JP6632879B2

JP6632879B2 - 液冷式冷却装置

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Publication number: JP6632879B2
Application number: JP2015242357A
Authority: JP
Inventors: 田村　忍; 忍田村
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2020-01-22
Anticipated expiration: 2035-12-11
Also published as: JP2017108068A

Description

この発明は、たとえば半導体素子などの電子部品からなる発熱体を冷却する液冷式冷却装置に関する。

この明細書および特許請求の範囲において、図２の上下を上下というもとのとする。

たとえば、電気自動車、ハイブリッド自動車、電車などに搭載される電力変換装置に用いられるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのパワーデバイス（半導体素子）を冷却する液冷式冷却装置として、特許文献１記載のものが提案されている。

特許文献１記載の液冷式冷却装置は、頂壁、底壁および周壁を有するケーシングを備えており、ケーシングに、冷却液が流れる冷却液流路と、冷却液流路よりも上流側に位置しかつ冷却液が流入する入口ヘッダ部と、冷却液流路よりも下流側に位置しかつ冷却液が流出する出口ヘッダ部とが設けられており、ケーシングの冷却液流路内に、ケーシングの頂壁外面および底壁外面のうち少なくともいずれか一方に取り付けられる発熱体から発せられる熱を、冷却液流路を流れる冷却液に放熱する放熱器が配置され、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部が、冷却液流路における冷却液の流れ方向と直角をなす方向に長くなっており、入口ヘッダ部の長手方向の中央部に冷却液入口が設けられるとともに、出口ヘッダ部の長手方向の中央部でかつ両ヘッダ部の長手方向に関して冷却液入口と同一位置に冷却液出口が設けられ、放熱器が、互いに間隔をおいて並列状に配置されるとともに上下両側縁部がケーシングの頂壁および底壁にろう付された複数の縦長方形状プレートフィンからなり、端部のプレートフィンを除いたプレートフィンの両面には、複数の凸部が点在するように設けられ、隣り合うプレートフィンの凸部どうしが接触した状態でろう付されている。

しかしながら、特許文献１記載の液冷式冷却装置においては、放熱器のプレートフィンは平板状であって、発熱体から発せられる熱がプレートフィンを介して効率よく冷却液流路を流れる冷却液に伝わらず、冷却性能を向上させる効果に限界がある。

特開２０１２−３７１３６号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、冷却性能を向上しうる液冷式冷却装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。

1)頂壁、底壁および周壁を有するとともに冷却液入口および冷却液出口が形成されたケーシングを備えており、ケーシングに、外部から冷却液入口を通って流入した冷却液が冷却液出口に向かって一方向に流れる冷却液流路が設けられ、ケーシングの冷却液流路内に、ケーシングの頂壁外面および底壁外面のうち少なくともいずれか一方に設けられた発熱体取付部に取り付けられる発熱体から発せられる熱を、冷却液流路を流れる冷却液に放熱する放熱器が配置されており、放熱器が、長手方向を冷却液流路における冷却液の流れ方向に向けるとともに幅方向を上下方向に向けた状態で間隔をおいて並列状に配置された複数のプレートフィンを有している液冷式冷却装置において、
放熱器のプレートフィンの上下両側縁部がケーシングの頂壁および底壁に接しており、放熱器のプレートフィンに、プレートフィンの厚み方向のいずれか一方に突出し、かつ冷却液流路内での冷却液の流れ方向下流側に向かってケーシングの頂壁および底壁のうち外面に発熱体取付部が設けられている側に傾斜した複数の冷却液ガイド部が、プレートフィンの長手方向に間隔をおいて設けられ、冷却液ガイド部の上端とケーシングの頂壁内面との間、および冷却液ガイド部の下端とケーシングの底壁内面との間のうち少なくともいずれか一方に冷却液流通間隙が形成されている液冷式冷却装置。

2)冷却液ガイド部が、プレートフィンに設けられた膨出部からなる上記1)記載の液冷式冷却装置。

3)すべてのプレートフィンの冷却液ガイド部が、プレートフィンの厚み方向の同方向に突出している上記1)または2)記載の液冷式冷却装置。

4)発熱体取付部に取り付けられる発熱体における冷却液の流れ方向の長さをＬ、プレートフィンの高さをＨとした場合、冷却液ガイド部が、前記発熱体における冷却液の流れ方向の長さの中心を中心としたＬ＋２Ｈの長さ範囲内のみに設けられている上記1)〜3)のうちのいずれかに記載の液冷式冷却装置。

5)放熱器が、プレートフィンの長手方向と交差する方向にのび、かつ全プレートフィンを連結一体化する２つの棒状連結部材を備えており、プレートフィンの幅方向両側縁部のうち一方の側縁部における冷却液流れ方向上流端寄りの部分に切り欠きが形成され、プレートフィンの幅方向両側縁部のうち他方の側縁部における冷却液流れ方向下流端寄りの部分に切り欠きが形成され、連結部材が、全プレートフィンの両側縁部の連結部材用切り欠き内に嵌め入れられており、全プレートフィンが連結部材により連結一体化されている上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の液冷式冷却装置。

6)ケーシングに、冷却液流路よりも上流側に位置しかつ冷却液が冷却液入口を通って外部から流入する入口ヘッダ部と、冷却液流路よりも下流側に位置しかつ冷却液が冷却液出口を通って外部に流出する出口ヘッダ部とが設けられ、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部が、冷却液流路における冷却液の流れ方向と直角をなす方向に長くなっており、入口ヘッダ部の一端部側に冷却液入口が設けられるとともに、出口ヘッダ部における冷却液入口と同一端部側に冷却液出口が設けられ、放熱器における冷却液入口側および冷却液出口側に配置される複数のプレートフィンに設けられた冷却液ガイド部の数が、これとは反対側に配置される複数のプレートフィンに設けられた冷却液ガイド部の数よりも多くなっている上記1)〜5)のうちのいずれかに記載の液冷式冷却装置。

上記1)〜6)の液冷式冷却装置によれば、放熱器のプレートフィンの上下両側縁部がケーシングの頂壁および底壁に接しており、放熱器のプレートフィンに、プレートフィンの厚み方向のいずれか一方に突出し、かつ冷却液流路内での冷却液の流れ方向下流側に向かってケーシングの頂壁および底壁のうち外面に発熱体取付部が設けられている側に傾斜した複数の冷却液ガイド部が、プレートフィンの長手方向に間隔をおいて設けられているので、冷却液流路を流れる冷却液が、ケーシングの頂壁および底壁のうち外面に発熱体取付部が設けられている側に向かって流れることになり、発熱体取付部側の壁での熱伝達を促進することができる。したがって、発熱体取付部に取り付けられた発熱体から発せられる熱を効率良く放熱することが可能になり、冷却性能が向上する。

また、冷却液ガイド部の上端とケーシングの頂壁内面との間、および冷却液ガイド部の下端とケーシングの底壁内面との間のうち少なくともいずれか一方に冷却液流通間隙が形成されているので、ケーシングの頂壁および底壁のうち冷却液流通間隙が形成されている壁の近傍での冷却液の流れがスムーズになり、通路抵抗を下げることができる。

上記2)の液冷式冷却装置によれば、たとえばプレス加工によりプレートフィンを成形するのと同時に冷却液ガイド部を形成することができ、製造コストが安価になる。

上記3)の液冷式冷却装置によれば、プレートフィンの形状が単純になり、たとえばプレス加工によりプレートフィンを成形する際の加工性が向上する。

上記4)の液冷式冷却装置によれば、発熱体取付部に取り付けられた発熱体からの熱伝達効果に優れた部分のみに冷却液ガイド部が設けられることになり、冷却液が冷却液流路を流れる際の圧力損失の増大を抑制することができる。

上記5)の液冷式冷却装置によれば、全プレートフィンを強固に連結一体化することができるので、液冷式冷却装置を製造する際の全プレートフィンの取扱性が向上し、液冷式冷却装置の製造作業が簡単になる。

上記6)の液冷式冷却装置によれば、冷却液ガイド部の数が多いプレートフィン間の通路抵抗が、冷却液ガイド部の数が少ないプレートフィン間の通路抵抗よりも大きくなるので、入口ヘッダ部内に流入した冷却液は、冷却液流路における冷却液入口側および冷却液出口側を流れにくくなるとともに、これとは反対側を流れやすくなる。したがって、冷却液流路に配置された放熱器におけるプレートフィンの並び方向の流量分布を均一化することが可能になり、流量分布が不均一になった場合の冷却性能のばらつきを抑制することができる。

この発明の実施形態１の液冷式冷却装置を示す斜視図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。図２のＢ−Ｂ線断面図である。図１の液冷式冷却装置に用いられる放熱器を示す斜視図である。図１の液冷式冷却装置に用いられる放熱器の第１の変形例を示す図２相当の図である。図１の液冷式冷却装置に用いられる放熱器の第２の変形例を示す図２相当の図である。図１の液冷式冷却装置に用いられる放熱器の第３の変形例を示す図２相当の図である。図１の液冷式冷却装置に用いられる放熱器の第４の変形例を示す図３の一部分に相当する図である。図１の液冷式冷却装置に用いられる放熱器の第５の変形例を示す図３の一部分に相当する図である。図１の液冷式冷却装置に用いられる放熱器の第６の変形例を示す図３の一部分に相当する図である。この発明の実施形態２の液冷式冷却装置を示す図３相当の図である。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

全図面を通じて同一物および同一部分には同一符号を付す。

この明細書において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。

また、以下の説明において、図２、図３および図１１の左右を左右といい、図３および図１１の下側を前、これと反対側を後というものとする。
実施形態１
この実施形態は図１〜図４に示すものである。

図１〜図３は液冷式冷却装置の全体構成を示し、図４は液冷式冷却装置に用いられる放熱器を示す。

図１〜図３において、液冷式冷却装置(1)は、頂壁(2a)、底壁(2b)および周壁(2c)を有するとともに冷却液入口(3)および冷却液出口(4)が形成されたアルミニウム製ケーシング(2)を備えており、ケーシング(2)に、冷却液が冷却液入口(3)を通って外部から流入する入口ヘッダ(5)と、冷却液が冷却液出口(4)を通って外部に流出する出口ヘッダ(6)と、入口ヘッダ(5)に流入した冷却液を出口ヘッダ(6)に流す冷却液流路(7)とが設けられている。ケーシング(2)の冷却液流路(7)内に、ケーシング(2)の頂壁(2a)外面および底壁(2b)外面のうちのいずれか一方、図示の例では頂壁(2a)外面に設けられた発熱体取付部(8)に取り付けられた発熱体(P)から発せられる熱を、冷却液流路(7)を流れる冷却液に放熱するアルミニウム製放熱器(10)が配置されている。

ケーシング(2)の冷却液入口(3)は、周壁(2c)の左側壁部分における前後方向中央部に左方に開口するように形成され、同じく冷却液出口(4)は、周壁(2c)の右側壁部分における前後方向中央部に右方に開口するように形成されている。ケーシング(2)の入口ヘッダ(5)は、ケーシング(2)の左端部に、冷却液流路(7)における冷却液の流れ方向と直交する方向（前後方向）にのびるように設けられており、冷却液入口(3)は入口ヘッダ(5)の前後方向中央部に通じている。ケーシング(2)の出口ヘッダ(6)は、ケーシング(2)の右端部に、冷却液流路(7)における冷却液の流れ方向と直交する方向（前後方向）にのびるように設けられており、冷却液出口(4)は出口ヘッダ(6)の前後方向中央部に通じている。図示は省略したが、ケーシング(2)の冷却液入口(3)に、入口ヘッダ部(5)内に冷却液を送り込むアルミニウム製入口パイプが接続され、冷却液出口(4)に、出口ヘッダ部(6)内から冷却液を送り出すアルミニウム製出口パイプが接続されている。

発熱体(P)は、ＩＧＢＴなどのパワーデバイスや、ＩＧＢＴが制御回路と一体化されて同一パッケージに収納されたＩＧＢＴモジュールや、ＩＧＢＴモジュールにさらに保護回路が一体化されて同一パッケージに収納されたインテリジェントパワーモジュールなどからなり、図示しない絶縁部材を介してケーシング(2)の頂壁(2a)外面の発熱体取付部(8)に取り付けられる。

図２〜図４に示すように、放熱器(10)は、長手方向を冷却液流路(7)における冷却液の流れ方向（左右方向）に向けるとともに幅方向を上下方向に向けた状態で、前後方向に間隔をおいて並列状に配置された複数のアルミニウム製縦長方形状プレートフィン(11)と、長手方向をプレートフィン(11)の長手方向と交差する方向（前後方向）に向けた状態で全プレートフィン(11)に跨るように配置され、かつ全プレートフィン(11)を連結一体化する２つの棒状連結部材(12)とからなる。放熱器(10)の隣り合う２つのプレートフィン(11)間、および前後両端のプレートフィン(11)とケーシング(2)の周壁(2c)における前後両側壁部分との間に冷却液が流れる分割流路(13)が形成されている。

プレートフィン(11)の上下両側縁部は、それぞれケーシング(2)の頂壁(2a)内面および底壁(2b)内面に接している。すべてのプレートフィン(11)の上下両側縁部は、それぞれケーシング(2)の頂壁(2a)内面および底壁(2b)内面にろう付されていることが好ましい。プレートフィン(11)の上下両側縁部における長手方向両端寄り(左右両端寄り）の部分に、それぞれ切り欠き(14)が形成されており、プレートフィン(11)の一端寄りの部分に形成された上下の切り欠き(14)、およびプレートフィン(11)の他端寄りの部分に形成された上下の切り欠き(14)は、それぞれプレートフィン(11)の長手方向の同一位置にある。

一方の連結部材(12)は、全プレートフィン(11)の上側縁部の左端寄りの部分に形成された切り欠き(14)内に、切り欠き(14)内から突出しないように圧入され、他方の連結部材(12)は、全プレートフィン(11)の下側縁部の右端寄りの部分に形成された切り欠き(14)内に、切り欠き(14)内から突出しないように圧入されており、これにより全プレートフィン(11)が連結部材(12)によって連結一体化されている。

プレートフィン(11)の左右両切り欠き(14)間の部分に、プレートフィン(11)の厚み方向(前後方向)のいずれか一方に突出し、かつ冷却液流路(7)内での冷却液の流れ方向下流側に向かってケーシング(2)の頂壁(2a)および底壁(2b)のうち外面に発熱体取付部(8)が設けられている頂壁(2a)側に傾斜した複数の冷却液ガイド部(15)が、プレートフィン(11)の長手方向(左右方向)に間隔をおいて設けられている。冷却液ガイド部(15)は、プレートフィン(11)を部分的に膨らむように変形させることにより設けられた膨出部からなり、すべての冷却液ガイド部(15)はプレートフィン(11)の厚み方向の同方向、ここでは前方に突出している。さらに、冷却液ガイド部(15)の上端とケーシング(2)の頂壁(2a)内面との間、および冷却液ガイド部(15)の下端とケーシング(2)の底壁(2a)内面との間のうち少なくともいずれか一方、ここでは両方に冷却液流通間隙(16)が形成されている。

上記構成の液冷式冷却装置(1)において、冷却液入口(3)を通ってケーシング(2)の入口ヘッダ部(5)内に流入した冷却液は、冷却液流路(7)に配置された放熱器(10)の隣り合う２つのプレートフィン(11)間の分割流路(13)および前後両端のプレートフィン(11)とケーシング(2)の周壁(2c)における前後両側壁部分との間の分割流路(13)に分流し、各分割流路(13)内を右方に流れる。冷却液流路(7)の分割流路(13)を右方に流れた冷却液は出口ヘッダ部(5)内に入り、冷却液出口(4)を通ってケーシング(2)の外部に送り出される。発熱体(P)から発せられる熱は、絶縁部材、ケーシング(2)の頂壁(2a)および放熱器(10)の各プレートフィン(11)を経て各分割流路(13)内を流れる冷却液に放熱され、発熱体(P)が冷却される。

ここで、各プレートフィン(11)の冷却液ガイド部(15)の働きによって、冷却液流路(7)の隣り合う２つのプレートフィン(11)間の分割流路(13)および前端のプレートフィン(11)とケーシング(2)の周壁(2c)における前側壁部分との間の分割流路(13)を流れる冷却液が、ケーシング(2)の発熱体取付部(8)が設けられた頂壁(2a)側に向かって流れることになり、発熱体取付部(8)側の頂壁(2a)を介しての熱伝達を促進することができる。したがって、発熱体取付部(8)に取り付けられた発熱体(P)から発せられる熱を効率良く放熱することが可能になり、冷却性能が向上する。

また、冷却液ガイド部(15)の上下両端とケーシング(2)の頂壁(2a)内面および底壁(2b)内面との間に冷却液流通間隙(16)が形成されているので、ケーシング(2)の頂壁(2a)および底壁(2b)の近傍での冷却液の流れがスムーズになり、通路抵抗を下げることができる。

図５〜図１０は、上述した実施形態の液冷式冷却装置に用いられる放熱器の変形例を示す。

図５に示す放熱器(20)においては、発熱体取付部(8)に取り付けられる発熱体(P)における冷却液の流れ方向の長さをＬ、プレートフィン(11)の高さをＨとした場合、冷却液ガイド部(15)は、発熱体(P)における冷却液の流れ方向の長さの中心を中心としたＬ＋２Ｈの長さ範囲内のみに設けられている。その他の構成は実施形態１の液冷式冷却装置(1)の放熱器(10)と同様である。

図６に示す放熱器(25)においては、プレートフィン(11)の冷却液ガイド部(15)の上端と、ケーシング(2)の頂壁(2a)内面との間のみに冷却液流通間隙(16)が形成されている。その他の構成は実施形態１の液冷式冷却装置(1)の放熱器(10)と同様である。

図７に示す放熱器(30)においては、プレートフィン(11)の冷却液ガイド部(15)の下端と、ケーシング(2)の底壁(2b)内面との間のみに冷却液流通間隙(16)が形成されている。その他の構成は実施形態１の液冷式冷却装置(1)の放熱器(10)と同様である。

図８に示す放熱器(35)においては、プレートフィン(11)の左右両切り欠き(14)間の部分に、プレートフィン(11)の厚み方向(前後方向)のいずれか一方(前方)に突出し、かつ冷却液流路(7)内での冷却液の流れ方向下流側に向かってケーシング(2)の頂壁(2a)および底壁(2b)のうち外面に発熱体取付部(8)が設けられている頂壁(2a)側に傾斜した複数の冷却液ガイド部(15)と、同他方(後方)に突出し、かつ冷却液流路(7)内での冷却液の流れ方向下流側に向かってケーシング(2)の頂壁(2a)および底壁(2b)のうち外面に発熱体取付部(8)が設けられている頂壁(2a)側に傾斜した複数の冷却液ガイド部(15)とが、プレートフィン(11)の長手方向(左右方向)に間隔をおいて交互に設けられている。その他の構成は実施形態１の液冷式冷却装置(1)の放熱器(10)と同様である。

図９に示す放熱器(40)においては、プレートフィン(11)の左右両切り欠き(14)間の部分に、プレートフィン(11)の厚み方向(前後方向)のいずれか一方に突出し、かつ冷却液流路(7)内での冷却液の流れ方向下流側に向かってケーシング(2)の頂壁(2a)および底壁(2b)のうち外面に発熱体取付部(8)が設けられている頂壁(2a)側に傾斜した複数の冷却液ガイド部(41)が、プレートフィン(11)の長手方向(左右方向)に間隔をおいて設けられている。冷却液ガイド部(41)は、プレートフィン(11)に切り曲げ加工を施すことにより設けられた立ち上がり片からなり、すべての冷却液ガイド部(41)はプレートフィン(11)の厚み方向の同方向、ここでは前方に突出している。すなわち、冷却液ガイド部(41)は、プレートフィン(11)に形成されかつ冷却液流路(7)内での冷却液の流れ方向下流側に向かってケーシング(2)の頂壁(2a)および底壁(2b)のうち外面に発熱体取付部(8)が設けられている頂壁(2a)側に傾斜した長穴の片側の側縁部に、前方に突出するように一体に形成されている。図示は省略したが、冷却液ガイド部(41)の上端とケーシング(2)の頂壁(2a)内面との間、および冷却液ガイド部(15)の下端とケーシング(2)の底壁(2a)内面との間のうち少なくともいずれか一方に冷却液流通間隙が形成されている。その他の構成は実施形態１の液冷式冷却装置(1)の放熱器(10)と同様である。

図１０に示す放熱器(45)においては、プレートフィン(11)の厚み方向(前後方向)のいずれか一方(前方)に突出し、かつ冷却液流路(7)内での冷却液の流れ方向下流側に向かってケーシング(2)の頂壁(2a)および底壁(2b)のうち外面に発熱体取付部(8)が設けられている頂壁(2a)側に傾斜した複数の冷却液ガイド部(41)と、同他方(後方)に突出し、かつ冷却液流路(7)内での冷却液の流れ方向下流側に向かってケーシング(2)の頂壁(2a)および底壁(2b)のうち外面に発熱体取付部(8)が設けられている頂壁(2a)側に傾斜した複数の冷却液ガイド部(41)とが、プレートフィン(11)の長手方向(左右方向)に間隔をおいて交互に設けられている。その他の構成は図９の放熱器(40)と同様である。
実施形態２
この実施形態は図１１に示すものである。

図１１は液冷式冷却装置の全体構成を示す。

図１１において、液冷式冷却装置(50)のケーシング(2)の冷却液入口(3)は、周壁(2c)の前側壁部分の左端部に前方に開口するように形成され、同じく冷却液出口(4)は、周壁(2c)の前側壁部分の右端部に前方に開口するように形成されている。ケーシング(2)の冷却液入口(3)は入口ヘッダ(5)の前端部に通じ、冷却液出口(4)は出口ヘッダ(6)の前端部に通じている。

ケーシング(2)の冷却液流路(7)内に配置された放熱器(51)においては、冷却液入口(3)および冷却液出口(4)側(前側)に連続して並んで配置された複数のプレートフィン(11A)に設けられた冷却液ガイド部(15)の数は、これとは反対側（後側）に連続して並んで配置された複数のプレートフィン(11B)に設けられた冷却液ガイド部(15)の数よりも多くなっている。すなわち、放熱器(51)の前側における冷却液ガイド部(15)の数が多いプレートフィン(11A)間の分割流路(13)の通路抵抗が、放熱器(51)の後側における冷却液ガイド部(15)の数が少ないプレートフィン(11B)間の分割流路(13)の通路抵抗よりも高くなっている。

図１１に示す液冷式冷却装置(50)において、冷却液入口(3)からケーシング(2)の入口ヘッダ(5)内に流入した冷却液は、冷却液流路(7)に配置された放熱器(51)の隣り合う２つのフィンプレート(11A)(11B)間の分割流路(13)および前後両端のプレートフィン(11B)(11A)とケーシング(2)の周壁(2c)における前後両側壁部分との間の分割流路(13)に分流し、各分割流路(13)内を右方に流れる。冷却液流路(7)の分割流路(13)を右方に流れた冷却液は出口ヘッダ部(5)内に入り、冷却液出口(4)を通ってケーシング(2)の外部に送り出される。発熱体(P)から発せられる熱は、絶縁部材、ケーシング(2)の頂壁(2a)および放熱器(10)の各プレートフィン(11)を経て各分割流路(13)内を流れる冷却液に放熱され、発熱体(P)が冷却される。

ところで、液冷式冷却装置(50)においては、冷却液入口(3)と冷却液出口(4)が、入口ヘッダ(5)および出口ヘッダ(6)の同一端部に設けられているので、冷却液入口(3)から入口ヘッダ(5)内に流入した冷却液は、冷却液流路(7)の冷却液入口(3)および冷却液出口(4)が設けられた側（前側）を流れやすくなる。

しかしながら、放熱器(51)においては、冷却液入口(3)および冷却液出口(4)側(前側)に連続して並んで配置された複数のプレートフィン(11A)に設けられた冷却液ガイド部(15)の数は、これとは反対側（後側）に連続して並んで配置された複数のプレートフィン(11B)に設けられた冷却液ガイド部(15)の数よりも多くなっているので、放熱器(51)の前側における冷却液ガイド部(15)の数が多いプレートフィン(11A)間の分割流路(13)の通路抵抗が、放熱器(51)の前側における冷却液ガイド部(15)の数が少ないプレートフィン(11B)間の分割流路(13)の通路抵抗よりも高くなっている。したがって、入口ヘッダ(5)内に流入した冷却液は、放熱器(51)の前側のプレートフィン(11A)間の分割流路(13)を流れにくくなるとともに、後側のプレートフィン(11B)間の分割流路(13)を流れやすくなる。その結果、放熱器(51)におけるフィンプレート(11A)(11B)の並び方向(前後方向)の流量分布を均一化することが可能になり、流量分布流量が不均一になった場合の冷却性能のばらつきを抑制することができる。

その他の構成は実施形態１の液冷式冷却装置(1)と同様である。

この発明による液冷式冷却装置は、電気自動車、ハイブリッド自動車、電車などに搭載される電力変換装置に用いられるＩＧＢＴなどのパワーデバイスを冷却するのに好適に用いられる。

(1)(50)：液冷式冷却装置
(2)：ケーシング
(2a)：頂壁
(2b)：底壁
(2c)：周壁
(3)：冷却液入口
(4)：冷却液出口
(5)：入口ヘッダ
(6)：出口ヘッダ
(7)：冷却液流路
(8)：発熱体取付部
(10)(20)(25)(30)(35)(40)(45)(51)：放熱器
(11)(11A)(11B)：プレートフィン
(12)：連結部材
(15)(41)：冷却液ガイド部

Claims

頂壁、底壁および周壁を有するとともに冷却液入口および冷却液出口が形成されたケーシングを備えており、ケーシングに、外部から冷却液入口を通って流入した冷却液が冷却液出口に向かって一方向に流れる冷却液流路が設けられ、ケーシングの冷却液流路内に、ケーシングの頂壁外面および底壁外面のうち少なくともいずれか一方に設けられた発熱体取付部に取り付けられる発熱体から発せられる熱を、冷却液流路を流れる冷却液に放熱する放熱器が配置されており、放熱器が、長手方向を冷却液流路における冷却液の流れ方向に向けるとともに幅方向を上下方向に向けた状態で間隔をおいて並列状に配置された複数のプレートフィンを有している液冷式冷却装置において、
放熱器のプレートフィンの上下両側縁部がケーシングの頂壁および底壁に接しており、放熱器のプレートフィンに、プレートフィンの厚み方向のいずれか一方に突出し、かつ冷却液流路内での冷却液の流れ方向下流側に向かってケーシングの頂壁および底壁のうち外面に発熱体取付部が設けられている側に傾斜した複数の冷却液ガイド部が、プレートフィンの長手方向に間隔をおいて設けられ、冷却液ガイド部の上端とケーシングの頂壁内面との間、および冷却液ガイド部の下端とケーシングの底壁内面との間のうち少なくともいずれか一方に冷却液流通間隙が形成され、
すべてのプレートフィンの冷却液ガイド部が、プレートフィンの厚み方向の同方向に突出している液冷式冷却装置。
ケーシングに、冷却液流路よりも上流側に位置しかつ冷却液が冷却液入口を通って外部から流入する入口ヘッダ部と、冷却液流路よりも下流側に位置しかつ冷却液が冷却液出口を通って外部に流出する出口ヘッダ部とが設けられ、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部が、冷却液流路における冷却液の流れ方向と直角をなす方向に長くなっており、入口ヘッダ部の一端部側に冷却液入口が設けられるとともに、出口ヘッダ部における冷却液入口と同一端部側に冷却液出口が設けられ、放熱器における冷却液入口側および冷却液出口側に配置される複数のプレートフィンに設けられた冷却液ガイド部の数が、これとは反対側に配置される複数のプレートフィンに設けられた冷却液ガイド部の数よりも多くなっている請求項１記載の液冷式冷却装置。
頂壁、底壁および周壁を有するとともに冷却液入口および冷却液出口が形成されたケーシングを備えており、ケーシングに、外部から冷却液入口を通って流入した冷却液が冷却液出口に向かって一方向に流れる冷却液流路が設けられ、ケーシングの冷却液流路内に、ケーシングの頂壁外面および底壁外面のうち少なくともいずれか一方に設けられた発熱体取付部に取り付けられる発熱体から発せられる熱を、冷却液流路を流れる冷却液に放熱する放熱器が配置されており、放熱器が、長手方向を冷却液流路における冷却液の流れ方向に向けるとともに幅方向を上下方向に向けた状態で間隔をおいて並列状に配置された複数のプレートフィンを有している液冷式冷却装置において、
放熱器のプレートフィンの上下両側縁部がケーシングの頂壁および底壁に接しており、放熱器のプレートフィンに、プレートフィンの厚み方向のいずれか一方に突出し、かつ冷却液流路内での冷却液の流れ方向下流側に向かってケーシングの頂壁および底壁のうち外面に発熱体取付部が設けられている側に傾斜した複数の冷却液ガイド部が、プレートフィンの長手方向に間隔をおいて設けられ、冷却液ガイド部の上端とケーシングの頂壁内面との間、および冷却液ガイド部の下端とケーシングの底壁内面との間のうち少なくともいずれか一方に冷却液流通間隙が形成され、
ケーシングに、冷却液流路よりも上流側に位置しかつ冷却液が冷却液入口を通って外部から流入する入口ヘッダ部と、冷却液流路よりも下流側に位置しかつ冷却液が冷却液出口を通って外部に流出する出口ヘッダ部とが設けられ、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部が、冷却液流路における冷却液の流れ方向と直角をなす方向に長くなっており、入口ヘッダ部の一端部側に冷却液入口が設けられるとともに、出口ヘッダ部における冷却液入口と同一端部側に冷却液出口が設けられ、放熱器における冷却液入口側および冷却液出口側に配置される複数のプレートフィンに設けられた冷却液ガイド部の数が、これとは反対側に配置される複数のプレートフィンに設けられた冷却液ガイド部の数よりも多くなっている液冷式冷却装置。
冷却液ガイド部が、プレートフィンに設けられた膨出部からなる請求項１〜３のうちのいずれかに記載の液冷式冷却装置。
発熱体取付部に取り付けられる発熱体における冷却液の流れ方向の長さをＬ、プレートフィンの高さをＨとした場合、冷却液ガイド部が、前記発熱体における冷却液の流れ方向の長さの中心を中心としたＬ＋２Ｈの長さ範囲内のみに設けられている請求項１〜４のうちのいずれかに記載の液冷式冷却装置。
放熱器が、プレートフィンの長手方向と交差する方向にのび、かつ全プレートフィンを連結一体化する２つの棒状連結部材を備えており、プレートフィンの幅方向両側縁部のうち一方の側縁部における冷却液流れ方向上流端寄りの部分に切り欠きが形成され、プレートフィンの幅方向両側縁部のうち他方の側縁部における冷却液流れ方向下流端寄りの部分に切り欠きが形成され、連結部材が、全プレートフィンの両側縁部の連結部材用切り欠き内に嵌め入れられており、全プレートフィンが連結部材により連結一体化されている請求項１〜５のうちのいずれかに記載の液冷式冷却装置。
全ての冷却液ガイド部は同一方向に傾斜している請求項１〜６のうちのいずれかに記載の液冷式冷却装置。