JP6534024B2 - Heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、流入口から流出口に向けて流した液状冷媒を介して発熱体を冷却する熱交換器に関する。The present invention relates to a heat exchanger that cools a heating element via a liquid refrigerant flowing from an inlet to an outlet.
冷却の必要な発熱体の機器として、例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の半導体素子を用いて電力変換を行う機器がある。これらの機器においては、小型化や軽量化とともに大きな出力が求められており、半導体素子の発熱量が増加しているため、電力変換を行う機器の動作の安定を保つために半導体素子を効率よく冷却させる必要がある。そこで、半導体素子等の発熱体を冷却するためにその発熱体表面に装着する熱交換器が用いられている。As an apparatus of a heating element which needs cooling, there is an apparatus which performs power conversion using semiconductor elements such as MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), for example. In these devices, a large output is required along with downsizing and weight reduction, and the calorific value of the semiconductor element is increasing. Therefore, in order to maintain the stability of the operation of the device which performs power conversion, the semiconductor element is efficiently It needs to be cooled. Therefore, in order to cool a heat generating body such as a semiconductor element, a heat exchanger mounted on the surface of the heat generating body is used.
発熱体表面に装着する熱交換器として、発熱を放熱させやすくするために液状冷媒を介して冷却する熱交換器が用いられており、例えば、半導体素子、特に両面に接触電極を有する平形半導体素子の両面に接触させて冷却水を貫流することにより冷却を行う半導体素子用冷却体として、特許文献1のように、冷却水を流出入させる流入口と流出口を有し、熱伝導性の良い例えば銅、あるいはアルミニウム材でできた上部冷却体と渦巻状に成形した凹部を有する下部冷却体とを硬度を異ならしめて圧接して冷却水を外部に洩らさないようにした熱交換器が提案されている。As the heat exchanger mounted on the surface of the heating element, a heat exchanger cooled via a liquid refrigerant is used to facilitate heat release, for example, a semiconductor element, particularly a flat semiconductor element having contact electrodes on both sides As a semiconductor element cooling body that performs cooling by bringing cooling water into contact with both sides of the surface, as in
また、電鉄車両に搭載した電力変換装置などに適用する水冷式冷却体として、特許文献2のように、冷却水入口と冷却水出口とを有し、窒化アルミニウム材の平型容器内にジグザグ状に蛇行する冷却水流通路を有する熱交換器が提案されている。In addition, as a water-cooled cooling body applied to a power converter mounted on a railway vehicle, as in
しかし、特許文献1および特許文献2で提案された熱交換器は、何れも半導体素子のような発熱体に装着したとき、その発熱体の表面と熱交換器の表面とを均一に接触させるために、熱交換器の表面を平滑化するなどの仕上げ加工が行なわれている。However, when the heat exchangers proposed in
本発明は、上記の問題点を解消するために、流入口から流出口に向けて流す液状冷媒を有する熱交換器において、発熱体に装着してその発熱体を冷却する際に、熱交換器の表面を平滑化処理せずに、薄形軽量でかつ発熱体に密着させて効率のよい冷却を行う熱交換器を提供することを目的とする。The present invention, in order to solve the above-mentioned problems, in a heat exchanger having a liquid refrigerant flowing from the inlet to the outlet, the heat exchanger is mounted on the heating element to cool the heating element. It is an object of the present invention to provide a heat exchanger which is thin and light and which is in close contact with a heating element to carry out efficient cooling without smoothing the surface of the surface.
本発明の請求項1に記載の熱交換器は、液状冷媒をジグザグ状に蛇行した流路に流して発熱体を冷却する熱交換器において、前記ジグザグ状に蛇行した流路は流入口および流出口を有する両端面が開口した環状壁の内壁面から複数片の仕切壁を対向する内壁面に向かって突出するとともにその突出した先端が前記環状壁の内壁面と隙間を有するようにして交互に離間して前記環状壁と仕切壁との間および前記離間した仕切壁間が前記流入口および 流出口と連通するように形成してなり、前記環状壁と仕切壁とが合成樹脂材またはエラストマー材で一体に成形されることにより前記流入口および流出口を有し両端面が開口し内部に前記ジグザグ状に蛇行した流路でできた空間部を有する流路本体を構成して、前記流路本体に密着接合させた蓋材に発熱体を装着して液状冷媒を前記流入口から流出口に向けて前記空間部に流して前記発熱体を冷却する薄形軽量の熱交換器であって、前記流路本体の一方の端面は蓋材で閉塞され、他方の端面は前記蓋材または他の素材で閉塞されてあって、前記蓋材は良熱伝導材で可撓性のある薄板で構成して前記環状壁および前記仕切壁のそれぞれの端面に密着接合されることにより、前記流路本体の空間部に液状冷媒が前記流入口から流出口に向けて送られた際に、前記蓋材が前記液状冷媒の押す圧力にて前記環状壁および前記仕切壁のそれぞれの前記端面を支持端として前記空間部において外方向に変移可能となることを特徴とする。また、請求項2に記載の熱交換器は、請求項1に記載の熱交換器において、前記環状壁と前記仕切壁とを同じエラストマー材で一体に成形して両端面が開口した流路本体を構成したことを特徴とする。The heat exchanger according to
本発明の熱交換器は、液状冷媒をジグザグ状に蛇行した流路に流して発熱体を冷却する熱交換器において、前記ジグザグ状に蛇行した流路は流入口および流出口を有する両端面が開口した環状壁の内壁面から複数片の仕切壁を対向する内壁面に向かって突出するとともにその突出した先端が前記環状壁の内壁面と隙間を有するようにして交互に離間して前記環状壁と仕切壁との間および前記離間した仕切壁間が前記流入口および流出口と連通するように形成してなり、前記環状壁と仕切壁とが合成樹脂材またはエラストマー材で一体に成形されることにより前記流入口および流出口を有し両端面が開口し内部に前記ジグザグ状に蛇行した流路でできた空間部を有する流路本体を構成しているので、薄形軽量の熱交換器を提供することができ、さらに、前記流路本体に密着接合させた蓋材に発熱体を装着して液状冷媒を前記流入口から流出口に向けて前記空間部に流して前記発熱体を冷却する薄形軽量の熱交換器であって、前記流路本体の一方の端面は蓋材で閉塞され、他方の端面は前記蓋材または他の素材で閉塞されてあって、前記蓋材は良熱伝導材で可撓性のある薄板で構成して前記環状壁および前記仕切壁のそれぞれの端面に密着接合されることにより、前記流路本体の空間部に液状冷媒が前記流入口から流出口に向けて送られた際に、前記蓋材が前記液状冷媒の押す圧力にて前記環状壁および前記仕切壁のそれぞれの前記端面を支持端として前記空間部において外方向に変移可能となるようにしているので、前記発熱体の発熱を熱交換器の液状冷媒に有効に伝熱させることができて熱交換器の表面を平滑化処理せずに、熱伝導が向上させて冷却効率を向上させることができる。また、前記環状壁と前記仕切壁とを同じエラストマー材で一体に成形して両端面が開口した流路本体を構成することにより、エラストマー材の弾性作用により前記環状壁および前記仕切壁が変移して前記蓋材を前記発熱体の表面に隙間なく圧接させる作用を促進して前記発熱体の発熱を熱交換器の液状冷媒に有効に伝熱させて液状冷媒が発熱体の発熱を吸収しやすくなり冷却効率を向上させることができる。The heat exchanger according to the present invention is a heat exchanger in which a liquid refrigerant is flowed in a zigzag flow path to cool a heat generating element, and the zigzag flow path has both end faces having an inlet and an outlet. The partition wall of the annular wall protrudes from the inner wall surface of the open annular wall toward the opposite inner wall surface, and the protruding tip is alternately spaced apart from the inner wall surface of the annular wall so as to have a gap And the partition wall and between the separated partition walls are in communication with the inlet and the outlet, and the annular wall and the partition wall are integrally formed of a synthetic resin material or an elastomer material. Thus, a thin and light-weight heat exchanger is formed since it has a flow path main body having the inflow port and the outflow port, both end faces being open, and having a space portion made up of the flow path zigzag in the inside . it is possible to provide, Luo, heat thin lightweight cooling the heat generating element by flowing into the space toward the outlet of the liquid coolant by mounting a heating element in the lid, which is closely attached to the flow path body from the inlet In the exchanger, one end face of the flow path main body is closed by a lid and the other end face is closed by the lid or another material, and the lid is flexible with a good heat conduction material. Liquid refrigerant is sent from the inflow port toward the outflow port in the space portion of the flow path main body by forming a thin thin film and closely bonding to the respective end faces of the annular wall and the partition wall At the time, since the lid member can be displaced outward in the space portion with the respective end faces of the annular wall and the partition wall as the support end by the pressure of the liquid refrigerant , the heat generation can be prevented. is Rukoto effectively by heat transfer the heat generated by the body in the liquid refrigerant in the heat exchanger Without processing smoothing the surface of the heat exchanger come, heat conduction can be improved and the cooling efficiency is improved. Further, the annular wall and the partition wall are transformed by the elastic action of the elastomer material by forming the flow path main body in which both the end faces are formed by integrally molding the annular wall and the partition wall with the same elastomer material. The heat source of the heat generating body is effectively transferred to the liquid refrigerant of the heat exchanger so that the liquid refrigerant can easily absorb the heat of the heat generating body. The cooling efficiency can be improved.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1〜図6は本発明の実施形態1を示す。図2において、流路本体3は、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂、ポリブチレンナフタレート系樹脂、フッ素系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂などの熱可塑性樹脂やフェノール系樹脂などの熱硬化性樹脂で例示する合成樹脂材またはゴムや熱可塑性エラストマーなどのエラストマー材で、上下方向に両面が開口した空間部5を有する矩形状の環状壁4が形成されている。この矩形状の環状壁4には、その一辺に筒状の流入口7がそして対向する他辺に流出口8がそれぞれ設けられており、流入口7および流出口8は環状壁4の空間部5と連通するように環状壁4と同じ合成樹脂材またはエラストマー材もしくは金属材で環状壁4と一体に成形されている。液状冷媒は矢印Pから流入口7に流入し、流出口8から矢印Q方向に流出するが、この空間部5には、環状壁4と同じ合成樹脂材またはエラストマー材もしくは金属材でできた複数片(図ではそれぞれ3片)の仕切壁6が環状壁4の一辺および他辺において対向する内壁面から突出されるとともに離間して交互にかつその先端が環状壁4の内壁面と隙間を有するようにして射出成形型などで一体に成形されている。このようにして流路本体3は複数片の仕切壁6によりジグザグ状に蛇行した流路が形成されている。この仕切壁6は後述する液状冷媒を流入口7から流出口8に流し込む際に空間部5内で整流させるためであるので、1片でもよいが、複数片とすることにより、流路個数が多くなり、冷却効率が向上する。また、図示しないが、環状壁4の内壁面や仕切壁6の側面に凹凸を形成することにより空間部5内で液状冷媒を乱流させることができるので、冷却効率を向上させることができる。(Embodiment 1)
1 to 6
図3は、上下方向に開口した流路本体3の両面すなわち上下端面を良熱伝導材で可撓性のある矩形状の薄板からなる蓋材1、2にて閉塞させてできた厚さtが2〜15mmの熱交換器を示す。蓋材1、2は冷却する面となり、素材としてはアルミニウム、銅、鉄およびこれらの合金などの金属材または前記金属材表面にニッケル膜形成などの表面処理をした金属材またはステンレスなどの金属材が良熱伝導材として好ましい。この好ましい金属材は薄板の可撓性とすることが可能であり、液状冷媒はポンプにて0.1〜0.5MPaの圧力で流入口7から流路本体3の空間部5内に送られた場合においても、流路本体3の空間部5に流れる液状冷媒の押圧力(水圧)にて変形する程度の柔軟性が確保できる。このように蓋材1、2にて流路本体3の上下方向の両面が閉塞されて、空間部5は流路となって、液状冷媒が流入口7から矢印P方向に向かって流路本体3の空間部5内に流入し、流出口8から矢印Q方向に向かって流出する。この場合、上下端面が両面とも開口した流路本体3を蓋体1、2にて閉塞しているが、例えば成形や他の素材との接合により上下端面の一方の端面を閉塞して有底の容器として、その開口している端面のみを冷却させる面として蓋材1または2にて閉塞させるようにしてもよい。FIG. 3 shows a thickness t obtained by closing both sides of the flow path
図4は、図3に示す熱交換器の略中央部位を液状冷媒の流出方向Qに向かって横断したA−A断面図であり、流路本体3の上下方向の両面すなわち上下端面は蓋材1、2にて環状壁4の上下端面および仕切壁6の上下端面に密着接合されることにより閉塞されて上記流路となる空間部5が形成されている。図5は、図3に示す熱交換器において仕切壁6が環状壁4の内壁面から離間した部位を液状冷媒の流出方向Qに向かって横断したB−B断面図であり、流路本体3の対向する環状壁4の内壁面からそれぞれ突出された3片の仕切壁6における空間部5は互いに連通した流路が形成されて流出口8に液状媒体が流れるようになっている。また、図6は、図3に示す熱交換器において環状壁4を流出口8の部位で液状冷媒の流出方向Qに向かって横断したC−C断面図であり、蓋体1、2は環状壁4に密着接合されている。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A, in which the substantially central portion of the heat exchanger shown in FIG. 3 is traversed in the flow direction Q of the liquid refrigerant. The
この蓋材1、2を環状壁4の上下端面および仕切壁6の上下端面に密着接合させるには、蓋材1、2をアルミニウム、銅、鉄およびこれらの合金などの金属材または前記金属材表面にニッケル膜形成などの表面処理をした金属材またはステンレスなどの金属材で可撓性のある薄板を構成して、エポキシ樹脂などの接着剤を環状壁4の上下端面および仕切壁6の上下端面に塗布して蓋材1、2を流路本体3に載置して加圧または加熱加圧することにより行う。この場合、上記接着剤に代えて蓋材1、2をアルミニウム、銅、鉄およびこれらの合金などの金属材または前記金属材表面にニッケル膜形成などの表面処理をした金属材またはステンレスなどの金属材の内面に熱溶着樹脂層を有するラミネートシートで可撓性のある薄板を構成して、その熱溶着樹脂層を環状壁4の上下端面および仕切壁6の上下端面に当接させてその熱溶着材を熱溶着させることにより蓋材1、2を環状壁4の上下端面および仕切壁6の上下端面と密着接合させてもよい。なお、この密着接合となる接合強度の設定は、環状壁4の上下端面および仕切壁6の上下端面の面積と熱溶着材または接着剤の材質により選定するが、液状冷媒はポンプにて0.1〜0.5MPaの圧力で流入口7から流路本体3の空間部5内に送られた場合においても、蓋材1、2が環状壁4の上下端面および仕切壁6の上下端面を支持端として流路本体3の空間部5内に流れる液状冷媒の水圧にてその空間部5において変形でき、発熱体Hに圧接する際に液漏れが生じないようにすればよいので、例えば、環状壁4の上下端面および仕切壁6の上下端面におけるJIS Z0238(ヒートシール軟包装袋及び半剛性容器の試験方法)にもとづくピール強度が20〜30N/15mmに相当する接合強度であればよい。In order to closely bond the
このようにして形成した熱交換器を用いて、図1に示すように電力変換を行う機器の半導体素子を発熱体Hとして、蓋板1、2のそれぞれの表面にそれぞれ少なくともひとつの発熱体H(本実施形態ではひとつ)を装着した状態で、液状冷媒はポンプにて0.1〜0.5MPaの圧力で流入口7から流路本体3の空間部5内に送られた場合においても、液状冷媒が流入口7から流出口8に至る過程で液状流体の押圧力(水圧)により薄板の蓋材1、2は空間部5において環状壁4の上下端面および仕切壁6の上下端面を支持端として外方向を示す矢印Aの方向すなわち発熱体H側に変移できるので、蓋材1、2が発熱体Hの表面に圧接して発熱体Hの発熱を熱交換器の液状冷媒に有効に伝熱させて液状冷媒が発熱体Hの発熱を吸収しやすくなり冷却効率を向上させることができる。このように、蓋材1、2は押圧力(水圧)により変移可能で良熱伝導とするために、厚さが0.05〜0.5mmで好ましくは0.1mmのアルミニウム、銅、鉄およびこれらの合金などの金属材または前記金属材表面にニッケル膜形成などの表面処理をした金属材またはステンレスなどの金属材を用いている。なお、液状流体となる液状冷媒としては水や不凍液などであり、その液状流体としては直径が50μm以下の微細気泡のマイクロバブルを含む冷却水や直径が100〜200nmの超微細気泡のナノバブルを含む冷却水を用いて、蓋材1、2の裏面を洗浄するようにしてもよい。また、仕切壁6は液状冷媒を整流もしくは乱流させるためのものであり、さらに、仕切壁6を蓋材1、2と同じ金属材で構成することにより液状冷媒に蓋材1、2から発熱体Hの熱を伝える放熱フィンの役目も果たし、発熱体Hの冷却効率を向上させることができる。Using the heat exchanger thus formed, as shown in FIG. 1, the semiconductor element of the apparatus performing the power conversion is a heating element H, and at least one heating element H on each surface of the
(実施形態2)
図7は、実施形態1と同じ流路本体3(図2参照)を用いており、蓋体1、2をその流路本体3に密着接合させる異なる実施形態の熱交換器に発熱体Hを装着した使用状態を示す。Second Embodiment
Figure 7 using
蓋材1、2は良熱伝導材で可撓性のある矩形状の薄板でできており、実施形態1と同様に、エポキシ樹脂などの接着剤または金属材の内面に熱溶着樹脂層を有する構成のラミネートシートの熱溶着樹脂層を用いて、環状壁4の上下端面のみを密着接合させ、仕切壁6の上下端面には接合させていない。この場合も密着接合となる接合強度の設定は、環状壁4の上下端面の面積と熱溶着材または接着剤の材質により選定するが、蓋材1、2が環状壁4の上下端面を支持端として流路本体3の空間部5内に流れる液状冷媒の水圧にてその空間部5において変形でき、発熱体Hに圧接する際に液漏れが生じないようにすればよいので、実施形態1と同様で、例えば、環状壁4の上下端面および仕切壁6の上下端面におけるJIS Z0238(ヒートシール軟包装袋及び半剛性容器の試験方法)にもとづくピール強度が20〜30N/15mmに相当する接合強度であればよい。The
このようにして形成した熱交換器の蓋材1、2に少なくともひとつの発熱体Hを装着して、この熱交換器に液状冷媒を流すことにより、液状冷媒は仕切壁6の上下端面と蓋体1、2との間にも流れ、蓋材1、2は環状壁4を支持端として外方向を示す発熱体Hの方向(図7の矢印Bの方向)に変移され、発熱体H方向への変移の大きさは実施形態1のような環状壁4の上下端面および仕切壁6の上下端面に密着接合させた場合に比し大きいので、蓋材1、2は発熱体Hの表面に均一に圧接されやすくなり冷却効率がよい。At least one heat generating body H is attached to the
(実施形態3)
図8〜図13は本発明の実施形態3を示す。(Embodiment 3)
8 to 13
図8において、流路本体31は実施形態1または2のように、上下方向の両面すなわち上下端面が開口した空間部51を有する矩形状の環状壁41が形成されるように、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂、ポリブチレンナフタレート系樹脂、フッ素系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂などの熱可塑性樹脂やフェノール系樹脂などの熱硬化性樹脂で例示する合成樹脂材またはゴムや熱可塑性エラストマーなどのエラストマー材でできている。この矩形状の環状壁41には、実施形態1または2とは異なり、その一辺には筒状の流入口7および流出口8が設けられている。流入口7および流出口8はそれぞれ液状冷媒が矢印Pから流入し、矢印Q方向に流出できるように環状壁41の空間部51と連通するように、この環状壁41と同じ合成樹脂材またはエラストマー材もしくは金属材でできている。さらに、この環状壁41で形成された空間部51には、この環状壁41と同じ合成樹脂材またはエラストマー材もしくは金属材でできた複数片(図では3片と4片の組み合わせ)の仕切壁61が環状壁41の一辺および他辺において対向する内壁面から突出されるとともに離間して交互にかつその先端が環状壁41の内壁面と隙間を有するように射出成形型など一体に成形されている。このようにして流路本体31は複数片の仕切壁61によりジグザグ状に蛇行した流路が形成されている。この仕切壁61は実施形態1または2のように液状冷媒を流入口7から流出口8に流し込む際に空間部51内で整流させるためであるので、1片でもよいが、複数片とすることにより流路個数が多くなり、冷却効率が向上する。また、図示しないが、環状壁41や仕切壁61の側面に凹凸を形成することにより空間部51内で液状冷媒を乱流させることができるので、冷却効率を向上させることができる。In FIG. 8, as in the first or second embodiment, the flow path
図9は、上下方向に開口した流路本体31の両面を良熱伝導材で可撓性のある矩形状の薄板からなる蓋材1、2にて閉塞させてできた厚さtが2〜15mmの熱交換器を示す。この蓋材1、2の素材は実施形態1または2と同様であるが、上下方向に開口した流路本体31における流入口7および流出口8の配置は実施形態1または2においては対向するように配置していたが、横並びとなるように配置されている。なお、流路本体31は実施形態1または2のように上下方向に両面が開口しているが、例えば成形や他の素材との接合により上下端面の一方の端面を閉塞して有底の容器として、その開口している端面のみを冷却させる面として上記薄板の蓋材1または2にて閉塞させるようにしてもよい。FIG. 9 shows a thickness t of 2 to 2 obtained by closing both sides of the flow path
図10は、図9に示す熱交換器の略中央部位を流入口7および流出口8に向かって横断したD−D断面図であり、流路本体31の上下方向の両面すなわち上下端面は蓋材1、2にて閉塞されて上記流路となる空間部51が形成されている。この蓋材1、2はアルミニウム、銅、鉄およびこれらの合金などの金属材または前記金属材表面にニッケル膜形成などの表面処理をした金属材またはステンレスなどの金属材でエポキシ樹脂などの接着剤にて環状壁41の上下端面に加圧または加熱加圧して熱溶着させるかまたはその内面には熱溶着樹脂層を有する構成のラミネートシートとしてその熱溶着樹脂層を環状壁41の上下端面に熱溶着させて環状壁41の上下端面と密着接合させている。なお、本実施形態では、実施形態2のように蓋材1、2は環状壁41の上下端面のみと密着接合させているが、実施形態1のように仕切壁61の上下端面にも密着接合させてもよい。なお、この密着接合となる接合強度の設定は実施形態2と同様に、環状壁41の上下端面の面積と熱溶着材または接着剤の材質により選定するが、液状冷媒はポンプにて0.1〜0.5MPaの圧力で流入口7から流路本体31の空間部51内に送られた場合においても、蓋材1、2が環状壁41の上下端面を支持端として流路本体31の空間部51内に流れる液状冷媒の押圧力(水圧)にてその空間部51において変形でき、発熱体Hに圧接する際に液漏れが生じないようにすればよいので、例えば、環状壁41の上下端面および仕切壁61の上下端面におけるJIS Z0238(ヒートシール軟包装袋及び半剛性容器の試験方法)にもとづくピール強度が20〜30N/15mmに相当する接合強度であればよい。FIG. 10 is a DD cross-sectional view of the heat exchanger shown in FIG. 9 across substantially the center of the heat exchanger toward the
図11は、図9に示す熱交換器の環状壁41の内壁面から離間した仕切壁61の部位を流入口7および流出口8に向かって横断したE−E断面図であり、流路本体31の仕切壁61における空間部51は互いに連通した流路が形成されて、液状冷媒が流入口7から流出口8に流れるようになっている。また、図12は、図9に示す熱交換器において環状壁41を流入口7および流出口8の部位で流入口7および流出口8に向かって横断したF−F断面図であり、蓋体1、2は環状壁41に密着接合されている。FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line E-E, in which the portion of the partition wall 61 spaced from the inner wall surface of the annular wall 41 of the heat exchanger shown in FIG. The space portions 51 in the partition wall 61 of 31 are formed with flow paths communicating with each other, and the liquid refrigerant flows from the
このようにして形成した熱交換器を用いて、図13に示すように電力変換を行う機器の半導体素子を発熱体Hとして、蓋板1、2のそれぞれの表面にそれぞれ少なくともひとつの発熱体H(本実施形態ではひとつ)を装着した状態で、液状冷媒を流入口7から流出口8に流し込むことにより、その過程で、液状冷媒は仕切壁61の上下端面と蓋体1、2との間にも流れ、液状冷媒の押圧力(水圧)により薄板の蓋材1、2は環状壁41を支持端として外方向を示す矢印Cの方向すなわち発熱体H側に変移して、蓋材1、2が発熱体Hの表面に圧接して発熱体Hの発熱を熱交換器の液状冷媒に有効に伝熱させて液状冷媒が発熱体Hの発熱を吸収しやすくなり冷却効率を向上させることができる。このように、蓋材1、2は押圧力(水圧)により変移可能で良熱伝導とするために、厚さが0.05〜0.5mmで好ましくは0.1mmのアルミニウム、銅、鉄およびこれらの合金などの金属材または前記金属材表面にニッケル膜形成などの表面処理をした金属材またはステンレスなどの金属材を用いている。なお、液状流体となる液状冷媒としては水や不凍液などであり、実施形態1または2のように直径が50μm以下の微細気泡のマイクロバブルを含む冷却水や直径が100〜200nmの超微細気泡のナノバブルを含む冷却水を用いて、蓋材1、2の裏面を洗浄するようにしてもよい。また、仕切壁61は液状冷媒を整流もしくは乱流させるためのものであり、さらに、仕切壁61を金属材で構成することにより液状冷媒に蓋材1、2から発熱体Hの熱を伝える放熱フィンの役目も果たし、発熱体Hの冷却効率を向上させることができる。Using the heat exchanger thus formed, as shown in FIG. 13, the semiconductor element of the apparatus performing the power conversion is a heating element H, and at least one heating element H on each surface of the
本発明の熱交換器は、熱交換を効率よく行うことができるように薄形軽量でしかも安価に製作することができるので、特に上述のように半導体素子などの電子部品を冷却したり、さらには電解液を有するコンデンサやリチウム電池などの密閉型電気化学デバイスを所定の使用可能温度にするために前記密閉型電気化学デバイスの本体を冷却したりする用途として利用できる。Since the heat exchanger of the present invention can be manufactured thin and light and inexpensive so that heat exchange can be performed efficiently, it particularly cools electronic parts such as semiconductor elements as described above, and further Can be used as an application for cooling the main body of the sealed electrochemical device to bring the sealed electrochemical device such as a capacitor having an electrolytic solution or a lithium battery to a predetermined usable temperature.
1、2 蓋体
3、31 流路本体
4、41 環状壁
5、51 空間部
6、61 仕切壁1, 2
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