JP5496299B2

JP5496299B2 - 発熱部品の冷却装置

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Publication number: JP5496299B2
Application number: JP2012220351A
Authority: JP
Inventors: 拓哉中村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-10-02
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2032-10-02
Also published as: JP2014072514A

Description

この発明は、発熱部品を冷却する発熱部品の冷却装置に関するものである。

従来、発熱部品（例えば半導体素子）を冷却するために、冷媒が流れる冷媒通路が内部に形成されたアルミニウム製の冷却用ケースに発熱部品を装着して、発熱部品からの熱を冷媒通路内の冷媒に逃すようにした冷却装置が知られている。冷却用ケースは、溶融アルミニウムを金型に流し込んで固めるダイカスト法により成形されている。冷却用ケースでは、冷媒通路の周囲の肉厚が、他の部分の肉厚に比べて薄くなっている。発熱部品は、冷却用ケースの肉厚が薄い部分に装着される（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−２５９６５６号公報

上記のような従来の冷却装置では、冷却用ケースの発熱部品が装着される部分の肉厚が、他の部分の肉厚よりも極端に薄くなっているので、ダイカスト法による鋳造時には、肉厚の薄い箇所で溶融アルミニウムが流れる量が絞られてしまい、肉厚の厚い箇所へ十分な溶融アルミニウムが流れきらないまま、溶融アルミニウムの凝固が始まることとなり、溶融アルミニウムが冷却用ケース全体に回りきらずに残った空間が鋳巣として冷却用ケースに生じてしまうおそれがある。

また、溶融アルミニウムが凝固する際に、溶融アルミニウムに溶け込んでいたガスが気泡となって生じるが、この気泡が溶融アルミニウム外に排出されずに溶融アルミニウムが凝固すると、気泡が鋳巣として冷却用ケースに生じてしまうおそれもある。通常のダイカストの工法では、金型の表面付近に冷却水を流して金型の温度を下げることによって溶融アルミニウムを凝固させるので、金型に接触する表面から内部へと溶融アルミニウムが凝固していく。従って、溶融アルミニウムで生じた気泡は、溶融アルミニウムの内部に残りやすい。

さらに、発熱部品の冷却性能を向上させるためには、発熱部品に対する冷却用ケースの接触面を加工して冷却用ケースに発熱部品を密着させることにより、冷却用ケースと発熱部品との間の接触面積を大きくする必要がある。しかし、冷却用ケースに鋳巣が生じていると、冷却用ケースの接触面を加工したときに、冷却用ケースの内部の鋳巣が冷却用ケースの接触面に露出してしまうおそれがある。この場合、冷却用ケースの鋳巣が冷媒通路内に繋がっていると、冷媒通路内の冷媒が鋳巣を通して冷却用ケース外に漏れることとなってしまう。

また、従来の冷却装置では、冷却用ケースの肉厚が薄い部分に発熱部品を接触させるだけでなく、肉厚が厚い部分にも発熱部品を接触させることにより、発熱部品のレイアウトの自由度を向上させることも考えられるが、上記のように、肉厚が厚い部分に鋳巣が露出した場合に、冷媒通路内の冷媒が冷却用ケース外に漏れるおそれがある。

さらに、肉厚が厚い部分を少なくするために、冷却用ケースの肉厚のうち、発熱部品からの熱を冷媒通路に伝える部分の肉厚のみを厚くすることも考えられるが、この場合でも、発熱部品のスペースに応じて肉厚が厚い部分も大きくなるので、冷却用ケースの肉厚が厚い部分で鋳巣が生じるおそれもある。

また、発熱部品を装着する範囲を広げるために、冷媒通路の一部の区間で冷媒通路の幅を広くすることも考えられるが、冷媒通路の幅の広い部分では、冷媒の流速が低下し、冷媒のよどみが生じてしまい、冷却装置の冷却性能が逆に低下してしまう。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、発熱部品に対する冷却性能の低下を抑制しながら、冷媒通路内からの冷媒の漏れの発生をより確実に防止することができ、また発熱部品のレイアウトの自由度を向上させることができる発熱部品の冷却装置を得ることを目的とする。

この発明に係る発熱部品の冷却装置は、発熱部品が接触する接触領域が一面に設定された第１のカバー壁と、第１のカバー壁の他面から突出し、冷媒を通す冷媒通路に沿って設けられた通路用壁と、第１のカバー壁の他面において、共通の接触領域に重なる部分から冷媒通路を避けてそれぞれ突出するとともに通路用壁にそれぞれ繋がり、第１のカバー壁からの熱を通路用壁に伝える複数のリブ用壁とを有し、第１のカバー壁、通路用壁及び各リブ用壁がダイカスト法により一体に成形されている第１のカバー部品、冷媒通路を介して第１のカバー壁に対向する第２のカバー壁を有する第２のカバー部品、及び第１のカバー部品の通路用壁と第２のカバー部品との間に挟まれ、冷媒通路内からの冷媒の漏れを防ぐガスケットを備え、第１のカバー壁と第２のカバー壁との間には、通路用壁を含む冷媒通路の側壁と、各リブ用壁を個別に含む複数の伝熱リブが設けられているとともに、上記冷媒用通路の側壁と上記伝熱リブとで囲まれる内部空間が形成され、各伝熱リブには、内部空間を外部に連通させる連通孔が設けられている。

また、この発明に係る発熱部品の冷却装置は、発熱部品が接触する接触領域が一面に設定された第１のカバー壁と、第１のカバー壁の他面から突出し、冷媒を通す冷媒通路に沿って設けられた通路用壁と、第１のカバー壁の他面において、共通の接触領域に重なる部分から冷媒通路を避けてそれぞれ突出するとともに通路用壁にそれぞれ繋がり、第１のカバー壁からの熱を通路用壁に伝える複数のリブ用壁とを有し、第１のカバー壁、通路用壁及び各リブ用壁がダイカスト法により一体に成形されている第１のカバー部品、冷媒通路を介して第１のカバー壁に対向する第２のカバー壁を有する第２のカバー部品、及び第１のカバー部品の通路用壁と第２のカバー部品との間に挟まれ、冷媒通路内からの冷媒の漏れを防ぐガスケットを備え、第１のカバー壁と第２のカバー壁との間には、通路用壁を含む冷媒通路の側壁と、各リブ用壁を個別に含む複数の伝熱リブが設けられているとともに、上記冷媒用通路の側壁と上記伝熱リブとで囲まれる内部空間が形成され、第１のカバー壁及び第２のカバー壁の少なくともいずれかには、内部空間及び各伝熱リブ間の空間のそれぞれを外部に開放する開放部が設けられている。

この発明に係る発熱部品の冷却装置によれば、複数のリブ用壁を介して発熱部品からの熱を冷媒通路内の冷媒に伝えることができるとともに、各リブ用壁に鋳巣が発生することを抑制することができるので、発熱部品に対する冷却性能の低下を抑制しながら、冷媒通路内からの冷媒の漏れの発生をより確実に防止することができ、また発熱部品のレイアウトの自由度を向上させることができる。

この発明の実施の形態１による発熱部品の冷却装置を示す斜視図である。図１の冷却装置を示す分解斜視図である。図１の冷却装置を示す縦断面図である。図３のIV-IV線に沿った断面図である。この発明の実施の形態２による冷却装置を示す縦断面図である。図５のVI-VI線に沿った断面図である。この発明による実施の形態３による冷却装置を示す縦断面図である。図７のVIII-VIII線に沿った断面図である。この発明の実施の形態４による冷却装置を示す縦断面図である。図９のX-X線に沿った断面図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による発熱部品の冷却装置を示す斜視図である。また、図２は、図１の冷却装置を示す分解斜視図である。さらに、図３は図１の冷却装置を示す縦断面図、図４は図３のIV-IV線に沿った断面図である。図において、複数の発熱部品（例えば半導体素子等）１０を冷却する冷却装置（発熱部品の冷却装置）１は、第１のカバー部品２と、冷媒を通す冷媒通路５を第１のカバー部品２との間に形成する第２のカバー部品３と、第１のカバー部品２と第２のカバー部品３との間に挟まれ、冷媒通路５内からの冷媒の漏れを防ぐガスケット４とを有している。

冷媒通路５は、図４に示すように、上流側通路部５ａと、上流側通路部５ａから離して設けられた下流側通路部５ｂと、上流側通路部５ａ及び下流側通路部５ｂの端部同士を結び、冷媒の方向を変えながら上流側通路部５ａから下流側通路部５ｂへ冷媒を導く曲がり通路部５ｃとを有している。この例では、上流側通路部５ａ及び下流側通路部５ｂが平行に並ぶ直線状とされ、曲がり通路部５ｃが円弧状とされている。これにより、この例では、冷媒通路５の形状が略Ｕ字状とされている。冷媒通路５内を通される冷媒は、気体又は液体とされる。この例では、液体である水が冷媒として用いられる。

第１のカバー部品２は、一面（表面）及び他面（裏面）のうち他面に沿って冷媒通路５が形成される第１のカバー壁２１と、第１のカバー壁２１の他面から突出し、冷媒通路５の幅方向両側で冷媒通路５に沿って設けられた第１の内側通路用壁２２及び第１の外側通路用壁２３（一対の通路用壁２２，２３）と、冷媒通路５を避けて第１のカバー壁２１の他面からそれぞれ突出するとともに第１の内側通路用壁２２にそれぞれ繋がり、第１のカバー壁２１からの熱を第１の内側通路用壁２２に伝える複数（この例では、５枚）の第１のリブ用壁（リブ用壁）２４とを有している。

第１のカバー壁２１の一面には、図２に示すように、複数（この例では、２個）の発熱部品１０が個別に接触する複数（この例では、２つ）の接触領域１１が設定されている。一方の接触領域１１は、第１のカバー壁２１の一面のうち、冷媒通路５に重なる部分に設定され、他方の接触領域１１は、第１のカバー壁２１の一面のうち、冷媒通路５に重なる部分から外れた部分に設定されている。第１のカバー壁２１の一面に設定された各接触領域１１では、第１のカバー壁２１に対する発熱部品１０の密着度を向上させて発熱部品１０と第１のカバー壁２１との接触面積を増加させるための加工（例えば切削加工等）が行われている。

第１の内側通路用壁２２は冷媒通路５のＵ字状の内側に設けられ、第１の外側通路用壁２３は冷媒通路５のＵ字状の外側に設けられている。第１の内側通路用壁２２及び第１の外側通路用壁２３のそれぞれの高さ（即ち、第１のカバー壁２１の他面から突出する寸法）は、冷媒通路５に沿った方向についてすべて同じ高さになっている。

各第１のリブ用壁２４は、長さ方向を第１のカバー壁２１の他面に沿わせて配置されている。各第１のリブ用壁２４の長さ方向一端部は上流側通路部５ａの内側通路用壁２２に繋がり、各第１のリブ用壁２４の長さ方向他端部は下流側通路部５ｂの内側通路用壁２２に繋がっている。各第１のリブ用壁２４は、第１のカバー壁２１の他面において、共通の接触領域１１に重なる部分からそれぞれ突出している。この例では、第１のカバー壁２１の他面において、冷媒通路５から外れた他方の接触領域１１に重なる部分から、各第１のリブ用壁２４がそれぞれ突出している。また、この例では、上流側通路部５ａと下流側通路部５ｂとの間の領域に各第１のリブ用壁２４が設けられている。さらに、各第１のリブ用壁２４は、上流側通路部５ａ及び下流側通路部５ｂに沿った方向へ互いに間隔を置いて並んでいる。この例では、各第１のリブ用壁２４が等間隔で並んでいる。各第１のリブ用壁２４の高さは、第１の内側通路用壁２２の高さよりも低くなっている。

第１のカバー部品２は、第１のカバー壁２１、第１の内側通路用壁２２、第１の外側通路用壁２３及び各第１のリブ用壁２４がダイカスト法（即ち、圧力をかけながら溶融金属を型に流し込んで固める鋳造法）により一体に成形されたダイカスト部品とされている。この例では、第１のカバー部品２を構成する材料がアルミニウムとされている。

第１のカバー壁２１、第１の内側通路用壁２２、第１の外側通路用壁２３及び各第１のリブ用壁２４のそれぞれの厚さは、互いに同等の厚さの範囲内に調整されている。同等の厚さの範囲は、ダイカスト法による鋳造時に型に流し込まれる溶融金属の流量が急激に変化することを防止する観点から設定されている。この例では、第１のカバー壁２１、第１の内側通路用壁２２、第１の外側通路用壁２３及び各第１のリブ用壁２４のそれぞれの厚さが、互いに同一とされている。

第２のカバー部品３は、一面（表面）及び他面（裏面）のうち他面に沿って冷媒通路５が形成される第２のカバー壁３１と、第２のカバー壁３１の他面から突出し、冷媒通路５の幅方向両側で冷媒通路５に沿って設けられた第２の内側通路用壁３２及び第２の外側通路用壁３３（一対の通路用壁３２，３３）と、冷媒通路５を避けて第２のカバー壁３１の他面からそれぞれ突出するとともに第２の内側通路用壁３２にそれぞれ繋がり、第２のカバー壁３１からの熱を第２の内側通路用壁３２に伝える複数（この例では、５枚）の第２のリブ用壁（リブ用壁）３４とを有している。

第２のカバー壁３１の一面には、図２に示すように、複数（この例では、２個）の発熱部品１０が個別に接触する複数（この例では、２つ）の接触領域１１が設定されている。一方の接触領域１１は、第２のカバー壁３１の一面のうち、冷媒通路５に重なる部分に設定され、他方の接触領域１１は、第２のカバー壁３１の一面のうち、冷媒通路５に重なる部分から外れた部分に設定されている。第２のカバー壁３１の一面に設定された各接触領域１１では、第２のカバー壁３１に対する発熱部品１０の密着度を向上させて発熱部品１０と第２のカバー壁３１との接触面積を増加させるための加工（例えば切削加工等）が行われている。

第２の内側通路用壁３２は冷媒通路５のＵ字状の内側に設けられ、第２の外側通路用壁３３は冷媒通路５のＵ字状の外側に設けられている。第２の内側通路用壁３２及び第２の外側通路用壁３３のそれぞれの高さ（即ち、第２のカバー壁３１の他面から突出する寸法）は、冷媒通路５に沿った方向についてすべて同じ高さになっている。

各第２のリブ用壁３４は、長さ方向を第２のカバー壁３１の他面に沿わせて配置されている。各第２のリブ用壁３４の長さ方向一端部は上流側通路部５ａの第２の内側通路用壁３２に繋がり、各第２のリブ用壁３４の長さ方向他端部は下流側通路部５ｂの第２の内側通路用壁３２に繋がっている。各第２のリブ用壁３４は、第２のカバー壁３１の他面において、共通の接触領域１１に重なる部分からそれぞれ突出している。この例では、第２のカバー壁３１の他面において、冷媒通路５から外れた他方の接触領域１１に重なる部分から、各第２のリブ用壁３４がそれぞれ突出している。また、この例では、この例では、上流側通路部５ａと下流側通路部５ｂとの間の領域に各第２のリブ用壁３４が設けられている。さらに、各第２のリブ用壁３４は、上流側通路部５ａ及び下流側通路部５ｂに沿った方向へ互いに間隔を置いて並んでいる。この例では、各第２のリブ用壁３４が等間隔で並んでいる。各第２のリブ用壁３４の高さは、第２の内側通路用壁３２の高さよりも低くなっている。

第２のカバー部品３は、第２のカバー壁３１、第２の内側通路用壁３２、第２の外側通路用壁３３及び各第２のリブ用壁３４がダイカスト法により一体に成形されたダイカスト部品とされている。この例では、第２のカバー部品３を構成する材料がアルミニウムとされている。

第２のカバー壁３１、第２の内側通路用壁３２、第２の外側通路用壁３３及び各第２のリブ用壁３４のそれぞれの厚さは、互いに同等の厚さの範囲内に調整されている。同等の厚さの範囲は、ダイカスト法による鋳造時に型に流し込まれる溶融金属の流量が急激に変化することを防止する観点から設定されている。この例では、第２のカバー壁３１、第２の内側通路用壁３２、第２の外側通路用壁３３及び各第２のリブ用壁３４のそれぞれの厚さが、互いに同一とされている。また、この例では、第２のカバー部品３の形状が第１のカバー部品２の形状と同一形状とされている。

第１及び第２のカバー部品２，３は、第１の内側通路用壁２２と第２の内側通路用壁３２との間、及び第１の外側通路用壁２３と第２の外側通路用壁３３との間に、ガスケット４を個別に挟んだ状態で、互いに組み合わされている。冷媒通路５は、第１のカバー壁２１と第２のカバー壁３１との間に介在している。

各ガスケット４は、冷媒通路５に沿って配置されている。第１の内側通路用壁２２と第２の内側通路用壁３２との間の隙間、及び第１の外側通路用壁２３と第２の外側通路用壁３３との間の隙間は、各ガスケット４によりシールされている。この例では、各ガスケット４が液状ガスケットとされている。

第１のカバー壁２１と第２のカバー壁３１との間には、冷媒通路５の内側側壁４１及び外側側壁４２（冷媒通路５の側壁４１，４２）と、第１及び第２のカバー壁２１，３１のそれぞれからの熱を冷媒通路５の内側側壁４１に伝える複数の伝熱リブ４３とが設けられている。

冷媒通路５の内側側壁４１は、第１の内側通路用壁２２と、第２の内側通路用壁３２と、第１及び第２の内側通路用壁２２，３２間に挟まれたガスケット４とによって構成されている。冷媒通路５の外側側壁４２は、第１の外側通路用壁２３と、第２の外側通路用壁３３と、第１及び第２の外側通路用壁２３，３３間に挟まれたガスケット４とによって構成されている。

複数の伝熱リブ４３は、上流側通路部５ａと下流側通路部５ｂとの間で上流側通路部５ａ及び下流側通路部５ｂに沿って互いに間隔を置いて並んでいる。第１のカバー壁２１と第２のカバー壁３１との間には、冷媒通路５の内側側壁４１と伝熱リブ４３（曲がり通路部５ｃに最も近い伝熱リブ４３）とで囲まれる内部空間４４と、複数の伝熱リブ４３を介して内部空間４４に隣接し、外部に連通する外部連通空間４５とが形成されている。

各伝熱リブ４３のそれぞれは、第１のリブ用壁２４及び第２のリブ用壁３４により構成されている。また、第１及び第２のリブ用壁２４，３４は、第１のカバー壁２１と第２のカバー壁３１との間に互いに対向した状態で配置されている。第１のリブ用壁２４の高さが第１の内側通路用壁２２の高さよりも低く、第２のリブ用壁３４の高さが第２の内側通路用壁３２の高さよりも低くなっていることから、第１及び第２のリブ用壁２４，３４間には、第１及び第２のリブ用壁２４，３４の長さ方向に沿った隙間が形成されている。これにより、各伝熱リブ４３のそれぞれには、第１及び第２のリブ用壁２４，３４間に形成された隙間を含む連通孔４６が設けられている。各連通孔４６は、外部連通空間４５を介して内部空間４４と外部とを連通する。

次に、動作について説明する。冷媒通路５内には、冷媒が通される。冷媒通路５に重なる一方の接触領域１１に接触する発熱部品１０から発生した熱は、第１のカバー壁２１を介して冷媒に放出される。冷媒通路５から外れている他方の接触領域１１に接触する発熱部品１０から発生した熱は、第１のカバー壁２１、各伝熱リブ４３、冷媒通路５の内側側壁４１の順に伝わり、冷媒に放出される。これにより、各発熱部品１０が冷却される。

一方、内部空間４４内の空気は、発熱部品１０からの熱により膨張しやすくなっている。内部空間４４内の空気が膨張した場合、膨張した空気は、各伝熱リブ４３の連通孔４６及び外部連通空間４５を通して外部に放出される。これにより、内部空間４４内の圧力が外部の圧力（大気圧）に調整され、内部空間４４内の圧力が異常に高くなることが防止される。

このような発熱部品の冷却装置１では、第１のカバー壁２１の他面において、共通の接触領域１１に重なる部分から、複数の第１のリブ用壁２４がそれぞれ突出しているので、各第１のリブ用壁２４のそれぞれを介して発熱部品１０からの熱を冷媒通路５内の冷媒に伝えることができる。これにより、発熱部品１０からの伝熱量の低下を抑制することができる。また、発熱部品１０からの熱の伝達を複数の第１のリブ用壁２４のそれぞれで分担することができるので、各第１のリブ用壁２４の厚さを調整することができ、第１のカバー壁２１及び第１の内側通路用壁２２のそれぞれの厚さに各リブ用壁２４の厚さを近づけることができる。従って、ダイカスト法による鋳造時に、各リブ用壁２４を成形する部分への溶融金属の流入量が不足することを防止することができ、各リブ用壁２４の肉厚内での鋳巣の発生を抑制することができる。これにより、冷媒通路５内の冷媒が各リブ用壁２４内の鋳巣を通して外部に漏れることを防止することができ、冷媒通路５内からの冷媒の漏れの発生をより確実に防止することができる。また、冷媒通路５に重なる一方の接触領域１１だけでなく、冷媒通路５から外れた他方の接触領域１１にも発熱部品１０を接触させて発熱部品１０を冷却することができるので、発熱部品１０のレイアウトの自由度の向上を図ることができる。なお、第２のカバー部品３についても同様の効果を得ることができる。

また、各伝熱リブ４３のそれぞれには、外部連通空間４５を介して内部空間４４と外部とを連通する連通孔４６が設けられているので、内部空間４４内の圧力を外部の圧力（大気圧）に調整することができる。

ここで、発熱部品１０からの熱は、第１及び第２のカバー部品２，３を介して内部空間４４内の空気にも伝わるが、空気の熱伝導率（０．００２４１Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１）は、第１及び第２のカバー部品２，３を構成するアルミニウムの熱伝導率（２３６Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１）よりも極端に低いので、内部空間４４内の空気の温度が一旦上昇すると下がりにくくなり、発熱部品１０からの熱が伝わった内部空間４４内の空気は、冷媒通路５を通る冷媒で冷却される前に膨張することとなる。このように、内部空間４４内の空気が膨張した場合であっても、内部空間４４内の圧力を大気圧に調整することができるので、内部空間４４内の圧力の異常な上昇を防止することができる。これにより、第１のカバー部品２と第２のカバー部品３とが内部空間４４内の圧力の上昇によって外れることを防止することができ、冷媒通路５内からの冷媒の漏れの発生をさらに確実に防止することができる。

また、連通孔４６は、第１のリブ用壁２４と第２のリブ用壁３４との間に形成された隙間を含んでいるので、第１のカバー部品２及び第２のカバー部品３を組み合わせるだけで、各伝熱リブ４３に連通孔４６を容易に形成することができる。

また、第１のカバー部品２を構成する材料は、アルミニウムであるので、伝熱性能の高い第１のカバー部品２を作製することができる。なお、第２のカバー部品３についても同様の効果を得ることができる。

また、冷媒が液体とされているので、発熱部品１０に対する冷却効果をさらに高めることができる。

なお、上記の例では、第１のリブ用壁２４の高さが第１の内側通路用壁２２の高さよりも低く、第２のリブ用壁３４の高さが第２の内側通路用壁３２の高さよりも低くなっているが、連通孔４６を伝熱リブ４３に設けるためには、第１のリブ用壁２４と第２のリブ用壁３４との間に隙間が形成されていればよいので、第１及び第２のリブ用壁２４，３４のいずれかの高さのみが、第１及び第２の内側通路用壁２２，３２の高さよりも低くなっていればよい。

また、上記の例では、第２のカバー部品３が、第２のカバー壁３１、第２の内側通路用壁３２、第２の外側通路用壁３３及び複数の第２のリブ用壁３４を有しているが、第２のカバー部品３を平板である第２のカバー壁３１のみとしてもよい。この場合、ガスケット４は、第１の内側通路用壁２２及び第１の外側通路用壁２３のそれぞれと第２のカバー壁３１との間に個別に挟まれる。また、各伝熱リブ４３には、各第１のリブ用壁２４のそれぞれと第２のカバー壁３１との間に形成された隙間を含む連通孔４６が設けられる。さらに、この場合、冷媒通路５の内側側壁４１が第１の内側通路用壁２２及びガスケット４で構成され、冷媒通路５の外側側壁４２が第１の外側通路用壁２３及びガスケット４で構成され、各伝熱リブ４３が各第１のリブ用壁２４で構成される。また、この場合、第２のカバー部品３は、ダイカスト部品でなくてもよい。

実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２による冷却装置１を示す縦断面図である。また、図６は、図５のVI-VI線に沿った断面図である。図において、各第１のリブ用壁２４の長さ方向一端部は第１の内側通路用壁２２に繋がった接続端部とされ、各第１のリブ用壁２４の長さ方向他端部は第１の内側通路用壁２２から離れた開放端部とされている。各第１のリブ用壁２４は、接続端部及び開放端部のそれぞれの向きを交互にして並べられている。

各第２のリブ用壁３４の長さ方向一端部は第２の内側通路用壁３２に繋がった接続端部とされ、各第２のリブ用壁３４の長さ方向他端部は第２の内側通路用壁３２から離れた開放端部とされている。各第２のリブ用壁３４は、接続端部及び開放端部のそれぞれの向きを、各第１のリブ用壁２４の接続端部及び開放端部のそれぞれの向きに合わせて交互にして並べられている。

互いに対向する第１のリブ用壁２４及び第２のリブ用壁３４は、互いに接触しており、第１及び第２のリブ用壁２４，３４間に隙間は形成されていない。これにより、互いに接触する第１及び第２のリブ用壁２４，３４間では、熱が効率良く伝わるようになっている。各伝熱リブ４３のそれぞれには、第１及び第２のリブ用壁２４，３４の開放端部と冷媒通路５の内側側壁４１との間に形成された隙間を含む連通孔５１が設けられている。他の構成は、実施の形態１と同様である。

このような発熱部品の冷却装置１では、各第１のリブ用壁２４の長さ方向一端部が第１の内側通路用壁２２に繋がった接続端部とされ、各第１のリブ用壁２４の長さ方向他端部が第１の内側通路用壁２２から離れた開放端部とされており、第１のリブ用壁２４の開放端部と第１の内側通路用壁２２との間に形成された隙間を含む連通孔５１が伝熱リブ４３に設けられているので、第１のカバー部品２及び第２のカバー部品３を組み合わせるだけで、各伝熱リブ４３に連通孔５１を容易に形成することができる。また、第１のリブ用壁２４と第２のリブ用壁３４とを互いに接触させることができるので、各伝熱リブ４３の高さを実施の形態１よりも高くすることができる。これにより、例えば、第１及び第２のカバー壁２１，３１のうち、第１のカバー壁２１にのみ発熱部品１０が接触している場合には、伝熱リブ４３を通して発熱部品１０から冷媒通路５の内側側壁４１に伝わる熱の量を増加させることができ、発熱部品１０に対する冷却性能の向上を図ることができる。

なお、上記の例では、各第１のリブ用壁２４が接続端部及び開放端部のそれぞれの向きを交互にして並べられているが、これに限定されることはない。例えば、複数の第１のリブ用壁２４のうち、接続端部及び開放端部を同じ向きにした２つの第１のリブ用壁２４を連続して並べてもよい。また、上記の例では、各第２のリブ用壁３４が接続端部及び開放端部のそれぞれの向きを交互にして並べられているが、これに限定されることもない。

また、上記の例では、各第２のリブ用壁３４が、接続端部及び開放端部のそれぞれの向きを各第１のリブ用壁２４に合わせて並べられているが、各第２のリブ用壁３４の接続端部及び開放端部のそれぞれの向きと、各第１のリブ用壁２４の接続端部及び開放端部のそれぞれの向きとを合わせる必要はなく、各第２のリブ用壁３４の接続端部及び開放端部のそれぞれの向きと、各第１のリブ用壁２４の接続端部及び開放端部のそれぞれの向きとを、互いに逆向きにしてもよい。

実施の形態３．
図７は、この発明による実施の形態３による冷却装置１を示す縦断面図である。また、図８は、図７のVIII-VIII線に沿った断面図である。図において、各第１のリブ用壁２４の長さ方向一端部は上流側通路部５ａの第１の内側通路用壁２２に繋がり、各第１のリブ用壁２４の長さ方向他端部は下流側通路部５ｂの第１の内側通路用壁２２に繋がっている。各第２のリブ用壁３４の長さ方向一端部は上流側通路部５ａの第２の内側通路用壁３２に繋がり、各第２のリブ用壁３４の長さ方向他端部は下流側通路部５ｂの第２の内側通路用壁３２に繋がっている。

各第１のリブ用壁２４及び各第２のリブ用壁３４のそれぞれの長さ方向中間部には、伝熱リブ４３の高さ方向に沿った隙間が形成されている。これにより、各伝熱リブ４３には、第１及び第２のリブ用壁２４，３４のそれぞれに形成された隙間を含むスリット状の連通孔６１が設けられている。この例では、連通孔６１から上流側通路部５ａの内側側壁４１までの伝熱リブ４３の寸法と、連通孔６１から下流側通路部５ｂの内側側壁４１までの伝熱リブ４３の寸法とが同一になっている。他の構成は、実施の形態２と同様である。

このような発熱部品の冷却装置１では、各第１のリブ用壁２４の長さ方向中間部に形成された隙間を含む連通孔６１が各伝熱リブ４３に設けられているので、第１のカバー部品２及び第２のカバー部品３を組み合わせるだけで、各伝熱リブ４３に連通孔６１を容易に形成することができる。また、連通孔６１が伝熱リブ４３の長さ方向中間部に設けられるので、冷媒通路５の内側側壁４１に繋がる伝熱リブ４３の長さ方向の寸法を短くすることができる。これにより、第１及び第２のカバー壁２１，３１のそれぞれからの熱が冷媒通路５の内側側壁４１に伝わるまでの時間を短くすることができ、発熱部品１０に対する冷却性能の向上を図ることができる。

実施の形態４．
図９は、この発明の実施の形態４による冷却装置１を示す縦断面図である。また、図１０は、図９のX-X線に沿った断面図である。図において、各伝熱リブ４３には、連通孔は設けられていない。第２のカバー壁３１には、内部空間４４、及び各伝熱リブ４３間の空間を外部に開放する開放部７１が設けられている。この例では、第２のカバー壁３１のうち、内部空間４４及び各伝熱リブ４３間の空間のそれぞれに面する部分のすべてが開放されている。他の構成は、実施の形態１と同様である。

このような発熱部品の冷却装置１では、内部空間４４、及び各伝熱リブ４３間の空間を外部に開放する開放部７１が第２のカバー壁３１に設けられているので、内部空間４４内の空気、及び各伝熱リブ４３間の空間内の空気が膨張した場合であっても、内部空間４４内及び各伝熱リブ４３間の空間内のそれぞれの圧力を大気圧に調整することができる。これにより、内部空間４４内及び各伝熱リブ４３間の空間内のそれぞれの圧力の異常な上昇を防止することができ、冷媒通路５内からの冷媒の漏れの発生をより確実に防止することができる。また、第２のカバー部品３の材料の使用量を減らすことができ、冷却装置１の製造コストの低減化及び軽量化を図ることができる。

なお、上記の例では、第２のカバー壁３１のうち、内部空間４４及び各伝熱リブ４３間の空間のそれぞれに面する部分のすべてが開放部７１により開放されているが、内部空間４４及び各伝熱リブ４３間の空間のそれぞれが開放部７１を通して外部に開放されていればよいので、第２のカバー壁３１のうち、内部空間４４及び各伝熱リブ４３間の空間のそれぞれに面する部分の一部のみを開放部により開放するようにしてもよい。

また、上記の例では、第２のカバー壁３１にのみ開放部７１が設けられているが、第１のカバー壁２１にのみ開放部７１を設けてもよいし、第１及び第２のカバー壁２１，３１のそれぞれに開放部を設けてもよい。第１及び第２のカバー壁２１，３１のそれぞれに開放部を設ける場合、発熱部品１０が接触する接触領域１１を確保するために、第２のカバー壁３１のうち、内部空間４４及び各伝熱リブ４３間の空間のそれぞれに面する部分の一部のみが開放部により開放される。

また、上記の例では、各伝熱リブ４３に連通孔が設けられていないが、各伝熱リブ４３に連通孔を設けてもよい。

なお、実施の形態２〜４では、第２のカバー部品３が、第２のカバー壁３１、第２の内側通路用壁３２、第２の外側通路用壁３３及び複数の第２のリブ用壁３４を有しているが、第２のカバー部品３を平板である第２のカバー壁３１のみとしてもよい。この場合、ガスケット４は、第１の内側通路用壁２２及び第１の外側通路用壁２３のそれぞれと第２のカバー壁３１との間に個別に挟まれる。また、この場合、冷媒通路５の内側側壁４１が第１の内側通路用壁２２及びガスケット４で構成され、冷媒通路５の外側側壁４２が第１の外側通路用壁２３及びガスケット４で構成され、各伝熱リブ４３が各第１のリブ用壁２４で構成される。さらに、この場合、第２のカバー部品３は、ダイカスト部品でなくてもよい。

また、各上記実施の形態では、冷却装置１により冷却される発熱部品１０が例えば半導体素子等とされているが、発熱部品１０を例えば車載用電気部品等としてもよい。車載用電気部品としては、例えば充電器、コンバータ又はインバータ等が挙げられる。このように、冷却装置１により冷却される発熱部品１０を車載用電気部品としても、半導体素子と同様に、高い冷却効果を得ることができる。

また、各上記実施の形態では、第１及び第２のカバー部品２，３のそれぞれを構成する材料が、熱伝導率の高いアルミニウムとされているが、例えば第２のカバー部品３に発熱部品１０を接触させないのであれば、第２のカバー部品３を構成する材料は、アルミニウムよりも熱伝導率の低い材料であってもよい。

１冷却装置、２第１のカバー部品、３第２のカバー部品、４ガスケット、１０発熱部品、１１接触領域、２１第１のカバー壁、２２第１の内側通路用壁、２４第１のリブ用壁、３１第２のカバー壁、３２第２の内側通路用壁、３４第２のリブ用壁、４１内側側壁、４２外側側壁、４３伝熱リブ、４４内部空間、４６，５１，６１連通孔、７１開放部。

Claims

発熱部品が接触する接触領域が一面に設定された第１のカバー壁と、上記第１のカバー壁の他面から突出し、冷媒を通す冷媒通路に沿って設けられた通路用壁と、上記第１のカバー壁の他面において、共通の上記接触領域に重なる部分から上記冷媒通路を避けてそれぞれ突出するとともに上記通路用壁にそれぞれ繋がり、上記第１のカバー壁からの熱を上記通路用壁に伝える複数のリブ用壁とを有し、上記第１のカバー壁、上記通路用壁及び各上記リブ用壁がダイカスト法により一体に成形されている第１のカバー部品、
上記冷媒通路を介して上記第１のカバー壁に対向する第２のカバー壁を有する第２のカバー部品、及び
上記第１のカバー部品の上記通路用壁と上記第２のカバー部品との間に挟まれ、上記冷媒通路内からの冷媒の漏れを防ぐガスケット
を備え、
上記第１のカバー壁と上記第２のカバー壁との間には、上記通路用壁を含む上記冷媒通路の側壁と、各上記リブ用壁を個別に含む複数の伝熱リブが設けられているとともに、上記冷媒用通路の側壁と上記伝熱リブとで囲まれる内部空間が形成され、
各上記伝熱リブには、上記内部空間を外部に連通させる連通孔が設けられている発熱部品の冷却装置。
上記連通孔は、上記第１のカバー部品の上記リブ用壁と上記第２のカバー部品との間に形成された隙間を含んでいる請求項１に記載の発熱部品の冷却装置。
上記リブ用壁の長さ方向一端部は上記通路用壁に繋がる接続端部とされ、上記リブ用壁の長さ方向他端部は上記通路用壁から離れた開放端部とされており、
上記連通孔は、上記リブ用壁の開放端部と上記通路用壁との間に形成された隙間を含んでいる請求項１に記載の発熱部品の冷却装置。
上記リブ用壁の長さ方向一端部及び長さ方向他端部は、上記通路用壁にそれぞれ繋がっており、
上記連通孔は、上記リブ用壁の長さ方向中間部に形成された隙間を含んでいる請求項１に記載の発熱部品の冷却装置。
上記第１のカバー部品を構成する材料は、アルミニウムである請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発熱部品の冷却装置。
上記冷媒は、液体である請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の発熱部品の冷却装置。
上記発熱部品は、車載用電気部品である請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の発熱部品の冷却装置。
上記車載用電気部品は、充電器である請求項７に記載の発熱部品の冷却装置。
発熱部品が接触する接触領域が一面に設定された第１のカバー壁と、上記第１のカバー壁の他面から突出し、冷媒を通す冷媒通路に沿って設けられた通路用壁と、上記第１のカバー壁の他面において、共通の上記接触領域に重なる部分から上記冷媒通路を避けてそれぞれ突出するとともに上記通路用壁にそれぞれ繋がり、上記第１のカバー壁からの熱を上記通路用壁に伝える複数のリブ用壁とを有し、上記第１のカバー壁、上記通路用壁及び各上記リブ用壁がダイカスト法により一体に成形されている第１のカバー部品、
上記冷媒通路を介して上記第１のカバー壁に対向する第２のカバー壁を有する第２のカバー部品、及び
上記第１のカバー部品の上記通路用壁と上記第２のカバー部品との間に挟まれ、上記冷媒通路内からの冷媒の漏れを防ぐガスケット
を備え、
上記第１のカバー壁と上記第２のカバー壁との間には、上記通路用壁を含む上記冷媒通路の側壁と、各上記リブ用壁を個別に含む複数の伝熱リブが設けられているとともに、上記冷媒用通路の側壁と上記伝熱リブとで囲まれる内部空間が形成され、
上記第１のカバー壁及び上記第２のカバー壁の少なくともいずれかには、上記内部空間及び各上記伝熱リブ間の空間のそれぞれを外部に開放する開放部が設けられている発熱部品の冷却装置。