WO2012114475A1 - 冷却器 - Google Patents

冷却器 Download PDF

Info

Publication number
WO2012114475A1
WO2012114475A1 PCT/JP2011/053986 JP2011053986W WO2012114475A1 WO 2012114475 A1 WO2012114475 A1 WO 2012114475A1 JP 2011053986 W JP2011053986 W JP 2011053986W WO 2012114475 A1 WO2012114475 A1 WO 2012114475A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flow
wall surface
cooler
side wall
cooling case
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/053986
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
悠也 高野
Original Assignee
トヨタ自動車株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by トヨタ自動車株式会社 filed Critical トヨタ自動車株式会社
Priority to PCT/JP2011/053986 priority Critical patent/WO2012114475A1/ja
Priority to JP2011536675A priority patent/JP5051322B1/ja
Publication of WO2012114475A1 publication Critical patent/WO2012114475A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20218—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20254—Cold plates transferring heat from heat source to coolant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/08—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by varying the cross-section of the flow channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/022—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being wires or pins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Definitions

  • the present invention relates to a cooler in which a refrigerant flows with respect to a fin member disposed between a top plate and a cooling case, and more particularly to a cooler with improved cooling performance.
  • the top plate 110 and the cooling case 130 are assembled via bolts 170 toward the bottom wall surface 131 of the cooling case 130.
  • a fin member 120 extending in a single direction is integrally formed with the top plate 110.
  • a gap S2 of about 1 mm to 3 mm is formed between the tip 120b of the fin member 120 and the bottom wall surface 131 of the cooling case 130, and a sheet-like refrigerant flow prevention member 121 is provided in the gap S2. ing.
  • the refrigerant flow preventing member 121 prevents the refrigerant from flowing into the gap S2. As a result, the flow rate of the refrigerant that abuts the fin member 120 and exhibits the cooling function increases, and turbulent flow is likely to occur. Thus, the cooling performance is improved.
  • the side wall surface 132 extending in the flow direction in which the refrigerant flows in the cooling case 130 and the end portion closest to the side wall surface 132 in the fin member 120.
  • the refrigerant 140 flowing through the gap S1 with the 120a is not considered. That is, the linear flow LS flowing through the gap S1 is generated by the gap S1 described above.
  • the Reynolds number of the mainstream MS is reduced, and turbulence is hardly generated in the mainstream MS.
  • the conventional cooler 104 has a problem that the cooling performance is still deteriorated due to the gap S1.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a cooler with improved cooling performance.
  • the refrigerant flows with respect to the fin member disposed between the top plate and the cooling case, and the refrigerant flows in the cooling direction in the cooling case.
  • a flow preventing means for preventing a straight flow of the refrigerant in the flow direction is provided in a gap between the extending side wall surface and an end portion of the fin member closest to the side wall surface.
  • the flow preventing means is a protrusion extending from the side wall surface of the cooling case in a direction perpendicular to the side wall surface.
  • the flow preventing means extends in the flow direction and is interposed between the side wall surface of the cooling case and the end portion of the fin member. 1 elastic deformation member is preferable.
  • the cooler in the said aspect of this invention WHEREIN:
  • the said flow prevention means is assembled
  • the bottom wall portion of the cooling case is provided with a communication port that communicates with the gap and supplies the refrigerant toward the gap.
  • the means is preferably a refrigerant flow that flows from the communication port toward the gap.
  • the said fin member is the several pin fin integrally formed in the said top plate, and it extends toward the bottom wall surface of the said cooling case facing the said top plate. It is preferable that a third elastic deformation member for pressing the bottom wall surface of the cooling case is assembled to the tips of the plurality of pin fins.
  • the flow prevention means does not cause a linear flow of the refrigerant in the flow direction in the gap between the side wall surface of the cooling case and the end portion of the fin member.
  • abuts to a fin member and exhibits a cooling function, ie, the flow velocity of a mainstream, increases.
  • the mainstream is greatly disturbed by the fin member. Therefore, turbulent flow is likely to occur, and the cooling performance can be improved.
  • the flow prevention means can be easily provided by integrally forming the protrusion on the side wall surface of the cooling case.
  • the flow preventing means can be easily provided by interposing the first elastic deformation member between the side wall surface of the cooling case and the end portion of the fin member.
  • the second elastic deformation member is not a sheet-like elastic member, the contact area between the second elastic deformation member and the refrigerant can be reduced. Thereby, the corrosion of the 2nd elastic deformation member by a refrigerant
  • the third elastic deformation member is interposed in the gap between the tip of each pin fin and the bottom wall surface of the cooling case, no linear flow of the refrigerant occurs in this gap. Thereby, the flow velocity of the main flow increases, and the main flow is greatly disturbed by each pin fin. Therefore, turbulent flow is likely to occur, and the cooling performance can be improved.
  • the 3rd elastic deformation member is not a sheet form, the contact area of a 3rd elastic deformation member and a refrigerant
  • the third elastic deformation member is not in the form of a sheet, the flow frictional resistance due to the third elastic deformation member can be reduced. Thereby, the fall of the mainstream flow velocity can be suppressed.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the cooler shown in FIG. 1 as viewed from the AA direction.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the cooler shown in FIG. 3 as seen from the BB direction.
  • It is an enlarged view of C part shown in FIG.
  • It is a perspective view of a cooling case.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a portion D shown in FIG. 6. It is the elements on larger scale of the side wall surface of the pin fin and cooling case which were shown in FIG. It is the perspective view which showed the cooling case in 2nd Embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view corresponding to FIG.
  • FIG. 8 when a rubber sheet is provided. It is the perspective view which showed the pin fin in 3rd Embodiment. It is an enlarged view of E part shown in FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 8 when a rubber cover is provided. It is the perspective view which showed the cooler in 4th Embodiment. It is sectional drawing seen from the FF direction shown in FIG. It is an enlarged view of G part shown in FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 8 when a side flow is generated. It is a vertical side view of the conventional cooler. It is the elements on larger scale of the side wall surface of a fin member and a cooling case in the conventional cooler.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram schematically showing a power conversion device 1 to which a cooler 4 is applied.
  • the power conversion device 1 is mounted on, for example, a hybrid vehicle or an electric vehicle, and includes a semiconductor element 2, an insulating substrate 3, and a cooler 4 as shown in FIG.
  • the semiconductor element 2 is an electronic component that constitutes an inverter circuit.
  • the semiconductor element 2 is, for example, an IGBT or a diode, and is a heating element that generates heat by switching.
  • the semiconductor element 2 is joined on the insulating substrate 3 by soldering.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the cooler shown in FIG. 3 is a cross-sectional view of the cooler shown in FIG. 1 as seen from the AA direction.
  • 4 is a cross-sectional view of the cooler shown in FIG. 3 as seen from the BB direction.
  • the cooler 4 includes a top plate 10, a plurality of pin fins 20 as fin members, and a cooling case 30.
  • the cooler 4 has a longitudinal dimension of about 8 cm and a lateral dimension of about 5 cm in plan view.
  • the top plate 10 functions as a lid member for the cooling case 30.
  • the top plate 10 is made of aluminum having good thermal conductivity, for example.
  • the top plate 10 has a flat plate shape, and the pin fins 20 are integrally formed on the lower surface of the top plate 10. 2 to 4, the pin fins 20 are fitted in the openings 30a of the cooling case 30, and the O-ring 50 is fitted in the recesses 30b of the cooling case 30.
  • the plate 10 is assembled to the cooling case 30 via a bolt (not shown).
  • the top plate 10 and the cooling case 30 may be assembled by welding.
  • Each pin fin 20 is for increasing the contact area with the refrigerant 40. As shown in FIGS. 2 and 3, each pin fin 20 has a cylindrical shape and extends toward the lower wall surface 31 of the cooling case 30 facing the lower surface of the top plate 10. Each pin fin 20 has a diameter of about 1 to 3 mm. Each pin fin 20 is integrally formed by cold forging or casting at a portion where the semiconductor element 2 is joined to the top plate 10, that is, at the center of the top plate 10.
  • the cooling case 30 is a case for the refrigerant 40 to flow.
  • the cooling case 30 is made of aluminum having good thermal conductivity, for example.
  • the cooling case 30 has an opening 30a and a recess 30b, and has a lower wall surface 31, a side wall surface 32, a front wall surface 33, and a rear wall surface 34 so as to surround the opening 30a.
  • the lower wall surface 31 is formed with an inflow hole 31a through which the refrigerant 40 flows in near the front wall surface 33, and an outflow hole 31b through which the refrigerant 40 flows out near the rear wall surface 34.
  • the refrigerant 40 cools the heat transmitted to the top plate 10 and each pin fin 20.
  • the refrigerant 40 is, for example, LLC.
  • coolant 40 is not restricted to a liquid, A gas may be sufficient.
  • the refrigerant 40 circulates after flowing in from the inflow hole 31a and out of the outflow hole 31b.
  • the direction indicated by the black arrow in FIG. 3 is the flow direction in which the refrigerant 40 flows.
  • 3 is a direction perpendicular to the sidewall surface 32 of the cooling case 10 (hereinafter referred to as “vertical direction”).
  • the flow direction and the vertical direction are orthogonal to each other.
  • the pin fins 20 are arranged in a zigzag pattern. That is, when viewed from the flow direction, the pin fins 20 disposed in front of the flow direction and the pin fins 20 disposed rearward in the flow direction are offset in the vertical direction. Thereby, when the refrigerant 40 comes into contact with each pin fin 20, the flow of the refrigerant 40 is dispersed and turbulent, and turbulent flow is generated.
  • a refrigerant that abuts on each pin fin 20 and exhibits a cooling function is referred to as a mainstream MS (see FIG. 8).
  • FIG. 5 is an enlarged view of a portion C shown in FIG.
  • the gap S ⁇ b> 1 is necessary for fitting each pin fin 20 into the opening 30 a of the cooling case 30.
  • a linear flow see FIG. 19
  • the flow velocity of the main flow MS decreases. As a result, turbulence is less likely to occur and the cooling performance is reduced.
  • FIG. 6 is a perspective view of the cooling case 30.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a portion D shown in FIG.
  • each protrusion 35 has a semi-cylindrical shape and is integrally formed on the side wall surface 32 by cold forging or casting. For this reason, each protrusion 35 is made of the same material (aluminum or the like) as the cooling case 30. In addition, the protrusions 35 are provided at predetermined intervals in the flow direction with respect to the side wall surface 32. 8 is a partially enlarged view of the pin fin 20 and the side wall surface 32 of the cooling case 30 shown in FIG.
  • the pin fins 20 that are foremost in the flow direction and arranged in the vertical direction are referred to as a first fin group 20A. Further, the pin fins 20 that are behind the first fin group 20A in the flow direction and are arranged in the vertical direction are referred to as second fin groups 20B. In addition, the pin fins 20 arranged behind the second fin group 20B and arranged in the vertical direction are referred to as third fin groups 20C.
  • the first fin group 20A and the third fin group 20C are not offset in the vertical direction. For this reason, the clearance T1 between the end portion 20Aa of the first fin group 20A and the side wall surface 32 is the same size as the clearance T3 between the end portion 20Ca of the third fin group 20C and the side wall surface 32.
  • the second fin group 20B is offset in the vertical direction with respect to the first and third fin groups 20A and 20C. For this reason, the gap T2 between the end portion 20Ba of the second fin group 20B and the side wall surface 32 is smaller than the gaps T1 and T3.
  • the protrusions 35 are disposed in the relatively large gaps T1 and T3, and the protrusions 35 are not disposed in the relatively small gap T2.
  • interference between the end portions 20Aa, 20Ba, 20Ca of the fin groups 20A, 20B, 20C and the protrusions 35 is reduced, and assemblability is improved. Deterioration is reduced.
  • the function and effect of the protrusion 35 will be described. Since the protrusion 35 is formed on the side wall surface 32, the straight line of the refrigerant 40 in the flow direction is formed in the gap S1 (gap T1, T2, T3 in FIG. 8) between the side wall surface 32 and the end portion 20a of each pin fin 20. No flow is generated. Thereby, compared with the conventional cooler, the flow velocity of the main flow MS is increased, and the main flow MS is greatly disturbed by each pin fin 20. As a result, turbulent flow is likely to occur, and the cooling performance can be improved. Further, since the protrusion 35 is formed integrally with the side wall surface 32, the flow preventing means is provided with a simple configuration.
  • a gap S2 of about 1 to 3 mm is generated between the tip 20b of each pin fin 20 and the bottom wall surface 31 of the cooling case 30.
  • the gap S2 is necessary when the top plate 10 and the cooling case 30 are assembled. This is because when the top plate 10 and the cooling case 30 are joined by bolts or welding, the tip 20b of each pin fin 20 and the bottom wall surface 31 come into contact with each other (the gap S2 is zero). Is difficult to guarantee. However, when a linear flow of the refrigerant 40 occurs in the gap S2, the flow rate of the main flow MS is lowered, and the cooling performance is lowered.
  • a rubber piece (third elastic deformation member) 21 is assembled to the tip 20b of each pin fin 20 in order to cope with the above-described problem.
  • the rubber piece 21 presses the lower wall surface 31 of the cooling case 30 by elastic deformation.
  • each rubber piece 21 is approximately the same as the size of each pin fin 20 (diameter is about 1 to 3 mm) in plan view. That is, each rubber piece 21 is not a sheet-like refrigerant flow prevention member 121 (see FIG. 18) as described in Patent Document 1. For this reason, the contact area between each rubber piece 21 and the refrigerant 40 is smaller than the contact area between the refrigerant flow preventing member 121 and the refrigerant. Thereby, the corrosion of each rubber piece 21 by the refrigerant 40 becomes smaller than when the refrigerant flow preventing member 121 is used. As a result, the generation of foreign matter due to corrosion can be reduced.
  • each rubber piece 21 and the refrigerant 40 is smaller than the contact area between the refrigerant flow prevention member 121 and the refrigerant, the flow friction resistance due to each rubber piece 21 is the flow friction caused by the refrigerant flow friction member 121. Small compared to resistance. Thereby, when each rubber piece 21 is used, the fall of the flow velocity of mainstream MS can be suppressed compared with the case where the refrigerant
  • a resin piece (third elastic deformation member) made of urethane resin or silicon resin may be used.
  • the refrigerant 40 that has flowed in from the inflow hole 31 a of the cooling case 30 contacts each pin fin 20. Thereby, the flow of the refrigerant 40 is dispersed and turbulent, and turbulent flow is generated. As a result, heat exchange is promoted and the cooling function of the refrigerant 40 is exhibited.
  • each projection 35 is formed on the side wall surface 32 of the cooling case 30.
  • the linear flow of the refrigerant 40 in the flow direction does not occur in the gap S ⁇ b> 1 between the side wall surface 32 and the end portion 20 a of each pin fin 20.
  • abuts to each pin fin 20 and exhibits a cooling function, ie, the flow velocity of mainstream MS, increases.
  • the mainstream MS is greatly disturbed by each pin fin 20. Therefore, according to the cooler 4 of this embodiment, it becomes easy to produce a turbulent flow and it can improve cooling performance.
  • FIG. 9 is a perspective view showing the cooling case 30 of the second embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 8 when the rubber sheet 36 is provided.
  • a rubber sheet (first elastic deformation member) 36 is bonded to the side wall surface 32 of the cooling case 30.
  • the rubber sheet 36 may not be bonded to the side wall surface 32 but may be in contact with the side wall surface 32 only.
  • the rubber sheet 36 extends in the flow direction and has a sheet shape. As shown in FIG. 9, the height dimension of the rubber sheet 36 is the same as the height dimension of the side wall surface 32, that is, the depth dimension of the opening 30 a of the cooling case 30.
  • the rubber sheet 36 is interposed between the side wall surface 32 and the end portion 20a of the pin fin 20 (end portion 20Ba in FIG. 10) by being elastically deformed.
  • This rubber sheet 36 is a flow preventing means for preventing the linear flow of the refrigerant 40 in the flow direction in the gap S1 (see FIG. 6).
  • a resin sheet (first elastic deformation member) made of urethane resin or silicon resin may be used. Since the other configuration of the second embodiment is the same as the configuration of the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the rubber sheet 36 is merely interposed between the side wall surface 32 of the cooling case 30 and the end portion 20a of the pin fin 20, the flow preventing means can be easily provided.
  • the other functions and effects of the second embodiment are the same as the functions and effects of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • FIG. 11 is a perspective view showing the pin fin 20 integrally formed with the top plate 10.
  • 12 is an enlarged view of a portion E shown in FIG.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 8 when the rubber cover 37 is provided.
  • the rubber cover (second elastic deformation member) 37 is the closest to the side wall surface 32 of the cooling case 30 among the end portions 20 a of the pin fins 20 and faces the side wall surface 32. It is assembled to the surface 20c. That is, the rubber cover 37 is not assembled to the peripheral surfaces of the end portions 20Aa and 20Ca of the first and third fin groups 20A and 20C in FIG. 13, but the peripheral surface of the end portion 20Ba of the second fin group 20B. (Associating surface 20c).
  • the rubber cover 37 is formed in a C shape in plan view and presses the side wall surface 32 of the cooling case 30. Further, as shown in FIG. 12, the height dimension of the rubber cover 37 is the same as the height dimension of the pin fin 20. The height dimension of the rubber cover 37 may be the same as the height dimension of the side wall surface 32, that is, the depth dimension of the opening 30 a of the cooling case 30.
  • This rubber cover 37 is a flow preventing means for preventing the linear flow of the refrigerant 40 in the flow direction in the gap S1 (see FIG. 6).
  • a resin cover (second elastic deformation member) made of urethane resin or silicon resin may be used.
  • the other configuration of the third embodiment is the same as the configuration of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
  • the rubber cover 37 is not a sheet-like elastic member, the contact area between the rubber cover 37 and the refrigerant 40 can be reduced. Thereby, the corrosion of the rubber cover 37 by the refrigerant 40 can be reduced, and the generation of foreign matters due to the corrosion can be reduced. Further, since the rubber cover 37 is not a sheet-like elastic member, the flow friction resistance by the rubber cover can be reduced. Thereby, the fall of the flow velocity of mainstream MS can be suppressed. About the other effect of 3rd Embodiment, since it is the same as that of 1st Embodiment, the description is abbreviate
  • FIG. 14 is a perspective view showing the cooler of the fourth embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view seen from the FF direction shown in FIG.
  • the second case 60 is assembled to the bottom wall portion BW of the cooling case 30.
  • the second case 60 is a case that opens upward, and is provided below the pin fins 20.
  • An inflow hole 61 a into which the refrigerant 40 flows is formed in the center of the lower wall portion 61 of the second case 60.
  • FIG. 16 is an enlarged view of a portion G shown in FIG.
  • the bottom wall BW of the cooling case 30 is provided with a communication port 32 a that communicates with the gap S ⁇ b> 1 between the side wall surface 32 and the end portion 20 a of the pin fin 20.
  • the communication port 32a has a width of about several hundred ⁇ m to about 1 cm.
  • the communication port 32a is formed in a slit shape, but may be a round hole.
  • the refrigerant 40 flowing into the second case 60 is jetted from the communication port 32a toward the gap S1.
  • the refrigerant 40 that flows from the communication port 32a toward the gap S1 is referred to as a substream NS.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 8 when the substream NS is generated.
  • the secondary flow NS is jetted upward between the end portion 20Ba of the second fin group 20B (end portion 20a of the pin fin 20) and the side wall surface 32 in FIG. Yes.
  • the flow rate of the secondary flow NS is sufficiently smaller than the flow rate of the main flow MS in order to prevent the flow rate of the main flow MS from greatly decreasing.
  • This secondary flow NS is a flow prevention means for preventing the straight flow of the refrigerant 40 in the flow direction in the gap S1 (see FIG. 16). Thereby, it becomes easy to produce a turbulent flow and can improve cooling performance. Since the other configuration of the fourth embodiment is the same as the configuration of the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the fourth embodiment it is not necessary to provide a new member in the gap S1 between the side wall surface 32 of the cooling case 30 and the end portion 20a of the pin fin 20. For this reason, when assembling the pin fin 20 to the cooling case 30, it is possible to prevent deterioration in assembling property by the flow preventing means.
  • Other functions and effects of the fourth embodiment are the same as the functions and effects of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
  • the pin fin 20 was used as a fin member
  • corrugated fins corrugated fins in which the peaks and valleys of the fins are offset in the vertical direction when viewed from the flow direction are used.
  • a flow prevention means may be provided in a gap between the side wall surface 32 of the cooling case 30 and the end portion (end portion in the vertical direction) closest to the side wall surface 32 in the corrugated fin.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

冷却器（４）は、天板（１０）と冷却ケース（３０）との間に配置されているピンフィン（２０）に対して冷媒（４０）が流れるものである。冷却ケース（３０）において冷媒（４０）が流れる流れ方向に延びる側壁面（３２）と、ピンフィン（２０）において側壁面（３２）に一番近い端部分（２０ａ）との間の隙間（Ｓ１）で、流れ方向において冷媒（４０）の直線状流れを防止する流動防止手段が設けられている。この流動防止手段は、冷却ケース（３０）の側壁面（３２）からこの側壁面（３２）に垂直な方向に延びる突起（３５）である。この突起（３５）により、隙間（Ｓ１）で冷媒（４０）の直線状流れが生じなくなり、ピンフィン（２０）に当接して冷却機能を発揮する冷媒の流速が増加する。この結果、乱流が生じ易くなり、冷却性能が向上する。

Description

冷却器
　本発明は、天板と冷却ケースとの間に配置されているフィン部材に対して冷媒が流れる冷却器に関し、特に、冷却性能が向上した冷却器に関する。
　ハイブリッド自動車等では、インバータ装置（電力変換装置）により電力変換が行われていて、半導体素子を搭載するインバータ装置には、半導体素子を冷却することができる冷却器が搭載されている。このようなインバータ装置では、近年、小型化及び軽量化が求められるとともに高出力化が求められているため、半導体素子の発熱量が増加している。このため、インバータ装置の動作の安定を保つために、冷却性能（熱伝達率）が向上した冷却器が求められている。
　そこで、冷却性能が向上する冷却器として、例えば下記特許文献１に記載された冷却器がある。図１８に示したように、下記特許文献１に記載された冷却器１０４では、天板１１０と冷却ケース１３０とがボルト１７０を介して組付けられていて、冷却ケース１３０の底壁面１３１に向けて伸びるフィン部材１２０が、天板１１０に一体成形されている。そして、フィン部材１２０の先端１２０ｂと冷却ケース１３０の底壁面１３１との間には、１ｍｍ～３ｍｍ程度の隙間Ｓ２が形成されていて、この隙間Ｓ２にシート状の冷媒流動防止部材１２１が設けられている。この冷媒流動防止部材１２１により、冷媒が隙間Ｓ２に流れ込まなくなる。この結果、フィン部材１２０に当接して冷却機能を発揮する冷媒の流速が増加し、乱流が生じ易くなる。こうして、冷却性能が向上することになる。
　特許文献１　特開２００７－１１００２５号公報
　ところで、上記した冷却器１０４においては、図１８及び図１９に示したように、冷却ケース１３０において冷媒が流れる流れ方向に延びる側壁面１３２と、フィン部材１２０において側壁面１３２に一番近い端部分１２０ａとの間の隙間Ｓ１を流れる冷媒１４０が考慮されていない。即ち、上記した隙間Ｓ１によって、隙間Ｓ１を流れる直線状流れＬＳが生じる。これにより、フィン部材１２０に当接して冷却機能を発揮する冷媒、即ち主流ＭＳの流速が低下する。この結果、主流ＭＳのレイノルズ数が低下して、主流ＭＳに乱流が生じ難くなる。こうして、従来の冷却器１０４において、隙間Ｓ１によって未だ冷却性能が低下するという問題があった。
　本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、冷却性能が向上した冷却器を提供することを目的とする。
　（１）本発明の一態様における冷却器は、天板と冷却ケースとの間に配置されているフィン部材に対して冷媒が流れるものであって、前記冷却ケースにおいて前記冷媒が流れる流れ方向に延びる側壁面と、前記フィン部材において前記側壁面に一番近い端部分との間の隙間で、前記流れ方向における前記冷媒の直線状流れを防止する流動防止手段が設けられていることを特徴とする冷却器。
　（２）また、本発明の上記態様における冷却器において、前記流動防止手段は、前記冷却ケースの側壁面からこの側壁面に垂直な方向に延びる突起であることが好ましい。
　（３）また、本発明の上記態様における冷却器において、前記流動防止手段は、前記流れ方向に延びていて前記冷却ケースの側壁面と前記フィン部材の端部分との間に介装される第１弾性変形部材であることが好ましい。
　（４）また、本発明の上記態様における冷却器において、前記流動防止手段は、前記フィン部材の端部分のうち前記冷却ケースの側壁面に対向する対向面に組付けられていて前記冷却ケースの側壁面を押圧する第２弾性変形部材であることが好ましい。
　（５）また、本発明の上記態様における冷却器において、前記冷却ケースの底壁部には、前記隙間に連通していて前記隙間に向けて冷媒を供給する連通口が設けられ、前記流動防止手段は、前記連通口から前記隙間に向けて流れる冷媒の流れであることが好ましい。
　（６）また、本発明の上記態様における冷却器において、前記フィン部材は、前記天板に一体成形されていて前記天板に対向する前記冷却ケースの底壁面に向けて延びる複数のピンフィンであり、前記複数のピンフィンの先端に前記冷却ケースの底壁面を押圧する第３弾性変形部材がそれぞれ組付けられていることが好ましい。
　上記した冷却器の作用及び効果について説明する。
　上記構成（１）では、流動防止手段によって、冷却ケースの側壁面とフィン部材の端部分との間の隙間で、流れ方向における冷媒の直線状流れが生じない。これにより、従来の冷却器に比して、フィン部材に当接して冷却機能を発揮する冷媒、即ち主流の流速が増加する。この結果、主流がフィン部材によって大きく乱れる。よって、乱流が生じ易くなり、冷却性能を向上させることができる。
　上記構成（２）では、突起を冷却ケースの側壁面に一体成形することで、流動防止手段を簡単に設けることができる。
　上記構成（３）では、第１弾性変形部材を冷却ケースの側壁面とフィン部材の端部分との間に介装することで、流動防止手段を簡単に設けることができる。
　上記構成（４）では、第２弾性変形部材がシート状の弾性部材ではないため、第２弾性変形部材と冷媒との接触面積を小さくすることができる。これにより、冷媒による第２弾性変形部材の腐食を小さくすることができ、腐食によって異物が発生することを軽減することができる。また、第２弾性変形部材がシート状の弾性部材ではないため、第２弾性変形部材による流動摩擦抵抗を小さくすることができる。これにより、主流の流速の低下を抑えることができる。
　上記構成（５）では、冷却ケースの側壁面とフィン部材の端部分との間の隙間に新たな部材を設ける必要がない。このため、フィン部材を冷却ケースに組付ける際に、流動防止手段による組付け性の悪化を防止することができる。
　上記構成（６）では、各ピンフィンの先端と冷却ケースの底壁面との間の隙間に、第３弾性変形部材が介在されため、この隙間に冷媒の直線状流れが生じない。これにより、主流の流速が増加し、主流が各ピンフィンによって大きく乱れる。よって、乱流が生じ易くなり、冷却性能を向上させることができる。また、第３弾性変形部材がシート状ではないため、第３弾性変形部材と冷媒との接触面積を小さくすることができる。これにより、冷媒による第３弾性変形部材の腐食を小さくすることができ、腐食によって異物が発生することを軽減することができる。また、第３弾性変形部材がシート状ではないため、第３弾性変形部材による流動摩擦抵抗を小さくすることができる。これにより、主流の流速の低下を抑えることができる。
電力変換装置を概略的に示した全体構成図である。 図１に示した冷却器の分解斜視図である。 図１に示した冷却器のＡ－Ａ方向から見た断面図である。 図３に示した冷却器のＢ－Ｂ方向から見た断面図である。 図４に示したＣ部分の拡大図である。 冷却ケースの斜視図である。 図６に示したＤ部分の拡大図である。 図３に示したピンフィンと冷却ケースの側壁面の部分拡大図である。 第２実施形態において冷却ケースを示した斜視図である。 ゴムシートが設けられている場合の図８相当の断面図である。 第３実施形態においてピンフィンを示した斜視図である。 図１１に示したＥ部分の拡大図である。 ゴムカバーが設けられている場合の図８相当の断面図である。 第４実施形態において冷却器を示した斜視図である。 図１４に示したＦ－Ｆ方向から見た断面図である。 図１５に示したＧ部分の拡大図である。 副流が生じている場合の図８相当の断面図である。 従来の冷却器の縦断側面図である。 従来の冷却器においてフィン部材と冷却ケースの側壁面の部分拡大図である。
　本発明に係る冷却器について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、冷却器４が適用されている電力変換装置１を概略的に示した全体構成図である。この電力変換装置１は、例えばハイブリッド自動車や電機自動車に搭載されているものであり、図１に示したように、半導体素子２と絶縁基板３と冷却器４とを備えている。
　半導体素子２は、インバータ回路を構成する電子部品である。この半導体素子２は、例えば、ＩＧＢＴ又はダイオード等であり、スイッチングにより発熱する発熱体である。半導体素子２は、絶縁基板３の上に半田付けによって接合されている。
　絶縁基板３は、半導体素子２と冷却器４とを電気的に絶縁状態にするものである。この絶縁基板３は、例えば、ＤＢＡ基板である。絶縁基板３は、冷却器４の上にロウ付けによって接合されている。ここで、半導体素子２及び絶縁基板３は、冷却器４の上に１個搭載されているが、複数個搭載されていても良い。
　冷却器４は、半導体素子２のスイッチングにより生じる熱を冷却するものである。ここで、図２は、図１に示した冷却器の分解斜視図である。また、図３は、図１に示した冷却器のＡ－Ａ方向から見た断面図である。また、図４は、図３に示した冷却器のＢ－Ｂ方向から見た断面図である。冷却器４は、図２～図４に示したように、天板１０と、フィン部材としての複数のピンフィン２０と、冷却ケース３０とを備えている。この冷却器４では、平面視において、縦方向寸法が約８ｃｍであり、横方向寸法が約５ｃｍである。
　天板１０は、冷却ケース３０に対して蓋部材として機能するものである。天板１０は、例えば熱伝導率の良いアルミニウムで構成されている。この天板１０は平板状であり、この天板１０の下面に各ピンフィン２０が一体成形されている。そして、図２～図４に示したように、各ピンフィン２０が冷却ケース３０の開口部３０ａに嵌合し、且つＯリング５０が冷却ケース３０の凹部３０ｂに嵌合している状態で、天板１０が図示しないボルトを介して冷却ケース３０に組付けられている。なお、天板１０と冷却ケース３０とが溶接によって組付けられていても良い。
　各ピンフィン２０は、冷媒４０との接触面積を大きくするためのものである。各ピンフィン２０は、図２及び図３に示したように、円柱状であって、天板１０の下面と対向する冷却ケース３０の下壁面３１に向かって延びている。各ピンフィン２０の径は、約１～３ｍｍ程度である。各ピンフィン２０は、天板１０に半導体素子２が接合されている部分、即ち天板１０の中央部に、冷間鍛造又は鋳造によって一体成形されている。
　冷却ケース３０は、冷媒４０が流動するためのケースである。冷却ケース３０は、例えば熱伝導率の良いアルミニウムで構成されている。この冷却ケース３０は、図２に示したように、開口部３０ａと凹部３０ｂとを有し、開口部３０ａを囲むように下壁面３１と側壁面３２と前壁面３３と後壁面３４とを有する。下壁面３１には、前壁面３３寄りに冷媒４０が流入する流入孔３１ａが形成されていて、後壁面３４寄りに冷媒４０が流出する流出孔３１ｂが形成されている。
　冷媒４０は、天板１０及び各ピンフィン２０に伝えられた熱を冷やすものである。この冷媒４０は、例えばＬＬＣ等である。なお、冷媒４０は、液体に限られるものではなく、気体であっても良い。冷媒４０は、流入孔３１ａから流入して流出孔３１ｂから流出した後に、循環するようになっている。
　ここで、図３の黒い矢印で示した方向が、冷媒４０が流れる流れ方向である。また、図３の白い矢印で示した方向が、冷却ケース１０の側壁面３２に垂直な方向（以下、「垂直方向」と呼ぶ）である。流れ方向と垂直方向は直交している。図３に示したように、各ピンフィン２０は、千鳥状（ジグザグ）に配置されている。即ち、流れ方向から見たとき、流れ方向の前方に配置されている各ピンフィン２０と、流れ方向の後方に配置されている各ピンフィン２０とは、垂直方向にオフセットしている。これにより、冷媒４０が各ピンフィン２０に当接する際、冷媒４０の流れは分散して乱れ、乱流が生じることになる。この結果、熱交換が促進されて、冷媒４０の冷却機能が発揮される。このように、各ピンフィン２０に当接して冷却機能を発揮する冷媒を、主流ＭＳ（図８参照）と呼ぶこととする。
　ところで、各ピンフィン２０が冷間鍛造によって成形されている場合には、図５に示したように、冷却ケース３０の側壁面３２と各ピンフィン２０において側壁面３２に一番近い端部分２０ａとの間には、約１ｃｍ程度の隙間Ｓ１が生じる。また、各ピンフィン２０が鋳造によって成形されている場合であっても、数百μｍ程度の隙間Ｓ１が生じる。なお、図５は、図４に示したＣ部分の拡大図である。隙間Ｓ１は、各ピンフィン２０を冷却ケース３０の開口部３０ａに嵌合するために必要なものである。このため、従来の冷却器においては、隙間Ｓ１で流れ方向における冷媒４０の直線状流れ（図１９参照）が生じて、主流ＭＳの流速が低下する。この結果、乱流が生じ難くなり、冷却性能が低下していた。
　そこで、本実施形態においては、隙間Ｓ１で流れ方向における冷媒４０の直線状流れを防止する流動防止手段が設けられている。以下、流動防止手段の構成について、図６及び図７を用いて説明する。図６は、冷却ケース３０の斜視図である。図７は、図６に示したＤ部分の拡大図である。
　図６及び図７に示したように、冷却ケース３０の側壁面３２には、垂直方向に延びる複数の突起３５（流動防止手段）が形成されている。各突起３５は、半円柱状であり、冷間鍛造又は鋳造によって側壁面３２に一体成形されている。このため、各突起３５は、冷却ケース３０と同じ材質（アルミニウム等）で構成されている。また、各突起３５は、側壁面３２に対して流れ方向に所定間隔空けて設けられている。ここで、図８は、図３に示したピンフィン２０と冷却ケース３０の側壁面３２の部分拡大図である。
　図８において、流れ方向の最も前方であり且つ垂直方向に並ぶ各ピンフィン２０を第１フィン群２０Ａと呼ぶ。また、第１フィン群２０Ａより流れ方向の後方であり且つ垂直方向に並ぶ各ピンフィン２０を第２フィン群２０Ｂと呼ぶ。また、第２フィン群２０Ｂの後方であり且つ垂直方向に並ぶ各ピンフィン２０を第３フィン群２０Ｃと呼ぶ。
　第１フィン群２０Ａと第３フィン群２０Ｃとは、垂直方向にオフセットしていない。このため、第１フィン群２０Ａの端部分２０Ａａと側壁面３２との間の隙間Ｔ１は、第３フィン群２０Ｃの端部分２０Ｃａと側壁面３２との間の隙間Ｔ３と同じ大きさである。一方、第２フィン群２０Ｂは、第１，第３フィン群２０Ａ，２０Ｃに対して、垂直方向にオフセットしている。このため、第２フィン群２０Ｂの端部分２０Ｂａと側壁面３２との間の隙間Ｔ２は、隙間Ｔ１，Ｔ３より小さい。
　このように各ピンフィン２０が配置されているため、比較的大きな隙間Ｔ１，Ｔ３に突起３５が配置され、比較的小さな隙間Ｔ２に突起３５が配置されていない。この結果、各ピンフィン２０を冷却ケース３０の開口部３０ａに嵌合する際に、フィン群２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの端部分２０Ａａ，２０Ｂａ，２０Ｃａと突起３５との干渉が軽減され、組付け性の悪化が軽減される。
　次に、突起３５の作用効果について説明する。突起３５が側壁面３２に形成されているため、側壁面３２と各ピンフィン２０の端部分２０ａとの間の隙間Ｓ１（図８において隙間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）に、流れ方向における冷媒４０の直線状流れが生じない。これにより、従来の冷却器に比して、主流ＭＳの流速が増加し、主流ＭＳが各ピンフィン２０によって大きく乱れる。この結果、乱流が生じ易くなり、冷却性能を向上させることができる。また、突起３５は側壁面３２に一体成形されたものであるため、簡単な構成により流動防止手段が設けられている。
　ところで、図５に示したように、各ピンフィン２０の先端２０ｂと冷却ケース３０の底壁面３１との間には、約１～３ｍｍ程度の隙間Ｓ２が生じる。この隙間Ｓ２は、天板１０と冷却ケース３０とを組付ける際に必要なものである。なぜなら、天板１０と冷却ケース３０とをボルト又は溶接によって接合する際に、各ピンフィン２０の先端２０ｂと底壁面３１とが接触する（隙間Ｓ２がゼロである）と、Ｏリング５０によるシール性が保証し難くなるためである。しかし、隙間Ｓ２で冷媒４０の直線状流れが生じると、主流ＭＳの流速が低下し、冷却性能が低下することになる。
　そこで、本実施形態においては、上記した問題に対処すべく、各ピンフィン２０の先端２０ｂにゴム片（第３弾性変形部材）２１が組付けられている。このゴム片２１は、弾性変形することによって冷却ケース３０の下壁面３１を押圧している。これにより、天板１０と冷却ケース３０とを組付ける際に、隙間Ｓ２にゴム片２１を介在しつつ、Ｏリング５０によるシール性を保証することができる。そして、隙間Ｓ２にゴム片２１が介在されているため、隙間Ｓ２に冷媒４０の直線状流れが生じない。これにより、主流ＭＳの流速が増加し、主流ＭＳが各ピンフィン２０によって大きく乱れる。よって、乱流が生じ易くなり、冷却性能を向上させることができる。
　また、各ゴム片２１の大きさは、平面視において、各ピンフィン２０の大きさ（径が約１～３ｍｍ程度）と同程度である。即ち、各ゴム片２１は、上記特許文献１に記載されたようなシート状の冷媒流動防止部材１２１（図１８参照）ではない。このため、各ゴム片２１と冷媒４０との接触面積は、上記した冷媒流動防止部材１２１と冷媒との接触面積に比して、小さい。これにより、冷媒４０による各ゴム片２１の腐食は、冷媒流動防止部材１２１を用いた場合に比して、小さくなる。この結果、腐食によって異物が発生することを軽減することができる。
　更に、各ゴム片２１と冷媒４０との接触面積が冷媒流動防止部材１２１と冷媒との接触面積に比して小さいため、各ゴム片２１による流動摩擦抵抗は、冷媒流動摩擦部材１２１による流動摩擦抵抗に比して、小さい。これにより、各ゴム片２１を用いた場合には、冷媒流動防止部材１２１を用いた場合に比して、主流ＭＳの流速の低下を抑えることができ、冷却性能を向上させることができる。なお、ゴムで構成されたゴム片２１に換えて、ウレタン樹脂やシリコン樹脂で構成された樹脂片（第３弾性変形部材）を用いても良い。
　上述した実施形態の作用効果について説明する。冷却ケース３０の流入孔３１ａから流入した冷媒４０は、各ピンフィン２０に当接する。これにより、冷媒４０の流れは分散して乱れ、乱流が生じる。この結果、熱交換が促進され、冷媒４０の冷却機能が発揮される。
　ところで、冷却ケース３０の側壁面３２には、各突起３５が形成されている。このため、側壁面３２と各ピンフィン２０の端部分２０ａとの間の隙間Ｓ１で、流れ方向における冷媒４０の直線状流れが生じない。これにより、従来の冷却器に比して、各ピンフィン２０に当接して冷却機能を発揮する冷媒、即ち主流ＭＳの流速が増加する。この結果、主流ＭＳが各ピンフィン２０によって大きく乱れる。よって、本実施形態の冷却器４によれば、乱流が生じ易くなり、冷却性能を向上させることができる。
　次に、第２実施形態について、図９及び図１０を用いて説明する。図９は、第２実施形態の冷却ケース３０を示した斜視図である。図１０は、ゴムシート３６が設けられている場合の図８相当の断面図である。図９に示したように、冷却ケース３０の側壁面３２には、ゴムシート（第１弾性変形部材）３６が接着されている。なお、ゴムシート３６は、側壁面３２に接着しておらず、側壁面３２に接触するだけでも良い。
　ゴムシート３６は、流れ方向に延びていて、シート状である。また、図９に示したように、ゴムシート３６の高さ寸法は、側壁面３２の高さ寸法、即ち冷却ケース３０の開口部３０ａの深さ寸法と同じである。このゴムシート３６は、弾性変形することにより、側壁面３２とピンフィン２０の端部分２０ａ（図１０において端部分２０Ｂａ）との間に介装されている。このゴムシート３６が、隙間Ｓ１（図６参照）で流れ方向における冷媒４０の直線状流れを防止する流動防止手段である。なお、ゴムで構成されたゴムシート３６に換えて、ウレタン樹脂やシリコン樹脂で構成された樹脂シート（第１弾性変形部材）を用いても良い。第２実施形態のその他の構成については、第１実施形態の構成と同様であるため、その説明を省略する。
　第２実施形態によれば、ゴムシート３６を冷却ケース３０の側壁面３２とピンフィン２０の端部分２０ａとの間に介装するだけであるため、流動防止手段を簡単に設けることができる。第２実施形態のその他の作用効果については、第１実施形態の作用効果と同様であるため、その説明を省略する。
　次に、第３実施形態について、図１１～図１３を用いて説明する。図１１は、天板１０に一体成形されているピンフィン２０を示した斜視図である。図１２は、図１１に示したＥ部分の拡大図である。図１３は、ゴムカバー３７が設けられている場合の図８相当の断面図である。
　ゴムカバー（第２弾性変形部材）３７は、図１２及び図１３に示したように、ピンフィン２０の各端部分２０ａのうち冷却ケース３０の側壁面３２に最も近く且つ側壁面３２に対向する対向面２０ｃに組付けられている。即ち、ゴムカバー３７は、図１３において、第１，第３フィン群２０Ａ，２０Ｃの端部分２０Ａａ，２０Ｃａの周面に組付けられておらず、第２フィン群２０Ｂの端部分２０Ｂａの周面（対向面２０ｃ）に組付けられている。
　ゴムカバー３７は、図１３に示したように、平面視においてＣ字状に形成されていて、冷却ケース３０の側壁面３２を押圧している。また、図１２に示したように、ゴムカバー３７の高さ寸法は、ピンフィン２０の高さ寸法と同じである。なお、ゴムカバー３７の高さ寸法は、側壁面３２の高さ寸法、即ち冷却ケース３０の開口部３０ａの深さ寸法と同じであっても良い。このゴムカバー３７が、隙間Ｓ１（図６参照）で流れ方向における冷媒４０の直線状流れを防止する流動防止手段である。なお、ゴムで構成されたゴムカバー３７に換えて、ウレタン樹脂やシリコン樹脂で構成された樹脂カバー（第２弾性変形部材）を用いても良い。第３実施形態のその他の構成については、第１実施形態の構成と同様であるため、その説明を省略する。
　第３実施形態によれば、ゴムカバー３７がシート状の弾性部材ではないため、ゴムカバー３７と冷媒４０との接触面積を小さくすることができる。これにより、冷媒４０によるゴムカバー３７の腐食を小さくすることができ、腐食によって異物が発生することを軽減できる。また、ゴムカバー３７がシート状の弾性部材でないため、ゴムカバーによる流動摩擦抵抗を小さくすることができる。これにより、主流ＭＳの流速の低下を抑えることができる。第３実施形態のその他の作用効果については、第１実施形態の作用効果と同様であるため、その説明を省略する。
　次に、第４実施形態について、図１４～図１７を用いて説明する。図１４は、第４実施形態の冷却器を示した斜視図である。図１５は、図１４に示したＦ－Ｆ方向から見た断面図である。図１４及び図１５に示したように、冷却ケース３０の底壁部ＢＷには、第２ケース６０が組付けられている。第２ケース６０は、上方が開口しているケースであり、ピンフィン２０の下方に設けられている。第２ケース６０の下壁部６１の中央には、冷媒４０が流入する流入孔６１ａが形成されている。ここで、図１６は、図１５に示したＧ部分の拡大図である。
　図１６に示したように、冷却ケース３０の底壁部ＢＷには、側壁面３２とピンフィン２０の端部分２０ａとの間の隙間Ｓ１に連通する連通口３２ａが設けられている。この連通口３２ａの幅寸法は、約数百μｍ～約１ｃｍ程度である。なお、連通口３２ａは、スリット状に形成されているが、丸孔であっても良い。この連通口３２ａにより、第２ケース６０内に流入した冷媒４０は、連通口３２ａから隙間Ｓ１に向けて噴流するようになっている。連通口３２ａから隙間Ｓ１に向けて流れる冷媒４０を副流ＮＳと呼ぶこととする。ここで、図１７は、副流ＮＳが生じている場合の図８相当の断面図である。
　図１７に示したように、副流ＮＳは、第２フィン群２０Ｂの端部分２０Ｂａ（ピンフィン２０の端部分２０ａ）と側壁面３２との間で、図１７の紙面上方に向かって噴流している。この副流ＮＳの流速は、主流ＭＳの流速が大きく低下することを防止するため、主流ＭＳの流速に比して十分小さい。この副流ＮＳが、隙間Ｓ１（図１６参照）で流れ方向における冷媒４０の直線状流れを防止する流動防止手段である。これにより、乱流が生じ易くなり、冷却性能を向上させることができる。第４実施形態のその他の構成は、第１実施形態の構成と同様であるため、その説明を省略する。
　第４実施形態によれば、冷却ケース３０の側壁面３２とピンフィン２０の端部分２０ａとの間の隙間Ｓ１に新たな部材を設ける必要がない。このため、ピンフィン２０を冷却ケース３０に組付ける際に、流動防止手段による組付け性の悪化を防止することができる。第４実施形態のその他の作用効果は、第１実施形態の作用効果と同様であるため、その説明を省略する。
　以上、本発明に係る冷却器において、本発明はこれに限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、各実施形態において、フィン部材としてピンフィン２０を用いたが、フィン部材としてコルゲートフィンを用いても良い。コルゲートフィンを用いる場合には、流れ方向から見たときに、フィンの山部及び谷部が垂直方向にオフセットしているコルゲートフィンを用いる。そして、冷却ケース３０の側壁面３２とコルゲートフィンにおいて側壁面３２に一番近い端部分（垂直方向における端部分）との間の隙間に流動防止手段を設ければ良い。
１　　　    電力変換装置
２　　　    半導体素子
３　　　    絶縁基板
４　　　    冷却器
１０　　    天板
２０　　    ピンフィン
２０ａ　    端部分
２０ｂ　    先端
２０ｃ　    対向面
２１　　    ゴム片
３０　　    冷却ケース
３０ａ　    開口部
３１　　    底壁面
３２　　    側壁面
３２ａ　    連通口
３５　　    突起
３６　　    ゴムシート
３７　　    ゴムカバー
４０　　    冷媒
５０　　    Ｏリング
６０　　    第２ケース
ＭＳ　　    主流
ＮＳ　　    副流
Ｓ１，Ｓ２　隙間
ＢＷ　　    底壁部

Claims (6)

  1. 　天板と冷却ケースとの間に配置されているフィン部材に対して冷媒が流れる冷却器において、
    　前記冷却ケースにおいて前記冷媒が流れる流れ方向に延びる側壁面と、前記フィン部材において前記側壁面に一番近い端部分との間の隙間で、前記流れ方向における前記冷媒の直線状流れを防止する流動防止手段が設けられていることを特徴とする冷却器。
  2. 　請求項１に記載された冷却器において、
    　前記流動防止手段は、前記冷却ケースの側壁面からこの側壁面に垂直な方向に延びる突起であることを特徴とする冷却器。
  3. 　請求項１に記載された冷却器において、
    　前記流動防止手段は、前記流れ方向に延びていて前記冷却ケースの側壁面と前記フィン部材の端部分との間に介装される第１弾性変形部材であることを特徴とする冷却器。
  4. 　請求項１に記載された冷却器において、
    　前記流動防止手段は、前記フィン部材の端部分のうち前記冷却ケースの側壁面に対向する対向面に組付けられていて前記冷却ケースの側壁面を押圧する第２弾性変形部材であることを特徴とする冷却器。
  5. 　請求項１に記載された冷却器において、
    　前記冷却ケースの底壁部には、前記隙間に連通していて前記隙間に向けて冷媒を供給する連通口が設けられ、
    　前記流動防止手段は、前記連通口から前記隙間に向けて流れる冷媒の流れであることを特徴とする冷却器。
  6. 　請求項２乃至請求項５の何れかに記載された冷却器において、
    　前記フィン部材は、前記天板に一体成形されていて前記天板に対向する前記冷却ケースの底壁面に向けて延びる複数のピンフィンであり、
    　前記複数のピンフィンの先端に、前記冷却ケースの底壁面を押圧する第３弾性変形部材がそれぞれ組付けられていることを特徴とする冷却器。
PCT/JP2011/053986 2011-02-23 2011-02-23 冷却器 WO2012114475A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2011/053986 WO2012114475A1 (ja) 2011-02-23 2011-02-23 冷却器
JP2011536675A JP5051322B1 (ja) 2011-02-23 2011-02-23 冷却器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2011/053986 WO2012114475A1 (ja) 2011-02-23 2011-02-23 冷却器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012114475A1 true WO2012114475A1 (ja) 2012-08-30

Family

ID=46720294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/053986 WO2012114475A1 (ja) 2011-02-23 2011-02-23 冷却器

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5051322B1 (ja)
WO (1) WO2012114475A1 (ja)

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014056982A (ja) * 2012-09-13 2014-03-27 Mitsubishi Electric Corp パワー半導体装置およびその製造方法
JP2014075385A (ja) * 2012-10-02 2014-04-24 Toyota Industries Corp 冷却装置および半導体装置
WO2014092655A1 (en) * 2012-12-10 2014-06-19 Sieva, Podjetje Za Razvoj In Trženje V Avtomobilski Industriji, D.O.O. Advanced heat exchanger with integrated coolant fluid flow deflector
JP2015126207A (ja) * 2013-12-27 2015-07-06 三菱電機株式会社 半導体装置
CN104918729A (zh) * 2013-01-11 2015-09-16 双叶产业株式会社 冷却器以及散热部件的制造方法
JP5897760B1 (ja) * 2015-02-27 2016-03-30 カルソニックカンセイ株式会社 冷却装置
CN105555105A (zh) * 2016-02-24 2016-05-04 新乡市特美特换热设备有限公司 一种蒸发器均温冷板
JP2017073502A (ja) * 2015-10-08 2017-04-13 株式会社デンソー 熱交換チューブ
CN107731767A (zh) * 2017-10-09 2018-02-23 上海工程技术大学 一种具有水平方向及垂直方向扰流结构的微通道散热器
JP2018032744A (ja) * 2016-08-24 2018-03-01 トヨタ自動車株式会社 半導体装置
JP2018037496A (ja) * 2016-08-30 2018-03-08 本田技研工業株式会社 冷却器及びそれを備えた冷却装置
JP2018084726A (ja) * 2016-11-25 2018-05-31 セイコーエプソン株式会社 光学装置およびプロジェクター
WO2018134031A1 (en) * 2017-01-20 2018-07-26 Danfoss Silicon Power Gmbh Electronic power system and method for manufacturing the same
JP2018120904A (ja) * 2017-01-24 2018-08-02 三菱電機株式会社 ヒートシンク
CN109788724A (zh) * 2019-03-20 2019-05-21 浪潮商用机器有限公司 一种通风稳定机柜
JP6563161B1 (ja) * 2018-03-15 2019-08-21 三菱電機株式会社 冷却器、電力変換装置ユニット及び冷却システム
WO2019176620A1 (ja) * 2018-03-15 2019-09-19 三菱電機株式会社 冷却器、電力変換装置ユニット及び冷却システム
FR3098081A1 (fr) * 2019-06-30 2021-01-01 Valeo Systemes De Controle Moteur Circuit de refroidissement pour logement électronique avec module de puissance
CN112292007A (zh) * 2020-11-02 2021-01-29 阳光电源股份有限公司 水冷散热装置及电器装置
WO2022156865A1 (en) * 2021-01-21 2022-07-28 Ymer Technology AB A method for cooling an object, a cooling device and use of a cooling device
WO2022270013A1 (ja) * 2021-06-25 2022-12-29 日立Astemo株式会社 電力変換装置
WO2023237352A1 (de) * 2022-06-07 2023-12-14 Robert Bosch Gmbh Kühlvorrichtung zur kühlung von einer elektrischen und/oder elektronischen baugruppe

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003047258A (ja) * 2001-07-30 2003-02-14 Hiroshima Aluminum Industry Co Ltd 水冷式ヒートシンク
JP2008187754A (ja) * 2007-01-26 2008-08-14 Aisin Aw Co Ltd 発熱体冷却構造及び駆動装置
JP2009152455A (ja) * 2007-12-21 2009-07-09 Denso Corp 半導体冷却構造
JP2009260037A (ja) * 2008-04-16 2009-11-05 Toyota Motor Corp 熱交換器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003047258A (ja) * 2001-07-30 2003-02-14 Hiroshima Aluminum Industry Co Ltd 水冷式ヒートシンク
JP2008187754A (ja) * 2007-01-26 2008-08-14 Aisin Aw Co Ltd 発熱体冷却構造及び駆動装置
JP2009152455A (ja) * 2007-12-21 2009-07-09 Denso Corp 半導体冷却構造
JP2009260037A (ja) * 2008-04-16 2009-11-05 Toyota Motor Corp 熱交換器

Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014056982A (ja) * 2012-09-13 2014-03-27 Mitsubishi Electric Corp パワー半導体装置およびその製造方法
JP2014075385A (ja) * 2012-10-02 2014-04-24 Toyota Industries Corp 冷却装置および半導体装置
US9844165B2 (en) 2012-12-10 2017-12-12 Sieva, Podjetje Za Razvoj In Trzenje V Avtomobilski Industriji, D. O. O. Advanced heat exchanger with integrated coolant fluid flow deflector
WO2014092655A1 (en) * 2012-12-10 2014-06-19 Sieva, Podjetje Za Razvoj In Trženje V Avtomobilski Industriji, D.O.O. Advanced heat exchanger with integrated coolant fluid flow deflector
CN104918729A (zh) * 2013-01-11 2015-09-16 双叶产业株式会社 冷却器以及散热部件的制造方法
JP2015126207A (ja) * 2013-12-27 2015-07-06 三菱電機株式会社 半導体装置
JP5897760B1 (ja) * 2015-02-27 2016-03-30 カルソニックカンセイ株式会社 冷却装置
JP2017073502A (ja) * 2015-10-08 2017-04-13 株式会社デンソー 熱交換チューブ
CN105555105A (zh) * 2016-02-24 2016-05-04 新乡市特美特换热设备有限公司 一种蒸发器均温冷板
CN105555105B (zh) * 2016-02-24 2018-08-03 新乡市特美特热控技术股份有限公司 一种蒸发器均温冷板
JP2018032744A (ja) * 2016-08-24 2018-03-01 トヨタ自動車株式会社 半導体装置
JP2018037496A (ja) * 2016-08-30 2018-03-08 本田技研工業株式会社 冷却器及びそれを備えた冷却装置
JP2018084726A (ja) * 2016-11-25 2018-05-31 セイコーエプソン株式会社 光学装置およびプロジェクター
US20190373777A1 (en) * 2017-01-20 2019-12-05 Danfoss Silicon Power Gmbh Electronic power system and method for manufacturing the same
US10999955B2 (en) 2017-01-20 2021-05-04 Danfoss Silicon Power Gmbh Electronic power system and method for manufacturing the same
WO2018134031A1 (en) * 2017-01-20 2018-07-26 Danfoss Silicon Power Gmbh Electronic power system and method for manufacturing the same
CN110192442A (zh) * 2017-01-20 2019-08-30 丹佛斯硅动力有限责任公司 电子电力系统及其制造方法
WO2018138936A1 (ja) * 2017-01-24 2018-08-02 三菱電機株式会社 ヒートシンク
JP2018120904A (ja) * 2017-01-24 2018-08-02 三菱電機株式会社 ヒートシンク
US11085702B2 (en) 2017-01-24 2021-08-10 Mitsubishi Electric Corporation Heat sink
CN107731767A (zh) * 2017-10-09 2018-02-23 上海工程技术大学 一种具有水平方向及垂直方向扰流结构的微通道散热器
JP6563161B1 (ja) * 2018-03-15 2019-08-21 三菱電機株式会社 冷却器、電力変換装置ユニット及び冷却システム
WO2019176620A1 (ja) * 2018-03-15 2019-09-19 三菱電機株式会社 冷却器、電力変換装置ユニット及び冷却システム
CN109788724A (zh) * 2019-03-20 2019-05-21 浪潮商用机器有限公司 一种通风稳定机柜
FR3098081A1 (fr) * 2019-06-30 2021-01-01 Valeo Systemes De Controle Moteur Circuit de refroidissement pour logement électronique avec module de puissance
CN112292007A (zh) * 2020-11-02 2021-01-29 阳光电源股份有限公司 水冷散热装置及电器装置
WO2022156865A1 (en) * 2021-01-21 2022-07-28 Ymer Technology AB A method for cooling an object, a cooling device and use of a cooling device
WO2022270013A1 (ja) * 2021-06-25 2022-12-29 日立Astemo株式会社 電力変換装置
WO2023237352A1 (de) * 2022-06-07 2023-12-14 Robert Bosch Gmbh Kühlvorrichtung zur kühlung von einer elektrischen und/oder elektronischen baugruppe

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2012114475A1 (ja) 2014-07-07
JP5051322B1 (ja) 2012-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012114475A1 (ja) 冷却器
JP4046703B2 (ja) ヒートシンク
JP5287919B2 (ja) ヒートシンク、およびヒートシンク付き電子部品
US8120914B2 (en) Semiconductor cooling apparatus
JP5454586B2 (ja) 冷却器
WO2015079643A1 (ja) 半導体モジュール用冷却器の製造方法、半導体モジュール用冷却器、半導体モジュール及び電気駆動車両
WO2012086058A1 (ja) 冷却器
JP4989574B2 (ja) 半導体素子冷却用ヒートシンク
JP2010056131A (ja) 液冷式冷却装置
JP6554406B2 (ja) 液冷式冷却器
JP2008288330A (ja) 半導体装置
JP6917230B2 (ja) 放熱器およびこれを用いた液冷式冷却装置
JP2011171569A (ja) 冷却器
WO2023171529A1 (ja) 冷却装置、放熱部材、および半導体モジュール
JP6623120B2 (ja) 液冷式冷却装置
JP2019114682A (ja) 液冷式冷却装置
JP5772171B2 (ja) 熱交換器
TW201318548A (zh) 散熱裝置
JP2021097134A (ja) 冷却装置
JP2010109016A (ja) 冷却器
JP2004221315A (ja) 冷却部材
JP4585881B2 (ja) 素子冷却用ヒートシンク
JP2013229461A (ja) 熱源からの距離に応じて肉厚及びピッチが異なるフィンを有するヒートシンクを備えたサーボアンプ
JP6414187B2 (ja) 電力変換装置
JP2011096765A (ja) 半導体装置の冷却装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011536675

Country of ref document: JP

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11859514

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11859514

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1