JP2010141243A - Liquid cooling type electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水冷式インバータ装置等の電子装置を外部の冷却装置に着脱式に接続するのに適したアダプタに係る、液冷式電子装置に関する。 The present invention relates to a liquid-cooled electronic device according to an adapter suitable for detachably connecting an electronic device such as a water-cooled inverter device to an external cooling device.
一般に冷却式インバータ装置は、特許文献1に示されるような方式で発熱する半導体パワーモジュールを、ヒートシンク及びヒートシンクを流れる冷却水等の液冷媒により冷却するように構成されている。
In general, a cooling inverter device is configured to cool a semiconductor power module that generates heat by a method as disclosed in
近年、インバータ装置の小型化の要求は非常に高く、また、車載用途等においては、小型で密閉構造への要望も多い。インバータ装置を水冷式とし密閉構造とした場合、空冷式に比べ小型化が実現でき、かつ、耐塵性、耐水性の構造としやすい。水冷式のインバータ装置は、外部冷却水循環装置などを使って冷却水を循環するため、その冷却水の入出力部をパイプ構造とする場合が多い。 In recent years, there is a very high demand for downsizing of an inverter device, and there are many demands for a compact and hermetically sealed structure for in-vehicle applications. When the inverter device is water-cooled and has a sealed structure, it can be downsized compared to the air-cooled type, and it is easy to have a dust- and water-resistant structure. Since the water-cooled inverter device circulates the cooling water using an external cooling water circulation device or the like, the cooling water input / output section often has a pipe structure.
また、インバータ装置本体部は高価なため、パイプを含む冷却水の循環経路の部品を修理するとき、インバータ装置全体の交換ではなく、パイプの部分だけの交換ができる構造が望ましい。特に車載用途においては、事故等によりパイプ部のみが破損することが考えられるため、その必要性は高い。また、取付けられる場所が変わると冷却水の経路の引き回し方法も変わるため、パイプ形状やパイプの向きを顧客要望にあわせて変えることができる構造が望ましい。 In addition, since the inverter device main body is expensive, it is desirable to have a structure that allows only the pipe portion to be replaced, not the entire inverter device, when repairing the parts of the cooling water circulation path including the pipe. In particular, in in-vehicle applications, it is considered that only the pipe portion is damaged due to an accident or the like, and therefore the necessity is high. Further, since the method of routing the cooling water path changes depending on the installation location, it is desirable to have a structure that can change the pipe shape and the direction of the pipe according to customer requirements.
しかしながら、従来のパイプは、水冷インバータ装置にパイプを固定するアダプタにパイプ部を溶接や蝋付けした一体構造になっているため、パイプとアダプタを一緒に取付けたり、交換したりすることはできるが、パイプの形状変更やパイプの取付け角度を自由に調整することは難しい。特許文献1では、水冷式インバータ装置のヒートシンクの提案はされているが、脱着可能なパイプについては、明記されていない。また、図6に従来の脱着式パイプの例を示す。従来技術では、アダプタ4とパイプ3を溶接や蝋付け(溶接部9)するため、作業工程が増えたり、溶接で穴があいたりすることがあるため、溶接後に気密を確認する必要があった。
However, since the conventional pipe has an integrated structure in which the pipe portion is welded or brazed to an adapter that fixes the pipe to the water-cooled inverter device, the pipe and the adapter can be attached or replaced together. It is difficult to change the pipe shape and adjust the pipe mounting angle freely.
本発明は、上記従来技術に鑑み、パイプだけを交換可能とし、ニーズにあったパイプ形状で取付け角度を自由に調整して固定できる、液冷式電子装置を提供するものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a liquid-cooled electronic device that can replace only a pipe and can be fixed by freely adjusting the mounting angle in a pipe shape that meets the needs.
上記課題を解決するため、本発明は、本体ケースと、前記本体ケース内に収納された半導体パワーモジュールと、前記半導体パワーモジュールの発熱を伝達するために前記半導体パワーモジュールを搭載するヒートシンクと、前記ヒートシンクに冷却液を流すための冷却液用流路と、前記冷却液用流路と外部とを接続する着脱可能なパイプを備えた液冷式電子装置において、
前記本体ケースに設けた取付け部と、前記パイプを前記取付け部に押圧した状態で固定する別体のアダプタを有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides a main body case, a semiconductor power module housed in the main body case, a heat sink on which the semiconductor power module is mounted to transmit heat generated by the semiconductor power module, In a liquid-cooled electronic device comprising a coolant channel for flowing coolant to a heat sink, and a detachable pipe connecting the coolant channel and the outside,
It has an attachment part provided in the main body case, and a separate adapter for fixing the pipe in a state where it is pressed against the attachment part.
また、上記記載の液冷式電子装置において、前記アダプタを前記取付け部に固定するに際し、前記アダプタが前記パイプ側へスライドする傾斜面を、前記取付け部と前記アダプタとの接触面の少なくとも一方に形成したことを特徴とする。 Further, in the liquid-cooled electronic device described above, when the adapter is fixed to the attachment portion, an inclined surface on which the adapter slides toward the pipe is provided on at least one of contact surfaces of the attachment portion and the adapter. It is formed.
また、上記記載の液冷式電子装置において、前記取付け部と前記アダプタとの接触面の少なくとも一方の断面が三角形状に形成され、前記傾斜面はこの三角形状で構成されたことを特徴とする。 In the liquid-cooled electronic device described above, at least one of the contact surfaces of the attachment portion and the adapter is formed in a triangular shape, and the inclined surface is configured in this triangular shape. .
また、上記記載の液冷式電子装置において、前記アダプタは、前記パイプに嵌合するようにパイプの外形に沿った凹部が形成されたことを特徴とする。 In the liquid-cooled electronic device described above, the adapter has a recess formed along the outer shape of the pipe so as to fit into the pipe.
また、上記記載の液冷式電子装置において、前記アダプタは、ボルトで前記取付け部に固定されたことを特徴とする。 Further, in the liquid-cooled electronic device described above, the adapter is fixed to the attachment portion with a bolt.
また、本発明では、パイプとアダプタを分離し、アダプタ及び取付け部にボルトなどにより固定する際に、アダプタがパイプ側へスライドする構造をつくる構造により、アダプタを固定することによりパイプが固定される。 Further, in the present invention, when the pipe and the adapter are separated and fixed to the adapter and the mounting portion with bolts or the like, the pipe is fixed by fixing the adapter by a structure that makes the adapter slide to the pipe side. .
本発明によれば、ニーズにあった形状のパイプを、任意の取付け角度で着脱式に取付けることができる。 According to the present invention, a pipe having a shape that meets the needs can be detachably attached at an arbitrary attachment angle.
図5に、本発明実施例の液冷式電子装置の代表例として、水冷(液冷媒として水を用いる)インバータ装置の全体構成図を示す。 FIG. 5 shows an overall configuration diagram of a water-cooled (using water as a liquid refrigerant) inverter device as a representative example of the liquid-cooled electronic device according to the embodiment of the present invention.
本体ケース1の中に半導体パワーモジュール8aから8eが収納され、半導体パワーモジュール8aから8eは、その発熱を伝達して冷却するためにヒートシンク7に取付けられる。ヒートシンク7の内部は冷却水が流れるための冷却液用流路10が設けられている。前記冷却液用流路10と外部とを接続する着脱可能な円形パイプ3が、本体ケース1の入出力部に取付けられており、このパイプ3に外部のラジエータ等につながる冷却水循環装置(図示せず)などから与えられる冷却水をホースを接続して引き込み、同様に冷却し終えた冷却水をパイプ3を経由してホース等で冷却水循環装置へ戻す。
Semiconductor power modules 8a to 8e are housed in the
2はケース1に設けた上記入出力部としての取付け部で、別体のアダプタ4を用いて着脱自在にパイプ3が固定される。この構成については、図1と図2を用いて詳細に説明する。
図1は本発明実施例の斜視図で、図2は図1の断面図である。本体ケース1には、パイプ3が貫通する孔2aを有する取付け部2が設けられ、孔2aにパイプ3が貫通された状態で、別体のアダプタ4が上記取付け部2にボルト5で固定される。アダプタ4には取付け部2へ固定する際に、取付け部2との接触面に沿ってパイプ3側にスライドするように傾斜面15を持たせている。
FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG. The
また、円形パイプ3を挟むことができるように取付け部2に円弧状の凹部18となるパイプの受け部を設け、アダプタ4のパイプとの当接部分にはパイプ3の外形に沿った(合わせた)円弧状の凹部17となるパイプの押さえ部を設け、アダプタ4のスライドにより両凹部17、18でパイプ3を安定して押さえる構成としている。上記パイプ3が角型の場合は上記両凹部も角型となるが、上記のように円弧状の場合は、円形パイプの直径が多少変わっても取付けることができる。
In addition, the
また、上記アダプタ4の傾斜面15と接触する取付け部2の面には、傾斜面16を持たせている。このようにアダプタ4と取付け部2の両接触面に傾斜面を設けることにより、アダプタ4の上面となるボルト5の頭部との接触面を略水平にすることで、ボルト5が取付け部2にほぼ垂直に止められ、アダプタ4を安定的に押付けることができる。これらの傾斜面15、16は、図2(2)に示すように、それぞれアダプタ4と取付け部2の断面が互いに逆向きの三角形状19、20に形成されることにより構成される。
An
ボルト5を締め付ける(取付ける)ことにより、アダプタ4の傾斜面15が取付け部2の傾斜面16にほぼ垂直に押付けられて、アダプタ4が傾斜面16上を矢印方向のパイプ3方向に滑ってパイプ3の側壁を押し、パイプ3を取付け部2の貫通孔2aに押付ける。
By tightening (attaching) the
また、ボルト5によりアダプタ4を締付けるとき、アダプタ4がスライドしてパイプ3の側壁を安定して押圧するように、取付け部2のボルト貫通穴2aは若干長円形状に形成されている。この構成により、図2では取付け部2に沿ってアダプタ4が矢印方向にスライドしたとき、パイプ3を長円の長手方向に若干移動させて押圧し、ボルト貫通穴2a内に安定的に締め付け固定する。なお、パイプ3と本体ケース1(ボルト貫通穴2a)との間にはパイプが脱着できるように隙間があるが、Oリング等のシール材6により気密が保たれる。
Further, when the
図1で、パイプ3は先端が折り曲げられて横を向いて取付けられたパイプを例としているが、パイプ3の曲げ角度や曲げの方向は、接続される外部ホースとの取り合いにより、変更が必要である。本実施例では、図3のように仕様、用途に合わせて、パイプ3の先端が下側を向くように角度を変えて固定する場合は、アダプタ4の締付を一旦緩めて任意に角度を変えてから、再度締付けることによりパイプ3を固定することができる。
In FIG. 1, the
また、図4に示すようにパイプ3として一部にフランジが付いているものに変更しても、パイプ3の径が許容範囲に入っていれば、本体ケース1やアダプタ4の変更は必要ない。図6に示した従来の脱着式パイプでは、パイプがアダプタ部と溶接などで固定されているため、パイプの角度を変える必要があるときには、パイプのみではなく、アダプタ部も一緒に取外しが必要となる。また、パイプの固定に溶接を行うため、溶接の際、パイプに穴が開く懸念があり、加工後には気密試験などの工程が必要となる。
Further, even if the
上記各実施例では、上記アダプタ4と取付け部2の両者に、それぞれ傾斜面15と16を設けているが、傾斜面は片方だけでも良い。この場合、取付け部2にのみ傾斜面16を設ける場合は、アダプタ4を傾斜面の無い平板で構成し、ボルト5を押付けたときアダプタ4の平板を傾斜面16を滑らせることで、パイプ3の側壁を押圧することができる。また、アダプタ4にのみ傾斜面15を設ける場合は、取付け部2に略水平の面を設けて、ボルト5を押付けたときアダプタ4の傾斜面15を上記の略水平の面を滑らせることで、パイプ3の側壁を押圧することができる。
In each of the above embodiments, the
上記各実施例では、パイプとアダプタが分離構造になっていて、アダプタを本体ケースに取付けることにより、パイプが固定されるため、パイプ先端の方向の自由度が大きい。つまり、パイプの取付け角度が自由に調整でき、狭い場所等でも水冷式インバータ装置を設置しやすい。これに対して、従来のパイプはアダプタと一体構造になっているため、パイプの取付け角度は固定されている。 In each of the above embodiments, the pipe and the adapter have a separated structure, and the pipe is fixed by attaching the adapter to the main body case, so that the degree of freedom in the direction of the pipe tip is large. That is, the mounting angle of the pipe can be freely adjusted, and the water-cooled inverter device can be easily installed even in a narrow place. On the other hand, since the conventional pipe is integrated with the adapter, the mounting angle of the pipe is fixed.
また、パイプの形状やパイプの向きに対する顧客要求に対応しやすく、冷却式インバータ装置を顧客や用途ごとに冷却式インバータ装置本体の構造を変更することなく、パイプの形状変更のみで個別対応することができる。つまり冷却式インバータ装置を標準化できる。したがって、水冷式インバータ装置を使用する設備、ハイブリッド自動車や電気自動車、鉄道車両において、用途に合わせた設置を提供できる。 In addition, it is easy to respond to customer requests for pipe shape and pipe orientation, and the cooling inverter device can be individually handled by changing the shape of the pipe without changing the structure of the cooling inverter device body for each customer or application. Can do. In other words, the cooling inverter device can be standardized. Therefore, it is possible to provide an installation suitable for a use in equipment, a hybrid vehicle, an electric vehicle, and a railway vehicle that use a water-cooled inverter device.
1…本体ケース、2…取付け部、3…パイプ、4…アダプタ、5…ボルト、6…Oリング等のシール材、7…ヒートシンク、8a−8e…半導体パワーモジュール、9…溶接部、10…冷却液用流路、15、16…傾斜面、17、18…凹部、19、20…三角形状。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記本体ケースに設けた取付け部と、前記パイプを前記取付け部に押圧した状態で固定する別体のアダプタを有することを特徴とする液冷式電子装置。 A main body case, a semiconductor power module housed in the main body case, a heat sink on which the semiconductor power module is mounted to transmit heat generated by the semiconductor power module, and a coolant for flowing a coolant through the heat sink In a liquid-cooled electronic device including a flow path, and a detachable pipe that connects the coolant flow path and the outside,
A liquid-cooled electronic device, comprising: an attachment portion provided in the main body case; and a separate adapter for fixing the pipe in a state of being pressed against the attachment portion.
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JP2015015815A (en) * | 2013-07-04 | 2015-01-22 | 株式会社デンソー | Electric power conversion system |
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- 2008-12-15 JP JP2008318308A patent/JP2010141243A/en active Pending
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