KR20110046302A - 액냉식 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

액냉식 냉각 장치(1)는, 냉각액 유로(15)가 설치된 케이싱(2)을 구비하고 있다. 케이싱(2)의 발열체(H)가 장착되는 정상벽(3)의 냉각액 유로(15)에 면하는 부분의 내면에, 복수의 핀(16A, 16B)을 간격을 두고 설치한다. 각 핀(16A, 16B)의 핀 높이 방향과 직교하는 수평면에서 절단한 형상은 파형이다. 좌측 핀(16A)의 인접하는 2개의 파 정상부(19) 및 양 파 정상부(19) 사이에 위치하는 파 저부(21)를 연결하는 2개의 경사부(22)의 우측면(22a)과 상기 수평면으로 이루어지는 2개의 교선이 교차하는 점(P1)이 제1 직선(L1)에 의해 연결되고, 우측 핀(16B)의 인접하는 2개의 파 저부(21) 및 양 파 저부(21) 사이에 위치하는 파 정상부(19)를 연결하는 2개의 경사부(22)의 좌측면(22b)과 상기 수평면으로 이루어지는 2개의 교선이 교차하는 점(P2)이 제2 직선(L2)에 의해 연결되어 있다. 제1 직선(L1)이 제2 직선(L2)보다도 우측 핀(16B)측에 위치하고 있다. 본 발명의 액냉식 냉각 장치(1)는, 예를 들어 차량 등의 반도체 전력 변환 장치에 적용되고, 반도체 소자 등의 발열체를 냉각하는 데 적절하게 사용된다.

Description

액냉식 냉각 장치{LIQUID-COOLED-TYPE COOLING DEVICE}

본 발명은, 예를 들어 차량 등의 반도체 전력 변환 장치에 적용되고, 반도체 소자 등의 발열체를 냉각하는 액냉식 냉각 장치에 관한 것이다.

종래, 이러한 종류의 액냉식 냉각 장치로서, 정상벽, 저벽 및 주위벽을 갖는 동시에, 냉각액 입구 및 냉각액 출구가 형성된 케이싱을 구비하고 있고, 케이싱 내에 있어서의 냉각액 입구와 냉각액 출구 사이의 위치에 냉각액 유로가 설치되어 있는 액냉식 냉각 장치이며, 케이싱의 정상벽 및 저벽 중 외면에 발열체가 장착되는 벽의 냉각액 유로에 면하는 부분의 내면에, 냉각액 유로 내로 돌출되고 또한 냉각액 유로에 있어서의 냉각액의 흐름 방향으로 신장되는 복수의 핀이, 냉각액 유로의 폭 방향으로 간격을 두고 설치되고, 각 핀의 핀 높이 방향과 직교하는 수평면에서 절단한 형상이 파형이며, 파 정상부 및 파 저부가 교대로 형성되어 있고, 인접하는 2개의 핀 중 한쪽 핀에 있어서의 인접하는 2개의 파 저부 및 양 파 저부 사이에 위치하는 파 정상부를 연결하는 2개의 경사부의 다른 쪽 핀측을 향한 면과 상기 수평면으로 이루어지는 2개의 교선이 교차하는 점이, 상기 다른 쪽 핀에 있어서의 인접하는 2개의 파 정상부 및 양 파 정상부 사이에 위치하는 파 저부를 연결하는 2개의 경사부의 상기 한쪽 핀측을 향한 면과 상기 수평면으로 이루어지는 2개의 교선이 교차하는 점보다도 상기 한쪽 핀측에 위치하고 있는 액냉식 냉각 장치가 알려져 있다(일본 특허 출원 공개 제2007-201181호 공보 참조).

상기 공보에 기재된 액냉식 냉각 장치에 있어서는, 냉각액 유로에 설치된 핀을 파형으로 함으로써 핀 면적을 증가시키고, 이에 의해 냉각 성능을 향상시키고 있다.

그런데, 상기 공보에 기재된 액냉식 냉각 장치에서는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 인접하는 2개의 핀(40A, 40B) 중 좌측의 핀(40A)에 있어서의 인접하는 2개의 파 저부(42) 및 양 파 저부(42) 사이에 위치하는 파 정상부(41)를 연결하는 2개의 경사부(43)의 우측면(43a)과, 상기 수평면으로 이루어지는 2개의 교선이 교차하는 점(P1)은, 전후 방향으로 신장되는 제1 직선(L1) 상에 위치하고 있다. 또한, 우측의 핀(40B)에 있어서의 인접하는 2개의 파 정상부(41) 및 양 파 정상부(41) 사이에 위치하는 파 저부(42)를 연결하는 2개의 경사부(43)의 좌측면(43b)과 상기 수평면으로 이루어지는 2개의 교선이 교차하는 점(P2)은, 전후 방향으로 신장되는 제2 직선(L2) 상에 위치하고 있다. 그리고 제1 직선(L1)이, 비교적 큰 간격을 두고 제2 직선(L2)보다도 좌측에 위치하고 있고, 이에 의해 좌측의 핀(40A)의 상기 점(P1)이, 우측의 핀(40B)의 상기 점(P2)보다도 좌측에 위치하고 있으므로, 냉각액은 인접하는 2개의 핀(40A, 40B) 사이를 직선적으로 흐르기 쉬워져, 핀(40A, 40B)을 따라 흐르기 어려워진다. 따라서, 핀(40A, 40B)에 있어서의 전열(傳熱)에 유효하게 작용하는 면적이 효과적으로 증대되지 않아, 냉각 성능을 향상시키는 효과에 한계가 있다.

본 발명의 목적은, 상기 문제를 해결하여, 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 액냉식 냉각 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해 이하의 형태로 이루어진다.

1) 정상벽, 저벽 및 주위벽을 갖는 동시에, 냉각액 입구 및 냉각액 출구가 형성된 케이싱을 구비하고 있고, 케이싱 내에 있어서의 냉각액 입구와 냉각액 출구 사이의 위치에 냉각액 유로가 설치되어 있는 액냉식 냉각 장치이며,

케이싱의 정상벽 및 저벽 중 외면에 발열체가 장착되는 벽의 냉각액 유로에 면하는 부분의 내면에, 냉각액 유로 내로 돌출되고 또한 냉각액 유로에 있어서의 냉각액의 흐름 방향으로 신장되는 복수의 핀이, 냉각액 유로의 폭 방향으로 간격을 두고 설치되고, 각 핀의 핀 높이 방향과 직교하는 수평면으로 절단한 형상이 파형이며, 파 정상부 및 파 저부가 교대로 형성되어 있고, 냉각액이, 인접하는 2개의 핀 사이를 사행(蛇行) 형상으로 흐르도록 이루어져 있는 액냉식 냉각 장치.

2) 인접하는 2개의 핀 중 한쪽 핀에 있어서의 인접하는 2개의 파 정상부 및 양 파 정상부 사이에 위치하는 파 저부를 연결하는 2개의 경사부의 다른 쪽 핀측을 향한 면과 상기 수평면으로 이루어지는 2개의 교선이 교차하는 모든 점이 제1 직선에 의해 연결되고, 상기 다른 쪽 핀에 있어서의 인접하는 2개의 파 저부 및 양 파 저부 사이에 위치하는 파 정상부를 연결하는 2개의 경사부의 상기 한쪽 핀측을 향한 면과 상기 수평면으로 이루어지는 2개의 교선이 교차하는 모든 점이 제2 직선에 의해 연결되고, 상기 제1 직선과 상기 제2 직선이 일치하고 있거나, 혹은 상기 제1 직선이 상기 제2 직선보다도 상기 다른 쪽 핀측에 위치하고 있는 상기 1)에 기재된 액냉식 냉각 장치.

3) 각 핀의 파 정상부 및 파 저부가 라운딩을 띠고 있고, 상기 2개의 경사부의 다른 쪽 핀측을 향한 면과 상기 수평면으로 이루어지는 2개의 교선이 교차하는 점이, 상기 수평면 상에 있어서, 당해 2개의 경사부의 다른 쪽 핀측을 향한 면에 있어서의 다른 쪽의 핀측으로의 연장부가 교차하는 부분에 위치하고 있는 상기 2)에 기재된 액냉식 냉각 장치.

4) 각 핀의 파 정상부 및 파 저부가 평탄하게 되어 있고, 상기 2개의 경사부의 다른 쪽 핀측을 향한 면과 상기 수평면으로 이루어지는 2개의 교선이 교차하는 점이, 상기 수평면 상에 있어서, 당해 2개의 경사부의 다른 쪽 핀측을 향한 면에 있어서의 다른 쪽 핀측으로의 연장부가 교차하는 부분에 위치하고 있는 상기 2)에 기재된 액냉식 냉각 장치.

5) 인접하는 2개의 핀 중 한쪽 핀에 있어서의 인접하는 2개의 파 저부 및 양 파 저부 사이에 위치하는 파 정상부를 연결하는 2개의 경사부의 다른 쪽 핀측을 향한 면과 상기 수평면으로 이루어지는 2개의 교선이 이루는 각도, 및 상기 다른 쪽의 핀에 있어서의 인접하는 2개의 파 정상부 및 양 파 정상부 사이에 위치하는 파 저부를 연결하는 2개의 경사부의 상기 한쪽 핀측을 향한 면과 상기 수평면으로 이루어지는 2개의 교선이 이루는 각도가 각각 110 내지 150도인 상기 2)에 기재된 액냉식 냉각 장치.

6) 인접하는 2개의 핀 사이의 간격이 0.5㎜ 이상인 상기 2)에 기재된 액냉식 냉각 장치.

7) 인접하는 2개의 핀이 상단부 또는 하단부에 있어서 연결부에 의해 일체로 연결되는 동시에, 연결부가 상하 교대로 설치됨으로써, 모든 핀과 연결부에 의해 핀 유닛이 구성되어 있고, 핀 유닛의 상측의 연결부가 케이싱의 정상벽에 접합되고, 하측의 연결부가 케이싱의 저벽에 접합되어 있는 상기 2)에 기재된 액냉식 냉각 장치.

상기 1)의 액냉식 냉각 장치에 따르면, 케이싱의 정상벽 및 저벽 중 외면에 발열체가 장착되는 벽의 냉각액 유로에 면하는 부분의 내면에, 냉각액 유로 내로 돌출되고 또한 냉각액 유로에 있어서의 냉각액의 흐름 방향으로 신장되는 복수의 핀이, 냉각액 유로의 폭 방향으로 간격을 두고 설치되고, 각 핀의 핀 높이 방향과 직교하는 수평면에서 절단한 형상이 파형이며, 파 정상부 및 파 저부가 교대로 형성되어 있고, 냉각액이, 인접하는 2개의 핀 사이를 사행 형상으로 흐르도록 이루어져 있으므로, 냉각액은 파형의 핀을 따라 흐르기 쉬워진다. 따라서, 핀에 있어서의 전열에 유효하게 작용하는 면적이 효과적으로 증대되어, 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.

상기 2) 내지 7)의 액냉식 냉각 장치에 따르면, 인접하는 2개의 핀 중 한쪽 핀에 있어서의 인접하는 2개의 파 정상부 및 양 파 정상부 사이에 위치하는 파 저부를 연결하는 2개의 경사부의 다른 쪽 핀측을 향한 면과 상기 수평면으로 이루어지는 2개의 교선이 교차하는 모든 점이 제1 직선에 의해 연결되고, 상기 다른 쪽 핀에 있어서의 인접하는 2개의 파 저부 및 양 파 저부 사이에 위치하는 파 정상부를 연결하는 2개의 경사부의 상기 한쪽 핀측을 향한 면과 상기 수평면으로 이루어지는 2개의 교선이 교차하는 모든 점이 제2 직선에 의해 연결되고, 상기 제1 직선과 상기 제2 직선이 일치하고 있거나, 혹은 상기 제1 직선이 상기 제2 직선보다도 상기 다른 쪽 핀측에 위치하고 있으므로, 냉각액은, 인접하는 2개의 핀 사이를 사행 형상으로 흐르게 된다. 따라서, 냉각액은 파형의 핀을 따라 흐르기 쉬워져, 핀에 있어서의 전열에 유효하게 작용하는 면적이 효과적으로 증대되어, 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.

상기 5)의 액냉식 냉각 장치에 따르면, 냉각액이 인접하는 2개의 핀 사이를 흐를 때의 압력 손실의 증대를 효과적으로 억제하면서, 냉각 성능을 최대한 향상시킬 수 있다.

상기 6)의 액냉식 냉각 장치에 따르면, 인접하는 2개의 핀 사이의 이물질에 의한 막힘이 효과적으로 방지된다.

상기 7)의 액냉식 냉각 장치에 따르면, 케이싱 내에 용이하게 핀을 설치할 수 있다.

도 1은 본 발명의 액냉식 냉각 장치를 도시하는 사시도.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도.
도 3은 도 2의 B-B선 단면도.
도 4는 도 1의 액냉식 냉각 장치의 핀 유닛의 일부분을 도시하는 사시도.
도 5는 도 3의 주요부 확대도.
도 6은 핀의 인접하는 2개의 파 저부 및 양 파 저부 사이에 위치하는 파 정상부를 연결하는 2개의 경사부의 다른 쪽 핀측을 향한 면과 수평면으로 이루어지는 2개의 교선이 이루는 각도 및 다른 쪽 핀에 있어서의 인접하는 2개의 파 정상부 및 양 파 정상부 사이에 위치하는 파 저부를 연결하는 2개의 경사부의 한쪽 핀측을 향한 면과 수평면으로 이루어지는 2개의 교선이 이루는 각도와, 냉각 성능 및 압력 손실의 관계를 나타내는 그래프.
도 7은 실시 형태 및 비교품의 냉각액 유로를 흐르는 냉각액의 유속과 열저항의 관계를 나타내는 그래프.
도 8은 핀 유닛의 변형예를 도시하는 도 5 상당의 도면.
도 9는 핀 유닛의 다른 변형예를 도시하는 도 5 상당의 도면.
도 10은 종래의 액냉식 냉각 장치의 핀을 도시하는 도 5 상당의 도면.

이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 전체 도면을 통해 동일 부분 및 동일물에는 동일 부호를 붙여 중복되는 설명을 생략한다.

이하의 설명에 있어서, 도 2의 상하, 좌우를 상하, 좌우라고 하는 것으로 하고, 도 3의 하측을 전, 상측을 후라고 하는 것으로 한다.

또한, 이하의 설명에 있어서,「알루미늄」이라고 하는 용어에는, 순(純)알루미늄 외에 알루미늄 합금을 포함하는 것으로 한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 액냉식 냉각 장치의 전체 구성을 도시하고, 도 4 및 도 5는 그 주요부의 구성을 도시한다. 또한, 도 1 내지 도 3은 본 발명의 액냉식 냉각 장치에, 반도체 소자로 이루어지는 발열체가 장착된 상태를 도시한다.

도 1 내지 도 3에 있어서, 액냉식 냉각 장치(1)는 정상벽(3), 저벽(4) 및 주위벽(5)으로 이루어지는 케이싱(2)을 구비하고 있고, 케이싱(2)의 주위벽(5)은, 전후 방향으로 신장되는 수직 형상의 좌측벽(6), 전후 방향으로 신장되는 동시에 좌측벽(6)과 대향하는 수직 형상의 우측벽(7), 좌우 방향으로 신장되는 수직 형상의 후방측벽(8) 및 좌우 방향으로 신장되는 수직 형상의 전방측벽(9)으로 이루어진다. 케이싱(2)의 주위벽(5)에 있어서의 좌측벽(6)의 전단부에 냉각액 입구(11)가 좌측으로 돌출되도록 형성되고, 마찬가지로 우측벽(7)의 후단부에 냉각액 출구(12)가 우측으로 돌출되도록 형성되어 있다. 냉각액 입구(11)는 좌측에 개방되고, 냉각액 출구(12)는 우측에 개방되어 있다. 케이싱(2)은 정상벽(3) 및 주위벽(5)의 상반부를 형성하는 상측 주위벽 형성부(5A)로 이루어지는 알루미늄제 상측 구성 부재(13)와, 저벽(4) 및 주위벽(5)의 하반부를 형성하는 하측 주위벽 형성부(5B)로 이루어지는 알루미늄제 하측 구성 부재(14)로 이루어진다. 상측 구성 부재(13)의 상측 주위벽 형성부(5A)의 하단부 및 하측 구성 부재(14)의 하측 주위벽 형성부(5B)의 상단부에, 각각 외향 플랜지(13a, 14a)가 일체로 형성되어 있고, 양 구성 부재(13, 14)의 외향 플랜지(13a, 14a)끼리 납땜되어 있다.

케이싱(2) 내에 있어서의 좌측벽(6)과 우측벽(7)의 사이이며 또한 냉각액 입구(11)와 냉각액 출구(12) 사이의 부분에, 전후 방향으로 연장되고 또한 냉각액이 전방측으로부터 후방측으로 흐르는 냉각액 유로(15)가 설치되어 있다.

케이싱(2)의 정상벽(3) 및 저벽(4) 중 외면에 발열체(H)가 장착되는 벽, 여기서는 정상벽(3)의 냉각액 유로(15)에 면하는 부분의 내면에, 하방으로 돌출되는 동시에, 전후 방향[냉각액 유로(15)에 있어서의 냉각액의 흐름 방향]으로 신장되는 복수의 핀(16)이, 좌우 방향[냉각액 유로(15)의 폭 방향]으로 간격을 두고 설치되어 있다. 인접하는 2개의 핀(16)은, 상단부 또는 하단부에 있어서 연결부(17)에 의해 일체로 연결되는 동시에, 연결부(17)가 상하 교대로 설치됨으로써 모든 핀과 연결부(17)에 의해 핀 유닛(18)이 구성되어 있고(도 4 참조), 핀 유닛(18)의 상측의 연결부(17)가 케이싱(2)의 정상벽(3) 내면에 납땜되고, 하측의 연결부(17)가 케이싱(2)의 저벽(4) 내면에 납땜되어 있다.

핀 유닛(18)의 각 핀(16)의 핀 높이 방향(상하 방향)과 직교하는 수평면(F)(도 2 참조)에서 절단한 형상은 파형이며, 좌측으로 돌출된 파 정상부(19) 및 우측으로 돌출된 파 저부(21)가 교대로 형성되어 있다. 핀 유닛(18)은 알루미늄제이며, 프레스 가공, 굽힘 가공, 단조(鍛造) 등으로 제조된다.

여기서, 도 5에 있어서는, 핀 유닛(18)의 인접하는 2개의 핀 중 좌측의 핀을 부호 (16A)로 나타내고, 우측의 핀을 (16B)로 나타내는 것으로 한다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 인접하는 2개의 핀(16A, 16B) 중 한쪽, 여기서는 좌측의 핀(16A)에 있어서의 인접하는 2개의 파 정상부(19) 및 양 파 정상부(19) 사이에 위치하는 파 저부(21)를 연결하는 2개의 경사부(22)의 다른 쪽, 여기서는 우측의 핀(16B)을 향한 우측면(22a)과, 상기 수평면(F)으로 이루어지는 2개의 교선이 교차하는 점(P1)은, 전후 방향으로 신장되는 제1 직선(L1)에 의해 연결되어 있다. 또한, 우측의 핀(16B)에 있어서의 인접하는 2개의 파 저부(21) 및 양 파 저부(21) 사이에 위치하는 파 정상부(19)를 연결하는 2개의 경사부(22)의 좌측의 핀(16A)을 향한 좌측면(22b)과 상기 수평면(F)으로 이루어지는 2개의 교선이 교차하는 점(P2)은, 전후 방향으로 신장되는 제2 직선(L2)에 의해 연결되어 있다. 그리고 제1 직선(L1)이 제2 직선(L2)보다도 우측에 위치하고 있고, 이에 의해 상기 점(P1)과 상기 점(P2)이, 상기 수평면(F) 상에 있어서 전후 방향(냉각액의 흐름 방향)으로 신장되는 1개의 직선보다도 인접하는 반대의 핀(16B, 16A)측에 위치하고 있다. 따라서, 냉각액은, 냉각액 유로(15)에 있어서, 인접하는 2개의 핀(16) 사이의 유로 부분(15a)을 사행 형상으로 흐른다. 또한, 제1 직선(L1)과 제2 직선(L2)은 일치되어 있어도 좋다.

좌측의 핀(16A)에 있어서의 인접하는 2개의 파 저부(21) 및 양 파 저부(21) 사이에 위치하는 파 정상부(19)를 연결하는 2개의 경사부(22)의 우측면(22a)과 상기 수평면(F)으로 이루어지는 2개의 교선이 이루는 각도(α), 및 우측의 핀(16B)에 있어서의 인접하는 2개의 파 정상부(19) 및 양 파 정상부(19) 사이에 위치하는 파 저부(21)를 연결하는 2개의 경사부(22)의 좌측면(22b)과 상기 수평면(F)으로 이루어지는 2개의 교선이 이루는 각도(β)는, 각각 110 내지 150도인 것이 바람직하다. 당해 각도(α, β)가 지나치게 작으면, 냉각액이 인접하는 2개의 핀(16) 사이를 흐를 때의 압력 손실이 증대될 우려가 있고, 당해 각도(α, β)가 지나치게 크면 냉각 성능의 향상 효과가 충분하지 않은 경우가 있다. 참고를 위해, 상기 각도(α, β)와 압력 손실 및 냉각 성능과의 관계를 도 6에 나타낸다.

또한, 인접하는 2개의 핀(16A, 16B) 사이의 간격(S)은 0.5㎜ 이상인 것이 바람직하다. 당해 간격(S)이 지나치게 작으면, 냉각액 중에 포함될 가능성이 있는 이물질이, 인접하는 2개의 핀(16A, 16B) 사이에 막히는 경우가 있다. 또한, 당해 간격(S)의 상한은 2㎜ 정도이다. 당해 간격(S)이 지나치게 크면, 냉각 성능이 저하될 우려가 있기 때문이다.

케이싱(2) 내에 있어서의 냉각액 유로(15)보다도 상류측(전방측)의 부분이 냉각액 입구(11)로 통하는 입구 헤더부(23)로 이루어지는 동시에, 냉각액 유로(15)보다도 하류측(후방측)의 부분이 냉각액 출구(12)로 통하는 출구 헤더부(24)로 이루어져 있다. 케이싱(2) 전체의 내부 높이, 즉 입구 헤더부(23), 출구 헤더부(24) 및 냉각액 유로(15)의 높이는 동등하게 되어 있다. 또한, 입구 헤더부(23) 및 출구 헤더부(24)의 전후 방향의 폭은 전체 길이에 걸쳐 동등하게 되어 있다. 입구 헤더부(23)에 있어서의 냉각액 입구(11)로 통하는 좌측벽(6)측의 유입 단부(23a)의 형상 및 출구 헤더부(24)에 있어서의 냉각액 출구(12)로 통하는 우측벽(7)측의 유출 단부(24a)의 형상은 사각형이며, 입구 헤더부(23)의 유입 단부(23a)의 폭(전후 방향의 폭)과, 출구 헤더부(24)의 유출 단부(24a)의 폭(전후 방향의 폭)은 동등하게 되어 있다.

반도체 소자로 이루어지는 발열체(H)는 판 형상 절연 부재(I)를 통해 케이싱(2)의 정상벽(3) 외면에 접합되어 있다.

상기 구성의 액냉식 냉각 장치(1)에 있어서, 냉각액 입구(11)로부터 유입 단부(23a)를 통해 입구 헤더부(23) 내로 유입된 냉각액은, 냉각액 유로(15) 내에 있어서의 인접하는 2개의 핀(16) 사이의 유로 부분(15a)으로 분류(分流)되어, 각 유로 부분(15a) 내를 후방으로 흐른다.

냉각액 유로(15)의 유로 부분(15a)을 후방으로 흐른 냉각액은, 출구 헤더부(24) 내로 들어가는 동시에, 출구 헤더부(24) 내를 우측으로 흐르고, 출구 헤더부(24)에 있어서의 우측벽(7)측의 유출 단부(24a)를 통해 냉각액 출구(12)로부터 유출된다.

그리고 발열체(H)로부터 발생되는 열은, 절연 부재(I), 케이싱(2)의 정상벽(3) 및 핀 유닛(18)의 각 핀(16)을 거쳐서 냉각액 유로(15)의 각 유로 부분(15a) 내를 흐르는 냉각액으로 전달되어, 발열체(H)가 냉각된다.

참고를 위해, 상기 실시 형태의 액냉식 냉각 장치(1)에 있어서의 냉각액 유로(15)를 흐르는 냉각액의 유속과 열저항의 관계를 도 7에 실선으로 나타낸다. 또한, 도 10에 도시하는 핀을 구비한 비교품에 있어서의 냉각액 유로(15)를 흐르는 냉각액의 유속과 열저항의 관계를 도 7에 파선으로 나타낸다. 도 7에 나타내는 결과로부터, 상기 실시 형태의 액냉식 냉각 장치(1)는, 일본 특허 출원 공개 제2007-201181호 공보에 기재된 액냉식 냉각 장치와 동일한 구성의 비교품보다도 냉각 성능이 향상되어 있는 것을 알 수 있다.

또한, 도 7에 나타내는 결과는, 발열체(H)로부터의 열량 부하를 50 내지 200W로 하는 동시에, 냉각액 유로가 물로 이루어지는 20 내지 30℃의 냉각액을 흐르게 하는 것으로 하고, 유속을 5㎧ 이하로 다양하게 변화시킴으로써 행해진 컴퓨터 시뮬레이션 계산의 결과로부터 얻어진 것이다.

도 8 및 도 9는 핀 유닛의 변형예를 도시한다. 또한, 도 8 및 도 9에 있어서도, 핀 유닛의 인접하는 2개의 핀 중 좌측의 핀을 부호 (16A)로 나타내고, 우측의 핀을 (16B)로 나타내는 것으로 한다.

도 8에 도시하는 핀 유닛(30)의 경우, 각 핀(16A, 16B)의 핀 높이 방향(상하 방향)과 직교하는 수평면(F)에서 절단한 형상은 파형이며, 좌측으로 돌출된 파 정상부(31) 및 우측으로 돌출된 파 저부(32)는 각각 라운딩을 띠고 있다.

따라서, 좌측의 핀(16A)에 있어서의 인접하는 2개의 파 정상부(31) 및 양 파 정상부(31) 사이에 위치하는 파 저부(32)를 연결하는 2개의 경사부(22)의 우측면(22a)과, 상기 수평면(F)으로 이루어지는 2개의 교선이 교차하는 점(P1)은, 상기 수평면(F) 상에 있어서, 당해 2개의 경사부(22)의 우측면(22a)에 있어서의 우측으로의 연장부가 교차하는 부분에 위치한다. 또한, 우측의 핀(16B)에 있어서의 인접하는 2개의 파 저부(32) 및 양 파 저부(32) 사이에 위치하는 파 정상부(31)를 연결하는 2개의 경사부(22)의 좌측면(22b)과 상기 수평면(F)으로 이루어지는 2개의 교선이 교차하는 점(P2)은, 상기 수평면(F) 상에 있어서, 당해 2개의 경사부(22)의 좌측면(22b)에 있어서의 좌측으로의 연장부가 교차하는 부분에 위치한다. 상기한 2개의 점(P1, P2)은, 도 5에 도시하는 핀(16A, 16B)의 경우와 마찬가지로, 각각 전후 방향으로 신장되는 제1 및 제2 직선(L1, L2)에 의해 연결되어 있다. 그리고 제1 직선(L1)이 제2 직선(L2)보다도 우측에 위치하고 있고, 이에 의해 상기 점(P1)과 상기 점(P2)이, 상기 수평면(F) 상에 있어서 전후 방향(냉각액의 흐름 방향)으로 신장되는 1개의 직선보다도 인접하는 반대의 핀(16B, 16A)측에 위치하고 있다. 또한, 제1 직선(L1)과 제2 직선(L2)은 일치하고 있어도 좋다.

도 9에 도시하는 핀 유닛(35)의 경우, 각 핀(16A, 16B)의 핀 높이 방향(상하 방향)과 직교하는 수평면(F)에서 절단한 형상은 파형이며, 좌측으로 돌출된 파 정상부(36) 및 우측으로 돌출된 파 저부(37)는 각각 평탄하게 되어 있다.

따라서, 좌측의 핀(16A)에 있어서의 인접하는 2개의 파 정상부(36) 및 양 파 정상부(36) 사이에 위치하는 파 저부(37)를 연결하는 2개의 경사부(22)의 우측면(22a)과, 상기 수평면(F)으로 이루어지는 2개의 교선이 교차하는 점(P1)은, 상기 수평면(F) 상에 있어서, 당해 2개의 경사부(22)의 우측면(22a)에 있어서의 우측으로의 연장부가 교차하는 부분에 위치한다. 또한, 우측의 핀(16B)에 있어서의 인접하는 2개의 파 저부(37) 및 양 파 저부(37) 사이에 위치하는 파 정상부(36)를 연결하는 2개의 경사부(22)의 좌측면(22b)과 상기 수평면(F)으로 이루어지는 2개의 교선이 교차하는 점(P2)은, 상기 수평면(F) 상에 있어서, 당해 2개의 경사부(22)의 좌측면(22b)에 있어서의 좌측으로의 연장부가 교차하는 부분에 위치한다. 상기한 2개의 점(P1, P2)은, 도 5에 도시하는 핀(16A, 16B)의 경우와 마찬가지로, 각각 전후 방향으로 신장되는 제1 및 제2 직선(L1, L2)에 의해 연결되어 있다. 그리고 제1 직선(L1)이 제2 직선(L2)보다도 우측에 위치하고 있고, 이에 의해 상기 점(P1)과 상기 점(P2)이, 상기 수평면(F) 상에 있어서 전후 방향(냉각액의 흐름 방향)으로 신장되는 1개의 직선보다도 인접하는 반대의 핀(16B, 16A)측에 위치하고 있다. 또한, 제1 직선(L1)과 제2 직선(L2)은 일치하고 있어도 좋다.

도 8 및 도 9에 도시하는 핀 유닛(30, 35)에 있어서, 도 5에 도시하는 핀 유닛(18)과 마찬가지로, 좌측의 핀(16A)에 있어서의 인접하는 2개의 파 저부(21) 및 양 파 저부(21) 사이에 위치하는 파 정상부(19)를 연결하는 2개의 경사부(22)의 우측면(22a)과 상기 수평면(F)으로 이루어지는 2개의 교선이 이루는 각도(α) 및 우측의 핀(16B)에 있어서의 인접하는 2개의 파 정상부(19) 및 양 파 정상부(19) 사이에 위치하는 파 저부(21)를 연결하는 2개의 경사부(22)의 좌측면(22b)과 상기 수평면(F)으로 이루어지는 2개의 교선이 이루는 각도(β)는, 각각 110 내지 150도인 것이 바람직하고, 인접하는 2개의 핀(16A, 16B) 사이의 간격(S)은 0.5㎜ 이상인 것이 바람직하다.

상기 실시 형태에 있어서는, 전체 핀(16) 중 인접하는 2개의 핀(16)은 연결부(17)에 의해 연결되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 전체 핀(16)은 케이싱(2)의 정상벽(3) 및 저벽(4) 중 외면에 발열체가 장착되는 벽의 냉각액 유로(15)에 면하는 부분의 내면에 각각 고정되어 있거나, 일체로 형성되어 있어도 좋다.

또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 케이싱(2)의 주위벽(5)에 있어서의 좌측벽(6)의 일단부에 냉각액 입구가 형성되고, 마찬가지로 우측벽(7)의 타단부에 냉각액 출구가 형성되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 좌측벽(6) 및 우측벽(7) 중 어느 한쪽의 벽의 일단부에 냉각액 입구가 형성되고, 동 타단부에 냉각액 출구가 형성되어 있어도 좋다. 또한, 케이싱의 정상벽이나 저벽에 냉각액 입구 및 냉각액 출구가 간격을 두고 형성되어 있어도 좋다.

Claims (7)

1. 정상벽, 저벽 및 주위벽을 갖는 동시에, 냉각액 입구 및 냉각액 출구가 형성된 케이싱을 구비하고 있고, 케이싱 내에 있어서의 냉각액 입구와 냉각액 출구 사이의 위치에 냉각액 유로가 설치되어 있는 액냉식 냉각 장치이며,
   케이싱의 정상벽 및 저벽 중 외면에 발열체가 장착되는 벽의 냉각액 유로에 면하는 부분의 내면에, 냉각액 유로 내로 돌출되고 또한 냉각액 유로에 있어서의 냉각액의 흐름 방향으로 신장되는 복수의 핀이, 냉각액 유로의 폭 방향으로 간격을 두고 설치되고, 각 핀의 핀 높이 방향과 직교하는 수평면으로 절단한 형상이 파형이며, 파 정상부 및 파 저부가 교대로 형성되어 있고, 냉각액이, 인접하는 2개의 핀 사이를 사행 형상으로 흐르도록 이루어져 있는, 액냉식 냉각 장치.
2. 제1항에 있어서, 인접하는 2개의 핀 중 한쪽 핀에 있어서의 인접하는 2개의 파 정상부 및 양 파 정상부 사이에 위치하는 파 저부를 연결하는 2개의 경사부의 다른 쪽 핀측을 향한 면과 상기 수평면으로 이루어지는 2개의 교선이 교차하는 모든 점이 제1 직선에 의해 연결되고, 상기 다른 쪽 핀에 있어서의 인접하는 2개의 파 저부 및 양 파 저부 사이에 위치하는 파 정상부를 연결하는 2개의 경사부의 상기 한쪽 핀측을 향한 면과 상기 수평면으로 이루어지는 2개의 교선이 교차하는 모든 점이 제2 직선에 의해 연결되고, 상기 제1 직선과 상기 제2 직선이 일치하고 있거나, 혹은 상기 제1 직선이 상기 제2 직선보다도 상기 다른 쪽 핀측에 위치하고 있는, 액냉식 냉각 장치.
3. 제2항에 있어서, 각 핀의 파 정상부 및 파 저부가 라운딩을 띠고 있고, 상기 2개의 경사부의 다른 쪽 핀측을 향한 면과 상기 수평면으로 이루어지는 2개의 교선이 교차하는 점이, 상기 수평면 상에 있어서, 당해 2개의 경사부의 다른 쪽 핀측을 향한 면에 있어서의 다른 쪽 핀측으로의 연장부가 교차하는 부분에 위치하고 있는, 액냉식 냉각 장치.
4. 제2항에 있어서, 각 핀의 파 정상부 및 파 저부가 평탄하게 되어 있고, 상기 2개의 경사부의 다른 쪽 핀측을 향한 면과 상기 수평면으로 이루어지는 2개의 교선이 교차하는 점이, 상기 수평면 상에 있어서, 당해 2개의 경사부의 다른 쪽 핀측을 향한 면에 있어서의 다른 쪽 핀측으로의 연장부가 교차하는 부분에 위치하고 있는, 액냉식 냉각 장치.
5. 제2항에 있어서, 인접하는 2개의 핀 중 한쪽 핀에 있어서의 인접하는 2개의 파 저부 및 양 파 저부 사이에 위치하는 파 정상부를 연결하는 2개의 경사부의 다른 쪽 핀측을 향한 면과 상기 수평면으로 이루어지는 2개의 교선이 이루는 각도, 및 상기 다른 쪽의 핀에 있어서의 인접하는 2개의 파 정상부 및 양 파 정상부 사이에 위치하는 파 저부를 연결하는 2개의 경사부의 상기 한쪽 핀측을 향한 면과 상기 수평면으로 이루어지는 2개의 교선이 이루는 각도가 각각 110 내지 150도인, 액냉식 냉각 장치.
6. 제2항에 있어서, 인접하는 2개의 핀 사이의 간격이 0.5㎜ 이상인, 액냉식 냉각 장치.
7. 제2항에 있어서, 인접하는 2개의 핀이 상단부 또는 하단부에 있어서 연결부에 의해 일체로 연결되는 동시에, 연결부가 상하 교대로 설치됨으로써, 모든 핀과 연결부에 의해 핀 유닛이 구성되어 있고, 핀 유닛의 상측의 연결부가 케이싱의 정상벽에 접합되고, 하측의 연결부가 케이싱의 저벽에 접합되어 있는, 액냉식 냉각 장치.

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