DE112007001424T5

DE112007001424T5 - Kühlkörper und Kühler

Info

Publication number: DE112007001424T5
Application number: DE112007001424T
Authority: DE
Inventors: Tadafumi Yoshida; Hiroshi Osada; Yutaka Yokoi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-06-14
Filing date: 2007-06-12
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2027-06-13
Also published as: CN101473432A; WO2007145352A1; CN101473432B; JP2007335588A; JP4675283B2; DE112007001424B4; US20090250195A1; US8291967B2

Abstract

Kühlkörper mit:
einer Vielzahl von Lamellen (1a, 2a, 3a, 7);
wobei die Lamellen (1a, 2a, 3a, 7) ausgebildet sind, um als Trennwände der Strömungsbahnen eines Kühlmittels zu dienen,
wobei die Lamellen (1a, 2a, 3a, 7) derart ausgebildet sind, dass das Kühlmittel entlang deren Oberfläche strömt,
einem Vereinigungsraum (36, 37), der ausgebildet ist, um dem Kühlmittel in den durch die Lamellen (1a, 2a, 3a, 7) getrennten Strömungsbahnen zu ermöglichen, sich zu vereinigen, und
wobei der Vereinigungsraum (36, 37) in den durch die Lamellen (1a, 2a, 3a, 7) ausgebildeten Strömungsbahnen ausgebildet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kühlkörper und einen Kühler zum Wärmeaustausch.
Technischer Hintergrund
Eine Laserdiode zum Arbeiten, eine CPU (Central Processing Unit, zentrale Verarbeitungseinheit) eines Computers oder ein Leistungsumwandler, wie zum Beispiel ein Inverter, erzeugt Wärme, indem sie betrieben wird. Solch eine Komponente kann beschädigt werden oder ihre Leistungsfähigkeit kann aufgrund der durch die Komponente selbst erzeugten Wärme verschlechtert werden. Zusätzlich können Teile, die um einen Wärmeerzeuger herum angeordnet sind, nachteilig beeinflusst werden. Solch ein Wärmeerzeuger wird durch einen Kühler zur Wärmeabführung gekühlt.
Einige Kühler weisen einen Kühlkörper auf, wobei der Kühlkörper Finnen bzw. Lamellen hat. Lamellen sind in dem Kühlkörper derart ausgebildet, dass sich ein Wärmeübergangsbereich zur Abstrahlung erhöht und dementsprechend eine Effizienz des Wärmeaustausches verbessert werden kann.
JP-A 2001-352025 offenbart eine Wärmeerzeugerkühlvorrichtung, in der ein Wärmeerzeuger in einem Kühlkörper angeordnet ist und ein Kühlwasser zu einer Kanalgruppe zugeführt wird, die aus Lamellen des Kühlkörpers und einer Basis ausgebildet ist. In dieser Wärmeerzeugerkühlvorrichtung ist ein Einlassanschluss zum Zuführen des Kühlwassers zu der Kanalgruppe vorgesehen, ist ein einlassseitiges Kopfstück zwischen dem Einlassanschluss und der Kanalgruppe vorgesehen und ist ein auslassseitiges Kopfstück stromabwärtig von der Kanalgruppe vorgesehen. Gemäß dieser Offenbarung ist ein Verhältnis Wb > Wc > Wa eingestellt, wobei Wb eine Breite eines Kanals repräsentiert, die näher an dem Einlassanschluss ist, Wc eine Breite eines Kanals darstellt, die weiter von dem Einlassanschluss entfernt ist, und Na eine Breite eines Kanals in der Mitte darstellt. Gemäß der Offenbarung kann die Wärmeerzeugerkühlvorrichtung eine einheitliche Kühlung des Wärmeerzeugers erreichen.
JP-A 05-206339 offenbart einen Kühlkörper einschließlich einer Vielzahl von Lamellen an einer Fläche einer Basis, wobei die Lamellen bei einem regelmäßigen Abstand angeordnet werden und die unterschiedlich dicken Lamellen derart angeordnet werden, dass die Lamelle, die sich an einem Rand der Basis befindet, in einer Dicke die Größte ist, und die Lamelle, die sich in der Mitte der Basis befindet, die Kleinste in einer Dicke ist. Gemäß der Offenbarung kann in diesem Kühlkörper eine einheitliche Strömungsgeschwindigkeit an jeder Lamelle in dem Kühlkörper vorgesehen werden und ein Kühleffekt durch die Lamellen kann maximiert werden, ohne ein Erhöhen einer Abmessung des Kühlkörpers als ein Ganzes.
JP-A 09-023081 offenbart eine Siedekühlvorrichtung. Die Siedekühlvorrichtung ist offenbart, in der Unterteilungswände die ein Kühlbecken in drei Kühlmittelkammern unterteilt, in Übereinstimmung mit IGBP(Insulated Gate Bipolar Transistor, Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode)-Modulen, die an einer Fläche befestigt sind, und eine Vielzahl von Kühlmittelströmungssteuerplatten, die einen Siedebereich einer jeden Kühlmittelkammer vertikal aufteilen, sind in dem Kühlbecken vorgesehen. Die Kühlmittelströmungssteuerplatten sind in dem Siedebereich bei regulären Intervallen in einer vertikalen Richtung in einer geneigten Art und Weise vorgesehen. Zusätzlich ist in jeder Kühlmittelkammer, die durch Unterteilungswände unterteilt ist, ein Auslassdurchgang, durch den aus einem Sieden resultierender Dampf ausströmt, an einer Seite des Siedebereichs vorgesehen, und ein Einlassdurchgang, durch den ein Kondensat einströmt, ist auf der anderen Seite von dieser vorgesehen. Gemäß der Offenbarung kann diese Siedekühlvorrichtung ein Absinken einer Kühlleistung an einer oberen Seite des Siedebereichs in dem Kühlmittelbecken verhindern.
JP-A 2004-134742 offenbart eine Vorrichtung zum Kühlen elektronischer Komponenten, in der ein Flüssigkeitskühlungsabschnitt und ein Luftkühlungsabschnitt einstückig ausgebildet sind und eine Wärmeabsorptionsfläche des Flüssigkeitskühlungsabschnitts ist mit einem Wärme erzeugenden Teil verbunden, der lokal Wärme erzeugt. Eine Flüssigkeitskühlpumpe zum Zirkulieren eines Kühlmittels durch einen Strömungsdurchgang ist in dem Flüssigkeitskühlungsabschnitt vorgesehen. Gemäß der Offenbarung ist diese Vorrichtung zum Kühlen elektronischer Komponenten in einer Wärmeleitungseffizienz und einem Abstrahlungsverhalten exzellent.
JP-A 2005-116877 offenbart ein Kühlsystem, in dem eine maximale Abstrahlungsmenge eines Radiators bzw. Kühlkörpers nicht höher als eine maximale Menge einer durch ein IGBT erzeugten Wärme ist. Gemäß der Offenbarung kann der Kühlkörper zum Abstrahlen einer Wärme, die von einem Wärmeerzeuger, wie zum Beispiel einem IGBT, absorbiert wird, in dem Kühlsystem der Größe nach kleiner gemacht werden.
Wie zum Beispiel in JP-A 2001-352025 vorangehend offenbart ist, ist ein Kühler verfügbar, in dem ein Strömungspfad bzw. eine Strömungsbahn eines Kühlmittels durch Lamellen ausgebildet ist. In diesem Kühler dient ein Raum zwischen den Lamellen als die Strömungsbahn des Kühlmittels. In diesem Kühler wird ein Wärmeaustausch ausgeführt, während das Kühlmittel entlang einer Hauptfläche der Lamellen strömt.
In jeder Strömungsbahn des Kühlmittels wird ein Druck in Richtung einer stromabwärtigen Seite aufgrund eines Druckverlusts niedriger. Herrührend von Herstellungsfehlern oder dergleichen kann hier ein Aufbau einer Strömungsbahn abweichen. Ein Druckverlustbetrag in jeder Strömungsbahn kann abweichen, was in einer unterschiedlichen Strömungsrate des Kühlmittels resultieren kann, das durch jede Strömungsbahn strömt. Folglich kann ein Kühlen an der Oberfläche des Kühlers nicht einheitlich sein. Zum Beispiel, wenn eine Strömungsrate transient bzw. zeitabhängig schwankt, ist eine Abweichung in einem Druckverlust in jeder Strömungsbahn unterschiedlich und daher ist es schwierig, eine einheitliche Strömungsrate in den Strömungsbahnen zu erreichen.
Zusätzlich wird eine Grenzschicht des Kühlmittels an der Oberfläche der Lamelle ausgebildet. Indem die Grenzschicht in Richtung der stromabwärtigen Seite größer (dicker) wird, wird ein Wärmeübergang schwächer und eine Kühlkapazität wird in Richtung der stromabwärtigen Seite geringer. Deshalb kann eine Kühlfähigkeit bzw. Kühlvermögen zwischen einem stromaufwärtigen Bereich und einem stromabwärtigen Bereich der Strömungsbahn des Kühlmittels verschieden sein.
In einem Beispiel, in dem der Kühler ein Siedekühler ist, ist ein Verhältnis von Gasphase zu Flüssigkeitsphase zu einer stromabwärtigen Seite der Strömungsbahn hin höher. Ein Wärmeübergang wird in Richtung zu der stromabwärtigen Seite der Strömungsbahn schwächer und eine Kühlfähigkeit wird niedriger. Insbesondere, falls eine Strömungsrate des Kühlmittels zu jeder Strömungsbahn hin verschieden ist, ist ein stromabwärtiger Bereich der Strömungsbahn, in der sich die Strömungsrate verringert hat, eines flüssigen Kühlmittels extrem kurz und ein Burnout, der später beschrieben werden wird, ist wahrscheinlicher.
Des Weiteren ist in dem Fall eines Siedekühlers, was Burnout genannt wird, in dem ein Übergang von einem Keimsiedezustand zu einem Filmsiedezustand gemacht wird, in Richtung einer stromabwärtigen Seite der Strömungsbahn wahrscheinlicher. Wenn ein Burnout auftritt, wird ein Wärmeübergang schwächer. Diese Tendenz ist wahrscheinlicher, indem ein Querschnittbereich der Strömungsbahn des Kühlmittels kleiner ist. Zum Beispiel hat in einem Kühler mit einem Mikrokanalaufbau eine Strömungsbahn einen kleinen Durchmesser und daher kann die Strömungsbahn durch eine Dampfphase blockiert werden. Dementsprechend ist eine Kühlfähigkeit in Richtung einer stromabwärtigen Seite geringer.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kühlkörper und einen Kühler vorzusehen, die in der Lage sind, ein einheitliches Kühlen zu erreichen.
Ein Kühlkörper gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Vielzahl von Lamellen. Die vorangehenden Lamellen sind ausgebildet, um als Unterteilungswände von Strömungsbahnen eines Kühlmittels zu dienen. Die vorangehenden Lamellen sind derart ausgebildet, dass das vorangehende Kühlmittel entlang deren Oberfläche strömt. Ein Vereinigungsraum ist ausgebildet, um dem vorangehenden Kühlmittel in den vorangehenden Strömungsbahnen, die durch die vorangehenden Lamellen getrennt sind, zu ermöglichen, sich zu vereinigen. Der vorangehende Vereinigungsraum ist in den vorangehenden Strömungsbahnen ausgebildet, die durch die vorangehenden Lamellen ausgebildet sind.
In der vorangehenden Erfindung ist der Vereinigungsraum vorzugsweise zwischen Bereichen ausgebildet, die sich direkt unter einer Vielzahl von gekühlten Zielobjekten befinden, in einer Richtung der Strömungsbahn des Kühlmittels.
In der vorangehenden Erfindung weisen die vorangehenden Lamellen vorzugsweise eine Vielzahl von ersten Lamellen und eine Vielzahl von zweiten Lamellen auf. Der Kühlkörper hat eine erste Lamellengruppe, die derart angeordnet ist, dass Hauptflächen der Vielzahl der vorangehenden ersten Lamellen parallel zueinander sind. Der Kühlkörper hat eine zweite Lamellengruppe, die derart angeordnet ist, dass Hauptflächen der Vielzahl der vorangehenden zweiten Lamellen im Wesentlichen parallel zueinander sind. Die vorangehende zweite Lamellengruppe ist derart angeordnet, dass die Hauptfläche der vorangehenden zweiten Lamelle im Wesentlichen parallel zu der Hauptfläche der vorangehenden ersten Lamelle ist. Der vorangehende Vereinigungsraum ist durch ein Anordnen der vorangehenden ersten Lamellengruppe und der vorangehenden zweiten Lamellengruppe mit einem Abstand voneinander ausgebildet.
In der obenstehenden Erfindung werden vorzugsweise gekühlte Zielobjekte innerhalb von Bereichen angeordnet, in denen die erste Lamellengruppe bzw. die zweite Lamellengruppe ausgebildet sind, und der Vereinigungsraum ist zwischen der ersten Lamellengruppe und der zweiten Lamellengruppe ausgebildet.
In der voranstehenden Erfindung ist vorzugsweise die zweite Lamellengruppe ausgebildet, um von der ersten Lamellengruppe in einer Richtung senkrecht zu der Strömungsrichtung des Kühlmittels versetzt zu sein.
In der voranstehenden Erfindung sind die voranstehenden Lamellen vorzugsweise derart angeordnet, dass deren Hauptflächen im Wesentlichen parallel zueinander sind.
Die voranstehenden Lamellen haben eine Öffnung. Der voranstehende Vereinigungsraum ist durch die voranstehende Öffnung ausgebildet.
In der voranstehenden Erfindung ist vorzugsweise die Öffnung in einem Bereich zwischen einer Vielzahl von gekühlten Zielobjekten ausgebildet.
In der voranstehenden Erfindung sind die voranstehenden Lamellen vorzugsweise ausgebildet, um einen Mikrokanalaufbau zu haben.
In der voranstehenden Erfindung ist der Kühlkörper vorzugsweise auf einem Kühler für einen Leistungskonverter bzw. Leistungsumwandler angewendet.
Ein Kühler gemäß der vorliegenden Erfindung hat den Kühlkörper, der vorangehend beschrieben ist, ein Gehäuse, in dem die vorangehenden Lamellen angeordnet sind, und eine Kühlmittelzufuhrleitung zum Zuführen des voranstehenden Kühlmittels. Ein Hauptsammlerabschnitt, der mit der voranstehenden Kühlmittelzufuhrleitung zum Zuführen des vorangehenden Kühlmittels zu einer Vielzahl der voranstehenden Strömungsbahnen in Verbindung steht, ist innerhalb des voranstehenden Gehäuses ausgebildet. Ein Nebensammlerabschnitt, der mit dem voranstehenden Hauptsammlerabschnitt zum Zuführen des Kühlmittels zu dem voranstehenden Vereinigungsraums in Verbindung steht, ist innerhalb des voranstehenden Gehäuses ausgebildet.
In der voranstehenden Erfindung ist der Kühler vorzugsweise ausgebildet, um ein Siedekühlen auszuführen. Die voranstehende Kühlmittelzufuhrleitung ist mit einem Kühlmittelzufuhrgerät zum Zuführen des voranstehenden Kühlmittels verbunden, während dieses mit Druck beaufschlagt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Kühlkörper und ein Kühler vorgesehen werden, die in der Lage sind, ein einheitliches Kühlen zu erreichen.
Es sei vermerkt, dass je nach Bedarf zwei oder mehrere Anordnungen unter den vorangehend beschriebenen Anordnungen kombiniert werden können.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Kühlers in einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine erste schematische Querschnittsansicht des Kühlers in der ersten Ausführungsform.
3 ist eine zweite schematische Querschnittsansicht des Kühlers in der ersten Ausführungsform.
4 ist eine dritte schematische Querschnittsansicht des Kühlers in der ersten Ausführungsform.
5 ist eine dritte schematische Querschnittsansicht des Kühlers in der ersten Ausführungsform.
6 ist ein vergrößertes schematisches Diagramm, das einen Zustand eines Kühlmittels an einem Endabschnitt einer Lamelle in der vorliegenden Erfindung darstellt.
7 ist ein Graph, der einen Wärmeübergang in einem Bereich von einem vorderseitigen Endabschnitt in Richtung einer hinteren Seite der Lamelle in der vorliegenden Erfindung darstellt.
8 ist eine erste Querschnittsansicht eines Kühlers in einer zweiten Ausführungsform.
9 ist eine zweite schematische Querschnittsansicht des Kühlers in der zweiten Ausführungsform.
10 ist eine erste schematische Querschnittsansicht eines Kühlers in einer dritten Ausführungsform.
11 ist eine zweite schematische Querschnittsansicht des Kühlers in der dritten Ausführungsform.
12 ist eine dritte schematische Querschnittsansicht des Kühlers in der dritten Ausführungsform.
Beste Arten zum Ausführen der Erfindung
(Erste Ausführungsform)
Ein Kühlkörper und ein Kühler in einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf 1 bis 7 beschrieben werden.
Der Kühler in der vorliegenden Ausführungsform ist ein Kühler zum Kühlen eines Wärmeerzeugers, wie zum Beispiel einem IGBT. Der Kühler in der vorliegenden Ausführungsform hat einen Kühlkörper. In der vorliegenden Ausführungsform wird Wasser, welches eine Flüssigkeit ist, als das Kühlmittel verwendet. Der Kühler in der vorliegenden Ausführungsform ist das, was als ein Kühler der Fremdkühlungsart genannt wird, in dem das Kühlmittel durch ein Kühlmittelzufuhrgerät zugeführt wird.
Ein gekühltes Zielobjekt in der vorliegenden Ausführungsform ist ein Halbleiterelement 21. Der Kühlkörper in der vorliegenden Ausführungsform hat ein Plattenbauteil 19. Das Plattenbauteil 19 ist in einer flachen Plattenform ausgebildet. Das Halbleiterelement 21 ist mit einer Fläche des Plattenbauteils 19 verbunden. Die Halbleiterelemente 21 sind mit einem Abstand voneinander angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform sind neun Halbleitelemente 21 mit dem Plattenbauteil 19 verbunden. Die Vielzahl der Halbleiterelemente 21 ist in Reihen und Spalten angeordnet.
Der Kühler hat ein Gehäuse 11. Das Gehäuse 11 ist in einer im Wesentlichen parallel flachen Form. Lamellen des Kühlkörpers, welche später beschrieben werden, sind innerhalb des Gehäuses 11 angeordnet. Der Kühler in der vorliegenden Ausführungsform hat eine Kühlmittelzufuhrleitung 12 und eine Kühlmittelabgabeleitung 13. Die Kühlmittelzufuhrleitung 12 und die Kühlmittelabgabeleitung 13 sind angeordnet, um von einer Fläche des Gehäuses 11 vorzuragen. Die Kühlmittelzufuhrleitung 12 ist mit einer Zufuhrpumpe 22 verbunden, die als das Kühlmittelzufuhrgerät dient. Die Zufuhrpumpe 22 ist ausgebildet, um das Kühlmittel zu dem Kühler zuzuführen, während dasselbe mit Druck beaufschlagt wird.
2 zeigt eine erste schematische Querschnittsansicht des Kühlers in der vorliegenden Ausführungsform. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in 1, wenn in einer Richtung eines Pfeils betrachtet.
Der Kühlkörper in der vorliegenden Ausführungsform hat eine Vielzahl von Lamellengruppen. Der Kühlkörper hat eine erste Lamellengruppe 1. Die erste Lamellengruppe 1 hat eine Vielzahl von ersten Lamellen 1a. Die erste Lamelle 1a ist in einer flachen Plattenform ausgebildet. Eine Vielzahl von ersten Lamellen 1a ist derart angeordnet, dass deren Hauptflächen parallel zueinander sind. Eine Strömungsbahn des Kühlmittels ist durch einen Raum, der zwischen dem Gehäuse 11 und der ersten Lamelle 1a ausgebildet ist, oder einem Raum ausgebildet, der zwischen ersten Lamellen 1a liegt.
Der Kühlkörper in der vorliegenden Ausführungsform hat eine zweite Lamellengruppe 2. Die zweite Lamellengruppe 2 hat eine Vielzahl von zweiten Lamellen 2a. Die zweite Lamellengruppe 2 in der vorliegenden Ausführungsform ist ähnlich wie die erste Lamellengruppe 1 aufgebaut. Die zweite Lamelle 2a ist ähnlich wie die erste Lamelle 1a aufgebaut. Der Kühler in der vorliegenden Ausführungsform hat eine dritte Lamellengruppe 3. Die dritte Lamellengruppe 3 hat eine Vielzahl von dritten Lamellen 3a. Die dritte Lamellengruppe 3 ist ähnlich wie die erste Lamellengruppe 1 aufgebaut. Die dritte Lamelle 3a ist ähnlich wie die erste Lamelle 1a aufgebaut.
Jede Lamellengruppe in der vorliegenden Ausführungsform ist mit einer Rückfläche des Plattenbauteils 19 verbunden. Jede Lamellengruppe ist angeordnet, um auf der Hauptfläche auf der Rückseite des Plattenbauteils zu stehen.
Die erste Lamellengruppe 1, die zweite Lamellengruppe 2 und die dritte Lamellengruppe 3 in der vorliegenden Ausführungsform sind in einer Reihe angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die erste Lamelle 1a, die zweite Lamelle 2a und die dritte Lamelle 3a in einer Reihe angeordnet. Die erste Lamelle 1a, die zweite Lamelle 2a und die dritte Lamelle 3a sind auf der gleichen Ebene von einem zuführungsseitigen Hauptsammlerabschnitt 31, der später beschrieben wird, zu einem abgabeseitigen Hauptsammlerabschnitt 32 angeordnet, der später beschrieben wird.
Die erste Lamellengruppe 1 und die zweite Lamellengruppe 2 sind mit einem Abstand voneinander angeordnet. Die zweite Lamellengruppe 2 und die dritte Lamellengruppe 3 sind mit einem Abstand voneinander angeordnet. Ein Vereinigungsraum 36, der dem Kühlmittel, das durch jeweilige Strömungsbahnen strömt, erlaubt, sich zu vereinigen, ist zwischen der ersten Lamellengruppe 1 und der zweiten Lamellengruppe 2 ausgebildet. Zusätzlich ist ein Vereinigungsraum 37 zwischen der zweite Lamellengruppe 2 und der dritten Lamellengruppe 3 ausgebildet. Die Vereinigungsräume 36, 37 in der vorliegenden Ausführungsform sind in einem vorbestimmten Intervall entlang der Strömungsbahn des Kühlmittels ausgebildet. Der Vereinigungsraum 36, 37, ist in den Strömungsbahnen von dem zuführungsseitigen Hauptsammlerabschnitt 31 in Richtung zu dem abgabeseitigen Hauptsammlerabschnitt 32 ausgebildet. Der Vereinigungsraum 36, 37 ist in den Strömungsbahnen des Kühlmittels, die durch die Lamellen ausgebildet sind, ausgebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform sind drei erste Lamellengruppen 1, drei zweite Lamellengruppen 2 und drei dritte Lamellengruppen 3 in Reihen und Spalten angeordnet, um die Lamellengruppe auszubilden. In 2 sind die erste Lamellengruppe 1, die zweite Lamellengruppe 2 und die dritte Lamellengruppe 3 in einer lateralen Richtung angeordnet. Die Lamellengruppen einer jeden Art sind in einer vertikalen Richtung angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die erste Lamellengruppe 1, die zweite Lamellengruppe 2 und die dritte Lamellengruppe 3 entlang den Strömungsbahnen, durch die das Kühlmittel strömt, angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform sind neun Lamellengruppen ausgebildet.
Bezug nehmend auf 1 und 2 sind die Lamellengruppen in Bereichen angeordnet, die Positionen von Halbleiterelementen 21 entsprechen, die jeweils an der Fläche bzw. Oberfläche des Kühlers angeordnet sind. Die Lamellengruppen sind angeordnet, um Bereiche auf der Rückseite des Plattenbauteils 19 zu umfassen, die einem Entwurf von Bereichen entsprechen, in denen Halbleiterelemente 21 an dem Plattenbauteil 19 angeordnet sind. In der vorliegenden Ausführungsform sind Halbleiterelemente 21 innerhalb der Bereiche angeordnet, in denen jeweiligen Lamellengruppen ausgebildet sind, wenn der Kühler 1 zweidimensional betrachtet wird.
Der Kühler in der vorliegenden Ausführungsform hat einen Zuführungsseitigen Hauptsammlerabschnitt 31, als einen Hauptsammlerabschnitt auf einer Zufuhrseite. Der zufuhrseitige Hauptsammlerabschnitt 31 steht mit einer Kühlmittelzuführleitung 12 in Verbindung. Der zufuhrseitige Hauptsammlerabschnitt 31 ist ausgebildet, um in der Lage zu sein, das Kühlmittel zu speichern. Der zufuhrseitige Hauptsammlerabschnitt 31 steht mit der Strömungsbahn des Kühlmittels in Verbindung, die durch die erste Lamelle 1a und das Gehäuse 11 ausgebildet ist.
Der Kühler in der vorliegenden Ausführungsform hat einen Nebensammlerabschnitt zum Zuführen des Kühlmittels zu jedem der Vereinigungsräume 36 und 37. In dem Kühler in der vorliegenden Ausführungsform sind Nebensammlerabschnitte 41 bis 43 ausgebildet durch Trennbauteile 14, 15, die zwischen den Lamellegruppen angeordnet sind.
In der vorliegenden Ausführungsform sind Trennbauteile 14, 15 durch ein Ausbilden von Ausschnittsabschnitten zum Zuführen des Kühlmittels zu den Vereinigungsräumen 36, 37 in plattenförmigen Bauteilen implementiert, die die Nebensammlerabschnitte 41 bis 43 ausbilden.
Der Kühler in der vorliegenden Ausführungsform hat das Trennbauteil 14, das zwischen den ersten Lamellengruppen 1 ausgebildet ist. Der Nebensammlerabschnitt 41 ist durch einen Raum ausgebildet, der zwischen zwei Trennbauteilen 14 liegt. Die zwei Trennbauteile 14 sind mit einem Abstand voneinander angeordnet. Die Trennbauteile 14 sind derart angeordnet, dass eine Hauptfläche von diesen im Wesentlichen parallel zu der Hauptfläche der ersten Lamelle 1a ist. Ähnlich wie das Trennbauteil 14, das zwischen den ersten Lamellengruppen 1 angeordnet ist, sind zwei Trennbauteile 14 zwischen den zweiten Lamellengruppen 2 angeordnet. Der Nebensammlerabschnitt 42 ist durch einen Raum ausgebildet, der zwischen den zwei Trennbauteilen 14 liegt.
Das Trennbauteil 15 ist zwischen den dritten Lamellengruppen 3 angeordnet. Das Trennbauteil 15 ist ausgebildet, um einen klammerförmigen Querschnitt zu haben. Der Nebensammlerabschnitt 43 ist durch einen Raum innerhalb des Trennbauteils 15 ausgebildet. Das Trennbauteil 15 ist derart ausgebildet, dass ein Endabschnitt der Nebensammlerabschnitte 41 bis 43 geschlossen ist.
Das Trennbauteil 14, das zwischen den ersten Lamellengruppen 1 angeordnet ist, und das Trennbauteil 14, das zwischen den zweiten Lamellengruppen 2 angeordnet ist, sind mit einem Abstand voneinander angeordnet. Das Trennbauteil 14, das zwischen den zweiten Lamellengruppen 2 angeordnet ist, und das Trennbauteil 15 sind mit einem Abstand voneinander angeordnet. Die Trennbauteile 14, 15 sind angeordnet, um eine Zufuhr des Kühlmittels zu jedem Vereinigungsraum 36, 37 zu ermöglichen.
Der zufuhrseitige Hauptsammlerabschnitt 31 steht mit den Nebensammlerabschnitten 41 bis 43 in Verbindung, die durch die Trennbauteile 14 und das Trennbauteil 15 ausgebildet sind. Der zufuhrseitige Hauptsammlerabschnitt 31 ist ausgebildet, um eine Zufuhr des Kühlmittels, das von der Kühlmittelzufuhrleitung 12 einströmt, zu den Nebensammlerabschnitten 41 bis 43 zu ermöglichen.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Trennbauteile 14, 15, die die Nebensammlerabschnitte 41 bis 43 implementieren, zwischen Bereichen angeordnet, in denen Halbleiterelemente 21 angeordnet sind. Und zwar sind die Trennbauteile 14, 15 in einem Abschnitt angeordnet, mit Ausnahme der Bereiche, in denen Halbleiterelemente 21 angeordnet sind. Die Nebensammlerabschnitte 41 bis 43 sind in einem Abschnitt ausgebildet, mit Ausnahme der Bereiche, in denen Halbleiterelemente 21 angeordnet sind.
Der Kühler hat einen abgabeseitigen Hauptsammlerabschnitt 32, der als ein Sammlerabschnitt auf einer Abgabeseite dient. Der abgabeseitige Hauptsammlerabschnitt 32 steht mit einer Kühlmittelabgabeleitung in Verbindung. Der abgabeseitige Hauptsammlerabschnitt 32 ist stromabwärtig des Bereichs angeordnet, in dem die Lamellen angeordnet sind. Der abgabeseitige Hauptsammlerabschnitt 32 steht mit der Strömungsbahn des Kühlmittels in Verbindung, die durch die dritte Lamelle 3a und das Gehäuse 11 ausgebildet ist.
3 zeigt eine zweite schematische Querschnittsansicht des Kühlers in der vorliegenden Ausführungsform. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in 2, wenn in einer Richtung eines Pfeils betrachtet. Der Kühlkörper 23 hat die erste Lamelle 1a, die zweite Lamelle 2a und die dritte Lamelle 3a. Die erste Lamelle 1a, die zweite Lamelle 2a und die dritte Lamelle 3a sind mit dem Plattenbauteil 19 derart verbunden, dass Sie innerhalb des Gehäuses 11 angeordnet sind. Das Gehäuse 11 ist ausgebildet, um einen klammerförmigen Querschnitt zu haben.
Das Plattenbauteil 19 ist mit einer Endfläche des Gehäuses 11 verbunden.
In 3 sind die erste Lamelle 1a, die zweite Lamelle 2a und die dritte Lamelle 3a direkt unter den jeweiligen Halbleiterelementen 21 angeordnet. Die erste Lamelle 1a und zweite Lamelle 2a und die dritte Lamelle 3a sind angeordnet, um sich von der Rückfläche des Plattenbauteils 19 zu einer Innenfläche des Gehäuses 11 zu erstrecken. Jede von der ersten Lamelle 1a, der zweite Lamelle 2a und der dritte Lamelle 3a in der vorliegenden Ausführungsform ist in Kontakt mit der Innenfläche des Gehäuses 11.
Der Vereinigungsraum 36 ist durch ein Anordnen der ersten Lamelle 1a und der zweiten Lamelle 2a mit einem Abstand voneinander ausgebildet. Zusätzlich ist der Vereinigungsraum 37 durch ein Anordnen der zweiten Lamelle 2a und der dritten Lamelle 3a mit einem Abstand voneinander ausgebildet. Wenn im Querschnitt betrachtet, ist jede Lamelle derart ausgebildet, dass ihre Länge größer als eine Länge des Halbleiterelements 21 in einer entsprechenden Richtung ist.
4 zeigt eine dritte schematische Querschnittsansicht des Kühlers in der vorliegenden Ausführungsform. 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in 2, wenn in einer Richtung eines Pfeils betrachtet.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Trennbauteile 14, 15 mit der Rückfläche des Plattenbauteils 19 und der Innenfläche des Gehäuses 11 verbunden. Durch ein Anordnen der Trennbauteile 14 mit einem Abstand voneinander ist ein Ausschnittsabschnitt zwischen den Trennbauteilen, die die Nebensammlerabschnitte 41 bis 43 ausbilden, ausgebildet und die Nebensammlerabschnitte 41 bis 43 stehen mit dem Vereinigungsraum 36 in Verbindung. Zusätzlich ist durch ein Anordnen des Trennbauteils 14 und des Trennbauteils 15 mit einem Abstand voneinander ein Ausschnittsabschnitt zwischen den Trennbauteilen, die die Nebensammlerabschnitte 41 bis 43 ausbilden, ausgebildet und die Nebensammlerabschnitte 41 bis 43 stehen mit dem Vereinigungsraum 37 in Verbindung.
Bezug nehmend auf 2 wird das Kühlmittel durch die Kühlmittelzufuhrleitung 12 zugeführt, wie mit einem Pfeil 71 gezeigt ist. Das Kühlmittel strömt durch den zufuhrseitigen Hauptsammlerabschnitt 31 zu dem Bereich, in dem die erste Lamellengruppe 1 angeordnet ist, wie mit einem Pfeil 73 gezeigt ist. Das Kühlmittel strömt in einen Raum, der zwischen dem Gehäuse 11 und der ersten Lamelle 1a liegt, einen Raum, der zwischen den ersten Lamellen 1a liegt, und einen Raum, der zwischen dem Trennbauteil 14 und der ersten Lamelle 1a liegt. Das Kühlmittel strömt entlang der Hauptfläche einer Lamelle 1a. In der vorliegenden Ausführungsform strömt das Kühlmittel linear. Dementsprechend dient in der ersten Ausführungsform die Lamelle als die Trennwand der Strömungsbahn des Kühlmittels.
Das Kühlmittel absorbiert Wärme von der ersten Lamelle 1a. Als ein Ergebnis eines Kühlens der ersten Lamellengruppe 1a kann das Halbleiterelement 21, das mit der Oberfläche des Plattenbauteils 19 in Übereinstimmung mit der ersten Lamellengruppe 1 verbunden ist, hauptsächlich bzw. größtenteils gekühlt werden.
Das Kühlmittel, das durch die erste Lamellengruppe 1 hindurch tritt, strömt in den Vereinigungsraum 36. In dem Vereinigungsraum 36 vereinigt sich das Kühlmittel, das durch die jeweiligen Strömungsbahnen in der ersten Lamellengruppe 1 hindurch tritt.
Das Kühlmittel, das in dem Vereinigungsraum 36 gespeichert ist, strömt in die zweite Lamellengruppe 2. Als ein Ergebnis eines Durchgangs durch die zweite Lamellengruppe 2 wird jede zweite Lamelle 2a gekühlt. Als ein Ergebnis eines Kühlens der zweiten Lamellengruppe 2 kann das Halbleiterelement 21, das mit der Oberfläche des Plattenbauteils 19 in Übereinstimmung mit der zweiten Lamellengruppe verbunden ist, größtenteils gekühlt werden.
Das Kühlmittel, das durch die zweiten Lamellengruppe 2 hindurch tritt, strömt in den Vereinigungsraum 37. In dem Vereinigungsraum 37 vereinigt sich das Kühlmittel, das durch die jeweiligen Strömungsbahnen in der zweiten Lamellengruppe 2 hindurch tritt.
Das Kühlmittel, das in dem Vereinigungsraum 37 gespeichert ist, strömt in die dritte Lamellengruppe 3 Als ein Ergebnis eines Durchgangs durch die dritte Lamellengruppe 3 wird jede dritte Lamelle 3a gekühlt. Als ein Ergebnis eines Kühlens der dritten Lamellengruppe 3 kann das Halbleiterelement 21, das mit der Oberfläche des Plattenbauteils 19 in Übereinstimmung mit der dritten Lamellengruppe 3 verbunden ist, größtenteils gekühlt werden.
Das Kühlmittel, das durch die dritte Lamellengruppe 3 hindurch tritt, erreicht den abgabeseitigen Hauptsammlerabschnitt 32, wie mit einem Pfeil 74 gezeigt ist. Das Kühlmittel wird von dem abgabeseitigen Hauptsammlerabschnitt 32 durch die Kühlmittelabgabeleitung 13 zu der Außenseite des Kühlers hin abgegeben, wie mit einem Pfeil 72 gezeigt ist.
Andererseits strömt ein Teil des Kühlmittels, das in den Kühler geströmt ist, in die Nebensammlerabschnitte 41 bis 43 durch den zufuhrseitigen Hauptsammlerabschnitt 31, wie mit einem Pfeil 75 gezeigt ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird kein bemerkenswerter Wärmeaustausch in den Nebensammlerabschnitten 41 bis 43 ausgeführt. Ein Teil des Kühlmittels strömt in den Vereinigungsraum 36, nachdem das Kühlmittel noch den Nebensammlerabschnitt 41 hindurch getreten ist, wie mit einem Pfeil 76a gezeigt ist. Und zwar wird das Kühlmittel, dessen Wärmeaustausch im Wesentlichen noch nicht ausgeführt wurde, auch von den Nebensammlerabschnitten 41 bis 43 in den Raum zwischen der zweiten Lamellengruppe 2 und der dritten Lamellengruppe 3 eingespeist.
Indem der Endabschnitt des Nebensammlerabschnitts 43 geschlossen ist, kann das Kühlmittel, das durch die Nebensammlerabschnitte 41 bis 43 hindurch tritt, davon abgehalten werden, direkt in den abgabeseitigen Hauptsammlerabschnitt 32 zu strömen. In der vorliegenden Ausführungsform strömt das Kühlmittel, das in den Nebensammlerabschnitt 41 geströmt ist, in seiner Gänze in die Vereinigungsräume 36, 37.
Die Nebensammlerabschnitte 41 bis 43 in der vorliegenden Ausführungsform sind ausgebildet, um einen Querschnittbereich größer als jene der Strömungsbahnen des Kühlmittels zu haben, dessen Wärmeaustausch ausgeführt ist. Und zwar sind die Nebensammlerabschnitte derart ausgebildet, dass ein Abstand zwischen den Trennbauteilen, die die Nebensammlerabschnitte ausbilden, größer als ein Abstand zwischen den Lamellen in jeder Lamellengruppe ist.
5 zeigt eine vierte schematische Querschnittsansicht des Kühlers in der vorliegenden Ausführungsform. 5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie V-V in 2, wenn in einer Richtung eines Pfeils betrachtet. Jede Strömungsbahn in der vorliegenden Ausführungsform ist ausgebildet, um einen rechtwinkligen Querschnitt zu haben.
Bezug nehmend auf 2 wird in dem Kühler in der vorliegenden Ausführungsform eine Temperatur des Kühlmittels, das von dem zufuhrseitigen Hauptsammlerabschnitt 31 in die erste Lamellengruppe 1 geströmt ist, erhöht, indem es durch die Strömungsbahn wandert. Andererseits wird ein Druck abgesenkt. Ein Unterschied im Druckverlust des Kühlmittels in den Strömungsbahnen kann in Abhängigkeit von einem Unterschied in einem Zustand des Wärmeaustauschs oder einem Aufbau der Strömungsbahnen bewirkt werden. Das Kühlmittel, das durch die voneinander verschiedenen Strömungsbahnen strömte, vereinigt sich in dem Vereinigungsraum 36, so dass der Druck ungefähr einheitlich sein kann. Mit anderen Worten, als ein Ergebnis einer Strömung in dem Vereinigungsraum 36, nach einem Durchgang durch die erste Lamellengruppe 1, kann eine Änderung im Druckverlust während einer Strömung zwischen den ersten Lamellen 1a abgeschwächt werden.
Indem das Kühlmittel, das in die zweite Lamellengruppe 2 strömt, von dem Vereinigungsraum 36 kommt, kann das Kühlmittel zu jeder Strömungsbahn unter im Wesentlichen einheitlichen Druck zugeführt werden. Deshalb kann das Kühlmittel im Wesentlichen einheitlich zu jeder Strömungsbahn in den Bereich zugeführt werden, in dem die zweite Lamellengruppe 2 ausgebildet ist. Eine Strömungsratenverteilung zu jeder Strömungsbahn kann im Wesentlichen einheitlich sein. Folglich kann das gekühlte Zielobjekt, das auf der Oberfläche des Kühlers angeordnet ist, einheitlich gekühlt werden.
Zusätzlich, selbst wenn eine transiente Druckschwankung in den Strömungsbahnen des Kühlmittelzufuhrgeräts stattfindet, dient ein Vereinigungsraumabschnitt als ein Druckpufferraum. Deshalb kann eine Strömungsrate des Kühlmittels in jeder Strömungsbahn gleich sein und ein Einfluss durch eine transiente Schwankung bzw. Fluktuation kann verringert werden.
Darüber hinaus wurde eine Temperaturdifferenz in dem Kühlmittel erzeugt, das durch jeweilige Strömungsbahnen in dem Bereich strömt, in dem die erste Lamellengruppe 1 ausgebildet ist. Das Kühlmittel hingegen vereinigt sich in dem Vereinigungsraum 36, so dass die Temperatur einheitlich wird. Folglich kann die Temperatur des Kühlmittels, das in den Bereich der zweiten Lamellengruppe 2 strömt, im Wesentlichen einheitlich sein und der Bereich, in dem die zweite Lamellengruppe 2 ausgebildet ist, kann im Wesentlichen einheitlich gekühlt werden.
In dem Bereich, in dem die zweite Lamellengruppe 2 ausgebildet ist, wird wiederum ein Druckverlustunterschied oder ein Temperaturunterschied in den Strömungsbahnen erzeugt. Wenn das Kühlmittel den Vereinigungsraum 37 erreicht, kann hingegen solch ein Druckverlustunterschied oder Temperaturunterschied wiederum eliminiert werden. Deshalb kann das Kühlmittel bei einer gleichen Strömungsrate an die dritte Lamellengruppe 3 verteilt werden und das Kühlmittel kann bei einer im Wesentlichen gleichmäßigen Temperatur zu der dritten Lamellengruppe 3 zugeführt werden. Folglich kann der Bereich, in dem die dritte Lamellengruppe 3 ausgebildet ist, im Wesentlichen einheitlich gekühlt werden.
6 zeigt ein vergrößertes schematisches Diagramm einer jeden Lamelle. Der Vereinigungsraum 36 ist zwischen der ersten Lamelle 1a und der zweiten Lamelle 2a ausgebildet. Das Kühlmittel strömt entlang einer Richtung, in der die erste Lamelle 1a und die zweite Lamelle 2a ausgerichtet sind. Das Kühlmittel läuft zwischen den ersten Lamellen 1a in einer Richtung, die mit einem Pfeil 73 gezeigt ist.
Wenn das Kühlmittel entlang der Fläche der ersten Lamelle 1a strömt, entwickelt sich eine Grenzschicht 8 in der Nähe der Oberfläche der ersten Lamelle 1a. Die Grenzschicht 8 hat eine Dicke, die in Richtung der stromabwärtigen Seite ansteigt. Folglich wird ein Wärmeübergang an der Oberfläche der Lamelle schwächer. Und zwar, indem die Grenzschicht 8 dicker wird, wird ein thermischer Widerstand bzw. Wärmewiderstand größer und ein Wärmetransfer von der ersten Lamelle 1a zu dem Kühlmittel wird schwächer.
7 zeigt einen Graph eines Wärmeübergangskoeffizienten an der Oberfläche in einer Richtung einer Strömung von einem vorderen Endabschnitt einer jeden Lamelle. An dem vorderen Endabschnitt der Lamelle ist ein Wärmeübergangskoeffizient hoch. Der Wärmeübergangskoeffizient wird in Richtung der stromabwärtigen Seite geringer.
Bezug nehmend auf 6 kann in der vorliegenden Ausführungsform die angewachsene Grenzschicht an dem Abschnitt des Vereinigungsraums 36 aufgeteilt werden. Folglich kann eine Verringerung in dem Wärmeübergangskoeffizienten in der zweiten Lamelle 2a nieder gehalten werden. In der vorliegenden Ausführungsform, nachdem die Grenzschicht an dem Vereinigungsraum 36 aufgeteilt ist, trifft das Kühlmittel auf den vorderen Endabschnitt der zweiten Lamelle 2a. Die Grenzschicht 8 entwickelt sich erneut entlang der Oberfläche der zweiten Lamelle 2a.
Da die Grenzschicht an dem vorderen Endabschnitt der zweiten Lamelle 2a dünn ist, kann ein hoher Wärmeübergang erreicht werden (Anströmkanteneffekt, Führungskanteneffekt). Indem das Kühlmittel durch den Bereich strömt, in dem die zweite Lamelle 2a ausgebildet ist, wird eine neue Grenzschicht 8 erzeugt und ausgebildet. Die Grenzschicht kann jedoch an dem Vereinigungsraum 37 aufgeteilt werden, der zwischen der zweiten Lamellengruppe 2 und der dritten Lamellengruppe 3 ausgebildet ist. Danach kann der Anströmkanteneffekt erneut an dem vorderen Endabschnitt der dritten Lamelle 3a erhalten werden.
Dementsprechend kann der Kühler in der vorliegenden Ausführungsform wiederholt den Anströmkanteneffekt bzw. Führungskanteneffekt an dem Endabschnitt der Lamelle in Verbindung mit dem Vereinigungsraum erhalten und ein hoher Wärmeübergangskoeffizient kann erreicht werden. Folglich kann eine hohe Kühlleistung erhalten werden.
In der vorliegenden Ausführungsform hat der Kühlkörper eine Vielzahl von Lamellen und der Vereinigungsraum ist derart ausgebildet, dass sich das Kühlmittel in den Strömungsbahnen, die durch die Lamellen aufgeteilt sind, vereinigt. Der Vereinigungsraum ist in den Strömungsbahnen ausgebildet, die durch die Lamellen ausgebildet sind. Durch ein Anwenden dieses Aufbaus kann der Kühlkörper, der in der Lage ist, ein einheitliches Kühlen zu erreichen, mit einer verbesserten Kühlleistung vorgesehen werden.
Zusätzlich sind in der vorliegenden Ausführungsform die erste Lamellengruppe einschließlich einer Vielzahl von ersten Lamellen und die zweite Lamellengruppe einschließlich einer Vielzahl von zweiten Lamellen vorgesehen. Die zweite Lamellengruppe ist derart angeordnet, dass die Hauptfläche der zweiten Lamelle im Wesentlichen parallel zu der Hauptfläche der ersten Lamelle ist. Der Vereinigungsraum ist durch ein Anordnen der ersten Lamellengruppe und der zweiten Lamellengruppe mit einem Abstand voneinander ausgebildet. Gemäß diesem Aufbau kann der Vereinigungsraum ohne Weiteres ausgebildet werden.
Die erste Lamellengruppe und die zweite Lamellengruppe sind nicht auf solch eine Form begrenzt, und es ist nicht notwendig, die erste Lamelle in der ersten Lamellengruppe und die zweite Lamelle in der zweiten Lamellengruppe in Reihe anzuordnen. Zum Beispiel kann die zweite Lamellengruppe derart ausgebildet sein, dass sie von der ersten Lamellengruppe in einer Richtung senkrecht zu der Strömungsbahn des Kühlmittels verschoben ist. Hierbei kann eine Turbulenz der Strömung des Kühlmittels gefördert werden, um dadurch die Kühlleistung zu verbessern.
Darüber hinaus sind in der vorliegenden Ausführungsform die erste Lamellengruppe und die zweite Lamellengruppe ähnlich aufgebaut, jedoch sind sie als solches nicht darauf begrenzt. Die erste Lamellengruppe und die zweite Lamellengruppe können einen voneinander verschiedenen Aufbau haben. Zum Beispiel kann die Anzahl der ersten Lamellen, die in der ersten Lamellengruppe umfasst sind, zu der Anzahl der zweiten Lamellen, die in der zweiten Lamellengruppe umfasst sind, verschieden sein.
Bezug nehmend auf 2 hat der Kühler in der vorliegenden Ausführungsform Nebensammlerabschnitte 41 bis 43 zum Zuführen des Kühlmittels zu dem Vereinigungsraum. Da jeder der Nebensammlerabschnitte 41 bis 43 mit dem zufuhrseitigen Hauptsammlerabschnitt 31 in Verbindung steht, kann das Kühlmittel, dessen Wärmeaustausch im Wesentlichen noch nicht ausgeführt wurde, zu dem Vereinigungsraum zugeführt werden. Durch ein Einspeisen des Kühlmittels in den Vereinigungsraum bei einer niedrigen Temperatur kann ein Anstieg in der Temperatur des Kühlmittels auch an der stromabwärtigen Seite nieder gehalten werden. Folglich kann ein im Wesentlichen einheitliches Kühlen auch in einer Strömungsrichtung des Kühlmittels erreicht werden.
Ein Absinken des Drucks in dem Kühlmittel, das aus einem Druckverlust resultiert, ist signifikanter in Richtung der stromabwärtigen Seite. Deshalb ist in dem Vereinigungsraum auf der stromabwärtigen Seite ein Druckunterschied von dem Nebensammlerabschnitt größer und eine Zufuhrmenge des Kühlmittels kann erhöht werden. Indem die Temperatur des Kühlmittels auf der stromabwärtigen Seite des Kühlmittels höher ist, kann eine größere Menge des Kühlmittels bei einer niedrigen Temperatur von dem Nebensammlerabschnitt zu einem Abschnitt bei einer hohen Temperatur zugeführt werden und ein Anstieg in der Kühlmitteltemperatur kann effektiv unterdrückt werden. Folglich kann eine Temperatur an dem Ausgang des Kühlers niedriger sein und der Kühler kann mit einer ausreichenden Spanne gestaltet werden.
Der Nebensammlerabschnitt hat vorzugsweise wenigstens solch eine Größe, dass eine Druckverringerung darin kleiner als eine Druckverringerung in den Strömungsbahnen ist, die durch die Lamellen ausgebildet sind. Alternativ ist eine Druckverringerung, die in dem Nebensammlerabschnitt bewirkt wird, vorzugsweise im Wesentlichen ignorierbar. In der vorliegenden Ausführungsform ist zum Beispiel der Nebensammlerabschnitt in einem Querschnittsbereich senkrecht zu der Richtung der Kühlmittelströmung vorzugsweise ungefähr fünfmal größer als der der Strömungsbahn, die durch den Raum zwischen den Lamellen implementiert ist.
In einem Beispiel, in dem der Kühler in der vorliegenden Erfindung ein Kühler der Siedeart ist, kann eine Kühlmittelverknappung abgeschwächt werden. Zusätzlich kann ein „Burnout" effektiv verhindert werden.
In dem Kühler der Siedeart kocht das Kühlmittel innerhalb des Kühlers und ein Dualphasenzustand, in dem ein flüssiger Zustand und ein gasförmiger Zustand gleichermaßen vorliegen, ist ausgebildet. Bei einem sogenannten Siedekühlen, in dem ein Kühlen in solch einem Zustand fortgeführt wird, kann ein einheitliches und leistungsstarkes Kühlen basierend auf Effekten einer Wärmeabsorption durch eine latente Wärme in Verbindung mit einer Phasenänderung und einer Temperatur erreicht werden, die auf einem Siedepunkt gehalten wird. Wenn ein Betrag einer Wärmeerzeugung durch den Wärmeerzeuger, der mit dem Kühler verbunden ist, groß ist, kann jedoch ein „Burnout", bei dem ein Übergang von einem Keimsieden zu einem Filmsieden auftritt, an der Oberfläche der Lamelle auftreten, die als eine Wärmeübergangsfläche dient. Falls ein „Burnout" auftritt, ist die Oberfläche der Lamelle mit Dampf bedeckt und ein Wärmeübergang wird extrem schwach. Dementsprechend ist es bei einem Siedekühlen wichtig, ein flüssiges Kühlmittel an der Oberfläche der Lamelle zu halten.
In dem Kühler der vorliegenden Erfindung kann eine einheitliche Strömungsrate in jeder Strömungsbahn erreicht werden und daher kann ein Burnout, der aus einer partiellen Verknappung des Kühlmittels in der Strömungsbahn bei einer niedrigen Strömungsrate herrührt, unterdrückt werden. Zusätzlich kann das Kühlmittel von dem Nebensammlerabschnitt durch den Vereinigungsraum zu jeder Strömungsbahn zugeführt werden und ein Auftreten eines Burnouts aufgrund einer Verknappung des Kühlmittels kann unterdrückt werden.
Darüber hinaus, da die Temperatur des Kühlmittels in Richtung der stromabwärtigen Seite höher ist, wie vorangehend beschrieben ist, wird ein Flüssigkeitsphasenverhältnis aus zwei Zuständen von Gas und Flüssigkeit niedriger. Entsprechend ist ein Burnout auf der stromabwärtigen Seite wahrscheinlicher. Andererseits, da der Druck des Kühlmittels in Richtung der stromabwärtigen Seite niedriger ist, kann eine Zufuhr des Kühlmittels von dem Nebensammlerabschnitt in Richtung der stromabwärtigen Seite erhöht werden und ein Burnout kann effektiv unterdrückt werden. In dem Fall eines Siedekühlens kann eine große Menge des Kühlmittels bei einer niedrigen Temperatur zu einem Abschnitt zugeführt werden, in dem ein Burnout wahrscheinlich ist, und das Kühlmittel kann in Übereinstimmung mit einem Siedezustand angemessen zugeführt werden.
Der Kühler in der vorliegenden Ausführungsform ist auf einen Kühler mit einem Mikrokanalaufbau mit einem kleinen Strömungsbahnquerschnittsbereich anwendbar. In dem Mikrokanalaufbau ist ein hydraulischer Durchmesser D zum Beispiel nicht kleiner als 0,6 mm und nicht größer als 3 mm. Alternativ ist in einem Mikrokanalaufbau mit einer noch kleineren Strömungsbahn ein hydraulischer Durchmesser D nicht größer als 0,6 mm.
Der hydraulische Durchmesser D ist in der folgenden Gleichung ausgedrückt: D = 4A/L (1) (Wobei A einen Strömungsbahnquerschnittsbereich darstellt und L eine Länge eines Umfangs des Querschnitts darstellt (eine benetzte Umfangslänge oder eine Querschnittslänge)).
Indem in dem Mikrokanalaufbau jede Strömungsbahn eine kleine Größe hat, kann ein größerer Wärmeübergangsbereich durch ein Einbeziehen dieser Strömungsbahnen erreicht werden. Alternativ kann ein Wärmeübergangskoeffizient höher eingestellt sein. Der Kühler mit einem Mikrokanalaufbau kann eine kleinere Größe und eine Verbesserung in der Kühlfähigkeit erreichen. In dem Mikrokanalaufbau ist hingegen die Strömungsbahn klein. Deshalb ist ein Druckverlust während eines Durchgangs durch die Strömungsbahn groß und es ist schwierig, das Kühlmittel gleichmäßig zu jeder Strömungsbahn zu verteilen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Vereinigungsraum in der Strömungsbahn ausgebildet, so dass das Kühlmittel gleichmäßig zu jeder Strömungsbahn zugeführt werden kann, selbst in dem Kühler mit dem Mikrokanalaufbau.
Zusätzlich hat die Strömungsbahn in einem Kühler der Siedeart mit einem Mikrokanalaufbau einen kleinen Querschnittsbereich und daher ist ein Burnout wahrscheinlich. Insbesondere, wenn die Strömungsbahn einen kleinen Querschnittsbereich hat, ist die Strömungsbahn durch die Gasphase aufgrund eines Siedens leicht blockiert und ein Burnout ist wahrscheinlich. Jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn das Kühlmittel bei einer niedrigen Temperatur von dem Nebensammlerabschnitt zu dem zwischen den Lamellen ausgebildeten Vereinigungsraum zugeführt wird, kann ein Burnout effektiv unterdrückt werden.
Obwohl jede Lamelle in der vorliegenden Ausführungsform in einer flachen Plattenform ausgebildet ist, ist die Lamelle nicht als solche begrenzt. Irgendeine Lamelle kann verwendet werden, solange die Lamelle ausgebildet ist, um dem Kühlmittel zu erlauben, entlang ihrer Fläche zu strömen. Zusätzlich ist eine Höhe einer jeden Lamelle nicht beschränkt und die vorliegende Erfindung ist auf einen Kühlkörper mit einer Lamelle einer beliebigen Höhe anwendbar.
In der vorliegenden Ausführungsform ist jedes Trennbauteil durch ein Ausbilden eines Ausschnittsabschnitts zum Zuführen des Kühlmittels zu dem Vereinigungsraum in einem plattenförmigen Bauteil ausgebildet, das den Nebensammlerabschnitt ausbildet, jedoch ist das Trennbauteil nicht als solches begrenzt. Das Bauteil, das den Nebensammlerabschnitt implementiert, sollte nur ausgebildet sein, um das Kühlmittel von dem Nebensammlerabschnitt zu dem Vereinigungsraum zuzuführen. Zum Beispiel kann eine Öffnung (Lochabschnitt) oder eine Stufe zum Zuführen des Kühlmittels zu dem Vereinigungsraum in einem Bauteil ausgebildet sein, das den Nebensammlerabschnitt ausbildet.
In der vorliegenden Ausführungsform ist jede Strömungsbahn ausgebildet, um einen rechtwinkligen Querschnitt zu haben, jedoch ist die Strömungsbahn nicht als solche begrenzt. Eine Strömungsbahn mit einer beliebigen Querschnittsform, wie zum Beispiel einer ringförmigen Form oder einer trapezförmigen Form kann angewendet werden.
Zusätzlich sind in der vorliegenden Ausführungsform die Kühlmittelzufuhrleitung zum Zuführen des Kühlmittels zu dem Kühler und die Kühlmittelabgabeleitung in einer Fläche des Gehäuses ausgebildet, jedoch ist die Ausführungsform nicht speziell als solche begrenzt. Die Kühlmittelzufuhrleitung sollte nur ausgebildet sein, um in der Lage zu sein, das Kühlmittel zu jeder Lamelle zuzuführen. Zusätzlich sollte die Kühlmittelabgabeleitung nur ausgebildet sein, um in der Lage zu sein, das zwischen den Lamellen hindurch getretene Kühlmittel abzugeben.
Darüber hinaus wurde in der vorliegenden Ausführungsform ein Halbleiterelement beispielhaft durch ein gekühltes Zielobjekt beschrieben, jedoch ist die Ausführungsform als solche nicht begrenzt. Die vorliegende Erfindung ist auf einen Kühlkörper und einen Kühler zum Kühlen eines beliebigen gekühlten Zielobjekts anwendbar. Zum Beispiel ist die vorliegende Erfindung auf einen Kühler zum Kühlen einer CPU eines Computers oder einen Kühler für einen Leistungsumwandler, wie zum Beispiel einem Inverter, anwendbar.
(Zweite Ausführungsform)
Ein Kühlkörper und ein Kühler in einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf 8 und 9 beschrieben werden. Der Kühler in der vorliegenden Ausführungsform ist von jenem in der ersten Ausführungsform in dem Aufbau einer jeden Lamelle und dem Aufbau einer Trennwand, die den Nebensammlerabschnitt implementiert, verschieden.
8 zeigt eine erste schematische Querschnittsansicht des Kühlers in der vorliegenden Ausführungsform. 8 ist eine schematische Querschnittsansicht, die der Querschnittsansicht in 3 in der ersten Ausführungsform entspricht. Der Kühler in der vorliegenden Ausführungsform hat einen Kühlkörper 24. Der Kühlkörper 24 hat eine Vielzahl von Lamellen 7.
Die Lamellen 7 sind ausgebildet, um sich von dem zufuhrseitigen Hauptsammlerabschnitt 31 zu dem abgabeseitigen Hauptsammlerabschnitt 32 zu erstrecken. Die Lamellen 7 sind innerhalb des Gehäuses 11 angeordnet. Eine Vielzahl von Lamellen 7 ist angeordnet, so dass deren Hauptflächen parallel zueinander sind (nicht gezeigt).
Die Lamelle 7 hat eine Öffnung 51 zum Ausbilden des Vereinigungsraums 36. Die Lamelle 7 hat eine Öffnung 52 zum Ausbilden des Vereinigungsraums 37. Die Öffnung 51, 52 ist in einem Bereich zwischen Halbleiterelementen 21 ausgebildet. Die Öffnung 51 ist ausgebildet, um eine viereckige zweidimensionale Form zu haben. Die Öffnung 52 ist ausgebildet, um eine ringförmige zweidimensionale Form zu haben.
9 ist eine zweite schematische Querschnittsansicht des Kühlers in der vorliegenden Ausführungsform. 9 ist eine schematische Querschnittsansicht, die der Querschnittsansicht in 4 in der ersten Ausführungsform entspricht. Der Kühler in der vorliegenden Ausführungsform hat ein Trennbauteil 16.
Das Trennbauteil 16 ist ausgebildet, um einen klammerförmigen Querschnitt zu haben. Das Trennbauteil 16 ist ausgebildet, um sich von dem zufuhrseitigen Hauptsammlerabschnitt 31 zu dem abgabeseitigen Hauptsammlerabschnitt 32 zu erstrecken.
Das Trennbauteil 16 hat eine Öffnung 53, um mit dem Vereinigungsraum 36 in Verbindung zu stehen. Das Trennbauteil 16 hat eine Öffnung 54, um mit dem Vereinigungsraum 37 in Verbindung zu stehen. Die Öffnungen 53, 54 sind in im Wesentlichen parallelen, flächenartigen Abschnitten der Klammer ausgebildet, die gegenüberliegend zueinander sind. Die Öffnung 53 ist ausgebildet, um eine viereckige, zweidimensionale Form zu haben. Die Öffnung 53 ist an einem Endabschnitt in einer Breitenrichtung des Trennbauteils 16 ausgebildet. Die Öffnung 54 ist ausgebildet, um eine ringförmige, zweidimensionale Form zu haben. Die Öffnung 54 ist in einem im Wesentlichen mittleren Abschnitt in der Breitenrichtung des Trennbauteils 16 ausgebildet.
Daher ist in dem Kühler der vorliegenden Ausführungsform die Öffnung in der Lamelle ausgebildet. Jeder Vereinigungsraum ist durch die in der Lamelle ausgebildete Öffnung ausgebildet. Auch gemäß diesem Aufbau kann die gleiche Funktion und Effekt wie in der ersten Ausführungsform erhalten werden. Zusätzlich kann das Kühlmittel durch ein Ausbilden einer Öffnung auch in dem Trennbauteil zum Implementieren des Nebensammlerabschnitts zu dem Vereinigungsraum zugeführt werden.
Die Öffnung, die in der Lamelle und dem Trennbauteil in der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet ist, ist ausgebildet, um eine viereckige oder ringförmige zweidimensionale Form zu haben, jedoch ist die Form als solche nicht begrenzt. Eine Öffnung einer beliebigen Form kann angewendet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die in den Lamellen ausgebildeten Öffnungen ausgebildet, um im Wesentlichen in einer Form und einer Größe identisch zu sein, und die in Trennbauteilen ausgebildeten Öffnungen sind ausgebildet, um im Wesentlichen in einer Form und einer Größe identisch zu sein, jedoch ist die Öffnung als solche nicht begrenzt. Die Öffnung, die in jedem Bauteil ausgebildet ist, kann in einer Form und einer Größe verschieden sein. Zusätzlich, wie in der ersten Ausführungsform gezeigt ist, kann ein Ausschnittsabschnitt anstelle einiger Öffnungen ausgebildet sein.
Da der Aufbau und die Funktion und Effekt andererseits die gleichen als jene der ersten Ausführungsform sind, wird eine Beschreibung von diesen hier nicht wiederholt.
(Dritte Ausführungsform)
Ein Kühlkörper und ein Kühler in einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf 10–12 beschrieben werden. Der Kühler in der vorliegenden Ausführungsform ist von jenem in der ersten Ausführungsform in dem Aufbau des Nebensammlerabschnitts verschieden.
10 zeigt eine erste schematische Querschnittsansicht des Kühlers in der vorliegenden Ausführungsform. Der Kühler in der vorliegenden Ausführungsform hat einen Kühlkörper 25. Der Kühlkörper 25 hat ein Plattenbauteil 25. Der Kühlkörper 25 hat eine erste Lamellengruppe 4. Die erste Lamellengruppe 4 hat eine Vielzahl von Lamellen 1a. die Vielzahl von ersten Lamellen 1a ist derart angeordnet, dass deren Hauptflächen parallel zueinander sind.
Der Kühlkörper 25 hat eine zweite Lamellengruppe 5. Die zweite Lamellengruppe 5 hat eine Vielzahl von zweiten Lamellen 2a. Die zweite Lamellengruppe 5 ist ähnlich wie die erste Lamellengruppe 4 aufgebaut. Der Kühlkörper 25 hat eine dritte Lamellengruppe 6. Die dritte Lamellengruppe 6 hat eine Vielzahl von dritten Lamellen 3a. Die dritte Lamellengruppe 6 ist ähnlich wie die erste Lamellengruppe 4 aufgebaut.
Der Vereinigungsraum 36 ist zwischen der ersten Lamellengruppe 4 und der zweiten Lamellengruppe 5 ausgebildet. Der Vereinigungsraum 37 ist zwischen der zweiten Lamellengruppe 5 und der dritten Lamellengruppe 6 ausgebildet. Der Kühler in der vorliegenden Ausführungsform hat ein Gehäuse 18. Die erste Lamellengruppe 4, die zweite Lamellengruppe 5 und die dritte Lamellengruppe 6 sind innerhalb des Gehäuses 18 angeordnet.
11 zeigt eine zweite schematische Querschnittsansicht des Kühlers in der vorliegenden Ausführungsform. 11 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XI-XI in 10, wenn in einer Richtung eines Pfeils betrachtet. Das Gehäuse 18 in der vorliegenden Ausführungsform hat eine Seitenwand 18a. Das Gehäuse 18 hat eine Trennwand 18b. Die Trennwand 18b ist in einer plattenförmigen Form ausgebildet. Die Trennwand 18b ist mit der Seitenwand 18a verbunden. Die Trennwand 18b in der vorliegenden Ausführungsform ist derart ausgebildet, dass ihre Hauptfläche im Wesentlichen parallel zu einer Hauptfläche eines Plattenbauteils 19 ist.
Die Trennwand 18b teilt einen Innenraum in dem Gehäuse 18. Die Lamellengruppe, wie zum Beispiel die erste Lamellengruppe 4 einschließlich erster Lamellen 1a, ist in einem Raum angeordnet. Der andere Raum implementiert einen Nebensammlerabschnitt 44. Der Nebensammlerabschnitt 44 ist durch einen Raum ausgebildet, der zwischen der Trennwand 18b und einer Außenwand des Gehäuses 18 liegt.
Die Trennwand 18b hat Öffnungen 18c, 18d zum Zuführen des Kühlmittels zu jeweiligen Vereinigungsräumen 36, 37. Die Öffnungen 18c, 18d sind zwischen Bereichen ausgebildet, in denen Halbleiterelemente 21 angeordnet sind.
Bezug nehmend auf 10 sind Öffnungen 18c mit einem Abstand voneinander angeordnet, und Öffnungen 18d sind mit einem Abstand voneinander ausgebildet. Die Öffnung 18c ist ausgebildet, um eine ringförmige zweidimensionale Form zu haben. Die Öffnung 18d ist ausgebildet, um eine rechtwinklige zweidimensionale Form zu haben.
12 zeigt eine dritte schematische Querschnittsansicht des Kühlers in der vorliegenden Ausführungsform. 12 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XII-XII in 10, wenn in einer Richtung eines Pfeils betrachtet. Die Öffnungen 18d sind in vorbestimmten Intervallen voneinander angeordnet. Zusätzlich sind auch Öffnungen 18c in vorbestimmten Intervallen ausgebildet.
Bezug nehmend auf 10 wird das Kühlmittel von der Kühlmittelzufuhrleitung 12 zu dem zufuhrseitigen Hauptsammlerabschnitt 31 zugeführt, wie mit einem Pfeil 71 gezeigt ist. Das Kühlmittel strömt von dem zufuhrseitigen Hauptsammlerabschnitt 31 in einen Bereich, in dem die erste Lamellengruppe 4 ausgebildet ist, wie mit einem Pfeil 77 gezeigt ist. Das Kühlmittel erreicht den Vereinigungsraum 36, nachdem es durch die erste Lamellengruppe 4 hindurch tritt. Das Kühlmittel strömt von dem Vereinigungsraum 36 in einen Bereich, in dem die zweite Lamellengruppe 5 ausgebildet ist. Das Kühlmittel, das durch die zweite Lamellengruppe 5 hindurch getreten ist, erreicht den Vereinigungsraum 37. Das Kühlmittel strömt von dem Vereinigungsraum 37 in einen Bereich, in dem die dritte Lamellengruppe 6 ausgebildet ist.
Das Kühlmittel strömt von dem Bereich, in dem die dritte Lamellengruppe 6 ausgebildet ist, zu dem abgabeseitigen Hauptsammlerabschnitt 32, wie mit einem Pfeil 78 gezeigt ist. Das Kühlmittel wird durch die Kühlmittelabgabeleitung 13 von dem abgabeseitigen Hauptsammlerabschnitt 32 abgegeben, wie mit einem Pfeil 72 gezeigt ist. In jedem Vereinigungsraum 36, 37 vereinigt sich das Kühlmittel, das durch jeweilige Strömungsbahnen hindurch getreten ist.
Bezug nehmend auf 11 und 12 strömt ein Teil des Kühlmittels, das in den zufuhrseitigen Hauptsammlerabschnitt 31 geströmt ist, in einen Nebensammlerabschnitt 44, wie mit einem Pfeil 79 gezeigt ist. Das Kühlmittel, das in den Nebensammlerabschnitt 44 geströmt ist, strömt in den Vereinigungsraum 36 durch Öffnungen 18c, wie mit einem Pfeil 80 gezeigt ist. Zusätzlich strömt das Kühlmittel, das in den Nebensammlerabschnitt 44 geströmt ist, durch die Öffnung 18d in den Vereinigungsraum 37. Daher kann das Kühlmittel, dessen Wärmeaustausch im Wesentlichen noch nicht ausgeführt wurde, von einem Hauptsammlerabschnitt zu jedem Vereinigungsraum 36, 37 zugeführt werden.
In dem Kühler der vorliegenden Ausführungsform sind die Strömungsbahnen, die direkt zu einem Kühlen der Lamellen beitragen, von dem Nebensammlerabschnitt durch die Trennwand 18b getrennt. In der ersten Ausführungsform ist der Nebensammlerabschnitt zwischen den Lamellen ausgebildet, jedoch ist der Nebensammlerabschnitt in der vorliegenden Ausführungsform in einem Raum ausgebildet, der von dem Raum, in dem die Lamellen angeordnet sind, getrennt ist. Deshalb ist ein direkter thermischer Einfluss durch das Halbleiterelement weniger wahrscheinlich und die Temperatur des Kühlmittels, das von dem Nebensammlerabschnitt zugeführt wird, kann bei einer niedrigen Temperatur beibehalten werden.
Zum Beispiel, falls eine Menge einer Wärmeerzeugung durch den Wärmeerzeuger, wie zum Beispiel ein Halbleiterelement, groß ist und der Nebensammlerabschnitt direkt unter dem Wärmeerzeuger ausgebildet ist, kann das Kühlmittel in dem Nebensammlerabschnitt durch den Wärmeerzeuger beeinträchtigt werden. In der vorliegenden Ausführungsform kann jedoch die Wärme des Wärmeerzeugers durch die Trennwand 18b blockiert werden und das Kühlmittel kann verlässlich bei einer niedrigen Temperatur zu dem Vereinigungsraum zugeführt werden.
Ein Material für die Trennwand ist nicht begrenzt, jedoch ist die Trennwand vorzugsweise aus einem Wärme isolierenden Material ausgebildet. Gemäß diesem Aufbau kann ein Anstieg in der Kühlmitteltemperatur in dem Nebensammlerabschnitt weiter effektiv unterdrückt werden.
Zusätzlich kann in der vorliegenden Ausführungsform, da ein Strömungsbahnquerschnittsbereich des Nebensammlerabschnitts groß ist, ein Druckverlust in dem Nebensammlerabschnitt gering sein. Folglich kann eine größere Menge des Kühlmittels von dem Nebensammlerabschnitt auch auf der stromabwärtigen Seite zu dem Vereinigungsraum zugeführt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform hat die Öffnung, die in der Trennwand ausgebildet ist, eine ringförmige oder viereckige zweidimensionale Form, jedoch ist die Öffnung als solche nicht begrenzt und eine beliebige Form kann angewendet werden. Zum Beispiel kann die Öffnung ein Langloch sein, das sich entlang des Vereinigungsraums erstreckt.
Da der Aufbau und die Funktion und Effekt andererseits die gleichen als jene in der ersten und zweiten Ausführungsform sind, wird eine Beschreibung von diesen hier nicht wiederholt werden.
In den voran stehenden Zeichnungen haben die gleichen oder entsprechenden Abschnitte die gleichen zugewiesenen Bezugszeichen. Zusätzlich meinen in der voran stehenden Beschreibung die Ausdrücke, wie zum Beispiel oben und unten, nicht notwendigerweise absolute obere und untere Richtung in einer vertikalen Richtung, sondern meinen relative Positionsbeziehungen zwischen Abschnitten.
Es soll verstanden werden, dass die Ausführungsformen, die hierin offenbart sind, in jeder Hinsicht illustrativ und nicht beschränkend sind. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist durch die Ausdrücke der Ansprüche definiert, anstatt durch die voran stehende Beschreibung, und ist gedacht, um beliebige Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs und der äquivalenten Bedeutung der Ausdrücke der Ansprüche zu umfassen.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ist zum Beispiel auf einen Kühlkörper oder einen Kühler zum Kühlen eines Halbleiterelements anwendbar, das eine elektrische Vorrichtung (PCU: Power Control Unit, Leistungssteuereinheit) implementiert, die eine sich drehende elektrische Maschine zum Antrieb in einem Hybridfahrzeug steuert.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Kühlkörper hat eine Vielzahl von Lamellen (1a, 2a, 3a). Die Lamellen (1a, 2a, 3a) sind ausgebildet, um als Trennwände der Strömungsbahnen eines Kühlmittels zu dienen. Die Lamellen (1a, 2a, 3a) sind derart ausgebildet, dass das Kühlmittel entlang deren Oberfläche strömt. Ein Vereinigungsraum (36, 37) ist ausgebildet, um dem Kühlmittel in den durch die Lamellen (1a, 2a, 3a) getrennten Strömungsbahnen zu ermöglichen, sich zu vereinigen. Der Vereinigungsraum (36, 37) ist in den Strömungsbahnen ausgebildet, die durch die Lamellen (1a, 2a, 3a) ausgebildet sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2001-352025 A [0004, 0009]
- JP 05-206339 A [0005]
- JP 09-023081 A [0006]
- JP 2004-134742 A [0007]
- JP 2005-116877 A [0008]

Claims

Kühlkörper mit: einer Vielzahl von Lamellen (1a, 2a, 3a, 7); wobei die Lamellen (1a, 2a, 3a, 7) ausgebildet sind, um als Trennwände der Strömungsbahnen eines Kühlmittels zu dienen, wobei die Lamellen (1a, 2a, 3a, 7) derart ausgebildet sind, dass das Kühlmittel entlang deren Oberfläche strömt, einem Vereinigungsraum (36, 37), der ausgebildet ist, um dem Kühlmittel in den durch die Lamellen (1a, 2a, 3a, 7) getrennten Strömungsbahnen zu ermöglichen, sich zu vereinigen, und wobei der Vereinigungsraum (36, 37) in den durch die Lamellen (1a, 2a, 3a, 7) ausgebildeten Strömungsbahnen ausgebildet ist.
Kühlkörper nach Anspruch 1, wobei der Vereinigungsraum (36, 37) zwischen Bereichen, die sich direkt unter einer Vielzahl von gekühlten Zielobjekten (21) befinden, in einer Richtung der Strömungsbahn des Kühlmittels ausgebildet ist.
Kühlkörper nach Anspruch 1, wobei die Lamellen (1a, 2a, 3a) eine Vielzahl von ersten Lamellen (1a) und eine Vielzahl von zweiten Lamellen (2a) aufweisen, wobei der Kühlkörper Folgendes aufweist: eine erste Lamellengruppe (1, 4), die derart angeordnet ist, dass Hauptflächen der Vielzahl von ersten Lamellen (1a) parallel zueinander sind; und eine zweite Lamellengruppe (2, 5), die derart angeordnet ist, dass Hauptflächen der Vielzahl von zweiten Lamellen (2a) parallel zueinander sind, wobei die zweite Lamellengruppe (2, 5) derart angeordnet ist, dass die Hauptfläche der zweiten Lamelle (2a) im Wesentlichen parallel zu der Hauptfläche der ersten Lamelle (1a) ist, und wobei der Vereinigungsraum (36, 37) durch ein Anordnen der ersten Lamellengruppe (1, 4) und der zweiten Lamellengruppe (2, 5) mit einem Abstand voneinander ausgebildet ist.
Kühlkörper nach Anspruch 3, wobei gekühlte Zielobjekte (21) innerhalb von Bereichen angeordnet sind, in denen jeweils die erste Lamellengruppe (1, 4) und die zweite Lamellengruppe (2, 5) ausgebildet sind, und der Vereinigungsraum (36, 37) zwischen der ersten Lamellengruppe (1, 4) und der zweiten Lamellengruppe (2, 5) ausgebildet ist.
Kühlkörper nach Anspruch 3, wobei die zweite Lamellengruppe (2, 5) ausgebildet ist, um von der ersten Lamellengruppe (1, 4) in einer Richtung senkrecht zu der Strömungsbahn des Kühlmittels verschoben zu sein.
Kühlkörper nach Anspruch 1, wobei die Lamellen (7) derart angeordnet sind, dass deren Hauptflächen im Wesentlichen parallel zueinander sind, die Lamelle (7) eine Öffnung (53, 54) aufweist und der Vereinigungsraum (36, 37) durch die Öffnung (53, 54) ausgebildet ist.
Kühlkörper nach Anspruch 6, wobei die Öffnung (53, 54) in einem Bereich zwischen einer Vielzahl von gekühlten Zielobjekten (21) ausgebildet ist.
Kühlkörper nach Anspruch 1, wobei die Lamellen (1a, 2a, 3a, 7) ausgebildet sind, um einen Mikrokanalaufbau zu haben.
Kühlkörper nach Anspruch 1, der auf einen Kühler für einen Leistungsumwandler angewendet ist.
Kühler, mit: dem Kühlkörper (19) nach Anspruch 1; einem Gehäuse (11, 18), in dem Lamellen (1a, 2a, 3a, 7) angeordnet sind; und einer Kühlmittelzufuhrleitung (12) zum Zuführen des Kühlmittels, wobei ein Hauptsammlerabschnitt (31), der mit der Kühlmittelzufuhrleitung (12) zum Zuführen des Kühlmittels zu einer Vielzahl der Strömungsbahnen in Verbindung steht, innerhalb des Gehäuses (11, 18) ausgebildet ist, und ein Nebensammlerabschnitt (41 bis 44), der mit dem Hauptsammlerabschnitt (31) in Verbindung steht, zum Zuführen des Kühlmittels zu dem Vereinigungsraum (36, 37) innerhalb des Gehäuses (11, 18) ausgebildet ist.
Kühler nach Anspruch 10, der ausgebildet ist, um ein Siedekühlen auszuführen, wobei die Kühlmittelzufuhrleitung (12) mit einem Kühlmittelzufuhrgerät zum Zuführen des Kühlmittels verbunden ist, während das Kühlmittel mit Druck beaufschlagt wird.