JP4005878B2

JP4005878B2 - Jet-type heating element cooling device having multiple headers and power electronics device

Info

Publication number: JP4005878B2
Application number: JP2002252500A
Authority: JP
Inventors: 敬文中濱
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP2004095711A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばパワーエレクトロニクス装置の冷却に用いられる、複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置、およびそれを備えて成るパワーエレクトロニクス装置に係り、特に発熱体に生じる応力の差を小さくできるようにした複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置およびパワーエレクトロニクス装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えばパワーエレクトロニクス装置の冷却に用いられる冷却装置の一つとして、複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置がある。
【０００３】
この複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置は、ヒートシンクの表面に発熱体を配置すると共に、ヒートシンクの裏面に発熱体に向けて冷却媒体を噴出する複数の孔を設け、反発熱体側に複数のヘッダを配し、各孔から噴出した冷却媒体を別のヘッダに戻す流路を配して構成されている。
【０００４】
図８（ａ）（ｂ）は、この種の従来の複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置の構成例を示す断面図である。
【０００５】
図８において、流入口１から入った冷却媒体（以下、流体とも称する）は、ヘッダ２から複数の孔３を通り、ヒートシンク４の表面に配された複数個の発熱体５の内側壁面（衝突面）６に衝突する。
【０００６】
流体は、衝突空間７から別の下流側のヘッダ８に戻す流路９の入り口１０に向かう。
【０００７】
これら複数のヘッダ２，８、孔３、衝突空間７からなる噴流冷却ユニット１１を経てから、ヒートシンク流出口１２より排出される。
【０００８】
発熱体５で発生した熱量は、ヒートシンク２に熱伝導し、発熱体５の内側壁面６に衝突する流体に熱伝達する。
【０００９】
衝突噴流は高い熱伝達率を示し、複数の発熱体５を冷却する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように、ヒートシンク４の裏面に発熱体５に向けて冷却媒体を噴出する複数の孔３を設け、反発熱体側に複数のヘッダ２，８を配し、孔３から噴出した冷却媒体を別のヘッダ８に戻す流路９を配した構成を有する発熱体冷却装置においては、発熱体５の内側壁面６に流体が衝突する複数の点から、別のヘッダ８に戻す流路９の入り口１０までの距離に大きな差が生じる。
【００１１】
この距離の差は、流体が発熱体５の内側壁面６に衝突した後の、別のヘッダ８に戻す流路９の入り口１０に至るまでの流れ（以下、直交流と称する）に影響を及ぼす。
【００１２】
すなわち、それぞれの孔３からの直交流が干渉して、衝突領域の熱伝達率に差が生じ、発熱体５毎の冷却性能がばらつく。
【００１３】
そして、複数ある発熱体の中で冷却性能にばらつきが生じると、発熱体５に生じる応力にも大小の差が現われるという問題がある。
【００１４】
本発明の目的は、それぞれの孔からの直交流が干渉して衝突領域に生じる熱伝達率の差が小さくなり、発熱体毎の冷却性能がばらつくことが少なくなり、発熱体に生じる応力の差を小さくすることが可能な複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置およびパワーエレクトロニクス装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に対応する発明では、ヒートシンクの表面に発熱体を配置すると共に、ヒートシンクの裏面に発熱体に向けて冷却媒体を噴出する複数の孔を設け、反発熱体側に複数のヘッダを配し、各孔から噴出した冷却媒体を別のヘッダに戻す流路を配して構成される複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置において、別のヘッダに戻す流路から各孔までの最短距離がほぼ等しくなるように、別のヘッダに戻す流路から流れ方向に対してほぼ直角方向に支流路を配している。
【００１６】
従って、請求項１に対応する発明の複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置においては、別のヘッダに戻す流路から各孔までの最短距離がほぼ等しくなるように、別のヘッダに戻す流路から流れ方向に対してほぼ直角方向に支流路を配することにより、衝突面にぶつかった噴流の直交流が、別のヘッダに戻す流路の支流路に至るが、他の孔からの直交流によって受ける干渉状態が孔毎にほとんど等しくなり、各孔の衝突領域の熱伝達率が一様となる。
これにより、発熱体毎の冷却性能のばらつきが少なくなるため、発熱体に生じる応力のばらつきを小さくすることができる。
【００１７】
また、請求項２に対応する発明では、ヒートシンクの表面に発熱体を配置すると共に、ヒートシンクの裏面に発熱体に向けて冷却媒体を噴出する複数の孔を設け、反発熱体側に複数のヘッダを配し、各孔から噴出した冷却媒体を別のヘッダに戻す流路を配して構成される複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置において、ヘッダの下流側に仕切りを隔てて、当該ヘッダから別のヘッダに戻す流路に対してほぼ直角方向となるように支流路を配している。
【００１８】
従って、請求項２に対応する発明の複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置においては、ヘッダの下流側に仕切りを隔てて、当該ヘッダから別のヘッダに戻す流路に対してほぼ直角方向となるように支流路を配することにより、ヘッダ内に上記支流路のような突出部がなくなるため、渦ができにくくなり、各孔からの噴流流速もほぼ等しくなり、衝突領域の熱伝達率が一様となる。
これにより、発熱体毎の冷却性能のばらつきが少なくなるため、発熱体に生じる応力のばらつきを小さくすることができる。
【００１９】
さらに、請求項３に対応する発明では、上記請求項１に対応する発明の複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置において、ヘッダの下流側に仕切りを隔てて、当該ヘッダから別のヘッダに戻す流路に対してほぼ直角方向となるように支流路を配している。
【００２０】
従って、請求項３に対応する発明の複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置においては、ヘッダの下流側に仕切りを隔てて、当該ヘッダから別のヘッダに戻す流路に対してほぼ直角方向となるように支流路を配することにより、上記請求項１に対応する発明に対して、直交流により受ける干渉状態が孔毎にほとんど等しくなる孔の個数が多くなり、各孔の衝突領域の熱伝達率がより一層一様となる。
これにより、発熱体毎の冷却性能のばらつきがさらに少なくなるため、発熱体に生じる応力のばらつきをより一層小さくすることができる。
【００２１】
さらにまた、請求項４に対応する発明では、上記請求項２に対応する発明の複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置において、ヘッダの、仕切りを隔てた下流側に設けたほぼ流れ直角方向の支流路の、先端から流れ上流側にさらに支流路を伸ばしている。
【００２２】
従って、請求項４に対応する発明の複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置においては、ヘッダの、仕切りを隔てた下流側に設けたほぼ流れ直角方向の支流路の、先端から流れ上流側にさらに支流路を伸ばすことにより、直交流により受ける干渉状態が孔毎にほとんど等しくなる孔の個数が多くなる上、ヘッダ内に渦ができにくくなり、各孔からの噴流流速もほぼ等しくなり、衝突領域の熱伝達率が一様となる。
これにより、発熱体毎の冷却性能のばらつきが少なくなるため、発熱体に生じる応力のばらつきを小さくすることができる。
【００２３】
一方、請求項５に対応する発明では、ヒートシンクの表面に発熱体を配置すると共に、ヒートシンクの裏面に発熱体に向けて冷却媒体を噴出する複数の孔を設け、反発熱体側に複数のヘッダを配し、各孔から噴出した冷却媒体を別のヘッダに戻す流路を配して構成される複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置において、ヘッダより別のヘッダに戻す流路の上流端よりヘッド下流端に向けて入り込むようなほぼ三角形状の先端部を設けている。
【００２４】
従って、請求項５に対応する発明の複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置においては、ヘッダより別のヘッダに戻す流路の上流端よりヘッド下流端に向けて入り込むようなほぼ三角形状の先端部を設けることにより、別のヘッダに戻す流路への距離のばらつきが少なくなって流体抵抗がより一層均一になり、噴流流速がより一層等しくなる。
これにより、発熱体毎の冷却性能のばらつきがさらに少なくなるため、発熱体に生じる応力のばらつきをより一層小さくすることができる。
【００２５】
また、請求項６に対応する発明では、ヒートシンクの表面に発熱体を配置すると共に、ヒートシンクの裏面に発熱体に向けて冷却媒体を噴出する複数の孔を設け、反発熱体側に複数のヘッダを配し、各孔から噴出した冷却媒体を別のヘッダに戻す流路を配して構成される複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置において、ヘッダより別のヘッダに戻す流路の上流端よりヘッド下流端に向けて入り込むようなほぼ台形状の先端部を設けている。
【００２６】
従って、請求項６に対応する発明の複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置においては、ヘッダより別のヘッダに戻す流路の上流端よりヘッド下流端に向けて入り込むようなほぼ台形状の先端部を設けることにより、上記請求項５に対応する発明よりも、ヘッダより別のヘッダに向かう流路に流入する時の流体抵抗が小さくなり、流量が増え、各孔の衝突点の熱伝達率が大きくなる。
これにより、発熱体毎の冷却性能のばらつきがさらに少なくなるため、発熱体に生じる応力のばらつきをより一層小さくすることができる。
【００２７】
さらに、請求項７に対応する発明では、ヒートシンクの表面に発熱体を配置すると共に、ヒートシンクの裏面に発熱体に向けて冷却媒体を噴出する複数の孔を設け、反発熱体側に複数のヘッダを配し、各孔から噴出した冷却媒体を別のヘッダに戻す流路を配して構成される複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置において、ヘッダに至る流路の下流部分を末広がり形状としている。
【００２８】
従って、請求項７に対応する発明の複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置においては、ヘッダに至る流路の下流部分を末広がり形状とすることにより、ヘッダ内に渦ができにくくなり、各孔からの噴流流速もほぼ等しくなり、衝突領域の熱伝達率が一様となる。
これにより、発熱体毎の冷却性能のばらつきが少なくなるため、発熱体に生じる応力のばらつきを小さくすることができる。
【００２９】
一方、請求項８に対応する発明のパワーエレクトロニクス装置は、上記請求項１乃至請求項７のいずれか１項に対応する発明の複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置を備えている。
【００３０】
従って、請求項８に対応する発明のパワーエレクトロニクス装置においては、上記請求項１乃至請求項７のいずれか１項に対応する発明の複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置を備えることにより、発熱体毎の冷却性能のばらつきが少なくなるため、発熱体に生じる応力のばらつきを小さくすることが可能となり、パワーエレクトロニクス装置本体をより一層効果的に冷却することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３２】
（第１の実施の形態）
図１（ａ）（ｂ）は、本実施の形態による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置の構成例を示す断面図であり、図８と同一要素には同一符号を付して示している。
【００３３】
図１において、ヒートシンク４の表面に、発熱体５を配置している。
【００３４】
また、ヒートシンク４の裏面６に、発熱体５に向けて冷却媒体を噴出する複数の孔３を設けている。
【００３５】
さらに、反発熱体側に複数のヘッダ（本例では２,８）を配し、各孔３から噴出した冷却媒体を別のヘッダ８に戻す流路９を配している。
【００３６】
そして、別のヘッダ８に戻す流路９から各孔３までの最短距離がほぼ等しくなるように、別のヘッダ８に戻す流路９から流れ方向に対してほぼ直角方向に支流路９ａを配している。
【００３７】
次に、以上のように構成した本実施の形態による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置においては、別のヘッダ８に戻す流路９から各孔３までの最短距離がほぼ等しくなるように、別のヘッダ８に戻す流路９から流れ方向に対してほぼ直角方向に支流路９ａを配していることにより、衝突面６にぶつかった噴流は、その後、衝突面に沿って流れ、別のヘッダ８に戻す流路９の支流路９ａに至るが、孔３毎に、他の孔３からの直交流によって受ける干渉状態がほとんど等しくなり、各孔３の衝突領域の熱伝達率が一様となる。
【００３８】
これにより、発熱体５毎の冷却性能のばらつきが少なくなるため、発熱体５に生じる応力のばらつきを小さくすることができる。
【００３９】
上述したように、本実施の形態による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置では、それぞれの孔３からの直交流が干渉して衝突領域に生じる熱伝達率の差が小さくなり、発熱体５毎の冷却性能がばらつくことが少なくなり、発熱体５に生じる応力の差を小さくすることが可能となる。
【００４０】
（第２の実施の形態）
図２（ａ）（ｂ）は、本実施の形態による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置の構成例を示す断面図であり、図１と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００４１】
図２において、ヘッダ２の下流側に仕切り１３を隔てて、当該ヘッダ２から別の下流側のヘッダ８に戻す流路９に対してほぼ直角方向となるように支流路９ｂを配している。
【００４２】
次に、以上のように構成した本実施の形態による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置においては、ヘッダ２の下流側に仕切り１３を隔てて、当該ヘッダ２から別のヘッダ８に戻す流路９に対してほぼ直角方向となるように支流路９ｂを配していることにより、ヘッダ２内に前述の支流路９ａのような突出部がなくなるため、渦ができにくくなり、各孔３からの噴流流速もほぼ等しくなり、衝突領域の熱伝達率が一様となる。
【００４３】
これにより、発熱体５毎の冷却性能のばらつきが少なくなるため、発熱体５に生じる応力のばらつきを小さくすることができる。
【００４４】
上述したように、本実施の形態による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置では、それぞれの孔３からの直交流が干渉して衝突領域に生じる熱伝達率の差が小さくなり、発熱体５毎の冷却性能がばらつくことが少なくなり、発熱体５に生じる応力の差を小さくすることが可能となる。
【００４５】
（第３の実施の形態）
図３（ａ）（ｂ）は、本実施の形態による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置の構成例を示す断面図であり、図１と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００４６】
図３において、ヘッダ２の下流側に仕切り１３を隔てて、当該ヘッダ２から別の下流側のヘッダ８に戻す流路９に対してほぼ直角方向となるように支流路９ｂを配している。
【００４７】
すなわち、前述した第１の実施の形態の複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置において、前述した第２の実施の形態の複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置の支流路９ｂを配した構成としている。
【００４８】
次に、以上のように構成した本実施の形態による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置においては、ヘッダ２の下流側に仕切り１３を隔てて、当該ヘッダ２から別のヘッダ８に戻す流路９に対してほぼ直角方向となるように支流路９ｂを配していることにより、前述した第１の実施の形態に対して、他の孔３からの直交流から受ける干渉状態がほとんど等しくなる孔３が増え、各孔３の衝突領域の熱伝達率がより一層一様となる。
【００４９】
これにより、発熱体５毎の冷却性能のばらつきがさらに少なくなるため、発熱体５に生じる応力のばらつきをより一層小さくすることができる。
【００５０】
上述したように、本実施の形態による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置では、それぞれの孔３からの直交流が干渉して衝突領域に生じる熱伝達率の差が小さくなり、発熱体５毎の冷却性能がばらつくことがさらに少なくなり、発熱体５に生じる応力の差をより一層小さくすることが可能となる。
【００５１】
（第４の実施の形態）
図４（ａ）（ｂ）は、本実施の形態による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置の構成例を示す断面図であり、図２と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５２】
図４において、ヘッダ２の、仕切り１３を隔てた下流側に設けたほぼ流れ直角方向に支流路９ｂの、先端から流れ上流側にさらに支流路９ｃを伸ばすようにしている。
【００５３】
次に、以上のように構成した本実施の形態による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置においては、仕切り１３を隔てた下流側に設けたほぼ流れ直角方向に支流路９ｂの、先端から流れ上流側にさらに支流路９ｃを伸ばしていることにより、他の孔３からの直交流による噴流への干渉状態がほとんど等しくなる上、ヘッダ２内に渦ができにくくなり、各孔３からの噴流流速もほぼ等しくなり、衝突領域の熱伝達率が一様となる。
【００５４】
これにより、発熱体５毎の冷却性能のばらつきが少なくなるため、発熱体５に生じる応力のばらつきを小さくすることができる。
【００５５】
上述したように、本実施の形態による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置では、それぞれの孔３からの直交流が干渉して衝突領域に生じる熱伝達率の差が小さくなり、発熱体５毎の冷却性能がばらつくことが少なくなり、発熱体５に生じる応力の差を小さくすることが可能となる。
【００５６】
（第５の実施の形態）
図５（ａ）（ｂ）は、本実施の形態による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置の構成例を示す断面図であり、図８と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５７】
図５において、ヘッダ２より別の下流側のヘッダ８に戻す流路９の上流端９ｄよりヘッダ下流端２ａに向けて入り込むようなほぼ三角形状の先端部９ｅを設けている。
【００５８】
次に、以上のように構成した本実施の形態による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置においては、ヘッダ２より別の下流側のヘッダ８に戻す流路９の上流端９ｄよりヘッダ下流端２ａに向けて入り込むようなほぼ三角形状の先端部９ｅを設けていることにより、従来のように別のヘッダ８に戻す流路９への距離のばらつきが少なくなって流体抵抗がより一層均一になり、噴流流速がより一層等しくなる。
【００５９】
これにより、発熱体５毎の冷却性能のばらつきがさらに少なくなるため、発熱体５に生じる応力のばらつきをより一層小さくすることができる。
【００６０】
上述したように、本実施の形態による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置では、それぞれの孔３からの直交流が干渉して衝突領域に生じる熱伝達率の差が小さくなり、発熱体５毎の冷却性能がばらつくことがさらに少なくなり、発熱体５に生じる応力の差をより一層小さくすることが可能となる。
【００６１】
（第６の実施の形態）
図６（ａ）（ｂ）は、本実施の形態による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置の構成例を示す断面図であり、図８と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６２】
図６において、ヘッダ２より別の下流側のヘッダ８に戻す流路９の上流端９ｄよりヘッダ下流端２ａに向けて入り込むようなほぼ台形状の先端部９ｆを設けている。
【００６３】
次に、以上のように構成した本実施の形態による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置においては、ヘッダ２より別の下流側のヘッダ８に戻す流路９の上流端９ｄよりヘッダ下流端２ａに向けて入り込むようなほぼ台形状の先端部９ｆを設けていることにより、前述した第５の実施の形態と同様に、別のヘッダ８に戻す流路９への距離のばらつきが少なくなって流体抵抗がより一層均一になり、噴流流速がより一層等しくなる。
【００６４】
これにより、発熱体５毎の冷却性能のばらつきがさらに少なくなるため、発熱体５に生じる応力のばらつきをより一層小さくすることができる。
【００６５】
上述したように、本実施の形態による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置では、それぞれの孔３からの直交流が干渉して衝突領域に生じる熱伝達率の差が小さくなり、発熱体５毎の冷却性能がばらつくことがさらに少なくなり、発熱体５に生じる応力の差をより一層小さくすることが可能となる。
【００６６】
（第７の実施の形態）
図７（ａ）（ｂ）は、本実施の形態による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置の構成例を示す断面図であり、図８（ａ）（ｂ）と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６７】
図７において、ヘッダ２，８に至る流路９の下流部分９ｇを、末広がり形状としている。
【００６８】
次に、以上のように構成した本実施の形態による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置においては、ヘッダ２，８に至る流路９の下流部分９ｇを末広がり形状としていることにより、ヘッダ２，８内に渦ができにくくなり、各孔３からの噴流流速もほぼ等しくなり、衝突領域の熱伝達率が一様となる。
【００６９】
これにより、発熱体５毎の冷却性能のばらつきが少なくなるため、発熱体５に生じる応力のばらつきを小さくすることができる。
【００７０】
上述したように、本実施の形態による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置では、それぞれの孔３からの直交流が干渉して衝突領域に生じる熱伝達率の差が小さくなり、発熱体５毎の冷却性能がばらつくことが少なくなり、発熱体５に生じる応力の差を小さくすることが可能となる。
【００７１】
（第８の実施の形態）
本実施の形態では、前述した第１乃至第７の実施の形態のうちの、いずれかの複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置を備えて、パワーエレクトロニクス装置を構成している。
【００７２】
以上のように構成した本実施の形態によるパワーエレクトロニクス装置においては、前述した第１乃至第７のいずれかの実施の形態の複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置を備えていることにより、発熱体５毎の冷却性能のばらつきが少なくなるため、発熱体５に生じる応力のばらつきを小さくすることが可能となり、パワーエレクトロニクス装置本体をより一層効果的に冷却することができる。
【００７３】
（その他の実施の形態）
尚、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施することが可能である。
例えば、上記第５の実施の形態、または第６の実施の形態では、ヘッダ２より別の下流側のヘッダ８に戻す流路９の上流端９ｄよりヘッダ下流端２ａに向けて入り込むようなほぼ三角形状の先端部９ｅ、またはほぼ台形状の先端部９ｆを設ける場合について説明したが、これに限らず、別のヘッダ８に戻す流路９への距離のばらつきが少なくなって流体抵抗が均一になるような形状であれば、三角形状、または台形状以外の形状の先端部を設けるようにしてもよい。
【００７４】
また、各実施の形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合には組み合わせた作用効果を得ることができる。
さらに、上記各実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより、種々の発明を抽出することができる。
例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも一つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも一つ）が得られる場合には、この構成要件が削除された構成を発明として抽出することができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置およびパワーエレクトロニクス装置によれば、それぞれの孔からの直交流が干渉して衝突領域に生じる熱伝達率の差が小さくなり、発熱体毎の冷却性能がばらつくことが少なくなり、発熱体に生じる応力の差を小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置の第１の実施の形態を示す断面図。
【図２】本発明による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置の第２の実施の形態を示す断面図。
【図３】本発明による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置の第３の実施の形態を示す断面図。
【図４】本発明による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置の第４の実施の形態を示す断面図。
【図５】本発明による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置の第５の実施の形態を示す断面図。
【図６】本発明による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置の第６の実施の形態を示す断面図。
【図７】本発明による複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置の第７の実施の形態を示す断面図。
【図８】従来の複数ヘッダを持つ噴流方式発熱体冷却装置の構成例を示す断面図。
【符号の説明】
１…流入口
２…ヘッダ
２ａ…ヘッダ下流端
３…孔
４…ヒートシンク
５…発熱体
６…衝突面
７…衝突空間
８…下流側のヘッダ
９…流路
９ａ…支流路
９ｂ…支流路
９ｃ…支流路
９ｄ…流路９の上流端
９ｅ…ほぼ三角形状の先端部
９ｆ…ほぼ台形状の先端部
９ｇ…流路９の下流部分
１０…流路９の入り口
１１噴流冷却ユニット
１２…ヒートシンク流出口
１３…仕切り。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a jet-type heating element cooling device having a plurality of headers, for example, used for cooling a power electronics device, and a power electronics device provided with the same, and particularly to reduce the difference in stress generated in the heating element. The present invention relates to a jet type heating element cooling device and a power electronics device having a plurality of headers.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, as a cooling device used for cooling a power electronics device, there is a jet type heating element cooling device having a plurality of headers.
[0003]
This jet-type heating element cooling device having a plurality of headers has a heating element disposed on the surface of the heat sink, and a plurality of holes for ejecting a cooling medium toward the heating element on the back surface of the heat sink. A header is arranged, and a flow path for returning the cooling medium ejected from each hole to another header is arranged.
[0004]
FIGS. 8A and 8B are cross-sectional views showing a configuration example of this type of conventional jet-type heating element cooling device having a plurality of headers.
[0005]
In FIG. 8, the cooling medium (hereinafter also referred to as fluid) entering from the inlet 1 passes through the plurality of holes 3 from the header 2, and the inner wall surfaces (impacts) of the plurality of heating elements 5 arranged on the surface of the heat sink 4. Collide with the surface 6).
[0006]
The fluid travels from the collision space 7 to the inlet 10 of the flow path 9 that returns to another downstream header 8.
[0007]
After passing through the jet cooling unit 11 composed of the plurality of headers 2, 8, the holes 3, and the collision space 7, it is discharged from the heat sink outlet 12.
[0008]
The amount of heat generated in the heating element 5 is conducted to the heat sink 2 and is transferred to the fluid colliding with the inner wall surface 6 of the heating element 5.
[0009]
The impinging jet shows a high heat transfer coefficient and cools the plurality of heating elements 5.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as described above, a plurality of holes 3 for ejecting the cooling medium toward the heating element 5 are provided on the back surface of the heat sink 4, and a plurality of headers 2 and 8 are arranged on the counter heating element side. In the heating element cooling device having a configuration in which the flow path 9 for returning the medium to the other header 8 is arranged, the flow path 9 for returning to the other header 8 from a plurality of points where the fluid collides with the inner wall surface 6 of the heating element 5. There is a large difference in the distance to the entrance 10.
[0011]
This difference in distance affects the flow (hereinafter referred to as a cross flow) from when the fluid collides with the inner wall surface 6 of the heating element 5 to the inlet 10 of the flow path 9 that returns to another header 8. .
[0012]
That is, the cross flows from the respective holes 3 interfere with each other, so that a difference occurs in the heat transfer coefficient in the collision area, and the cooling performance for each heating element 5 varies.
[0013]
When there is a variation in cooling performance among a plurality of heating elements, there is a problem that a large or small difference appears in the stress generated in the heating element 5.
[0014]
The object of the present invention is to reduce the difference in the heat transfer coefficient generated in the collision area due to the interference of the cross flow from each hole, so that the cooling performance of each heating element is less varied, and the difference in stress generated in the heating element. It is an object of the present invention to provide a jet-type heating element cooling device and a power electronics device having a plurality of headers that can be made smaller.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the invention corresponding to claim 1, a heating element is disposed on the surface of the heat sink, and a plurality of holes for ejecting the cooling medium toward the heating element are provided on the back surface of the heat sink to repel it. In a jet-type heating element cooling device having a plurality of headers arranged by arranging a plurality of headers on the heat body side and arranging a flow path for returning the cooling medium ejected from each hole to another header, the flow returning to the other headers A branch flow path is arranged in a direction substantially perpendicular to the flow direction from the flow path returning to another header so that the shortest distance from the path to each hole is substantially equal.
[0016]
Therefore, in the jet type heating element cooling device having a plurality of headers according to the first aspect of the present invention, the flow returning to the other header is set so that the shortest distance from the flow path returning to the other header to each hole is substantially equal. By arranging the branch flow path from the road in a direction substantially perpendicular to the flow direction, the cross flow of the jet that hits the collision surface reaches the branch flow path of the flow path that returns to another header, but the direct flow from the other holes The interference state received by the alternating current is almost equal for each hole, and the heat transfer coefficient in the collision region of each hole is uniform.
Thereby, since the dispersion | variation in the cooling performance for every heat generating body decreases, the dispersion | variation in the stress which arises in a heat generating body can be made small.
[0017]
In the invention corresponding to claim 2, a heating element is arranged on the surface of the heat sink, and a plurality of holes for ejecting the cooling medium toward the heating element are provided on the back surface of the heat sink, and a plurality of headers are provided on the counter heating element side. In the jet type heating element cooling device having a plurality of headers configured by arranging a flow path for returning the cooling medium ejected from each hole to another header, a partition is provided on the downstream side of the header, from the header. The branch flow path is arranged so as to be substantially perpendicular to the flow path to be returned to another header.
[0018]
Therefore, in the jet-type heating element cooling device having a plurality of headers of the invention corresponding to claim 2, a partition is provided on the downstream side of the header, and the direction substantially perpendicular to the flow path returning from the header to another header is set. By arranging the branch flow path so that there is no protrusion like the above branch flow path in the header, it becomes difficult to make vortices, the jet flow velocity from each hole becomes almost equal, and the heat transfer coefficient of the collision area is It becomes uniform.
Thereby, since the dispersion | variation in the cooling performance for every heat generating body decreases, the dispersion | variation in the stress which arises in a heat generating body can be made small.
[0019]
Furthermore, in the invention corresponding to claim 3, in the jet-type heating element cooling apparatus having a plurality of headers of the invention corresponding to claim 1, the partition is separated downstream from the header and returned from the header to another header. The branch flow path is arranged so as to be substantially perpendicular to the flow path.
[0020]
Therefore, in the jet type heating element cooling device having a plurality of headers of the invention corresponding to claim 3, a partition is provided on the downstream side of the header, and the direction substantially perpendicular to the flow path returning from the header to another header is set. By arranging the branch flow paths as described above, the number of holes in which the interference state caused by the cross flow is almost equal for each hole is increased with respect to the invention corresponding to the first aspect, and the heat of the collision region of each hole is increased. The transmission rate becomes even more uniform.
Thereby, since the dispersion | variation in the cooling performance for every heat generating body becomes still smaller, the dispersion | variation in the stress which arises in a heat generating body can be made still smaller.
[0021]
Furthermore, in the invention corresponding to claim 4, in the jet-type heating element cooling device having a plurality of headers of the invention corresponding to claim 2, the header is provided on the downstream side of the partition in the direction substantially perpendicular to the flow. The branch channel is further extended from the tip of the branch channel to the upstream side of the flow.
[0022]
Therefore, in the jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to the fourth aspect of the present invention, the branch flow passage provided in the substantially perpendicular direction of flow provided on the downstream side of the header, from the front end to the upstream side of the flow. In addition, by extending the branch flow path, the number of holes in which the interference state caused by the cross flow is almost equal for each hole increases, vortices are less likely to occur in the header, and the jet flow velocity from each hole becomes substantially equal. The heat transfer coefficient in the region is uniform.
Thereby, since the dispersion | variation in the cooling performance for every heat generating body decreases, the dispersion | variation in the stress which arises in a heat generating body can be made small.
[0023]
On the other hand, in the invention corresponding to claim 5, a heating element is arranged on the surface of the heat sink, and a plurality of holes for ejecting the cooling medium toward the heating element are provided on the back surface of the heat sink, and a plurality of headers are provided on the counter heating element side. In the jet-type heating element cooling device having a plurality of headers configured by arranging a flow path for returning the cooling medium ejected from each hole to another header, from the upstream end of the flow path returning to the other header from the header A substantially triangular tip is provided so as to enter toward the downstream end of the head.
[0024]
Therefore, in the jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to the fifth aspect of the present invention, the substantially triangular tip that enters from the upstream end of the flow path returning to the header different from the header toward the downstream end of the head By providing the portion, the variation in the distance to the flow path returning to another header is reduced, the fluid resistance becomes more uniform, and the jet flow velocity becomes even more equal.
Thereby, since the dispersion | variation in the cooling performance for every heat generating body becomes still smaller, the dispersion | variation in the stress which arises in a heat generating body can be made still smaller.
[0025]
In the invention corresponding to claim 6, a heating element is arranged on the surface of the heat sink, a plurality of holes for ejecting the cooling medium toward the heating element are provided on the back surface of the heat sink, and a plurality of headers are provided on the counter heating element side. In the jet-type heating element cooling device having a plurality of headers configured by arranging a flow path for returning the cooling medium ejected from each hole to another header, from the upstream end of the flow path returning to the other header from the header A substantially trapezoidal tip is provided so as to enter toward the downstream end of the head.
[0026]
Therefore, in the jet type heating element cooling device having a plurality of headers of the invention corresponding to claim 6, a substantially trapezoidal tip that enters from the upstream end of the flow path returning to another header from the header toward the downstream end of the head By providing the portion, the fluid resistance when flowing into the flow path toward the header different from the header is smaller than that of the invention corresponding to the fifth aspect, the flow rate is increased, and the heat transfer coefficient at the collision point of each hole. Becomes larger.
Thereby, since the dispersion | variation in the cooling performance for every heat generating body becomes still smaller, the dispersion | variation in the stress which arises in a heat generating body can be made still smaller.
[0027]
Further, in the invention corresponding to claim 7, the heating element is arranged on the surface of the heat sink, the plurality of holes for ejecting the cooling medium toward the heating element are provided on the back surface of the heat sink, and the plurality of headers are provided on the counter heating element side. In a jet-type heating element cooling device having a plurality of headers configured by arranging a flow path for returning a cooling medium ejected from each hole to another header, the downstream portion of the flow path leading to the header is shaped to be divergent .
[0028]
Therefore, in the jet type heating element cooling device having a plurality of headers of the invention corresponding to claim 7, by making the downstream portion of the flow path leading to the header a divergent shape, vortices are hardly formed in the header, and each hole The jet flow velocities from the nozzles are almost equal, and the heat transfer coefficient in the collision area is uniform.
Thereby, since the dispersion | variation in the cooling performance for every heat generating body decreases, the dispersion | variation in the stress which arises in a heat generating body can be made small.
[0029]
On the other hand, a power electronics device according to an eighth aspect of the invention includes a jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to any one of the first to seventh aspects of the invention.
[0030]
Therefore, in the power electronics device of the invention corresponding to claim 8, by generating the jet type heating element cooling device having a plurality of headers of the invention corresponding to any one of claims 1 to 7, heat generation is achieved. Since variation in cooling performance for each body is reduced, variation in stress generated in the heating element can be reduced, and the power electronics device body can be further effectively cooled.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0032]
(First embodiment)
FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views showing a configuration example of a jet-type heating element cooling apparatus having a plurality of headers according to the present embodiment, and the same elements as those in FIG. Yes.
[0033]
In FIG. 1, a heating element 5 is disposed on the surface of the heat sink 4.
[0034]
In addition, a plurality of holes 3 for ejecting a cooling medium toward the heating element 5 are provided on the back surface 6 of the heat sink 4.
[0035]
Furthermore, a plurality of headers (2, 8 in this example) are arranged on the side opposite to the heating element, and a flow path 9 for returning the cooling medium ejected from each hole 3 to another header 8 is arranged.
[0036]
Then, the branch flow path 9a is arranged in a direction substantially perpendicular to the flow direction from the flow path 9 returning to the other header 8 so that the shortest distance from the flow path 9 returning to the other header 8 to each hole 3 becomes substantially equal. is doing.
[0037]
Next, in the jet-type heating element cooling apparatus having a plurality of headers according to the present embodiment configured as described above, the shortest distance from the flow path 9 returning to another header 8 to each hole 3 is substantially equal. By arranging the branch flow path 9a from the flow path 9 returning to the other header 8 in a direction substantially perpendicular to the flow direction, the jet that has collided with the collision surface 6 flows along the collision surface. However, the interference state received by the cross flow from the other holes 3 is almost equal for each hole 3, and the heat transfer coefficient in the collision region of each hole 3 is one. It becomes like.
[0038]
Thereby, since the dispersion | variation in the cooling performance for every heat generating body 5 decreases, the dispersion | variation in the stress which arises in the heat generating body 5 can be made small.
[0039]
As described above, in the jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to the present embodiment, the difference in heat transfer coefficient generated in the collision area due to the interference of the orthogonal flows from the respective holes 3 becomes small, and the heating element 5 It is possible to reduce the variation in the cooling performance of each, and to reduce the difference in stress generated in the heating element 5.
[0040]
(Second Embodiment)
2A and 2B are cross-sectional views showing a configuration example of a jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to the present embodiment. The same elements as those in FIG. Is omitted, and only different parts will be described here.
[0041]
In FIG. 2, a branch flow path 9 b is arranged on the downstream side of the header 2 so as to be substantially perpendicular to the flow path 9 returning from the header 2 to another downstream header 8. .
[0042]
Next, in the jet-type heating element cooling apparatus having a plurality of headers according to the present embodiment configured as described above, a flow returning from the header 2 to another header 8 with a partition 13 on the downstream side of the header 2. Since the branch flow path 9b is arranged so as to be substantially perpendicular to the path 9, there is no protrusion in the header 2 like the above-described branch flow path 9a, so that it becomes difficult to make a vortex, and each hole 3 The jet flow velocities from the nozzles are almost equal, and the heat transfer coefficient in the collision area is uniform.
[0043]
Thereby, since the dispersion | variation in the cooling performance for every heat generating body 5 decreases, the dispersion | variation in the stress which arises in the heat generating body 5 can be made small.
[0044]
As described above, in the jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to the present embodiment, the difference in heat transfer coefficient generated in the collision area due to the interference of the orthogonal flows from the respective holes 3 becomes small, and the heating element 5 It is possible to reduce the variation in the cooling performance of each, and to reduce the difference in stress generated in the heating element 5.
[0045]
(Third embodiment)
FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views showing a configuration example of a jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to the present embodiment. The same elements as those in FIG. Is omitted, and only different parts will be described here.
[0046]
In FIG. 3, a branch flow path 9 b is arranged on the downstream side of the header 2 so as to be substantially perpendicular to the flow path 9 returning from the header 2 to another downstream header 8. .
[0047]
That is, in the jet-type heating element cooling apparatus having a plurality of headers of the first embodiment described above, the branch flow path 9b of the jet-type heating element cooling apparatus having the plurality of headers of the second embodiment described above is arranged. It is said.
[0048]
Next, in the jet-type heating element cooling apparatus having a plurality of headers according to the present embodiment configured as described above, a flow returning from the header 2 to another header 8 with a partition 13 on the downstream side of the header 2. By arranging the branch flow path 9b so as to be substantially perpendicular to the path 9, the interference state received from the orthogonal flow from the other hole 3 is almost equal to the first embodiment described above. The number of holes 3 is increased, and the heat transfer coefficient in the collision region of each hole 3 becomes even more uniform.
[0049]
Thereby, since the dispersion | variation in the cooling performance for every heat generating body 5 further decreases, the dispersion | variation in the stress which arises in the heat generating body 5 can be made still smaller.
[0050]
As described above, in the jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to the present embodiment, the difference in heat transfer coefficient generated in the collision area due to the interference of the orthogonal flows from the respective holes 3 becomes small, and the heating element 5 It is possible to further reduce the variation in the cooling performance at each time, and to further reduce the difference in stress generated in the heating element 5.
[0051]
(Fourth embodiment)
4 (a) and 4 (b) are cross-sectional views showing a configuration example of a jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to the present embodiment. The same elements as those in FIG. Is omitted, and only different parts will be described here.
[0052]
In FIG. 4, the branch channel 9 c is further extended from the front end to the upstream side of the branch channel 9 b in a direction substantially perpendicular to the flow provided on the downstream side of the header 2 across the partition 13.
[0053]
Next, in the jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to the present embodiment configured as described above, the branch flow channel 9b flows from the front end in a direction substantially perpendicular to the flow provided on the downstream side across the partition 13. By further extending the branch flow path 9c to the upstream side, the interference state to the jet flow due to the cross flow from the other holes 3 becomes almost equal, and it becomes difficult for the vortex to form in the header 2, and the jet flow from each hole 3 The flow velocities are also almost equal, and the heat transfer coefficient in the collision area is uniform.
[0054]
Thereby, since the dispersion | variation in the cooling performance for every heat generating body 5 decreases, the dispersion | variation in the stress which arises in the heat generating body 5 can be made small.
[0055]
As described above, in the jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to the present embodiment, the difference in heat transfer coefficient generated in the collision area due to the interference of the orthogonal flows from the respective holes 3 becomes small, and the heating element 5 It is possible to reduce the variation in the cooling performance of each, and to reduce the difference in stress generated in the heating element 5.
[0056]
(Fifth embodiment)
FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views showing a configuration example of a jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to the present embodiment. The same elements as those in FIG. Is omitted, and only different parts will be described here.
[0057]
In FIG. 5, a substantially triangular tip portion 9 e is provided so as to enter the header downstream end 2 a from the upstream end 9 d of the flow path 9 returning to the header 8 on the downstream side different from the header 2.
[0058]
Next, in the jet type heating element cooling device having a plurality of headers according to the present embodiment configured as described above, the header downstream end from the upstream end 9d of the flow path 9 returning to the header 8 on the other downstream side than the header 2 By providing the substantially triangular tip portion 9e that enters toward 2a, the variation in the distance to the flow path 9 to be returned to another header 8 is reduced as in the prior art, and the fluid resistance is more uniform. And the jet flow velocities become even more equal.
[0059]
Thereby, since the dispersion | variation in the cooling performance for every heat generating body 5 further decreases, the dispersion | variation in the stress which arises in the heat generating body 5 can be made still smaller.
[0060]
As described above, in the jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to the present embodiment, the difference in heat transfer coefficient generated in the collision area due to the interference of the orthogonal flows from the respective holes 3 becomes small, and the heating element 5 It is possible to further reduce the variation in the cooling performance at each time, and to further reduce the difference in stress generated in the heating element 5.
[0061]
(Sixth embodiment)
6 (a) and 6 (b) are cross-sectional views showing a configuration example of a jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to the present embodiment. The same elements as those in FIG. Is omitted, and only different parts will be described here.
[0062]
In FIG. 6, a substantially trapezoidal tip portion 9 f is provided so as to enter the header downstream end 2 a from the upstream end 9 d of the flow path 9 returning to the header 8 on the downstream side different from the header 2.
[0063]
Next, in the jet type heating element cooling device having a plurality of headers according to the present embodiment configured as described above, the header downstream end from the upstream end 9d of the flow path 9 returning to the header 8 on the other downstream side than the header 2 By providing the substantially trapezoidal tip portion 9f that enters toward 2a, the variation in the distance to the flow path 9 that returns to another header 8 is reduced, as in the fifth embodiment described above. Therefore, the fluid resistance becomes more uniform, and the jet flow velocity becomes even more equal.
[0064]
Thereby, since the dispersion | variation in the cooling performance for every heat generating body 5 further decreases, the dispersion | variation in the stress which arises in the heat generating body 5 can be made still smaller.
[0065]
As described above, in the jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to the present embodiment, the difference in heat transfer coefficient generated in the collision area due to the interference of the orthogonal flows from the respective holes 3 becomes small, and the heating element 5 It is possible to further reduce the variation in the cooling performance at each time, and to further reduce the difference in stress generated in the heating element 5.
[0066]
(Seventh embodiment)
FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views showing a configuration example of a jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to the present embodiment, and the same elements as those in FIGS. The description is omitted, and only different parts are described here.
[0067]
In FIG. 7, the downstream portion 9g of the flow path 9 reaching the headers 2 and 8 has a divergent shape.
[0068]
Next, in the jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to the present embodiment configured as described above, the downstream portion 9g of the flow path 9 leading to the headers 2 and 8 has a divergent shape, whereby the header 2 , 8 are less likely to form vortices, the flow velocity of the jet from each hole 3 is substantially equal, and the heat transfer coefficient in the collision region is uniform.
[0069]
Thereby, since the dispersion | variation in the cooling performance for every heat generating body 5 decreases, the dispersion | variation in the stress which arises in the heat generating body 5 can be made small.
[0070]
As described above, in the jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to the present embodiment, the difference in heat transfer coefficient generated in the collision area due to the interference of the orthogonal flows from the respective holes 3 becomes small, and the heating element 5 It is possible to reduce the variation in the cooling performance of each, and to reduce the difference in stress generated in the heating element 5.
[0071]
(Eighth embodiment)
In the present embodiment, a power electronics device is configured by including the jet type heating element cooling device having any one of the headers of the first to seventh embodiments described above.
[0072]
In the power electronics device according to the present embodiment configured as described above, the jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to any one of the first to seventh embodiments described above is provided, thereby generating heat. Since variation in cooling performance for each body 5 is reduced, variation in stress generated in the heating element 5 can be reduced, and the power electronics device body can be further effectively cooled.
[0073]
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention at the stage of implementation.
For example, in the fifth embodiment or the sixth embodiment, the upstream end 9d of the flow path 9 returning to the header 8 on the downstream side different from the header 2 almost enters the header downstream end 2a. Although the case where the triangular tip portion 9e or the substantially trapezoidal tip portion 9f is provided has been described, the present invention is not limited to this, and variation in the distance to the flow path 9 returning to another header 8 is reduced, and the fluid resistance is uniform. If it is the shape which becomes, you may make it provide the front-end | tip part of shapes other than triangular shape or trapezoid shape.
[0074]
In addition, the embodiments may be combined as appropriate as possible, and in that case, the combined effects can be obtained.
Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements.
For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem (at least one) described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect of the invention can be solved. When (at least one of) the effects described in the column can be obtained, a configuration in which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
[0075]
【The invention's effect】
As described above, according to the jet type heating element cooling device and the power electronics device having a plurality of headers of the present invention, the difference in heat transfer coefficient generated in the collision area due to the interference of the cross flow from each hole is reduced. The cooling performance of each heating element is less likely to vary, and the difference in stress generated in the heating element can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a jet-type heating element cooling apparatus having a plurality of headers according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a second embodiment of a jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a third embodiment of a jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of a jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to the present invention.
FIG. 5 is a sectional view showing a fifth embodiment of a jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to the present invention.
FIG. 6 is a sectional view showing a sixth embodiment of a jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a seventh embodiment of a jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration example of a conventional jet type heating element cooling device having a plurality of headers.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inlet 2 ... Header 2a ... Header downstream end 3 ... Hole 4 ... Heat sink 5 ... Heat generating body 6 ... Colliding surface 7 ... Collision space 8 ... Downstream header 9 ... Channel 9a ... Branch channel 9b ... Branch channel 9c ... Branch channel 9d ... Upstream end 9e of channel 9 ... Almost triangular tip 9f ... Trapezoidal tip 9g ... Downstream part 10 of channel 9 ... Inlet 11 of channel 9 Jet cooling unit 12 ... Outlet of heat sink 13 ... Partition.

Claims

A heating element is disposed on the surface of the heat sink, and a plurality of holes for ejecting a cooling medium toward the heating element are provided on the back surface of the heat sink,
In the jet-type heating element cooling apparatus having a plurality of headers arranged by arranging a plurality of headers on the counter heating element side and arranging a flow path for returning the cooling medium ejected from each hole to another header,
A branch flow path is arranged in a direction substantially perpendicular to the flow direction from the flow path returning to the other header so that the shortest distance from the flow path returning to the other header to each hole is substantially equal. A jet type heating element cooling device having a plurality of headers.

A heating element is disposed on the surface of the heat sink, and a plurality of holes for ejecting a cooling medium toward the heating element are provided on the back surface of the heat sink,
In the jet-type heating element cooling apparatus having a plurality of headers arranged by arranging a plurality of headers on the counter heating element side and arranging a flow path for returning the cooling medium ejected from each hole to another header,
A jet system having a plurality of headers, characterized in that a branch flow path is arranged so as to be substantially perpendicular to a flow path returning from the header to the other header with a partition on the downstream side of the header. Heating element cooling device.

In the jet type heating element cooling device having a plurality of headers according to claim 1,
A jet system having a plurality of headers, characterized in that a branch flow path is arranged so as to be substantially perpendicular to a flow path returning from the header to the other header with a partition on the downstream side of the header. Heating element cooling device.

In the jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to claim 2,
A jet-type heating element cooling apparatus having a plurality of headers, wherein a branch passage is further extended from the front end to the upstream side of a branch passage in a direction substantially perpendicular to the flow provided on the downstream side of the header across the partition.

A heating element is disposed on the surface of the heat sink, and a plurality of holes for ejecting a cooling medium toward the heating element are provided on the back surface of the heat sink,
In the jet-type heating element cooling apparatus having a plurality of headers arranged by arranging a plurality of headers on the counter heating element side and arranging a flow path for returning the cooling medium ejected from each hole to another header,
A jet-type heating element cooling device having a plurality of headers, characterized in that a substantially triangular tip portion is provided so as to enter from the upstream end of a flow path returning to another header from the header toward the downstream end of the head.

A heating element is disposed on the surface of the heat sink, and a plurality of holes for ejecting a cooling medium toward the heating element are provided on the back surface of the heat sink,
In the jet-type heating element cooling apparatus having a plurality of headers arranged by arranging a plurality of headers on the counter heating element side and arranging a flow path for returning the cooling medium ejected from each hole to another header,
A jet-type heating element cooling device having a plurality of headers, characterized in that a substantially trapezoidal tip is provided so as to enter from the upstream end of a flow path returning to another header from the header toward the downstream end of the head.

A heating element is disposed on the surface of the heat sink, and a plurality of holes for ejecting a cooling medium toward the heating element are provided on the back surface of the heat sink,
In the jet-type heating element cooling apparatus having a plurality of headers arranged by arranging a plurality of headers on the counter heating element side and arranging a flow path for returning the cooling medium ejected from each hole to another header,
A jet type heating element cooling device having a plurality of headers, characterized in that a downstream portion of a flow path leading to the header has a divergent shape.

A power electronics device comprising the jet-type heating element cooling device having a plurality of headers according to any one of claims 1 to 7.