DE102013219388A1

DE102013219388A1 - Kühlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102013219388A1
Application number: DE102013219388.2A
Authority: DE
Inventors: Shogo Mori; Yuri Otobe; Naoki Kato; Shinsuke Nishi
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2014-04-03
Also published as: JP2014072395A; KR20140042736A; CN103715154A; US20140090809A1

Abstract

Eine Kühlungsvorrichtung, mit der ein Wärmeelement verbindbar ist, hat eine Basis, eine Vielzahl von ersten Gruppen von Stiftrippen und eine Vielzahl von zweiten Gruppen von Stiftrippen. Die zweiten Gruppen und die ersten Gruppen sind abwechselnd in einer Strömungsrichtung angeordnet, in der ein Kühlmedium durch einen Durchgang der Basis hindurch strömt. Eine zweite äußerste Stiftrippe von jeder zweiten Gruppe ist von einer Seitenfläche der Basis weiter entfernt als eine erste äußerste Stiftrippe von jeder ersten Gruppe. Eine Breite zwischen einer Seitenfläche der zweiten äußersten Stiftrippe von jeder zweiten Gruppe und der Seitenfläche der Basis ist der gleiche wie oder größer als eine Breite zwischen einer Seitenfläche der Stiftrippe von jeder ersten Gruppe, die benachbart zu der ersten äußersten Stiftrippe der ersten Gruppe ist, und der Seitenfläche der zweiten äußersten Stiftrippe.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlungsvorrichtung, die ein Wärmeelement, das mit einer Basis verbunden ist, über ein Kühlmedium kühlt, das durch einen Durchgang der Basis hindurch strömt.
Die japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2012-29539 offenbart eine Kühlungsvorrichtung mit einer Basis, an der ein Wärmeelement, wie eine elektronische Komponente, von außen montiert ist und in der ein Durchgang ausgebildet ist, um ein Hindurchströmen eines Kühlmediums zum Kühlen des Wärmeelements zu gestatten.
In der Kühlungsvorrichtung, die in der vorstehenden Veröffentlichung offenbart ist, sind eine Vielzahl von Stiftrippen in einer gestaffelten Anordnung in dem Durchgang der Basis zum Erhöhen der Kontaktfläche zwischen der Innenfläche des Durchgangs und dem Kühlmedium vorgesehen. Durch Übertragen der Wärme, die von dem Wärmeelement abgestrahlt wird, zu der Basis, fördern die Stiftrippen eine Wärmeabstrahlung von der Innenfläche des Durchgangs zu dem Kühlmedium, um dadurch das Wärmeelement effizient zu kühlen.
Die Kühlungsvorrichtung, die in der vorstehenden Veröffentlichung offenbart ist, hat eine Durchgangssteuerungseinheit zwischen den Stiftrippen und der inneren Seitenfläche des Durchgangs, die sich entlang einer Strömungsrichtung des Kühlmediums in dem Durchgang erstreckt. Die Durchgangssteuerungseinheit führt das Kühlmedium, das durch den Durchgang hindurch strömt, von der inneren Seitenfläche des Durchgangs weg, sodass das Kühlmedium zu dem Bereich der Basis strömt, in dem die Stiftrippen ausgebildet sind. Deshalb wird verhindert, dass das Kühlmedium durch den Spalt zwischen der inneren Seitenfläche des Durchgangs und den Stiftrippen hindurch strömt, ohne durch den Bereich der Basis hindurch zu strömen, mit dem Ergebnis, dass das Wärmeelement weiter effizient gekühlt wird.
In der vorstehend beschriebenen Kühlungsvorrichtung, bei der die Durchgangssteuerungseinheit in dem Durchgang der Basis angeordnet ist, muss ein Raum in dem Durchgang für die Durchgangssteuerungseinheit gewährleistet werden, was die Basis vergrößert.
In der Kühlungsvorrichtung verringert das Vorsehen der Durchgangssteuerungseinheit die Querschnittsfläche des Durchgangs der Basis, wodurch der Spalt zwischen der Durchgangssteuerungseinheit und den Stiftrippen verringert wird, sodass ein Druckverlust, der auftritt, wenn das Kühlmedium durch den Durchgang hindurch strömt, erhöht ist, was es erschwert, dass das Kühlmedium sanft durch den Durchgang hindurch strömt.
Die vorliegende Erfindung ist auf das Vorsehen einer Kühlungsvorrichtung gerichtet, die eine verringerte Größe hat und die ein sanftes Strömen eines Kühlmediums gestattet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kühlungsvorrichtung vorgesehen, mit der ein Wärmeelement verbunden werden kann. Die Kühlungsvorrichtung hat eine Basis, eine Vielzahl von ersten Gruppen von Stiftrippen und eine Vielzahl von zweiten Gruppen von Stiftrippen. Die Basis hat einen Durchgang, durch den hindurch ein Kühlmedium strömt. Die ersten Gruppen von Stiftrippen sind in dem Durchgang gelegen und benachbart zu dem Wärmeelement. Die Stiftrippen von jeder ersten Gruppe sind in einer Breitenrichtung angeordnet, die senkrecht zu einer Strömungsrichtung ist, in der das Kühlmedium durch den Durchgang hindurch strömt. Eine der Stiftrippen von jeder ersten Gruppe, die am nächsten zu einer Seitenfläche der Basis in der ersten Gruppe gelegen ist, ist eine erste äußerste Stiftrippe. Die zweiten Gruppen von Stiftrippen sind in dem Durchgang und benachbart zu dem Wärmeelement gelegen. Die Stiftrippen von jeder zweiten Gruppe sind in der Breitenrichtung angeordnet, die senkrecht zu der Strömungsrichtung ist, in der das Kühlmedium durch den Durchgang hindurch strömt. Eine der Stiftrippen von jeder zweiten Gruppe, die am nächsten zu der Seitenfläche der Basis in der zweiten Gruppe gelegen ist, ist eine zweite äußerste Stiftrippe. Die zweiten Gruppen und die ersten Gruppen sind abwechselnd in der Strömungsrichtung angeordnet. Die Stiftrippen der zweiten Gruppen und der ersten Gruppen sind in einer gestaffelten Anordnung vorgesehen. Die zweite äußerste Stiftrippe von jeder zweiten Gruppe ist von der Seitenfläche der Basis weiter entfernt als die erste äußerste Stiftrippe von jeder ersten Gruppe. Eine Breite zwischen einer Seitenfläche der zweiten äußersten Stiftrippe von jeder zweiten Gruppe und der Seitenfläche der Basis ist die gleiche wie oder größer als eine Breite zwischen einer Seitenfläche der Stiftrippe von jeder ersten Gruppe, die benachbart zu der ersten äußersten Stiftrippe der ersten Gruppe ist, und der Seitenfläche der zweiten äußersten Stiftrippe.
Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden offensichtlich von der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, die beispielhaft Prinzipien der Erfindung darstellen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung zusammen mit Aufgaben und Vorteilen von dieser kann am Besten durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden.
1 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Kühlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine horizontale Schnittansicht, die die Kühlungsvorrichtung von 1 zeigt;
3 ist eine vergrößerte Fragmentansicht, die die Kühlungsvorrichtung von 2 zeigt;
4 ist eine schematische Ansicht, die eine Kühlungsvorrichtung eines Vergleichsbeispiels zeigt;
5 ist eine schematische Ansicht, die die Kühlungsvorrichtung von 1 darstellt;
6 ist eine vergrößerte schematische Fragmentansicht, die die Kühlungsvorrichtung von 1 darstellt;
7A ist eine Fragmentschnittansicht, die eine Kühlungsvorrichtung gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt; und
7B ist eine Fragmentschnittansicht, die eine Kühlungsvorrichtung gemäß einer weiteren Modifikation gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
KURZBESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das Folgende beschreibt die Kühlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 bis 6. Mit Bezug auf 1 ist die Kühlungsvorrichtung durch Bezugszeichen 10 bezeichnet und hat eine Basis 20. Die Basis 20 hat ein erstes Basisbauteil 21 und ein zweites Basisbauteil 22, die miteinander verbunden sind. Die Bauteile 21 und 22 sind beide aus Aluminium hergestellt und haben im Wesentlichen die gleiche Form. Jedes der Bauteile 21 und 22 hat eine rechteckige äußere Platte 23, zwei Seitenwände 25A, die sich von den jeweiligen zwei kurzen Seiten der äußeren Platte 23 erstrecken, zwei Seitenwände 25B, die sich von den jeweiligen zwei langen Seiten der äußeren Platte 23 erstrecken, und ein plattenartiges Verbindungsstück 26, das sich von den Enden der Seitenwände 25A und 25B horizontal nach außen erstreckt.
Die Basis 20 hat in sich einen Innenraum S, der als ein Durchgang dient, durch den hindurch ein Kühlmedium strömt. Eine Halbleitervorrichtung 28, die als ein Wärmeelement dient, ist mit der äußeren Platte 23 des ersten Basisbauteils 21 über eine rechteckige isolierende Basisplatte 27 an der äußeren Fläche der äußeren Platte 23 verbunden, deren innere Fläche dem Innenraum S zugewandt ist. Im Speziellen ist die isolierende Basisplatte 27 an ihrer unteren Fläche mit dem ersten Basisbauteil 21 über eine Metallplatte (nicht gezeigt) verbunden, die als eine Verbindungslage dient. Es sei angemerkt, dass die längsseitige Richtung der isolierenden Basisplatte 27 zu der des ersten Basisbauteils 21 korrespondiert. Die Halbleitervorrichtung 28 ist an der oberen Fläche der isolierenden Basisplatte 27 über eine Metallplatte (nicht gezeigt) montiert, die als eine Verdrahtungslage dient.
Eine rechteckige Stützplatte 23 ist zwischen dem ersten Basisbauteil 21 und dem zweiten Basisbauteil 22 angeordnet und stützt eine Vielzahl von Stiftrippen 31 in dem Innenraum S der Basis 20. Die Stützplatte 32 hat in einer Draufseicht im Wesentlichen die gleiche Form und die gleiche Größe wie das äußere Profil der Verbindungsstücke 26 des ersten und zweiten Basisbauteils 21 und 22. Die Stützplatte 32 ist zwischen den Verbindungsstücken 26 der Basisbauteile 21 und 22 so gehalten, dass die entgegensetzten Flächen der Stützplatte 32 den äußeren Platten 23 der Basisbauteile 21 bzw. 22 zugewandt sind. Das Verbindungsstück 26 des ersten Basisbauteils 21, das Verbindungsstück 26 des zweiten Basisbauteils 22 und die Stützplatte 32 sind durch Löten dichtend miteinander verbunden. Die Stützplatte 32, die derartig in der Kühlungsvorrichtung angeordnet ist, trennt den Innenraum S in einen ersten Durchgang S1 (2) und einen zweiten Durchgang S2 (1).
Die Seitenwände 25A und das Verbindungsstück 26 des ersten Basisbauteils 21 haben Aussparungen 33A und 34A (siehe 2). Die Seitenwände 25A und das Verbindungsstück 26 des zweiten Basisbauteils 22 haben auch Aussparungen 33B und 34B. Mit den Verbindungsstücken 26 des ersten und zweiten Basisbauteils 21 und 22, die in Lage an der Stützplatte 32 an den entgegengesetzten Flächen von dieser verbunden sind, gestatten die Aussparungen 33A und 34A des ersten Basisbauteils, dass der erste Durchgang S1 mit der Außenseite der Basis 20 in Verbindung ist. In gleicher Weise gestatten die Aussparungen 33B und 34B des zweiten Basisbauteils 22, dass der zweite Durchgang S2 mit der Außenseite der Basis 20 in Verbindung ist.
Ein zylindrisches Einlassrohr 41 ist mit den Basisbauteilen 21 und 22 an den Aussparungen 33A und 33B von diesen verbunden, sodass ein Kühlmedium in den ersten und zweiten Durchgang S1 und S2 über die Öffnungen strömt, die durch die Aussparungen 33A bzw. 33B ausgebildet sind. Darüber hinaus ist ein zylindrisches Auslassrohr 42 mit den Basisbauteilen 21 und 22 an den Aussparungen 34A und 34B von diesen verbunden, sodass ein Kühlmedium über Öffnungen, die durch die Aussparungen 34A bzw. 34B ausgebildet sind, aus dem ersten und dem zweiten Durchgang S1 und S2 ausströmt. Somit strömt das Kühlmedium von dem Einlassrohr 41 in Richtung zu dem Auslassrohr 2 in der Richtung entlang der langen Seite der Basisbauteile 21 und 22.
Mit Bezug auf 2 sind die Stiftrippen 31 an sowohl der oberen als auch der unteren Fläche der Stützplatte 32 in einer gestaffelten Anordnung in einer Draufsicht ausgebildet, um dadurch Stiftrippeneinheiten 50 zu bilden. Die gestaffelten Anordnungen der Stiftrippen 31 an der oberen und unteren Fläche der Stützplatte 32 sind die gleichen. Im Speziellen umfassen die Stiftrippen 31 an jeder der entgegengesetzten Flächen der Stützplatte 32 in der dargestellten Ausführungsform (Stiftrippe an einer Fläche, die in der Zeichnung gezeigt ist) sieben Reihen von Stiftrippen 31, wobei die Reihen in der Richtung entlang der langen Seite der Stützplatte 21 (oder in der Strömungsrichtung), in der das das Kühlmedium durch den Innenraum S hindurch strömt) im Wesentlichen in gleichem Abstand angeordnet sind. Im Speziellen umfassen die sieben Reihen drei erste Reihen von Stiftrippen, wobei jede Reihe drei erste Stiftrippen 31B umfasst, die in einem vorbestimmten Beabstandungsintervall in der Richtung entlang der kurzen Seite der Stützplatte 32 angeordnet sind, und vier zweite Reihen von Stiftrippen, wobei jede Reihe vier zweite Stiftrippen 31A hat, die in dem gleichen Beabstandungsintervall in der gleichen Richtung wie die ersten Stiftrippen 31B angeordnet sind. Des Weiteren sind die ersten Reihen der ersten Stiftrippen 31B und die zweiten Reihen der zweiten Stiftrippen 31A abwechselnd in der Strömungsrichtung angeordnet und die ersten und zweiten Stiftrippen 31B und 31A von beliebigen zwei benachbarten ersten und zweiten Reihen sind in einer gestaffelten Anordnung angeordnet, wie klar in 2 gezeigt ist.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, sind alle Stiftrippen 31 zylindrisch in der Form mit der gleichen Länge und dem gleichen Durchmesser und erstrecken sich von den jeweiligen Flächen der Stützplatte 32. Alle Stiftrippen 31, die sich von der oberen Fläche der Stützplatte 32 nach oben erstrecken, sind an ihren oberen Enden mit der äußeren Platte 23 des ersten Basisbauteils 21 verbunden. Alle Stiftrippen 31, die sich von der unteren Fläche der Stützplatte 32 nach unten erstrecken, sind mit den unteren Enden von sich mit der äußeren Platte 23 des zweiten Basisbauteils 22 verbunden.
Jede der inneren Seitenflächen der Seitenwände 25B der Basisbauteile 21 und 22, die sich entlang der Strömungsrichtung des Kühlmediums erstrecken, sind mit drei Vorsprüngen 60 ausgebildet, die von der inneren Seitenfläche nach innen vorstehen und in dem gleichen Abstand wie die Stiftrippen 31 in der Strömungsrichtung beabstandet sind, wie in 2 und 3 gezeigt ist. Wie in 2 gesehen werden kann, hat jeder Vorsprung 60 die Form eines Segments eines Kreises, der der gleiche ist wie der Kreis der zylindrischen Stiftrippe 31 in einem Horizontalschnitt der Basis 20 (das Segment des Kreises ist kleiner als der Halbkreis). Der Vorsprung 60 ist so ausgebildet, dass dessen Vertikalschnitt sich in Richtung zu dem Ende allmählich verringert. Der Vorsprung 60 ist so ausgebildet, dass eine beliebige Normale zu der Außenumfangsfläche des Vorsprungs 60 nach innen zu dem Innenraum S der Basisbauteile 21 und 22 weg von der Seitenwand 25B gerichtet ist.
Mit der Stützplatte 32, die zwischen den Verbindungsstücken 26 der Basisbauteile 21 und 22 gehalten ist, sind die Vorsprünge 60 und die ersten Stiftrippen 31B entlang drei parallelen Phantomlinien angeordnet, die sich in der Richtung entlang der kurzen Seite der Stützplatte 32 (oder in einer Breitenrichtung senkrecht zu der Strömungsrichtung) erstrecken. In der vorliegenden Ausführungsform bilden die ersten Stiftrippen 31B und die Vorsprünge 60, die entlang drei parallelen Phantomlinien angeordnet sind, die sich in der Breitenrichtung erstrecken, eine erste Gruppe von Stiftrippen. In diesem Fall werden die Vorsprünge 60, die einen Teil der Seitenwände 25B der Basisbauteile 21 und 22 bilden, als die ersten äußersten Stiftrippen der ersten Gruppen von Stiftrippen betrachtet.
In der vorliegenden Ausführungsform bilden vier Reihen von zweiten Stiftrippen 31A, die entlang der Breitenrichtung quer zur Strömungsrichtung angeordnet sind, zweite Gruppen von Stiftrippen. Die zweiten Stiftrippen 31A, die am Nächsten zu den entgegengesetzten Seitenwänden 25B der Basisbauteile 21 und 22 in jeder der zweiten Gruppen von Stiftrippen gelegen sind, werden als die zweiten äußersten Stiftrippen 31A1 betrachtet. Anders als die ersten äußersten Stiftrippen sind die zweiten äußersten Stiftrippen 31A1 von den Seitenwänden 25B der Basisbauteile 21 und 22 getrennt. In dieser Hinsicht sind die Vorsprünge 60 näher zu den Seitenflächen der Seitenwände 25B, die sich entlang der Strömungsrichtung des Kühlmediums in dem Innenraum S erstrecken, als die zweiten äußersten Stiftrippen 31A1. Das heißt die zweiten äußersten Stiftrippen 31A1 sind von den Seitenflächen der Seitenwände 25B weiter entfernt als die Vorsprünge 60.
Es sei angemerkt, dass der Abstand L1 oder der kürzeste Abstand zwischen der Außenumfangsfläche (Seitenfläche) der zweiten äußersten Stiftrippe 31A1 und der inneren Seitenfläche der benachbarten Seitenwand 25B von jedem der Basisbauteile 21 und 22 größer ist als der Abstand L2 oder der kürzeste Abstand zwischen der Außenumfangsfläche (Seitenfläche) der ersten Stiftrippe 31B, die am Nächsten zu dem Vorsprung 60 in der ersten Gruppe von Stiftrippen gelegen ist, und der Außenumfangsfläche (Seitenfläche) von deren benachbarter zweiten äußersten Stiftrippe 31A1. Deshalb ist die Breite W1 zwischen der Außenumfangsfläche der zweiten äußersten Stiftrippe 31A1 und der inneren Seitenfläche der benachbarten Seitenwand 25B von jedem der Basisbauteile 21 und 22 größer als die Breite W2 zwischen der Außenumfangsfläche der ersten Stiftrippe 31B, die am Nächsten zu dem Vorsprung 60 in der ersten Gruppe von Stiftrippen gelegen ist, und der Außenumfangsfläche (Seitenfläche) von deren benachbarter zweiter äußerster Stiftrippe 31A1.
Der Abstand L3 oder der kürzeste Abstand zwischen der Außenumfangsfläche des Vorsprungs 60 und der Außenumfangsfläche von dessen benachbarter zweiter äußerster Stiftrippe 31A1 ist im Wesentlichen der gleiche wie der Abstand L2. Deshalb ist die Breite W3 zwischen der Außenumfangsfläche des Vorsprungs 60 und der Außenumfangsfläche von dessen benachbarter zweiter äußerster Stiftrippe 31A1 im Wesentlichen der gleiche wie die Breite W2.
Im Folgenden wird der Betrieb der vorstehend beschrieben Kühlungsvorrichtung 10 beschrieben. Mit Bezug auf 4, die die Weise darstellt, in der das Kühlmedium in der Kühlungsvorrichtung eines Vergleichsbeispiels strömt, die durch Bezugszeichen 110 bezeichnet ist, strömt das Kühlmedium nicht nur durch den Bereich P1 des Innenraums S, in dem Stiftrippen 131 ausgebildet sind, wie durch durchgehende Pfeile in 4 gekennzeichnet ist, sondern ein Teil des Kühlmediums strömt durch den Bereich P2 des Innenraums S zwischen den äußersten Reihen von Stiftrippen 131 und den inneren Seitenflächen der Basis 120, wie durch strichgepunktete Pfeile in 4 gekennzeichnet ist. Das Kühlmedium, das durch den Bereich P2 strömt, trägt nur sehr gering zu einer Wärmeabstrahlung von der Basis 120 durch die Stiftrippen 131 bei, sodass ein effizientes Kühlen der Halbleitervorrichtung 28, die mit der Basis 120 verbunden ist, nicht erreicht werden kann.
Mit Bezug auf 5, die die Weise darstellt, in der das Kühlmedium in der Kühlungsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform strömt, ist andererseits die Breite W1 zwischen der Außenumfangsfläche der zweiten äußersten Stiftrippe 31A1 und der inneren Seitenfläche von deren benachbarter Seitenwand 25B in der Kühlungsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform kleiner als die Breite W11 zwischen der Seitenwand 125B und der Stiftrippe 131, die benachbart zu der Seitenwand 125B ist, in der Kühlungsvorrichtung 110 des Vergleichsbeispiels, die in 4 gezeigt ist. Somit strömt das Kühlmedium stetig durch den Bereich P1 des Innenraums S, wie durch durchgehende Pfeile in 5 gekennzeichnet ist. Deshalb trägt das Kühlmedium in effizienter Weise stark zu einer Wärmeabstrahlung von der Basis 20 durch die Stiftrippen 31 bei, wodurch die Halbleitervorrichtung 28, die mit der Basis 20 verbunden ist, effizient gekühlt wird.
Die Breite W4 des Innenraums S der Basis 20 der Kühlungsvorrichtung 10 in der vorliegenden Ausführungsform kann kleiner sein als die Breite W14 des Innenraums S der Basis 120 der Kühlungsvorrichtung 110. Deshalb ist die Abmessung der Basis 20 in der Breitenrichtung senkrecht zu der Strömungsrichtung des Kühlmediums verringert und daher ist die Basis 20 kleiner gemacht.
In der vorliegenden Ausführungsform, in der der Innenraum S der Basis 20 die Breite W4 hat, hat kein Durchgang des Kühlmediums, das durch den Innenraum S der Basis 20 hindurch strömt, eine Breite, die im Vergleich zu der Breite W2 verringert ist. Deshalb wird verhindert, dass sich der Druckverlust, der auftritt, wenn das Kühlmedium durch den Innenraum S der Basis 20 hindurch strömt, erhöht.
Mit Bezug auf 6 wird das Kühlmedium, das entlang der Seitenwand 25B der Basis 20 strömt, nach innen weg von der Seitenwand 25B durch den Vorsprung 60 geführt, wie durch eine Pfeillinie gekennzeichnet ist. Deshalb wird das Kühlmedium geführt, um zu dem Bereich P1 des Innenraums S zu strömen.
Die Breite W3 ist im Wesentlichen die gleiche wie die Breite W2. In der vorliegenden Ausführungsform, in der der Vorsprung 60 an der Seitenwand 25B der Basis 20 ausgebildet ist, hat kein Durchgang des Kühlmediums, das durch den Innenraum S der Basis 20 hindurch strömt, eine Breite, die im Vergleich zu der Breite W2 verringert ist. Deshalb wird verhindert, dass sich der Druckverlust, der auftritt, wenn das Kühlmedium durch den Innenraum S der Basis 20 hindurch strömt, erhöht.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform hat die folgenden vorteilhaften Effekte.

(1) In der vorliegenden Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, in der die Breite W1 zwischen der Außenumfangsfläche der zweiten äußersten Stiftrippe 31A1 und der inneren Seitenfläche von deren benachbarter Seitenwand 25B von jedem der Basisbauteile 21 und 22 größer ist als die Breite W2 zwischen der Außenumfangsfläche der ersten Stiftrippe 31B benachbart zu dem Vorsprung 60 in der ersten Gruppe von Stiftrippen und der Außenumfangsfläche von dessen benachbarter zweiter äußerster Stiftrippe 31A1, ist die Seitenwand 25B der Basisbauteile 21 und 22 nahe zu den Stiftrippen 31 gelegen, während ein ausreichender Raum oder Abstand für die Breite W1 zwischen der zweiten äußersten Stiftrippe 31A1 und deren benachbarter Seitenwand 25B der Basisbauteile 21 und 22 gewährleistet ist. Somit kann das Kühlmedium stetig durch den Bereich P1 des Innenraums S strömen, und es wird verhindert, dass sich der Druckverlust erhöht, der auftritt, wenn das Kühlmedium durch den Innenraum S der Basis 20 hindurch strömt. Deshalb hilft solch ein sanftes Strömen des Kühlmediums durch den Bereich P1 des Innenraums S hindurch, die Halbleitervorrichtung 28 effizient zu kühlen. Darüber hinaus ist in der vorliegenden Ausführungsform, in der die innere Seitenfläche der Basis 20 nahe zu den Stiftrippen 31 gelegen ist, die Breitenabmessung des Innenraums S verringert, wodurch die Größe der Basis 20 mit dem Innenraum S verringert ist und daher die Größe der Kühlungsvorrichtung 10 verringert ist.
(2) Die Breite W3 zwischen der Außenumfangsfläche des Vorsprungs 60 und der Außenumfangsfläche von dessen benachbarter zweiter äußerster Stiftrippe 31A1 ist im Wesentlichen die gleiche wie die Breite W2 zwischen der Außenumfangsfläche der ersten Stiftrippe 31B benachbart zu dem Vorsprung 60 in der ersten Gruppe von Stiftrippen und der Außenumfangsfläche von dessen benachbarter zweiter äußerster Stiftrippe 31A1. Darüber hinaus ist die Breite W1 zwischen der Außenumfangsfläche der zweiten äußersten Stiftrippe 31A1 und der inneren Seitenfläche von deren benachbarter Seitenwand 25B von jedem der Basisbauteile 21 und 22 größer als die Breite W3 zwischen der Außenumfangsfläche des Vorsprungs 60 und der Außenumfangsfläche von dessen benachbarter zweiten äußersten Stiftrippe 31A1. Somit ist die Breite W1 größer als die Breite W2. Da ein ausreichender Raum oder Abstand für die Breite W1 gewährleistet ist, wird verhindert, dass sich der Druckverlust erhöht, der auftritt, wenn das Kühlmedium durch den Innenraum S der Basis 20 hindurch strömt.
(3) In der vorliegenden Ausführungsform führt der Vorsprung 60, der ausgebildet ist, um in den Innenraum S von der Seitenwand 25B vorzustehen, die sich entlang der Strömungsrichtung des Kühlmediums in dem Innenraum S erstreckt, das Kühlmedium zu dem Bereich P1 des Innenraums S, wodurch gestattet wird, dass das Kühlmedium weiter stetig durch den Bereich P1 des Innenraums S hindurch strömt.
(4) In der vorliegenden Ausführungsform, in der der Vorsprung 60 so ausgebildet ist, dass dessen vertikaler Schnitt sich allmählich in Richtung zu seinem Ende verringert, selbst falls der Abstand L3 relativ klein festgelegt ist, wird ein ausreichender Raum oder Abstand für die Breite zwischen der Außenumfangsfläche des Vorsprungs 60 und der Außenumfangsfläche von dessen benachbarter zweiter äußerster Stiftrippe 31A1 gewährleistet. Deshalb wird der Druckverlust, der auftritt, wenn das Kühlmedium durch den Raum zwischen dem Vorsprung 60 und dessen benachbarter zweiter äußerster Stiftrippe 31A1 hindurch strömt, weiter verringert.
(5) Die Basis 20 ist durch die Stiftrippen 31 verstärkt, wodurch deren Steifigkeit erhöht ist. Deshalb beschränkt die verstärkte Basis 20 ein Wölben der Basis 20, das aufgrund des Unterschieds des linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen der isolierenden Basisplatte 27 und der Basis 20 auftritt.

Die vorliegende Ausführungsform kann realisiert werden, wie beispielhaft nachstehend beschrieben ist.
Mit Bezug auf 7A kann der Vorsprung 60 in der Form eines Halbzylinders ausgebildet sein, der einen Halbkreis eines Kreises hat, der der gleiche ist wie der der zylindrischen Stiftrippe 31 in einem horizontalen Schnitt der Basis 20.
Mit Bezug auf 7B kann der Vorsprung 60 in der Form eines Teilzylinders ausgebildet sein, der einen Teilkreis eines Kreises hat, der der gleiche ist wie der der zylindrischen Stiftrippe 31, und der in einem horizontalen Schnitt größer ist als der Halbzylinder von 7A.
In der vorstehenden Ausführungsform kann eine Gestaltung so sein, dass die Breite W1 zwischen der Außenumfangsfläche der zweiten äußersten Stiftrippe 31A1 und der inneren Seitenfläche von deren benachbarter Seitenwand 25B von jedem der Basisbauteile 21 und 22 die gleiche ist wie die Breite W2 zwischen der Außenumfangsfläche der ersten Stiftrippe 31B benachbart zu dem Vorsprung 60 in der ersten Gruppe von Stiftrippen und der Außenumfangsfläche von dessen benachbarter zweiter äußerster Stiftrippe 31A1.
In der vorstehend beschrieben Ausführungsform können Vorsprünge, die in der Form ähnlich zu den Vorsprüngen 60 sind, die in 6, 7A und 7B gezeigt sind, ausgebildet sein, um sich von den entgegensetzten Flächen der Stützplatte 32 zu erstrecken.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform können die Vorsprünge, wie die Vorsprünge 60, die in 6, 7A und 7B gezeigt sind, die Form eines Teilzylinders haben, der einen Teilkreis eines Kreises mit einem Durchmesser hat, der sich von dem der zylindrischen Stiftrippe 31 unterscheidet.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform müssen die Vorsprünge 60 von 6, 7A und 7B nicht in einer Teilzylinderform ausgebildet sein. Der Vorsprung 60 kann ausgebildet sein, um eine kugelige äußere Fläche zu haben. In solch einem Aufbau ist die Strömungsrichtung des Kühlmediums, das durch den Raum zwischen dem Vorsprung 60 und dessen benachbarter Stiftrippe 31 hindurch geht, zu der Richtung geändert, die normal zu der kugeligen Außenfläche des Vorsprungs 60 ist. Deshalb wird das Kühlmedium, das in den Innenraum S der Basis 20 strömt, effizient zu dem Bereich des Innenraums S geführt, in dem die Stiftrippen 31 ausgebildet sind.
In der vorstehend beschrieben Ausführungsform können die Stiftrippen 31 durch einen Stift von einer mehreckigen Säulenform, wie ein dreieckiges Prisma oder ein viereckiges Prisma, ersetzt sein.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform können die Stiftrippen 31 in einem Gittermuster in einer Draufsicht angeordnet sein.
In der vorstehend beschrieben Ausführungsform kann die Anzahl von Stiftrippen 31, die durch die Stützplatte 32 gestützt sind, je nach Wunsch geändert sein.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann die Stützplatte 32 modifiziert sein, um die Stiftrippen 31 nur an einer Seite von sich zu haben, ohne den Innenraum S in den oberen und unteren Raum aufzuteilen.
Eine Kühlungsvorrichtung, mit der ein Wärmeelement verbindbar ist, hat eine Basis, eine Vielzahl von ersten Gruppen von Stiftrippen und eine Vielzahl von zweiten Gruppen von Stiftrippen. Die zweiten Gruppen und die ersten Gruppen sind abwechselnd in einer Strömungsrichtung angeordnet, in der ein Kühlmedium durch einen Durchgang der Basis hindurch strömt. Eine zweite äußerste Stiftrippe von jeder zweiten Gruppe ist von einer Seitenfläche der Basis weiter entfernt als eine erste äußerste Stiftrippe von jeder ersten Gruppe. Eine Breite zwischen einer Seitenfläche der zweiten äußersten Stiftrippe von jeder zweiten Gruppe und der Seitenfläche der Basis ist der gleiche wie oder größer als eine Breite zwischen einer Seitenfläche der Stiftrippe von jeder ersten Gruppe, die benachbart zu der ersten äußersten Stiftrippe der ersten Gruppe ist, und der Seitenfläche der zweiten äußersten Stiftrippe.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012-29539 [0002]

Claims

Kühlungsvorrichtung (10), mit der ein Wärmeelement (28) verbindbar ist, wobei die Kühlungsvorrichtung (10) eine Basis (20) mit einem Durchgang (S) hat, durch den hindurch ein Kühlmedium strömt, wobei eine Vielzahl von Stiftrippen (31A, 31B, 60) in dem Durchgang (S) und benachbart zu dem Wärmeelement (28) angeordnet sind, wobei die Stiftrippen (31A, 31B, 60) in einer gestaffelten Anordnung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Stiftrippen (31A, 31B, 60) eine Vielzahl von ersten Gruppen von Stiftrippen (31B, 60) und eine Vielzahl von zweiten Gruppen von Stiftrippen (31A) umfassen, wobei die Stiftrippen (31B, 60) von jeder ersten Gruppe in einer Breitenrichtung angeordnet sind, die senkrecht zu einer Strömungsrichtung ist, in der das Kühlmedium durch den Durchgang (S) hindurch strömt, wobei eine der Stiftrippen (31B, 60) von jeder ersten Gruppe, die am Nächsten zu einer Seitenfläche (25A, 25B) der Basis (20) in der ersten Gruppe gelegen ist, eine erste äußerste Stiftrippe (60) ist, wobei die Stiftrippen (31A) von jeder zweiten Gruppe in der Breitenrichtung angeordnet sind, die senkrecht zu der Strömungsrichtung ist, in der das Kühlmedium durch den Durchgang (S) hindurch strömt, wobei eine der Stiftrippen (31A) von jeder zweiten Gruppe, die am Nächsten zu der Seitenfläche (25A, 25B) der Basis (20) in der zweiten Gruppe gelegen ist, eine zweite äußerste Stiftrippe (31A1) ist, wobei die zweiten Gruppen und die ersten Gruppen abwechselnd in der Strömungsrichtung angeordnet sind, wobei die zweite äußerste Stiftrippe (31A1) von jeder zweiten Gruppe von der Seitenfläche (25A, 25B) der Basis (20) weiter entfernt ist als die erste äußerste Stiftrippe (60) von jeder ersten Gruppe, wobei eine Breite (W1) zwischen einer Seitenfläche der zweiten äußersten Stiftrippe (31A1) von jeder zweiten Gruppe und der Seitenfläche (25A, 25B) der Basis (20) die gleiche ist wie oder größer ist als eine Breite (W2) zwischen einer Seitenfläche der Stiftrippe (31B) von jeder ersten Gruppe, die benachbart zu der ersten äußersten Stiftrippe (60) der ersten Gruppe ist, und der Seitenfläche der zweiten äußersten Stiftrippe (31A1).
Kühlungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite (W3) zwischen einer Seitenfläche der ersten äußersten Stiftrippe (60) und der Seitenfläche der zweiten äußersten Stiftrippe (31A1) die gleiche ist wie die Breite (W2) zwischen der Seitenfläche der Stiftrippe (31B) von jeder ersten Gruppe, die benachbart zu der ersten äußersten Stiftrippe (60) der ersten Gruppe ist, und der Seitenfläche der zweiten äußersten Stiftrippe (31A1).
Kühlungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äußerste Stiftrippe (60) ein Vorsprung ist, der ausgebildet ist, um von der Seitenfläche (25A, 25B) der Basis (20) vorzustehen.
Kühlungsvorrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung so ausgebildet ist, dass sich sein Querschnitt in Richtung zu seinem Ende allmählich verringert.
Kühlungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeelement (28) eine Halbleitervorrichtung ist, die über eine isolierende Basisplatte (27) mit der Basis (20) verbunden ist.