JP4107267B2 - Stacked cooler - Google Patents
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Description
本発明は、電子部品を両面から冷却するための積層型冷却器に関する。 The present invention relates to a stacked cooler for cooling an electronic component from both sides.
従来より、図17に示すごとく、電子部品4を両面から挟持するように、複数の冷却管92を積層配置してなり、上記電子部品4を両面から冷却する積層型冷却器9がある(特許文献1参照)。
該積層型冷却器9は、上記冷却管92に冷却媒体を供給する供給ヘッダ94と、上記冷却管92から冷却媒体を排出する排出ヘッダ95とを有する。積層配置された上記複数の冷却管92は、その一端において上記供給ヘッダ94に接続され、他端において上記排出ヘッダ95に接続されている。
Conventionally, as shown in FIG. 17, there is a laminated cooler 9 in which a plurality of
The stacked cooler 9 includes a
しかしながら、上記従来の積層型冷却器9においては、上記冷却管92とは別部材の上記供給ヘッダ94及び排出ヘッダ95に、上記冷却管2が接続されている。そのため、上記積層型冷却器9を製造するに当り、部材点数が多く、製造コストが高くなるおそれがある。
また、上記積層型冷却器9においては、複数の冷却管92が供給ヘッダ94及び排出ヘッダ95に固定されているため、上記複数の冷却管92の間の間隔を変更することが困難である。それ故、電子部品4を冷却管92の間に挿入して、該冷却管92を上記電子部品4の両主面に確実に密着させることが困難となる。
However, in the conventional stacked cooler 9, the
In the stacked cooler 9, since the plurality of
また、図18に示すごとく、電子部品4を両面から挟持するように複数の冷却管92を配設してなると共に、該複数の冷却管92を連通部材93によって連通して、冷却媒体が各冷却管92に流通するよう構成した積層型冷却器90がある(特許文献2参照)。
しかしながら、この積層型冷却器90においても、冷却管92とは別部材である連通部材93を冷却管92に接合して、積層型冷却器90を組み立てる必要がある。そのため、製造コストが高くなると共に生産性の向上が困難となるという問題がある。
Further, as shown in FIG. 18, a plurality of
However, also in this laminated
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、製造コストの低減を図ることができる積層型冷却器を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a stacked cooler capable of reducing the manufacturing cost.
本発明は、電子部品を両面から冷却するための積層型冷却器であって、
該積層型冷却器は、冷却媒体を流通させる冷媒流路を設けた扁平形状の複数の冷却管を、上記電子部品を両面から挟持できるように積層配置してなると共に、上記各冷媒流路に上記冷却媒体を供給する供給ヘッダ部と、上記各冷媒流路から上記冷却媒体を排出する排出ヘッダ部とを有し、
上記冷却管は、積層方向に開口すると共に突出した突出管部を設けてなり、
隣合う上記冷却管は、上記突出管部同士を嵌合させると共に該突出管部の側壁同士を接合することにより、互いの上記冷媒流路を連通させて、上記供給ヘッダ部及び上記排出ヘッダ部を形成していることを特徴とする積層型冷却器にある(請求項1)。
The present invention is a stacked cooler for cooling an electronic component from both sides,
The laminated cooler is formed by laminating a plurality of flat cooling pipes provided with a refrigerant flow path for circulating a cooling medium so that the electronic component can be sandwiched from both sides. A supply header portion for supplying the cooling medium, and a discharge header portion for discharging the cooling medium from each refrigerant flow path,
The cooling pipe is provided with a protruding pipe portion that opens in the stacking direction and protrudes,
The adjacent cooling pipes connect the protruding pipe parts to each other and join the side walls of the protruding pipe parts to each other to connect the refrigerant flow paths, thereby supplying the supply header part and the discharge header part. Is formed in a stacked type cooler (claim 1).
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記積層型冷却器においては、冷却管に形成された上記突出管部同士を嵌合させることにより、隣合う冷却管における互いの冷媒流路を連通させている。そのため、複数の冷却管は、特に別部材を介して接続する必要がなく、部品点数を少なくすることができると共に、製造が容易である。
Next, the effects of the present invention will be described.
In the stacked cooler, the refrigerant pipes in adjacent cooling pipes are connected to each other by fitting the protruding pipe portions formed in the cooling pipes together. Therefore, it is not necessary to connect the plurality of cooling pipes via separate members, the number of parts can be reduced, and manufacturing is easy.
また、隣合う冷却管における上記突出管部は、該突出管部の側壁同士を接合することにより接続されている。そのため、上記供給ヘッダ部及び排出ヘッダ部は、突出管部の内径と略同等の流路径を確保することができる。これにより、供給ヘッダ部及び排出ヘッダ部における通水抵抗を低減すると共に、圧力損失を抑制することができる。それ故、複数の冷却管へ冷却媒体を均等に流通させることができ、ひいては、電子部品を均等に冷却することができる。 Moreover, the said protruding pipe part in an adjacent cooling pipe is connected by joining the side walls of this protruding pipe part. Therefore, the supply header part and the discharge header part can ensure a flow path diameter substantially equal to the inner diameter of the protruding pipe part. Thereby, while reducing the water flow resistance in a supply header part and a discharge header part, a pressure loss can be suppressed. Therefore, the cooling medium can be evenly circulated through the plurality of cooling pipes, and thus the electronic components can be uniformly cooled.
以上のごとく、本発明によれば、製造コストの低減を図ることができる積層型冷却器を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a stacked type cooler capable of reducing the manufacturing cost.
本発明(請求項1)において、上記電子部品は、例えば、IGBT等の半導体素子とダイオードとを内蔵した半導体モジュールとすることができる。そして、該半導体モジュールは、自動車用インバータ、産業機器のモータ駆動インバータ、ビル空調用のエアコンインバータ等に用いるものとすることができる。
また、上記電子部品として、上記半導体モジュール以外にも、例えば、パワートランジスタ、パワーFET、IGBT等を用いることもできる。
In the present invention (claim 1), the electronic component may be a semiconductor module including a semiconductor element such as an IGBT and a diode, for example. And this semiconductor module can be used for the inverter for motor vehicles, the motor drive inverter of industrial equipment, the air conditioner inverter for building air conditioning, etc.
In addition to the semiconductor module, for example, a power transistor, a power FET, or an IGBT can be used as the electronic component.
また、上記冷却媒体としては、例えば、エチレングリコール系の不凍液が混入した水、水やアンモニア等の自然冷媒、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、HCFC123、HFC134a等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒などを用いることができる。 Examples of the cooling medium include water mixed with ethylene glycol antifreeze, natural refrigerants such as water and ammonia, fluorocarbon refrigerants such as fluorinate, chlorofluorocarbon refrigerants such as HCFC123 and HFC134a, methanol, alcohol, and the like. Alcohol-based refrigerants such as acetone and ketone-based refrigerants such as acetone can be used.
また、上記冷却管は、積層方向に変形するダイヤフラム部を、上記突出管部の周囲に形成してなることが好ましい(請求項2)。
この場合には、隣合う冷却管の間の間隔を容易に調整することができ、上記電子部品を隣合う上記冷却管の間に容易かつ確実に配設することができる。そして、上記電子部品を上記冷却管に確実に密着させ、或いは両者の間に介在させる伝熱部材等に、電子部品及び冷却管を確実に密着させることができる。
Moreover, it is preferable that the said cooling pipe forms the diaphragm part which deform | transforms in the lamination direction around the said protrusion pipe part (Claim 2).
In this case, the interval between the adjacent cooling pipes can be easily adjusted, and the electronic component can be easily and reliably disposed between the adjacent cooling pipes. Then, the electronic component and the cooling pipe can be reliably brought into close contact with the cooling pipe or the heat transfer member interposed between them.
なお、上記積層型冷却器に電子部品を配設するに当っては、例えば、上記ダイヤフラム部を冷却管の内側に向かって変形させることにより、冷却管の間に電子部品を挟持させることができる。また、一旦、上記ダイヤフラム部を冷却管の外側に向かって変形させることにより隣合う冷却管の間の間隔を拡げて、その間に電子部品を挿入した後、冷却管の間の間隔を狭めることにより、電子部品を挟持させてもよい。 In arranging the electronic component in the stacked cooler, for example, the electronic component can be sandwiched between the cooling pipes by deforming the diaphragm portion toward the inside of the cooling pipe. . Also, once the diaphragm part is deformed toward the outside of the cooling pipe, the interval between adjacent cooling pipes is expanded, and after inserting electronic components between them, the interval between the cooling pipes is reduced. An electronic component may be sandwiched.
また、上記冷却管は、対向配置された一対の上記突出管部のうちの一方の周囲に上記ダイヤフラム部を形成してなり、他方の周囲には形成していないことが好ましい(請求項3)。
この場合には、電子部品を挟持させた状態において一定の形状となるように積層型冷却器を製造することが容易となる。
Preferably, the cooling pipe is formed with the diaphragm portion around one of the pair of protruding pipe portions arranged opposite to each other, and is not formed around the other. .
In this case, it is easy to manufacture the stacked cooler so as to have a certain shape in a state where the electronic component is sandwiched.
即ち、双方の上記突出管部の周囲にダイヤフラム部を設けて変形させると、それぞれの変形量にばらつきが生ずるおそれがある。そして、この場合に、ダイヤフラム部の変形量を調整しようとすると、冷却管のプレス成形の絞り率や板厚など、種々の条件を正確に管理する必要が生ずる。
そこで、上記のごとくダイヤフラム部を一方にのみ設けることにより、冷却管によって電子部品を挟持させる際の変形を、略設計どおりに行うことが容易となる。
That is, if the diaphragm portions are provided around the projecting tube portions and deformed, there is a possibility that variations in the respective deformation amounts occur. In this case, if the deformation amount of the diaphragm portion is to be adjusted, it is necessary to accurately manage various conditions such as the drawing ratio and plate thickness of the press forming of the cooling pipe.
Therefore, by providing the diaphragm portion only on one side as described above, it becomes easy to perform the deformation when the electronic component is held by the cooling pipe as substantially designed.
また、上記冷却管は、上記一対の突出管部のうち、上記供給ヘッダ部における下流側に形成された突出管部の周囲に、上記ダイヤフラム部を形成してなることが好ましい(請求項4)。
この場合には、供給ヘッダ部から冷却管への冷却媒体の円滑な供給が上記ダイヤフラム部によって妨げられることを防ぐことができる。
Preferably, the cooling pipe is formed by forming the diaphragm part around a protruding pipe part formed downstream of the supply header part among the pair of protruding pipe parts. .
In this case, it can prevent that the smooth supply of the cooling medium from a supply header part to a cooling pipe is prevented by the said diaphragm part.
また、上記冷却管は、上記冷媒流路の入口部において、上記冷媒流路の幅を狭める絞り部を設けてなることが好ましい(請求項5)。
この場合には、上記複数の冷媒流路における最小流路断面積の均一化が容易となり、各冷媒流路への冷却媒体の流量を均一化することができる。
Preferably, the cooling pipe is provided with a constriction that narrows the width of the refrigerant flow path at the inlet of the refrigerant flow path.
In this case, the minimum flow path cross-sectional area in the plurality of refrigerant flow paths can be easily made uniform, and the flow rate of the cooling medium to each refrigerant flow path can be made uniform.
また、上記冷却管は、一対の外殻プレートと、該一対の外殻プレートの間に配された中間プレートと、該中間プレートと上記外殻プレートとの間に配された波形状のインナフィンとを有することが好ましい(請求項6)。
この場合には、上記外殻プレートと中間プレートとインナフィンとをそれぞれ別個にプレス成形等した後、これらを接合することにより、いわゆるドロンカップ構造の冷却管を得ることができる。それ故、上記冷却管を容易に製造することができる。
The cooling pipe includes a pair of outer shell plates, an intermediate plate disposed between the pair of outer shell plates, a wave-shaped inner fin disposed between the intermediate plate and the outer shell plate, (Claim 6).
In this case, the outer shell plate, the intermediate plate, and the inner fin are separately press-molded, and then joined together to obtain a so-called drone cup structure cooling pipe. Therefore, the cooling pipe can be easily manufactured.
また、上記インナフィンを所望の部分に形成することが容易となる。これによって、例えば、供給ヘッダ部や排出ヘッダ部となる部分にはインナフィンを配置しないようにして、供給ヘッダ部や排出ヘッダ部の加工を容易にすることができる。
また、この場合には、上記冷媒流路が、冷却管の積層方向に2段形成されることとなる。そのため、冷却管の両側に配設される電子部品の間における熱の移動を抑制することができる。これにより、例えば、一方の電子部品の急激な温度上昇による他方の電子部品への影響を抑制することができる。
Moreover, it becomes easy to form the said inner fin in a desired part. Thus, for example, inner fins are not disposed in the portions that become the supply header portion and the discharge header portion, and the processing of the supply header portion and the discharge header portion can be facilitated.
In this case, the refrigerant flow path is formed in two stages in the stacking direction of the cooling pipes. Therefore, the movement of heat between electronic components arranged on both sides of the cooling pipe can be suppressed. Thereby, for example, the influence on the other electronic component due to the rapid temperature rise of the one electronic component can be suppressed.
また、上記外殻プレートは、芯材と、該芯材の内側面に配したろう材とを有するブレージングシートからなり、上記中間プレート及び上記インナフィンは、上記外殻プレートの上記芯材よりも卑な金属を含む金属板からなり、かつ、上記一対の外殻プレートは、端部における内側面を互いに接合してなることが好ましい(請求項7)。
この場合には、上記インナフィン及び上記中間プレートを、上記外殻プレートに対して優先的に腐食させ、外殻プレートの腐食を防ぐことができる。これにより、冷却管からの冷却媒体の漏れを防止することができる。
The outer shell plate includes a brazing sheet having a core material and a brazing material disposed on the inner surface of the core material, and the intermediate plate and the inner fin are lower than the core material of the outer shell plate. Preferably, the pair of outer shell plates are formed by joining the inner side surfaces at the end portions to each other (Claim 7).
In this case, the inner fin and the intermediate plate can be preferentially corroded with respect to the outer shell plate, and corrosion of the outer shell plate can be prevented. Thereby, leakage of the cooling medium from the cooling pipe can be prevented.
また、一対の外殻プレートの接合面に上記ろう材が配されることとなるため、一対の外殻プレートを容易にろう付け接合することができ、冷却管の作製を容易に行うことができる。
なお、「芯材よりも卑な金属」とは、芯材とする金属よりも腐食電位が低い金属をいう。例えば、上記芯材及びろう材としてアルミニウム(Al)を用いた場合、上記中間プレート及びインナフィンに用いる金属板として、アルミニウムに亜鉛(Zn)を添加した金属材料を用いることができる。
Further, since the brazing material is disposed on the joining surfaces of the pair of outer shell plates, the pair of outer shell plates can be easily brazed and joined, and the cooling pipe can be easily manufactured. .
The “base metal than the core material” refers to a metal having a lower corrosion potential than the metal used as the core material. For example, when aluminum (Al) is used as the core material and the brazing material, a metal material obtained by adding zinc (Zn) to aluminum can be used as the metal plate used for the intermediate plate and the inner fin.
また、上記外殻プレートは、芯材と、該芯材の内側面に配した犠牲陽極材と、該犠牲陽極材の内側面に配した上記ろう材とを有するブレージングシートからなることが好ましい(請求項8)。
この場合には、上記外殻プレート内においても芯材に対して犠牲陽極材を優先的に腐食させ、芯材の腐食を防ぐことができる。これにより、該外殻プレートの厚み方向に腐食が進むことがなく、上記冷却管に孔が開くことを防ぐことができる。
例えば、上記芯材としてアルミニウム(Al)を用いた場合、上記犠牲陽極材としてアルミニウムに亜鉛(Zn)を添加した金属材料を用いることができる。
The outer shell plate is preferably composed of a brazing sheet having a core material, a sacrificial anode material disposed on the inner surface of the core material, and the brazing material disposed on the inner surface of the sacrificial anode material ( Claim 8).
In this case, the sacrificial anode material can be preferentially corroded with respect to the core material even in the outer shell plate, and corrosion of the core material can be prevented. Thereby, corrosion does not advance in the thickness direction of the outer shell plate, and it is possible to prevent the cooling pipe from opening a hole.
For example, when aluminum (Al) is used as the core material, a metal material obtained by adding zinc (Zn) to aluminum can be used as the sacrificial anode material.
また、上記外殻プレートは、芯材と、該芯材の内側面に配した犠牲陽極材とを有するブレージングシートからなり、上記中間プレートは、芯材と、該芯材の両面に配したろう材とを有するブレージングシートからなり、上記インナフィンは、上記外殻プレートの上記芯材よりも卑な金属を含む金属板からなり、かつ、上記一対の外殻プレートは、端部における内側面を、上記中間プレートの端部における両面に接合してなることが好ましい(請求項9)。
この場合には、上記冷却管の内面を全て犠牲陽極材により覆うことが可能となり、外殻プレートの芯材の腐食を防いで、冷却管に孔が開くことを防ぐことができる。
また、両面にろう材を配した中間プレートの両面の端部に、上記一対の外殻プレートを接合している。そのため、一対の外殻プレートを中間プレートに容易にろう付け接合することができ、冷却管の作製を容易に行うことができる。
The outer shell plate is composed of a brazing sheet having a core material and a sacrificial anode material disposed on the inner surface of the core material, and the intermediate plate is disposed on both surfaces of the core material and the core material. The inner fin is made of a metal plate containing a base metal than the core material of the outer shell plate, and the pair of outer shell plates has an inner surface at an end portion thereof, Preferably, the intermediate plate is bonded to both surfaces at the end of the intermediate plate.
In this case, the inner surface of the cooling pipe can be entirely covered with the sacrificial anode material, so that the core material of the outer shell plate can be prevented from being corroded and the cooling pipe can be prevented from opening a hole.
Further, the pair of outer shell plates are joined to the end portions on both sides of the intermediate plate having the brazing material on both sides. Therefore, the pair of outer shell plates can be easily brazed and joined to the intermediate plate, and the cooling pipe can be easily manufactured.
また、上記複数の冷却管のうち積層方向の一端に配された第1冷却管は、上記冷却媒体を上記供給ヘッダ部に導入するための冷媒導入口と、上記冷却媒体を上記排出ヘッダ部から排出するための冷媒排出口とを有すると共に、上記冷媒導入口及び上記冷媒排出口は、上記第1冷却管の外側に突出した突出開口部を設けてなり、上記冷媒導入口及び上記冷媒排出口における上記突出開口部に、それぞれ冷媒導入パイプ及び冷媒排出パイプを嵌合していることが好ましい(請求項10)。 The first cooling pipe disposed at one end in the stacking direction of the plurality of cooling pipes includes a refrigerant inlet for introducing the cooling medium into the supply header section, and the cooling medium from the discharge header section. A refrigerant discharge port for discharging, and the refrigerant introduction port and the refrigerant discharge port are provided with projecting openings protruding outside the first cooling pipe, and the refrigerant introduction port and the refrigerant discharge port. It is preferable that a refrigerant introduction pipe and a refrigerant discharge pipe are fitted into the projecting openings in the above (claim 10).
この場合には、上記冷媒導入パイプ或いは冷媒排出パイプによって、供給ヘッダ部或いは排出ヘッダ部と冷媒流路との間の流路を遮蔽しないようにすることができる。これにより、上記第1冷却管についても、他の冷却管と同様の流路断面積を確保することができ、電子部品を均等に冷却することが可能となる。
上記突出開口部は、例えば、バーリング加工により、冷却管の主面から略垂直に立ち上げて形成することができる。また、上記突出開口部は、例えば2mm突出させることができる。
In this case, it is possible to prevent the flow path between the supply header section or the discharge header section and the refrigerant flow path from being blocked by the refrigerant introduction pipe or the refrigerant discharge pipe. Thereby, also about the said 1st cooling pipe, the flow-path cross-sectional area similar to another cooling pipe can be ensured, and it becomes possible to cool an electronic component equally.
The protruding opening can be formed, for example, by being raised substantially vertically from the main surface of the cooling pipe by burring. Further, the projecting opening can project 2 mm, for example.
(実施例1)
本発明の実施例にかかる積層型冷却器につき、図1〜図5を用いて説明する。
本例の積層型冷却器1は、図1に示すごとく、大電力を制御するパワー素子などを収容し板状に形成された電子部品4をその両面から冷却する。電子部品4は扁平な直方体形状に形成され、その一方の長辺側外周面から電力用電極が延び出し、その他方の長辺側外周面から制御用電極が延びだしている。
(Example 1)
A stacked cooler according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the
電子部品4の一方の主平面に接して冷却管2を配置するとともに、電子部品4の他の主平面にも接して冷却管2が配置される。これら冷却管2は、冷却管2の両端に設けられる供給ヘッダ部11および排出ヘッダ部12に接続されている。この実施例では、複数の電子部品4を両面から冷却する。そのため、複数の電子部品4と、複数の冷却管2とが、交互に配置される。複数の電子部品4と複数の冷却管2とを積層配置した組み立て体における積層方向の両端には冷却管2が配置される。
The
積層型冷却器1は、冷却媒体5を流通させる冷媒流路21を設けた扁平形状の複数の冷却管2を、上記電子部品4を両面から挟持できるように積層配置してなる。積層型冷却器1は、各冷媒流路21に冷却媒体5を供給する供給ヘッダ部11と、各冷媒流路21から冷却媒体5を排出する排出ヘッダ部12とを有する。
The
図1、図2に示すごとく、上記冷却管2は、積層方向に開口すると共に突出した突出管部22を設けてなる。冷却管2は、図4に示すごとく、アルミあるいは銅などの高い熱伝導性をもつ金属板製のプレートを積層し、これらプレートをろう付けなどの接合技術により接合して構成されている。プレートは、全体がほぼ長方形状である。冷却管2の外殻を構成する外殻プレート27は、電子部品4と接して熱を奪うための扁平管を構成する部分と、供給ヘッダ部11と排出ヘッダ部12とを構成する部分とを有する。この供給ヘッダ部11と排出ヘッダ部12とを構成する部分は、外殻プレート27の両端部に形成される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
外殻プレート27における、供給ヘッダ部11と排出ヘッダ部12とを構成する部分は、外殻プレート27の板状面から垂直方向に突出する突出管部22と、この突出管部22の付け根部周辺に所定の径方向幅をもって環状に形成されたダイヤフラム部23とにより特徴づけられる。突出管部22は、隣接する冷却管2の間を積層方向に連結し、供給ヘッダ部11及び排出ヘッダ部12を構成し、積層方向に関して坐屈しない程度の強度を提供する。
In the
冷却管2としては、扁平管部分と、ダイヤフラム部23と、積層方向へ延びる突出管部22とにより構成することができる。突出管部22は、別体の管状部材によって構成してもよい。
また、突出管部22は、インロー接続される。即ち、突出管部22としては、外側に配置される段付き大径突出管部223と、大径突出管部223の内側に挿入配置される小径突出管部222とがある。このため、積層型冷却器1は、少なくとも2種類の外殻プレート27を備える。ひとつの外殻プレート27は、大径突出管部223を有し、残るひとつの外殻プレート27は、小径突出管部222を有する。これら2種類の外殻プレート27は、交互に、かつ表裏に、積層される。
The
In addition, the protruding
積層型冷却器1は、その両端に、さらに端部用の外殻プレート27を備える。即ち、一方の端部用の外殻プレート27は、突出管部22を形成せず、開口していない。他方の端部用の外殻プレート27は、後述する冷却管20用の外殻プレート27であり、突出管部22の代わりに、図5に示すごとく、冷媒導入パイプ31及び冷媒排出パイプ32を接続する突出開口部24を形成してなる。
The
大径突出管部223は、その内部に小径突出管部222を受け容れる。大径突出管部223内に形成された段部は、小径突出管部222の挿入長さを規制するための規制部分として機能する。小径突出管部222の先端は、段部に当接して、軸方向への挿入長さが規制される。規制部分は、小径突出管部222の外周面に突出して形成した膨出部又はバルジ部により形成することができる。大径突出管部223の内面と、小径突出管部222の外面との間には、その組み付け過程では挿入可能な程度の隙間があるが、両者はろう付けにより接合され、隙間は閉じられ、密封される。
The large-diameter protruding
接合後の突出管部22は、それらの軸方向、すなわち積層方向に関してダイヤフラム部23が塑性変形する程度の加圧力を受けても坐屈しない程度の剛性を提供する。
外殻プレート27の外側縁部には、図2、図3に示すごとく、積層方向に立ち上がる外周壁面274と、外周壁面から外側へ広がる細い幅のフランジ部275と、フランジ部275の先端から更に斜めに伸び出す縁部276とが形成されている。フランジ部275は、積層方向と垂直な方向に広がる平面を提供している。
The projecting
As shown in FIGS. 2 and 3, an outer
一対の外殻プレート27は、それらのフランジ部275を平行に接触させて配置され、ろう付けにより接合されている。従って、外殻プレート27は、その外側縁部においては、フランジ部275によって積層方向と垂直な平面の間で積層され接合される。その一方で、外殻プレート27は、供給ヘッダ部11及び排出ヘッダ部12を構成する部分においては、突出管部22をインロー継ぎして、積層方向と平行な筒状面の間で積層され接合される。なお、対向して延びる突出管部22の先端にフランジ部を設けて積層方向と垂直な平面の間で積層し接合する構成を採用してもよい。
The pair of
突出管部22のインロー継ぎを採用する構成は、積層方向と垂直な平面間での積層構造と比べて、軸方向長さ調節の自由度が大きいこと、外殻プレート27の加工工程における製造が容易であること、コストが低いことといった利点がある。
Compared with the laminated structure between the planes perpendicular to the laminating direction, the configuration using the spigot joint of the projecting
上述のごとく、隣合う上記冷却管2は、上記突出管部22同士を嵌合させると共に該突出管部22の側壁同士を接合することにより、互いの冷媒流路21を連通させている。これにより、上記供給ヘッダ部11及び上記排出ヘッダ部12を形成している。
また、図2に示すごとく、上記冷却管2は、積層方向に変形するダイヤフラム部23を、上記突出管部22の周囲に形成してなる。上記ダイヤフラム部23は、積層型冷却器1に電子部品4を配設するに当って、隣合う冷却管2の間の間隔を狭める際に、冷却管2の内側に向かって変形する。
As described above, the
As shown in FIG. 2, the
即ち、電子部品4を挟持させる前においては、図3に示すごとく、上記積層型冷却器1は、電子部品4の厚みよりも若干広い間隔をもって複数の冷却管2を積層して、該冷却管2の突出管部22において接続されている。この状態にある積層型冷却器1の冷却管2の間に、複数の電子部品4を配置する。その後、積層型冷却器1を積層方向に挟圧する。これにより、突出管部22を通じてダイヤフラム部23に押圧力が加えられ、図2に示すごとく、該ダイヤフラム部23が冷却管2の内側に向かって変形する。これにより、隣合う冷却管2の間の間隔が狭められ、冷却管2と電子部品4とが密着して、該電子部品4が冷却管2によって挟持される状態となる。
That is, before sandwiching the
また、図4に示すごとく、上記冷却管2は、一対の外殻プレート27と、該一対の外殻プレート27の間に配された中間プレート28と、該中間プレート28と上記外殻プレート27との間に配された波形状のインナーフィン29とを有する。
そして、中間プレート28と外殻プレート27との間に、冷媒流路21が形成されている。
また、上記外殻プレート27、中間プレート28、及びインナーフィン29は、互いにろう付け接合されることにより、冷却管2を構成している。
中間プレート28は、長方形の板状である。中間プレート28は、その両端部に供給ヘッダ部11及び排出ヘッダ部12に対応して円形の開口部284を有する。また、中間プレート28の外側縁部は、外殻プレート27の間に挟持されていてもよい。
As shown in FIG. 4, the
A
Further, the
The
また、図1に示すごとく、上記複数の冷却管2のうち積層方向の一端に配された第1冷却管20は、冷却媒体5を供給ヘッダ部11に導入するための冷媒導入口13と、冷却媒体5を排出ヘッダ部12から排出するための冷媒排出口14とを有する。この冷媒導入口13及び冷媒排出口14は、図5に示すごとく、第1冷却管20の外側に突出した突出開口部24を設けてなる。そして、冷媒導入口13及び冷媒排出口14における突出開口部24に、それぞれ冷媒導入パイプ31及び冷媒排出パイプ32を嵌合している。
Moreover, as shown in FIG. 1, the
上記突出開口部24は、バーリング加工により、第1冷却管20の主面から略垂直に立ち上がると共に、約2mm突出している。
また、上記冷媒導入パイプ31及び冷媒排出パイプ32は、それぞれの開口先端部33の端面から約2mm後退した部分にツバ部34を設けてなる。
The protruding
The
そして、冷媒導入パイプ31及び冷媒排出パイプ32の開口先端部33は、それぞれ突出開口部24の内側に嵌合すると共に、ツバ部34が、突出開口部24の先端に当接する。これにより、上記冷媒導入パイプ31あるいは冷媒排出パイプ32の開口先端部33が、冷却管2における外殻プレート27の内側にまで入り込むことがなく、冷媒流路21を遮蔽することがない。
And the opening front-end | tip
上記電子部品4は、IGBT等の半導体素子とダイオードとを内蔵した半導体モジュールである。そして、該半導体モジュールは、自動車用インバータの一部を構成する。
また、上記冷却媒体5としてはエチレングリコール系の不凍液が混入した水を用いる。
また、上記電子部品4は、冷却管2に直接接触させた状態で配設することができる。ただし、場合によっては、電子部品4と冷却管2との間に、セラミック等の絶縁板や、熱伝導性グリス等を介在させることもできる。
The
The cooling
Further, the
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記積層型冷却器1においては、図1、図2に示すごとく、冷却管2に形成された上記突出管部22同士を嵌合させることにより、隣合う冷却管における互いの冷媒流路21を連通させている。そのため、複数の冷却管2は、特に別部材を介して接続する必要がなく、部品点数を少なくすることができると共に、製造が容易である。
Next, the function and effect of this example will be described.
In the
また、隣合う冷却管2における上記突出管部22は、図2に示すごとく、該突出管部22の側壁同士を接合することにより接続されている。そのため、上記供給ヘッダ部11及び排出ヘッダ部12は、突出管部22の内径と略同等の流路径を確保することができる。これにより、供給ヘッダ部11及び排出ヘッダ部12における通水抵抗を低減すると共に、圧力損失を抑制することができる。それ故、複数の冷却管2へ冷却媒体5を均等に流通させることができ、ひいては、複数の電子部品4を均等に冷却することができる。
Moreover, the said protruding
また、図2に示すごとく、上記冷却管2は、上記ダイヤフラム部23を突出管部22の周囲に形成してなる。そのため、隣合う冷却管2の間の間隔を容易に調整することができ、電子部品4を隣合う冷却管2の間に容易かつ確実に配設することができる。そして、電子部品4を冷却管2に確実に密着させることができる。
As shown in FIG. 2, the
また、上記冷却管2は、一対の外殻プレート27と、中間プレート28と、インナーフィン29とを有する。そのため、外殻プレート27と中間プレート28とインナーフィン29とをそれぞれ別個にプレス成形等した後、これらを接合することにより、いわゆるドロンカップ構造の冷却管2を得ることができる。それ故、冷却管2を容易に製造することができる。
The
また、インナーフィン29を所望の部分に形成することが容易となる。これによって、供給ヘッダ部11や排出ヘッダ部12となる部分にはインナーフィン29を配置しないようにして、供給ヘッダ部11や排出ヘッダ部12の加工を容易にすることができる。
また、この場合には、図4に示すごとく、上記冷媒流路21が、冷却管2の積層方向に2段形成されることとなる。そのため、冷却管2の両側に配設される電子部品4の間における熱の移動を抑制することができる。これにより、例えば、一方の電子部品4の急激な温度上昇による他方の電子部品4への影響を抑制することができる。
Moreover, it becomes easy to form the
In this case, as shown in FIG. 4, the
また、上記第1冷却管20における冷媒導入口13及び上記冷媒排出口14は、図5に示すごとく、上記突出開口部24を設けてなる。そのため、上記冷媒導入パイプ31或いは冷媒排出パイプ32によって、供給ヘッダ部11或いは排出ヘッダ部12と冷媒流路21との間の流路を遮蔽しないようにすることができる。これにより、第1冷却管20についても、他の冷却管2と同様の流路断面積を確保することができ、電子部品4を均等に冷却することが可能となる。
The
以上のごとく、本例によれば、製造コストの低減を図ることができると共に、複数の冷却管へ冷却媒体を均等に流通させることができる積層型冷却器を提供することができる。 As described above, according to this example, it is possible to provide a stacked type cooler that can reduce the manufacturing cost and can evenly distribute the cooling medium to the plurality of cooling pipes.
(実施例2)
本例は、図6〜図8に示すごとく、冷却管2が、対向配置された一対の突出管部22のうちの一方の周囲にダイヤフラム部23を形成してなり、他方の周囲には形成していない例である。
上記冷却管2は、上記一対の突出管部22のうち、供給ヘッダ部11における下流側に形成された突出管部22の周囲に、ダイヤフラム部23を形成してなる。
また、上記冷却管2の入口部には、中間プレート28の一部を供給ヘッダ部11の上流側に変形させた整流部25が設けてある。該整流部25は、中間プレート28を挟んだ2段の冷媒流路21の入口部における流路断面積が均等になるようにしている。
(Example 2)
In this example, as shown in FIGS. 6 to 8, the
The
In addition, a rectifying
上記整流部25は、中間プレート28の開口部284の縁に形成されている。整流部25は、中間プレート28によって区画される上下の流路への冷媒流体の分配を調節する。冷却対象物である電子部品4の冷却要求などに応じて、冷媒流体の分配量は、整流部25の形状によって、均等または不均等に調節可能である。整流部25は、中間プレート28の開口部における縁部を、冷却管2の一方にのみ設けたダイヤフラム部23の変形方向と同方向へ所定量だけ変形させて形成される。
The rectifying
上記のごとく、一方の突出管部22の周囲にのみダイヤフラム部23を形成する方法、即ち一方のみを変形させる方法としては、例えば、図7、図8に示すごとく、他方の突出管部22の立ち上がり部を補強して、積層方向の押圧力に対して変形しないようにする方法がある。即ち、図7に示す方法は、他方の突出管部22の立ち上がり部において、外殻プレート27の曲率半径を大きくする方法である。また、図8に示す方法は、隣合う冷却管22の突出管部22とのろう付け接合により形成されるろう材のフィレット221を、上記他方の突出管部22の立上り部にかかるようにする方法である。
その他は、実施例1と同様である。
As described above, as a method of forming the
Others are the same as in the first embodiment.
本例の場合には、電子部品4を挟持させた状態において一定の形状となるように積層型冷却器1を製造することが容易となる。
即ち、実施例1の場合(図2参照)のように、双方の突出管部22の周囲にダイヤフラム部23を設けて変形させると、それぞれの変形量にばらつきが生ずるおそれがある。そして、この場合に、ダイヤフラム部23の変形量を調整しようとすると、冷却管2のプレス成形の絞り率や板厚など、種々の条件を正確に管理する必要が生ずる。
そこで、上記のごとく、ダイヤフラム部23を一方にのみ設けることにより、冷却管2によって電子部品4を挟持させる際の変形を、略設計どおりに行うことが容易となる。
In the case of this example, it becomes easy to manufacture the
That is, as in the case of the first embodiment (see FIG. 2), if the
Therefore, as described above, by providing the
また、上記冷却管2は、上記一対の突出管部22のうち、供給ヘッダ部11における下流側に形成された突出管部22の周囲に、ダイヤフラム部23を形成してなる。それ故、供給ヘッダ部11から冷却管2への冷却媒体5の円滑な供給がダイヤフラム部23によって妨げられることを防ぐことができる。
Further, the
即ち、仮に図9に示すごとく、ダイヤフラム部23を、一対の突出管部22のうち、供給ヘッダ部11における上流側に形成された突出管部22の周囲に設けた場合、供給ヘッダ部11から冷却管2への冷却媒体5の円滑な供給が妨げられるおそれがある。即ち、供給ヘッダ部11から冷却管2へ冷却媒体5が供給される際に、ダイヤフラム部23付近で冷却媒体5の流れが剥離するおそれがある。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
That is, as shown in FIG. 9, when the
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
(実施例3)
本例は、図10に示すごとく、冷却管2が、冷媒流路21の入口部において、冷媒流路21の幅を狭める絞り部26を設けてなる例である。
上記冷却管2においては、実施例2と同様にダイヤフラム部23及び整流部25が設けてある。
(Example 3)
In this example, as shown in FIG. 10, the
The
上記絞り部26は、外殻プレート27のプレス成形時に同時に形成される。
絞り部26は、外殻プレート27のうち、冷却管2の扁平部分を構成する部分の幅方向に渡って連続して延びる。絞り部26は、外殻プレート27に、外側から見て溝状に形成されている。絞り部26は、冷媒流路21の積層方向に関する高さを絞る。絞り部26は、断続的に配置された凹部として形成することができる。
The narrowed
The
絞り部26は、ダイヤフラム部23より下流側に配置され、冷却管2のうち電子部品4と接触する部位と、ダイヤフラム部23との間に配置される。また、絞り部26は、冷却管2のうち電子部品4と接触する部位より上流側に配置される。
絞り部26は、冷却管2のうち電子部品4と接触する部位より下流側に配置することもでき、冷却管2のうち電子部品4と接触する部位の上流側と、下流側との両側に配置されることができる。
The
The
また、絞り部26は、ダイヤフラム部23より高い剛性を有する。ダイヤフラム部23の範囲は、相対的に剛性が低く、積層方向に関して塑性変形しやすい部分として把握される。
また、絞り部26において、冷媒流路21の流路断面積が最小となるように絞り部26の形状を設定する。そして、この最小流路断面積が、全ての冷却管2において均等となるようにしている。
その他は、実施例1と同様である。
Further, the
Further, in the
Others are the same as in the first embodiment.
本例の場合には、ダイヤフラム部23の変形によってヘッダ部と冷媒流路との間の連通面積が変化しても、冷媒流路への流量を絞り部26によって所望の値に調節できる。この構成は、複数のダイヤフラム部23の変形量がばらつく場合に有利な効果を発揮する。即ち、ダイヤフラム部23の変形量にばらつきがあっても、上記複数の冷媒流路21における最小流路断面積の均一化が容易となり、各冷媒流路21への冷却媒体5の流量を均一化することができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
In the case of this example, even if the communication area between the header portion and the coolant channel changes due to the deformation of the
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
(実施例4)
本例は、図11、図12に示すごとく、冷却管2を構成する外殻プレート27、中間プレート28、及びインナーフィン29として、以下のような金属板を用いた例である。
即ち、外殻プレート27は、芯材271と、該芯材271の内側面に配したろう材272とを有するブレージングシートからなる。
中間プレート28及びインナフィン29は、外殻プレート27の芯材271よりも卑な金属(腐食電位が低い金属)を含む金属板からなる。
Example 4
In this example, as shown in FIGS. 11 and 12, the following metal plates are used as the
That is, the
The
また、一対の外殻プレート27は、端部における内側面を互いに接合している。
また、本例の場合、図12に示すごとく、突出管部22は、内側面にろう材272が配された状態となる。そして、隣合う冷却管2の突出管部22同士が嵌合したとき、一方の突出管部22の内側面に配されたろう材272が、他方の突出管部22の芯材271の外側面に接触する状態となる。それ故、この状態において接触部を加熱することにより、上記ろう材272によって突出管部22同士が接合される。
In addition, the pair of
In the case of this example, as shown in FIG. 12, the protruding
外殻プレート27における芯材271及びろう材272としては、アルミニウム(Al)を用い、中間プレート28及びインナフィン29に用いる金属板としては、アルミニウムに亜鉛(Zn)を添加した金属材料を用いることができる。
その他は、実施例1と同様である。
なお、図12は、ダイヤフラム部23の変形前の状態を示している。後述する図14、図16についても同様である。
As the
Others are the same as in the first embodiment.
FIG. 12 shows a state before the
本例の場合には、インナフィン29及び中間プレート28を、外殻プレート27に対して優先的に腐食させ、外殻プレート27の腐食を防ぐことができる。これにより、冷却管2からの冷却媒体5の漏れを防止することができる。
また、一対の外殻プレート27の接合面にろう材272が配されることとなるため、一対の外殻プレート27を容易にろう付け接合することができ、冷却管2の作製を容易に行うことができる。
In the case of this example, the
Further, since the
また、図12に示すごとく、突出管部22は、内側面にろう材272が配されるため、隣合う冷却管2の突出管部22同士が嵌合したとき、一方の突出管部22の内側面に配されたろう材272が、他方の突出管部22の芯材271の外側面に接触する。これにより、上記ろう材272により突出管部22同士を容易に接合することができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
Further, as shown in FIG. 12, since the protruding
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
(実施例5)
本例は、図13、図14に示すごとく、外殻プレート27として、芯材271と、該芯材271の内側面に配した犠牲陽極材273と、該犠牲陽極材273の内側面に配したろう材272とを有するブレージングシートを用いた例である。
上記犠牲陽極材273としては、アルミニウム(Al)に亜鉛(Zn)を添加した金属材料を用いることができる。
その他は、実施例4と同様である。
(Example 5)
In this example, as shown in FIGS. 13 and 14, as the
As the
Others are the same as in the fourth embodiment.
本例の場合には、上記外殻プレート27内においても芯材271に対して犠牲陽極材273を優先的に腐食させ、芯材271の腐食を防ぐことができる。これにより、該外殻プレート27の厚み方向に腐食が進むことがなく、上記冷却管2に孔が開くことを防ぐことができる。
その他、実施例4と同様の作用効果を有する。
In the case of this example, the
In addition, the same effects as those of the fourth embodiment are obtained.
(実施例6)
本例は、図15、図16に示すごとく、外殻プレート27として、芯材271と、該芯材271の内側面に配した犠牲陽極材273とを有するブレージングシートを用いた例である。
また、中間プレート28は、芯材281と、該芯材281の両面に配したろう材282とを有するブレージングシートからなる。インナフィン29は、外殻プレート27の芯材271よりも卑な金属(腐食電位が低い金属)を含む金属板からなる。
上記インナフィン29を構成する金属板及び上記犠牲陽極材273としては、アルミニウム(Al)に亜鉛(Zn)を添加した金属材料を用いることができる。
(Example 6)
In this example, as shown in FIGS. 15 and 16, a brazing sheet having a
The
As the metal plate constituting the
また、一対の外殻プレート27は、端部における内側面を、中間プレート28の端部における両面に接合してなる。
また、図16に示すごとく、突出管部22は、ろう材が配されていない外殻プレート27によって構成される。そのため、隣合う冷却管2の突出管部22における接合は、新たにペーストろう材やリングろう材等を配置することにより行う(図示略)。
その他は、実施例1と同様である。
The pair of
Further, as shown in FIG. 16, the protruding
Others are the same as in the first embodiment.
本例の場合には、上記冷却管2の内面を全て犠牲陽極材273により覆うことが可能となり、外殻プレート27の芯材271の腐食を防いで、冷却管2に孔が開くことを防ぐことができる。
また、両面にろう材282を配した中間プレート28の両面の端部に、上記一対の外殻プレート27を接合している。そのため、一対の外殻プレート27を中間プレート28に容易にろう付け接合することができ、冷却管2の作製を容易に行うことができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
In the case of this example, it becomes possible to cover all the inner surfaces of the
In addition, the pair of
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
1 積層型冷却器
11 供給ヘッダ部
12 排出ヘッダ部
2 冷却管
21 冷媒流路
22 突出管部
23 ダイヤフラム部
27 外殻プレート
28 中間プレート
29 インナーフィン
4 電子部品
5 冷却媒体
DESCRIPTION OF
Claims (10)
該積層型冷却器は、冷却媒体を流通させる冷媒流路を設けた扁平形状の複数の冷却管を、上記電子部品を両面から挟持できるように積層配置してなると共に、上記各冷媒流路に上記冷却媒体を供給する供給ヘッダ部と、上記各冷媒流路から上記冷却媒体を排出する排出ヘッダ部とを有し、
上記冷却管は、積層方向に開口すると共に突出した突出管部を設けてなり、
隣合う上記冷却管は、上記突出管部同士を嵌合させると共に該突出管部の側壁同士を接合することにより、互いの上記冷媒流路を連通させて、上記供給ヘッダ部及び上記排出ヘッダ部を形成していることを特徴とする積層型冷却器。 A laminated cooler for cooling electronic components from both sides,
The laminated cooler is formed by laminating a plurality of flat cooling pipes provided with a refrigerant flow path for circulating a cooling medium so that the electronic component can be sandwiched from both sides, and in each of the refrigerant flow paths. A supply header portion for supplying the cooling medium, and a discharge header portion for discharging the cooling medium from each refrigerant flow path,
The cooling pipe is provided with a protruding pipe portion that opens in the stacking direction and protrudes,
The adjacent cooling pipes connect the protruding pipe parts to each other and join the side walls of the protruding pipe parts to each other to connect the refrigerant flow paths, thereby supplying the supply header part and the discharge header part. A stacked type cooler characterized by forming
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