JP6324457B2

JP6324457B2 - 電気機器

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Publication number: JP6324457B2
Application number: JP2016182908A
Authority: JP
Inventors: 省吾三木; 浩之東野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-09-20
Filing date: 2016-09-20
Publication date: 2018-05-16
Anticipated expiration: 2036-09-20
Also published as: JP2018049870A

Description

この発明は、筐体の隔壁を介した一方の空間に設けられた発熱部品が、他方の空間内の流路を流れる冷媒によって冷却される電気機器に関するものである。

従来、複数の半導体素子を冷却するための冷却器であって、複数の冷却フィンが冷媒流路に設けられた冷却器が知られている。（例えば、特許文献１参照）。この冷却器では、冷却フィンが冷媒流路の隔壁となるように設けられ、さらに、その隔壁によって隔離された冷媒が合流する空間が形成されている。すなわち、この冷却器では、複数の半導体素子に対してそれぞれ冷却フィンが設けられている。

また、シリコーンゲル状物質を放熱スペーサとして介在させて、プリント基板上に実装された高さの異なる複数の電子部品が、平面状の冷却プレートに流れる冷媒によって冷却されるように構成されている冷却装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。この冷却装置では、電子部品の高さの違いによって生じる部品間の段差をシリコーンゲル状物質によって埋めている。

特開２００７−３３５５８８号公報特開平１１−０２６９６８号公報

電気機器内の発熱部品においては、半導体素子のような高さの低い部品、およびトランス、リアクトルなどの磁性部品のような高さの高い部品が混在している。これらの発熱部品を冷却するために平面状の冷却器を採用する場合には、部品間の高さの違いを埋めるような構造が必要である。

ここで、例えば、特許文献２に記載の従来技術を適用して、シリコーン、樹脂などの充填剤を充填することによって部品間の高さの違いを埋める場合、より多くの充填剤を充填した箇所が、周辺と比べて熱抵抗が大きくなり、その結果、発熱部品の温度が上昇してしまう。また、充填剤を用いれば、コストの増加が懸念される。

一方、発熱部品を回路基板に実装するときの配線の長さによって部品間の高さの違いを調整した場合、その配線の長さが長くなるほど、発熱部品の保持能力の低下、ノイズによる動作不良、配線が長くなることによる配線発熱の増加を招きやすい。

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、発熱部品間の高さの違いを埋めつつ、発熱部品を効率良く冷却することのできる電気機器を得ることを目的とする。

この発明における電気機器は、高さの異なる第１の発熱部品および第２の発熱部品と接触する隔壁を有する筐体と、筐体の開口部を覆うことで隔壁を介して第１の発熱部品および第２の発熱部品を冷却するための冷媒が流れる流路を形成する蓋と、を備え、隔壁は、第１の発熱部品および第２の発熱部品と接触するように第１の発熱部品および第２の発熱部品のそれぞれの高さに合わせて段差形状となり、隔壁と蓋とで形成される流路には、第１の発熱部品と対向して位置する第１の冷却流路と、第２の発熱部品と対向して位置する第２の冷却流路と、第１の冷却流路と第２の冷却流路とを接続する第１の中間流路ヘッダとが形成され、蓋は、第１の冷却流路および第２の冷却流路のそれぞれの高さが同じとなるように隔壁の段差形状に合わせて段差形状となっているものである。

この発明によれば、高さの異なる複数の発熱部品のそれぞれの高さに合わせて筐体の隔壁を段差形状とするとともに、隔壁の段差形状に合わせて蓋を段差形状とするように構成されている。これにより、発熱部品間の高さの違いを埋めつつ、発熱部品を効率良く冷却することのできる電気機器を得ることができる。

この発明の実施の形態１における電気機器の外観を示す斜視図である。図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面図である。図１の電気機器の第２の蓋を取り外した状態でＩＩＩ方向から見たときの平面図である。図２の電気機器の第１の変形例を示す断面図である。図２の電気機器の第２の変形例を示す断面図である。この発明の実施の形態２における電気機器を示す断面図である。図６の電気機器の第１の変形例を示す断面図である。図６の電気機器の第２の変形例を示す断面図である。この発明の実施の形態３における電気機器の第２の蓋を取り外した状態でＩＩＩ方向から見たときの平面図である。図９の電気機器の第１の変形例を示す平面図である。図９の電気機器の第２の変形例を示す平面図である。図９の電気機器の第３の変形例を示す平面図である。図９の電気機器の第４の変形例を示す平面図である。この発明の実施の形態３における電気機器の第１の別例を示す平面図である。この発明の実施の形態３における電気機器の第２の別例を示す平面図である。この発明の実施の形態３における電気機器の第３の別例を示す平面図である。この発明の実施の形態３における電気機器の第４の別例を示す平面図である。この発明の実施の形態３における電気機器の第５の別例を示す平面図である。この発明の実施の形態４における電気機器を示す断面図である。この発明の実施の形態４における電気機器の第２の蓋を取り外した状態でＩＩＩ方向から見たときの平面図である。図２０のＸＸＩ線に沿った断面図である。この発明の実施の形態４における電気機器の別例を示す断面図である。図２２の電気機器の第２の蓋を取り外した状態でＩＩＩ方向から見たときの平面図である。図２３の電気機器の第１の変形例を示す平面図である。図２３の電気機器の第２の変形例を示す平面図である。

以下、この発明による電気機器を、好適な実施の形態にしたがって図面を用いて説明する。なお、図面の説明においては、同一部分または相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における電気機器１の外観を示す斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面図である。図３は、図１の電気機器１の第２の蓋４を取り外した状態でＩＩＩ方向から見たときの平面図である。

ここで、図１の電気機器１において、幅方向をＸ方向、奥行き方向をＹ方向、高さ方向をＺ方向とする。Ｘ方向およびＹ方向は互いに直交し、Ｚ方向はＸ方向およびＹ方向と直交する。

実施の形態１における電気機器１は、筐体２と、筐体２の上面開口部を覆う第１の蓋３と、筐体２と第１の蓋３とで形成された空間内に収納された発熱性の電気部品８と、筐体２の底面開口部を覆う第２の蓋４と、筐体２と第２の蓋４とで形成された流路５に設けられた複数の冷却フィン１２を備えている。

筐体２の内部には、電気部品８が収納される空間と、流路５とを区切る隔壁９が設けられている。電気部品８は、回路基板６と、回路基板６に実装された第１の発熱部品７ａおよび第２の発熱部品７ｂによって構成されている。

第１の発熱部品７ａは、回路基板６に実装される面と対向する面が隔壁９の第１の部品接触面９ａに接触している。第２の発熱部品７ｂは、回路基板６に実装される面と対向する面が隔壁９の第２の部品接触面９ｂに接触している。

なお、第１の発熱部品７ａおよび第２の発熱部品７ｂを最も効率良く冷却するために第１の発熱部品７ａと第２の発熱部品７ｂは、それぞれ第１の部品接触面９ａと第２の部品接触面９ｂに、直接的に接触するように設けることが望ましい。

ただし、第１の発熱部品７ａおよび第２の発熱部品７ｂの寸法公差、表面精度などを考慮して、第１の発熱部品７ａと第２の発熱部品７ｂは、それぞれ第１の部品接触面９ａと第２の部品接触面９ｂに、シート部材、グリースなどの介在物を介して接触するように設けてもよい。この場合、シート部材、グリースなどの介在物の熱伝導率が高いほど、各発熱部品と各部品接触面との接触面における熱抵抗が低下し、各発熱部品をより効率良く冷却することができる。

このように、筐体２は、高さの異なる第１の発熱部品７ａおよび第２の発熱部品７ｂと接触する隔壁９を有する。

第１の発熱部品７ａと第２の発熱部品７ｂは、互いに高さが異なっており、第１の発熱部品７ａの高さＬ１と第２の発熱部品の高さＬ２の関係は、Ｌ１＞Ｌ２となっている。

第１の発熱部品７ａおよび第２の発熱部品７ｂの具体例としては、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ダイオード、パワーモジュール、リアクトル、トランスなどが挙げられる。より具体的には、高さＬ１の第１の発熱部品７ａはトランス、リアクトルなどであり、高さＬ２の第２の発熱部品７ｂはＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ダイオード、パワーモジュールなどである。

筐体２の隔壁９において、第２の部品接触面９ｂは、第１の部品接触面９ａに対して、高さＬ１と高さＬ２との差分だけＺ方向にずれて位置している。隔壁９は、第１の発熱部品７ａおよび第２の発熱部品７ｂと接触するように、第１の発熱部品７ａおよび第２の発熱部品７ｂのそれぞれの高さに合わせて段差形状となっている。隔壁９に設けられた段差部の段差面は、第１の部品接触面９ａおよび第２の部品接触面９ｂに対して垂直である。

このように、筐体２の隔壁９は、第１の発熱部品７ａおよび第２の発熱部品７ｂと接触するように第１の発熱部品７ａおよび第２の発熱部品７ｂのそれぞれの高さに合わせて段差形状となっている。

第２の蓋４は、筐体２の開口部を覆うことで隔壁９を介して第１の発熱部品７ａおよび第２の発熱部品７ｂを冷却するための冷媒が流れる流路５を形成する。

流路５には、第１の発熱部品７ａと対向して位置する第１の冷却流路５ａと、第２の発熱部品７ｂと対向して位置する第２の冷却流路５ｂと、第１の冷却流路５ａと第２の冷却流路５ｂとを接続する第１の中間流路ヘッダ５ｆと、冷媒を流路５に供給する供給管１０ａに接続される第１の流路ヘッダ５ｄと、冷媒を流路５から排出する排出管１０ｂに接続される第２の流路ヘッダ５ｅとが形成される。

流路５へ冷媒を供給する構成として、電気機器１は、流路５の第１の流路ヘッダ５ｄに接続されており、第１の流路ヘッダ５ｄへ向けて冷媒を供給する供給管１０ａと、筐体２に設けられており、供給管１０ａが取り付けられる供給側突起部１１ａとを備えて構成されている。

流路５から冷媒を排出する構成として、電気機器１は、流路５の第２の流路ヘッダ５ｅに接続されており、第２の流路ヘッダ５ｅから冷媒を排出する排出管１０ｂと、筐体２に設けられており、排出管１０ｂが取り付けられる排出側突起部１１ｂとを備えて構成されている。

供給管１０ａと排出管１０ｂとは、それぞれ供給側突起部１１ａと排出側突起部１１ｂに対して、例えば圧入、焼き嵌め、ネジ構造など、種々の方法によって固定される。

第１の冷却流路５ａは、第１の部品接触面９ａに対向して位置し、第２の冷却流路５ｂは、第２の部品接触面９ｂに対向して位置する。第１の冷却流路５ａおよび第２の冷却流路５ｂのそれぞれには、第１の発熱部品７ａおよび第２の発熱部品７ｂを効率良く冷却するための複数の冷却フィン１２が設けられている。

第１の冷却流路５ａに設けられた各冷却フィン１２は、Ｘ方向に延びて設けられ、Ｙ方向に対して等間隙に隣接している。第１の冷却流路５ａに設けられた各冷却フィン１２は、同形の平板形状であって、両端面が第２の蓋４および隔壁９に接触している。

第２の冷却流路５ｂに設けられた各冷却フィン１２は、第１の冷却流路５ａに設けられた各冷却フィン１２と同様の構成となっている。

第２の冷却流路５ｂは、第１の冷却流路５ａに対して、高さＬ１と高さＬ２との差分だけＺ方向にずれて位置している。第１の冷却流路５ａと第２の冷却流路５ｂとの間に生じる段差部に第１の中間流路ヘッダ５ｆが設けられ、第１の中間流路ヘッダ５ｆを介して第１の冷却流路５ａから第２の冷却流路５ｂへ冷媒が流れる。

第２の蓋４は、第１の冷却流路５ａおよび第２の冷却流路５ｂのそれぞれの高さ、すなわちＺ方向の高さが同じとなる流路５を形成可能なように隔壁９の段差形状に合わせて段差形状となっている。第２の蓋４に設けられた段差部の段差面は、隔壁９に設けられた段差部の段差面に対して平行である。

このように、第２の蓋４は、第１の冷却流路５ａおよび第２の冷却流路５ｂのそれぞれの高さが同じとなるように隔壁９の段差形状に合わせて段差形状となっている。

冷媒が流れる方向は、流れ方向１４であり、冷媒は、供給管１０ａ、第１の流路ヘッダ５ｄ、第１の冷却流路５ａ、第１の中間流路ヘッダ５ｆ、第２の冷却流路５ｂ、第２の流路ヘッダ５ｅおよび排出管１０ｂの経路をポンプ等によって循環する。排出管１０ｂに流れる冷媒は、熱交換器等によって放熱され、放熱後の冷媒が供給管１０ａに流れる。

筐体２は、冷却フィン１２と一体成型するためにダイカスト製造、鋳造法などによって成型されることが望ましいが、これらの部品を別体で成型したのち、これらの部品をネジ、ボルト、溶接、ろう付けなど、種々の方法によって固定してもよい。

以上のとおり、実施の形態１では、第１の発熱部品７ａおよび第２の発熱部品７ｂのそれぞれの高さに合わせて筐体２の隔壁９を段差形状とするとともに、隔壁９の段差形状に合わせて第２の蓋４を段差形状とするように構成されている。

このように構成することで、高さが異なる第１の発熱部品７ａと第２の発熱部品７ｂとを回路基板６内において互いに近い位置で保持することができ、その結果、ノイズによる動作不良を抑制するとともに、配線が長くなることによる配線発熱を抑制することができる。また、第１の発熱部品７ａおよび第２の発熱部品７ｂの両方を筐体２の隔壁９に接触させることができるので、流路５内を流れる冷媒によって第１の発熱部品７ａおよび第２の発熱部品７ｂを効率良く冷却することができる。

また、第２の蓋部の形状が平板である場合、第１の冷却流路５ａの高さと第２の冷却流路５ｂの高さが異なる。そのため、流路５内において第１の冷却流路５ａと第２の冷却流路５ｂとで冷媒が不均一に流れ、部分的に冷却能力が低下することが懸念される。一方、実施の形態１では、隔壁９の形状に合わせて第２の蓋４の形状を構成しているので、流路５内で冷媒を均一に流すことができ、第１の発熱部品７ａおよび第２の発熱部品７ｂを効率良く冷却することができる。

続いて、図２の電気機器１の変形例について、図４および図５を参照しながら説明する。図４、図５は、図２の電気機器１の第１、第２の変形例を示す断面図である。

第１の変形例として、ダイカスト製造など製造方法によって実現可能な抜き勾配などを施すことで、図４に示すように、隔壁９に設けられた段差部と、第２の蓋４に設けられた段差部に、それぞれ傾斜を付けてもよい。この場合、隔壁９に設けられた段差部に付けた傾斜角度θ１と、第２の蓋４に設けられた段差部に付けた傾斜角度θ２は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。

第２の変形例として、図５に示すように、隔壁９に設けられた段差部の段差面の角部の形状と、第２の蓋４に設けられた段差部の段差面の角部の形状を曲面Ｒにしてもよい。

以上、実施の形態１によれば、電気機器は、高さの異なる第１の発熱部品および第２の発熱部品と接触する隔壁を有する筐体と、筐体の開口部を覆うことで隔壁を介して第１の発熱部品および第２の発熱部品を冷却するための冷媒が流れる流路を形成する蓋と、を備えて構成されている。

隔壁は、第１の発熱部品および第２の発熱部品と接触するように第１の発熱部品および第２の発熱部品のそれぞれの高さに合わせて段差形状となるように構成されている。隔壁と蓋とで形成される流路には、第１の冷却流路と、第２の冷却流路と、第１の冷却流路と第２の冷却流路とを接続する第１の中間流路ヘッダとが形成されるように構成されている。蓋は、第１の冷却流路および第２の冷却流路のそれぞれの高さが同じとなるように隔壁の段差形状に合わせて段差形状となるように構成されている。

上記のように構成することで、半導体素子のような高さの低い部品と、トランス、リアクトルなどの磁性部品のような高さが高い部品との発熱部品間の高さの違いを埋めつつ、発熱部品を効率良く冷却することができる。また、筐体の隔壁の形状および筐体の開口部を覆う蓋の形状を調整することで、発熱部品間の高さの違いを埋めるようにしているので、余分な充填材の使用によるコスト増加を防ぐことができる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２では、第１の発熱部品７ａおよび第２の発熱部品７ｂに加えて、さらに、これらとは高さが異なる第３の発熱部品７ｃが回路基板６に実装されている電気機器１について説明する。なお、実施の形態２では、先の実施の形態１と同様である点の説明を省略し、先の実施の形態１と異なる点を中心に説明する。

図６は、この発明の実施の形態２における電気機器１を示す断面図である。なお、実施の形態２における電気機器１を示す斜視図は、先の図１と同様であり、図６は、先の図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面図に相当する。

図６に示すように、電気部品８は、回路基板６と、回路基板６に実装された第１の発熱部品７ａ、第２の発熱部品７ｂおよび第３の発熱部品７ｃによって構成されている。第３の発熱部品７ｃは、回路基板６に実装される面と対向する面が隔壁９の第３の部品接触面９ｃに接触している。

第３の発熱部品７ｃは、第１の発熱部品７ａおよび第２の発熱部品７ｂとは高さが異なっており、第１の発熱部品７ａの高さＬ１と第２の発熱部品の高さＬ２と第３の発熱部品７ｃの高さＬ３の関係は、Ｌ１＞Ｌ３＞Ｌ２となっている。

このように、隔壁９は、第１の発熱部品７ａおよび第２の発熱部品７ｂに加えて、第３の発熱部品７ｃとさらに接触する。

筐体２の隔壁９において、第３の部品接触面９ｃは、第２の部品接触面９ｂに対して、高さＬ３と高さＬ２との差分だけＺ方向にずれて位置している。

隔壁９は、第１の発熱部品７ａ、第２の発熱部品７ｂおよび第３の発熱部品７ｃと接触するように、第１の発熱部品７ａ、第２の発熱部品７ｂおよび第３の発熱部品７ｃのそれぞれの高さに合わせて段差形状となっている。

隔壁９の第１の部品接触面９ａと第２の部品接触面９ｂとの間に設けられた段差部の段差面は、第１の部品接触面９ａおよび第２の部品接触面９ｂに対して垂直である。隔壁９の第２の部品接触面９ｂと第３の部品接触面９ｃとの間に設けられた段差部の段差面は、第２の部品接触面９ｂおよび第３の部品接触面９ｃに対して垂直である。

第２の蓋４は、筐体２の開口部を覆うことで隔壁９を介して第１の発熱部品７ａ、第２の発熱部品７ｂおよび第３の発熱部品７ｃを冷却するための冷媒が流れる流路５を形成する。

流路５には、第１の冷却流路５ａと、第２の冷却流路５ｂと、第１の中間流路ヘッダ５ｆと、第１の流路ヘッダ５ｄと、第２の流路ヘッダ５ｅとに加えて、第３の発熱部品７ｃと対向して位置する第３の冷却流路５ｃと、第２の冷却流路５ｂと第３の冷却流路５ｃとを接続する第２の中間流路ヘッダ５ｇとがさらに形成される。

第３の冷却流路５ｃは、第３の部品接触面９ｃに対向して位置する。第３の冷却流路５ｃには、第１の冷却流路５ａおよび第２の冷却流路５ｂと同様に、冷却フィン１２が設けられている。

第３の冷却流路５ｃは、第２の冷却流路５ｂに対して、高さＬ３と高さＬ２との差分だけＺ方向にずれて位置している。第２の冷却流路５ｂと第３の冷却流路５ｃとの間に生じる段差部に第２の中間流路ヘッダ５ｇが設けられ、第２の中間流路ヘッダ５ｇを介して第２の冷却流路５ｂから第３の冷却流路５ｃへ冷媒が流れる。第２の蓋４は、第１の冷却流路５ａ、第２の冷却流路５ｂおよび第３の冷却流路５ｃのそれぞれの高さが同じとなる流路５を形成可能なように隔壁９の段差形状に合わせて段差形状となっている。

以上のとおり、実施の形態２では、第１の発熱部品７ａ、第２の発熱部品７ｂおよび第３の発熱部品７ｃのそれぞれの高さに合わせて筐体２の隔壁９を段差形状とするとともに、隔壁９の段差形状に合わせて第２の蓋４を段差形状とするように構成されている。すなわち、実施の形態２では、回路基板６内において異なる長さを持つ複数の発熱部品が散乱配置されている場合にも対応可能なように、隔壁９および第２の蓋４のそれぞれに複数の段差部を設けるように構成されている。

このように構成することで、先の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、高さが異なる第２の発熱部品７ｂと第３の発熱部品７ｃとを回路基板６内において互いに近い位置で保持することができ、その結果、ノイズによる動作不良を抑制するとともに、配線が長くなることによる配線発熱を抑制することができる。

また、第１の発熱部品７ａ、第２の発熱部品７ｂおよび第３の発熱部品７ｃを筐体２の隔壁９に接触させることができるので、流路５内を流れる冷媒によって第１の発熱部品７ａ、第２の発熱部品７ｂおよび第３の発熱部品７ｃを効率良く冷却することができる。

なお、図６の構成に対して、先の図４の構成を適用して、隔壁９に設けられた段差部と、第２の蓋４に設けられた段差部に、それぞれ傾斜を付けてもよい。また、図６の構成に対して、先の図５の構成を適用して、隔壁９に設けられた段差部の段差面の角部の形状と、第２の蓋４に設けられた段差部の段差面の角部の形状を曲面Ｒにしてもよい。

続いて、図６の電気機器１の変形例について、図７および図８を参照しながら説明する。図７、図８は、図６の電気機器１の第１、第２の変形例を示す断面図である。

図６では、高さＬ１と高さＬ２と高さＬ３の関係について、Ｌ１＞Ｌ３＞Ｌ２となっているが、第１の変形例として、図７に示すように、Ｌ１＝Ｌ３＞Ｌ２となっていても、Ｌ１＞Ｌ３＞Ｌ２となっている場合と同様の効果が得られる。

第２の変形例として、図８に示すように、高さＬ１と高さＬ２と高さＬ３の関係について、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３となっていても、Ｌ１＞Ｌ３＞Ｌ２となっている場合と同様の効果が得られる。

なお、図６〜図８では、発熱部品の種類が３種類である場合を例示しているが、４種類以上である場合であっても、隔壁９および第２の蓋４のそれぞれに各発熱部品に対応して段差部を設けるように構成することで、同様の効果が得られる。

以上、実施の形態２によれば、先の実施の形態１の構成に対して、隔壁、隔壁と蓋とで形成される流路、および蓋が以下のように構成されている。

すなわち、隔壁は、第１の発熱部品、第２の発熱部品および第３の発熱部品と接触するように第１の発熱部品、第２の発熱部品および第３の発熱部品のそれぞれの高さに合わせて段差形状となるように構成されている。隔壁と蓋とで形成される流路には、第１の冷却流路、第２の冷却流路および第１の中間流路ヘッダに加えて、第３の冷却流路と、第２の冷却流路と第３の冷却流路とを接続する第２の中間流路ヘッダとがさらに形成されるように構成されている。蓋は、第１の冷却流路、第２の冷却流路および第３の冷却流路のそれぞれの高さが同じとなるように隔壁の段差形状に合わせて段差形状となるように構成されている。

上記のように構成した場合であっても、先の実施の形態１と同様の効果が得られる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３では、先の実施の形態１の構成に対して、第１の流路ヘッダ５ｄおよび第２の流路ヘッダ５ｅのそれぞれに整流部材１３を設けた電気機器１について説明する。なお、実施の形態３では、先の実施の形態１、２と同様である点の説明を省略し、先の実施の形態１、２と異なる点を中心に説明する。

図９は、この発明の実施の形態３における電気機器１の第２の蓋４を取り外した状態でＩＩＩ方向から見たときの平面図である。なお、実施の形態３における電気機器１を示す斜視図は、先の図１と同様であり、図９は、実施の形態３における電気機器１の第２の蓋４を取り外した状態で先の図１のＩＩＩ方向から見たときの平面図に相当する。

第１の流路ヘッダ５ｄおよび第２の流路ヘッダ５ｅのそれぞれには、複数の整流部材１３が設けられている。整流部材１３は、供給管１０ａから流入してきた冷媒が第１の冷却流路５ａおよび第２の冷却流路５ｂのそれぞれに設けられた冷却フィン１２へ流れていく際に、複数の冷却フィン１２の隣接する各冷却フィン１２間を流れる冷媒の偏流を抑制するためのものである。

第１の流路ヘッダ５ｄに設けられた各整流部材１３は、同形の平板形状であって、両端面が第２の蓋４および隔壁９に接触している。

第１の流路ヘッダ５ｄに設けられた各整流部材１３は、Ｙ方向に沿って設けられ、隣接した整流部材１３間の間隙Ｗ２が互いに等しい直線状の列をなしている。このような列は、全部で３列であり、隣接した列間の間隙Ｗ１が互いに等しい。３列に並んだ各整流部材１３をＸ方向から見たとき、各列の整流部材１３は、互いに重なって設けられている。

第２の流路ヘッダ５ｅに設けられた各整流部材１３は、第１の流路ヘッダ５ｄに設けられた各整流部材１３と同様の構成となっている。

筐体２は、冷却フィン１２、整流部材１３、供給側突起部１１ａおよび排出側突起部１１ｂと一体成型するためにダイカスト製造、鋳造法などによって成型されることが望ましいが、これらの部品を別体で成型したのち、これらの部品を、ネジ、ボルト、溶接、ろう付けなど、種々の方法によって固定してもよい。

以上のとおり、実施の形態３では、第１の流路ヘッダ５ｄおよび第２の流路ヘッダ５ｅのそれぞれに複数の整流部材１３を設けて構成されている。

このように構成することで、整流部材１３によって各冷却フィン１２間へ流れる冷媒流量の偏流を抑制して冷媒流量を均等化することができ、その結果、冷却性能の偏りが生じることなく、冷却フィン１２全域で効率の良い冷却を実現できるとともに、高さの異なる各発熱部品を効率良く冷却することができる。

また、第１の流路ヘッダ５ｄおよび第２の流路ヘッダ５ｅのそれぞれに整流部材１３を設けて冷媒流量の偏流を抑制できるようにすることで、第１の流路ヘッダ５ｄまたは第２の流路ヘッダ５ｅに沿う位置であれば、筐体２のどの位置にも供給管１０ａおよび排出管１０ｂを配置可能なようにすることができる。

続いて、図９の電気機器１の変形例について、図１０〜図１３を参照しながら説明する。図１０〜図１３は、図９の電気機器１の第１〜第４の変形例を示す平面図である。

第１の変形例として、第１の流路ヘッダ５ｄおよび第２の流路ヘッダ５ｅのそれぞれに設けられる整流部材１３の配置を図１０に示す配置としてもよい。図１０では、第１の流路ヘッダ５ｄに設けられた３列の整流部材１３のうち、中間の列の各整流部材１３は、各整流部材１３の中間部が、両側の各列の整流部材１３であってＹ方向に隣接した整流部材１３間の空隙に対向して、それぞれ配置されている。第２の流路ヘッダ５ｅに設けられた各整流部材１３は、第１の流路ヘッダ５ｄに設けられた各整流部材１３と同様の構成となっている。

第２の変形例として、第１の流路ヘッダ５ｄおよび第２の流路ヘッダ５ｅのそれぞれに設けられる整流部材１３の配置を図１１に示す配置としてもよい。図１１では、第１の流路ヘッダ５ｄに設けられた３列の整流部材１３は、冷却フィン１２に近い列ほどＹ方向に隣接した整流部材１３間の空隙が小さくなるように、それぞれ配置されている。第２の流路ヘッダ５ｅに設けられた各整流部材１３は、第１の流路ヘッダ５ｄに設けられた各整流部材１３と同様の構成となっている。

第３の変形例として、第１の流路ヘッダ５ｄおよび第２の流路ヘッダ５ｅのそれぞれに設けられる整流部材１３の配置を図１２に示す配置としてもよい。図１２では、第１の流路ヘッダ５ｄに設けられた３列の整流部材１３は、各列の整流部材１３が冷却フィン１２側に傾斜するように、それぞれ配置されている。第２の流路ヘッダ５ｅに設けられた各整流部材１３は、第１の流路ヘッダ５ｄに設けられた各整流部材１３と同様の構成となっている。

第４の変形例として、第１の流路ヘッダ５ｄおよび第２の流路ヘッダ５ｅのそれぞれに設けられる整流部材１３の配置を図１３に示す配置としてもよい。図１３では、第１の流路ヘッダ５ｄに設けられた３列の整流部材１３は、各列の上流側の整流部材１３が冷却フィン１２の反対側に傾斜し、各列の下流側の整流部材１３が冷却フィン１２側に傾斜するように、それぞれ配置されている。第２の流路ヘッダ５ｅに設けられた各整流部材１３は、第１の流路ヘッダ５ｄに設けられた各整流部材１３と同様の構成となっている。

なお、実施の形態３では、先の実施の形態１の構成に対して、第１の流路ヘッダ５ｄおよび第２の流路ヘッダ５ｅのそれぞれに整流部材１３を設ける場合を示したが、図１４〜図１８に示すように、先の実施の形態２の構成に対して、第１の流路ヘッダ５ｄおよび第２の流路ヘッダ５ｅのそれぞれに整流部材１３を設けてもよい。

ここで、先の実施の形態２の構成に対して、第１の流路ヘッダ５ｄおよび第２の流路ヘッダ５ｅのそれぞれに整流部材１３を設けた電気機器１について、図１４〜図１８を参照しながら説明する。

図１４〜図１８は、この発明の実施の形態３における電気機器１の第１〜第５の別例を示す平面図である。なお、図１４〜図１８に示す整流部材１３の配置は、図９〜図１３に示す整流部材１３の配置と同様である。

以上、実施の形態３によれば、先の実施の形態１、２の構成に対して、第１の流路ヘッダおよび第２の流路ヘッダのそれぞれに、複数の冷却フィンの隣接する各冷却フィン間を流れる冷媒の偏流を抑制する複数の整流部材を設けて構成されている。

上記のように構成することで、冷却性能の偏りが生じることなく、冷却フィン全域で効率の良い冷却を実現できるとともに、高さの異なる各発熱部品を効率良く冷却することができる。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４では、第１の中間流路ヘッダ５ｆの構成が先の実施の形態１と異なる電気機器１について説明する。なお、実施の形態４では、先の実施の形態１〜３と同様である点の説明を省略し、先の実施の形態１〜３と異なる点を中心に説明する。

図１９は、この発明の実施の形態４における電気機器１を示す断面図である。図２０は、この発明の実施の形態４における電気機器１の第２の蓋４を取り外した状態でＩＩＩ方向から見たときの平面図である。図２１は、図２０のＸＸＩ線に沿った断面図である。

なお、実施の形態４における電気機器１を示す斜視図は、先の図１と同様であり、図１９は、先の図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面図に相当し、図２０は、先の図１のＩＩＩ方向から見たときの平面図に相当する。

ここで、先の実施の形態１〜３では、第１の冷却流路５ａおよび第２の冷却流路５ｂ内の冷媒は、流れる方向が同じである。一方、本実施の形態４では、第１の冷却流路５ａおよび第２の冷却流路５ｂ内の冷媒は、流れる方向が異なる。つまり、図１９に示すように、第１の冷却流路５ａ内の冷媒は、紙面と垂直方向であって紙面手前から奥の方向に流れ、第２の冷却流路５ｂ内の冷媒は、紙面と垂直方向であって紙面奥から手前の方向に流れる。

このように、実施の形態４では、先の実施の形態１〜３とは異なり、第１の冷却流路５ａと第２の冷却流路５ｂとで、冷媒の流れる方向が異なる。

また、図２０に示すように、電気機器１の第２の蓋４を取り外した状態で、先の図１のＩＩＩ方向から見たとき、流路５は、略Ｕ字形状となっている。

第１の冷却流路５ａに設けられた各冷却フィン１２は、Ｙ方向に延びて設けられ、Ｘ方向に対して等間隙に隣接している。第１の冷却流路５ａに設けられた各冷却フィン１２は、同形の平板形状であって、両端面が第２の蓋４および隔壁９に接触している。

第１の冷却流路５ａと第２の冷却流路５ｂとの間に設けられる第１の中間流路ヘッダ５ｆは、第１の冷却流路５ａと第２の冷却流路５ｂとで冷媒の流れる方向を異なるようにする折り返し部１５として機能する。また、折り返し部１５として機能する第１の中間流路ヘッダ５ｆは、高さＬ１と高さＬ２との違いを埋めるための段差部が設けられ、段差形状となっている。

以上のとおり、実施の形態４では、第１の中間流路ヘッダ５ｆが、第１の冷却流路５ａと第２の冷却流路５ｂとで冷媒の流れる方向を異なるようにする折り返し部１５として機能するように構成されている。

このように構成することで、第１の冷却流路５ａおよび第２の冷却流路５ｂのそれぞれの流路幅、すなわち、Ｘ方向の幅が小さくなるので、流路断面積も小さくなり、冷媒の流速が向上する。その結果、第１の発熱部品７ａおよび第２の発熱部品７ｂをより効率良く冷却することができる。

続いて、先の実施の形態２の構成に対して、第１の中間流路ヘッダ５ｆおよび第２の中間流路ヘッダ５ｇのそれぞれを折り返し部１５として機能するように構成された電気機器１について、図２２、図２３を参照しながら説明する。

図２２は、この発明の実施の形態４における電気機器１の別例を示す断面図である。図２３は、図２２の電気機器１の第２の蓋４を取り外した状態でＩＩＩ方向から見たときの平面図である。

実施の形態４では、第１の中間流路ヘッダ５ｆが、第１の冷却流路５ａと第２の冷却流路５ｂとで冷媒の流れる方向を異なるようにする折り返し部１５として機能するように構成する場合を例示したが、図２２および図２３に示すように、先の実施の形態２の構成に対して、第１の中間流路ヘッダ５ｆおよび第２の中間流路ヘッダ５ｇのそれぞれを折り返し部１５として機能するように構成してもよい。

つまり、第１の中間流路ヘッダ５ｆが、第１の冷却流路５ａと第２の冷却流路５ｂとで冷媒の流れる方向を異なるようにする折り返し部１５として機能し、第２の中間流路ヘッダ５ｇが、第２の冷却流路５ｂと第３の冷却流路５ｃとで冷媒の流れる方向を異なるようにする折り返し部１５として機能する。

続いて、図２３の電気機器１の変形例について、図２４および図２５を参照しながら説明する。図２４、図２５は、図２３の電気機器１の第１、第２の変形例を示す平面図である。

第１の変形例として、図２４に示すように、第１の中間流路ヘッダ５ｆが、第１の冷却流路５ａと第２の冷却流路５ｂとで冷媒の流れる方向を異なるようにする折り返し部１５として機能し、第２の中間流路ヘッダ５ｇが、折り返し部１５として機能しないようにしてもよい。この場合、第２の冷却流路５ｂと第３の冷却流路５ｃとで冷媒の流れる方向が同じになる。

第２の変形例として、図２５に示すように、第１の中間流路ヘッダ５ｆが、折り返し部１５として機能しないようにし、第２の中間流路ヘッダ５ｇが、折り返し部１５として機能するようにしてもよい。この場合、第１の冷却流路５ａと第２の冷却流路５ｂとで冷媒の流れる方向が同じになる。

図２３〜図２５から分かるように、第１の中間流路ヘッダ５ｆおよび第２の中間流路ヘッダ５ｇの少なくとも一方は、接続する冷却流路間で冷媒の流れる方向を異なるようにする折り返し部として機能するようにすることができる。

以上、本実施の形態４によれば、先の実施の形態１の構成に対して、第１の中間流路ヘッダは、接続する冷却流路間で冷媒の流れる方向を異なるようにする折り返し部として機能するように構成されている。また、先の実施の形態２の構成に対して、第１の中間流路ヘッダおよび第２の中間流路ヘッダの少なくとも一方は、接続する冷却流路間で冷媒の流れる方向を異なるようにする折り返し部として機能するように構成されている。

上記のように構成することで、冷媒の流速が向上するので、各発熱部品をより効率良く冷却することができる。

以上、この発明の実施の形態１〜４について説明したが、各実施の形態１〜４に対応する図は一例を示したものであり、この発明は種々の形態をとりうる。

実施の形態１〜４では、冷却フィン１２がストレート型フィンである場合を例示しているが、冷却フィン１２は、ピンフィン、オフセットフィンなど、種々の形状をとりうる。

図４および図５で示した各構成は、実施の形態１の構成にのみ適用されるものではなく、実施の形態２〜４の構成にも適用することができる。

整流部材１３において、隣接した列間の間隙Ｗ１が等間隔である場合を例示したが、不等間隔であってもよい。また、１列に並んだ整流部材１３において、隣接した整流部材１３間の間隙Ｗ２は、すべて等しい場合を例示したが、そうでなくてもよい。

１列を構成する整流部材１３の個数は、図示した個数に限らず、何個であってもよい。また、第１の流路ヘッダ５ｄと第２の流路ヘッダ５ｅとで整流部材１３の個数が異なっていてもよい。

１電気機器、２筐体、３第１の蓋、４第２の蓋、５流路、５ａ第１の冷却流路、５ｂ第２の冷却流路、５ｃ第３の冷却流路、５ｄ第１の流路ヘッダ、５ｅ第２の流路ヘッダ、５ｆ第１の中間流路ヘッダ、５ｇ第２の中間流路ヘッダ、６回路基板、７ａ第１の発熱部品、７ｂ第２の発熱部品、７ｃ第３の発熱部品、８電気部品、９隔壁、９ａ第１の部品接触面、９ｂ第２の部品接触面、９ｃ第３の部品接触面、１０ａ供給管、１０ｂ排出管、１１ａ供給側突起部、１１ｂ排出側突起部、１２冷却フィン、１３整流部材、１４流れ方向、１５折り返し部。

Claims

高さの異なる第１の発熱部品および第２の発熱部品と接触する隔壁を有する筐体と、
前記筐体の開口部を覆うことで前記隔壁を介して前記第１の発熱部品および前記第２の発熱部品を冷却するための冷媒が流れる流路を形成する蓋と、
を備え、
前記隔壁は、前記第１の発熱部品および前記第２の発熱部品と接触するように前記第１の発熱部品および前記第２の発熱部品のそれぞれの高さに合わせて段差形状となり、
前記隔壁と前記蓋とで形成される前記流路には、前記第１の発熱部品と対向して位置する第１の冷却流路と、前記第２の発熱部品と対向して位置する第２の冷却流路と、前記第１の冷却流路と前記第２の冷却流路とを接続する第１の中間流路ヘッダとが形成され、
前記蓋は、前記第１の冷却流路および前記第２の冷却流路のそれぞれの高さが同じとなるように前記隔壁の段差形状に合わせて段差形状となっている
電気機器。
前記隔壁は、第３の発熱部品とさらに接触し、
前記蓋は、前記筐体の前記開口部を覆うことで前記隔壁を介して前記第１の発熱部品、前記第２の発熱部品および前記第３の発熱部品を冷却するための前記冷媒が流れる前記流路を形成し、
前記隔壁は、前記第１の発熱部品、前記第２の発熱部品および前記第３の発熱部品と接触するように前記第１の発熱部品、前記第２の発熱部品および前記第３の発熱部品のそれぞれの高さに合わせて段差形状となり、
前記流路には、前記第３の発熱部品と対向して位置する第３の冷却流路と、前記第２の冷却流路と前記第３の冷却流路とを接続する第２の中間流路ヘッダとがさらに形成され、
前記蓋は、前記第１の冷却流路、前記第２の冷却流路および前記第３の冷却流路のそれぞれの高さが同じとなるように前記隔壁の段差形状に合わせて段差形状となっている
請求項１に記載の電気機器。
前記流路に形成される前記第１の冷却流路および前記第２の冷却流路のそれぞれに複数の冷却フィンが設けられている
請求項１に記載の電気機器。
前記流路に形成される前記第１の冷却流路、前記第２の冷却流路および前記第３の冷却流路のそれぞれに複数の冷却フィンが設けられている
請求項２に記載の電気機器。
前記流路には、前記冷媒を前記流路に供給する供給管に接続される第１の流路ヘッダと、前記冷媒を前記流路から排出する排出管に接続される第２の流路ヘッダとがさらに形成され、
前記第１の流路ヘッダおよび前記第２の流路ヘッダのそれぞれに、前記複数の冷却フィンの隣接する各冷却フィン間を流れる前記冷媒の偏流を抑制する複数の整流部材が設けられている
請求項３または４に記載の電気機器。
前記隔壁に設けられた段差部と、前記蓋に設けられた段差部にそれぞれ傾斜が付けられている
請求項１から５のいずれか１項に記載の電気機器。
前記隔壁に設けられた段差部の段差面の角部の形状と、前記蓋に設けられた段差部の段差面の角部の形状が曲面となっている
請求項１から５のいずれか１項に記載の電気機器。
前記第１の中間流路ヘッダは、接続する冷却流路間で前記冷媒の流れる方向を異なるようにする折り返し部として機能する
請求項１または３に記載の電気機器。
前記第１の中間流路ヘッダおよび前記第２の中間流路ヘッダの少なくとも一方は、接続する冷却流路間で前記冷媒の流れる方向を異なるようにする折り返し部として機能する
請求項２または４に記載の電気機器。