JP2005311046A - 冷却器 - Google Patents

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Abstract

【課題】 両面で放熱量が異なる半導体モジュールを効率よく冷却する。
【解決手段】 チューブ1内を内部プレート14によって第1冷媒通路11と第2冷媒通路12とに分割し、ベローズ2の筒部22の内径と内部プレート14の挿入穴131の内径とを異ならせる。これにより、第1冷媒通路11に流入する冷媒の流量と第2冷媒通路12に流入する冷媒の流量を異ならせて、第1冷媒通路11側の冷却能力と第2冷媒通路12側の冷却能力とを異ならせる。そして、半導体モジュール5における放熱量が大きい方の面を、冷却能力が高い方の冷媒通路側に合わせ、半導体モジュール5における放熱量が小さい方の面を、冷却能力が低い方の冷媒通路側に合わせる。
【選択図】 図3

Description

本発明は、両面発熱する電子部品を冷却する冷却器に関するもので、特にハイブリッド電気自動車用インバータの両面冷却型電子部品を冷却する冷却器として好適である。
従来、半導体モジュール(電子部品)を水冷式の冷却器に取り付けて冷却するものが知られている。両面冷却型半導体装置として特許文献1で提案された装置は、冷却水の通路を有するチューブと両面冷却型半導体モジュールとを交互に積層している。
また、本出願人は、特願2003−404940号にて、チューブに中間壁を設けてチューブ内を第1冷媒通路と第2冷媒通路とに分割した冷却器を提案している。
特開2002−26215号公報
しかしながら、発熱体である半導体モジュールは、両面発熱するが、内部の構造上両面への放熱量が異なっている。そのため、特願2003−404940号に示された冷却器にて両面冷却型半導体モジュールを冷却する場合、第1冷媒通路と第2冷媒通路のうちの一方に過度に負担が掛かってしまい、冷却効率が低下するという問題が発生する。
本発明は上記点に鑑みて、両面で放熱量が異なる電子部品を効率よく冷却することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、冷媒が流れる冷媒通路を有する複数のチューブ(1)が所定間隔を隔てて積層され、隣接する前記チューブ(1)間に保持された電子部品(5)を両面から冷却する冷却器において、冷媒通路は、冷媒通路内に配置された中間壁(14)によって、チューブ(1)の積層方向に並ぶ第1冷媒通路(11)と第2冷媒通路(12)とに分割され、第1冷媒通路(11)側の冷却能力と第2冷媒通路(12)側の冷却能力とが異なることを特徴とする。
これによると、電子部品における発熱量(放熱量)が大きい方の面を、冷却能力が高い方の冷媒通路側に合わせ、電子部品における発熱量(放熱量)が小さい方の面を、冷却能力が低い方の冷媒通路側に合わせることにより、電子部品を効率よく冷却することができる。
また、第1冷媒通路と第2冷媒通路を流れる冷媒の温度上昇が略等価になることで、熱の移動が減少し、温度差によるチューブの歪み発生が防止されてチューブの信頼性(寿命)が向上する。そして、電子部品の両面の表面温度も同様に均一化することで、温度差による電子部品の歪み発生が防止されて電子部品の信頼性(寿命)も向上する。
請求項2に記載の発明のように、第1冷媒通路(11)の冷媒の流量と第2冷媒通路(12)側の冷媒の流量とを異ならせて、第1冷媒通路(11)側の冷却能力と第2冷媒通路(12)側の冷却能力とを異ならせることができる。
請求項3に記載の発明では、冷媒が流れる冷媒通路を有する複数のチューブ(1)が所定間隔を隔てて積層され、隣接するチューブ(1)間に保持された電子部品(5)を両面から冷却する冷却器において、隣接するチューブ(1)における冷媒の入口側を連結する筒状の連結部材(2)を備え、チューブ(1)には、連結部材(2)の筒部(22)が挿入される挿入穴(131)が形成され、冷媒通路は、冷媒通路内に配置された中間壁(14)によって、チューブ(1)の積層方向に並ぶ第1冷媒通路(11)と第2冷媒通路(12)とに分割され、中間壁(14)には、挿入穴(131)に対向する位置に、第1冷媒通路(11)と第2冷媒通路(12)とを連通させる中間壁穴(141)が形成され、筒部(22)の内径(D1)と中間壁穴(141)の内径(D2)とが異なることを特徴とする。
これによると、筒部の内径と中間壁穴の内径とを異ならせることにより、図4に示すように、筒部(22)からチューブ(1)に流入するときに起こる拡大流れによって第1冷媒通路に流入する冷媒の流量と第2冷媒通路に流入する冷媒の流量を異ならせて、第1冷媒通路側の冷却能力と第2冷媒通路側の冷却能力とを異ならせることができ、したがって、請求項1の発明と同様の効果を得ることができる。
請求項4に記載の発明では、筒部(22)の内径(D1)よりも中間壁穴(141)の内径(D2)が大きいことを特徴とする。
これによると、筒部の内径よりも中間壁穴の内径が小さい場合と比較して、中間壁穴部位での圧損を小さくすることができる。
請求項5に記載の発明では、冷媒が流れる冷媒通路を有する複数のチューブ(1)が所定間隔を隔てて積層され、隣接するチューブ(1)間に保持された電子部品(5)を両面から冷却する冷却器において、隣接するチューブ(1)における冷媒の入口側を連結する筒状の連結部材(2)を備え、チューブ(1)には、連結部材(2)の筒部(22)が挿入される挿入穴(131)が形成され、冷媒通路は、冷媒通路内に配置された中間壁(14)によって、チューブ(1)の積層方向に並ぶ第1冷媒通路(11)と第2冷媒通路(12)とに分割され、中間壁(14)には、挿入穴(131)に対向する位置に、第1冷媒通路(11)と第2冷媒通路(12)とを連通させる中間壁穴(141)が形成され、筒部(22)は、挿入穴(131)から冷媒通路内に突出しており、第1冷媒通路(11)側の筒部(22)の突出長さ(L1)と第2冷媒通路(12)側の筒部(22)の突出長さ(L2)とが異なることを特徴とする。
これによると、第1冷媒通路側の筒部の突出長さと第2冷媒通路側の筒部の突出長さとを異ならせることにより、第1冷媒通路に流入する冷媒の流量と第2冷媒通路に流入する冷媒の流量を異ならせて、第1冷媒通路側の冷却能力と第2冷媒通路側の冷却能力とを異ならせることができ、したがって、請求項1の発明と同様の効果を得ることができる。
請求項6に記載の発明では、冷媒が流れる冷媒通路を有する複数のチューブ(1)が所定間隔を隔てて積層され、隣接するチューブ(1)間に保持された電子部品(5)を両面から冷却する冷却器において、冷媒通路は、冷媒通路内に配置された中間壁(14)によって、チューブ(1)の積層方向に並ぶ第1冷媒通路(11)と第2冷媒通路(12)とに分割され、熱交換を促進するフィン(15)が第1冷媒通路(11)と第2冷媒通路(12)とに配置され、第1冷媒通路(11)内のフィン(15)と第2冷媒通路(12)内のフィン(15)とは、熱交換性能が異なることを特徴とする。
これによると、第1冷媒通路内のフィンと第2冷媒通路内のフィンの熱交換性能を異ならせることにより、第1冷媒通路側の冷却能力と第2冷媒通路側の冷却能力を異ならせることができ、したがって、請求項1の発明と同様の効果を得ることができる。
請求項7岸冷媒が流れる冷媒通路を有する複数のチューブ(1)が所定間隔を隔てて積層され、隣接するチューブ(1)間に保持された電子部品(5)を両面から冷却する冷却器において、冷媒通路は、冷媒通路内に配置された中間壁(14)によって、チューブ(1)の積層方向に並ぶ第1冷媒通路(11)と第2冷媒通路(12)とに分割され、熱交換を促進するフィン(15)が、第1冷媒通路(11)および第2冷媒通路(12)の一方のみに配置されていることを特徴とする。
これによると、第1冷媒通路および前記第2冷媒通路の一方のみにフィンを配置することにより、第1冷媒通路側の冷却能力と第2冷媒通路側の冷却能力を異ならせることができ、したがって、請求項1の発明と同様の効果を得ることができる。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係る冷却器について説明する。図1は第1実施形態に係る冷却器の正面図、図2は図1のA−A線に沿う要部の断面図、図3は図1のB部の正面断面図、図4は図3のC部の拡大正面断面図である。
本発明の冷却器は、ハイブリッド電気自動車用インバータの両面冷却型半導体モジュールの冷却に用いることができる。
図1〜図3に示すように、冷却器は、冷媒が流れる冷媒通路11、12が内部に形成されるとともに、冷媒通路11、12内での冷媒の流れ向きX(以下、流れ向きXという)に対して直交する方向Y(以下、積層方向Yという)に所定間隔を隔てて積層された多数のチューブ1と、隣接するチューブ1間に配置されて隣接するチューブ1同士を連結するベローズ2と、積層方向Yの一端側に位置するチューブ1にろう付け接合されて、冷媒が流入する入口パイプ3と、積層方向Yの一端側に位置するチューブ1にろう付け接合されて、冷媒が流出する出口パイプ4とを備えている。なお、冷媒としては、本実施形態ではエチレングリコール系の不凍液が混入した水を用いている。
チューブ1は、2枚の外部プレート13を最中状に合わせて内部に空間が形成されており、扁平形状になっている。その空間は、2枚の外部プレート13間に狭持された平板状の1枚の内部プレート14によって、積層方向Yに並ぶ第1冷媒通路11と第2冷媒通路12とに分割されている。各冷媒通路11、12には、熱交換を促進する波板状のフィン15が配置されている。
各プレート13、14およびフィン15は、アルミニウム製の薄板をプレス成形したものであり、孔食防止の観点から、内側が犠牲陽極材付きのブレージングシート材を使用するのが望ましい。
外部プレート13には、冷媒通路11、12内での冷媒の流れ方向の両端側に、ベローズ2の筒部(詳細後述)が挿入される円形の挿入穴131が形成されている。内部プレート14には、挿入穴131に対向する位置に、第1冷媒通路11と第2冷媒通路12とを連通させる連通穴141が形成されている。なお、内部プレート14は本発明の中間壁に相当し、連通穴141は本発明の中間壁穴に相当する。
ベローズ2は、蛇腹状の管であり、積層方向Yに容易に伸縮可能な蛇腹部21と、蛇腹部21の両端に設けられた円筒状の筒部22と、筒部22の外周部に設けられた鍔部23とを有する。ベローズ2は、アルミニウムよりなり、隣接する2つのチューブ1の挿入穴131に筒部22を挿入して接合されている。
入口パイプ3および出口パイプ4は、アルミニウムよりなり、積層方向Yの一端側に位置するチューブ1の挿入穴131に挿入されてチューブ1にろう付け接合されている。入口パイプ3および出口パイプ4は、冷媒を循環させる図示しないポンプ、および冷媒を冷却する図示しない熱交換器に接続されている。
発熱体となる両面冷却型の半導体モジュール5は、本発明の電子部品に相当するものであり、IGBT素子51と、銅板52と、放熱板53が、モールド樹脂54にて一体化されている。そして、半導体モジュール5は隣接する2つのチューブ1間に配置され、半導体モジュール5は、絶縁材6(主にセラミック板)や熱伝導グリスを介してチューブ1に接触するようになっている。なお、半導体モジュール5は、チューブ1に直接接触させた状態で配設してもよい。また、図示しない板ばねによって、積層されたチューブ1を積層方向Y両端から挟圧することにより、チューブ1間に半導体モジュール5が保持される。
図4は、チューブ1における冷媒の入口側を示しており、この冷媒入口側においては、ベローズ2の筒部22の内径φD1と、内部プレート14の連通穴141の内径φD2が、異なっている。より詳細には、筒部22の内径φD1よりも連通穴141の内径φD2が大きくなっている。なお、ベローズ2は本発明の連結部材に相当する。
上記構成において、入口パイプ3から流入した冷媒は、ベローズ2内を通って各チューブ1の冷媒通路11、12の一端側に流入し、冷媒通路11、12内を流れ向きXに沿って流れ、冷媒通路11、12の他端側からベローズ2内を通って出口パイプ4に至る。このとき、冷媒通路11、12内を流れる冷媒と半導体モジュール5との間で熱交換が行われ、半導体モジュール5が冷却される。
そして、筒部22の内径φD1よりも連通穴141の内径φD2を大きくすることにより、ベローズ2から各冷媒通路11、12に冷媒が分配される部分で図4に示すような急拡大流れを生じさせることで、ベローズ2内での冷媒の流れ向きに対し手前側(上流側)の第1冷媒通路11には冷媒が流れにくく、奥側(下流側)の第2冷媒通路12には流れやすくなる。したがって、第1冷媒通路11を流れる冷媒の流量Q1よりも第2冷媒通路12を流れる冷媒の流量Q2の方が多くなり、第1冷媒通路11側よりも第2冷媒通路12側の方が冷却能力が高くなる。
そして、半導体モジュール5における発熱量(放熱量)が大きい方の面を、冷却能力が高い方の第2冷媒通路12側に合わせ、半導体モジュール5における発熱量(放熱量)が小さい方の面を、冷却能力が低い方の第1冷媒通路11側に合わせることにより、半導体モジュール5を効率よく冷却することができる。
因みに、図5は、筒部22の内径φD1が20mm程度で、冷却器に12L/minの冷媒を流した場合の、内径差増減率(D2−D1)/D1と流量差増減率(Q2−Q1)/Q1の関係を示している。
図5に示すように、筒部22の内径φD1よりも連通穴141の内径φD2を大きくして内径差増減率を増加させた場合、内径差増減率が略0%から略10%まで増加する範囲では、流量差増減率も増加することが確認された。但し、筒部22の内径φD1よりも連通穴141の内径φD2が大きくなりすぎると、ベローズ2方向の流れからチューブ1方向の流れが支配的になり流量差が生じなくなる。
以上述べたように、本実施形態では、筒部22の内径φD1よりも連通穴141の内径φD2を大きくすることにより、第1冷媒通路11側よりも第2冷媒通路12側の方が冷却能力が高くなるようにしている。したがって、半導体モジュール5における発熱量(放熱量)が大きい方の面を、冷却能力が高い方の第2冷媒通路12側に合わせ、半導体モジュール5における発熱量(放熱量)が小さい方の面を、冷却能力が低い方の第1冷媒通路11側に合わせることにより、半導体モジュール5を効率よく冷却することができる。
また、第1冷媒通路11と第2冷媒通路12を流れる冷媒の温度上昇が略等価になることで、熱の移動が減少し、温度差によるチューブ1の歪み発生が防止されてチューブ1の信頼性(寿命)が向上する。そして、半導体モジュール5の両面の表面温度も同様に均一化することで、温度差による半導体モジュール5の歪み発生が防止されて半導体モジュール5の信頼性(寿命)も向上する。
また、筒部22の内径φD1よりも連通穴141の内径φD2を小さくした場合と比較すると、本実施形態のように、筒部22の内径φD1よりも連通穴141の内径φD2を大きくした場合、連通穴141部位での圧損を小さくすることができる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。図6は第2実施形態に係る冷却器の要部の断面図である。第1実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
第1実施形態では、筒部22の内径φD1よりも連通穴141の内径φD2を大きくしたのに対し、本実施形態は、筒部22の内径φD1よりも連通穴141の内径φD2を小さくしている。
これにより、ベローズ2内での冷媒の流れ向きに対し手前側(上流側)の第1冷媒通路11には冷媒が流れやすく、奥側(下流側)の第2冷媒通路12には冷媒が流れにくくなる。すなわち、図5に示すように、筒部22の内径φD1よりも連通穴141の内径φD2を小さくして内径差増減率を減少させた場合、内径差増減率が略0%から−側に減少すると流量差増減率も減少する。
本実施形態では、第1冷媒通路11側よりも第2冷媒通路12側の方が冷却能力が低くなるため、半導体モジュール5における発熱量(放熱量)が大きい方の面を、冷却能力が高い方の第1冷媒通路11側に合わせ、半導体モジュール5における発熱量(放熱量)が小さい方の面を、冷却能力が低い方の第2冷媒通路12側に合わせることにより、半導体モジュール5を効率よく冷却することができる。
また、第1実施形態と同様に、チューブ1や半導体モジュール5の信頼性(寿命)を向上させることができる。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。図7は第3実施形態に係る冷却器の要部の断面図である。第1実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図7に示すように、本実施形態は、筒部22の第1冷媒通路11への突出長さL1と、筒部22の第2冷媒通路12への突出長さL2とを異ならせることによって、チューブ1の入口断面積、すなわち、ベローズ2から各冷媒通路11、12に冷媒が分配される部分の通路断面積を変えるようにしている。
これにより、第1冷媒通路11を流れる冷媒の流量Q1と第2冷媒通路12を流れる冷媒の流量Q2とを異ならせ、第1冷媒通路11側の冷却能力と第2冷媒通路12側の冷却能力とを異ならせることができる。
したがって、本実施形態では、第1実施形態と同様に、半導体モジュール5を効率よく冷却することができるとともに、チューブ1や半導体モジュール5の信頼性(寿命)を向上させることができる。
(他の実施形態)
上記各実施形態では、第1冷媒通路11を流れる冷媒の流量Q1と第2冷媒通路12を流れる冷媒の流量Q2とを異ならせることにより、第1冷媒通路11側の冷却能力と第2冷媒通路12側の冷却能力とを異ならせるようにしたが、第1冷媒通路11内のフィン15と第2冷媒通路12内のフィン15の熱交換性能を異ならせることにより、換言すると、高性能なフィンをどちらか一方に配置することにより、第1冷媒通路11側の冷却能力と第2冷媒通路12側の冷却能力とを異ならせるようにしてもよい。因みに、上記の高性能なフィンは、微細な流路、伝熱面積の拡大、オフセットフィンにすることで実現可能である。
また、第1冷媒通路11および第2冷媒通路12の一方のみにフィン15を配置することにより、第1冷媒通路11側の冷却能力と第2冷媒通路12側の冷却能力とを異ならせるようにしてもよい。
上記各実施形態では、冷媒としてエチレングリコール系の不凍液が混入した水を用いたが、冷媒としては、水やアンモニア等の自然冷媒や、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、HCFC123、HFC134a等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒などを用いることができる。
また、上記実施形態においては、ハイブリッド電気自動車用インバータの両面冷却型半導体モジュールの冷却に本発明を適用したが、例えば産業機器のモータ駆動インバータや、ビル空調用のエアコンインバータなどの半導体モジュールの冷却に本発明を適用することもできる。
また、本発明の冷却器は、半導体モジュール5ではなく、パワートランジスタ、パワーFET、IGBTなどの電子部品を冷却することも可能である。
本発明の第1実施形態に係る冷却器の正面図である。 図1のA−A線に沿う要部の断面図である。 図1のB部の正面断面図である。 図3のC部の拡大正面断面図である。 内径差増減率と流量差増減率の関係を示す特性図である。 本発明の第2実施形態に係る冷却器の要部の断面図である。 本発明の第3実施形態に係る冷却器の要部の断面図である。
符号の説明
1…チューブ、5…半導体モジュール(電子部品)、11…第1冷媒通路、12…第2冷媒通路。

Claims (7)

  1. 冷媒が流れる冷媒通路を有する複数のチューブ(1)が所定間隔を隔てて積層され、隣接する前記チューブ(1)間に保持された電子部品(5)を両面から冷却する冷却器において、
    前記冷媒通路は、前記冷媒通路内に配置された中間壁(14)によって、前記チューブ(1)の積層方向に並ぶ第1冷媒通路(11)と第2冷媒通路(12)とに分割され、
    前記第1冷媒通路(11)側の冷却能力と前記第2冷媒通路(12)側の冷却能力とが異なることを特徴とする冷却器。
  2. 前記第1冷媒通路(11)の冷媒の流量と前記第2冷媒通路(12)側の冷媒の流量とを異ならせて、前記第1冷媒通路(11)側の冷却能力と前記第2冷媒通路(12)側の冷却能力とを異ならせたことを特徴とする請求項1に記載の冷却器。
  3. 冷媒が流れる冷媒通路を有する複数のチューブ(1)が所定間隔を隔てて積層され、隣接する前記チューブ(1)間に保持された電子部品(5)を両面から冷却する冷却器において、
    隣接する前記チューブ(1)における冷媒の入口側を連結する筒状の連結部材(2)を備え、
    前記チューブ(1)には、前記連結部材(2)の筒部(22)が挿入される挿入穴(131)が形成され、
    前記冷媒通路は、前記冷媒通路内に配置された中間壁(14)によって、前記チューブ(1)の積層方向に並ぶ第1冷媒通路(11)と第2冷媒通路(12)とに分割され、
    前記中間壁(14)には、前記挿入穴(131)に対向する位置に、前記第1冷媒通路(11)と前記第2冷媒通路(12)とを連通させる中間壁穴(141)が形成され、
    前記筒部(22)の内径(D1)と前記中間壁穴(141)の内径(D2)とが異なることを特徴とする冷却器。
  4. 前記筒部(22)の内径(D1)よりも前記中間壁穴(141)の内径(D2)が大きいことを特徴とする請求項3に記載の冷却器。
  5. 冷媒が流れる冷媒通路を有する複数のチューブ(1)が所定間隔を隔てて積層され、隣接する前記チューブ(1)間に保持された電子部品(5)を両面から冷却する冷却器において、
    隣接する前記チューブ(1)における冷媒の入口側を連結する筒状の連結部材(2)を備え、
    前記チューブ(1)には、前記連結部材(2)の筒部(22)が挿入される挿入穴(131)が形成され、
    前記冷媒通路は、前記冷媒通路内に配置された中間壁(14)によって、前記チューブ(1)の積層方向に並ぶ第1冷媒通路(11)と第2冷媒通路(12)とに分割され、
    前記中間壁(14)には、前記挿入穴(131)に対向する位置に、前記第1冷媒通路(11)と前記第2冷媒通路(12)とを連通させる中間壁穴(141)が形成され、
    前記筒部(22)は、前記挿入穴(131)から前記冷媒通路内に突出しており、
    前記第1冷媒通路(11)側の前記筒部(22)の突出長さ(L1)と前記第2冷媒通路(12)側の前記筒部(22)の突出長さ(L2)とが異なることを特徴とする冷却器。
  6. 冷媒が流れる冷媒通路を有する複数のチューブ(1)が所定間隔を隔てて積層され、隣接する前記チューブ(1)間に保持された電子部品(5)を両面から冷却する冷却器において、
    前記冷媒通路は、前記冷媒通路内に配置された中間壁(14)によって、前記チューブ(1)の積層方向に並ぶ第1冷媒通路(11)と第2冷媒通路(12)とに分割され、
    熱交換を促進するフィン(15)が前記第1冷媒通路(11)と前記第2冷媒通路(12)とに配置され、
    前記第1冷媒通路(11)内の前記フィン(15)と前記第2冷媒通路(12)内の前記フィン(15)とは、熱交換性能が異なることを特徴とする冷却器。
  7. 冷媒が流れる冷媒通路を有する複数のチューブ(1)が所定間隔を隔てて積層され、隣接する前記チューブ(1)間に保持された電子部品(5)を両面から冷却する冷却器において、
    前記冷媒通路は、前記冷媒通路内に配置された中間壁(14)によって、前記チューブ(1)の積層方向に並ぶ第1冷媒通路(11)と第2冷媒通路(12)とに分割され、
    熱交換を促進するフィン(15)が、前記第1冷媒通路(11)および前記第2冷媒通路(12)の一方のみに配置されていることを特徴とする冷却器。
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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007212075A (ja) * 2006-02-10 2007-08-23 Denso Corp 排気熱回収器
JP2008171840A (ja) * 2007-01-05 2008-07-24 T Rad Co Ltd 液冷ヒートシンクおよびその設計方法
JP2009266937A (ja) * 2008-04-23 2009-11-12 Denso Corp 積層型冷却器
JP2010177484A (ja) * 2009-01-30 2010-08-12 Denso Corp 積層型冷却装置、及びそれに用いる冷却管の製造方法
WO2011083578A1 (ja) * 2010-01-08 2011-07-14 トヨタ自動車株式会社 半導体モジュール
JP2011208932A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Hamilton Sundstrand Corp コールドプレートアセンブリ
EP2645412A1 (en) * 2010-11-24 2013-10-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Stacked cooler
JP2014187118A (ja) * 2013-03-22 2014-10-02 Toyota Motor Corp 積層型冷却器
JP2015220306A (ja) * 2014-05-16 2015-12-07 株式会社デンソー 積層型熱交換器
CN105318597A (zh) * 2014-07-07 2016-02-10 现代自动车株式会社 热电设备热交换器
JP2016157733A (ja) * 2015-02-23 2016-09-01 株式会社デンソー 冷却器
JP2016526145A (ja) * 2013-06-07 2016-09-01 バレオ システム テルミクValeo Systemes Thermiques 接続モジュール、熱交換器、および対応する熱交換アセンブリ
JP2018006710A (ja) * 2016-07-08 2018-01-11 トヨタ自動車株式会社 半導体装置
JP2020159610A (ja) * 2019-03-26 2020-10-01 株式会社デンソー 熱輸送システム
JP2020159612A (ja) * 2019-03-26 2020-10-01 株式会社デンソー 熱輸送システム
CN113170602A (zh) * 2019-02-19 2021-07-23 株式会社高山 用于冷却车辆电气器件的热交换器

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5062302B2 (ja) 2010-06-29 2012-10-31 株式会社デンソー 冷却器への電子部品内蔵配線基板の取付構造及びその取付方法

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007212075A (ja) * 2006-02-10 2007-08-23 Denso Corp 排気熱回収器
JP2008171840A (ja) * 2007-01-05 2008-07-24 T Rad Co Ltd 液冷ヒートシンクおよびその設計方法
JP2009266937A (ja) * 2008-04-23 2009-11-12 Denso Corp 積層型冷却器
JP2010177484A (ja) * 2009-01-30 2010-08-12 Denso Corp 積層型冷却装置、及びそれに用いる冷却管の製造方法
JP5423811B2 (ja) * 2010-01-08 2014-02-19 トヨタ自動車株式会社 半導体モジュール
WO2011083578A1 (ja) * 2010-01-08 2011-07-14 トヨタ自動車株式会社 半導体モジュール
CN102612747A (zh) * 2010-01-08 2012-07-25 丰田自动车株式会社 半导体模块
US8755185B2 (en) 2010-01-08 2014-06-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Semiconductor module
JP2011208932A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Hamilton Sundstrand Corp コールドプレートアセンブリ
EP2645412A1 (en) * 2010-11-24 2013-10-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Stacked cooler
EP2645412A4 (en) * 2010-11-24 2014-04-02 Toyota Motor Co Ltd STACKED RADIATOR
JP2014187118A (ja) * 2013-03-22 2014-10-02 Toyota Motor Corp 積層型冷却器
JP2016526145A (ja) * 2013-06-07 2016-09-01 バレオ システム テルミクValeo Systemes Thermiques 接続モジュール、熱交換器、および対応する熱交換アセンブリ
JP2015220306A (ja) * 2014-05-16 2015-12-07 株式会社デンソー 積層型熱交換器
CN105318597A (zh) * 2014-07-07 2016-02-10 现代自动车株式会社 热电设备热交换器
JP2016157733A (ja) * 2015-02-23 2016-09-01 株式会社デンソー 冷却器
JP2018006710A (ja) * 2016-07-08 2018-01-11 トヨタ自動車株式会社 半導体装置
CN113170602A (zh) * 2019-02-19 2021-07-23 株式会社高山 用于冷却车辆电气器件的热交换器
EP3930435A4 (en) * 2019-02-19 2022-11-30 Kohsan Co., Ltd. HEAT EXCHANGER FOR COOLING ELECTRICAL COMPONENTS OF A VEHICLE
CN113170602B (zh) * 2019-02-19 2024-09-24 株式会社高山 用于冷却车辆电气器件的热交换器
JP2020159610A (ja) * 2019-03-26 2020-10-01 株式会社デンソー 熱輸送システム
JP2020159612A (ja) * 2019-03-26 2020-10-01 株式会社デンソー 熱輸送システム

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