteils mit einem großen
Durchmesser 1223 eingesetzt ist. Deswegen weist der Kühler eines
zusammengesetzten Typs 1001 wenigstens zwei Arten von Außenschalenplatten 1027 auf.
Eine der zwei Arten von Außenschalenplatten 1027 hat
das vorstehende Rohrteil mit einem großen Durchmesser 1223,
und die andere Art von Außenschalenplatten 1027 hat
das vorstehende Rohrteil mit einem kleinen Durchmesser 1222.
Diese zwei Arten von Außenschalenplatten 1027 sind
abwechselnd in einer solchen Weise geschichtet (gestapelt), dass
die Oberseiten einer (ersten) Art der Außenschalenplatten 1027 den
Unterseiten der anderen Art zugewandt sind, deren Oberseite ihrerseits der
Unterseite der ersten Art zugewandt ist, usw..
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Der
Kühler
eines zusammengesetzten Typs 1001 weist ferner die Außenschalenplatten 1027 für eine Endnutzung
an seinen beiden Enden auf. Mit anderen Worten bildet eine der Außenschalenplatten 1027 für eine Endnutzung
weder das vorstehende Rohrteil 1022 noch öffnet sie
es. Die andere Außenschalenplatte 1027 für die Endnutzung
ist die für
ein Kühlrohr 1020 zu
benutzende Außenschalenplatte 1027,
die später
beschrieben wird, und bildet anstelle der vorstehenden Rohrteile 1022 vorstehende Öffnungsteile 1024 zum
Anschließen
eines Kältemittel einleitungsrohrs 1031 und
eines Kältemittelausgaberohrs 1032,
wie in 26 dargestellt.
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Das
vorstehende Rohrteil mit einem großen Durchmesser 1223 nimmt
das vorstehende Rohrteil mit einem kleinen Durchmesser 1222 darin
auf. Der in dem vorstehenden Rohrteil mit einem großen Durchmesser 1223 gebildete
Stufenteil funktioniert als Steuerteil zum Steuern der Einschublänge des vorstehenden
Rohrteils mit einem kleinen Durchmesser 1222. Das vordere
Ende des vorstehenden Rohrteils mit einem kleinen Durchmesser 1222 kommt
mit dem Stufenteil in Kontakt und so wird die Einschublänge in der
axialen Richtung gesteuert. Das Stufenteil kann aus einem Ausbauchungsteil
oder einem Wulstteil bestehen, das auf der Außenseite des vorstehenden Rohrteils
mit kleinem Durchmesser 1222 in einer vorstehenden Weise
ausgebildet ist. Es existiert ein Abstand zwischen der Innenfläche des
vorstehenden Rohrteils mit einem großen Durchmesser 1223 und
der Außenfläche des
vorstehenden Rohrteils mit einem kleinen Durchmesser 1222 was
einen Einschaub davon beim Montageprozess erlaubt, aber der Abstand
wird durch Verbinden beider vorstehender Rohrteile durch Löten verschlossen
und abgedichtet.
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Nach
der Verbindung sehen die vorstehenden Rohrteile 1022 eine
Steifigkeit vor, die ein Knicken verhindern können, selbst wenn ein Druck
in der axialen Richtung, d.h. in der Richtung des Zusammensetzens,
der das Federplattenteil 1023 plastisch verformen kann,
darauf ausgeübt
wird.
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An
jedem der Außenkantenteile
der Außenschalenplatte 1027 sind
eine Außenwandfläche 1274,
die in der Richtung des Zusammensetzens aufgestellt ist, ein Flanschteil 1275 mit
einer engen Breite, das sich von der Außenwandfläche 1274 nach außen erstreckt,
und ein Randteil 1276, das sich von dem vorderen Ende des
Flanschteils 1275 schräg weiter
erstreckt, ausgebildet, wie in 23 und 24 dargestellt.
Das Flanschteil 1275 sieht eine Ebene vor, die sich in
der Richtung senkrecht zur Richtung des Zusammensetzens erstreckt.
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Ein
Paar der Außenschalenplatten 1027 wird durch
Löten in
einem Zustand, in dem ihre Flanschteile 1275 so angeordnet
sind, dass sie parallel und in Kontakt zueinander sind, verbunden.
Deshalb werden die Außenschalenplatten 1027 an
ihren Außenkantenteilen
durch den Flanschabschnitt 1275 über eine Ebene senkrecht zur
Richtung des Zusammensetzens dazwischen gestapelt und verbunden.
Andererseits werden die Außenschalenplatten 1027 an den
den Zufuhrsammelabschnitt 1011 und den Ausgabesammelabschnitt 1012 bildenden
Teilen durch Verbinden der vorstehenden Rohrteile 1022 mittels Gegenkupplungsverbindungen über eine
zylindrische Ebene parallel zur Richtung des Zusammensetzens dazwischen
gestapelt und verbunden. Es kann möglich sein, einen Aufbau einzusetzen,
bei dem Flanschteile an den vorderen Enden der sich in den einander
gegenüber
liegenden Richtungen erstreckenden, vorstehenden Rohrteilen 1022 vorgesehen sind
und die Außenschalenplatten über eine
Ebene senkrecht zur Richtung des Zusammensetzens dazwischen gestapelt
und verbunden werden.
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Der
Aufbau, bei dem die vorstehenden Rohrteile 1022 mittels
Gegenkupplungsverbindungen verbunden werden, hat Vorteile dahingehend,
dass der Freiheitsgrad beim Einstellen der Länge in der axialen Richtung
im Vergleich zu der Konstruktion, bei welcher das Zusammensetzen über eine
Ebene senkrecht zur Richtung des Zusammensetzens dazwischen ausgeführt wird,
höher ist,
dass die Herstellung der Außenschalenplatten 1027 beim
Formungsprozess einfach ist, und dass die Kosten niedrig sind.
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Wie
oben beschrieben, lassen benachbarte Kühlrohre 1002 ihre
Kältemittelströmungskanäle 1021 durch
Verbinden der Seitenwände
der vorstehenden Rohrteile 1022 sowie Einsetzen der vorstehenden
Rohrteile 1022 ineinander miteinander in Verbindung treten.
Aufgrund dessen werden der Zufuhrsammelabschnitt 1011 und
der Ausgabesammelabschnitt 1012 gebildet.
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Außerdem weist
das Kühlrohr 1002,
wie in 23 dargestellt, die Federplattenteile 1023 auf, die
sich in der Richtung des Zusammensetzens verformen und die um die
vorstehenden Rohrteile 1022 gebildet sind. Das Federplattenteil 1023 verformt
sich ins Innere des Kühlrohrs 1002,
wenn das elektronische Teil 1004 im Kühler eines zusammengesetzten Typs 1001 angeordnet
wird und der Abstand zwischen benachbarten Kühlrohren 1002 verengt
wird.
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Mit
anderen Worten schichtet der Kühler
eines zusammengesetzten Typs 1001 vor der Aufnahme und
dem Halten der elektronischen Teile 1004 in Sandwich-Bauweise
mehrere Kühlrohre 1002 in
Abständen
etwas weiter als die Dicke der elektronischen Teile 1004 und
verbindet die Kühlrohre 1002 an
ihren vorstehenden Rohrteilen 1002, wie in 24 dargestellt.
Mehrere elektronische Teile 1004 werden zwischen den Kühlrohren 1002 des
Kühlers eines
zusammengesetzten Typs 1001 in einem solchen Zustand angeordnet.
Danach wird der Kühler eines
zusammengesetzten Typs 1001 in der Richtung des Zusammensetzens
zusammengedrückt. Hierdurch
wird eine Druckkraft auf die Federplattenteile 1023 über die
vorstehenden Rohrteile 1022 ausgeübt, und die Federplattenteile 1023 verformen
sich ins Innere des Kühlrohrs 1002,
wie in 23 dargestellt. Als Ergebnis
wird der Abstand zwischen benachbarten Kühlrohren 1002 enger,
die Kühlrohre 1002 und
die elektronischen Teile 1004 kommen miteinander in engen
Kontakt, und die elektronischen Teile 1004 werden in Sandwich-Bauweise
durch die Kühlrohre 1002 aufgenommen
und gehalten.
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Außerdem weist
das Kühlrohr 1002 ein
paar Außenschalenplatten 1027,
eine zwischen dem Paar Außenschalenplatten 1027 angeordnete
Zwischenplatte 1028 und gewellte Innenrippen 1029,
die zwischen der Zwischenplatte 1028 und den Außenschalenplatten 1027 angeordnet
sind, auf, wie in 25 dargestellt.
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Die
Kältemittelströmungskanäle 1021 sind zwischen
der Zwischenplatte 1028 und den Außenschalenplatten 1027 ausgebildet.
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Außerdem sind
die Außenschalenplatten 1027,
die Zwischenplatte 1028 und die Innenrippen 1029 miteinander
durch Löten
verbunden, um das Kühlrohr 1002 zu
bilden.
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Die
Zwischenplatte 1028 hat eine rechtwinklige, plattenartige
Form. Die Zwischenplatte 1028 hat kreisförmige Öffnungsteile 1284 an
ihren beiden Enden, die dem Zufuhrsammelabschnitt 1011 und
dem Ausgabesammelabschnitt 1012 entsprechen. Das Außenrandteil
der Zwischenplatte 1028 kann zwischen den Außenschalenplatten 1027 in
Sandwich-Bauweise aufgenommen und gehalten werden.
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Wie
in 22 dargestellt, weist ein erstes Kühlrohr 1020 von
den mehreren Kühlrohren 1002, das
an einem Ende in der Richtung des Zusammensetzens angeordnet ist,
einen Kältemitteleinleitungseinlass 1013 zum
Einleiten des Kühlmediums 1005 in den
Zufuhrsammelabschnitt 1011 und einen Kältemittelausgabeauslass 1014 zum
Ausgeben des Kühlmediums 1005 aus
dem Ausgabesammelabschnitt 1012 auf. Der Kältemitteleinleitungseinlass 1013 und der
Kältemittelausgabeauslass 1014 weisen
die jeweiligen vorstehenden Öffnungsteile 1024 auf,
die aus dem ersten Kühlrohr 1020 heraus
ragen, wie in 26 dargestellt. Dann werden
das Kältemitteleinleitungsrohr 1031 und
das Kältemittelausgaberohr 1032 in
die jeweiligen vorstehenden Öffnungsteile 1024 des
Kältemittelausgabeauslasses 1013 bzw. des
Kältemittelausgabeauslasses 1014 eingesetzt.
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Das
vorstehende Öffnungsteil 1024 ragt etwa
2 mm von der Hauptfläche
des ersten Kühlrohrs 1020 und
steht mittels eines Kragenformungsprozesses im Wesentlichen senkrecht
von dessen Hauptfläche
auf.
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Außerdem sind
das Kältemitteleinleitungsrohr 1031 und
das Kältemittelausgaberohr 1032 jeweils
mit einem Flanschteil 1034 an einem Teil etwa 2 mm von
der Stirnfläche
jedes öffnenden,
vorderen Endteils 1033 entfernt versehen.
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Die
jeweiligen offenen vorderen Endteile 1033 des Kältemitteleinleitungsrohrs 1031 und
des Kältemittelausgaberohrs 1032 werden
ins Innere der jeweiligen vorstehenden Öffnungsteile 1024 eingesetzt,
und gleichzeitig kommen die Flanschteile 1034 mit den vorderen
Enden der vorstehenden Öffnungsteile 1024 in
Kontakt. Hierdurch ist es unwahrscheinlich, dass die öffnenden
vorderen Endteile 1033 des Kältemitteleinleitungsrohrs 1031 und
des Kältemittelausgaberohrs 1032 bis
ins Innere der Außenschalenplatte 1027 in
dem Kühlrohr 1002 eingesetzt
werden, und deshalb wird der Kältemittelströmungskanal 1021 unwahrscheinlich
gesperrt.
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Das
obige elektronische Teil 1024 ist ein Halbleitermodul,
das Halbleiterelemente wie beispielsweise ein IGBT und Dioden enthält. Das
Halbleitermodul bildet einen Teil eines Wechselrichters für ein Fahrzeug.
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Als
Kühlmedium 1005 wird
Wasser benutzt, das mit einer Frostschutzflüssigkeit auf Ethylenglykolbasis
vermischt ist.
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Ferner
kann das elektronische Teil 1004 in einem Zustand angeordnet
werden, in dem das elektronische Teil in direktem Kontakt mit dem
Kühlrohr 102 ist.
Es ist jedoch gegebenenfalls möglich,
eine Isolierplatte wie beispielsweise Keramik, eine Wärmleitpaste,
usw. zwischen das elektronische Teil 1004 und das Kühlrohr 1002 zu
setzen.
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Als
nächstes
werden nun die Funktionen und Wirkungen des vorliegenden Ausführungsbeispiels erläutert.
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Bei
dem obigen Kühler
eines zusammengesetzten Typs 1001, wie in 22 und 23 dargestellt,
stehen die jeweiligen Kältemittelströmungskanäle 1021 von
benachbarten Kühlrohren
miteinander durch Einsetzen der an den Kühlrohren 1002 gebildeten
vorstehenden Rohrteile ineinander in Verbindung. Deswegen ist es
nicht notwendig, mehrere Kühlrohre 1002 speziell über separat
vorgesehene Elemente zu verbinden, und deshalb kann die Anzahl Teile
reduziert werden und die Herstellung des Kühlers ist einfach.
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Außerdem sind,
wie in 23 gezeigt, die vorstehenden
Rohrteile 1022 benachbarter Kühlrohre 1002 durch
Verbinden der Seitenwände
der vorstehenden Rohrteile 1022 miteinander verbunden. Deshalb
ist es für
den Zufuhrsammelabschnitt 1011 und den Ausgabesammelabschnitt 1012 möglich, einen
Strömungskanaldurchmesser
im Wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des vorstehenden Rohrteils 1022 zu
gewährleisten.
Hierdurch ist es möglich,
nicht nur den Strömungswiderstand
im Zufuhrsammelabschnitt 1011 und im Ausgabesammelabschnitt 1012 zu
verringern, sondern auch einen Druckverlust zu verhindern. Deswegen
kann das Kühlmedium 1005 gleichmäßig in mehrere
Kühlrohre 1002 geleitet
werden, und außerdem
können
mehrere elektronische Teile 1004 gleich gekühlt werden.
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Wie
in 23 dargestellt, weist das Kühlrohr 1002 die um
die vorstehenden Rohrteile 1022 gebildeten Federplattenteile 1023 auf.
Hierdurch ist es möglich,
den Abstand zwischen benachbarten Kühlrohren 1002 einfach
einzustellen und die elektronischen Teile 1004 einfach
und fest zwischen benachbarten Kühlrohren 1002 anzuordnen.
Als Ergebnis kann das elektronische Teil 1004 in engen
Kontakt mit den Kühlrohren 1002 gebracht
werden.
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Das
Kühlrohr 1002 weist
ein Paar Außenschalenplatten 1027,
die Zwischenplatte 1028 und die Innenrippen 1029 auf.
Hierdurch ist es möglich, das
Kühlrohr 1002 mit
einer so genannten Streckschalenkonstruktion zu erhalten, indem
die Außenschalenplatten 1027,
die Zwischenplatte 1028 und die Innenrippen 29 nach
ihrer separaten Herstellung durch Pressformen und dergleichen verbunden
werden. Deshalb kann das Kühlrohr 1002 einfach
hergestellt werden.
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Außerdem wird
es einfach, die Innenrippen 1029 an gewünschten Stellen (Bereichen)
auszubilden. Deswegen kann das Ausbilden des Zufuhrsammelabschnitts 1011 und
des Ausgabesammelabschnitts 1012 einfach durch Nicht-Anordnen der Innenrippen 1029 in
Bereichen, an denen der Zufuhrsammelabschnitt 1011 und
der Ausgabesammelabschnitt 1012 gebildet werden, gemacht
werden.
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In
diesem Fall sind, wie in 25 dargestellt, die
Kältemittelströmungskanäle 1021 als
Ergebnis in der Richtung des Zusammensetzens der Kühlrohre 1002 in
zwei Reihen gebildet. Jedoch ist es möglich, die Wärmeübertragung
zwischen den an beiden Enden des Kühlrohrs 1002 angeordneten
elektronischen Teilen 1004 zu verhindern. Deshalb ist es
zum Beispiel möglich,
die Beeinflussung eines anderen elektronischen Teils 1004 durch
den schnellen Temperaturanstieg eines der elektronischen Teile 1004 zu
verhindern.
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Der
Kältemitteleinleitungseinlass 1013 und der
Kältemittelausgabeauslass 1014 des
ersten Kühlrohrs 1020 sind
jeweils mit dem vorstehenden Öffnungsteil 1024 versehen,
wie in 26 dargestellt. Deswegen ist
es möglich,
ein Sperren des Strömungskanals
zwischen dem Zufuhrsammelabschnitt 1011 und dem Ausgabesammelabschnitt 1012 sowie des
Kältemittelströmungskanals 1021 durch
das Kältemitteleinleitungsrohr 1031 und
das Kältemittelausgaberohr 1032 zu
verhindern. Deshalb ist es für
das erste Kühlrohr 1020 auch
möglich,
eine Strömungskanalquerschnittsfläche ähnlich jener
der anderen Kühlrohre 1002 zu gewährleisten,
und als Ergebnis können
die elektronischen Teile 1004 gleich gekühlt werden.
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Wie
oben beschrieben, ist es gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
möglich,
einen Kühler
eines zusammengesetzten Typs vorzusehen, der nicht nur die Herstellungskosten
reduzieren kann, sondern auch einen gleichmäßigen Kühlmedienstrom zu mehreren Kühlrohren
machen kann.
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(Zwölftes Ausführungsbeispiel)
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Ein
zwölftes
Ausführungsbeispiel
ist, wie in 27 bis 29 dargestellt,
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem ein Kühlrohr 1002 ein
Federplattenteil 1023 aufweist, das um eines eines Paares
von einander gegenüber
liegend angeordneten, vorstehenden Rohrteilen 1022 ausgebildet
ist, und kein Federplattenteil 1023 um das andere vorstehende
Rohrteil 1022 aufweist.
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Das
Kühlrohr 1002 weist
das Federplattenteil 1023 auf, das um eines eines Paares
der vorstehenden Rohrteile 1022 ausgebildet ist, welches
stromab des Zufuhrsammelabschnitts 1011 vorgesehen ist.
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Außerdem ist
ein Strömungsgleichrichterteil 1025 am
Einlassteil des Kühlrohrs 1002,
das ein Teil der so verformten Zwischenplatte 1028 ist,
dass sie in der stromaufwärtigen
Seite des Zufuhrsammelabschnitts 1011 enthalten ist, vorgesehen.
Das Strömungsgleichrichterteil 1025 steuert
die Strömungskanalquerschnittsfläche am Einlassteil
einer der zwei Reihen Kältemittelströmungskanäle 1021,
welche die Zwischenplatte 1028 in Sandwich-Bauweise zwischen
sich haben, gleich jener des anderen Kältemittelströmungskanals 1021.
Das Strömungsgleichrichterteil 1025 ist
an der Kante des Öffnungsteils 1284 der
Zwischenplatte 1028 ausgebildet. Das Strömungsgleichrichterteil 1025 stellt
die Strömungsrate des
auf den oberen und den unteren Strömungskanal, die durch die Zwischenplatte 1028 definiert
sind, zu verteilenden Kältemittelfluids
ein. Es ist möglich, durch
die Form des Strömungsgleichrichterteils 1025 die
Strömungsrate
des gleichmäßig oder
ungleichmäßig zu verteilenden
Kältemittelfluids
entsprechend zum Beispiel dem Kühlbedarf
der elektronischen Teile 1004, welche die zu kühlenden
Gegenstände
sind, einzustellen. Das Strömungsgleichrichterteil 1025 ist durch Verformen
des Randteils des Öffnungsteils
der Zwischenplatte 1028 um ein vorbestimmtes Verformungsmaß in der
gleichen Richtung, in welcher sich das Federplattenteil 1023,
das nur bei einem der Kühlrohre
vorgesehen ist, verformt, ausgebildet.
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Wie
oben beschrieben, enthalten Verfahren zum Bilden des Federplattenteils 1023 um
nur eines der vorstehenden Rohrteile 1022, d.h. Verfahren
zum Verformen nur eines Teils, zum Beispiel ein Verfahren, bei dem
das andere vorstehende Rohrteil 1022 durch eine Druckkraft
in der Richtung des Zusammensetzens durch Verstärken des aufstehenden Teils
des anderen vorstehenden Rohrteils 1022 an einer Verformung
gehindert wird, wie in 28 und 29 gezeigt.
Mit anderen Worten ist das in 28 gezeigte
Verfahren ein Verfahren, bei dem der Krümmungsradius der Außenschalenplatten 1027 am
aufstehendend Teil des anderen vorstehenden Rohrteils 1022 vergrößert ist.
Das in 29 dargestellte Verfahren ist
ein Verfahren, bei dem eine Füllung 1022 aus
einem Lötmaterial,
die durch Verbinden der vorstehenden Rohrteile 1022 benachbarter
Kühlrohre 1002 durch
Löten gebildet
wird, zum Überlappen
des aufstehenden Teils des anderen vorstehenden Rohrteils 1022 gemacht
ist.
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Der
Rest ist gleich dem elften Ausführungsbeispiel.
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Im
Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird es einfach, den Kühler
eines zusammengesetzten Typs 1 so herzustellen, dass er
eine konstante Form in einem Zustand hat, in dem das elektronische
Teil 1004 in Sandwich-Bauweise aufgenommen und dazwischen
gehalten ist.
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Mit
anderen Worten können,
falls die Federplattenteile 1023 um beide vorstehenden
Rohrteile 1022 vorgesehen und wie im elften Ausführungsbeispiel
verformt sind (siehe 23), die zwei vorstehenden Rohrteile
im Verformungsmaß zueinander abweichen.
Dann wird es in diesem Fall, falls ein Versuch unternommen wird,
das Verformungsmaß der Federplattenteile 1023 einzustellen,
notwendig, verschiedene Bedingungen, wie beispielsweise die Drosselrate
(Reduktionsfläche)
während
des Pressformens und die Plattendicken des Kühlrohrs 1002, exakt
zu steuern.
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Deshalb
wird es, wie oben beschrieben, durch Vorsehen des Federplattenteils 1023 an
nur einem der vorstehenden Rohrteile 1022 einfach, eine spezielle
Verformung, wenn das elektronische Teil 1004 in Sandwich-Bauweise
durch die Kühlrohre 1002 aufgenommen
und gehalten wird, im Wesentlichen entsprechend dem Design durchzuführen.
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Außerdem weist
das Kühlrohr 1002 das
um das vorstehende Rohrteil 1022 stromab des Zufuhrsammelabschnitts 1011,
das eines eines Paares der vorstehenden Rohrteile 1022 ist,
ausgebildete Federplattenteil 1023 auf. Deswegen ist es
möglich,
zu verhindern, dass die ruhige Zufuhr des Kühlmediums 1005 aus
dem Zufuhrsammelabschnitt 1011 zum Kühlrohr 1002 durch
das Federplattenteil 1023 blockiert wird.
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Mit
anderen Worten kann, falls, wie in 30 dargestellt,
das Federplattenteil 1023 um nur eines eines Paares der
vorstehenden Rohrteile 1022, das stromauf des Zufuhrsammelabschnitts 1011 ausgebildet
ist, vorgesehen ist, die gleichmäßige Zufuhr des
Kühlmediums 1005 aus
dem Zufuhrsammelabschnitt 1011 zum Kühlrohr 1002 blockiert
werden. Mit anderen Worten kann, wenn das Kühlmedium 1005 aus
dem Zufuhrsammelabschnitt 1011 zum Kühlrohr 1002 geleitet
wird, die Strömung
des Kühlmediums 1005 in
der Nähe
des Federplattenteils 1023 getrennt werden.
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Weitere
Teile haben die gleichen Funktionen und Wirkungen wie jene des elften
Ausführungsbeispiels.
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(Dreizehntes Ausführungsbeispiel)
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Ein
dreizehntes Ausführungsbeispiel
ist, wie in 31 dargestellt, ein Ausführungsbeispiel,
bei dem das Kühlrohr 1002 ein
Drosselteil (Flächenreduktionsteil) 1026 zum
Verengen der Breite des Kältemittelströmungskanals 1021 am
Einlassteil des Kältemittelströmungskanals 1021 aufweist.
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Das
Kühlrohr 1002 ist
mit dem Federplattenteil 1023 und dem Strömungsgleichrichterteil 1025 versehen,
wie im zwölften
Ausführungsbeispiel.
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Das
Drosselteil 1026 wird gleichzeitig geformt, wenn die Außenschalenplatte 1027 durch Pressformen
geformt wird.
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Das
Drosselteil 1026 erstreckt sich kontinuierlich über einen
Teil der Außenschalenplatte 1027 in
der Breitenrichtung der Außenschalenplatte,
der den flachen Teil des Kühlrohrs 1002 bildet.
Das Drosselteil 1026 ist an der Außenschalenplatte 1027 bei Betrachtung
von außen
in eine nutenartige Form geformt. Das Drosselteil 1026 verringert
die Höhe
des Kältemittelströmungskanals 1021 in
der Richtung des Zusammensetzens. Das Drosselteil 1026 kann als
diskret angeordnetes Vertiefungsteil ausgebildet sein.
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Das
Drosselteil 1026 ist stromab des Federplattenteils 1023 angeordnet.
Genauer ist das Drosselteil 1026 zwischen einem Teil des
Kühlrohrs 1002, der
mit dem elektronischen Teil 1004 in Kontakt kommt, und
dem Federplattenteil 1023 angeordnet. Mit anderen Worten
ist das Drosselteil 1026 stromauf des Teils des Kühlrohrs 1002 angeordnet,
der mit dem elektronischen Teil 1004 in Kontakt kommt.
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Das
Drosselteil 1026 kann auch stromab des Teils des Kühlrohrs 1002,
der mit dem elektronischen Teil 1004 in Kontakt kommt,
angeordnet sein. Ferner kann das Drosselteil 1026 auch
sowohl stromauf als auch stromab des Teils des Kühlrohrs 1002, der
mit dem elektronischen Teil 1004 in Kontakt kommt, angeordnet
werden.
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Das
Drosselteil 1026 hat eine größere Steifigkeit als das Federplattenteil 1023.
Das Federplattenteil 1023 kann als ein Teil mit einer relativ
kleinen Steifigkeit angesehen werden, das sich in der Richtung des
Zusammensetzens leicht plastisch verformt.
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Die
Form der Drosselteils 1026 ist so spezifiziert, dass die
Strömungskanalquerschnittsfläche des
Kältemittelströmungskanals 1021 am
Drosselteil 1026 minimal ist. Dann sind alle Kühlrohre 1002 so gemacht,
dass sie die gleiche minimale Strömungskanalquerschnittsfläche haben.
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Weitere
Merkmale sind gleich jenen des elften Ausführungsbeispiels.
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Im
Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels
kann, selbst wenn die Verbindungsfläche zwischen dem Sammelabschnitt
und dem Kältemittelströmungskanal
sich wegen der Verformung des Federplattenteils 1023 verändert, die
Strömungsrate
im Kältemittelströmungskanal
mittels des Drosselteils 1026 auf einen gewünschten
Wert eingestellt werden. Diese Konstruktion zeigt einen vorteilhaften
Effekt, wenn das Verformungsmaß unter
mehreren Federplattenteilen 1023 variiert. Mit anderen
Worten wird es einfach, selbst wenn das Verformungsmaß unter
den Federplattenteilen 1023 variiert, die minimale Strömungskanalquerschnittsfläche gleichmäßig in mehreren
Kältemittelströmungskanälen 1021 zu
machen, und deshalb kann die Strömungsrate
des Kühlmediums 1004 zu
den jeweiligen Kältemittelströmungskanälen 1021 gleichmäßig gemacht
werden.
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Weitere
Teile haben die gleichen Funktionen und Wirkungen wie jene des elften
Ausführungsbeispiels.
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(Vierzehntes Ausführungsbeispiel)
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Ein
vierzehntes Ausführungsbeispiel
ist, wie in 32 und 33 dargestellt,
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem Metallplatten als Außenschalenplatte 1027,
Zwischenplatte 1028 und Innenrippe 1029, die alle
das Kühlrohr 1002 bilden,
verwendet werden.
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Mit
anderen Worten ist die Außenschalenplatte 1027 aus
einem Lötblech
mit einem Kernmaterial 1271 und einem auf der Innenseite
des Kernmaterials 1271 angeordneten Lötmaterial 1272 gemacht.
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Die
Zwischenplatte 1028 und die Innenrippe 1029 bestehen
aus Metallplatten mit einem unedleren Metall (d.h. das Korrosionspotential
ist geringer) als das Kernmaterial 1271 der Außenschalenplatte 1027.
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Ein
Paar der Außenschalenplatten 1027 verbindet
die Innenseiten an ihren Enden miteinander.
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Im
Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels
ist, wie in 33 dargestellt, das vorstehende Rohrteil 1022 mit
dem auf seiner Innenseite angeordneten Lötmaterial 1272 versehen.
Dann kommt, wenn die vorstehenden Rohrteile 1022 benachbarter Kühlrohre 1002 ineinander
eingesetzt werden, das auf der Innenseite eines der vorstehenden
Rohrteile 1022 angeordnete Lötmaterial 1272 mit
der Außenseite
des Kernmaterials 1271 des anderen vorstehenden Rohrteils 1022 in
Kontakt. Deshalb werden durch Heizen des Kontaktteils in diesem
Zustand die vorstehenden Rohrteile 1022 miteinander durch
das Lötmaterial 1272 verbunden.
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Aluminium
(Al) kann als Kernmaterial 1271 verwendet werden, und das
Lötmaterial 1272 der
Außenschalenplatte 1027 und
ein metallisches Material, das Aluminium ist, dem Zink (Zn) zugesetzt
worden ist, können
als Zwischenplatte 1028, Innenrippe 1029, usw.
verwendet werden.
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Der
Rest ist gleich dem elften Ausführungsbeispiel.
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33 zeigt
einen Zustand des Federplattenteils 1023 vor der Verformung.
Dies ist anwendbar auf 35 bis 37, die
später
beschrieben werden.
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Im
Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels
kann eine Korrosion der Außenschalenplatten 1027 verhindert
werden, indem die Innenrippe 1029 und die Zwischenplatte 1028 vor
der Außenschalenplatte 1027 korrodieren
dürfen.
Deswegen kann ein Austritt des Kühlmediums 1005 aus
dem Kühlrohr 1002 verhindert
werden.
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Da
das Lötmaterial 1272 auf
den zu verbindenden Oberflächen
eines Paares der Außenschalenplatten 1027 angeordnet
ist, ist es möglich,
ein Paar Außenschalenplatten 1027 durch
Löten miteinander
zu verbinden und das Kühlrohr 1002 einfach herzustellen.
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Wie
in 33 dargestellt, ist das Lötmaterial 1272 auf
der Innenseite des vorstehenden Rohrteils 1022 angeordnet,
und deshalb kommt, wenn die vorstehenden Rohrteile 1022 benachbarter
Kühlrohre 1002 ineinander
eingesetzt werden, das auf der Innenseite eines der vorstehenden
Rohrteile 1022 angeordnete Lötmaterial 1272 mit
der Außenseite
des Kernmaterials 1271 des anderen vorstehenden Rohrteils 1022 in
Kontakt. Hierdurch ist es möglich, die
vorstehenden Rohrteile 1022 mittels des Lötmaterials 1272 einfach
miteinander zu verbinden.
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Weitere
Teile haben die gleichen Funktionen und Wirkungen wie im elften
Ausführungsbeispiel.
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(Fünfzehntes Ausführungsbeispiel)
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Ein
fünfzehntes
Ausführungsbeispiel
ist ein Ausführungsbeispiel,
bei dem, wie in 34 und 35 gezeigt,
als Außenschalenplatte 1027 ein Lötblech mit
einem Kernmaterial 1271, einem auf der Innenseite des Kernmaterials 1271 angeordneten Opferanodenmaterial 1273 und
einem auf der Innenseite des Opferanodenmaterials 1273 angeordneten Lötmaterial 1272 verwendet
wird.
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Ein
metallisches Material, das Aluminium (Al) ist, dem Zink (Zn) zugesetzt
worden ist, kann als Opferanodenmaterial 1273 verwendet
werden.
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Weitere
Teile sind gleich jenen des vierzehnten Ausführungsbeispiels.
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Im
Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels
kann eine Korrosion des Kernmaterials 1271 verhindert werden,
indem das Opferanodenmaterial 1271 vor dem Kernmaterial 1271 auch
in der Außenschalenplatte 1027 korrodieren
darf. Deswegen ist ein Fortschreiten der Korrosion in der Dickenrichtung der
Außenschalenplatte 1027 unwahrscheinlich,
und eine Lochbildung im Kühlrohr 1002 kann
verhindert werden.
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Weitere
Merkmale haben die gleichen Funktionen und Wirkungen wie jene des
vierzehnten Ausführungsbeispiels.
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(Sechzehntes Ausführungsbeispiel)
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Ein
sechzehntes Ausführungsbeispiel
ist, wie in 36 und 37 dargestellt,
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem als Außenschalenplatte 1027 ein
Lötblech
mit einem Kernmaterial 1271 und einem auf der Innenseite
des Kernmaterials 1271 angeordneten Opferanodenmaterial 1273 verwendet
wird.
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Eine
Zwischenplatte 1028 ist aus einem Lötblech mit einem Kernmaterial 1281 und
einem auf beiden Seiten des Kernmaterials 1281 angeordneten Lötmaterial 1282 gemacht.
Eine Innenrippe besteht aus einer Metallplatte mit einem unedleren
Metall (ein Metall mit einem geringeren Korrosionspotential) als das
Kernmaterial 1271 der Außenschalenplatte 1027.
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Ein
metallisches Material, das Aluminium (Al) ist, dem Zink (Zn) zugesetzt
worden ist, kann als die die Innenrippe 1029 bildende Metallplatte
und als Opferanodenmaterial verwendet werden.
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Ein
Paar Außenschalenplatten
wird durch Verbinden der Innenseiten an ihren Enden mit beiden Seiten
an den Enden der Zwischenplatte 1028 gebildet.
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Außerdem besteht
das vorstehende Rohrteil 1022, wie in 37 gezeigt,
aus der Außenschalenplatte 1027,
auf welcher das Lötmaterial
nicht angeordnet ist. Deshalb werden die vorstehenden Rohrteile 1022 benachbarter
Kühlrohre 1002 durch
neues Aufbringen eines Lötpastenmaterials,
eines Ringlötmaterials,
usw. (nicht dargestellt) verbunden.
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Weitere
Merkmale sind gleich jenen des elften Ausführungsbeispiels.
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Im
Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels
wird es möglich,
die gesamte Innenseite des Kühlrohrs 1002 mit
dem Opferanodenmaterial 1273 zu überdecken, um eine Korrosion
des Kernmaterials 1271 der Außenschalenplatte 1027 zu
verhindern und eine Lochbildung im Kühlrohr 1002 zu verhindern.
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Außerdem ist
ein Paar Außenschalenplatten 1027 mit
den Endteilen beider Seiten der Zwischenplatte 1028, auf
deren beiden Seiten das Lötmaterial 1282 angeordnet
worden ist, verbunden. Deshalb ist es möglich, einfach ein Paar Außenschalenplatten 1027 durch
Löten mit
der Zwischenplatte 1028 zu verbinden und einfach das Kühlrohr 1002 herzustellen.
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Weitere
Merkmale haben die gleichen Funktionen und Wirkungen wie jene des
elften Ausführungsbeispiels.
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(Weitere Ausführungsbeispiele)
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In
den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
wird Aluminium als Material eines Rohrs und einer Rippe verwendet,
aber ein metallisches Material wie beispielsweise Kupfer und Kunstharz
können ebenfalls
als Material eines Rohrs und einer Rippe benutzt werden, und in
diesem Fall ist ein Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit bevorzugt.
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In
jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele wird mit einer
Frostschutzflüssigkeit auf
Ethylenglykolbasis vermischtes Wasser als Kühlfluid benutzt, aber ein natürliches
Kältemittel
wie beispielsweise Wasser und Ammoniak, ein Kältemittel auf Fluorcarbonbasis
wie beispielsweise Fluorinat, ein Kältemittel auf Chlorfluorkohlenwasserstoffbasis wie
beispielsweise HCFC123 und HFC134a, ein Kältemittel auf Alkoholbasis
wie beispielsweise Methanol und Alkohol, und ein Kältemittel
auf Ketonbasis wie beispielsweise Azeton, können ebenfalls als Kühlfluid
benutzt werden.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
ist die vorliegende Erfindung auf das Kühlen eines Halbleitermoduls
eines Doppelseitenkühlungstyps
eines Wechselrichters für
ein Hybrid-Elektrofahrzeug angewendet, aber die vorliegende Erfindung
kann ebenso auf das Kühlen
zum Beispiel eines Halbleitermoduls eines Motorantriebswechselrichters für eine industrielle
Maschine, einen Klimaanlagen-Wechselrichter zur Klimatisierung von
Gebäuden
und dergleichen angewendet werden.
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Der
Kühler
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann zusätzlich
zu dem Halbleitermodul 6 auch ein elektronisches Teil wie
beispielsweise einen Leistungstransistor, einen Leistungs-FET und
ein IGBT kühlen.
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Während die
Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsbeispiele zu Veranschaulichungszwecken
beschrieben worden ist, sollte es für den Fachmann offensichtlich
sein, dass zahlreiche Modifikationen daran ausgeführt werden
können, ohne
das Grundkonzept und den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.