JP2926684B1 - 半導体冷却装置 - Google Patents
半導体冷却装置Info
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Abstract
放熱部11bから大気へ放熱して半導体10を冷却する
半導体冷却装置において、放熱部11bと一体化されほ
ぼ垂直方向に空気の流路13a、14aが形成されたフ
ィン13、14と、放熱部11bと一体化され電気車の
走行時に発生する走行風が流れるように、ほぼ水平方向
に走行風の流路15aが形成されたフィン15とを備え
るものである。
Description
行う半導体冷却装置に関するものである。
車の斜視図及び図7は沸騰冷却方式による半導体冷却装
置の斜視図である。図6及び図7において、一般に電気
車1では熱を発生する半導体2等は、電気車1の床下に
配置されている。半導体2が発生した熱は、収熱部3か
ら液状の冷媒4に伝導され、冷媒4が沸騰して蒸気とな
って矢印5の方向に放熱部6へ熱輸送される。放熱部6
にはほぼ垂直方向に空気の流路7が形成された格子形状
の放熱用フィン8が一体化されていて、空気が下方から
上方へ向かって流れてフィン8を冷却することにより、
蒸気の冷媒4が凝縮されて液化され、液もどりパイプ9
を経由して循環する。
は以上のように構成されているので、冷却能力が格子形
状のフィンの数に依存されているため、半導体の容量に
比例して大型化すると共に、重量が増大するという問題
点があった。この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたもので、小形化を図ると共に軽量化を
図ることができる半導体冷却装置を提供することを目的
とするものである。
却装置は、電気車に使用される半導体の発熱を放熱部か
ら大気へ放熱して半導体を冷却する半導体冷却装置にお
いて、放熱部と一体化されほぼ垂直方向に空気の第1の
流路が形成された第1のフィンと、放熱部と一体化され
電気車の走行時に発生する走行風が流れるように、ほぼ
水平方向に走行風の第2の流路が形成された第2のフィ
ンとを備えるものである。また、第2のフィンは棒状で
山部と谷部とが形成され、谷部が放熱部と一体化された
ものである。また、第2のフィンは平板状で板厚側が山
頂部及び谷底部になるように山部と谷部とが形成され、
谷底部が放熱部と一体化されたものである。また、複数
個の第2のフィンの山部と谷部とが垂直方向に所定の間
隔で交互になるように配置されたものである。また、第
2のフィンは平板状で垂直方向に貫通した複数個の穴が
設けられたものである。また、走行風にたいして平面が
ほぼ直角になるように配置した風除け板を第1のフィン
より突出するようにしたものである。
1の一部破断した構成を示す斜視図である。図1におい
て、10は半導体で、後述の収熱部11aに装着されて
いる。11は後述の沸騰冷却用の媒体12が収容され電
気車(図示せず)に搭載された容器で、半導体10が装
着された収熱部11aと後述のフィン13〜15が一体
化された放熱部11bとの間が蒸気パイプ11c及び液
もどりパイプ11dで連通されている。12は沸騰冷却
用の媒体で、半導体10の発熱により加熱されて沸騰し
た冷媒12の蒸気を、冷却して再び液状の冷媒12とす
ることにより半導体10の冷却が行われる。13、14
は放熱部11aにろー付、溶接等で一体化された複数個
の格子形状からなる放熱用フィンで、ほぼ垂直方向に複
数個の空気の流路13a、14aが形成されている。1
5は放熱部11aにろー付、溶接等で一体化された平板
状の複数個の放熱用フィンで、平面がほぼ水平になるよ
うに所定の間隔で配置されて、電気車(図示せず)の走
行時に発生する走行風の流路15aが形成されている。
て、半導体10が発生した熱は収熱部11aを通して液
状の冷媒12を加熱して沸騰させる。沸騰して蒸気化さ
れた冷媒12は矢印16のように蒸気パイプ11cを経
由して放熱部11bに到達し、蒸気化された冷媒12の
熱が各フィン13〜15に伝達されて、各フィン13〜
15から大気へ放熱される。これにより、凝縮されて液
化した冷媒12は液もどりパイプ11dを通して戻り、
再び沸騰冷却に使われる。ここで、電気車(図示せず)
が走行している場合には、走行により発生した走行風が
フィン15の流路15aに沿って流れて、放熱部11b
からフィン15に伝達された熱を放散させる。一方、フ
ィン13、14は空気の流路13a、14aが垂直方向
に形成されているので、放熱部11bからフィン13、
14に伝達された熱により温度上昇した流路13a、1
4a内の空気が、電気車(図示せず)の走行に依存され
ることなく、下方から上方へ流れて、自然冷却が行われ
る。上記構成において、板厚が5mm、高さが80mm
のフィン15を20mmのピッチで配置した場合、電気
車(図示せず)の平均速度を40km/sとしたとき、
フィン15の流路15aの風速が3m/s程度となり、
効率よく冷却できることが実験により確認された。以上
のように、ほぼ垂直方向に空気の流路13a、14aが
形成されたフィン13、14と、ほぼ水平方向に空気の
流路15aが形成されたフィン15とを備え、電気車
(図示せず)の走行時に発生する走行風を流路15a内
に流すことにより、放熱効果の向上を図ることができ
る。
破断した構成を示す斜視図である。図2において、10
〜14、16は実施の形態1のものと同様のものであ
る。17は山部17a及び谷部17bが形成された棒状
の放熱用フィンで、谷部17bが放熱部11bにろー付
け、溶接等で一体化されている。さらに、各フィン17
は上下の相互間にほぼ水平方向に所定の間隔で走行風の
流路17cが形成され、垂直方向に山部17aと谷部1
7bとが交互になるように複数個が層状に配置されてい
る。次に動作について説明する。図2において、半導体
10が発生した熱は収熱部11aから矢印16のように
蒸気パイプ11cを経由して放熱部11bに到達する。
そして、蒸気化された冷媒12の熱は各フィン13、1
4、17を介して大気へ放熱される。ここで、電気車
(図示せず)が走行している場合には、走行風がフィン
17の流路17cに沿って流れて、放熱部11bからフ
ィン17に伝達された熱が放散される。フィン17は断
面が棒状に形成されているので、電気車(図示せず)が
停止状態で走行風による冷却が期待できない場合でも、
垂直方向の空気の流通が容易になる。以上のように、ほ
ぼ垂直方向に空気の流路13a、14aが形成されたフ
ィン13、14と、ほぼ水平方向に空気の流路17cが
形成されたフィン17とを備え、電気車(図示せず)の
走行風を流路17cに流すことにより、放熱効果の向上
を図ることができる。さらに、フィン17の断面が棒状
に形成されているので、走行風による冷却が期待されな
い場合でも自然冷却による冷却効果が期待できる。
を示す斜視図である。なお、全体の構成は実施の形態1
における図1のフィン15の代わりに後述のフィン18
を使用したものである。図3において、18は板厚側が
山頂部18a及び谷底部18bとなるように山部18c
及び谷部18dが形成された平板状の放熱用フィンで、
谷底部18bが放熱部11bにろー付け、溶接等で一体
化されている。さらに、各フィン18は上下の相互間に
ほぼ水平方向に走行風の流路18eが形成され、垂直方
向に山部18aと谷部18bとが交互になるように複数
個が層状に配置されている。次に動作について説明す
る。図3において、蒸気パイプ11cを経由して放熱部
11bに蒸気で到達した冷媒12の熱は、放熱フィン1
8を介して大気へ放熱される。フィン18は山部18c
と谷部18dとが交互に形成されているので、電気車
(図示せず)が停止状態で走行風による冷却が期待でき
ない場合でも、垂直方向の空気の流れが容易になる。ま
た、実施の形態2のフィン17の代わりに、図3に示す
ように平板状で形成したフィン18を使用した場合にも
同様の効果を期待することができる。
を示す斜視図である。なお、全体の構成は実施の形態1
における図1のフィン15の代わりに後述のフィン19
を使用したものである。図4において、19は垂直方向
に貫通した複数個の穴19aが形成された平板状の放熱
用フィンで、放熱部11bにろー付け、溶接等で一体化
されている。さらに、各フィン19間の相互間にほぼ水
平方向に走行風の流路19bが形成され、垂直方向に穴
19aの位置が交互になるように層状に配置されてい
る。次に動作について説明する。図4において、蒸気パ
イプ11cを経由して放熱部11bに蒸気で到達した冷
媒12の熱は、放熱フィン19を介して大気へ放熱され
る。ここで、電気車(図示せず)が走行している場合に
は、走行風がフィン19間の流路19bに沿って流れ
て、フィン19に伝達された熱が放散される。フィン1
9の穴19aが垂直方向に交互になるようにジグザグ状
に配置されているので、自然冷却時にフィン19の下方
にも空気が流れるため、放熱効果を向上させることがで
きる。
を示す斜視図である。図5において、11〜16は実施
の形態1のものと同様のものである。図5において、2
0、21は走行風にたいして平面が直角になるように容
器11に固着された風除け板で、フィン13、14の上
下端より突出するように形成されている。次に動作につ
いて説明する。図5において、半導体10が発生した熱
は収熱部11aから冷媒12を通してフィン13〜15
により放熱されるのは、実施の形態1と同様に行われ
る。さらに、電気車(図示せず)の走行時に発生する走
行風を風除け板20、21が遮るので、フィン13、1
4による自然対流の冷却を効率よく行うことができる。
垂直方向に山部と谷部とが交互になるように配置された
ものについて説明したが、垂直方向に山部が隣接するよ
うに配置してもよい。また、実施の形態4についても、
垂直方向に穴19aの位置が交互になるように配置した
ものについて説明したが、垂直方向に穴19aが隣接す
るように配置してもよい。
流れる流路を設けたことにより、走行時の放熱が良くな
り、フィンの小形化及び軽量化を図ることができる。ま
た、垂直方向に空気の流路が形成された第1のフィン
と、棒状又は平板状で山部と谷部とが形成され、谷部が
放熱部と一体化された第2のフィンとを備え、電気車の
走行時の走行風を第2のフィンの流路に流すことにより
放熱が良くなり、フィンの小形化及び軽量化を図ること
ができる。また、垂直方向に山部と谷部とが交互になる
ように配置されていることにより、垂直方向に隣接した
山部間の距離が離れるので、空気の流れをよくすること
ができる。また、平板状のフィンに垂直方向に貫通した
複数個の穴を設けたことにより自然冷却による効果を向
上させることができる。また、走行風を遮る風除け板を
設けたことにより、自然対流による冷却効果を向上させ
ることができる。
成を示す斜視図である。
成を示す斜視図である。
である。
である。
成を示す斜視図である。
である。
8,19 フィン、13a,14a,15a,17c,
18e,19b 流路、17a,18c 山部、17
b,18d 谷部、20,21風除け板、18a 山頂
部、18b 谷底部、19a 穴。
Claims (6)
- 【請求項1】 電気車に使用される半導体の発熱を放熱
部から大気へ放熱して上記半導体を冷却する半導体冷却
装置において、上記放熱部と一体化されほぼ垂直方向に
空気の第1の流路が形成された第1のフィンと、上記放
熱部と一体化され上記電気車の走行時に発生する走行風
が流れるように、ほぼ水平方向に上記走行風の第2の流
路が形成された第2のフィンとを備えていることを特徴
とする半導体冷却装置。 - 【請求項2】 第2のフィンは棒状で山部と谷部とが形
成され、上記谷部が放熱部と一体化されていることを特
徴とする請求項1に記載の半導体冷却装置。 - 【請求項3】 第2のフィンは平板状で板厚側が山頂部
及び谷底部になるように山部と谷部とが形成され、上記
谷底部が放熱部と一体化されていることを特徴とする請
求項1に記載の半導体冷却装置。 - 【請求項4】 複数個の第2のフィンの山部と谷部とが
垂直方向に所定の間隔で交互になるように配置されてい
ることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の半導
体冷却装置。 - 【請求項5】 第2のフィンは平板状で垂直方向に貫通
した複数個の穴が設けられていることを特徴とする請求
項1に記載の半導体冷却装置。 - 【請求項6】 走行風にたいして平面がほぼ直角になる
ように配置した風除け板を第1のフィンより突出するよ
うにしたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項
に記載の半導体冷却装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14470598A JP2926684B1 (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 半導体冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14470598A JP2926684B1 (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 半導体冷却装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2926684B1 true JP2926684B1 (ja) | 1999-07-28 |
JPH11340390A JPH11340390A (ja) | 1999-12-10 |
Family
ID=15368378
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14470598A Expired - Lifetime JP2926684B1 (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 半導体冷却装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2926684B1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6399217B1 (en) * | 1999-12-20 | 2002-06-04 | General Electric Company | Article surface with metal wires and method for making |
-
1998
- 1998-05-26 JP JP14470598A patent/JP2926684B1/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11340390A (ja) | 1999-12-10 |
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Legal Events
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