JP4345862B2 - Cooler and power conversion device provided with the same - Google Patents
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Description
本発明は、半導体モジュール等の電子部品を冷却するための冷却器、及びこれを備えた電力変換装置に関する。 The present invention relates to a cooler for cooling an electronic component such as a semiconductor module, and a power conversion device including the cooler.
従来より、インバータやコンバータ等の電力変換装置において、半導体素子を内蔵する複数の半導体モジュールと該半導体モジュールを冷却するための冷却器を備えた電力変換装置がある。
例えば、特許文献1に記載の電力変換装置においては、半導体モジュールの両面に一対の冷却チューブを配置している。そして、該一対の冷却チューブをその外側から押え板と板ばね部材とによって挟み込むことで、冷却チューブを半導体モジュールに密着させている。
しかしながら、押え板と板ばね部材とを用いることにより、積層される半導体モジュールの間隔が大きくなってしまい、電力変換装置の小型化が困難となるという問題がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, in power converters such as inverters and converters, there are power converters that include a plurality of semiconductor modules containing semiconductor elements and a cooler for cooling the semiconductor modules.
For example, in the power conversion device described in
However, the use of the presser plate and the leaf spring member increases the distance between the stacked semiconductor modules, which makes it difficult to reduce the size of the power converter.
そこで、特許文献2に記載の電力変換装置は、半導体モジュールと冷却チューブとを交互に配置することにより、積層される半導体モジュールの間隔を小さくしている。そして、これらの積層体の全体を積層方向に押圧することにより、半導体モジュールと冷却チューブとの密着を図っている。
Therefore, in the power conversion device described in
しかしながら、この場合、一つの押圧手段によって複数の半導体モジュールと複数の冷却チューブとによる積層体を押圧するため、全ての半導体モジュールと冷却チューブとの間の押圧力は均等になる。ところが、複数の半導体モジュールは、発熱量が均等ではなく、各半導体モジュール毎に冷却効率を変更させることが必要となる場合がある。かかる場合に、全ての半導体モジュールと冷却チューブとの間の押圧力が均等になるような構成では不都合である。例えば、最も発熱量の大きい半導体モジュールに合わせて押圧力を設定しようとすると、全体として極めて大きな押圧力を付与しなければならなくなるという問題がある。 However, in this case, since the stacked body of the plurality of semiconductor modules and the plurality of cooling tubes is pressed by one pressing means, the pressing force between all the semiconductor modules and the cooling tubes is equalized. However, the plurality of semiconductor modules have uneven heat generation amounts, and it may be necessary to change the cooling efficiency for each semiconductor module. In such a case, it is inconvenient if the pressing force is uniform between all the semiconductor modules and the cooling tube. For example, when the pressing force is set in accordance with the semiconductor module having the largest heat generation amount, there is a problem that an extremely large pressing force must be applied as a whole.
また、特許文献2の電力変換装置は、複数の半導体モジュールの発熱量に応じて、各冷却チューブにおける冷却媒体の流量等に差をつけているが、隣接する半導体モジュールの発熱による熱干渉や、冷却媒体の流れの分配差を考慮して、複数の回路制御パターンに対応して熱バランスを図った設計を行う必要が生じ、汎用性に欠けるという問題がある。
Further, the power conversion device of
また、特許文献3には、冷却チューブに高圧の冷却媒体を供給することにより、冷却チューブを膨らませて電子部品に冷却チューブを密着させる構成が開示されている。しかしながら、この構成を実現するためには、冷却媒体を循環させる循環経路の全体を高耐圧設計する必要があり、現実的に困難である。また、この構成では、全ての電子部品に対する冷却チューブの押圧力が均等となってしまい、上記と同様の問題が生じる。
Further,
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、熱干渉を防ぐと共に電子部品の冷却効率を容易に調整することができる冷却器、及びこれを備えた電力変換装置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 attempt is made to provide a cooler capable of preventing thermal interference and easily adjusting the cooling efficiency of an electronic component, and a power conversion device including the cooler. To do.
第1の発明は、電子部品を冷却するための冷却器であって、
上記電子部品に密着して配されると共に内部に冷却媒体を流通させる冷媒流路を有する冷却チューブと、
該冷却チューブにおける上記電子部品とは反対側の面に隣接して配されると共に内部に上記冷却媒体よりも圧力が高い高圧流体を充填することができる高圧チューブとを有することを特徴とする冷却器にある(請求項1)。
A first invention is a cooler for cooling an electronic component,
A cooling tube that is disposed in close contact with the electronic component and has a refrigerant flow path for circulating a cooling medium therein;
A cooling system comprising: a high-pressure tube disposed adjacent to a surface of the cooling tube opposite to the electronic component and capable of being filled with a high-pressure fluid having a pressure higher than that of the cooling medium. (Claim 1).
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記冷却器においては、高圧チューブに供給する高圧流体の圧力によって、冷却チューブを電子部品に押圧することができる。即ち、高圧流体を供給した高圧チューブが膨張することにより、高圧チューブから冷却チューブに対して、半導体モジュール側へ向かう押圧力が働く。これにより、電子部品の放熱面に冷却チューブが充分に追従することとなり、冷却チューブと電子部品との間の熱抵抗を小さくして、冷却効率を向上させることができる。
Next, the effects of the present invention will be described.
In the cooler, the cooling tube can be pressed against the electronic component by the pressure of the high-pressure fluid supplied to the high-pressure tube. That is, when the high-pressure tube supplied with the high-pressure fluid expands, a pressing force from the high-pressure tube toward the semiconductor module acts on the cooling tube. As a result, the cooling tube sufficiently follows the heat radiation surface of the electronic component, and the thermal resistance between the cooling tube and the electronic component can be reduced to improve the cooling efficiency.
また、電子部品の一対の放熱面の平行度が低かったり、放熱面に反りが生じていたりする場合にも、冷却チューブがこれに追従することにより、電子部品と冷却チューブとの間に生じる隙間を小さくすることができる。それ故、両者間の熱抵抗を小さくできると共に、両者間に伝熱グリース等を介在させるにあたっても、その量を少なくすることができる。
また、上記高圧チューブに供給する高圧流体の圧力を調整することにより、冷却チューブの押圧力を調整し、高い冷却効率を確保することができる。
In addition, even when the parallelism of the pair of heat dissipation surfaces of the electronic component is low or the heat dissipation surface is warped, the clearance generated between the electronic component and the cooling tube is caused by the cooling tube following this. Can be reduced. Therefore, the thermal resistance between the two can be reduced, and the amount of the heat transfer grease or the like can be reduced between the two.
Further, by adjusting the pressure of the high-pressure fluid supplied to the high-pressure tube, the pressing force of the cooling tube can be adjusted to ensure high cooling efficiency.
また、上記冷却チューブには上記高圧チューブが密着して配されるため、その内部を流れる高圧流体が熱抵抗となり、当該冷却チューブに密着する電子部品とは別の発熱体(例えば他の電子部品)によってその冷却チューブを流れる冷却媒体の温度上昇が生じたりすることを抑制することができる。これにより、当該電子部品に対する他の電子部品等の発熱体による熱干渉を抑制することができる。 In addition, since the high-pressure tube is disposed in close contact with the cooling tube, the high-pressure fluid flowing through the cooling tube becomes a thermal resistance, and a heating element (for example, another electronic component) different from the electronic component that is in close contact with the cooling tube. ) Can prevent the temperature of the cooling medium flowing through the cooling tube from increasing. Thereby, the thermal interference by heat generating bodies, such as another electronic component, with respect to the electronic component can be suppressed.
以上のごとく、本発明によれば、熱干渉を防ぐと共に電子部品の冷却効率を容易に調整することができる冷却器を提供することができる。 As described above, according to the present invention, a cooler capable of preventing thermal interference and easily adjusting the cooling efficiency of electronic components can be provided.
第2の発明は、電子部品を冷却するための冷却器であって、
上記電子部品に密着して配されると共に内部に冷却媒体を流通させる冷媒流路を有する冷却チューブと、
該冷却チューブにおける上記電子部品とは反対側の面に隣接して配されると共に、温度に応じて膨張、収縮するサーモワックスを内部に封入してなり、積層方向に拡幅、縮幅することができる加圧チューブとを有することを特徴とする冷却器にある(請求項12)。
A second invention is a cooler for cooling an electronic component,
A cooling tube that is disposed in close contact with the electronic component and has a refrigerant flow path for circulating a cooling medium therein;
The cooling tube is arranged adjacent to the surface opposite to the electronic component and encloses a thermo wax that expands and contracts depending on the temperature, and can be expanded and contracted in the stacking direction. And a pressurizing tube capable of being provided. (Claim 12)
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記冷却器においては、加圧チューブ内のサーモワックスの膨張によって、冷却チューブを電子部品に押圧することができる。即ち、電子部品の温度が上昇して、冷却チューブ内の冷却媒体の温度が高くなると、冷却チューブに隣接配置された加圧チューブ内のサーモワックスが温度上昇して膨張する。これにより加圧チューブから冷却チューブに対して、電子部品側へ向かう押圧力が働く。これにより、電子部品の放熱面に冷却チューブが充分に追従することとなり、冷却チューブと電子部品との間の熱抵抗を小さくして、冷却効率を向上させることができる。このように、電子部品の温度が上昇して、その冷却を行う必要性が特に高まったときに、冷却効率を向上させることができる。
Next, the effects of the present invention will be described.
In the cooler, the cooling tube can be pressed against the electronic component by the expansion of the thermo wax in the pressure tube. That is, when the temperature of the electronic component rises and the temperature of the cooling medium in the cooling tube increases, the thermowax in the pressurization tube disposed adjacent to the cooling tube rises in temperature and expands. As a result, a pressing force from the pressurizing tube toward the electronic component acts on the cooling tube. As a result, the cooling tube sufficiently follows the heat radiation surface of the electronic component, and the thermal resistance between the cooling tube and the electronic component can be reduced to improve the cooling efficiency. Thus, the cooling efficiency can be improved when the temperature of the electronic component rises and the necessity of cooling the electronic component is particularly increased.
また、電子部品の一対の放熱面の平行度が低かったり、放熱面に反りが生じていたりする場合にも、冷却チューブがこれに追従することにより、電子部品と冷却チューブとの間における隙間の発生を抑制することができる。
また、上記冷却チューブには上記加圧チューブが密着して配されるため、その内部に充填されたサーモワックスが熱抵抗となり、当該冷却チューブに密着する電子部品とは別の発熱体(例えば他の電子部品)によってその冷却チューブを流れる冷却媒体の温度上昇が生じたりすることを抑制することができる。これにより、当該電子部品に対する他の電子部品等の発熱体による熱干渉を抑制することができる。
Also, when the parallelism of the pair of heat dissipation surfaces of the electronic component is low or the heat dissipation surface is warped, the cooling tube follows this, so that the gap between the electronic component and the cooling tube is reduced. Occurrence can be suppressed.
Further, since the pressurizing tube is arranged in close contact with the cooling tube, the thermowax filled therein becomes a thermal resistance, and a heating element (for example, other than the electronic component that adheres to the cooling tube). The temperature rise of the cooling medium flowing through the cooling tube can be suppressed by the electronic component). Thereby, the thermal interference by heat generating bodies, such as another electronic component, with respect to the electronic component can be suppressed.
以上のごとく、本発明によれば、熱干渉を防ぐと共に電子部品の冷却効率を容易に調整することができる冷却器を提供することができる。 As described above, according to the present invention, a cooler capable of preventing thermal interference and easily adjusting the cooling efficiency of electronic components can be provided.
参考発明として、電子部品を冷却するための冷却器であって、
上記電子部品に密着して配されると共に内部に冷却媒体を流通させる冷媒流路を有する冷却チューブと、
該冷却チューブにおける上記電子部品とは反対側の面に隣接して配されると共に、温度に応じて膨張、収縮するバネ性を有する形状記憶合金からなる加圧部材とを有することを特徴とする冷却器がある。 As a reference invention, a cooler for cooling electronic components,
A cooling tube that is disposed in close contact with the electronic component and has a refrigerant flow path for circulating a cooling medium therein;
A pressure member made of a shape memory alloy having a spring property that is arranged adjacent to a surface of the cooling tube opposite to the electronic component and expands and contracts depending on temperature is provided. There is a cooler .
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記冷却器は、冷却チューブにおける上記電子部品とは反対側の面に、上記形状記憶合金からなる加圧部材を密着配置してなる。そのため、加圧部材の膨張によって、冷却チューブを電子部品に押圧することができる。即ち、電子部品の温度が上昇して、冷却チューブ内の冷却媒体の温度が高くなると、冷却チューブに隣接配置された形状記憶合金である加圧部材が温度上昇して、積層方向に膨張するようにすることができる。これにより加圧部材から冷却チューブに対して、電子部品側へ向かう押圧力が働く。これにより、電子部品の放熱面に冷却チューブが充分に追従することとなり、冷却チューブと電子部品との間の熱抵抗を小さくして、冷却効率を向上させることができる。このように、電子部品の温度が上昇して、その冷却を行う必要性が特に高まったときに、冷却効率を向上させることができる。
Next, the effects of the present invention will be described.
The cooler is formed by closely attaching a pressure member made of the shape memory alloy to a surface of the cooling tube opposite to the electronic component. Therefore, the cooling tube can be pressed against the electronic component by the expansion of the pressure member. That is, when the temperature of the electronic component rises and the temperature of the cooling medium in the cooling tube increases, the pressure member, which is a shape memory alloy disposed adjacent to the cooling tube, rises in temperature and expands in the stacking direction. Can be. As a result, a pressing force toward the electronic component side acts on the cooling tube from the pressure member. As a result, the cooling tube sufficiently follows the heat radiation surface of the electronic component, and the thermal resistance between the cooling tube and the electronic component can be reduced to improve the cooling efficiency. Thus, the cooling efficiency can be improved when the temperature of the electronic component rises and the necessity of cooling the electronic component is particularly increased.
また、電子部品の一対の放熱面の平行度が低かったり、放熱面に反りが生じていたりする場合にも、冷却チューブがこれに追従することにより、電子部品と冷却チューブとの間における隙間の発生を抑制することができる。
また、上記冷却チューブには上記加圧部材が密着して配されるため、加圧部材の内部に空間を設けたりすることにより、この空間が熱抵抗となり、当該冷却チューブに密着する電子部品とは別の発熱体(例えば他の電子部品)によってその冷却チューブを流れる冷却媒体の温度上昇が生じたりすることを抑制することができる。これにより、当該電子部品に対する他の電子部品等の発熱体による熱干渉を抑制することができる。
Also, when the parallelism of the pair of heat dissipation surfaces of the electronic component is low or the heat dissipation surface is warped, the cooling tube follows this, so that the gap between the electronic component and the cooling tube is reduced. Occurrence can be suppressed.
In addition, since the pressurizing member is disposed in close contact with the cooling tube, by providing a space inside the pressurizing member, the space becomes a thermal resistance, and an electronic component that is in close contact with the cooling tube Can prevent the temperature of the cooling medium flowing through the cooling tube from increasing due to another heating element (for example, another electronic component). Thereby, the thermal interference by heat generating bodies, such as another electronic component, with respect to the electronic component can be suppressed.
以上のごとく、本発明によれば、熱干渉を防ぐと共に電子部品の冷却効率を容易に調整することができる冷却器を提供することができる。 As described above, according to the present invention, a cooler capable of preventing thermal interference and easily adjusting the cooling efficiency of electronic components can be provided.
第3の発明は、半導体素子を内蔵する複数の半導体モジュールを有する電力変換装置において、
上記半導体モジュールを冷却する手段として、上記第1又は第2の発明にかかる冷却器を備えてなることを特徴とする電力変換装置にある(請求項15)。
本発明によれば、熱干渉を防ぐと共に半導体モジュールの冷却効率を容易に調整することができる電力変換装置を提供することができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a power conversion device including a plurality of semiconductor modules each including a semiconductor element.
As it means for cooling the semiconductor module, in the power conversion apparatus characterized by comprising a cooling device according to the first or second aspect of the present invention (Claim 15).
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power converter device which can adjust the cooling efficiency of a semiconductor module while preventing a thermal interference can be provided.
上記第1の発明(請求項1)又は第2の発明(請求項12)において、上記高圧チューブ又は上記加圧チューブは、例えば、アルミニウム等の金属板によって構成され、ろう付け等によって内部空間を密封することができるよう構成したものとすることができる。そして、高圧チューブ又は加圧チューブは、冷却チューブとの接触面において高圧流体の圧力によって膨張変形できるよう構成されている。
また、上記電子部品としては、例えば、電力変換装置の構成部品である半導体素子を内蔵した半導体モジュールが挙げられるが、本発明の冷却器は、これに限らず、例えばリアクトル等、種々の電子部品に対応することができる。
In the first invention (Invention 1) or the second invention (Invention 12), the high-pressure tube or the pressure tube is made of, for example, a metal plate such as aluminum, and the internal space is formed by brazing or the like. It can be configured such that it can be sealed. The high-pressure tube or the pressurized tube is configured to be able to expand and deform by the pressure of the high-pressure fluid on the contact surface with the cooling tube.
In addition, examples of the electronic component include a semiconductor module including a semiconductor element that is a component of the power conversion device. However, the cooler of the present invention is not limited to this, and various electronic components such as a reactor, for example. It can correspond to.
また、上記電子部品の両面に上記冷却チューブを密着配置することができるよう構成されていることが好ましい(請求項2)。
この場合には、上記電子部品を両面から冷却することができ、冷却効率に優れた冷却器を得ることができる。
In addition, it is preferable that the cooling tube can be disposed in close contact with both surfaces of the electronic component.
In this case, the electronic component can be cooled from both sides, and a cooler with excellent cooling efficiency can be obtained.
また、上記電子部品の両面に密着配置する一対の上記冷却チューブは、折返し部を介して連続的に形成されたU字状チューブの一部によってそれぞれ構成されていてもよい(請求項3)。
この場合には、上記一対の冷却チューブを一体部品によって構成することとなるため、組付け作業性に優れた冷却器を得ることができる。
In addition, the pair of cooling tubes disposed in close contact with both surfaces of the electronic component may be configured by a part of a U-shaped tube continuously formed via a folded portion (Claim 3).
In this case, since the pair of cooling tubes is constituted by an integral part, a cooler excellent in assembling workability can be obtained.
また、上記電子部品の両面に密着配置する一対の上記冷却チューブは、環状に形成された環状チューブの一部によってそれぞれ構成されていてもよい(請求項4)。
この場合にも、上記一対の冷却チューブを一体部品によって構成することとなるため、組付け作業性に優れた冷却器を得ることができる。また、上記一対の冷却チューブの構造的強度を向上させることができる。
Further, the pair of cooling tubes arranged in close contact with both surfaces of the electronic component may be constituted by a part of the annular tube formed in an annular shape (Claim 4).
Also in this case, since the pair of cooling tubes is constituted by an integral part, a cooler excellent in assembling workability can be obtained. Further, the structural strength of the pair of cooling tubes can be improved.
また、上記一対の冷却チューブに密着配置された一対の上記高圧チューブは、折返し部を介して連続的に形成されたU字状チューブの一部によってそれぞれ構成されていることが好ましい(請求項5)。
この場合には、上記一対の高圧チューブを一体部品によって構成することとなるため、組付け作業性に優れた冷却器を得ることができる。
Preferably, the pair of high-pressure tubes arranged in close contact with the pair of cooling tubes is respectively constituted by a part of a U-shaped tube formed continuously via a folded portion. ).
In this case, since the pair of high-pressure tubes is constituted by an integral part, a cooler excellent in assembling workability can be obtained.
また、上記一対の冷却チューブに密着配置された一対の上記高圧チューブは、環状に形成された環状チューブの一部によってそれぞれ構成されていてもよい(請求項6)。
この場合にも、上記一対の高圧チューブを一体部品によって構成することとなるため、組付け作業性に優れた冷却器を得ることができる。また、上記一対の高圧チューブの構造的強度を向上させることができる。
In addition, the pair of high-pressure tubes arranged in close contact with the pair of cooling tubes may be respectively constituted by a part of the annular tube formed in an annular shape (Claim 6).
Also in this case, since the pair of high-pressure tubes is constituted by an integral part, a cooler excellent in assembling workability can be obtained. Moreover, the structural strength of the pair of high-pressure tubes can be improved.
また、上記冷却器は、複数の上記電子部品に密着する複数の上記冷却チューブを有しており、上記複数の電子部品のそれぞれに密着する上記冷却チューブに対して密着する上記高圧チューブは、互いに異なる圧力の高圧流体を導入することができるよう構成されていることが好ましい(請求項7)。
この場合には、上記複数の電子部品の間で放熱面の平行度や反り量などにバラツキがあっても、個別に電子部品に対する冷却チューブの押圧力を調整できるため、各電子部品における放熱面の平行度や反り量に応じて上記押圧力を設定することができる。これにより、上記複数の電子部品の冷却効率を効果的に向上させることができる。
The cooler includes a plurality of the cooling tubes that are in close contact with the plurality of electronic components, and the high pressure tubes that are in close contact with the cooling tubes that are in close contact with the plurality of electronic components are mutually connected. It is preferable that high-pressure fluids having different pressures can be introduced (claim 7).
In this case, even if there is variation in the parallelism or warping amount of the heat dissipation surface among the plurality of electronic components, the pressure of the cooling tube against the electronic components can be adjusted individually. The pressing force can be set according to the degree of parallelism and the amount of warpage. Thereby, the cooling efficiency of the plurality of electronic components can be effectively improved.
また、上記複数の電子部品の間に発熱量の差がある場合や隣接する電子部品の間に大きな温度差がある場合などにも、適宜、各高圧チューブの高圧流体の圧力を個別に設定して、電子部品と冷却チューブとの間の加圧力を個別に設定することができる。その結果、各電子部品の熱膨張によって生じる応力を、適切に緩和することができる。 Also, when there is a difference in calorific value between the multiple electronic components or when there is a large temperature difference between adjacent electronic components, the pressure of the high-pressure fluid in each high-pressure tube is set individually as appropriate. Thus, the applied pressure between the electronic component and the cooling tube can be set individually. As a result, the stress caused by the thermal expansion of each electronic component can be moderated appropriately.
また、上記冷却器は、複数の上記電子部品に密着する複数の上記冷却チューブを有しており、上記高圧チューブは、隣合う上記電子部品に密着する上記冷却チューブの間に挿入配置されていてもよい(請求項8)。
この場合にも、熱干渉を防ぐと共に電子部品の冷却効率を容易に調整することができる電力変換装置を提供することができる。
The cooler includes a plurality of cooling tubes that are in close contact with the plurality of electronic components, and the high-pressure tube is interposed between the cooling tubes that are in close contact with the adjacent electronic components. (Claim 8).
Also in this case, it is possible to provide a power converter that can prevent thermal interference and easily adjust the cooling efficiency of the electronic component.
また、上記冷却器は、複数の上記電子部品に密着する複数の上記冷却チューブに対して接触するように蛇行して配置された一連の上記高圧チューブを有していてもよい(請求項9)。
この場合にも、熱干渉を防ぐと共に電子部品の冷却効率を容易に調整することができる電力変換装置を提供することができる。
In addition, the cooler may include a series of the high-pressure tubes arranged in a meandering manner so as to come into contact with the plurality of cooling tubes that are in close contact with the plurality of electronic components. .
Also in this case, it is possible to provide a power converter that can prevent thermal interference and easily adjust the cooling efficiency of the electronic component.
また、上記冷却器は、上記高圧チューブに対して高圧流体の供給圧力を調整する圧力調整手段を有することが好ましい(請求項10)。
この場合には、例えば上記冷却器を電力変換装置等に組付けた後においても、適宜高圧流体の供給圧力を調整して、各電子部品の冷却効率を調整することができる。
例えば、電力変換装置の組付け時において、放熱面の平行度が低い半導体モジュール(電子部品)や、反り量が大きい半導体モジュール(電子部品)を積層する場合においても、これらの放熱面に冷却チューブが追従するように上記高耐圧チューブが冷却チューブを押圧することにより、半導体モジュール(電子部品)と冷却チューブとの間に塗布する伝熱グリースの量などを抑制することができる。さらには半導体モジュール(電子部品)の機械加工精度の緩和が可能になる。
このように、放熱設計における種々の条件の管理を緩和することができる。
更には、例えば電力変換装置の稼動時において、半導体モジュール(電子部品)の熱膨張が生じたとき、これに対応して、半導体モジュールと冷却チューブとの間の圧力を調整することが可能となる。
Moreover, it is preferable that the said cooler has a pressure adjustment means which adjusts the supply pressure of a high pressure fluid with respect to the said high pressure tube.
In this case, for example, even after the cooler is assembled to a power conversion device or the like, the supply pressure of the high-pressure fluid can be adjusted as appropriate to adjust the cooling efficiency of each electronic component.
For example, when a semiconductor module (electronic component) having a low parallelism of the heat dissipation surface or a semiconductor module (electronic component) having a large amount of warpage is stacked when the power converter is assembled, a cooling tube is provided on these heat dissipation surfaces. The high pressure resistant tube presses the cooling tube so as to follow, so that the amount of heat transfer grease applied between the semiconductor module (electronic component) and the cooling tube can be suppressed. Furthermore, the machining accuracy of the semiconductor module (electronic component) can be relaxed.
Thus, management of various conditions in the heat dissipation design can be relaxed.
Further, for example, when the thermal expansion of the semiconductor module (electronic component) occurs during operation of the power conversion device, it is possible to adjust the pressure between the semiconductor module and the cooling tube correspondingly. .
また、上記高圧流体は空気であることが好ましい(請求項11)。
この場合には、上記高圧チューブにおける熱抵抗が大きくなり、電子部品の熱干渉をより効果的に防ぐことができる。
なお、上記高圧流体は、空気以外にも、例えば、他の気体、或いはオイルや水などの液体とすることもできる。
The high-pressure fluid is preferably air (claim 11).
In this case, the thermal resistance in the high-pressure tube is increased, and the thermal interference of the electronic component can be more effectively prevented.
Note that the high-pressure fluid can be, for example, other gas or liquid such as oil or water in addition to air.
次に、上記第2の発明(請求項12)において、上記加圧チューブは、必要以上に膨張した上記サーモワックスを逃すためのバッファ部を設けてなり、該バッファ部は、上記加圧チューブ内の上記サーモワックスが収縮したときに上記バッファ部内の上記サーモワックスを上記加圧チューブ内に戻すための戻し機構を有することが好ましい(請求項13)。
この場合には、異常加熱等によりサーモワックスが必要以上に膨張したときに、加圧チューブが破裂するなどの不具合を防ぐことができる。また、上記バッファ部は上記戻し機構を有するため、加圧チューブ内におけるサーモワックスが収縮したときに、バッファ部におけるサーモワックスを加圧チューブ内に再度、円滑に戻すことができる。すなわち、バッファ部において冷却されて流動性が低下したサーモワックスを円滑に加圧チューブ内へ戻すことができる。
Next, in the second invention (invention 12), the pressurizing tube is provided with a buffer part for escaping the thermowax expanded more than necessary, and the buffer part is provided in the pressurizing tube. It is preferable to have a return mechanism for returning the thermowax in the buffer portion into the pressure tube when the thermowax is contracted.
In this case, when the thermowax expands more than necessary due to abnormal heating or the like, it is possible to prevent problems such as bursting of the pressure tube. Moreover, since the said buffer part has the said return mechanism, when the thermowax in a pressurization tube shrink | contracts, the thermowax in a buffer part can be smoothly returned in a pressurization tube again. That is, it is possible to smoothly return the thermowax that has been cooled in the buffer portion and has decreased fluidity into the pressure tube.
また、上記加圧チューブは、該加圧チューブの拡幅、縮幅を容易にするためのダイヤフラム部を設けてなることが好ましい(請求項14)。
この場合には、上記サーモワックスの膨張、収縮によって、上記加圧チューブを容易かつ確実に拡幅、縮幅させることができる。
Moreover, it is preferable that the said pressurization tube is provided with the diaphragm part for making the widening and shrinkage | contraction width of this pressurization tube easy.
In this case, the pressure tube can be easily and reliably expanded and contracted by expansion and contraction of the thermowax.
(実施例1)
本発明の実施例にかかる冷却器及びこれを備えた電力変換装置につき、図1を用いて説明する。
本例の冷却器1は、電子部品としての半導体モジュール2を冷却するための冷却器である。
冷却器1は、半導体モジュール2に密着して配されると共に内部に冷却媒体を流通させる冷媒流路を有する冷却チューブ3と、冷却チューブ3における半導体モジュール2とは反対側の面に隣接して配されると共に内部に高圧流体を充填することができる高圧チューブ5とを有する。
Example 1
A cooler according to an embodiment of the present invention and a power conversion device including the same will be described with reference to FIG.
The
The
半導体モジュール2の両面に冷却チューブ3を密着配置することができるよう構成されている。
また、冷却器1は、複数の半導体モジュール2に密着する複数の冷却チューブ3を有している。そして、複数の半導体モジュール2のそれぞれに密着する冷却チューブ3に対して密着する高圧チューブ5は、互いに異なる圧力の高圧流体を導入することができるよう構成されている。
The cooling
The
電力変換装置4は、IGBT等の半導体素子を内蔵する複数の半導体モジュール2を有し、該半導体モジュール2を冷却する手段として上記冷却器1を備えている。
電力変換装置4においては、半導体モジュール2の両面に冷却チューブ3が密着配置されていると共に、各冷却チューブ3における半導体モジュール2とは反対側の面に高圧チューブ5が密着配置されている。このように配された半導体モジュール2と一対の冷却チューブ3と一対の高圧チューブ5とによって構成される半導体冷却ユニット15が複数組、高圧チューブ5同士が面接触する状態で積層されている。
The
In the
そして、複数の冷却チューブ3は、その一端において隣合う冷却チューブ3と冷媒流路31を連結する連結部14を有する。また、積層方向の一端に配された冷却チューブ3には、冷却器1に冷却媒体を導入する冷媒導入管131及び冷却器1から冷却媒体を排出する冷媒排出管132が配設されている。
また、各冷却チューブ3の冷媒流路31には、波型に形成されたフィン32が設けてある。
また、冷却チューブ3及び高圧チューブ5は、プレス成形されたアルミニウム板をろう付け等によって接合することにより構成されている。
And the some
In addition, a
The cooling
冷媒流路31に流通させる冷却媒体としては、例えば、水やアンモニア等の自然冷媒、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、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等を用いることができる。
また、高圧流体としては、空気(圧縮空気)を用いる。
Examples of the cooling medium to be circulated in the
Air (compressed air) is used as the high-pressure fluid.
そして、上記冷却媒体が冷却チューブ3の冷媒流路31を流れる際に、冷却チューブ3に密着した半導体モジュール2と熱交換して、半導体モジュール2を冷却する。また、上記高圧流体が高圧チューブ5内に導入されることにより、高圧チューブ5が膨張し、これに隣接配置された冷却チューブ3を押圧し、半導体モジュール2に対する密着度を高める。これにより、半導体モジュール2と冷却チューブ3との間の熱抵抗を低減して、熱交換効率を高めることができるよう構成されている。
And when the said cooling medium flows through the refrigerant |
また、半導体モジュール2は、被制御電流が入出する電極端子(図示略)と、半導体素子を制御する制御回路基板42に接続される制御端子21とを有する。
また、電力変換装置4の構成部品は、筐体41の内部に収容されている。そして、積層方向の両端に配された高圧チューブ5は、筐体41の内壁面411に密着している。また、冷媒導入口131及び冷媒排出口132は、筐体41から突出している。
Further, the
Further, the components of the
また、高圧チューブ5には、電力変換装置4の製造過程において、高圧流体を所定の圧力となるように供給する。そして、高圧流体を充填した状態で、高圧チューブ5の出入口を密封する。
The high-
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記冷却器1においては、高圧チューブ5に供給する高圧流体の圧力によって、冷却チューブ3を半導体モジュール2に押圧することができる。即ち、高圧流体を供給した高圧チューブ5が膨張することにより、高圧チューブ5から冷却チューブ3に対して、半導体モジュール2側へ向かう押圧力が働く。これにより、半導体モジュール2の放熱面24に冷却チューブ3が充分に追従することとなり、冷却チューブ3と半導体モジュール2との間の熱抵抗を小さくして、冷却効率を向上させることができる。
Next, the function and effect of this example will be described.
In the
また、半導体モジュール2の一対の放熱面24の平行度が低かったり、放熱面24に反りが生じていたりする場合にも、冷却チューブ3がこれに追従することにより、半導体モジュール2と冷却チューブ3との間に生じる隙間を小さくすることができる。それ故、両者間の熱抵抗を小さくできると共に、両者間に伝熱グリース等を介在させるにあたっても、その量を少なくすることができる。
また、高圧チューブ5に供給する高圧流体の圧力を調整することにより、半導体モジュール2の放熱面24の平行度や反り量等の個体差に応じて、冷却チューブ3の押圧力を調整し、高い冷却効率を確保することができる。
In addition, when the parallelism of the pair of heat radiation surfaces 24 of the
Further, by adjusting the pressure of the high-pressure fluid supplied to the high-
また、冷却チューブ3には高圧チューブ5が密着して配されるため、その内部を流れる高圧流体が熱抵抗となり、当該冷却チューブ3に密着する半導体モジュール2とは別の半導体モジュール2によってその冷却チューブ3を流れる冷却媒体の温度上昇が生じたりすることを抑制することができる。これにより、当該半導体モジュール2に対する他の半導体モジュール2等の発熱体による熱干渉を抑制することができる。即ち、互いに隣合う半導体モジュール2同士の間で、熱干渉を招くことを抑制することができる。
Further, since the high-
また、各高圧チューブ5は、互いに異なる圧力の高圧流体を導入することができるよう構成されている。そのため、上記複数の半導体モジュール2の間で放熱面24の平行度や反り量などにバラツキがあっても、個別に半導体モジュール2に対する冷却チューブ3の押圧力を調整できるため、各半導体モジュール2における放熱面24の平行度や反り量に応じて上記押圧力を設定することができる。これにより、上記複数の半導体モジュール2の冷却効率を効果的に向上させることができる。
Moreover, each
また、上記複数の半導体モジュール2の間に発熱量の差がある場合や隣接する半導体モジュール2の間に大きな温度差がある場合などにも、適宜、各高圧チューブ5の高圧流体の圧力を個別に設定して、半導体モジュール2と冷却チューブ3との間の加圧力を個別に設定することができる。その結果、各半導体モジュール2の熱膨張によって生じる応力を、適切に緩和することができる。
Also, when there is a difference in the amount of heat generated between the plurality of
また、複数の半導体モジュール2と複数の冷却チューブ3とを積層方向に一括して押圧する場合とは異なり、冷却チューブ3を半導体モジュール2に押圧したときの半導体モジュール2の位置変化が小さい。そのため、半導体モジュール2の制御端子21の位置ずれが小さく、制御回路基板42との接続性に影響を与え難いという利点もある。
Further, unlike the case where the plurality of
また、高圧チューブ5に導入する高圧流体として空気を用いることにより、高圧チューブ5における熱抵抗が大きくなり、半導体モジュール2の熱干渉をより効果的に防ぐことができる。
Moreover, by using air as the high-pressure fluid introduced into the high-
以上のごとく、本例によれば、熱干渉を防ぐと共に半導体モジュールの冷却効率を容易に調整することができる冷却器及び電力変換装置を提供することができる。 As described above, according to this example, it is possible to provide a cooler and a power converter that can prevent thermal interference and easily adjust the cooling efficiency of the semiconductor module.
(実施例2)
本例は、図2〜図5に示すごとく、半導体モジュール2の両面に密着配置する一対の冷却チューブ3が、折返し部33を介して連続的に形成されたU字状チューブ30の一部によってそれぞれ構成された例である。
また、上記一対の冷却チューブ3に密着配置された一対の高圧チューブ5は、折返し部53を介して連続的に形成されたU字状チューブ50の一部によってそれぞれ構成されている。
(Example 2)
In this example, as shown in FIGS. 2 to 5, a pair of
Further, the pair of high-
図2、図3に示すごとく、上記冷却チューブ3を構成するU字状チューブ30は、上記折返し部33において、冷媒入口331と冷媒出口332とを設けている。これにより、冷媒入口331から導入された冷却媒体wは、2つの冷却チューブ3の冷媒流路31に分岐して循環した後、冷媒出口332において合流して排出される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
また、図2、図4に示すごとく、上記高圧チューブ5を構成するU字状チューブ50は、上記折返し部53において、高圧流体出入口531を設けている。これにより、2つの高圧チューブ5に共通の高圧流体出入口531から高圧流体を導入することができる。また、高圧流体が高圧チューブ5から抜けないように封止する方法として、例えば、高圧流体出入口531に逆止弁を設けたり、高圧流体を導入した後に高圧流体出入口531をかしめたりする方法がある。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
また、図2に示すごとく、冷却チューブ3のU字状チューブ30は、高圧チューブ5のU字状チューブ50の内側に、互いの折返し部33、53が重なるように、接触配置されている。このとき、冷却チューブ3のU字状チューブ30に設けた冷媒入口331と冷媒出口332とが、高圧チューブ5のU字状チューブ50の折返し部53に干渉しないように、U字状チューブ50の折返し部53の幅が、他の部分よりも小さくなっている。
Further, as shown in FIG. 2, the
図2に示す、半導体モジュール2と冷却チューブ3のU字状チューブ30と耐高圧チューブ5のU字状チューブ50とによって構成される半導体冷却ユニット15は、図5に示すごとく、筐体41の内側において積層配置される。これにより、高圧チューブ5へ高圧流体aを導入したとき、高圧チューブ5が冷却チューブ3側へ膨張し、冷却チューブ3が半導体モジュール2に押圧される。なお、図5において破線にて示した輪郭は、高圧チューブ5が膨張したときの状態を表す。
The
また、各冷却チューブ3のU字状チューブ30にそれぞれ設けた冷媒入口331及び冷媒出口332とは、それぞれ冷媒供給用ヘッダ及び冷媒排出用ヘッダ(図示略)に接続されている。冷媒供給用ヘッダ及び冷媒排出用ヘッダは、それぞれ冷却器1の冷媒導入管131及び冷媒排出管132(図1参照)に接続されている。
その他は、実施例1と同様である。
The
Others are the same as in the first embodiment.
本例の場合には、上記一対の冷却チューブ3及び上記一対の高圧チューブ5を、それぞれ一体部品(U字状チューブ30、50)によって構成することとなるため、組付け作業性に優れた冷却器1を得ることができる。
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, the pair of
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
(実施例3)
本例は、図6に示すごとく、互いの折返し部33、53が反対側に配置されるように、冷却チューブ3のU字状チューブ30と高圧チューブ5のU字状チューブ50とを重ね合わせた例である。
この場合、高圧チューブ5のU字状チューブ50における折返し部53の幅は、特に小さくする必要はなく、他の部分と同等の幅を有する。
その他は、実施例2と同様の構成を有し、同様の作用効果を得ることができる。
(Example 3)
In this example, as shown in FIG. 6, the
In this case, the width of the folded
Others have the same configuration as that of the second embodiment, and the same operational effects can be obtained.
(実施例4)
本例は、図7〜図9に示すごとく、冷却チューブ3の冷媒流路31にフィン32を設けると共に、高圧チューブ5における冷却チューブ3側の面に突起面54を設けた例である。
また、冷却チューブ3のU字状チューブ30における折返し部33には、冷媒入口331と冷媒出口332との間の冷媒流路31を分断する遮蔽部333を設けている。
(Example 4)
In this example, as shown in FIGS. 7 to 9,
Further, the folded
これにより、冷媒入口331から導入された冷却媒体wが一対の冷却チューブ3に分岐して流れ、フィン32に沿って各冷却チューブ3の冷媒流路31の全体に略均等に循環する。そして、冷却媒体wは、冷媒出口332から排出される。
ここで、フィン32は、半導体モジュール2に内蔵された半導体素子23に略対応する位置に形成されており、この部分において冷却媒体wがフィン32を介して発熱源である半導体素子23と充分に熱交換することができるよう構成されている。
As a result, the cooling medium w introduced from the
Here, the
また、高圧チューブ5に設けられた突起面54は、半導体モジュール2に内蔵された半導体素子23に略対応する位置に形成されている。これにより、特に半導体素子23の配設位置において、高圧チューブ5の押圧力が冷却チューブ3に大きく働き、半導体モジュール2と冷却チューブ3との密着度が向上し、この部分において特に冷却効率を向上させることができる。
その他は、実施例2と同様の構成を有し、同様の作用効果を得ることができる。
なお、上記突起面54に代えて、この部分を特に変形しやすい構造としたり、或いは、この部分に対応する半導体モジュールの面に突出面を設けたり、反りを設けたりすることにより、上記と同様の作用効果を得ることができる。
Further, the protruding
Others have the same configuration as that of the second embodiment, and the same operational effects can be obtained.
It should be noted that, in place of the
(実施例5)
本例は、図10に示すごとく、半導体モジュール2の両面に密着配置する一対の冷却チューブ3が、環状に形成された環状チューブ300の一部によってそれぞれ構成された例である。
即ち、一対の冷却チューブ3が、その両端部において折返し部33によって連結された状態となっている。
その他は、実施例2と同様である。
(Example 5)
In this example, as shown in FIG. 10, the pair of
In other words, the pair of
Others are the same as in the second embodiment.
本例の場合にも、上記一対の冷却チューブ3を一体部品(環状チューブ300)によって構成することとなるため、組付け作業性に優れた冷却器を得ることができる。また、上記一対の冷却チューブ3の構造的強度を向上させることができる。
その他、実施例2と同様の作用効果を有する。
Also in the case of this example, the pair of
In addition, the same effects as those of the second embodiment are obtained.
(実施例6)
本例は、図11に示すごとく、環状チューブ300の一方の折返し部33に冷媒入口331を設け、他方の折返し部33に冷媒出口332を設けた例である。
また、冷媒入口331と冷媒出口332とは、環状チューブ300の略対角位置に配されている。
その他は、実施例5と同様の構成を有し、同様の作用効果を得ることができる。
(Example 6)
In this example, as shown in FIG. 11, the
In addition, the
Others have the same configuration as that of the fifth embodiment, and the same operational effects can be obtained.
なお、上記実施例5、6の構成において、一対の冷却チューブ3に密着配置された一対の高圧チューブ5を、環状に形成された環状チューブの一部によってそれぞれ構成することもできる。
In addition, in the structure of the said Example 5, 6, a pair of
(実施例7)
本例は、図12〜図14に示すごとく、高圧チューブ5に対して高圧流体の供給圧力を調整する圧力調整手段61を有する冷却器1及びこれを備えた電力変換装置4の例である。
本例の電力変換装置4は、上記実施例3において示した半導体モジュール2と一対の冷却チューブ3と一対の高圧チューブ5とによって構成される半導体冷却ユニット15を、複数積層配置した状態で、筐体41内に収容している。
(Example 7)
This example is an example of the
The
そして、各半導体冷却ユニット15における高圧チューブ5に対して、高圧流体の供給圧力を調整する圧力調整手段61をそれぞれ設けている。
即ち、各半導体冷却ユニット15における高圧チューブ5は、互いに異なる圧力(P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7)の高圧流体を導入することができるよう構成されている。また、これらの圧力は、例えば、図12に示すごとく、各半導体モジュール2の温度をモニタしながら、これらの温度(T1、T2、・・、Tn)が所定の温度範囲になるように設定する。即ち、モニタされた温度情報を基に、制御部420において、各半導体モジュール2に密着する冷却チューブ3を押圧する高圧チューブ5に供給する圧力を制御する。また、この圧力自体もモニタしながら、所定の圧力が加わるように制御している。
なお、半導体モジュール2の温度検出は、例えば、半導体モジュール2に内蔵したサーミスタ等の温度検出器によって行うことができる。
And the pressure adjustment means 61 which adjusts the supply pressure of a high pressure fluid with respect to the
That is, the high-
The temperature detection of the
また、図13、図14に示すごとく、半導体モジュール2は、IGBT等の半導体素子201とダイオード202とを、それぞれ2個ずつ内蔵した、いわゆる2in1型の半導体モジュールである。半導体モジュール2は、制御端子21及び電極端子22とを有する。冷却チューブ3は、半導体モジュール2の本体部20を覆うように、半導体モジュール2の両面に密着している。また、冷却チューブ3に設けた冷媒入口331と冷媒出口332とは、それぞれ、冷媒供給用ヘッダ141と冷媒排出用ヘッダ142とに接続されている。
その他は、実施例1と同様である。
13 and 14, the
Others are the same as in the first embodiment.
本例においては、冷却器1が圧力調整手段61を有するため、例えば冷却器1を電力変換装置4に組付けた後においても、適宜高圧流体の供給圧力を調整して、各半導体モジュール2の放熱面24の平行度や反り量等の個体差に起因する冷却効率のバラツキを抑制することができる。
そして、これにより、電力変換装置4の組付け時において、半導体モジュール2と冷却チューブ3との間に塗布する伝熱グリースの量を少なくできたり、半導体モジュール2の放熱面24の平行度、反り量などの機械加工精度の緩和が可能になるなど、放熱設計における種々の条件の管理を緩和することができる。
In this example, since the
As a result, when the
更には、電力変換装置4の稼動時において、半導体モジュール2の熱膨張が生じたとき、これに対応して、半導体モジュール2と冷却チューブ3との間の圧力を調整することが可能となる。即ち、半導体モジュール2が膨張したときには高圧流体の供給圧力を下げ、また、半導体モジュール2が収縮したときには高圧流体の供給圧力を上げ、これにより、半導体モジュール2と冷却チューブ3との間の圧力を所定の範囲に保つこともできる。
Further, when the
また、上記複数の半導体モジュール2の間に発熱量の差がある場合や隣接する半導体モジュール2の間に大きな温度差がある場合など、適宜、各高圧チューブ5の高圧流体の圧力を個別に設定して、半導体モジュール2と冷却チューブ3との間の加圧力を個別に設定することができる。その結果、各半導体モジュール2の熱膨張によって生じる応力を、適切に緩和することができる。
In addition, when there is a difference in calorific value between the plurality of
また、各高圧チューブ5は、互いに異なる圧力の高圧流体を導入することができるよう構成されている。そのため、上記複数の半導体モジュール2の間で放熱面24の平行度や反り量などにバラツキがあっても、個別に半導体モジュール2に対する冷却チューブ3の押圧力を調整できるため、各半導体モジュール2における放熱面24の平行度や反り量に応じて上記押圧力を設定することができる。これにより、上記複数の半導体モジュール2の冷却効率を効果的に向上させることができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
Moreover, each
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
(実施例8)
本例は、図15に示すごとく、複数の半導体モジュール2に密着する複数の冷却チューブ3に対して接触するように蛇行して配置された一連の高圧チューブ5を有する冷却器1、及びこれを備えた電力変換装置4の例である。
本例の冷却器1においては、高圧チューブ5が一連に形成されているため、圧力調整手段61は1個であり、全ての冷却チューブ3に対して、同じ圧力の押圧力を付与することとなる。
(Example 8)
In this example, as shown in FIG. 15, a
In the
それ故、全ての半導体モジュール2の温度をモニタして、これらの温度が上昇しすぎないように、制御部420において総合的に判断しながら、高圧チューブ5に供給する高圧流体の圧力Pを調整する。
その他は、実施例7と同様である。
Therefore, the temperature P of all the
Others are the same as in Example 7.
本例の場合にも、熱干渉を防ぐと共に半導体モジュールの冷却効率を容易に調整することができる電力変換装置を提供することができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
Also in the case of this example, it is possible to provide a power conversion device that can prevent thermal interference and easily adjust the cooling efficiency of the semiconductor module.
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
(実施例9)
本例は、図16に示すごとく、隣合う半導体モジュール2に密着する冷却チューブ3の間に、高圧チューブ5が一層挿入配置された電力変換装置4の例である。
即ち、実施例1(図1)に示す電力変換装置4は冷却チューブ3の間に二層の高圧チューブ5が配されているが、この二層分の高圧チューブ5を一層の高圧チューブ5に置き換えた状態としたのが、本例の電力変換装置4である。
Example 9
This example is an example of the
That is, in the
そして、本例の電力変換装置4は、「半導体モジュール2とこれを挟持する一対の冷却チューブ3と更にこれを挟持する一対の高圧チューブ5とによって構成される半導体冷却ユニット15」と、「半導体モジュール2とこれを挟持する一対の冷却チューブ3とによって構成される半導体冷却ユニット150」とを交互に積層することによって得ることができる。
その他は、実施例1と同様である。
And the
Others are the same as in the first embodiment.
本例の場合には、より小型の冷却器1及びこれを備えた電力変換装置4を得ることができる。
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, a
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
(実施例10)
本例は、図17〜図22に示すごとく、温度に応じて膨張、収縮するサーモワックス61を封入した加圧チューブ6によって冷却チューブ3を半導体モジュール2に押圧することができるよう構成した冷却器1の例である。
すなわち、本例の冷却器1は、半導体モジュール2に密着して配される冷却チューブ3と、該冷却チューブ3における半導体モジュール2とは反対側の面に隣接して配された加圧チューブ6とを有する。加圧チューブ6は、サーモワックス61を内部に封入してなり、積層方向に拡幅、縮幅することができるよう構成されている。
(Example 10)
In this example, as shown in FIGS. 17 to 22, a cooler configured such that the cooling
That is, the
図17〜図19に示すごとく、加圧チューブ6は、冷却チューブ3と一体化されており、加圧チューブ6における積層方向の両面に一対の冷却チューブ3が形成されている。
加圧チューブ6は、その拡幅、縮幅を容易にするためのダイヤフラム部62を設けてなる。ダイヤフラム部62は、加圧チューブ6の厚み方向に直交する方向の端部に、設けられ、図22に示すごとく、その変形によって、加圧チューブ6の厚み方向の幅を拡張させたり、縮小させたりすることができる。
As shown in FIGS. 17 to 19, the
The pressurizing
また、加圧チューブ6は、必要以上に膨張したサーモワックス61を逃すためのバッファ部63を設けてなる。また、バッファ部63は、加圧チューブ6内のサーモワックス61が収縮したときにバッファ部63内のサーモワックス61を加圧チューブ6内に戻すための戻し機構64を有する。該戻し機構64は、バッファ部63内において摺動可能なピストン641と該ピストン641を押圧するコイルバネ642とからなる。
なお、サーモワックス61は、例えば、所定の温度(例えば60〜65℃)を境にして急激に流動性が変化し、体積が変化するように調整した脂肪酸などを原料としたロウ状の固体または半固体樹脂からなるものによって構成することができる。
その他は、実施例1と同様である。
The pressurizing
The
Others are the same as in the first embodiment.
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記冷却器1においては、加圧チューブ6内のサーモワックス61の膨張によって、冷却チューブ3を半導体モジュール2に押圧することができる。即ち、半導体モジュール2の温度が上昇して、冷却チューブ3内の冷却媒体の温度が高くなると、冷却チューブ3に隣接配置された加圧チューブ6内のサーモワックス61が温度上昇して膨張する。これにより、図22(B)に示すごとく、加圧チューブ6が厚み方向に拡幅する。このとき、加圧チューブ6に設けられたダイヤフラム部62が変形することにより、加圧チューブ6が容易に拡幅する。
Next, the function and effect of this example will be described.
In the
そのため、加圧チューブ6から冷却チューブ3に対して、半導体モジュール2側へ向かう押圧力が働く。これにより、半導体モジュール2の放熱面に冷却チューブ3が充分に追従することとなり、冷却チューブ3と半導体モジュール2との間の熱抵抗を小さくして、冷却効率を向上させることができる。
Therefore, a pressing force directed toward the
このように、半導体モジュール2の温度が上昇して、その冷却を行う必要性が特に高まったときに、冷却効率を向上させることができる。
なお、半導体モジュール2の温度が低くなった場合には、サーモワックス61の温度が低下するために、サーモワックス61は収縮して、図22(A)に示すごとく、加圧チューブ6は厚み方向に縮幅する。
Thus, the cooling efficiency can be improved when the temperature of the
Note that when the temperature of the
また、半導体モジュール2の一対の放熱面の平行度が低かったり、放熱面に反りが生じていたりする場合にも、冷却チューブ3がこれに追従することにより、半導体モジュール2と冷却チューブ3との間における隙間の発生を抑制することができる。
また、冷却チューブ3には加圧チューブ6が密着して配されるため、その内部に充填されたサーモワックス61が熱抵抗となり、当該冷却チューブ3に密着する半導体モジュール2とは別の発熱体(当該冷却チューブ3における反対側面に配された半導体モジュール2)によってその冷却チューブ3を流れる冷却媒体の温度上昇が生じたりすることを抑制することができる。これにより、当該半導体モジュール2に対する他の半導体モジュール2による熱干渉を抑制することができる。
Further, when the parallelism of the pair of heat radiation surfaces of the
Further, since the
また、加圧チューブ6はバッファ部63を設けてなるため、異常加熱等によりサーモワックス61が必要以上に膨張したときに、加圧チューブ6が破裂するなどの不具合を防ぐことができる。また、図21に示すごとく、バッファ部63は戻し機構64を有するため、加圧チューブ6内におけるサーモワックス61が収縮したときに、バッファ部63におけるサーモワックス61を加圧チューブ6内に再度、円滑に戻すことができる。すなわち、バッファ部61において冷却されて流動性が低下したサーモワックス61を円滑に加圧チューブ6内へ戻すことができる。
Moreover, since the pressurizing
以上のごとく、本例によれば、熱干渉を防ぐと共に半導体モジュール2の冷却効率を容易に調整することができる冷却器を提供することができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
As described above, according to this example, it is possible to provide a cooler capable of preventing thermal interference and easily adjusting the cooling efficiency of the
In addition, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
(参考例)
本例は、図23に示すごとく、上記実施例10に示したサーモワックス61を封入した加圧チューブ61の代わりに、温度に応じて膨張、収縮するバネ性を有する形状記憶合金からなる加圧部材7を用いた冷却器1の例である。なお、図23においては、加圧部材7の両面に配設した冷却チューブ3の記載は省略してある。
上記加圧部材7は、実施例10と同様に、一対の冷却チューブ3の間に配された管状のチューブであり、加圧部材7の厚み方向に直交する方向の端部に、ダイヤフラム部72を設けてなる。該ダイヤフラム部72は、低温時においては、図23(A)に示すごとく、波型上に形成され、高温時においては、図23(B)に示すごとく、略直線状に伸びる。
( Reference example )
In this example, as shown in FIG. 23, instead of the pressurizing
The
これにより、加圧部材7は、低温時には縮幅し、高温時には拡幅することにより、温度に応じて、冷却チューブ3の半導体モジュール2への押圧力を変化させることができるよう構成されている。
その他は、実施例10と同様である。
Thereby, the pressurizing
Others are the same as in Example 10.
本例の冷却器1は、冷却チューブ3における上記半導体モジュール2とは反対側の面に、形状記憶合金からなる加圧部材7を密着配置してなる。そのため、加圧部材7の膨張によって、冷却チューブ3を半導体モジュール2に押圧することができる。即ち、半導体モジュール2の温度が上昇して、冷却チューブ3内の冷却媒体の温度が高くなると、冷却チューブ3に隣接配置された形状記憶合金である加圧部材7が温度上昇して、積層方向に膨張するようにすることができる。これにより加圧部材7から冷却チューブ3に対して、半導体モジュール2側へ向かう押圧力が働く。これにより、半導体モジュール2の放熱面に冷却チューブ3が充分に追従することとなり、冷却チューブ3と半導体モジュール2との間の熱抵抗を小さくして、冷却効率を向上させることができる。このように、半導体モジュール2の温度が上昇して、その冷却を行う必要性が特に高まったときに、冷却効率を向上させることができる。
The
また、半導体モジュール2の一対の放熱面の平行度が低かったり、放熱面に反りが生じていたりする場合にも、冷却チューブ3がこれに追従することにより、半導体モジュール2と冷却チューブとの間における隙間の発生を抑制することができる。
また、冷却チューブ3には加圧部材7が密着して配されるため、加圧部材7の内部に空間70を設けることにより、この空間が熱抵抗となり、当該冷却チューブ3に密着する半導体モジュール2とは別の発熱体(当該冷却チューブ3における反対側面に配された半導体モジュール2)によってその冷却チューブ3を流れる冷却媒体の温度上昇が生じたりすることを抑制することができる。これにより、当該半導体モジュール2に対する他の半導体モジュール2による熱干渉を抑制することができる。
その他、実施例10と同様の作用効果を得ることができる。
Further, when the parallelism of the pair of heat radiation surfaces of the
In addition, since the
In addition, the same effects as those of the tenth embodiment can be obtained.
1 冷却器
2 半導体モジュール
3 冷却チューブ
31 冷媒流路
4 電力変換装置
5 高圧チューブ
6 加圧チューブ
61 サーモワックス
7 加圧部材
DESCRIPTION OF
Claims (15)
上記電子部品に密着して配されると共に内部に冷却媒体を流通させる冷媒流路を有する冷却チューブと、
該冷却チューブにおける上記電子部品とは反対側の面に隣接して配されると共に内部に上記冷却媒体よりも圧力が高い高圧流体を充填することができる高圧チューブとを有することを特徴とする冷却器。 A cooler for cooling electronic components,
A cooling tube that is disposed in close contact with the electronic component and has a refrigerant flow path for circulating a cooling medium therein;
A cooling system comprising: a high-pressure tube disposed adjacent to a surface of the cooling tube opposite to the electronic component and capable of being filled with a high-pressure fluid having a pressure higher than that of the cooling medium. vessel.
上記電子部品に密着して配されると共に内部に冷却媒体を流通させる冷媒流路を有する冷却チューブと、
該冷却チューブにおける上記電子部品とは反対側の面に隣接して配されると共に、温度に応じて膨張、収縮するサーモワックスを内部に封入してなり、積層方向に拡幅、縮幅することができる加圧チューブとを有することを特徴とする冷却器。 A cooler for cooling electronic components,
A cooling tube that is disposed in close contact with the electronic component and has a refrigerant flow path for circulating a cooling medium therein;
The cooling tube is arranged adjacent to the surface opposite to the electronic component and encloses a thermo wax that expands and contracts depending on the temperature, and can be expanded and contracted in the stacking direction. A cooler characterized by having a pressurizing tube.
上記半導体モジュールを冷却する手段として、請求項1〜14のいずれか一項に記載の冷却器を備えてなることを特徴とする電力変換装置。A power converter comprising the cooler according to any one of claims 1 to 14 as means for cooling the semiconductor module.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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