JP4265510B2

JP4265510B2 - Cooler

Info

Publication number: JP4265510B2
Application number: JP2004275114A
Authority: JP
Inventors: 基紘白井; 正明尾崎
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2024-09-22
Also published as: JP2006093293A

Description

本発明は、発熱する電子部品を冷却する冷却器に関するもので、特にハイブリッド電気自動車用インバータの両面冷却型電子部品を冷却する冷却器として好適である。 The present invention relates to a cooler that cools an electronic component that generates heat, and is particularly suitable as a cooler that cools a double-sided cooling electronic component of an inverter for a hybrid electric vehicle.

従来、半導体モジュール（電子部品）を水冷式の冷却器に取り付けて冷却するものが知られている。両面冷却型半導体装置として特許文献１で提案された装置は、冷却水の通路を有する扁平のチューブと両面冷却型半導体モジュールとを交互に積層している。
特開２００２−２６２１５号公報 Conventionally, a semiconductor module (electronic component) is mounted on a water-cooled cooler and cooled. The device proposed in Patent Document 1 as a double-sided cooling type semiconductor device is formed by alternately laminating flat tubes having cooling water passages and double-sided cooling type semiconductor modules.
JP 2002-26215 A

ところで、発熱体である半導体モジュールは、素子の役割によって発熱量が異なる。例えば、ハイブリッド電気自動車用インバータの半導体モジュールにおいては、昇圧用素子を有する半導体モジュールは、制御用素子を有する半導体モジュールと比較して発熱量が大きい。 By the way, the semiconductor module which is a heat generating body differs in the emitted-heat amount by the role of an element. For example, in a semiconductor module of a hybrid electric vehicle inverter, a semiconductor module having a boosting element generates a larger amount of heat than a semiconductor module having a control element.

しかしながら、発熱量が異なる半導体モジュールを冷却する場合、発熱量が大きい半導体モジュールの温度は、発熱量が小さい半導体モジュールの温度よりも高くなってしまう。そのため、発熱量が大きい半導体モジュールの耐久性が低下してしまうという問題があった。 However, when cooling semiconductor modules having different heat generation amounts, the temperature of the semiconductor module having a large heat generation amount becomes higher than the temperature of the semiconductor module having a small heat generation amount. Therefore, there is a problem that the durability of the semiconductor module having a large calorific value is lowered.

また、発熱量が大きい半導体モジュールに接しているチューブと発熱量が小さい半導体モジュールに接しているチューブとの温度差により、チューブには熱応力が発生し、その熱応力によりチューブの腐食や破壊が早められるという問題があった。 In addition, due to the temperature difference between the tube in contact with the semiconductor module with a large amount of heat generation and the tube in contact with the semiconductor module with a small amount of heat generation, a thermal stress is generated in the tube, which causes corrosion or destruction of the tube. There was a problem of being expedited.

本発明は上記点に鑑みて、発熱量が異なる半導体モジュールの温度のバラツキを少なくして、半導体モジュールやチューブの耐久性を向上させることを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to improve the durability of semiconductor modules and tubes by reducing variations in temperature of semiconductor modules having different calorific values.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、冷媒が流れる冷媒通路（１１、１２）を有する複数のチューブ（１）が所定間隔を隔てて積層され、隣接する前記チューブ（１）間に保持された複数の電子部品（５）を冷却する冷却器において、隣接するチューブ（１）における冷媒の入口側を連結する筒状の連結部材（２）を備え、チューブ（１）には、連結部材（２）の筒部（２２）が挿入される挿入穴（１３１）が形成され、筒部（２２）は、挿入穴（１３１）から冷媒通路（１１、１２）内に突出しており、チューブ（１）内を流れる冷媒の流量およびチューブ（１）の冷却能力をチューブ（１）によって異ならせるように、筒部（２２）の突出長さ（Ｌ）がチューブ（１）によって異なっており、冷却能力が高いチューブ（１）間に発熱量が高い電子部品（５）が保持されるとともに、冷却能力が低いチューブ（１）間に発熱量が低い電子部品（５）が保持されることを特徴とする冷却器。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a plurality of tubes (1) having refrigerant passages (11, 12) through which a refrigerant flows are stacked at a predetermined interval, and the adjacent tubes (1) are stacked. The cooler that cools the plurality of electronic components (5) held therebetween includes a cylindrical connecting member (2) that connects the inlet side of the refrigerant in the adjacent tube (1), and the tube (1) An insertion hole (131) into which the cylindrical part (22) of the connecting member (2) is inserted is formed, and the cylindrical part (22) protrudes from the insertion hole (131) into the refrigerant passage (11, 12). The projecting length (L) of the cylindrical portion (22) varies depending on the tube (1) so that the flow rate of the refrigerant flowing in the tube (1) and the cooling capacity of the tube (1) vary depending on the tube (1). cage, cooling capacity is high tube ( ) With heating value higher electronic component (5) is held between, cooler, characterized in that the cooling capacity is lower tube (1) the electronic component heating value is low between (5) is held.

これによると、連結部材からチューブ内の冷媒通路に冷媒が分配される部分の通路断面積が筒部の突出長さに応じて異なって、チューブ内を流れる冷媒の流量がチューブによって異なるため、チューブの冷却能力を異ならせることができる。そして、発熱量が異なる半導体モジュールの温度のバラツキが少なくなるため、半導体モジュールやチューブの耐久性を向上させることができる。 According to this, the passage cross-sectional area of the portion where the refrigerant is distributed from the connecting member to the refrigerant passage in the tube differs depending on the protruding length of the cylindrical portion, and the flow rate of the refrigerant flowing in the tube differs depending on the tube. The cooling capacity can be varied. And since the variation in the temperature of the semiconductor module from which the emitted-heat amount differs is reduced, durability of a semiconductor module or a tube can be improved.

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の冷却器において、複数のチューブ（１）と連通して複数のチューブ（１）に冷媒を分配する入口ヘッダ部（７）と、入口ヘッダ部（７）内の通路を絞る絞り手段（７１）とを備えることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the cooler according to the first aspect , an inlet header portion (7) that communicates with the plurality of tubes (1) and distributes the refrigerant to the plurality of tubes (1); And a throttle means (71) for narrowing the passage in the section (7).

これによると、入口ヘッダ部における絞り手段よりも上流側の部位と連通するチューブには冷媒が多量流れ、入口ヘッダ部における絞り手段よりも下流側の部位と連通するチューブには冷媒が少量流れるため、チューブの冷却能力を異ならせることができる。 According to this, a large amount of refrigerant flows through the tube communicating with the upstream portion of the inlet header portion than the throttle means, and a small amount of refrigerant flows through the tube connected with the downstream portion of the inlet header portion of the throttle means. The cooling capacity of the tube can be varied.

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の冷却器において、複数のチューブ（１）と連通して複数のチューブ（１）からの冷媒を回収する出口ヘッダ部（８）と、出口ヘッダ部（８）内の通路を絞る絞り手段（８１）とを備えることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the cooler according to the first or second aspect , an outlet header portion (8) that communicates with the plurality of tubes (1) and collects refrigerant from the plurality of tubes (1); And a throttle means (81) for narrowing the passage in the outlet header section (8).

これによると、出口ヘッダ部における絞り手段よりも下流側の部位と連通するチューブには冷媒が多量流れ、出口ヘッダ部における絞り手段よりも上流側の部位と連通するチューブには冷媒が少量流れるため、チューブの冷却能力を異ならせることができる。 According to this, a large amount of refrigerant flows through the tube communicating with the downstream portion of the outlet header portion from the throttle means, and a small amount of refrigerant flows through the tube communicated with the upstream portion of the outlet header portion than the throttle means. The cooling capacity of the tube can be varied.

請求項４に記載の発明のように、請求項１に記載の冷却器において、チューブ（１）内に熱交換を促進するフィン（１５）を備え、フィン（１５）の熱交換促進性能をチューブ（１）によって異ならせることにより、チューブの冷却能力を異ならせることができる。
As in the invention according to claim 4 , in the cooler according to claim 1, the tube (1) includes a fin (15) that promotes heat exchange, and the heat exchange promotion performance of the fin (15) is improved. By making it different according to (1), the cooling capacity of the tube can be made different.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る冷却器について説明する。図１は第１実施形態に係る冷却器の正面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う要部の断面図、図３は図１のＢ部の正面断面図である。 (First embodiment)
A cooler according to a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a front view of a cooler according to the first embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a front cross-sectional view of part B in FIG.

本発明の冷却器は、ハイブリッド電気自動車用インバータの両面冷却型半導体モジュールの冷却に用いることができる。 The cooler of the present invention can be used for cooling a double-sided cooling type semiconductor module of an inverter for a hybrid electric vehicle.

図１〜図３に示すように、冷却器は、冷媒が流れる冷媒通路１１、１２が内部に形成されるとともに、冷媒通路１１、１２内での冷媒の流れ向きＸ（以下、流れ向きＸという）に対して直交する方向Ｙ（以下、積層方向Ｙという）に所定間隔を隔てて積層された多数のチューブ１と、隣接するチューブ１間に配置されて隣接するチューブ１同士を連結するベローズ２と、積層方向Ｙの一端側に位置するチューブ１にろう付け接合されて、冷媒が流入する入口パイプ３と、積層方向Ｙの一端側に位置するチューブ１にろう付け接合されて、冷媒が流出する出口パイプ４とを備えている。冷媒としては、本実施形態ではエチレングリコール系の不凍液が混入した水を用いている。なお、ベローズ２は本発明の連結部材に相当する。 As shown in FIGS. 1 to 3, the cooler has refrigerant passages 11 and 12 through which a refrigerant flows, and a refrigerant flow direction X (hereinafter referred to as a flow direction X) in the refrigerant passages 11 and 12. ) And a plurality of tubes 1 stacked at a predetermined interval in a direction Y (hereinafter referred to as a stacking direction Y), and a bellows 2 arranged between adjacent tubes 1 and connecting adjacent tubes 1 to each other. Then, the pipe 1 is brazed and joined to the tube 1 located on one end side in the stacking direction Y, and the inlet pipe 3 into which the refrigerant flows and the tube 1 located on one end side in the stacking direction Y are brazed and joined, and the refrigerant flows out. The outlet pipe 4 is provided. As the refrigerant, in this embodiment, water mixed with an ethylene glycol antifreeze is used. The bellows 2 corresponds to the connecting member of the present invention.

積層方向Ｙ両端に位置するチューブ１と、他のチューブ１は、具体的構成が異なっている。すなわち、積層方向Ｙ両端のチューブ１を除いたチューブ１は、２枚の外部プレート１３を最中状に合わせて内部に空間が形成されており、扁平形状になっている。その空間は、２枚の外部プレート１３間に狭持された平板状の１枚の内部プレート１４によって、積層方向Ｙに並ぶ第１冷媒通路１１と第２冷媒通路１２とに分割されている。各冷媒通路１１、１２には、熱交換を促進する波板状のフィン１５が配置されている。 The tube 1 positioned at both ends of the stacking direction Y and the other tubes 1 are different in specific configuration. In other words, the tube 1 excluding the tubes 1 at both ends in the stacking direction Y has a flat shape in which a space is formed inside by aligning the two external plates 13 in the middle. The space is divided into a first refrigerant passage 11 and a second refrigerant passage 12 arranged in the stacking direction Y by a single flat plate-like inner plate 14 sandwiched between two outer plates 13. Corrugated plate-like fins 15 that promote heat exchange are disposed in the refrigerant passages 11 and 12.

一方、積層方向Ｙ両端のチューブ１は、外部プレート１３と同形状のプレートと、内部プレート１４と同形状のプレートとを合わせて、内部に１つの冷媒通路が形成されており、扁平形状になっている。その冷媒通路には、熱交換を促進する波板状のフィンが配置されている。 On the other hand, the tubes 1 at both ends in the stacking direction Y are flattened by combining a plate having the same shape as the outer plate 13 and a plate having the same shape as the inner plate 14 so that one refrigerant passage is formed therein. ing. Corrugated fins that promote heat exchange are disposed in the refrigerant passage.

各プレート１３、１４およびフィン１５は、アルミニウム製の薄板をプレス成形したものであり、孔食防止の観点から、内側が犠牲陽極材付きのブレージングシート材を使用するのが望ましい。 Each of the plates 13 and 14 and the fin 15 is formed by press-molding a thin plate made of aluminum. From the viewpoint of preventing pitting corrosion, it is desirable to use a brazing sheet material with a sacrificial anode material on the inside.

外部プレート１３には、冷媒通路１１、１２内での冷媒の流れ方向の両端側に、ベローズ２の筒部（詳細後述）が挿入される円形の挿入穴１３１が形成されている。内部プレート１４には、挿入穴１３１に対向する位置に、第１冷媒通路１１と第２冷媒通路１２とを連通させる連通穴１４１が形成されている。 The outer plate 13 is formed with circular insertion holes 131 into which the cylindrical portions (described later in detail) of the bellows 2 are inserted at both ends in the refrigerant flow direction in the refrigerant passages 11 and 12. A communication hole 141 that allows the first refrigerant passage 11 and the second refrigerant passage 12 to communicate with each other is formed in the inner plate 14 at a position facing the insertion hole 131.

ベローズ２は、蛇腹状の管であり、積層方向Ｙに容易に伸縮可能な蛇腹部２１と、蛇腹部２１の両端に設けられた円筒状の筒部２２と、筒部２２の外周部に設けられた鍔部２３とを有する。ベローズ２は、アルミニウムよりなり、隣接する２つのチューブ１の挿入穴１３１に筒部２２を挿入して接合されている。 The bellows 2 is a bellows-like tube, and is provided at a bellows portion 21 that can be easily expanded and contracted in the stacking direction Y, a cylindrical tube portion 22 provided at both ends of the bellows portion 21, and an outer peripheral portion of the tube portion 22. And the flange 23 formed. The bellows 2 is made of aluminum, and is joined by inserting the cylindrical portion 22 into the insertion holes 131 of two adjacent tubes 1.

入口パイプ３および出口パイプ４は、アルミニウムよりなり、積層方向Ｙの一端側に位置するチューブ１の挿入穴１３１に挿入されてチューブ１にろう付け接合されている。入口パイプ３および出口パイプ４は、冷媒を循環させる図示しないポンプ、および冷媒を冷却する図示しない熱交換器に接続されている。 The inlet pipe 3 and the outlet pipe 4 are made of aluminum, inserted into the insertion hole 131 of the tube 1 located on one end side in the stacking direction Y, and brazed to the tube 1. The inlet pipe 3 and the outlet pipe 4 are connected to a pump (not shown) that circulates the refrigerant and a heat exchanger (not shown) that cools the refrigerant.

発熱体となる両面冷却型の半導体モジュール５は、本発明の電子部品に相当するものであり、ＩＧＢＴ素子５１と、銅板５２と、放熱板５３が、モールド樹脂５４にて一体化されている。そして、半導体モジュール５は隣接する２つのチューブ１間に配置され、半導体モジュール５は、絶縁材６（主にセラミック板）や熱伝導グリスを介してチューブ１に接触するようになっている。なお、半導体モジュール５は、チューブ１に直接接触させた状態で配設してもよい。また、図示しない板ばねによって、積層されたチューブ１を積層方向Ｙ両端から挟圧することにより、チューブ１間に半導体モジュール５が保持される。 The double-sided cooling type semiconductor module 5 serving as a heating element corresponds to the electronic component of the present invention, and an IGBT element 51, a copper plate 52, and a heat radiating plate 53 are integrated with a mold resin 54. And the semiconductor module 5 is arrange | positioned between the two adjacent tubes 1, and the semiconductor module 5 contacts the tube 1 via the insulating material 6 (mainly ceramic board) and heat conductive grease. The semiconductor module 5 may be disposed in a state of being in direct contact with the tube 1. Further, the semiconductor module 5 is held between the tubes 1 by sandwiching the stacked tubes 1 from both ends in the stacking direction Y by a leaf spring (not shown).

上記構成において、入口パイプ３から流入した冷媒は、ベローズ２内を通って各チューブ１の冷媒通路１１、１２の一端側に流入し、冷媒通路１１、１２内を流れ向きＸに沿って流れ、冷媒通路１１、１２の他端側からベローズ２内を通って出口パイプ４に至る。このとき、冷媒通路１１、１２内を流れる冷媒と半導体モジュール５との間で熱交換が行われ、半導体モジュール５が冷却される。 In the above configuration, the refrigerant flowing in from the inlet pipe 3 passes through the bellows 2 and flows into one end side of the refrigerant passages 11 and 12 of each tube 1 and flows in the refrigerant passages 11 and 12 along the flow direction X. The refrigerant passages 11 and 12 reach the outlet pipe 4 through the bellows 2 from the other end side. At this time, heat exchange is performed between the refrigerant flowing in the refrigerant passages 11 and 12 and the semiconductor module 5 to cool the semiconductor module 5.

ここで、積層方向Ｙに並んだ多数の半導体モジュール５のうち、最も入口パイプ３側に位置する半導体モジュール５を１列目半導体モジュール５−１とし、以下、入口パイプ３から遠ざかる向きに向かって２列目半導体モジュール５−２、…、ｎ列目半導体モジュール５−ｎとする。また、１列目半導体モジュール５−１の両側に位置する２つの冷媒通路を１列目冷媒通路群Ｗ１とし、ｎ列目半導体モジュール５−ｎの両側に位置する２つの冷媒通路をｎ列目冷媒通路群Ｗｎとする。 Here, among the multiple semiconductor modules 5 arranged in the stacking direction Y, the semiconductor module 5 located closest to the inlet pipe 3 is defined as a first-row semiconductor module 5-1, and hereinafter, the direction away from the inlet pipe 3 is referred to. The second row semiconductor modules 5-2,... The two refrigerant passages located on both sides of the first row semiconductor module 5-1 are defined as a first row refrigerant passage group W1, and the two refrigerant passages located on both sides of the nth row semiconductor module 5-n are designated as the nth row. The refrigerant passage group Wn.

図４は、本実施形態の冷却器の流量分配特性、すなわち、冷媒通路群Ｗ１〜Ｗ１１毎の冷媒流量を示したものである。因みに、冷却器全体での流量は、１２Ｌ／ｍｉｎである。 FIG. 4 shows the flow rate distribution characteristics of the cooler of the present embodiment, that is, the refrigerant flow rate for each of the refrigerant passage groups W1 to W11. Incidentally, the flow rate in the whole cooler is 12 L / min.

図４から明らかなように、入口パイプ３に近い側の冷媒通路群ほど冷媒流量が多く、入口パイプ３から遠い側の冷媒通路群ほど冷媒流量が少なくなっている。したがって、入口パイプ３に近い側のチューブ１ほど冷却能力が高く、入口パイプ３から遠い側のチューブ１ほど冷却能力が低くなっている。 As is clear from FIG. 4, the refrigerant flow rate is higher in the refrigerant passage group closer to the inlet pipe 3, and the refrigerant flow rate is lower in the refrigerant passage group farther from the inlet pipe 3. Therefore, the cooling capacity of the tube 1 closer to the inlet pipe 3 is higher, and the cooling capacity of the tube 1 farther from the inlet pipe 3 is lower.

そして、本実施形態では、半導体モジュール５のうち発熱量が大きい昇圧用素子を有する半導体モジュールを、冷却能力が高いチューブ１間に配置し、半導体モジュール５のうち発熱量が小さいモータ制御用素子を有する半導体モジュールを、冷却能力が低いチューブ１間に配置している。したがって、発熱量が異なる半導体モジュール５の温度のバラツキが少なくなる。 And in this embodiment, the semiconductor module which has a boosting element with large calorific value among semiconductor modules 5 is arranged between tubes 1 with high cooling capacity, and the motor control element with small calorific value among semiconductor modules 5 is arranged. The semiconductor module which has is arrange | positioned between the tubes 1 with low cooling capability. Therefore, the temperature variation of the semiconductor modules 5 having different heat generation amounts is reduced.

このように、発熱量が異なる半導体モジュール５の温度のバラツキが少なくなることにより、半導体モジュール５やチューブ１の耐久性を向上させることができる。 Thus, the durability of the semiconductor module 5 and the tube 1 can be improved by reducing the variation in temperature of the semiconductor modules 5 having different calorific values.

具体的には、発熱量が大きい半導体モジュールの温度を従来よりも低下させることができるため、発熱量が大きい半導体モジュールの耐久性を向上させることができる。 Specifically, since the temperature of the semiconductor module having a large amount of heat generation can be lowered as compared with the conventional case, the durability of the semiconductor module having a large amount of heat generation can be improved.

また、半導体モジュール５の温度のバラツキが大きい場合、温度が高い半導体モジュール５においては、温度が低い半導体モジュール５よりも放熱板５３の熱膨張が相対的に大きくなるため、温度が高い半導体モジュール５のＩＧＢＴ素子５１に大きな圧縮荷重が作用するのに対し、本実施形態では、半導体モジュール５の放熱板５３の表面温度も同様に均一化することで、ＩＧＢＴ素子５１に大きな圧縮荷重が作用するのが防止され、半導体モジュール５の信頼性（寿命）も向上する。 In addition, when the temperature variation of the semiconductor module 5 is large, in the semiconductor module 5 having a high temperature, the thermal expansion of the radiator plate 53 is relatively larger than that of the semiconductor module 5 having a low temperature. In the present embodiment, a large compressive load acts on the IGBT element 51 by uniformizing the surface temperature of the radiator plate 53 of the semiconductor module 5 in the same manner. Is prevented, and the reliability (life) of the semiconductor module 5 is also improved.

さらに、発熱量と冷却性能の比が各チューブ１において等価になるため、冷却器全体の熱ひずみが減少するとともに、熱応力によるチューブ１の腐食や破壊が抑制される。 Furthermore, since the ratio between the heat generation amount and the cooling performance is equivalent in each tube 1, the thermal strain of the entire cooler is reduced, and corrosion and breakage of the tube 1 due to thermal stress are suppressed.

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図５は第２実施形態に係る冷却器の正面図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。 (Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a front view of the cooler according to the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent part as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

図５に示すように、本実施形態は、全てのチューブ１と連通して全てのチューブ１に冷媒を分配供給する入口ヘッダ部７と、全てのチューブ１と連通して全てのチューブ１からの冷媒を集合回収する出口ヘッダ部８とを有する。 As shown in FIG. 5, this embodiment communicates with all the tubes 1 to distribute and supply the refrigerant to all the tubes 1, and communicates with all the tubes 1 from all the tubes 1. And an outlet header portion 8 for collecting and collecting the refrigerant.

そして、入口ヘッダ部７には、入口ヘッダ部７内の通路を絞る入口側絞り７１が一体に形成されている。また、出口ヘッダ部８には、出口ヘッダ部８内の通路を絞る出口側絞り８１が一体に形成されている。なお、入口側絞り７１および出口側絞り８１は、本発明の絞り手段に相当する。 The inlet header portion 7 is integrally formed with an inlet side restrictor 71 that restricts the passage in the inlet header portion 7. Further, the outlet header portion 8 is integrally formed with an outlet-side restrictor 81 that restricts the passage in the outlet header portion 8. The inlet side throttle 71 and the outlet side throttle 81 correspond to the throttle means of the present invention.

これによると、入口ヘッダ部７における入口側絞り７１よりも上流側の部位７ａと入口側絞り７１よりも下流側の部位７ｂとの圧力差が大きくなり、また、出口ヘッダ部８における出口側絞り８１よりも上流側の部位８ａと出口側絞り８１よりも下流側の部位８ｂとの圧力差が大きくなる。 According to this, the pressure difference between the portion 7 a upstream of the inlet side restrictor 71 in the inlet header portion 7 and the portion 7 b downstream of the inlet restrictor 71 becomes large, and the outlet side restrictor in the outlet header portion 8. The pressure difference between the portion 8 a upstream of 81 and the portion 8 b downstream of the outlet throttle 81 increases.

したがって、入口側絞り７１よりも上流側の部位７ａと出口側絞り８１よりも下流側の部位８ｂとの圧力差が極めて大きくなって、これらの部位７ａ、８ｂと連通するチューブ１には冷媒が多量流れ、一方、入口側絞り７１よりも下流側の部位７ｂと出口側絞り８１よりも上流側の部位８ａとの圧力差が極めて小さくなって、これらの部位７ｂ、８ａと連通するチューブ１には冷媒が少量流れるため、チューブ１の冷却能力を大きく異ならせることができる。 Therefore, the pressure difference between the portion 7a upstream of the inlet-side restrictor 71 and the portion 8b downstream of the outlet-side restrictor 81 becomes extremely large, and refrigerant is supplied to the tube 1 communicating with these portions 7a and 8b. On the other hand, the pressure difference between the portion 7b downstream of the inlet-side restrictor 71 and the portion 8a upstream of the outlet-side restrictor 81 becomes extremely small, and the tube 1 communicating with these portions 7b and 8a Since a small amount of refrigerant flows, the cooling capacity of the tube 1 can be varied greatly.

そして、第１実施形態と同様に、半導体モジュール５のうち発熱量が大きい半導体モジュールを冷却能力が高いチューブ１間に配置し、半導体モジュール５のうち発熱量が小さい半導体モジュールを冷却能力が低いチューブ１間に配置している。したがって、発熱量が異なる半導体モジュール５の温度のバラツキが少なくなり、半導体モジュール５やチューブ１の耐久性を向上させることができる。 As in the first embodiment, a semiconductor module having a large heat generation amount among the semiconductor modules 5 is arranged between the tubes 1 having a high cooling capacity, and a semiconductor module having a small heat generation amount among the semiconductor modules 5 is a tube having a low cooling capacity. It is arranged between 1. Therefore, the temperature variation of the semiconductor modules 5 having different heat generation amounts is reduced, and the durability of the semiconductor module 5 and the tube 1 can be improved.

なお、本実施形態では、絞り７１、８１を入口ヘッダ部７および出口ヘッダ部８に一体に形成したが、入口ヘッダ部７および出口ヘッダ部８とは別体に形成した板状のセパレータを入口ヘッダ部７および出口ヘッダ部８に接合し、そのセパレータにより入口ヘッダ部７および出口ヘッダ部８内の通路を絞るようにしてもよい。なお、そのセパレータは、本発明の絞り手段に相当する。 In this embodiment, the throttles 71 and 81 are formed integrally with the inlet header portion 7 and the outlet header portion 8. However, a plate-like separator formed separately from the inlet header portion 7 and the outlet header portion 8 is used as the inlet. It is possible to join the header portion 7 and the outlet header portion 8 and narrow the passages in the inlet header portion 7 and the outlet header portion 8 by the separator. The separator corresponds to the squeezing means of the present invention.

また、絞り７１、８１やセパレータは、入口ヘッダ部７および出口ヘッダ部８の一方のみに設けてもよい。 Further, the apertures 71 and 81 and the separator may be provided only in one of the inlet header portion 7 and the outlet header portion 8.

さらに、内部プレート１４の連通穴１４１の穴径を小さくすることによって、絞り７１、８１やセパレータと同様の役割を持たせることもできる。 Further, by reducing the hole diameter of the communication hole 141 of the inner plate 14, it is possible to have the same role as the apertures 71 and 81 and the separator.

さらにまた、入口ヘッダ部７および出口ヘッダ部８の径（通路面積）を小さくして、入口ヘッダ部７および出口ヘッダ部８内での圧損をより大きくすることにより、入口パイプ３に近い側の冷媒通路群と入口パイプ３から遠い側の冷媒通路群との流量差を大きくすることができる。 Furthermore, by reducing the diameter (passage area) of the inlet header portion 7 and the outlet header portion 8 and increasing the pressure loss in the inlet header portion 7 and the outlet header portion 8, the side closer to the inlet pipe 3 can be obtained. The flow rate difference between the refrigerant passage group and the refrigerant passage group far from the inlet pipe 3 can be increased.

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図６は第３実施形態に係る冷却器における要部の正面断面図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。 (Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a front sectional view of an essential part of the cooler according to the third embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent part as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

図６に示すように、本実施形態は、筒部２２の第１冷媒通路１１への突出長さＬをチューブ１によって異ならせることによって、チューブ１の入口断面積、すなわち、ベローズ２から各冷媒通路１１、１２に冷媒が分配される部分の通路断面積を変えるようにしている。これにより、チューブ１内を流れる冷媒の流量がチューブ１によって異なるため、チューブ１の冷却能力を異ならせることができる。 As shown in FIG. 6, in this embodiment, the projecting length L of the cylindrical portion 22 to the first refrigerant passage 11 is made different depending on the tube 1, so that the inlet cross-sectional area of the tube 1, that is, the bellows 2 to each refrigerant. The passage sectional area of the portion where the refrigerant is distributed to the passages 11 and 12 is changed. Thereby, since the flow volume of the refrigerant | coolant which flows through the inside of the tube 1 changes with tubes 1, the cooling capacity of the tube 1 can be varied.

（他の実施形態）
上記各実施形態では、チューブ１内を流れる冷媒の流量をチューブ１によって異ならせることにより、チューブ１の冷却能力を異ならせるようにしたが、一部のチューブ１にのみ熱交換促進性能が高い高性能なフィン１５を配置し、他のチューブ１には熱交換促進性能が低いフィン１５を配置することにより、チューブ１の冷却能力を異ならせるようにしてもよい。因みに、上記の高性能なフィンは、微細な流路、伝熱面積の拡大、オフセットフィンにすることで実現可能である。 (Other embodiments)
In each of the above embodiments, the cooling capacity of the tubes 1 is made different by changing the flow rate of the refrigerant flowing in the tubes 1 depending on the tubes 1, but only a part of the tubes 1 has high heat exchange acceleration performance. The cooling capacity of the tube 1 may be varied by disposing the fins 15 having high performance and disposing the fins 15 having low heat exchange acceleration performance on the other tubes 1. Incidentally, the above-described high-performance fins can be realized by using fine flow paths, expanding the heat transfer area, and offset fins.

上記各実施形態では、冷媒としてエチレングリコール系の不凍液が混入した水を用いたが、冷媒としては、水やアンモニア等の自然冷媒や、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。 In each of the above embodiments, water mixed with ethylene glycol antifreeze is used as the refrigerant. However, as the refrigerant, natural refrigerants such as water and ammonia, fluorocarbon refrigerants such as fluorinate, chlorofluorocarbons such as HCFC123 and HFC134a are used. A refrigerant based on alcohol, an alcohol based refrigerant such as methanol or alcohol, or a ketone based refrigerant such as acetone can be used.

また、上記実施形態においては、ハイブリッド電気自動車用インバータの両面冷却型半導体モジュールの冷却に本発明を適用したが、例えば産業機器のモータ駆動インバータや、ビル空調用のエアコンインバータなどの半導体モジュールの冷却に本発明を適用することもできる。 In the above embodiment, the present invention is applied to the cooling of a double-sided cooling type semiconductor module of an inverter for a hybrid electric vehicle. For example, cooling of a semiconductor module such as a motor-driven inverter for industrial equipment or an air conditioner inverter for building air conditioning. The present invention can also be applied to.

また、本発明の冷却器は、半導体モジュール５ではなく、パワートランジスタ、パワーＦＥＴ、ＩＧＢＴなどの電子部品を冷却することも可能である。 In addition, the cooler of the present invention can cool not the semiconductor module 5 but also electronic components such as a power transistor, a power FET, and an IGBT.

本発明の第１実施形態に係る冷却器の正面図である。It is a front view of the cooler concerning a 1st embodiment of the present invention. 図１のＡ−Ａ線に沿う要部の断面図である。It is sectional drawing of the principal part in alignment with the AA of FIG. 図１のＢ部の正面断面図である。It is front sectional drawing of the B section of FIG. 本実施形態の冷却器の流量分配特性を示す図である。It is a figure which shows the flow volume distribution characteristic of the cooler of this embodiment. 本発明の第２実施形態に係る冷却器の正面図である。It is a front view of the cooler concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第３実施形態に係る冷却器における要部の正面断面図である。It is front sectional drawing of the principal part in the cooler concerning 3rd Embodiment of this invention.

Explanation of symbols

１…チューブ、５…半導体モジュール（電子部品）、１１、１２…冷媒通路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Tube, 5 ... Semiconductor module (electronic component), 11, 12 ... Refrigerant passage.

Claims

Cooling for cooling a plurality of electronic components (5) held between adjacent tubes (1) by laminating a plurality of tubes (1) having refrigerant passages (11, 12) through which refrigerant flows. In the vessel
A cylindrical connecting member (2) for connecting the refrigerant inlet side in the adjacent tube (1),
The tube (1) is formed with an insertion hole (131) into which the cylindrical portion (22) of the connecting member (2) is inserted,
The cylindrical portion (22) protrudes from the insertion hole (131) into the refrigerant passage (11, 12),
The protruding length (L) of the cylindrical portion (22) is determined by the tube (1) so that the flow rate of the refrigerant flowing in the tube (1) and the cooling capacity of the tube (1) are different depending on the tube (1). Is different,
The electronic component (5) having a high heat generation amount is held between the tubes (1) having a high cooling capacity, and the electronic component (5) having a low heat generation amount is held between the tubes (1) having a low cooling capacity. A cooler characterized by being made.

An inlet header portion (7) that communicates with the plurality of tubes (1) and distributes the refrigerant to the plurality of tubes (1), and a throttle means (71) that restricts a passage in the inlet header portion (7). The cooler according to claim 1 , wherein the cooler is provided.

An outlet header portion (8) that communicates with the plurality of tubes (1) and collects refrigerant from the plurality of tubes (1); and a throttle means (81) that restricts a passage in the outlet header portion (8); The cooler according to claim 1, further comprising:

The cooler according to claim 1, further comprising a fin (15) for promoting heat exchange in the tube (1), wherein the heat exchange promoting performance of the fin (15) varies depending on the tube (1).