JP7294126B2 - Cooler - Google Patents
Cooler Download PDFInfo
- Publication number
- JP7294126B2 JP7294126B2 JP2019236923A JP2019236923A JP7294126B2 JP 7294126 B2 JP7294126 B2 JP 7294126B2 JP 2019236923 A JP2019236923 A JP 2019236923A JP 2019236923 A JP2019236923 A JP 2019236923A JP 7294126 B2 JP7294126 B2 JP 7294126B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooler
- fins
- contact plate
- coolant
- curvature
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
本明細書が開示する技術は、冷却器に関する。 The technology disclosed in this specification relates to coolers.
特許文献1が開示する冷却器は、接触板を備えており、その接触板の内面側に液体流路を形成しており、その接触板の外面に発熱体を接触させる。発熱体の熱が液体流路を通過する液体に伝熱して発熱体を冷却する。 The cooler disclosed in Patent Document 1 includes a contact plate, a liquid flow path is formed on the inner surface of the contact plate, and a heating element is brought into contact with the outer surface of the contact plate. The heat of the heating element is transferred to the liquid passing through the liquid channel to cool the heating element.
液体への伝熱効率を向上させるために、特許文献1の冷却器では、フィンを利用する。そのフィンは、接触板の内面側に配置されており、液体流路を複数本の分割流路に分割する。各分割流路は接触板に沿って延びている。 In order to improve the heat transfer efficiency to the liquid, the cooler of Patent Document 1 uses fins. The fins are arranged on the inner surface side of the contact plate and divide the liquid channel into a plurality of divided channels. Each split channel extends along the contact plate.
フィンと流体の接触面積を増大するために、特許文献1のフィンはジクザク状に延びている。すなわち、接触板に直交する方向から観察したときに、各フィンはジクザク状に延びており、隣接しているフィンとフィンの間にジクザク状に延びる分割流路を形成する。 In order to increase the contact area between the fins and the fluid, the fins of Patent Document 1 extend in a zigzag shape. That is, each fin extends in a zigzag pattern when viewed in a direction orthogonal to the contact plate, forming a zigzag-like split channel between adjacent fins.
特許文献1の冷却器では、各フィンがジクザク状に延びることから、液体とフィンの接触面積が増大して冷却効率が向上するとされている。その反面、ジクザク状に延びる分割流路に沿って液体が蛇行して流れることから、液体の流れに不必要な乱れが発生し易く、不必要に圧力損失が高くなるという問題が生じる。 In the cooler of Patent Literature 1, each fin extends in a zigzag shape, so that the contact area between the liquid and the fins is increased, and the cooling efficiency is improved. On the other hand, since the liquid meanders along the zigzag-shaped split flow path, the flow of the liquid is likely to be unnecessarily turbulent, resulting in an unnecessarily high pressure loss.
本明細書では、液体とフィンの接触面積が大きくて冷却効率が高いとともに、液体の流れに不必要な乱れを発生させないために圧力損失が低い冷却器を開示する。 Disclosed herein is a cooler that has a large contact area between the liquid and the fins, resulting in high cooling efficiency, and low pressure loss to prevent unnecessary turbulence in the liquid flow.
本明細書で開示する冷却器は、接触板を備えており、接触板の内面側に液体流路を形成している。接触板の外面に発熱体を接触させると、発熱体の熱が液体流路を通過する液体に伝熱して発熱体を冷却する。接触板の内面に波型フィンが配置されている。その波型フィンは、液体流路を複数本の分割流路に分割する。各分割流路は、接触板に沿って延びるとともに、接触板と平行な面内で蛇行する。本明細書で開示する冷却器では、蛇行する各分割流路の外側湾曲部を規定する波型フィンの曲率半径が、内側湾曲部を規定する波型フィンの曲率半径より大きくされている。 The cooler disclosed herein includes a contact plate and forms liquid flow paths on the inner surface side of the contact plate. When the heat generating element is brought into contact with the outer surface of the contact plate, the heat of the heat generating element is transferred to the liquid passing through the liquid flow path to cool the heat generating element. Corrugated fins are arranged on the inner surface of the contact plate. The corrugated fins divide the liquid flow path into a plurality of divided flow paths. Each split channel extends along the contact plate and meanders in a plane parallel to the contact plate. In the cooler disclosed herein, the radius of curvature of the corrugated fins defining the outer curvature of each serpentine subchannel is greater than the radius of curvature of the corrugated fins defining the inner curvature.
上記の冷却器によると、液体は内側湾曲部と外側湾曲部の間で連続的に流動方向を変えながら蛇行する。また、外側湾曲部を規定する波型フィンの曲率半径が、内側湾曲部を規定する波型フィンの曲率半径より大きくされていることから、液体は内側湾曲部と外側湾曲部の間をスムースに流動し、不必要な乱れの発生を抑制する。即ち、圧力損失の不必要な上昇を抑制することができる。上記の冷却器によると、高い冷却性能と低い圧力損失を両立することができる。 According to the cooler described above, the liquid meanders between the inner curved portion and the outer curved portion while continuously changing the flow direction. Further, since the radius of curvature of the corrugated fins defining the outer curved portion is larger than the radius of curvature of the corrugated fins defining the inner curved portion, the liquid flows smoothly between the inner curved portion and the outer curved portion. It flows and suppresses the occurrence of unnecessary turbulence. That is, an unnecessary increase in pressure loss can be suppressed. According to the above cooler, both high cooling performance and low pressure loss can be achieved.
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 Details and further improvements of the technique disclosed in this specification are described in the following "Mode for Carrying Out the Invention".
実施例の冷却器10を説明する。図1と図2に示すように、冷却器10は、例えば、半導体モジュール2と冷却器10を交互に積層して積層ユニット100を形成するのに用いられる。図1では、一部の冷却器に対してのみ参照番号10を付しているが、参照番号10が付されている冷却器と参照番号10が付されていない冷却器の間に差異はない。同様に、一部の半導体モジュールに対してのみ参照番号2を付しているが、参照番号2が付されている半導体モジュールと参照番号2が付されていない半導体モジュールの間に差異はない。積層ユニット100は、例えば、電気自動車に搭載される電力変換器を構成する。なお、本実施例の冷却器10は、上記の電力変換装置を構成する積層ユニット100に限られず、様々な用途の冷却器として用いることができる。
A
半導体モジュール2は、電力変換の役割を担う半導体素子を内蔵しており、これらの半導体素子に電流が流れると、半導体素子は発熱する。即ち、半導体モジュール2は発熱する。
The
冷却器10は平板型であり、複数の側面のうち最大面積を有する2個の幅広面12を有している。冷却器10は、銅やアルミニウムといった、熱伝導性に優れた材料で構成されている。冷却器10の内部に、液体の冷媒が流れる冷媒流路16が形成されている。また、積層ユニット100は、冷媒が導入される冷媒導入管4aと、冷媒が排出される冷媒排出管4bを備える。冷媒は、冷媒導入管4aから冷媒排出管4bに向けて、太矢印に示すように、冷媒流路16をY軸方向に流れる。冷媒は、典型的には水、あるいはLLC(Long Life Coolant)である。詳しくは図3、図4を参照して後述するが、冷却器10の内部には、フィン14が配置されている。フィン14は、X軸方向から見た断面形状が波型である。フィン14によって、冷媒流路16は、幅広面12の内面12b(図2参照)に沿って延びる複数本の分割流路16a(図4参照)に分割されている。波型形状のフィン14によって、各分割流路16aは蛇行する。
The cooler 10 is of a flat plate type and has two
冷却器10と半導体モジュール2は、冷却器10の一方の幅広面12の外面12a(図2参照)と半導体モジュール2の幅広面(符号省略)が対向するように、交互に積層されている。半導体モジュール2については、詳細な説明を省略する。冷媒が冷却器10内部の冷媒流路16を通過する際に、対向する半導体モジュール2で発生した熱を吸収し、半導体モジュール2を冷却することができる。
The
続いて、図3を参照して、フィン14及び冷媒流路16における冷媒の流れを説明する。図3は、図1のIII面における冷却器10の断面図であり、図4は、図1のIV面における冷却器10の断面図である。即ち、図3は、冷却器10のXZ平面における断面図を示しており、図4は、冷却器10のYZ平面における断面図を示している。図4の矢印は、冷媒の流れを示している。
Next, referring to FIG. 3, the flow of coolant in the
冷却器10は、その内部にフィン14を備えている。フィン14は、図3に示すように、XZ平面における断面図が略矩形形状であり、図4に示すように、YZ平面における断面図が波型形状である。以下では、YZ平面における断面図が波型形状であるフィンを「波型フィン」と称することがある。フィン14によって、冷媒とフィン14との接触面積が増加し、半導体モジュール2の冷却性能が向上する。フィン14は、例えばろう付けによって冷却器10に固定されている。
The
フィン14によって、冷媒流路16は、複数本の分割流路16aに分割されている。各分割流路16aは、Y軸方向に延びている。また、フィン14のYZ平面における断面図が波型形状であることから、各分割流路16aは蛇行する。即ち、各分割流路16aを流れる冷媒は蛇行する。これにより、分割流路が蛇行しない比較例と比較すると、冷媒とフィン14との接触面積が増加するため、半導体モジュール2の冷却性能が向上する。
The
一方で、このような波型フィンを有する冷却器においては、蛇行する分割流路に沿って冷媒が蛇行して流れることから、冷媒の流れに不必要な乱れが発生しやすく、不必要に圧力損失が高くなってしまうおそれがあった。 On the other hand, in a cooler having such corrugated fins, the refrigerant flows meanderingly along the meandering divided flow paths. There was a possibility that the loss would be high.
そこで、本明細書のフィン14は、蛇行する各分割流路16aの外側湾曲部14aを規定するフィン14の曲率半径が、内側湾曲部14bを規定するフィン14の曲率半径よりも大きくされている。即ち、外側湾曲部14aは、内側湾曲部14bと比較して、湾曲がなだらかに設計されている。
Therefore, in the
上記の構成によると、冷却器10を流れる冷媒は、外側湾曲部14aと内側湾曲部14bとの間で連続的に流動方向を変えながら蛇行する。外側湾曲部14aを規定するフィン14の曲率半径が、内側湾曲部14bを規定するフィン14の曲率半径より大きくされていることから、冷媒は、外側湾曲部14aと内側湾曲部14bとの間をスムースに流動し、不必要な冷媒の流れの乱れの発生を抑制する。即ち、圧力損失の不必要な上昇を抑制することができる。従って、本実施例の冷却器10は、高い冷却性能と低い圧力損失を両立することができる。
According to the above configuration, the coolant flowing through the cooler 10 meanders while continuously changing its flow direction between the outer
また、上記の構成では、冷媒の流速分布のムラを抑制することができる。即ち、冷媒とフィン14との接触面の任意の点において効率よく熱を伝達することができ、冷却性能が高い冷却器を実現することができる。
In addition, with the above configuration, it is possible to suppress unevenness in the flow velocity distribution of the refrigerant. That is, heat can be efficiently transferred at any point on the contact surface between the coolant and the
(変形例)フィン14のYZ平面における断面図は、上記の実施例の形態に限られない。例えば、図5に示すように、フィン14のYZ平面における断面図は、全体としてはジグザグ状であり、尖点の近傍ではなめらかに湾曲しているとともに、フィン14の外側湾曲部14aを規定する部分の曲率半径が、フィン14の内側湾曲部14bを規定する部分の曲率半径より大きいような形状であってもよい。即ち、フィン14の外側湾曲部14aを規定する部分の曲率半径が、フィン14の内側湾曲部14bを規定する部分の曲率半径よりも大きければよい。
(Modification) The cross-sectional view of the
本実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。半導体モジュール2が「発熱体」の一例に相当する。冷却器10の幅広面12が「接触板」の一例に相当する。幅広面12の外面12aが「接触板の外面」の一例に相当する。幅広面12の内面12bが「接触板の内面」の一例に相当する。冷媒流路16が、「液体流路」の一例に相当する。
Points to note regarding the technology described in this embodiment will be described. The
以上、本明細書が開示する技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独で、あるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the technology disclosed in this specification have been described above in detail, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or in the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques exemplified in this specification or drawings can simultaneously achieve a plurality of purposes, and achieving one of them has technical utility in itself.
2:半導体モジュール
4a:冷媒導入管
4b:冷媒排出管
10:冷却器
12:幅広面
12a:幅広面の外面
12b:幅広面の内面
14:フィン
16:冷媒流路
16a:分割流路
100:積層ユニット
2:
Claims (1)
前記接触板の内面に、前記液体流路を前記接触板に沿って延びる複数本の分割流路に分割するとともに各分割流路を蛇行させる波型フィンが配置されており、
蛇行する各分割流路の外側湾曲部を規定する前記波型フィンの曲率半径が、内側湾曲部を規定する前記波型フィンの曲率半径より大きいことを特徴する冷却器。 A contact plate is provided, and a liquid channel is formed on the inner surface side of the contact plate. When a heating element is brought into contact with the outer surface of the contact plate, heat from the heating element is transferred to the liquid through the liquid channel. is a cooler that transfers heat to
A corrugated fin is arranged on the inner surface of the contact plate to divide the liquid flow path into a plurality of divided flow paths extending along the contact plate and meander each divided flow path,
A cooler, wherein the radius of curvature of the corrugated fins defining the outer curvature of each meandering subchannel is greater than the radius of curvature of the corrugated fins defining the inner curvature.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019236923A JP7294126B2 (en) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | Cooler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019236923A JP7294126B2 (en) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | Cooler |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021106220A JP2021106220A (en) | 2021-07-26 |
JP7294126B2 true JP7294126B2 (en) | 2023-06-20 |
Family
ID=76919343
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019236923A Active JP7294126B2 (en) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | Cooler |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7294126B2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012169012A1 (en) | 2011-06-07 | 2012-12-13 | トヨタ自動車株式会社 | Cooler |
JP2017108045A (en) | 2015-12-11 | 2017-06-15 | 昭和電工株式会社 | Liquid-cooled cooler |
WO2018216166A1 (en) | 2017-05-25 | 2018-11-29 | 株式会社日阪製作所 | Plate type heat exchanger |
-
2019
- 2019-12-26 JP JP2019236923A patent/JP7294126B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012169012A1 (en) | 2011-06-07 | 2012-12-13 | トヨタ自動車株式会社 | Cooler |
JP2017108045A (en) | 2015-12-11 | 2017-06-15 | 昭和電工株式会社 | Liquid-cooled cooler |
WO2018216166A1 (en) | 2017-05-25 | 2018-11-29 | 株式会社日阪製作所 | Plate type heat exchanger |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021106220A (en) | 2021-07-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5901343B2 (en) | Cooler and cooling device | |
JP5157681B2 (en) | Stacked cooler | |
CN107924897B (en) | Laminated core type radiator | |
CN109982544B (en) | Liquid cooling radiator | |
JP2009188387A (en) | Semiconductor cooling structure | |
JP2009152455A (en) | Semiconductor cooling structure | |
JP4619387B2 (en) | Semiconductor device cooling device | |
CN115244764A (en) | Battery pack | |
JP4041437B2 (en) | Semiconductor device cooling device | |
JP4941398B2 (en) | Stacked cooler | |
JP5145981B2 (en) | Parts cooling structure | |
JP2011233688A (en) | Semiconductor cooling device | |
JP6104107B2 (en) | Heat exchanger | |
JP7294126B2 (en) | Cooler | |
JP2020017454A (en) | Cooler | |
JP7021013B2 (en) | Cooler | |
JP2010210202A (en) | Heat exchange body | |
US20240118042A1 (en) | Heat Exchanger | |
JP5393606B2 (en) | Heat exchanger | |
JP2014086505A (en) | Power converter | |
KR101373126B1 (en) | A Heat Exchanger using Thermoelectric Modules | |
JP2016149449A (en) | Semiconductor module | |
CN115004362A (en) | Cooling structure and radiator | |
JP2020035830A (en) | Wave fin and heat exchanger | |
JP5382185B2 (en) | Stacked cooler |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220125 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221219 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221227 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230509 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230522 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7294126 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |