JP3877098B2

JP3877098B2 - 液冷回路装置

Info

Publication number: JP3877098B2
Application number: JP32301597A
Authority: JP
Inventors: 喜明深津
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-11-25
Filing date: 1997-11-25
Publication date: 2007-02-07
Anticipated expiration: 2017-11-25
Also published as: JPH11163572A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高発熱電子回路装置の冷却を行う液冷回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車の走行モ−タ制御用のインバータ装置などの高発熱電子回路装置では、発熱する回路素子の冷却を液冷することが望まれる。
従来における電子回路装置の液冷には、電気絶縁性の冷却液中に発熱回路素子を直接浸漬させる直接浸漬形式と、発熱回路素子が搭載された回路ケ−スに冷却液が循環する冷却ケ−スを接触させる間接伝熱形式とが主に採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前者の直接浸漬形式では、特殊な冷媒の漏洩禁止、廃棄処理、安全性など付随する問題が多いという欠点があり、後者の間接伝熱形式では、発熱回路素子から冷却液までの間に介在する部材が多いために、液冷採用による構造の複雑化、装置の体格および重量の増加にもかかわらず冷却向上効果が小さいという不満があった。
【０００４】
もちろん、基板の反素子搭載面（裏面）に冷却液を直接接触させれば発熱回路素子の冷却効果は当然向上するが、この場合には、冷却液が充填されている冷却ケ−スの開口（以下、接触冷却用開口ともいう）に基板の反素子搭載面を押しあてて、この開口を塞がねばならないので、基板の反素子搭載面と冷却ケ−スとの間の接触部に隙間が生じると、冷却液が漏れて基板上の回路素子が被水するという可能性が生じるため、実用化は非常に困難であった。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、基板に実装される回路素子への被水を防止しつつ、基板に冷却液を直接接触させて冷却効果の向上を実現可能な液冷回路装置を提供することを、その解決すべき課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の構成によれば、回路素子が実装される基板を収容する回路ケ−スに基板露出窓を設けて、この基板露出窓から露出する基板の反素子搭載面で冷却ケ−スの開口（接触冷却用開口）を塞ぐ。
更に本構成では特に、基板露出窓を囲む回路ケ−スと基板の反素子搭載面との接触領域（回路ケ−ス側の接触領域）は、接触冷却用開口を囲む冷却ケ−スと基板の反素子搭載面との接触領域（冷却ケ−ス側の接触領域）に対して、外部に連通する液逃がし用の隙間をはさんで配置される。
【０００７】
このようにすれば、回路素子が実装される基板に冷却液が直接接触することができるので優れた回路素子冷却効果を得ることができる上、冷却液が冷却ケ−ス側の接触領域を通じて外部に漏れる事故が生じたとしても、漏れた冷却液は、液逃がし用の隙間を通じて外部へ排出されるだけであるので、回路ケ−ス側の接触領域を通じて回路ケ−ス内部に侵入することがなく、回路ケ−ス内の基板に実装された回路素子や配線が被水することがない。
【０００８】
請求項２記載の構成によれば、請求項１記載の液冷回路装置において、基板は、窓および接触冷却用開口を通じて冷却ケ−ス内に突出する良熱伝導性の冷却ブロック部を有するので、冷却効果の一層の向上を図ることができる。
請求項３記載の構成によれば請求項１記載の液冷回路装置において更に、基板は、回路素子が素子搭載面に実装される平板部と、平板部の反素子搭載面から突出するとともに内部に冷却液が収容される冷却液収容室を有する良熱伝導性の冷却ブロック部とを有する。更に、回路ケ−スは平板部の反素子搭載面に接合され、冷却ケ−スは冷却ブロック部に接合されて、冷却ケ−スの接触冷却用開口が冷却ブロック部の冷却液収容室に連通するように、冷却液収容室を密閉する。
【０００９】
このようにすれば、請求項１記載の作用効果に加えて、冷却ケ−スと基板との接合が容易化（たとえばはんだ付け）、完全化するので、漏液を一層減らすことができるという効果を奏することができる。
請求項４記載の構成は、端的に言えば請求項１記載の構成において、回路ケ−ス、基板、冷却ケ−スを重ねて、共通の締結部材（通常はねじ）で締結したものであって、このようにすれば、請求項１記載の効果の他に更に、装置の小型化、組み付け作業の簡素化などの作用効果を奏することができる。
【００１０】
【発明を実施するための形態】
基板は、絶縁基板でもよく、金属基板でもよく、素子搭載面に絶縁シ−トが設けられた金属基板でもよい。冷却ブロック部は金属製とされるが、冷却ブロック部の一面を素子搭載面としてここに発熱回路素子を直接搭載してもよい。冷却ブロック部に冷却フィンを設けても良い。
【００１１】
本発明の好適な態様が以下の実施例を参照して説明される。
【００１２】
【実施例１】
本発明の液冷回路装置の第一実施例を図１を参照して説明する。
１は基板、２は回路ケ−ス、３はＩＧＢＴモジュール（発熱回路素子）、４は冷却液が循環する冷却ケ−ス、５は液逃がし用の隙間、６は冷却ブロック部、７は回路ケ−ス２用のＯリング、８は冷却ケ−ス用のＯリングである。
【００１３】
基板１の素子搭載面１０にはＩＧＢＴモジュール（回路素子）３が実装され、その反素子搭載面１１にはアルミ製の冷却ブロック部６が固着されている。
回路ケ−ス２の底面には、複数の基板露出窓２１が開口されており、この底面には基板１がねじ９ａで固定され、基板１は基板露出窓２１を遮蔽している。
冷却ケ−ス４の上面には、複数の接触冷却用開口４１が開口されている。接触冷却用開口４１を囲む冷却ケ−ス４の周壁部は基板１の反素子搭載面１１に接触しており、この状態で、冷却ケ−ス４はねじ９ｂにより基板１に固定されている。
【００１４】
Ｏリング７は基板露出窓２１を囲んで回路ケ−ス２と基板１の反素子搭載面１１との間に設けられており、Ｏリング８は接触冷却用開口４１を囲んで冷却ケ−ス４と基板１の反素子搭載面１１との間に設けられている。
この実施例で重要な点は、基板露出窓２１を囲んで基板１の反素子搭載面１１に接する回路ケ−ス２の部位（回路ケ−ス側の接触領域）は、接触冷却用開口４１を囲んで基板１の反素子搭載面１１に接する冷却ケ−ス４の部位（冷却ケ−ス側の接触領域）と所定の隙間（液逃がし用の隙間）５を隔てて配置される点にある。
【００１５】
したがって、もしも冷却ケ−ス４内の冷却液がＯリング８および上記冷却ケ−ス側の接触領域を越えて漏出したとしても、漏液は落下し、その結果、Ｏリング７および上記回路ケ−ス側の接触領域を更に越えて回路ケ−ス２内に侵入することはできないので、回路ケ−ス２内の回路素子が被水することはない。
一方、冷却ケ−ス４内を循環する冷却液はアルミ製の基板１およびそれと一体に形成されたフィン付きの冷却ブロック部６を通じてＩＧＢＴモジュール（回路素子）３を良好に冷却することができる。９ｃはシ−ルワッシャであり、毛細管現象による漏液の侵入を防ぐ。
【００１６】
図２は図１の液冷回路装置をその上面側からみた平面図である。
（変形態様）
なお、基板と一体に成形された冷却ブロック部をその素子搭載面１０側から凹設した凹部の底面にＩＧＢＴモジュ−ル（回路素子）３を設けることもできる。
【００１７】
【実施例２】
本発明の液冷回路装置の第二実施例を図３を参照して説明する。ただし、理解を容易とするために、実施例１の構成要素と主要機能が共通する構成要素には同一符号を付すものとする。
この実施例は、板金加工にて冷却ケ−ス４を形成した点が主要な差異点となっている。
【００１８】
冷却ケ−ス４は上ケ−ス４ａと下ケ−ス４ｂとを重ねてねじ４ｃで締結して構成されている。上ケ−ス４ａの上面にはナット１４が溶接され、ねじ９ｂをナット１４に螺合することにより、基板１に冷却ケ−ス４が締結される。Ｏリング８には、ナット１４の長さにあわせて径大なものが用いられている。
この実施例によれば、冷却ケ−ス４の構造および製造方法を簡素化することができる。
【００１９】
【実施例３】
本発明の液冷回路装置の第三実施例を図４を参照して説明する。ただし、理解を容易とするために、実施例１の構成要素と主要機能が共通する構成要素には同一符号を付すものとする。
この実施例では、アルミ製の冷却ブロック部６の内部に下端開口の冷却液収容室６１を形成し、この冷却液収容室６１内に冷却フィン６２を多数形成している。なお、冷却ブロック部６と基板１とを一体に成形してもよい。
【００２０】
更に、冷却ケ−ス４の接触冷却用開口４１は冷却ブロック部６に嵌着されて、溶接などにより冷却液収容室６１は外部から密閉されている。
このようにすれば簡素な構造で実施例１と同等の作用効果を奏することができる。
【００２１】
【実施例４】
本発明の液冷回路装置の第四実施例を図５を参照して説明する。ただし、理解を容易とするために、実施例１の構成要素と主要機能が共通する構成要素には同一符号を付すものとする。
この実施例は、実施例１における２と１との上下配置関係を反対とした点、及び、実施例１における回路ケ−ス２と基板１とを締結するねじ９ａを省略してねじ９ｂにより回路ケ−ス２、基板１及び冷却ケ−ス４をこの順序で一括して締結した点に特徴がある。
【００２２】
更に、ねじ９ａの外周面を通じて毛細管現象により冷却液が回路ケ−ス２内に侵入するのを防止するために、ねじ９ａには、冷却ケ−ス４の上面と基板１の下面との間に位置してシ−ル材９ｄが嵌着され、回路ケ−ス２の下面と基板１の上面との間に位置してシ−ルワッシャ９ｃが嵌着されている。
このようにすれば、実施例１と同等の作用効果を奏することができるとともに、構成及び組み付け作業の簡素化、部品点数の削減、装置平面積の低減による小型化を実現することができる。
【００２３】
なお、この実施例では、回路ケ−ス２、基板１、冷却ケ−ス４の順に重ねて共通のねじ９ａで締結したが、基板１、回路ケ−ス２、冷却ケ−ス４の順に重ねて共通のねじ９ａで締結してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液冷回路装置の第一実施例を示す図２におけるA-A線矢視断面図である。
【図２】図１の液冷回路装置の上からみた平面図である。
【図３】本発明の液冷回路装置の第二実施例を示す縦断面図である。
【図４】本発明の液冷回路装置の第三実施例を示す縦断面図である。
【図５】本発明の液冷回路装置の第四実施例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１は基板、２は回路ケ−ス、３はＩＧＢＴモジュ−ル（回路素子）、４は冷却ケ−ス、５は液逃がし用の隙間、６は冷却ブロック部、１１は反素子搭載面、２１は基板露出窓、４１は接触冷却用開口、９ａはねじ（締結部材）。

Claims

基板露出窓を有する基板収容用の回路ケ−スと、
冷却液が充填される冷却ケ−スと、
前記基板露出窓の全周にわたって前記回路ケ−スに接合されて前記基板露出窓から露出する反素子搭載面を有して前記基板露出窓を遮蔽するとともに回路素子が実装される基板と、
前記基板露出窓から露出する前記基板の反素子搭載面に密接する接触冷却用開口を有し冷却液が内部に充填される冷却ケ−スとを備え、
前記基板露出窓を囲む前記回路ケ−スと前記基板の反素子搭載面との接触領域は、前記接触冷却用開口を囲む前記冷却ケ−スと前記基板の反素子搭載面との接触領域に対して、外部に連通する液逃がし用の隙間をはさんで配置されることを特徴とする液冷回路装置。
請求項１記載の液冷回路装置において、
前記基板は、前記窓および接触冷却用開口を通じて前記冷却ケ−ス内に突出する良熱伝導性の冷却ブロック部を有することを特徴とする液冷回路装置。
請求項１記載の液冷回路装置において、
前記基板は、回路素子が素子搭載面に実装される平板部と、前記平板部の反素子搭載面から突出するとともに内部に冷却液が収容される冷却液収容室を有する良熱伝導性の冷却ブロック部とを有し、
前記回路ケ−スは前記平板部の前記反素子搭載面に接合され、
前記冷却ケ−スは前記冷却ブロック部に接合されて前記冷却液収容室を密閉するとともに前記冷却ケ−スの接触冷却用開口は前記冷却ブロック部の冷却液収容室に連通することを特徴とする液冷回路装置。
基板露出窓を有する基板収容用の回路ケ−スと、
冷却液が充填される冷却ケ−スと、
素子搭載面が前記基板露出窓の全周にわたって前記回路ケ−スの外表面に接合されて前記基板露出窓を遮蔽するとともに回路素子が実装される基板と、
前記基板の反素子搭載面に密接する接触冷却用開口を有して前記基板の反素子搭載面に接合されるとともに前記冷却液が内部に充填される冷却ケ−スと、
前記回路ケ−ス及び基板を貫通して前記冷却ケ−スに締結される締結部材と、
前記回路ケ−ス、基板及び冷却ケ−ス間の境界面に前記締結部材材を囲んで介設されるシ−ル部材とを備え、
前記基板露出窓を囲む前記回路ケ−スと前記基板との接触領域は、前記接触冷却用開口を囲む前記冷却ケ−スと前記基板との接触領域に対して、外部に連通する液逃がし用の隙間をはさんで配置されることを特徴とする液冷回路装置。