JP4941398B2 - Stacked cooler - Google Patents

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Description

本発明は、複数の発熱体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 a plurality of heating elements from both sides.

従来、半導体素子を内蔵した半導体モジュール(発熱体)の放熱を行うために、半導体モジュールを両面から挟持するように冷却管を配設して構成される積層型冷却器が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, in order to dissipate heat from a semiconductor module (heating element) incorporating a semiconductor element, a multilayer cooler configured by disposing a cooling pipe so as to sandwich the semiconductor module from both sides has been proposed (for example, , See Patent Document 1).

この積層型冷却器においては、半導体モジュールと冷却管とが交互に積層された構成となっている。そして、積層された複数の冷却管は、連通部材によって連通され、冷却媒体が各冷却管に流通するよう構成されている。さらに、1つの冷却管に対して、複数の半導体モジュールが冷却媒体流れ方向に直列に配置されている。
特開2005−191527号公報
This stacked cooler has a configuration in which semiconductor modules and cooling pipes are alternately stacked. The plurality of stacked cooling pipes are communicated with each other by a communicating member so that a cooling medium flows through each cooling pipe. Further, a plurality of semiconductor modules are arranged in series in the cooling medium flow direction with respect to one cooling pipe.
JP 2005-191527 A

しかしながら、上記従来の積層型冷却器において、小型化やコスト削減のために、図7(a)に示すように半導体モジュールJ2への半導体素子J20の集積化を図ると、半導体モジュールJ2全体の発熱量が増大してしまう。このため、図7(b)に示すように、冷却媒体流れ下流側では冷却媒体温度が上昇し、冷却管J3の表面温度が上昇する。その結果、冷却媒体流れ下流側に配置された半導体モジュールJ2を十分に冷却できず、半導体素子J20の許容温度を超えてしまうという問題がある。   However, in the conventional stacked cooler, if the semiconductor element J20 is integrated in the semiconductor module J2 as shown in FIG. 7A in order to reduce the size and reduce the cost, the entire semiconductor module J2 generates heat. The amount will increase. For this reason, as shown in FIG. 7B, the cooling medium temperature rises on the downstream side of the cooling medium flow, and the surface temperature of the cooling pipe J3 rises. As a result, there is a problem that the semiconductor module J2 disposed on the downstream side of the cooling medium flow cannot be sufficiently cooled and exceeds the allowable temperature of the semiconductor element J20.

本発明は、上記点に鑑み、1つの冷却管に対して複数の発熱体が冷却媒体流れ方向に直列に配置された積層型冷却器において、冷却媒体流れ下流側に配置された発熱体に対する冷却性能を向上させることを目的とする。   In view of the above points, the present invention provides a cooling system for a heating element disposed downstream of a cooling medium flow in a stacked cooler in which a plurality of heating elements are arranged in series in the cooling medium flow direction with respect to one cooling pipe. The purpose is to improve performance.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、冷却媒体が流通する冷媒通路(30)を有する扁平状に形成された複数の冷却管(3)と、複数の冷却管(3)を連通する連通部材(4)とを備え、複数の冷却管(3)は、発熱体(2)と当接する2つの面(311a、312a)を有しているとともに、冷却管(3)と交互に配置される発熱体(2)を両面から挟持できるように積層配置されており、発熱体(2)は、冷却管(3)の2つの面(311a、312a)のそれぞれに対して複数個ずつ設けられているとともに、冷却媒体の流れ方向に直列に配置されており、発熱体(2)は、1つの冷却管(3)に対して複数設けられているとともに、冷却媒体の流れ方向に直列に配置されており、冷却管(3)の積層方向および冷却媒体の流れ方向に対して共に直交する方向を、冷却管幅方向としたとき、発熱体(2)は、冷却管(3)における冷却管幅方向略中央部に配置されており、冷媒通路(30)内には、冷媒通路(30)の冷却管幅方向外側を流れている冷却媒体を、冷媒通路(30)の冷却管幅方向内側へ導く第1ガイド部材(41、42)と、冷媒通路(30)の冷却管幅方向内側を流れている冷却媒体を、冷媒通路(30)の冷却管幅方向外側へ導く第2ガイド部材(43)とが設けられていることを特徴としている。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a plurality of cooling pipes (3) formed in a flat shape having a refrigerant passage (30) through which a cooling medium flows, and a plurality of cooling pipes (3). And the plurality of cooling pipes (3) have two surfaces (311a, 312a) that come into contact with the heating element (2) and the cooling pipe (3). The heating elements (2) arranged alternately are stacked so as to be sandwiched from both sides, and a plurality of heating elements (2) are provided for each of the two surfaces (311a, 312a) of the cooling pipe (3). The heating elements (2) are arranged in series in the flow direction of the cooling medium, and a plurality of heating elements (2) are provided for one cooling pipe (3), and the flow direction of the cooling medium. Are arranged in series, and the cooling pipe (3) stacking direction and cooling When the direction perpendicular to the flow direction of the body is the cooling pipe width direction, the heating element (2) is arranged in the cooling pipe width direction substantially in the center of the cooling pipe (3), and the refrigerant passage ( 30), a first guide member (41, 42) for guiding the cooling medium flowing in the cooling pipe width direction outside of the refrigerant passage (30) to the cooling pipe width direction inside of the refrigerant passage (30), and the refrigerant A second guide member (43) that guides the cooling medium flowing in the cooling pipe width direction inside of the passage (30) to the cooling pipe width direction outside of the refrigerant passage (30) is provided.

発熱体(2)が冷却管(3)の冷却管幅方向略中央部に配置されている場合、冷却管(3)における発熱体(2)と対向する部位を通過した冷却媒体のうち、冷却管幅方向内側(冷却管幅方向における中央部近傍)を通過した冷却媒体の温度が、冷却管幅方向外側(冷却管幅方向における両縁部)を通過した冷却媒体の温度より高くなる。   When the heating element (2) is arranged at the substantially central portion in the cooling pipe width direction of the cooling pipe (3), the cooling medium out of the cooling medium that has passed through the portion facing the heating element (2) in the cooling pipe (3) is cooled. The temperature of the cooling medium that has passed through the inside in the tube width direction (near the center in the cooling tube width direction) is higher than the temperature of the cooling medium that has passed through the outside in the cooling tube width direction (both edges in the cooling tube width direction).

このため、冷却管(3)内に第1ガイド部材(41、42)を設け、冷媒通路(30)の冷却管幅方向外側を流れている比較的低温の冷却媒体を、冷媒通路(30)の冷却管幅方向内側へ導くとともに、冷却管(3)内に第2ガイド部材(43)を設け、冷媒通路(30)の冷却管幅方向内側を流れている比較的高温の冷却媒体を、冷媒通路(30)の冷却管幅方向外側へ導くことで、第1、第2ガイド部材(41〜43)の冷却媒体流れ下流側において、冷却管幅方向中央部を流れる冷却媒体の温度を低下させることができる。これにより、冷却媒体流れ下流側に配置された発熱体(2)に対する冷却性能を向上させることが可能となる。   Therefore, the first guide members (41, 42) are provided in the cooling pipe (3), and the relatively low-temperature cooling medium flowing outside the refrigerant passage (30) in the cooling pipe width direction is supplied to the refrigerant passage (30). And a second guide member (43) is provided in the cooling pipe (3), and a relatively high-temperature cooling medium flowing inside the cooling pipe width direction of the refrigerant passage (30), By guiding the refrigerant passage (30) to the outer side in the cooling pipe width direction, the temperature of the cooling medium flowing in the central portion in the cooling pipe width direction is lowered on the downstream side of the cooling medium flow in the first and second guide members (41 to 43). Can be made. Thereby, it becomes possible to improve the cooling performance with respect to the heat generating body (2) arranged on the downstream side of the cooling medium flow.

また、請求項2に記載の発明では、冷却管(3)は、発熱体(2)と当接する第1主面(311a)を有する第1管壁(311b)に面した第1冷媒通路(301)と、第1主面(311a)の反対側において発熱体(2)と当接する第2主面(312a)を有する第2管壁(312b)に面した第2冷媒通路(302)とを設けて、冷媒通路を冷却管(3)の積層方向に2段形成して構成されており、第1冷媒通路(301)と第2冷媒通路(302)とは、第1管壁(311b)と第2管壁(312b)との間に配設された仕切部材(32)によって互いに仕切られており、第1冷媒通路(301)および第2冷媒通路(302)内には、第1ガイド部材(41、42)および第2ガイド部材(43)がそれぞれ設けられており、第1ガイド部材(41)および第2ガイド部材(42)は、第1、第2管壁(311b、312b)および仕切部材(32)の少なくとも一方に、それぞれ形成されていることを特徴としている。これによれば、2段形成された2つの冷媒通路(301、302)において、冷却媒体流れ下流側に配置された発熱体(2)に対する冷却性能を向上させることが可能となる。   In the second aspect of the invention, the cooling pipe (3) includes a first refrigerant passage (111) facing the first pipe wall (311b) having a first main surface (311a) in contact with the heating element (2). 301) and a second refrigerant passage (302) facing the second pipe wall (312b) having a second main surface (312a) in contact with the heating element (2) on the opposite side of the first main surface (311a). And the refrigerant passage is formed in two stages in the stacking direction of the cooling pipe (3), and the first refrigerant passage (301) and the second refrigerant passage (302) are connected to the first pipe wall (311b). ) And the second pipe wall (312b) are partitioned from each other by the partition member (32), and the first refrigerant passage (301) and the second refrigerant passage (302) have a first A guide member (41, 42) and a second guide member (43) are provided, respectively, De member (41) and a second guide member (42), first, second wall (311b, 312b) and at least one of the partition member (32) is characterized by being formed respectively. According to this, in the two refrigerant passages (301, 302) formed in two stages, it is possible to improve the cooling performance for the heating element (2) arranged on the downstream side of the cooling medium flow.

また、請求項3に記載の発明のように、第1ガイド部材(41)は仕切部材(32)に形成されており、第2ガイド部材(42)は第1、第2管壁(311b、312b)に形成されていてもよい。   Further, as in the invention described in claim 3, the first guide member (41) is formed on the partition member (32), and the second guide member (42) is formed by the first and second tube walls (311b, 312b).

また、請求項4の記載の発明では、冷却管(3)は、第1、第2管壁(311b、312b)を構成する一対の外殻プレート(31)と、一対の外殻プレート(31)間に配置され、仕切部材を構成する中間プレート(32)とを有しており、中間プレート(32)と外殻プレート(31)との間に、第1冷媒通路(301)および第2冷媒通路(302)がそれぞれ形成されていることを特徴としている。これによれば、冷却管(3)を容易に製造することが可能となる。   In the invention according to claim 4, the cooling pipe (3) includes a pair of outer shell plates (31) constituting the first and second pipe walls (311b, 312b) and a pair of outer shell plates (31). Between the intermediate plate (32) and the outer shell plate (31), the first refrigerant passage (301) and the second refrigerant passage (301) are arranged between the intermediate plate (32) and the outer shell plate (31). The refrigerant passages (302) are formed respectively. According to this, it becomes possible to manufacture a cooling pipe (3) easily.

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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 means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

以下、本発明の一実施形態について図1〜図5に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係る積層型冷却器1を示す正面図である。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a front view showing a stacked cooler 1 according to the present embodiment.

図1に示すように、本実施形態の積層型冷却器1は、複数の電子部品2を両面から冷却するもので、冷却媒体を流通させる冷媒通路30(図2参照)を有する扁平形状の複数の冷却管3と、複数の冷却管3を連通する連通部材4とを備えている。複数の冷却管3は、電子部品2を両面から挟持できるように複数個積層配置されている。   As shown in FIG. 1, the multilayer cooler 1 of this embodiment cools a plurality of electronic components 2 from both sides, and has a plurality of flat shapes having refrigerant passages 30 (see FIG. 2) for circulating a cooling medium. The cooling pipe 3 and a communication member 4 that communicates the plurality of cooling pipes 3 are provided. A plurality of cooling tubes 3 are arranged in a stacked manner so that the electronic component 2 can be sandwiched from both sides.

図2は、図1のA−A断面図である。図2に示すように、冷却管3には、電子部品2と当接する第1主面311aを有する第1管壁311bに面した第1冷媒通路301と、第1主面311aの反対側において電子部品2と当接する第2主面312aを有する第2管壁312bに面した第2冷媒通路302とが設けられている。   FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. As shown in FIG. 2, the cooling pipe 3 includes a first refrigerant passage 301 facing the first pipe wall 311b having a first main surface 311a that contacts the electronic component 2, and a side opposite to the first main surface 311a. A second refrigerant passage 302 facing the second pipe wall 312b having a second main surface 312a that contacts the electronic component 2 is provided.

具体的には、本実施形態の冷却管3は、いわゆるドロンカップ構造となっている。すなわち、冷却管3は、一対の外殻プレート31と、一対の外殻プレート31の間に配置される中間プレート32とを有している。これにより、外殻プレート31と中間プレート32との間には、第1冷媒通路301および第2冷媒通路302がそれぞれ形成されている。したがって、冷却管3には、冷媒通路30が冷却管3の厚み方向、すなわち冷却管3の積層方向に二段形成されている。なお、中間プレート32が、本発明の仕切部材に相当している。   Specifically, the cooling pipe 3 of this embodiment has a so-called drone cup structure. That is, the cooling pipe 3 has a pair of outer shell plates 31 and an intermediate plate 32 disposed between the pair of outer shell plates 31. Thus, a first refrigerant passage 301 and a second refrigerant passage 302 are formed between the outer shell plate 31 and the intermediate plate 32, respectively. Therefore, the coolant pipe 30 is formed in two stages in the cooling pipe 3 in the thickness direction of the cooling pipe 3, that is, in the stacking direction of the cooling pipe 3. The intermediate plate 32 corresponds to the partition member of the present invention.

以下、一対の外殻プレート31のうち、中間プレート32とともに第1冷媒通路301を形成するものを第1外殻プレート311といい、中間プレート32とともに第2冷媒通路302を形成するものを第2外殻プレート312ともいう。したがって、第1外殻プレート311は第1管壁311bを構成しており、第2外殻プレート312は第2管壁312bを構成している。   Hereinafter, of the pair of outer shell plates 31, the one that forms the first refrigerant passage 301 together with the intermediate plate 32 is referred to as the first outer shell plate 311, and the one that forms the second refrigerant passage 302 together with the intermediate plate 32 is the second. Also called outer shell plate 312. Therefore, the first outer shell plate 311 constitutes the first tube wall 311b, and the second outer shell plate 312 constitutes the second tube wall 312b.

外殻プレート31と中間プレート32との間、すなわち第1冷媒通路301内および第2冷媒通路302内には、冷却媒体と冷却管3との伝熱面積を増加させるインナーフィン33が配設されている。インナーフィン33は波状に形成されており、これにより各冷媒通路301、302は、冷却管3の長手方向および厚み方向にともに直交する方向(以下、冷却管3の幅方向という)に複数に区画されている。   Inner fins 33 that increase the heat transfer area between the cooling medium and the cooling pipe 3 are disposed between the outer shell plate 31 and the intermediate plate 32, that is, in the first refrigerant passage 301 and the second refrigerant passage 302. ing. The inner fin 33 is formed in a wave shape, whereby each of the refrigerant passages 301 and 302 is divided into a plurality of sections in a direction orthogonal to the longitudinal direction and the thickness direction of the cooling pipe 3 (hereinafter referred to as the width direction of the cooling pipe 3). Has been.

図3は、図1のB−B断面図である。図3に示すように、インナーフィン33は、冷却媒体の流れ方向に直列に2つ配設されており、各インナーフィン33の間には、所定の隙間320が形成されている。以下、2つのインナーフィン33のうち、冷却媒体流れ上流側に配置されるものを上流側インナーフィン33aといい、冷却媒体流れ下流側に配置されるものを下流側インナーフィン33bという。   3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. As shown in FIG. 3, two inner fins 33 are arranged in series in the flow direction of the cooling medium, and a predetermined gap 320 is formed between the inner fins 33. Hereinafter, of the two inner fins 33, the one disposed on the upstream side of the cooling medium flow is referred to as an upstream inner fin 33a, and the one disposed on the downstream side of the cooling medium flow is referred to as a downstream inner fin 33b.

電子部品2の幅方向の長さは、冷却管3の幅方向の長さより短くなっている。また、電子部品2は、冷却管3の幅方向の略中央部に配置されている。   The length of the electronic component 2 in the width direction is shorter than the length of the cooling pipe 3 in the width direction. In addition, the electronic component 2 is disposed at a substantially central portion in the width direction of the cooling pipe 3.

図1に戻り、電子部品2は、冷却管3の第1、第2外殻プレート311、312のそれぞれに対して2個ずつ設けられている。換言すると、1枚の第1外殻プレート311に対して2個の電子部品2が設けられるとともに、1枚の第2外殻プレート312に対して2個の電子部品2が設けられている。各外殻プレート311、312に設けられた2つの電子部品2は、それぞれ冷却媒体の流れ方向に直列に配置されている。   Returning to FIG. 1, two electronic components 2 are provided for each of the first and second outer shell plates 311 and 312 of the cooling pipe 3. In other words, two electronic components 2 are provided for one first outer shell plate 311, and two electronic components 2 are provided for one second outer shell plate 312. The two electronic components 2 provided on the outer shell plates 311 and 312 are respectively arranged in series in the flow direction of the cooling medium.

また、冷却管3の外殻プレート31における長手方向両端部には、外側、すなわち隣接する他の冷却管3側に突出する略円筒状のフランジ部34が形成されている。そして、隣接する冷却管3のフランジ部34同士をろう付けにより接合することにより、複数の冷却管3を連通する連通部材4が形成されている。   Further, at both ends in the longitudinal direction of the outer shell plate 31 of the cooling pipe 3, a substantially cylindrical flange portion 34 that protrudes to the outside, that is, the side of the other adjacent cooling pipe 3 is formed. And the communication member 4 which connects the some cooling pipe 3 is formed by joining the flange parts 34 of the adjacent cooling pipe 3 by brazing.

複数の冷却管3のうち積層方向最外側に配置される冷却管3を外側冷却管3aとしたとき、2つの外側冷却管3aのうち一方の外側冷却管3aの長手方向両端部には、冷却媒体を積層型冷却器1に導入するための冷媒導入口401と、冷却媒体を積層型冷却器1から排出するための冷媒排出口402とがそれぞれ接続されている。冷媒導入口401および冷媒排出口402は、ろう付けにより一方の外側冷却管3aに接合されている。なお、本実施形態の冷却管3、連通部材4、冷媒導入口401および冷媒排出口402は、アルミニウム製である。   When the cooling pipe 3 arranged on the outermost side in the stacking direction among the plurality of cooling pipes 3 is an outer cooling pipe 3a, the cooling pipe 3a is cooled at both ends in the longitudinal direction of one of the outer cooling pipes 3a. A refrigerant inlet 401 for introducing the medium into the stacked cooler 1 and a refrigerant discharge port 402 for discharging the cooling medium from the stacked cooler 1 are connected to each other. The refrigerant inlet 401 and the refrigerant outlet 402 are joined to one outer cooling pipe 3a by brazing. In addition, the cooling pipe 3, the communication member 4, the refrigerant introduction port 401, and the refrigerant discharge port 402 of the present embodiment are made of aluminum.

冷媒導入口401から導入された冷却媒体は、連通部材4を通って長手方向における一方の端部から各冷却管3に流入し、それぞれの冷媒通路30内を他方の端部に向かって流れる。そして、冷却媒体は、連通部材4を通って冷媒排出口402から排出される。このように、冷却媒体が冷媒通路30を流通する間に、電子部品2との間で熱交換を行って、電子部品2を冷却するようになっている。なお、冷却媒体としては、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。   The cooling medium introduced from the refrigerant introduction port 401 flows into the respective cooling pipes 3 from one end portion in the longitudinal direction through the communication member 4 and flows in the respective refrigerant passages 30 toward the other end portion. Then, the cooling medium is discharged from the refrigerant discharge port 402 through the communication member 4. In this way, while the cooling medium flows through the refrigerant passage 30, heat exchange is performed with the electronic component 2 to cool the electronic component 2. In this embodiment, water mixed with an ethylene glycol antifreeze is used as the cooling medium.

図4は、図1のC−C断面図である。図4に示すように、本実施形態の電子部品2は、IGBT等の半導体素子20とダイオード(図示せず)とを内蔵した半導体モジュールである。そして、半導体モジュールは、自動車用インバータの一部を構成している。本実施形態では、1つの半導体モジュール(電子部品2)内に、2つの半導体素子20が配置されている。2つの半導体素子20は、冷却管3内の冷却媒体流れ方向に対して直列に配置されているとともに、冷却管3の幅方向における略中央部に配置されている。   4 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. As shown in FIG. 4, the electronic component 2 of the present embodiment is a semiconductor module in which a semiconductor element 20 such as an IGBT and a diode (not shown) are built. And the semiconductor module comprises a part of inverter for motor vehicles. In the present embodiment, two semiconductor elements 20 are arranged in one semiconductor module (electronic component 2). The two semiconductor elements 20 are arranged in series with respect to the flow direction of the cooling medium in the cooling pipe 3 and are arranged at a substantially central portion in the width direction of the cooling pipe 3.

図5は、本実施形態における冷却管3を示す分解斜視図である。なお、図5において、第2外殻プレート312と中間プレート32の間に配置されるインナーフィン33は、図示を省略している。   FIG. 5 is an exploded perspective view showing the cooling pipe 3 in the present embodiment. In FIG. 5, the illustration of the inner fins 33 disposed between the second outer shell plate 312 and the intermediate plate 32 is omitted.

図5に示すように、中間プレート32における2つのインナーフィン33間の隙間320に対応する部位には、第1外殻プレート311側に三角錐状に突出する2つの第1ガイド壁41が打ち出し成形されている。2つの第1ガイド壁41は、下流側インナーフィン33b寄りに配置されている。さらに、2つの第1ガイド壁41は、各第1ガイド壁41が下流側インナーフィン33bの幅方向両端部にそれぞれ対向するように、所定距離離間して配置されている。   As shown in FIG. 5, two first guide walls 41 projecting in a triangular pyramid shape projecting toward the first outer shell plate 311 side are launched at a portion corresponding to the gap 320 between the two inner fins 33 in the intermediate plate 32. Molded. The two first guide walls 41 are disposed closer to the downstream inner fin 33b. Further, the two first guide walls 41 are arranged at a predetermined distance so that each first guide wall 41 faces the both ends in the width direction of the downstream inner fin 33b.

第1ガイド壁41は、第1冷媒通路301において、幅方向外側を流れていた冷却媒体が幅方向中央部に向かって流れるように、冷却媒体流れの向きを変更できるように構成されている。具体的には、第1ガイド壁41における三角錐の底面(中間プレート32上にある仮想面)が略直角三角形状になっているとともに、底面の直角部分が幅方向外側かつ冷却媒体流れ下流側(すなわち下流側インナーフィン33b側)に配置されている。このとき、第1ガイド壁41における三角錐の底面の斜辺が、冷却媒体流れ下流側に向かうにつれて幅方向中央部に近づく方向に傾斜している。   The first guide wall 41 is configured such that the direction of the cooling medium flow can be changed so that the cooling medium that has flowed outside in the width direction flows toward the center in the width direction in the first refrigerant passage 301. Specifically, the bottom surface of the triangular pyramid (the virtual surface on the intermediate plate 32) in the first guide wall 41 has a substantially right triangle shape, and the right angle portion of the bottom surface is on the outer side in the width direction and the cooling medium flow downstream side. (In other words, it is disposed on the downstream inner fin 33b side). At this time, the hypotenuse of the bottom surface of the triangular pyramid in the first guide wall 41 is inclined in a direction approaching the central portion in the width direction toward the downstream side of the cooling medium flow.

また、中間プレート32における2つのインナーフィン33間の隙間320に対応する部位には、第2外殻プレート312側に三角錐状に突出する2つの第2ガイド壁42が打ち出し成形されている。2つの第2ガイド壁42は、上流側インナーフィン33a寄りに配置されている。さらに、2つの第2ガイド壁42は、各第2ガイド壁42が上流側インナーフィン33aの幅方向両端部にそれぞれ対向するように、所定距離離間して配置されている。   Further, two second guide walls 42 projecting in a triangular pyramid shape on the second outer shell plate 312 side are formed by stamping at a portion corresponding to the gap 320 between the two inner fins 33 in the intermediate plate 32. The two second guide walls 42 are disposed closer to the upstream inner fin 33a. Further, the two second guide walls 42 are arranged at a predetermined distance so that each second guide wall 42 faces the both ends in the width direction of the upstream inner fin 33a.

第2ガイド壁42は、第2冷媒通路302において、幅方向外側を流れていた冷却媒体が幅方向中央部に向かって流れるように、冷却媒体流れの向きを変更できるように構成されている。具体的には、第1ガイド壁41と同様、第2ガイド壁42における三角錐の底面(中間プレート32上にある仮想面)が略直角三角形状になっているとともに、底面の直角部分が幅方向外側かつ冷却媒体流れ下流側(すなわち下流側インナーフィン33b側)に配置されている。このとき、第2ガイド壁42における三角錐の底面の斜辺が、冷却媒体流れ下流側に向かうにつれて幅方向中央部に近づく方向に傾斜している。なお、第1、第2ガイド壁41、42が、本発明の第1ガイド部材に相当している。   The second guide wall 42 is configured to be able to change the direction of the cooling medium flow so that the cooling medium flowing outside in the width direction flows toward the center in the width direction in the second refrigerant passage 302. Specifically, as with the first guide wall 41, the bottom surface of the triangular pyramid (the virtual surface on the intermediate plate 32) of the second guide wall 42 is a substantially right triangle, and the right angle portion of the bottom surface has a width. It is arranged on the outer side in the direction and downstream of the cooling medium flow (that is, on the downstream inner fin 33b side). At this time, the hypotenuse of the bottom surface of the triangular pyramid in the second guide wall 42 is inclined in a direction approaching the central portion in the width direction toward the downstream side of the cooling medium flow. The first and second guide walls 41 and 42 correspond to the first guide member of the present invention.

また、外殻プレート31における2つのインナーフィン33間の隙間320に対応する部位には、冷媒通路30側に三角錐状に突出する第3ガイド壁43が打ち出し成形されている。第3ガイド壁43は、冷媒通路30において、幅方向中央部近傍を流れていた冷却媒体が幅方向外側に向かって流れるように、冷却媒体流れの向きを変更できるように構成されている。   Further, a third guide wall 43 protruding in a triangular pyramid shape on the refrigerant passage 30 side is stamped and formed at a portion corresponding to the gap 320 between the two inner fins 33 in the outer shell plate 31. The third guide wall 43 is configured to be able to change the direction of the coolant flow in the refrigerant passage 30 so that the coolant flowing in the vicinity of the center portion in the width direction flows toward the outside in the width direction.

具体的には、第3ガイド壁43における三角錐の底面(外殻プレート31上にある仮想面)が二等辺三角形状になっているとともに、底面の底辺が幅方向に対して略平行に配置されている。さらに、第3ガイド壁43における三角錐の底面の底辺は、頂角より冷却媒体流れ下流側に配置されている。なお、第3ガイド壁43が、本発明の第2ガイド部材に相当している。   Specifically, the bottom surface of the triangular pyramid in the third guide wall 43 (the virtual surface on the outer shell plate 31) has an isosceles triangle shape, and the bottom surface of the bottom surface is arranged substantially parallel to the width direction. Has been. Further, the bottom side of the bottom surface of the triangular pyramid in the third guide wall 43 is arranged downstream of the coolant flow from the apex angle. The third guide wall 43 corresponds to the second guide member of the present invention.

第1外殻プレート311に形成された第3ガイド壁43は、一対の外殻プレート31と中間プレート32を組み付けた際に、第1ガイド壁41と干渉しない部位に配設されている。本実施形態では、第1外殻プレート311に形成された第3ガイド壁43は、第1ガイド壁41の冷媒流れ上流側に配置されている。   The third guide wall 43 formed on the first outer shell plate 311 is disposed at a portion that does not interfere with the first guide wall 41 when the pair of outer shell plates 31 and the intermediate plate 32 are assembled. In the present embodiment, the third guide wall 43 formed on the first outer shell plate 311 is disposed on the refrigerant flow upstream side of the first guide wall 41.

同様に、第2外殻プレート312に形成された第3ガイド壁43は、一対の外殻プレート31と中間プレート32を組み付けた際に、第2ガイド壁42と干渉しない部位に配設されている。本実施形態では、第2外殻プレート312に形成された第3ガイド壁43は、第2ガイド壁42の冷媒流れ下流側に配置されている。   Similarly, the third guide wall 43 formed on the second outer shell plate 312 is disposed at a portion that does not interfere with the second guide wall 42 when the pair of outer shell plates 31 and the intermediate plate 32 are assembled. Yes. In the present embodiment, the third guide wall 43 formed on the second outer shell plate 312 is disposed on the refrigerant flow downstream side of the second guide wall 42.

本実施形態のように、電子部品2が冷却管3の冷却管幅方向略中央部に配置されている場合、冷却管3における電子部品2と対向する部位を通過した冷却媒体のうち、冷却管幅方向内側(冷却管幅方向における中央部近傍)を通過した冷却媒体の温度が、冷却管幅方向外側(冷却管幅方向における両縁部)を通過した冷却媒体の温度より高くなる。   As in the present embodiment, when the electronic component 2 is arranged at the substantially central portion in the cooling tube width direction of the cooling tube 3, the cooling tube among the cooling medium that has passed through the portion facing the electronic component 2 in the cooling tube 3. The temperature of the cooling medium that has passed through the inner side in the width direction (near the center in the cooling pipe width direction) is higher than the temperature of the cooling medium that has passed through the outer side in the cooling pipe width direction (both edges in the cooling pipe width direction).

このため、冷却管3内に第1、第2ガイド壁41、42を設け、冷媒通路30の冷却管幅方向外側を流れている比較的低温の冷却媒体を、冷媒通路30の冷却管幅方向内側へ導くとともに、冷却管3内に第3ガイド壁43を設け、冷媒通路30の冷却管幅方向内側を流れている比較的高温の冷却媒体を、冷媒通路30の冷却管幅方向外側へ導くことで、第1〜第3ガイド壁41〜43の冷却媒体流れ下流側において、冷却管幅方向中央部を流れる冷却媒体の温度を低下させることができる。これにより、冷却媒体流れ下流側に配置された電子部品2に対する冷却性能を向上させることが可能となる。   For this reason, the first and second guide walls 41 and 42 are provided in the cooling pipe 3, and the relatively low-temperature cooling medium flowing outside the cooling pipe width direction of the refrigerant passage 30 is transferred to the cooling pipe width direction of the refrigerant passage 30. In addition to guiding inward, a third guide wall 43 is provided in the cooling pipe 3, and a relatively high-temperature cooling medium flowing in the cooling pipe width direction inside of the refrigerant passage 30 is guided to the cooling pipe width direction outside of the refrigerant passage 30. Thus, the temperature of the cooling medium flowing in the central portion in the cooling pipe width direction can be lowered on the downstream side of the cooling medium flow in the first to third guide walls 41 to 43. Thereby, it becomes possible to improve the cooling performance for the electronic component 2 arranged on the downstream side of the cooling medium flow.

さらに、本実施形態では、第1〜第3ガイド壁31〜43を、中間プレート32における2つのインナーフィン33間の隙間320に対応する部位、すなわち冷媒流れ方向に直列に配置された2つの電子部品2間の隙間に対応する部位に設けることで、冷媒流れ上流側に配置された電子部品2と熱交換して高温になった冷却媒体を冷却管幅方向両縁部に流出させ、当該電子部品2と熱交換していない比較的低温な冷却媒体を幅方向中央部近傍に流入させることができる。これにより、当該電子部品2と熱交換していない比較的低温な冷却媒体を、冷媒流れ下流側に配置された電子部品2との熱交換に用いることができるため、冷却媒体流れ下流側に配置された電子部品2に対する冷却性能をより向上させることが可能となる。   Further, in the present embodiment, the first to third guide walls 31 to 43 are arranged at positions corresponding to the gaps 320 between the two inner fins 33 in the intermediate plate 32, that is, two electrons arranged in series in the refrigerant flow direction. By providing it at the part corresponding to the gap between the parts 2, the cooling medium that has become a high temperature through heat exchange with the electronic parts 2 arranged on the upstream side of the refrigerant flow is caused to flow out to both edges of the cooling pipe width direction. A relatively low temperature cooling medium that does not exchange heat with the component 2 can flow into the vicinity of the center in the width direction. Thereby, since the comparatively low-temperature cooling medium which is not heat-exchanged with the said electronic component 2 can be used for heat exchange with the electronic component 2 arrange | positioned downstream of a refrigerant | coolant flow, it arrange | positions at a cooling-medium flow downstream. It becomes possible to further improve the cooling performance of the electronic component 2 that has been made.

また、冷却管3を、一対の外殻プレート31と中間プレート32とから構成された、いわゆるドロンカップ構造とすることで、冷却管3を容易に製造することが可能となる。   In addition, the cooling pipe 3 can be easily manufactured by using a so-called drone cup structure including a pair of outer shell plate 31 and intermediate plate 32.

(他の実施形態)
なお、上記実施形態では、第1、第2ガイド壁41、42を打ち出し成形した例について説明したが、これに限らず、図6に示すように、第1〜第3ガイド壁41〜43を切り起こし成形してもよい。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the example in which the first and second guide walls 41 and 42 are stamped and formed has been described. However, the present invention is not limited to this, and the first to third guide walls 41 to 43 are provided as shown in FIG. Cut and raised may be formed.

また、上記実施形態では、第1、第2ガイド壁41、42を中間プレート32に形成し、第3ガイド壁43を外殻プレート31に形成した例について説明したが、第1〜第3ガイド部材41〜43は、外殻プレート31および中間プレート32の少なくとも一方にそれぞれ形成されていればよく、例えば、第1、第2ガイド壁41、42を外殻プレート31に形成し、第3ガイド壁43を中間プレート32に形成してもよい。また、第1〜第3ガイド壁41〜43を、中間プレート32のみに形成してもよいし、外殻プレート31のみに形成してもよい。   In the above embodiment, the first and second guide walls 41 and 42 are formed on the intermediate plate 32, and the third guide wall 43 is formed on the outer shell plate 31, but the first to third guides are described. The members 41 to 43 only have to be formed on at least one of the outer shell plate 31 and the intermediate plate 32. For example, the first and second guide walls 41 and 42 are formed on the outer shell plate 31, and the third guide The wall 43 may be formed on the intermediate plate 32. Further, the first to third guide walls 41 to 43 may be formed only on the intermediate plate 32 or may be formed only on the outer shell plate 31.

また、上記実施形態では、冷却管3内に冷媒通路30を2段形成した例について説明したが、これに限らず、冷媒通路30を分割しなくてもよい。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the example which formed the refrigerant | coolant channel | path 30 in two stages in the cooling pipe 3, it is not restricted to this and the refrigerant | coolant channel | path 30 does not need to be divided | segmented.

また、上記実施形態では、電子部品2を、冷却管3の第1、第2外殻プレート311、312のそれぞれに対して2個ずつ設けた例について説明したが、これに限らず、電子部品2を、冷却管3の第1、第2外殻プレート311、312のそれぞれに対して3個以上ずつ設けてもよい。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the example which provided two electronic components 2 with respect to each of the 1st, 2nd outer shell plates 311 and 312 of the cooling pipe 3, it does not restrict to this but an electronic component 3 may be provided for each of the first and second outer shell plates 311 and 312 of the cooling pipe 3.

本発明の実施形態に係る積層型冷却器1を示す正面図である。It is a front view which shows the lamination type cooler 1 which concerns on embodiment of this invention. 図1のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 図1のB−B断面図である。It is BB sectional drawing of FIG. 図1のC−C断面図である。It is CC sectional drawing of FIG. 本発明の実施形態における冷却管3を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the cooling pipe 3 in embodiment of this invention. 他の実施形態における冷却管3を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the cooling pipe 3 in other embodiment. (a)は従来の積層型冷却器の断面図であり、(b)は積層型冷却器における冷却管表面の温度分布を示す図である。(A) is sectional drawing of the conventional lamination type cooler, (b) is a figure which shows the temperature distribution of the cooling pipe surface in a lamination type cooler.

符号の説明Explanation of symbols

2…電子部品(発熱体)、3…冷却管、4…連通部材、30…冷媒通路、31…外殻プレート、32…中間プレート(仕切部材)、41…第1ガイド壁(第1ガイド部材)、42…第2ガイド壁(第1ガイド部材)、43…第3ガイド壁(第2ガイド部材)、301…第1冷媒通路、302…第2冷媒通路、311a…第1主面、311b…第1管壁、312a…第2主面、312b…第2管壁。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Electronic component (heating element), 3 ... Cooling pipe, 4 ... Communication member, 30 ... Refrigerant passage, 31 ... Outer shell plate, 32 ... Intermediate plate (partition member), 41 ... 1st guide wall (1st guide member) , 42 ... 2nd guide wall (first guide member), 43 ... 3rd guide wall (second guide member), 301 ... 1st refrigerant path, 302 ... 2nd refrigerant path, 311a ... 1st main surface, 311b ... 1st pipe wall, 312a ... 2nd main surface, 312b ... 2nd pipe wall.

Claims (4)

複数の発熱体(2)を両面から冷却する積層型冷却器であって、
冷却媒体が流通する冷媒通路(30)を有する扁平状に形成された複数の冷却管(3)と、
前記複数の冷却管(3)を連通する連通部材(4)とを備え、
前記複数の冷却管(3)は、前記発熱体(2)と当接する2つの面(311a、312a)を有しているとともに、前記冷却管(3)と交互に配置される前記発熱体(2)を両面から挟持できるように積層配置されており、
前記発熱体(2)は、前記冷却管(3)の前記2つの面(311a、312a)のそれぞれに対して複数個ずつ設けられているとともに、前記冷却媒体の流れ方向に直列に配置されており、
前記冷却管(3)の積層方向および前記冷却媒体の流れ方向に対して共に直交する方向を、冷却管幅方向としたとき、
前記発熱体(2)は、前記冷却管(3)における前記冷却管幅方向略中央部に配置されており、
前記冷媒通路(30)内には、前記冷媒通路(30)の前記冷却管幅方向外側を流れている前記冷却媒体を、前記冷媒通路(30)の前記冷却管幅方向内側へ導く第1ガイド部材(41、42)と、前記冷媒通路(30)の前記冷却管幅方向内側を流れている前記冷却媒体を、前記冷媒通路(30)の前記冷却管幅方向外側へ導く第2ガイド部材(43)とが設けられていることを特徴とする積層型冷却器。
A stacked cooler for cooling a plurality of heating elements (2) from both sides,
A plurality of cooling pipes (3) formed in a flat shape having a refrigerant passage (30) through which a cooling medium flows;
A communication member (4) communicating the plurality of cooling pipes (3),
The plurality of cooling pipes (3) have two surfaces (311a, 312a) that come into contact with the heating element (2), and the heating elements (311) arranged alternately with the cooling pipe (3). 2) are stacked so that they can be clamped from both sides,
A plurality of the heating elements (2) are provided for each of the two surfaces (311a, 312a) of the cooling pipe (3), and are arranged in series in the flow direction of the cooling medium. And
When the direction in which the cooling pipe (3) is laminated and the direction perpendicular to the flow direction of the cooling medium are the cooling pipe width direction,
The heating element (2) is disposed in a substantially central portion of the cooling pipe (3) in the cooling pipe width direction,
In the refrigerant passage (30), a first guide for guiding the cooling medium flowing outside the refrigerant passage (30) in the cooling pipe width direction to the cooling pipe width direction inside of the refrigerant passage (30). Member (41, 42) and a second guide member for guiding the cooling medium flowing in the cooling pipe width direction inside of the refrigerant passage (30) to the cooling pipe width direction outside of the refrigerant passage (30). 43). And a laminated type cooler.
前記冷却管(3)は、前記発熱体(2)と当接する第1主面(311a)を有する第1管壁(311b)に面した第1冷媒通路(301)と、前記第1主面(311a)の反対側において前記発熱体(2)と当接する第2主面(312a)を有する第2管壁(312b)に面した第2冷媒通路(302)とを設けて、前記冷媒通路を前記冷却管(3)の積層方向に2段形成して構成されており、
前記第1冷媒通路(301)と前記第2冷媒通路(302)とは、前記第1管壁(311b)と前記第2管壁(312b)との間に配設された仕切部材(32)によって互いに仕切られており、
前記第1冷媒通路(301)内および前記第2冷媒通路(302)内には、前記第1ガイド部材(41、42)および前記第2ガイド部材(43)がそれぞれ設けられており、
前記第1ガイド部材(41)および前記第2ガイド部材(42)は、前記第1、第2管壁(311b、312b)および前記仕切部材(32)の少なくとも一方に、それぞれ形成されていることを特徴とする請求項1に記載の積層型冷却器。
The cooling pipe (3) includes a first refrigerant passage (301) facing a first pipe wall (311b) having a first main surface (311a) in contact with the heating element (2), and the first main surface. A second refrigerant passage (302) facing a second pipe wall (312b) having a second main surface (312a) in contact with the heating element (2) on the opposite side of (311a); Are formed in two stages in the stacking direction of the cooling pipe (3),
The first refrigerant passage (301) and the second refrigerant passage (302) are a partition member (32) disposed between the first pipe wall (311b) and the second pipe wall (312b). Are separated from each other by
The first guide member (41, 42) and the second guide member (43) are provided in the first refrigerant passage (301) and the second refrigerant passage (302), respectively.
The first guide member (41) and the second guide member (42) are respectively formed on at least one of the first and second pipe walls (311b, 312b) and the partition member (32). The stacked cooler according to claim 1, wherein:
前記第1ガイド部材(41)は、前記仕切部材(32)に形成されており、
前記第2ガイド部材(42)は、前記第1、第2管壁(311b、312b)に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の積層型冷却器。
The first guide member (41) is formed on the partition member (32),
The stacked cooler according to claim 2, wherein the second guide member (42) is formed on the first and second pipe walls (311b, 312b).
前記冷却管(3)は、前記第1、第2管壁(311b、312b)を構成する一対の外殻プレート(31)と、前記一対の外殻プレート(31)間に配置され、前記仕切部材を構成する中間プレート(32)とを有しており、
前記中間プレート(32)と前記外殻プレート(31)との間に、前記第1冷媒通路(301)および前記第2冷媒通路(302)がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項2または3に記載の積層型冷却器。
The cooling pipe (3) is disposed between a pair of outer shell plates (31) constituting the first and second pipe walls (311b, 312b) and the pair of outer shell plates (31). An intermediate plate (32) constituting the member,
The first refrigerant passage (301) and the second refrigerant passage (302) are formed between the intermediate plate (32) and the outer shell plate (31), respectively. Or the stacked cooler according to 3;
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