JP2019021825A - Radiator and liquid-cooling type cooling device employing the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は放熱器およびこれを用いた液冷式冷却装置に関し、さらに詳しくいえば、たとえば半導体素子などの電子部品からなる発熱体を冷却する液冷式冷却装置に用いられる放熱器およびこれを用いた液冷式冷却装置に関する。 The present invention relates to a radiator and a liquid cooling type cooling device using the same, and more specifically, for example, a radiator used in a liquid cooling type cooling device for cooling a heating element made of an electronic component such as a semiconductor element and the like. The present invention relates to a liquid cooling type cooling apparatus.
この明細書および特許請求の範囲において、図２の上下を上下というもとのとする。 In this specification and claims, the top and bottom of FIG.
たとえば、電気自動車、ハイブリッド自動車、電車などに搭載される電力変換装置に用いられるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのパワーデバイス（半導体素子）を冷却する液冷式冷却装置として、特許文献１記載のものが提案されている。
For example,
特許文献１記載の液冷式冷却装置は、頂壁、底壁および周壁を有するケーシングを備えており、ケーシング内に、冷却液が流れる冷却液流路と、冷却液流路よりも上流側に位置しかつ冷却液が流入する入口ヘッダ部と、冷却液流路よりも下流側に位置しかつ冷却液が流出する出口ヘッダ部とが設けられており、ケーシング内の冷却液流路に、ケーシングの頂壁外面および底壁外面のうち少なくともいずれか一方に取り付けられる発熱体から発せられる熱を、冷却液流路を流れる冷却液に放熱する放熱器が配置され、放熱器が、互いに間隔をおいて並列状に配置されるとともに上下両側縁部がケーシングの頂壁および底壁にろう付された複数の縦長方形状フィンプレートからなり、端部のフィンプレートを除いたフィンプレートの両面には、複数の凸部が点在するように設けられ、隣り合うフィンプレートの凸部どうしが接触した状態でろう付されている。
The liquid cooling type cooling device described in
特許文献１記載の液冷式冷却装置は、複数のフィンプレートを、隣り合うフィンプレートの凸部どうしが接触するように積層し、これをケーシングを構成する上下１対のプレート間に配置し、両本体プレートのフランジ部どうし、両本体プレートとフィンプレートの上下両側縁部、および隣り合うフィンプレートの凸部どうしを一括してろう付することを含む方法で製造される。
In the liquid cooling type cooling device described in
しかしながら、特許文献１記載の液冷式冷却装置の放熱器は、両本体プレートとフィンプレートとのろう付、および隣り合うフィンプレートの凸部どうしのろう付前の状態においては、全フィンプレートがばらばらの状態であるから、全フィンプレートの位置がずれることがあり、液冷式冷却装置を製造する際に、全フィンプレートの取扱が面倒になって、液冷式冷却装置の製造作業が困難になる。
However, in the radiator of the liquid cooling type cooling device described in
この発明の目的は、上記問題を解決し、液冷式冷却装置を製造する際の全フィンプレートの取扱性が向上した放熱器およびこれを用いた液冷式冷却装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a radiator that solves the above problems and has improved handling of all fin plates when manufacturing a liquid cooling type cooling device, and a liquid cooling type cooling device using the same.
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。 In order to achieve the above object, the present invention comprises the following aspects.
1)頂壁、底壁および周壁を有するケーシングを備えており、ケーシング内に、ケーシング内に流入した冷却液が流れる冷却液流路が設けられ、ケーシングの頂壁外面および底壁外面のうち少なくともいずれか一方に取り付けられる発熱体を、冷却液流路を流れる冷却液により冷却する液冷式冷却装置において、ケーシング内の冷却液流路に配置されて発熱体から発せられる熱を冷却液に放熱する放熱器であって、
互いに間隔をおいて並列状に配置された複数の縦長方形状フィンプレートからなり、フィンプレートが、長手方向が冷却液流路における冷却液の流れ方向を向くとともに幅方向が上下方向を向いた状態で、厚み方向に間隔をおいて配置されており、隣り合う２つのフィンプレートに、当該両フィンプレート間の間隔を一定に保持する間隔保持部が、フィンプレートの長手方向に間隔をおいて少なくとも２つ設けられ、間隔保持部が、隣り合う２つのフィンプレートに具備させられた互いに平行となる平坦部分、隣り合う２つのフィンプレートのうちの一方のフィンプレートの平坦部分における同他方のフィンプレートの平坦部分を向いた面に形成された凹所、および隣り合う２つのフィンプレートのうちの他方のフィンプレートの平坦部分に前記一方のフィンプレート側に突出するように設けられ、かつ先端側の一部が凹所に嵌め入れられた凸部からなり、当該凸部における凹所内に嵌め入れられた部分の外周面と、凹所の内周面との間の摩擦力により凸部が凹所内に保持されることによって隣り合う２つのフィンプレートどうしが固定されており、隣り合う２つのフィンプレートの平坦部分間の間隔が、凸部における凹所外に存在する部分の長さと等しくなっている放熱器。
1) A casing having a top wall, a bottom wall, and a peripheral wall is provided, and a coolant flow path through which the coolant flowing into the casing flows is provided in the casing, and at least of the top wall outer surface and the bottom wall outer surface of the casing In a liquid cooling type cooling device that cools a heating element attached to either one with a coolant flowing in the coolant flow path, the heat generated from the heating element disposed in the coolant flow path in the casing is dissipated to the coolant. A radiator that
It consists of a plurality of vertical rectangular fin plates arranged in parallel at intervals, and the fin plate is in a state in which the longitudinal direction faces the flow direction of the coolant in the coolant flow path and the width direction faces the vertical direction In the two fin plates adjacent to each other, an interval holding portion that holds the interval between the two fin plates constant is provided at least in the longitudinal direction of the fin plate. Two flat plate portions provided with two gap holding parts provided parallel to each other adjacent to each other, and the other fin plate in the flat portion of one of the two adjacent fin plates A recess formed in the surface facing the flat part of the other, and the flat part of the other fin plate of the two adjacent fin plates It is provided so as to protrude to the one fin plate side, and a part of the tip side is composed of a convex portion fitted in the recess, and the outer peripheral surface of the portion fitted in the recess in the convex portion, The two adjacent fin plates are fixed by holding the convex portion in the concave portion by the frictional force between the inner peripheral surface of the concave portion, and the interval between the flat portions of the two adjacent fin plates is fixed. The radiator which is equal to the length of the part which exists outside the recess in the convex part.
2)隣り合う２つのフィンプレートに２つの間隔保持部が設けられており、第１の間隔保持部がフィンプレートの長手方向の一端寄りの部分に設けられ、第２の間隔保持部がフィンプレートの長手方向の他端寄りの部分に設けられ、第１の間隔保持部の凹所および凸部がフィンプレートの上側縁部寄りに位置し、第２の間隔保持部の凹所および凸部がフィンプレートの下側縁部寄りに位置している上記1)記載の放熱器。 2) Two gap holding portions are provided in two adjacent fin plates, the first gap holding portion is provided at a portion near one end in the longitudinal direction of the fin plate, and the second gap holding portion is a fin plate. Of the first spacing member is located near the upper edge of the fin plate, and the second spacing member is recessed and projected. The radiator according to 1), which is located near the lower edge of the fin plate.
3)フィンプレートが長方形の平板状であり、フィンプレートにおける幅方向と直交する平面で切断した形状が、冷却液の流れ方向にのびる一直線状であり、冷却液が、隣り合う２つのフィンプレート間を真っ直ぐに流れるようになされている上記2)記載の放熱器。 3) The fin plate is a rectangular flat plate, and the shape cut by a plane perpendicular to the width direction of the fin plate is a straight line extending in the flow direction of the coolant, and the coolant is between two adjacent fin plates. The radiator as described in 2) above, which is adapted to flow straight.
4)第１の間隔保持部および第２の間隔保持部に対してフィンプレートの長手方向に離間した位置に、第３の間隔保持部が設けられており、第３の間隔保持部の凹所および凸部がフィンプレートの上下方向の中間部に位置している上記3)記載の放熱器。 4) A third spacing member is provided at a position spaced apart in the longitudinal direction of the fin plate with respect to the first spacing member and the second spacing member, and a recess of the third spacing member. And the radiator according to 3) above, wherein the convex portion is located at an intermediate portion in the vertical direction of the fin plate.
5)フィンプレートにおける第１の間隔保持部と第２の間隔保持部との間の部分の幅方向と直交する平面で切断した形状が波形であり、冷却液が、隣り合う２つのフィンプレート間を蛇行状に流れるようになされている上記2)記載の放熱器。 5) The shape of the fin plate cut by a plane perpendicular to the width direction of the portion between the first interval holding portion and the second interval holding portion is a waveform, and the coolant is between two adjacent fin plates. The radiator according to 2), wherein the radiator is configured to flow in a meandering manner.
6)各フィンプレートに、複数の貫通穴が形成されている上記1)〜5)のうちのいずれかに記載の放熱器。 6) The radiator according to any one of 1) to 5), wherein each fin plate has a plurality of through holes.
7)頂壁、底壁および周壁を有するケーシングを備えており、ケーシング内に、冷却液が流れる冷却液流路と、冷却液流路よりも上流側に位置しかつ冷却液が流入する入口ヘッダ部と、冷却液流路よりも下流側に位置しかつ冷却液が流出する出口ヘッダ部とが設けられており、ケーシングの頂壁外面および底壁外面のうち少なくともいずれか一方に発熱体取付部が設けられ、ケーシング内の冷却液流路に、発熱体取付部に取り付けられる発熱体から発せられる熱を、冷却液流路を流れる冷却液に放熱する放熱器が配置されている液冷式冷却装置において、
上記1)〜6)のうちのいずれかに記載された放熱器が、フィンプレートの長手方向が入口ヘッダ部と出口ヘッダ部とを結ぶ方向を向くとともに、幅方向が上下方向に向くように冷却液流路に配置されており、全てのフィンプレートの上下両側縁部のうち少なくとも外面に発熱体取付部が設けられている壁側の側縁部が、外面に発熱体取付部が設けられている壁に接合されている液冷式冷却装置。
7) A casing having a top wall, a bottom wall, and a peripheral wall is provided. In the casing, a coolant flow path through which the coolant flows, and an inlet header that is located upstream of the coolant flow path and into which the coolant flows And an outlet header portion that is located downstream of the coolant flow path and from which the coolant flows out, and is provided with a heating element mounting portion on at least one of the top wall outer surface and the bottom wall outer surface of the casing Liquid-cooled cooling in which a radiator that dissipates heat generated from the heating element attached to the heating element mounting portion to the coolant flowing in the cooling liquid path is disposed in the cooling liquid path in the casing. In the device
The radiator described in any one of the above 1) to 6) is cooled so that the longitudinal direction of the fin plate faces the direction connecting the inlet header portion and the outlet header portion, and the width direction faces the vertical direction. A side edge on the wall side where the heating element mounting part is provided on at least the outer surface of the upper and lower side edges of all fin plates, and the heating element mounting part is provided on the outer surface. Liquid-cooled cooling device joined to the wall.
上記1)〜6)の放熱器によれば、互いに間隔をおいて並列状に配置された複数の縦長方形状フィンプレートからなり、フィンプレートが、長手方向が冷却液流路における冷却液の流れ方向を向くとともに幅方向が上下方向を向いた状態で、厚み方向に間隔をおいて配置されており、隣り合う２つのフィンプレートに、当該両フィンプレート間の間隔を一定に保持する間隔保持部が、フィンプレートの長手方向に間隔をおいて少なくとも２つ設けられ、間隔保持部が、隣り合う２つのフィンプレートに具備させられた互いに平行となる平坦部分、隣り合う２つのフィンプレートのうちの一方のフィンプレートの平坦部分における同他方のフィンプレートの平坦部分を向いた面に形成された凹所、および隣り合う２つのフィンプレートのうちの他方のフィンプレートの平坦部分に前記一方のフィンプレート側に突出するように設けられ、かつ先端側の一部が凹所に嵌め入れられた凸部からなり、当該凸部における凹所内に嵌め入れられた部分の外周面と、凹所の内周面との間の摩擦力により凸部が凹所内に保持されることによって隣り合う２つのフィンプレートどうしが固定されており、隣り合う２つのフィンプレートの平坦部分間の間隔が、凸部における凹所外に存在する部分の長さと等しくなっているので、上記1)〜6)の放熱器を用いた液冷式冷却装置を製造する際の全フィンプレートの取扱性が向上し、液冷式冷却装置の製造作業が簡単になる。 According to the radiators 1) to 6) above, the fin plate is composed of a plurality of vertical rectangular fin plates arranged in parallel at intervals, and the fin plate has a longitudinal direction in which the coolant flows in the coolant channel. An interval holding portion that is arranged at an interval in the thickness direction with the direction of the width and the width direction facing the up-and-down direction, and holds the interval between the two fin plates constant on two adjacent fin plates Is provided at least two spaced apart in the longitudinal direction of the fin plate, and the spacing holding portion is a flat portion of the two adjacent fin plates that are parallel to each other, of the two adjacent fin plates. A recess formed in a surface of the flat portion of one fin plate facing the flat portion of the other fin plate, and the other of the two adjacent fin plates A flat part of the fin plate is provided so as to protrude toward the one fin plate, and a part of the tip side is formed of a convex part fitted into the concave part, and is fitted into the concave part in the convex part. The two adjacent fin plates are fixed by holding the convex portion in the recess by the frictional force between the outer peripheral surface of the portion and the inner peripheral surface of the recess. Since the interval between the flat portions is equal to the length of the portion existing outside the recess in the convex portion, all the fins when manufacturing the liquid cooling type cooling device using the radiators 1) to 6) above The handling of the plate is improved, and the manufacturing work of the liquid cooling type cooling device is simplified.
また、全フィンプレートの厚みおよび形状、ならびに隣り合う２つのフィンプレート間の間隔を、冷却性能を向上させる上で効果的なものとすることが可能になる。 Further, the thickness and shape of all the fin plates and the interval between two adjacent fin plates can be made effective in improving the cooling performance.
上記5)の放熱器を使用した液冷式冷却装置においては、冷却液が、隣り合う２つのフィンプレート間を、フィンプレートに沿って蛇行状に流れることになり、フィンプレートにおける伝熱に有効に働く面積が効果的に増大し、冷却性能を向上させることができる。 In the liquid cooling type cooling device using the radiator of 5) above, the cooling liquid flows in a meandering manner along the fin plate between two adjacent fin plates, which is effective for heat transfer in the fin plate. The effective area can be effectively increased, and the cooling performance can be improved.
上記7)の液冷式冷却装置によれば、製造時には、放熱器の隣り合う２つのフィンプレートどうしが固定されることにより全フィンプレートが一体化されているので、全フィンプレートの取扱性が向上し、製造作業が簡単になる。 According to the liquid cooling type cooling device of the above 7), at the time of manufacturing, all fin plates are integrated by fixing two fin plates adjacent to each other of the radiator. Improves the manufacturing process.
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
全図面を通じて同一物および同一部分には同一符号を付す。 Throughout the drawings, the same components and parts are denoted by the same reference numerals.
この明細書において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。 In this specification, the term “aluminum” includes aluminum alloys in addition to pure aluminum.
また、以下の説明において、図２および図３の左右を左右といい、図３の上側（図５および図６の右側）を前、これと反対側を後というものとする。 In the following description, the left and right sides in FIGS. 2 and 3 are referred to as left and right, the upper side (right side in FIGS. 5 and 6) in FIG. 3 is referred to as the front, and the opposite side is referred to as the rear.
図１〜図３はこの発明による放熱器を使用した液冷式冷却装置を示し、図４〜図６は放熱器を示す。 1 to 3 show a liquid cooling type cooling apparatus using a radiator according to the present invention, and FIGS. 4 to 6 show a radiator.
図１〜図３において、液冷式冷却装置(1)は、頂壁(2a)、底壁(2b)および周壁(2c)を有するケーシング(2)を備えており、ケーシング(2)内に、冷却液がケーシング(2)の長手方向の片側（右側）から他側（左側）に流れる冷却液流路(3)と、冷却液流路(3)よりも上流側（右側）に位置しかつ冷却液が流入する入口ヘッダ部(4)と、冷却液流路(3)よりも下流側（左側）に位置しかつ冷却液が流出する出口ヘッダ部(5)とが設けられたものである。ケーシング(2)内の冷却液流路(3)に、ケーシング(2)の頂壁(2a)外面および底壁(2b)外面のうち少なくともいずれか一方、図示の例では頂壁(2a)外面に設けられた発熱体取付部(10)に取り付けられている発熱体(P)から発せられる熱を、冷却液流路(3)を流れる冷却液に放熱する放熱器(6)が配置されている。 1 to 3, the liquid cooling type cooling device (1) includes a casing (2) having a top wall (2a), a bottom wall (2b), and a peripheral wall (2c). The coolant flow channel (3) flows from one side (right side) of the casing (2) in the longitudinal direction to the other side (left side), and is located upstream (right side) of the coolant channel (3). And an inlet header portion (4) through which the coolant flows, and an outlet header portion (5) located downstream (left side) of the coolant channel (3) and from which the coolant flows out. is there. The coolant channel (3) in the casing (2) has at least one of the outer surface of the top wall (2a) and the bottom wall (2b) of the casing (2), in the example shown, the outer surface of the top wall (2a) There is a radiator (6) that dissipates heat emitted from the heating element (P) attached to the heating element mounting part (10) provided in the cooling liquid flow path (3) to the cooling liquid. Yes.
ケーシング(2)は、頂壁(2a)および周壁(2c)を構成する下方に開口した箱状のアルミニウム製上構成部材(7)を、底壁(2b)を構成する板状のアルミニウム製下構成部材(8)上にろう材により接合(ろう材による接合をろう付と称する）することにより形成されている。上構成部材(7)および下構成部材(8)は、少なくとも一面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートを使用して、ろう材層がケーシング(2)内側に位置するように形成されている。 The casing (2) is made of a box-shaped aluminum upper component member (7) that opens downward and constitutes a top wall (2a) and a peripheral wall (2c), and a plate-like aluminum lower component that constitutes a bottom wall (2b). It is formed by joining the component member (8) with a brazing material (joining with the brazing material is referred to as brazing). The upper component member (7) and the lower component member (8) are formed using an aluminum brazing sheet having a brazing material layer on at least one surface so that the brazing material layer is located inside the casing (2).
ケーシング(2)内の入口ヘッダ部(4)および出口ヘッダ部(5)は、それぞれ冷却液流路(3)の幅方向（前後方向）にのびており、ケーシング(2)の頂壁(2a)の一端寄り（右端寄り）の部分でかつ前後方向の中央部に、入口ヘッダ部(4)に通じる冷却液入口(9)が形成され、ケーシング(2)の頂壁(2a)の他端寄り（左端寄り）の部分でかつ前後方向の中央部に、出口ヘッダ部(5)に通じる冷却液出口(11)が形成されている。また、ケーシング(2)の頂壁(2a)に、冷却液入口(7)を通して入口ヘッダ部(4)内に冷却液を送り込むアルミニウム製入口パイプ(12)と、冷却液出口(11)を通して出口ヘッダ部(5)内から冷却液を送り出すアルミニウム製出口パイプ(13)とがろう付されている。 The inlet header portion (4) and the outlet header portion (5) in the casing (2) extend in the width direction (front-rear direction) of the coolant channel (3), respectively, and the top wall (2a) of the casing (2) A coolant inlet (9) leading to the inlet header (4) is formed near the one end (right end) and in the center in the front-rear direction, near the other end of the top wall (2a) of the casing (2) A coolant outlet (11) that communicates with the outlet header (5) is formed at a portion (close to the left end) and in the center in the front-rear direction. In addition, an aluminum inlet pipe (12) that feeds the coolant into the inlet header (4) through the coolant inlet (7) to the top wall (2a) of the casing (2), and an outlet through the coolant outlet (11) An aluminum outlet pipe (13) for feeding out the coolant from the header section (5) is brazed.
発熱体(P)は、ＩＧＢＴなどのパワーデバイスや、ＩＧＢＴが制御回路と一体化されて同一パッケージに収納されたＩＧＢＴモジュールや、ＩＧＢＴモジュールにさらに保護回路が一体化されて同一パッケージに収納されたインテリジェントパワーモジュールなどからなり、絶縁部材(I)を介してケーシング(2)の頂壁(2a)外面に設けられた発熱体取付部(10)に取り付けられる。 The heating element (P) is a power device such as an IGBT, an IGBT module in which the IGBT is integrated with a control circuit and stored in the same package, or a protection circuit integrated with the IGBT module and stored in the same package. It consists of an intelligent power module or the like, and is attached to a heating element mounting portion (10) provided on the outer surface of the top wall (2a) of the casing (2) via an insulating member (I).
放熱器(6)は、長手方向を冷却液流路(3)における冷却液の流れ方向（左右方向）に向けるとともに幅方向を上下方向に向けた状態で、前後方向(厚み方向)に間隔をおいて並列状に配置された複数の縦長方形状アルミニウム製フィンプレート(14)からなる。放熱器(6)の隣り合う２つのフィンプレート(14)間、および両端のフィンプレート(14)とケーシング(2)の周壁(2c)における前後両側部分との間に冷却液が流れる分割流路(15)となっている。 The radiator (6) has an interval in the front-rear direction (thickness direction) with its longitudinal direction facing the coolant flow direction (left-right direction) in the coolant flow path (3) and its width direction facing up-down. And a plurality of vertically rectangular aluminum fin plates (14) arranged in parallel. Divided flow path in which coolant flows between two adjacent fin plates (14) of the radiator (6) and between the fin plates (14) at both ends and the front and rear sides of the peripheral wall (2c) of the casing (2) (15).
図４〜図６に示すように、放熱器(6)における隣り合う２つのフィンプレート(14)に、当該両フィンプレート(14)間の間隔を一定に保持する間隔保持部(16A)(16B)が、フィンプレート(14)の長手方向に間隔をおいて少なくとも２つ設けられている。この実施形態においては、２つの間隔保持部(16A)(16B)が設けられており、第１の間隔保持部(16A)が両フィンプレート(14)の長手方向の右端寄りの部分に設けられ、第２の間隔保持部(16B)が両フィンプレート(14)の長手方向の左端寄りの部分に設けられている。各間隔保持部(16A)(16B)は、隣り合う２つのフィンプレート(14)に具備させられた互いに平行となる平坦部分(17)、隣り合う２つのフィンプレート(14)のうちの一方、ここでは後側フィンプレート(14)の平坦部分(17)における同他方の前側フィンプレート(14)の平坦部分(17)を向いた面に形成された凹所(18)、および隣り合う２つのフィンプレート(14)のうちの他方、ここでは前側フィンプレート(14)の平坦部分(17)に第１フィンプレート(14)側に突出するように設けられ、かつ先端側の一部が凹所(18)に嵌め入れられた凸部(19)からなる。第１の間隔保持部(16A)の凹所(18)および凸部(19)はフィンプレート(14)の上側縁部寄りに位置し、第２の間隔保持部(16B)の凹所(18)および凸部(19)はフィンプレート(14)の下側縁部寄りに位置している。 As shown in FIGS. 4 to 6, two adjacent fin plates (14) in the heat dissipator (6) are provided with interval holding portions (16A) (16B) for holding the interval between the fin plates (14) constant. ) Are provided at intervals in the longitudinal direction of the fin plate (14). In this embodiment, two interval holding portions (16A) and (16B) are provided, and the first interval holding portion (16A) is provided at a portion closer to the right end in the longitudinal direction of both fin plates (14). The second gap holding portion (16B) is provided at a portion near the left end in the longitudinal direction of both fin plates (14). Each spacing holding portion (16A) (16B) includes two flat portions (17) provided in two adjacent fin plates (14) which are parallel to each other, one of the two adjacent fin plates (14), Here, in the flat portion (17) of the rear fin plate (14), a recess (18) formed on the surface facing the flat portion (17) of the other front fin plate (14), and two adjacent two The other of the fin plates (14), here, the flat portion (17) of the front fin plate (14) is provided so as to protrude toward the first fin plate (14), and a part of the tip side is recessed. It consists of a convex part (19) fitted in (18). The recesses (18) and the projections (19) of the first interval holding portion (16A) are located near the upper edge of the fin plate (14), and the recesses (18 of the second interval holding portion (16B)) ) And the convex portion (19) are located near the lower edge of the fin plate (14).
フィンプレート(14)は長方形の平板状であり、フィンプレート(14)における幅方向と直交する平面で切断した形状が、冷却液の流れ方向にのびる一直線状となっており、冷却液が、冷却液流路(3)の分割流路(15)を、入口ヘッダ部(4)側（右側）から出口ヘッダ部(5)側（左側）に向かって真っ直ぐに流れるようになされている。そして、すべてのプレートフィン(14)に、２つの平坦部分(17)、凹所(18)および凸部(19)が設けられており、凸部(19)の先端側の一部が凹所(18)内に嵌め入れられることによって放熱器(6)が構成されている。全てのフィンプレート(14)の上下両側縁部は、ケーシング(2)の頂壁(2a)および底壁(2b)にそれぞれろう付されており、これにより全てのフィンプレート(14)の上下両側縁部のうち少なくとも外面に発熱体取付部(10)が設けられている頂壁(2a)側の側縁部が頂壁(2a)にろう付されている。 The fin plate (14) is a rectangular flat plate, and the shape of the fin plate (14) cut by a plane perpendicular to the width direction is a straight line extending in the coolant flow direction. The divided flow path (15) of the liquid flow path (3) flows straight from the inlet header (4) side (right side) toward the outlet header part (5) side (left side). And all the plate fins (14) are provided with two flat portions (17), a recess (18) and a convex portion (19), and a part of the tip side of the convex portion (19) is a concave portion. The radiator (6) is configured by being fitted in (18). The upper and lower side edges of all the fin plates (14) are brazed to the top wall (2a) and the bottom wall (2b) of the casing (2), respectively. A side edge portion on the top wall (2a) side where the heating element mounting portion (10) is provided on at least the outer surface of the edge portion is brazed to the top wall (2a).
図６に示すように、凹所(18)は有底円筒穴状であり、その開口端部に大径部(18a)が形成されている。凸部(19)は円柱状であり、その先端面に凹み(19a)が形成されている。凹所(18)の底面は、凸部(19)の高さ方向の中間部で、かつ凹所(18)が形成された第１フィンプレート(14)における第２フィンプレート(14)側を向いた面よりも第２フィンプレート(14)側に位置している。凸部(19)の先端面の凹み(19a)の内周面は、凹み(19a)の底側に向かって径方向内方に傾斜した傾斜面となっている。ここで、凸部(19)における第１フィンプレート(14)側を向いた面からの突出高さＨは、フィンプレート(14)の肉厚ｔの０．７倍以上となっている（Ｈ≧０．７ｔ）ことが好ましい。凸部(19)は凹所(18)内に圧入されており、凸部(19)における凹所(18)内に嵌め入れられた部分の外周面と、凹所(18)の内周面との間の摩擦力により凸部(19)が凹所(18)内に保持されることによって隣り合う２つのフィンプレート(14)どうしが固定され、隣り合う２つのフィンプレート(14)の平坦部分(17)間の間隔が、凸部(19)における凹所(18)外に存在する部分の長さと等しくなっている。なお、凸部(19)の先端面に凹み(19a)が形成されることによって、凸部(19)の凹所(18)内への圧入作業が容易になる。ここでは、フィンプレート(14)は長方形の平板状であり、フィンプレート(14)における幅方向と直交する平面で切断した形状が、冷却液の流れ方向にのびる一直線状となっているので、冷却液流路(3)の隣り合うフィンプレート(14)間の分割流路(15)の幅が、凸部(19)における凹所(18)外に存在する部分の長さと等しくなっている。 As shown in FIG. 6, the recess (18) has a bottomed cylindrical hole shape, and a large-diameter portion (18a) is formed at the open end thereof. The convex part (19) has a cylindrical shape, and a concave part (19a) is formed on the tip surface thereof. The bottom surface of the recess (18) is an intermediate portion in the height direction of the projection (19) and the second fin plate (14) side of the first fin plate (14) in which the recess (18) is formed. It is located closer to the second fin plate (14) than the facing surface. The inner peripheral surface of the recess (19a) on the tip surface of the projection (19) is an inclined surface that is inclined radially inward toward the bottom side of the recess (19a). Here, the protrusion height H from the surface of the convex portion (19) facing the first fin plate (14) side is 0.7 times or more the wall thickness t of the fin plate (14) (H ≧ 0.7 t) is preferable. The convex portion (19) is press-fitted into the concave portion (18), and the outer peripheral surface of the portion fitted into the concave portion (18) in the convex portion (19) and the inner peripheral surface of the concave portion (18) The two adjacent fin plates (14) are fixed by holding the projection (19) in the recess (18) by the frictional force between the two and the flatness of the two adjacent fin plates (14). The interval between the portions (17) is equal to the length of the portion existing outside the recess (18) in the convex portion (19). Note that the depression (19a) is formed on the tip surface of the projection (19), thereby facilitating the press-fitting operation into the recess (18) of the projection (19). Here, the fin plate (14) is a rectangular flat plate, and the shape of the fin plate (14) cut by a plane perpendicular to the width direction is a straight line extending in the flow direction of the cooling liquid. The width of the divided flow path (15) between the adjacent fin plates (14) of the liquid flow path (3) is equal to the length of the portion of the convex portion (19) existing outside the recess (18).
上記構成の液冷式冷却装置(1)において、入口パイプ(12)から冷却液入口(9)を通って入口ヘッダ部(4)内に流入した冷却液は、冷却液流路(3)の前後両端の分割流路(15)、および冷却液流路(3)に配置された放熱器(6)の隣り合う２つのフィンプレート(14)間の分割流路(15)に分流し、各分割流路(15)内を左方に流れる。冷却液流路(3)の分割流路(15)を左方に流れた冷却液は、出口ヘッダ部(5)内に入り、冷却液出口(11)を通って出口パイプ(13)により送り出される。 In the liquid cooling type cooling device (1) having the above-described configuration, the coolant flowing into the inlet header (4) from the inlet pipe (12) through the coolant inlet (9) flows into the coolant channel (3). The flow is divided into the divided flow path (15) between the two adjacent fin plates (14) of the divided flow path (15) at the front and rear ends and the radiator (6) arranged in the coolant flow path (3), It flows to the left in the divided flow path (15). The coolant that has flowed to the left in the split flow channel (15) of the coolant flow channel (3) enters the outlet header (5), passes through the coolant outlet (11), and is sent out by the outlet pipe (13). It is.
そして、発熱体(P)から発せられる熱は、絶縁部材(I)、ケーシング(2)の頂壁(2a)および放熱器(6)の各フィンプレート(14)を経て冷却液流路(3)の各分割流路(15)内を流れる冷却液に放熱され、発熱体(P)が冷却される。 The heat generated from the heating element (P) passes through the insulating member (I), the top wall (2a) of the casing (2), and the fin plates (14) of the radiator (6) to the coolant flow path (3 ) Is dissipated to the coolant flowing through the divided flow paths (15), and the heating element (P) is cooled.
図７は図１の液冷式冷却装置に用いられる放熱器の第１の変形例を示す。 FIG. 7 shows a first modification of the radiator used in the liquid cooling type cooling device of FIG.
図７に示す放熱器(20)の場合、隣り合う２つのフィンプレート(14)に、当該両フィンプレート(14)間の間隔を一定に保持する第３の間隔保持部(16C)が、第１の間隔保持部(16A)および第２の間隔保持部(16B)に対してフィンプレート(14)の長手方向に離間した位置に設けられている。ここでは、第３の間隔保持部(16C)は、両フィンプレート(14)の長手方向の中央部に設けられている。第３の間隔保持部(16C)の構成は第１および第２間隔保持部(16A)(16B)の構成と同様であって、隣り合う２つのフィンプレート(14)に具備させられた互いに平行となる平坦部分(17)、隣り合う２つのフィンプレート(14)のうちの一方、ここでは後側フィンプレート(14)の平坦部分(17)における同他方の前側フィンプレート(14)の平坦部分(17)を向いた面に形成された凹所(18)、および隣り合う２つのフィンプレート(14)のうちの他方、ここでは前側フィンプレート(14)の平坦部分(17)に第１フィンプレート(14)側に突出するように設けられ、かつ先端側の一部が凹所(18)に嵌め入れられた凸部(19)からなる。第３の間隔保持部(16C)の凹所(18)および凸部(19)が両フィンプレート(14)の上下方向の中間部に位置している。
In the case of the heat radiator (20) shown in FIG. 7, the adjacent two fin plates (14) are provided with a third gap holding portion (16C) that holds the gap between the fin plates (14) constant. It is provided at a position spaced apart in the longitudinal direction of the fin plate (14) with respect to the one interval holding portion (16A) and the second interval holding portion (16B). Here, the third interval holding portion (16C) is provided in the center portion in the longitudinal direction of both fin plates (14). The configuration of the third interval holding portion (16C) is the same as that of the first and second interval holding portions (16A) and (16B), and is parallel to each other provided on the two adjacent fin plates (14). Flat part (17), one of two adjacent fin plates (14), here the flat part of the other front fin plate (14) in the flat part (17) of the rear fin plate (14) A
その他の構成は、上述した実施形態１の放熱器(6)と同様である。 Other configurations are the same as those of the radiator (6) of the first embodiment described above.
図８は図１の液冷式冷却装置に用いられる放熱器の第２の変形例を示す。 FIG. 8 shows a second modification of the radiator used in the liquid cooling type cooling device of FIG.
図８に示す放熱器(25)の場合、フィンプレート(14)における第１の間隔保持部(16A)と第２の間隔保持部(16B)との間の部分の幅方向と直交する平面で切断した形状が波形であり、冷却液が、隣り合う２つのフィンプレート(14)間を蛇行状に流れるようになされている。すなわち、フィンプレート(14)における両端部の平坦部分(17)を除いた部分の幅方向と直交する平面で切断した形状が波形となっている。 In the case of the radiator (25) shown in FIG. 8, it is a plane perpendicular to the width direction of the portion between the first interval holding portion (16A) and the second interval holding portion (16B) in the fin plate (14). The cut shape is corrugated, and the coolant flows in a meandering manner between two adjacent fin plates (14). In other words, the shape of the fin plate (14) cut by a plane perpendicular to the width direction of the portion excluding the flat portions (17) at both ends is a waveform.
その他の構成は、上述した実施形態１の放熱器(6)と同様である。 Other configurations are the same as those of the radiator (6) of the first embodiment described above.
図９は図１の液冷式冷却装置に用いられる放熱器の第３の変形例を示す。 FIG. 9 shows a third modification of the radiator used in the liquid cooling type cooling device of FIG.
図９に示す放熱器(30)の場合、フィンプレート(14)における第１の間隔保持部(16A)と第２の間隔保持部(16B)との間の部分、すなわちフィンプレート(14)における両端部の平坦部分(17)を除いた部分に複数の貫通穴(31)が形成されている。ここでは、複数の貫通穴(31)は縦横に並んで形成されている。 In the case of the heat radiator (30) shown in FIG. 9, a portion between the first interval holding portion (16A) and the second interval holding portion (16B) in the fin plate (14), that is, in the fin plate (14). A plurality of through holes (31) are formed in a portion excluding the flat portions (17) at both ends. Here, the plurality of through holes (31) are formed side by side in the vertical and horizontal directions.
その他の構成は、上述した実施形態１の放熱器(6)と同様である。 Other configurations are the same as those of the radiator (6) of the first embodiment described above.
なお、図７および図８に示す放熱器(20)(25)のフィンプレート(14)における隣り合う間隔保持部(16A)(16B)(16C)間、すなわち放熱器(20)(25)のフィンプレート(14)における隣り合う平坦部分(17)間にも、複数の貫通穴(31)が形成されていてもよい。 It should be noted that between the adjacent spacing holding portions (16A), (16B), and (16C) in the fin plate (14) of the radiators (20) and (25) shown in FIGS. 7 and 8, that is, the radiators (20) and (25) A plurality of through holes (31) may also be formed between adjacent flat portions (17) in the fin plate (14).
この発明による放熱器は、電気自動車、ハイブリッド自動車、電車などに搭載される電力変換装置に用いられるＩＧＢＴなどのパワーデバイスを冷却するの液冷式冷却装置に好適に用いられる。 The radiator according to the present invention is suitably used in a liquid cooling type cooling device for cooling a power device such as an IGBT used in a power conversion device mounted on an electric vehicle, a hybrid vehicle, a train or the like.
(1)：液冷式冷却装置
(2)：ケーシング
(2a)：頂壁
(2b)：底壁
(2c)：周壁
(3)：冷却液通路
(4)：入口ヘッダ部
(5)：出口ヘッダ部
(6)(20)(25)(30)：放熱器
(10)：発熱体取付部
(14)：フィンプレート
(16A)(16B)(16C)：間隔保持部
(17)：平坦部分
(18)：凹所
(19)：凸部
(31)：貫通穴
(1): Liquid cooling type cooling device
(2): Casing
(2a): Top wall
(2b): Bottom wall
(2c): Perimeter wall
(3): Coolant passage
(4): Entrance header
(5): Exit header
(6) (20) (25) (30): Heatsink
(10): Heating element mounting part
(14): Fin plate
(16A) (16B) (16C): Interval holding part
(17): Flat part
(18): Recess
(19): Convex part
(31): Through hole
Claims (7)
互いに間隔をおいて並列状に配置された複数の縦長方形状フィンプレートからなり、フィンプレートが、長手方向が冷却液流路における冷却液の流れ方向を向くとともに幅方向が上下方向を向いた状態で、厚み方向に間隔をおいて配置されており、隣り合う２つのフィンプレートに、当該両フィンプレート間の間隔を一定に保持する間隔保持部が、フィンプレートの長手方向に間隔をおいて少なくとも２つ設けられ、間隔保持部が、隣り合う２つのフィンプレートに具備させられた互いに平行となる平坦部分、隣り合う２つのフィンプレートのうちの一方のフィンプレートの平坦部分における同他方のフィンプレートの平坦部分を向いた面に形成された凹所、および隣り合う２つのフィンプレートのうちの他方のフィンプレートの平坦部分に前記一方のフィンプレート側に突出するように設けられ、かつ先端側の一部が凹所に嵌め入れられた凸部からなり、当該凸部における凹所内に嵌め入れられた部分の外周面と、凹所の内周面との間の摩擦力により凸部が凹所内に保持されることによって隣り合う２つのフィンプレートどうしが固定されており、隣り合う２つのフィンプレートの平坦部分間の間隔が、凸部における凹所外に存在する部分の長さと等しくなっている放熱器。 A casing having a top wall, a bottom wall, and a peripheral wall is provided, and a coolant flow path through which the coolant flowing into the casing flows is provided in the casing, and at least one of the top wall outer surface and the bottom wall outer surface of the casing In a liquid cooling type cooling device that cools a heating element attached to a heating element mounting portion provided on one side with a coolant flowing in a cooling fluid passage, the heating element is disposed in the cooling fluid passage in the casing and emitted from the heating element. A radiator that dissipates heat to the coolant,
It consists of a plurality of vertical rectangular fin plates arranged in parallel at intervals, and the fin plate is in a state in which the longitudinal direction faces the flow direction of the coolant in the coolant flow path and the width direction faces the vertical direction In the two fin plates adjacent to each other, an interval holding portion that holds the interval between the two fin plates constant is provided at least in the longitudinal direction of the fin plate. Two flat plate portions provided with two gap holding parts provided parallel to each other adjacent to each other, and the other fin plate in the flat portion of one of the two adjacent fin plates A recess formed in the surface facing the flat part of the other, and the flat part of the other fin plate of the two adjacent fin plates It is provided so as to protrude to the one fin plate side, and a part of the tip side is composed of a convex portion fitted in the recess, and the outer peripheral surface of the portion fitted in the recess in the convex portion, The two adjacent fin plates are fixed by holding the convex portion in the concave portion by the frictional force between the inner peripheral surface of the concave portion, and the interval between the flat portions of the two adjacent fin plates is fixed. The radiator which is equal to the length of the part which exists outside the recess in the convex part.
請求項１〜６のうちのいずれかに記載された放熱器が、フィンプレートの長手方向が入口ヘッダ部と出口ヘッダ部とを結ぶ方向を向くとともに、幅方向が上下方向に向くように冷却液流路に配置されており、全てのフィンプレートの上下両側縁部のうち少なくとも外面に発熱体取付部が設けられている壁側の側縁部が、外面に発熱体取付部が設けられている壁に接合されている液冷式冷却装置。
A casing having a top wall, a bottom wall, and a peripheral wall, and a cooling fluid flow path through which the cooling liquid flows, and an inlet header portion that is located upstream of the cooling liquid flow path and into which the cooling liquid flows. And an outlet header portion that is located downstream of the coolant flow path and from which the coolant flows out, and a heating element mounting portion is provided on at least one of the top wall outer surface and the bottom wall outer surface of the casing In the liquid cooling type cooling device, a radiator for dissipating heat generated from the heating element attached to the heating element mounting portion to the cooling liquid flowing in the cooling liquid passage is disposed in the cooling liquid passage in the casing. ,
The radiator according to any one of claims 1 to 6, wherein the fin plate has a longitudinal direction of the fin plate facing a direction connecting the inlet header portion and the outlet header portion, and a cooling liquid so that a width direction thereof is directed vertically. A side edge on the wall side where the heating element mounting portion is provided on at least the outer surface of the upper and lower side edges of all fin plates is provided in the flow path, and the heating element mounting portion is provided on the outer surface. Liquid-cooled cooling device joined to the wall.
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