JP3641352B2

JP3641352B2 - 電子部品用冷却装置

Info

Publication number: JP3641352B2
Application number: JP17139197A
Authority: JP
Inventors: 聡石原; 弘子萩谷; 俊一山中
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 2005-04-20
Anticipated expiration: 2017-06-27
Also published as: JPH1117085A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）モジュールのように発熱量が大きく強制冷却が必要な電子部品を冷却するための電子部品用冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子部品を冷却するための電子部品用冷却装置として、例えば、特開平８−１８６２１０号公報に開示するものが知られている。
図７は、この公報に開示される電子部品用冷却装置を示すもので、この電子部品用冷却装置では、冷媒が循環する冷媒空間を備えたパネル部材１の突出部１ａに電子部品が搭載されるコールドプレート３が固定されている。
【０００３】
また、パネル部材１の本体部１ｂの両側には、クラッド材５を介して多数のフィンが立設される櫛形形状のフィン部材７が固定されている。
このような電子部品用冷却装置では、電子部品から発生した熱が、コールドプレート３を介して突出部１ａに伝導される。
この伝導された熱により、突出部１ａ内の冷媒が蒸発して冷媒蒸気になり、パネル部材１の本体部１ｂ内に流通され、フィン部材７を介して外気と熱交換される。
【０００４】
そして、熱交換された冷媒は、冷却され凝縮し突出部１ａ内に導かれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の電子部品用冷却装置では、パネル部材１の本体部１ｂに、フィン部材７を、各フィンの端部を当接した状態で固定しているため、フィン部材７とパネル部材１との接触面積が少なく、熱交換効率が悪いという問題があった。
【０００６】
また、電子部品を、コールドプレート３を介してパネル部材１に固定しているため、電子部品から発生する熱の伝導効率が悪いという問題があった。
本発明は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、電子部品を熱交換効率良く冷却することができる電子部品用冷却装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の電子部品用冷却装置は、外面に電子部品が装着される多穴管からなるコールドプレートの一端開口端を封止し、他端開口端を長尺状の筒部材の下部に開口するとともに、前記筒部材の前記コールドプレートの突出方向と反対側に多穴管を蛇行してなる放熱プレートを配置し、この放熱プレートの両端を前記筒部材の上部に開口し、前記放熱プレートと前記筒部材とを、上端および下端が開口される横断面四角形形状の筐体内に収容し、前記コールドプレートを前記筐体の側壁から突出してなることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の電子部品用冷却装置は、請求項１記載の電子部品用冷却装置において、前記放熱プレートの平坦対向部に、コルゲートフィンを配置してなることを特徴とする。
請求項３の電子部品用冷却装置は、請求項１または請求項２記載の電子部品用冷却装置において、前記放熱プレートの前記筒部材側を下方に向けて傾斜してなることを特徴とする。
【０００９】
（作用）
請求項１の電子部品用冷却装置では、筐体から突出されるコールドプレートに電子部品が装着され、この電子部品から発生した熱が、コールドプレートを介してコールドプレート内の冷媒に伝導される。
この伝導により冷媒が蒸発し、気泡となった冷媒蒸気がコールドプレートの他端開口端を通り筒部材内を上昇し放熱プレート内に流入される。
【００１０】
放熱プレート内に流入された冷媒蒸気は、放熱プレートを介して外気と熱交換され、熱交換された外気は、筐体内を上昇し上端開口から排出される。
また、熱交換により放熱プレート内で冷却され凝縮し環流される冷媒は、筒部材内に下降される。
そして、冷媒の蒸発，凝縮および環流が繰り返されることで、電子部品が冷却される。
【００１１】
請求項２の電子部品用冷却装置では、放熱プレートの平坦対向部に、コルゲートフィンが配置され、より高い熱交換効率で冷媒蒸気が外気と熱交換される。
請求項３の電子部品用冷却装置では、放熱プレートの筒部材側が下方に向けて傾斜され、放熱プレート内で凝縮し環流される冷媒が留まることなく、容易に筒部材内に下降される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
図１ないし図３は、本発明の電子部品用冷却装置の一実施形態を示すもので、この実施形態の電子部品用冷却装置は、例えば、電車等の電気車両の交流・直流変換等，あるいは工作機のモーター駆動等を行う発熱量の大きい電子部品の冷却に用いられる。
【００１３】
図において符号２１および符号２３は、筐体本体および前蓋である。
筐体本体２１は横断面コ字状をしており、この筐体本体２１の側壁の前面側には、前蓋２３取付用の取付穴２１ａが複数形成されている。
前蓋２３の前面には装置取付穴２３ａが形成され、側面には、筐体本体２１への取付穴２３ｂが形成されている。
【００１４】
前蓋２３の下部には、縦長形状の開口穴２３ｃが形成され、この開口穴２３ｃに沿って前蓋２３の筐体本体２１側の内面には、横断面凹円弧状のパイプ支持壁２３ｄが形成されている。
パイプ支持壁２３ｄには、円筒パイプ２５が当接されている。
この円筒パイプ２５の下端開口および上端開口には、パッチエンド２７およびパッチエンド２９が固定され、パッチエンド２９には、冷媒封入用のチューブ２９ａが形成されている。
【００１５】
円筒パイプ２５の下部には、前蓋２３の開口穴２３ｃに対応する下部開口穴２５ａが形成されている。
この開口穴２５ａには、前蓋２３の開口穴２３ｃを介して、溝形状のウイックが複数形成される多穴管からなるコールドプレート３３の他端開口端３３ｂが固定されている。
【００１６】
このコールドプレート３３の一端開口端３３ａは、パッチエンド３５により封止されている。
コールドプレート３３上には、電子部品が直接搭載される。
また、円筒パイプ２５の上部の両側面には、縦長形状の一対の上部開口穴２５ｂが軸長方向に所定間隔を置いて２箇所形成されている。
【００１７】
これ等上部開口穴２５ｂは、上端を前蓋２３側に向けて傾斜されている。
円筒パイプ２５の下部開口穴２５ａと反対側には、内部に溝形状のウイックが複数形成される多穴管を、複数箇所折曲して蛇行状に形成される放熱プレート３７が配置されている。
この放熱プレート３７は、横断面開口が上下方向に向けられており、両側には、補強プレート３８が配置されている。
【００１８】
この補強プレート３８と放熱プレート３７の間，および放熱プレート３７の平坦対向部３７ａの間には、コルゲートフィン３９が複数配置されている。
そして、放熱プレート３７の両端開口３７ｂ，３７ｂが、この放熱プレート３７の円筒パイプ２５側を下方に傾けて、円筒パイプ２５の上部開口穴２５ｂに当接されている。
【００１９】
上述した電子部品用冷却装置では、筐体本体２１，前蓋２３，パッチエンド２７，パッチエンド２９，コールドプレート３３，パッチエンド３５および放熱プレート３７は、例えば、アルミニウム合金等により形成され、円筒パイプ２５，補強プレート３８およびコルゲートフィン３９はアルミニウムのクラッド材等により形成されている。
【００２０】
上述した電子部品用冷却装置は、以下述べるようにして製造される。
すなわち、先ず、放熱プレート３７に補強プレート３８およびコルゲートフィン３９が仮固定され、この放熱プレート３７およびパッチエンド２７，２９が、円筒パイプ２５に仮固定される。
【００２１】
次に、この状態で、円筒パイプ２５の外周が、前蓋２３のパイプ支持壁２３ｄに当接される。
また、コールドプレート３３にパッチエンド３５が仮固定され、このコールドプレート３３が、前蓋２３の開口穴２３ｃに仮固定され、組付が完了する。
次に、熱処理炉内で、各部が一体ろう付けされ、この後、一体ろう付けされた前蓋２３が、ビス等により筐体本体２１に取り付けられる。
【００２２】
そして、パッチエンド２９のチューブ２９ａを通して円筒パイプ２５内が真空にされ、さらに、チューブ２９ａから、例えば、代替フロン等からなる冷媒４１が流入され、チューブ２９ａが溶融封止され、電子部品用冷却装置が製造される。
以上のように構成された電子部品用冷却装置では、図４に示すように、コールドプレート３３に装着される電子部品から発生した熱が、コールドプレート３３に伝導され、伝熱された熱により、コールドプレート３３内の冷媒４１が蒸発し、気泡となった冷媒蒸気４１ａは、円筒パイプ２５内を上昇し放熱プレート３７内に流入される。
【００２３】
放熱プレート３７内に流入された冷媒蒸気４１ａは、放熱プレート３７およびコルゲートフィン３９を介して外気４３と熱交換され、熱交換された外気４３は、筐体本体２１内を上昇し上端開口から排出される。
また、熱交換により冷却され凝縮した冷媒４１は、円筒パイプ２５内に下降される。
【００２４】
この際、コールドプレート３３および放熱プレート３７内に形成されるウイックにより、冷媒４１および冷媒蒸気４１ａのコールドプレート３３内および放熱プレート３７内の伝熱面積が大きくされており、高い熱交換効率を有している。
また、このウイックの毛細管力により、放熱プレート３７内で凝縮される冷媒４１の放熱プレート３７内での環流が促進され、凝縮された冷媒４１が放熱プレート３７内に滞留されることが防止される。
【００２５】
そして、冷媒４１の蒸発，凝縮および環流が繰り返されることで、電子部品が冷却される。
以上のように構成された電子部品用冷却装置では、放熱プレート３７を多穴管を蛇行して形成し筐体本体２１内に収容したので、所定の大きさの筐体本体２１内に、大きい放熱面積を有する放熱プレート３７を収容することができ、電子部品を高い熱交換効率で冷却することができる。
【００２６】
また、コールドプレート３３を多穴管から形成し、このコールドプレート３３に直接電子部品を搭載したので、電子部品から発生する熱を、高い伝導効率で冷媒４１へ伝導することができる。
そして、放熱プレート３７の平坦対向部３７ａに、コルゲートフィン３９を配置したので、より高い熱交換効率で冷媒蒸気４１ａを外気４３と熱交換することができる。
【００２７】
さらに、放熱プレート３７の円筒パイプ２５側を下方に向けて傾斜したので、放熱プレート３７内で凝縮し環流した冷媒４１を滞留させることなく、容易に円筒パイプ２５内に下降することができる。
また、内部に溝形状のウイックが形成される多穴管を用いて、コールドプレート３３および放熱プレート３７を形成し、冷媒４１および冷媒蒸気４１ａのコールドプレート３３および放熱プレート３７内の伝熱面積を大きくしたので、より高い熱交換効率で電子部品を冷却することができる。
【００２８】
そして、ウイックが形成される多穴管を用いて放熱プレート３７を形成したので、このウイックの毛細管力により、放熱プレート３７内で凝縮される冷媒４１の放熱プレート３７内での環流を促進することができ、凝縮された冷媒４１の放熱プレート３７内への滞留を防止することができる。
図５および図６は、本発明の電子部品用冷却装置の第２の実施形態（請求項１ないし請求項３に対応する）を示している。
【００２９】
この実施形態の電子部品用冷却装置では、放熱プレート３７の両端開口３７ｂ側が下方に向けて折曲されている。
また、円筒パイプ２５の上部開口穴２５ｂが、この円筒パイプ２５の軸長方向に沿って形成され、放熱プレート３７の平坦対向部３７ａおよびコルゲートフィン３９の横断面を水平に保持した状態で、上部開口穴２５ｂに、放熱プレート３７の両端開口３７ｂが固定されている。
【００３０】
この実施形態の電子部品用冷却装置においても、第１の実施形態と略同一の効果を得ることができるが、この実施形態では、放熱プレート３７の両端を下方に向けて折曲し、放熱プレート３７の平坦対向部３７ａおよびコルゲートフィン３９の横断面を水平に保持することで、筐体本体２１内の外気４３の流通方向を遮るものを最小限にしたので、外気４３を、より低い流通抵抗で筐体本体２１内に上昇させることができ、より高い熱交換効率で電子部品を冷却することができる。
【００３１】
なお、上述した実施形態では、アルミニウムのクラッド材を丸めて円筒パイプ２５を形成した例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものでなく、例えば、クラッド材を折曲して横断面四角形形状のパイプを形成しても良い。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１の電子部品用冷却装置では、放熱プレートを多穴管を蛇行して形成し筐体内に収容したので、所定の大きさの筐体内に、大きい放熱面積を有する放熱プレートを収容することでき、電子部品を高い熱交換効率で冷却することができる。
【００３３】
また、コールドプレートを多穴管から形成し、この多穴管に直接電子部品を搭載したので、電子部品から発生する熱を、高い伝導効率で冷媒へ伝導することができる。
【００３４】
請求項２の電子部品用冷却装置では、放熱プレートの平坦対向部に、コルゲートフィンを配置したので、より高い熱交換効率で冷媒蒸気を外気と熱交換することができる。
請求項３の電子部品用冷却装置では、放熱プレートの筒部材側を下方に向けて傾斜したので、放熱プレート内で凝縮し環流した冷媒を滞留させることなく、容易に筒部材内に下降することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子部品用冷却装置の第１の実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１の斜視図である。
【図３】図２の側面図である。
【図４】電子部品が冷却される際の冷媒の流通状態を示す断面図である。
【図５】本発明の電子部品用冷却装置の第２の実施形態を示す分解斜視図である。
【図６】図５の正面図である。
【図７】従来の電子部品用冷却装置を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
２１筐体本体（筐体）
２３前蓋（筐体）
２５円筒パイプ（筒部材）
３３コールドプレート
３３ａ一端開口端
３３ｂ他端開口端
３７放熱プレート
３７ａ平坦対向部
３７ｂ両端開口（両端）
３９コルゲートフィン

Claims

外面に電子部品が装着される多穴管からなるコールドプレート（３３）の一端開口端（３３ａ）を封止し、他端開口端（３３ｂ）を長尺状の筒部材（２５）の下部に開口するとともに、前記筒部材（２５）の前記コールドプレート（３３）の突出方向と反対側に多穴管を蛇行してなる放熱プレート（３７）を配置し、この放熱プレート（３７）の両端（３７ｂ，３７ｂ）を前記筒部材（２５）の上部に開口し、前記放熱プレート（３７）と前記筒部材（２５）とを、上端および下端が開口される横断面四角形形状の筐体（２１，２３）内に収容し、前記コールドプレート（３３）を前記筐体（２３）の側壁から突出してなることを特徴とする電子部品用冷却装置。
請求項１記載の電子部品用冷却装置において、
前記放熱プレート（３７）の平坦対向部（３７ａ）に、コルゲートフィン（３９）を配置してなることを特徴とする電子部品用冷却装置。
請求項１または請求項２記載の電子部品用冷却装置において、
前記放熱プレート（３７）の前記筒部材（２５）側を下方に向けて傾斜してなることを特徴とする電子部品用冷却装置。