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WO2015029411A1 - 冷却器 - Google Patents

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WO2015029411A1
WO2015029411A1 PCT/JP2014/004351 JP2014004351W WO2015029411A1 WO 2015029411 A1 WO2015029411 A1 WO 2015029411A1 JP 2014004351 W JP2014004351 W JP 2014004351W WO 2015029411 A1 WO2015029411 A1 WO 2015029411A1
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WO
WIPO (PCT)
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flow path
refrigerant
cooler
pair
refrigerant flow
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2014/004351
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English (en)
French (fr)
Inventor
安浩 水野
智寛 島津
祐有紀 鈴木
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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 Denso Corp filed Critical Denso Corp
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Priority to CN201480047079.1A priority patent/CN105493276B/zh
Publication of WO2015029411A1 publication Critical patent/WO2015029411A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H10W40/47—
    • 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
    • F28F3/025—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements
    • 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
    • F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • F28F3/086—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning having one or more openings therein forming tubular heat-exchange passages
    • 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
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change
    • H10W40/22—
    • H10W90/00—
    • 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
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/03—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits
    • F28D1/0308—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other
    • F28D1/0325—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
    • F28F2009/222—Particular guide plates, baffles or deflectors, e.g. having particular orientation relative to an elongated casing or conduit
    • F28F2009/224—Longitudinal partitions
    • 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
    • H10W40/226—

Definitions

  • This disclosure relates to a cooler.
  • power conversion devices including semiconductor modules incorporating semiconductor elements such as switching elements are used.
  • This power conversion device includes a cooler for cooling the semiconductor module that generates heat.
  • a cooler used for a power converter there is a thing indicated by patent documents 1, for example.
  • the cooler of Patent Document 1 has a cooling pipe provided with a refrigerant flow path for circulating a refrigerant, and an inner fin arranged in the refrigerant flow path.
  • the inner fin is formed by pressing a single metal plate, and includes a plurality of partition walls. By disposing the inner fins in the refrigerant flow path, a narrow flow path that divides the refrigerant flow path into a plurality of parts is formed.
  • the cooler disclosed in Patent Document 1 has the following problems.
  • an outer flow path having a larger cross-sectional area and smaller pressure loss than the narrow flow path is formed between the end of the inner fin and the inner wall surface of the refrigerant flow path. Therefore, the refrigerant flowing through the refrigerant flow path is likely to flow to the outer flow path with a small pressure loss. Therefore, the flow rate of the refrigerant in the narrow channel decreases, and the cooling efficiency in the cooler decreases.
  • the present disclosure has been made in view of such a background, and an object of the present disclosure is to provide a cooler capable of improving the cooling efficiency and effectively cooling the heat exchange parts.
  • a cooler including a cooling pipe that has a cooling surface that comes into contact with a heat exchange component and that has a refrigerant flow path for circulating a refrigerant, the cooling pipe including the refrigerant flow
  • An inflow hole for allowing the refrigerant to flow into the passage, an exhaust hole for discharging the refrigerant from the refrigerant flow path, and an internal fin disposed between the inflow hole and the discharge hole in the refrigerant flow path
  • the internal fin includes a plurality of partition walls that divide the coolant channel into a plurality of narrow channels in an orthogonal direction perpendicular to both the alignment direction of the inflow holes and the discharge holes and the normal direction of the cooling surface.
  • a pair of outer walls between the pair of partition walls A path is formed, and the refrigerant flow path is located at a position inside the pair of outer flow paths in the orthogonal direction and at a position outside the inflow holes and the discharge holes, and in the arrangement direction.
  • At least one rectifying rib protruding toward the inside of the refrigerant flow path is formed at a position outside the internal fin and outside the inflow hole and the discharge hole.
  • the cooler is configured to suppress the flow rate of the refrigerant in the pair of outer flow paths.
  • the cooler has the flow straightening rib in the refrigerant flow path, and is configured to suppress the flow rate of the refrigerant in the pair of outer flow paths. Therefore, the cooling performance in the cooler can be improved.
  • the refrigerant flowing through the refrigerant flow path is rectified by the flow straightening ribs, thereby being guided to the center side of the refrigerant flow path in the orthogonal direction. Further, by forming the flow straightening rib, the flow passage cross section of the refrigerant flow path between the inflow hole and the discharge hole and the outer flow path is reduced. Therefore, the pressure loss when the refrigerant flows into the outer channel increases, and the flow rate of the refrigerant in the outer channel can be reduced.
  • the flow rate of the refrigerant in the narrow channel divided into the internal fins can be increased, and the flow rate of the refrigerant in the outer channel can be decreased. Therefore, according to the cooler, more refrigerant can be circulated through the narrow channel divided by the internal fin having high heat exchange performance, and the heat exchange component can be efficiently cooled.
  • the cooling efficiency can be improved and the heat exchange parts can be effectively cooled.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a cooler in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view showing internal fins in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view showing an intermediate plate in the first embodiment.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view taken along the line Va-Va in FIG. 4, and
  • FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a semiconductor unit according to the first embodiment. Explanatory drawing which shows the cooler in Example 2.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along arrow XII-XII in FIG. 11.
  • one end of the rectifying rib may be disposed inside the narrow channel.
  • the refrigerant can be more reliably circulated through the narrow channel and the flow rate of the refrigerant in the narrow channel can be increased. Thereby, the cooling efficiency of the cooler can be further improved.
  • the rectifying rib can be used for positioning the internal fin. Therefore, the positional accuracy and assembly workability of the internal fin can be improved.
  • the rectifying rib may be formed on at least one of the inflow hole side and the discharge hole side in each of the outer flow paths.
  • the flow rate of the refrigerant in both the outer flow paths can be suppressed.
  • coolant in the said narrow flow path can be increased, and the cooling performance of the said cooler can be improved more reliably.
  • Example 1 Example 1 according to the cooler will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1 and 2, the cooler 1 has a cooling surface 201 that comes into contact with the semiconductor module 5 (FIG. 6) serving as a heat exchange component, and is provided with a coolant channel 24 through which a coolant flows.
  • a tube 20 is provided.
  • the cooling pipe 20 includes an inflow hole 271 for allowing the refrigerant to flow into the refrigerant flow path 24, a discharge hole 272 for discharging the refrigerant from the refrigerant flow path 24, and an inflow hole 271 and an exhaust hole 272 in the refrigerant flow path 24. And arranged internal fins 29.
  • the internal fin 29 divides the refrigerant flow path 24 into a plurality of narrow flow paths 26 in an orthogonal direction Z orthogonal to both the alignment direction Y of the inflow holes 271 and the discharge holes 272 and the normal direction X of the cooling surface 201.
  • a plurality of partition walls 291 are provided.
  • a pair of outer channels 28 is formed between the partition walls 291.
  • the refrigerant flow path 24 is formed with a rectifying rib 3 protruding toward the inside of the refrigerant flow path 24.
  • the rectifying rib 3 is a position inside the pair of outer flow paths 28 in the orthogonal direction Z, a position outside the inflow holes 271 and the discharge holes 272, and a position outside the internal fins 29 in the alignment direction. It is formed at a position outside the inflow hole 271 and the discharge hole 272.
  • the cooler 1 is configured to suppress the flow rate of the refrigerant in the pair of outer flow paths 28 by the rectifying rib 3.
  • the cooler 1 of this example is for cooling a plurality of semiconductor modules 5 in a power conversion device.
  • the power converter includes a semiconductor unit 100 including a cooler 1 and a plurality of semiconductor modules 5, and a case (not shown) that accommodates the semiconductor unit 100.
  • the plurality of semiconductor modules 5 constituting the semiconductor unit 100 incorporate a switching element, and in the orthogonal direction Z, a plurality of control terminals (not shown) extending toward one side, A plurality of main electrode terminals extending toward the opposite side of the control terminal;
  • the semiconductor module 5 includes a switching element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a MOSFET (MOS field effect transistor).
  • the cooler 1 that cools the plurality of semiconductor modules 5 includes a heat exchanging unit 2 in which a plurality of cooling pipes 20 are arranged side by side, and a refrigerant introduction pipe 42 that introduces a refrigerant into the refrigerant flow path 24. And a refrigerant discharge pipe 43 for discharging the refrigerant from the refrigerant flow path 24.
  • the refrigerant introduction pipe 42 and the refrigerant discharge pipe 43 are each formed integrally with the cooling pipe 20 disposed at the front end, and extend toward the front.
  • the refrigerant introduction pipe 42 and the refrigerant discharge pipe 43 are arranged substantially coaxially with the connection pipe 41 in the vicinity of both ends in the arrangement direction Y.
  • the plurality of cooling pipes 20 constituting the heat exchanging section 2 have a cooling surface 201 in contact with the semiconductor module 5 and a refrigerant flow path 24 through which a refrigerant flows.
  • adjacent cooling pipes 20 are connected by a connecting pipe 41 so that the cooling surfaces 201 face each other, and an arrangement gap 44 for arranging the semiconductor module 5 is formed between them. They are arranged side by side.
  • the cooling pipe 20 includes a pair of tapered portions 202 formed so as to widen inward from both ends of the alignment direction Y when viewed from the normal direction X. And a rectangular central portion 203 disposed between the pair of taper portions 202.
  • the cooling pipe 20 includes a front outer shell plate 21 disposed on the front side, a rear outer shell plate 22 disposed on the rear side, and an intermediate plate disposed between the front outer shell plate 21 and the rear outer shell plate 22. 23 and internal fins 29 arranged in the refrigerant flow path 24.
  • the front outer shell plate 21 and the rear outer shell plate 22 are joined to each other so that the inner wall surface 241 of the front outer shell plate 21 and the rear outer shell plate 22 forms a gap forming the refrigerant flow path 24.
  • the refrigerant flow path 24 is divided into two in the normal direction X by the intermediate plate 23, and a first flow path 251 and a second flow path 252 are formed as the divided flow paths.
  • the front outer shell plate 21 and the rear outer shell plate 22 forming the cooling pipe 20 are formed with through holes communicating with the refrigerant introduction pipe 42, the refrigerant discharge pipe 43 and the connection pipe 41.
  • these through holes those arranged on the refrigerant introduction pipe 42 side in the arrangement direction Y are referred to as inflow holes 271, and those arranged on the refrigerant discharge pipe 43 side in the arrangement direction Y are referred to as discharge holes 272.
  • one internal fin 29 is arranged in each of the first flow path 251 and the second flow path 252, and has an uneven shape in which the cross-sectional shape orthogonal to the arrangement direction Y is continuous.
  • the internal fins 29 adjacent to each other in the stacking direction have their crests and troughs arranged at the same position in the arrangement direction Y. That is, they have shapes that are opposite in phase to each other.
  • a pair of straight fin portions 292 having partition walls 291 formed so as to extend linearly in the alignment direction Y at both ends of the alignment direction Y in the internal fins 29. is formed.
  • a wave fin portion 293 including a partition wall 291 formed so as to have a wave shape when viewed in the normal direction X is formed inside the pair of straight fin portions 292 in the arrangement direction Y.
  • the internal fin 29 divides the coolant channel 24 into a plurality of narrow channels 26 arranged in the orthogonal direction Z by a plurality of partition walls 291.
  • a pair of outer flow paths 28 is formed in.
  • the intermediate plate 23 has substantially the same shape as the front outer shell plate 21 and the rear outer shell plate 22 when viewed from the normal direction X, and is sandwiched between the two. In this way, the refrigerant flow path 24 is divided into two, and the inner wall surfaces 241 of the first divided flow path 251 and the second divided flow path 252 are configured.
  • the intermediate plate 23 faces the pair of flow holes 231 formed coaxially with the connection pipe 41, the refrigerant introduction pipe 42 and the refrigerant discharge pipe 43, and the first divided flow path 251 and the second divided flow path 252. And the straightening rib 3 protruding.
  • the rectifying rib 3 is located at a position inside the pair of outer flow paths 28 in the orthogonal direction Z and outside the inflow hole 271 and the discharge hole 272, and in the arrangement direction. It is formed at a position outside the internal fin 29 and at a position outside the inflow hole 271 and the discharge hole 272.
  • the rectifying rib 3 is formed by cutting and processing the intermediate plate 23.
  • the rectifying rib 3 includes an outer flow disposed on the inflow hole 271 side and the other side of the outer flow path 28 arranged on one side in the orthogonal direction Z of the pair of outer flow paths 28 in the first flow path 251.
  • the passage 28 is disposed on the discharge hole 272 side.
  • the rectifying rib 3 is arranged on the discharge hole 272 side and the other side of the outer channel 28 arranged on one side in the orthogonal direction Z among the pair of outer channels 28 in the second channel 252. It is arranged on the inflow hole 271 side of the outer flow path 28.
  • the rectifying rib 3 is arranged on the inner side in the alignment direction Y of the inclined rib portion 31 and the inclined rib portion 31 formed along the outer shape of the tapered portion 202 when viewed from the normal direction X. And a straight rib portion 32 extending inward along the alignment direction Y from the end portion. An end of the linear rib portion 32 on the inner side in the arrangement direction Y is disposed inside the narrow channel 26 formed by the straight fin portion 292 of the internal fin 29.
  • the cooler 1 has the rectifying rib 3 formed as described above in the refrigerant flow path 24, and is configured to suppress the flow rate of the refrigerant in the pair of outer flow paths 28. Therefore, the cooling performance in the cooler 1 can be improved.
  • the refrigerant flowing in the refrigerant flow path 24 is rectified by the rectifying rib 3 and thereby guided to the center side of the refrigerant flow path 24 in the orthogonal direction Z. Further, by forming the flow regulating rib 3, the flow path cross section of the refrigerant flow path 24 between the inflow hole 271 and the discharge hole 272 and the outer flow path 28 is reduced. Therefore, the pressure loss when the refrigerant flows to the outer flow path 28 increases, and the flow rate of the refrigerant in the outer flow path 28 can be reduced.
  • the flow rate of the refrigerant in the narrow channel 26 divided into the internal fins 29 can be increased, and the flow rate of the refrigerant in the outer channel 28 can be decreased. Therefore, according to the cooler 1, more refrigerant can be circulated through the narrow flow path 26 divided by the internal fins 29 having high heat exchange performance, and the semiconductor module 5 can be efficiently cooled.
  • one end of the rectifying rib 3 is arranged inside the narrow channel 26. Therefore, the refrigerant can be more reliably circulated to the narrow channel 26 and the flow rate of the refrigerant in the narrow channel 26 can be increased. Thereby, the cooling efficiency of the cooler 1 can be further improved. Further, the rectifying rib 3 can be used for positioning the internal fins 29. Therefore, the positional accuracy and assembly workability of the internal fins 29 can be improved.
  • the rectifying rib 3 is formed on at least one of the inflow hole 271 side and the discharge hole 272 side in each outer flow path 28. Therefore, the flow rate of the refrigerant in both the outer flow paths 28 can be suppressed. Thereby, the flow volume of the refrigerant
  • the cooling pipe 20 has an intermediate plate 23 that divides the refrigerant flow path 24 in the normal direction X of the cooling surface 201, and an internal fin 29 is provided in each of the divided flow paths divided by the intermediate plate 23.
  • the rectifying rib 3 is formed on the intermediate plate 23. Therefore, even when the cooling surface 201 in the cooling pipe 20 and the cooling surface 201 are both the cooling surface 201 in the normal direction X, the cooling performance of the cooler 1 is improved. Can be improved.
  • Example 2 This example is an example in which the configuration of the cooler 1 of the first embodiment is partially changed as shown in FIG.
  • the cooling pipe 20 in the cooler 1 of the present example includes a pair of semicircular portions 204 each having a substantially semicircular shape disposed at both ends of the arrangement direction Y, and a pair of semicircular portions 204.
  • a central portion 203 having a substantially rectangular shape disposed between the two.
  • the rectifying rib 3 formed on the intermediate plate 23 includes a straight rib portion 32 formed along the alignment direction Y.
  • Example 3 In this example, as shown in FIGS. 8 and 9, the configuration of the intermediate plate 23 in the cooler 1 shown in the first embodiment is changed.
  • the intermediate plate 23 of the cooler 1 shown in this example is formed by joining an intermediate plate main body 232 that divides the refrigerant flow path 24 and the intermediate plate 23 and the rectifying rib 3 formed as a separate member.
  • One rectifying rib 3 is disposed on each of the inflow hole 271 side and the discharge hole 272 side in each outer flow path 28.
  • Example 4 This example is an example in which the configuration of the rectifying rib 3 in the cooler 1 shown in the first embodiment is changed as shown in FIG. In the cooler 1 shown in this example, the rectifying rib 3 is formed by joining the rectifying rib 3 formed as a separate member to the inner wall surfaces 241 of the front outer shell plate 21 and the rear outer shell plate 22.
  • Example 5 This example is another example in which the configuration of the rectifying rib 3 in the cooler 1 shown in the first embodiment is changed as shown in FIGS. 11 and 12. In the cooler 1 shown in this example, the rectifying rib 3 is formed integrally with the internal fin 29.
  • the internal fins 29 are a pair of straight fin portions 292, a wave fin portion 293 formed between the pair of straight fin portions 292, and an outer side from both sides in the arrangement direction Y of the pair of straight fin portions 292. And a pair of rib forming portions 294 extending toward.
  • the rectifying rib 3 is integrally formed by integrally forming the rib forming portion 294 by pressing.
  • the position, number, and shape of the rectifying ribs in the coolers shown in the first to fifth embodiments are only examples of the shape, and are not limited thereto.
  • the cooler may be formed by a plurality of cooling pipes or a single cooling pipe.
  • the refrigerant flow path of each cooling pipe may be divided
  • Patent Document 1 the same effect as Patent Document 1 can be obtained by forming the internal fin and the rectifying rib in each refrigerant flow path.

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Abstract

冷却器（１）は、被熱交換部品（５）と当接する冷却面（２０１）を有すると共に、冷媒流路（２４）を設けてなる冷却管（２０）を備える。直交方向（Ｚ）において、冷却管の内壁面（２４１）における両端に配された冷媒流路を構成する一対の対向内壁面（２４２）と、内部フィン（２９）における両端に配された一対の隔壁（２９１）との間には、一対の外側流路（２８）が形成されており、冷媒流路において、直交方向における一対の外側流路よりも内側の位置でかつ流入孔（２７１）及び排出孔（２７２）よりも外側の位置であると共に、並び方向（Ｙ）における内部フィンより外側の位置でかつ流入孔及び排出孔よりも内側の位置には、冷媒流路の内側に向かって突出した整流リブ（３）が少なくとも１つ形成されており、整流リブによって、一対の外側流路における冷媒の流量を抑制するよう構成してある。

Description

冷却器 関連出願の相互参照
　本開示は、２０１３年８月３０日に出願された日本出願番号２０１３－１７９３３２号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、冷却器に関する。
　ハイブリッドカーや電気自動車には、スイッチング素子等の半導体素子を内蔵した半導体モジュールを備えた電力変換装置が用いられている。この電力変換装置は、発熱する半導体モジュールを冷却するための冷却器を備えている。電力変換装置に用いられる冷却器としては、例えば、特許文献１に示されたものがある。
　特許文献１の冷却器は、冷媒を流通する冷媒流路を備えた冷却管と、冷媒流路内に配されたインナフィンとを有している。インナフィンは、１枚の金属製の板材をプレス加工して形成されており、複数の隔壁を備えている。冷媒流路内にインナフィンを配置することにより、冷媒流路を複数に区画した細流路を形成している。
２００５－１９１５２７号公報
　しかしながら、特許文献１に示された冷却器には以下の課題がある。特許文献１の冷却器においては、インナフィンの端部と冷媒流路の内壁面との間には、細流路よりも断面積が大きく圧損の小さい外側流路が形成される。そのため、冷媒流路内を流通する冷媒は、圧損の小さい外側流路へと流れやすくなる。したがって、細流路における冷媒の流量が減少し、冷却器における冷却効率が低下する。
　本開示は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、冷却効率を向上し、被熱交換部品を効果的に冷却することができる冷却器を提供しようとするものである。
　本開示の一態様は、被熱交換部品と当接する冷却面を有すると共に、冷媒を流通させる冷媒流路を設けてなる冷却管を備えた冷却器であって、上記冷却管は、該冷媒流路に冷媒を流入させる流入孔と、上記冷媒流路から冷媒を排出する排出孔と、上記冷媒流路内における上記流入孔と上記排出孔との間に配された内部フィンとを有し、上記内部フィンは、上記冷媒流路を、上記流入孔と上記排出孔との並び方向及び上記冷却面の法線方向の両方と直交した直交方向に、複数の細流路に分割する複数の隔壁を有しており、上記直交方向において、上記冷媒流路を形成する上記冷却管の内壁面における両端に配された上記冷媒流路を構成する一対の対向内壁面と、上記内部フィンにおける両端に配された一対の上記隔壁との間には、一対の外側流路が形成されており、上記冷媒流路において、上記直交方向における上記一対の外側流路よりも内側の位置でかつ上記流入孔及び上記排出孔よりも外側の位置であると共に、並び方向における上記内部フィンより外側の位置でかつ上記流入孔及び上記排出孔よりも外側の位置には、上記冷媒流路の内側に向かって突出した整流リブが少なくとも１つ形成されており、該整流リブによって、上記一対の外側流路における冷媒の流量を抑制するよう構成してある冷却器にある。
　上記冷却器は、上記冷媒流路に上記整流リブを有しており、上記一対の外側流路における冷媒の流量を抑制するよう構成してある。そのため、上記冷却器における冷却性能を向上することができる。
　すなわち、上記冷媒流路内を流通する冷媒は、上記整流リブによって整流されることにより、上記直交方向において、上記冷媒流路の中央側へと導かれる。また、上記整流リブを形成することにより、上記流入孔及び上記排出孔と上記外側流路との間における冷媒流路の流路断面が縮小される。したがって、上記外側流路へと冷媒が流通する際の圧損が増大し、上記外側流路における冷媒の流量を低減させることができる。
　これにより、上記内部フィンに分割された上記細流路における冷媒の流量を増大し、上記外側流路における冷媒の流量を減少させることができる。それゆえ、上記冷却器によれば、熱交換性能の高い上記内部フィンによって分割された上記細流路へとより多くの冷媒を流通させ、上記被熱交換部品を効率よく冷却することができる。
　以上のごとく、上記冷却器によれば、冷却効率を向上し、被熱交換部品を効果的に冷却することができる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
実施例１における、冷却器を示す説明図。 図１における、II－II矢視断面図。 実施例１における、内部フィンを示す平面図。 実施例１における、中間プレートを示す平面図。 図５（ａ）図４における、Ｖａ－Ｖａ矢視断面図、図５（ｂ）図４における、Ｖｂ－Ｖｂ矢視断面図。 実施例１における、半導体ユニットを示す説明図。 実施例２における、冷却器を示す説明図。 実施例３における、冷却器を示す説明図。 図８における、IX－IX矢視断面図。 実施例４における、冷却器を示す説明図。 実施例５における、冷却器を示す説明図。 図１１における、XII－XII矢視断面図。
　上記冷却器において、上記整流リブは、一端が上記細流路の内側に配されていてもよい。この場合には、冷媒をより確実に上記細流路へと流通させ、該細流路における冷媒の流量を増大させることができる。これにより、上記冷却器の冷却効率をより向上することができる。また、上記整流リブを上記内部フィンの位置決めとして用いることができる。したがって、上記内部フィンの位置精度及び組み付け作業性を向上することができる。
　また、上記整流リブは、各上記外側流路における上記流入孔側と上記排出孔側との少なくとも一方に形成されていてもよい。この場合には、各上記外側流路両方においける冷媒の流量を抑制することができる。これにより、上記細流路における冷媒の流量を増大し、上記冷却器の冷却性能をより確実に向上することができる。
（実施例１）
　上記冷却器にかかる実施例1について、図１～図６を参照して説明する。図１及び図２に示すごとく、冷却器１は、被熱交換部品としての半導体モジュール５（図６）と当接する冷却面２０１を有すると共に、冷媒を流通させる冷媒流路２４を設けてなる冷却管２０を備えている。冷却管２０は、冷媒流路２４に冷媒を流入させる流入孔２７１と、冷媒流路２４から冷媒を排出する排出孔２７２と、冷媒流路２４内における流入孔２７１と排出孔２７２との間に配された内部フィン２９とを有している。
　内部フィン２９は、冷媒流路２４を、流入孔２７１と排出孔２７２との並び方向Ｙ及び冷却面２０１の法線方向Ｘの両方と直交した直交方向Ｚに、複数の細流路２６に分割する複数の隔壁２９１を有している。直交方向Ｚにおいて、冷媒流路２４を形成する冷却管２０の内壁面２４１における両端に配された冷媒流路２４を構成する一対の対向内壁面２４２と、内部フィン２９における両端に配された一対の隔壁２９１との間には、一対の外側流路２８が形成されている。
　冷媒流路２４には、冷媒流路２４の内側に向かって突出した整流リブ３が形成されている。整流リブ３は、直交方向Ｚにおける一対の外側流路２８よりも内側の位置でかつ流入孔２７１及び排出孔２７２よりも外側の位置であると共に、並び方向における内部フィン２９より外側の位置でかつ流入孔２７１及び排出孔２７２よりも外側の位置に形成されている。冷却器１は、整流リブ３によって、一対の外側流路２８における冷媒の流量を抑制するよう構成してある。
　以下、さらに詳細に説明する。図６に示すごとく、本例の冷却器１は、電力変換装置において、複数の半導体モジュール５を冷却するためのものである。電力変換装置は、冷却器１及び複数の半導体モジュール５からなる半導体ユニット１００と、これを収容するケース（図示略）とを有している。
　図１及び図２に示すごとく、半導体ユニット１００を構成する複数の半導体モジュール５は、スイッチング素子を内蔵しており、直交方向Ｚにおいて、一方に向かって延びる複数の制御端子（図示略）と、制御端子と反対側に向かって延びる複数の主電極端子とを有している。半導体モジュール５は、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子を内蔵してなる。
　図６に示すごとく、複数の半導体モジュール５を冷却する冷却器１は、複数の冷却管２０を並べて配置してなる熱交換部２と、冷媒流路２４へ冷媒を導入する冷媒導入管４２と、冷媒流路２４から冷媒を排出する冷媒排出管４３とを備えている。
　冷媒導入管４２及び冷媒排出管４３は、それぞれ前端に配された冷却管２０と一体に形成されており、前方に向かって延出されている。冷媒導入管４２及び冷媒排出管４３は、並び方向Ｙの両端部付近において連結管４１と略同軸上に配されている。
　図１及び図２に示すごとく、熱交換部２を構成する複数の冷却管２０は、半導体モジュール５と当接する冷却面２０１と、冷媒を流通させる冷媒流路２４とを有している。図６に示すごとく、隣り合う冷却管２０同士は、互いに冷却面２０１が対向するように連結管４１よって連結されると共に両者の間に半導体モジュール５を配置するための配置空隙４４が形成されるように並べて配置してある。
　図１及び図２に示すごとく、本例において、冷却管２０は、法線方向Ｘから見たとき、並び方向Ｙ両端からそれぞれ内側に向かって拡幅するように形成された一対のテーパ部２０２と、一対のテーパ部２０２の間に配された長方形状の中央部２０３とを有している。冷却管２０は、前方側に配された前方外殻プレート２１と、後方側に配された後方外殻プレート２２と、前方外殻プレート２１及び後方外殻プレート２２の間に配された中間プレート２３と、冷媒流路２４内に配された内部フィン２９とを有している。
　前方外殻プレート２１と後方外殻プレート２２とは、両者を接合することで、前方外殻プレート２１及び後方外殻プレート２２の内壁面２４１が、冷媒流路２４をなす空隙を形成するよう構成されている。また、冷媒流路２４は、中間プレート２３によって法線方向Ｘにおいて２分割されており、分割流路としての第１流路２５１及び第２流路２５２が形成されている。
　図１に示すごとく、冷却管２０を形成する前方外殻プレート２１及び後方外殻プレート２２は、冷媒導入管４２、冷媒排出管４３及び連結管４１と連通する貫通孔が形成されている。この貫通孔のうち、並び方向Ｙにおける冷媒導入管４２側に配されたものを流入孔２７１とし、並び方向Ｙにおける冷媒排出管４３側に配されたものを排出孔２７２とする。
　図２に示すごとく、内部フィン２９は、第１流路２５１及び第２流路２５２にそれぞれ１つずつ配されており、並び方向Ｙと直交する断面の形状が連続した凹凸形状をなしている。積層方向に互いに隣接する内部フィン２９は、互いの山部と谷部とが、並び方向Ｙの同じ位置に配置されている。すなわち、互いに逆位相となるような形状となっている。
　図３に示すごとく、法線方向Ｘから見たとき、内部フィン２９における並び方向Ｙ両端には、並び方向Ｙに直線状に延びるよう形成された隔壁２９１を備えた一対のストレートフィン部２９２が形成されている。また、並び方向Ｙにおける一対のストレートフィン部２９２の内側には、法線方向Ｘら見たとき波型となるように形成された隔壁２９１からなるウェーブフィン部２９３が形成されている。内部フィン２９は、複数の隔壁２９１によって、冷媒流路２４を直交方向Ｚに並ぶ複数の細流路２６に分割している。
　図２に示すごとく、直交方向Ｚの両端に配された冷媒流路２４を構成する一対の対向内壁面２４２と、内部フィン２９における直交方向Ｚの両端に配された一対の隔壁２９１との間には、一対の外側流路２８が形成されている。
　図４及び図５に示すごとく、中間プレート２３は、法線方向Ｘから見たとき、前方外殻プレート２１及び後方外殻プレート２２と略同一の形状をなしており、両者の間に挟持されることで冷媒流路２４を２分割し、第１分割流路２５１及び第２分割流路２５２の内壁面２４１を構成している。中間プレート２３は、連結管４１、冷媒導入管４２及び冷媒排出管４３と同軸上に貫通形成された一対の流通孔２３１と、第１分割流路２５１及び第２分割流路２５２の内側に向かって突出した整流リブ３とを有している。
　図１及び図２に示すごとく、整流リブ３は、直交方向Ｚにおける一対の外側流路２８よりも内側の位置でかつ流入孔２７１及び排出孔２７２よりも外側の位置であると共に、並び方向における内部フィン２９より外側の位置でかつ流入孔２７１及び排出孔２７２よりも外側の位置に形成されている。図４及び図５に示すごとく、本例において、整流リブ３は、中間プレート２３を切り起こし加工することによって形成されている。整流リブ３は、第１流路２５１における一対の外側流路２８のうち、直交方向Ｚにおいて、一方側に配された外側流路２８の流入孔２７１側、及び他方側に配された外側流路２８の排出孔２７２側に配されている。また、整流リブ３は、第２流路２５２における一対の外側流路２８のうち、直交方向Ｚにおいて、一方側に配された外側流路２８の排出孔２７２側、及び他方側に配された外側流路２８の流入孔２７１側に配されている。
　図１及び図４に示すごとく、整流リブ３は、法線方向Ｘから見たときテーパ部２０２の外形に沿って形成された傾斜リブ部３１と、傾斜リブ部３１の並び方向Ｙ内側に配された端部から並び方向Ｙに沿って内側に延びる直線リブ部３２とを有している。直線リブ部３２における並び方向Ｙ内側の端部は、内部フィン２９のストレートフィン部２９２によって形成された細流路２６の内側に配されている。
　次に、本例の作用効果について説明する。冷却器１は、冷媒流路２４に上述のごとく形成された整流リブ３を有しており、一対の外側流路２８における冷媒の流量を抑制するよう構成してある。そのため、冷却器１における冷却性能を向上することができる。
　すなわち、冷媒流路２４内を流通する冷媒は、整流リブ３によって整流されることにより、直交方向Ｚにおいて、冷媒流路２４の中央側へと導かれる。また、整流リブ３を形成することにより、流入孔２７１及び排出孔２７２と外側流路２８との間における冷媒流路２４の流路断面が縮小される。したがって、外側流路２８へと冷媒が流通する際の圧損が増大し、外側流路２８における冷媒の流量を低減させることができる。
　これにより、内部フィン２９に分割された細流路２６における冷媒の流量を増大し、外側流路２８における冷媒の流量を減少させることができる。それゆえ、冷却器１によれば、熱交換性能の高い内部フィン２９によって分割された細流路２６へとより多くの冷媒を流通させ、半導体モジュール５を効率よく冷却することができる。
　また、整流リブ３は、一端が細流路２６の内側に配されている。そのため、冷媒をより確実に細流路２６へと流通させ、細流路２６における冷媒の流量を増大させることができる。これにより、冷却器１の冷却効率をより向上することができる。また、整流リブ３を内部フィン２９の位置決めとして用いることができる。したがって、内部フィン２９の位置精度及び組み付け作業性を向上することができる。
　また、整流リブ３は、各外側流路２８における流入孔２７１側と排出孔２７２側との少なくとも一方に形成されている。そのため、各外側流路２８両方においける冷媒の流量を抑制することができる。これにより、細流路２６における冷媒の流量を増大し、冷却器１の冷却性能をより確実に向上することができる。
　また、冷却管２０は、冷却面２０１の法線方向Ｘにおいて、冷媒流路２４を分割する中間プレート２３を有しており、中間プレート２３によって分割された分割流路のそれぞれに内部フィン２９が配されており、中間プレート２３に整流リブ３が形成されている。そのため、冷却管２０における冷却面２０１と、法線方向Ｘにおける冷却面２０１と反対側に配された面の両方を冷却面２０１とした両面冷却とした場合においても、冷却器１の冷却性能を向上することができる。
　以上のごとく、本例の冷却器１によれば、冷却効率を向上し、被熱交換部品を効果的に冷却することができる。
（実施例２）
　本例は、図７に示すごとく、実施例１の冷却器１における構成を一部変更した例である。本例の冷却器１における冷却管２０は、法線方向Ｘから見たとき、並び方向Ｙ両端にそれぞれ配された略半円形状をなす一対の半円部２０４と、一対の半円部２０４の間に配された略長方形状の中央部２０３とを有している。また、中間プレート２３に形成された整流リブ３は、並び方向Ｙに沿って形成された直線リブ部３２からなる。
　尚、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。本例においても実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
（実施例３）
　本例は、図８及び図９に示すごとく、実施例１に示した冷却器１における中間プレート２３の構成を変更した例である。本例に示す冷却器１の中間プレート２３は、冷媒流路２４を分割する中間プレート本体２３２と、中間プレート２３と別部材として形成された整流リブ３とを接合して形成されている。整流リブ３は、各外側流路２８における流入孔２７１側及び排出孔２７２側にそれぞれ一つずつ配されている。
　尚、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。本例においても実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
（実施例４）
　本例は、図１０に示すごとく、実施例１に示した冷却器１における整流リブ３の構成を変更した例である。本例に示す冷却器１において、整流リブ３は、前方外殻プレート２１及び後方外殻プレート２２の内壁面２４１に、別部材として形成された整流リブ３を接合してある。尚、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。本例においても実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
（実施例５）
　本例は、図１１及び図１２に示すごとく、実施例１に示した冷却器１における整流リブ３の構成を変更した他の例である。本例に示す冷却器１において、整流リブ３は、内部フィン２９と一体に形成されている。内部フィン２９は、実施例１と同様に一対のストレートフィン部２９２と、一対のストレートフィン部２９２の間に形成されたウェーブフィン部２９３と、一対のストレートフィン部２９２の並び方向Ｙ両側から外側に向かって延びる一対のリブ形成部２９４とを有している。一対のリブ形成部２９４には、リブ形成部２９４をプレス加工によって一体に形成した整流リブ３が突出形成されている。
　尚、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。本例においても実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
　尚、上記実施例１～上記実施例５に示された冷却器における整流リブの位置、数、形状当は、一部の形状例を示すものであり、これに限定されるものではない。また、冷却器は、複数の冷却管によって形成してもよいし、一つの冷却管によって形成してもよい。また、各冷却管の冷媒流路は、複数に分割されていてもよいし、分割されることなく、一つの冷媒流路を形成していてもよい。いずれの場合においても、各冷媒流路に内部フィンと整流リブとを形成することにより、特許文献１と同様の作用効果を得ることができる。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (4)

  1. 　被熱交換部品（５）と当接する冷却面（２０１）を有すると共に、冷媒を流通させる冷媒流路（２４）を設けてなる冷却管（２０）を備えた冷却器（１）であって、
    　上記冷却管（２０）は、該冷媒流路（２４）に冷媒を流入させる流入孔（２７１）と、上記冷媒流路（２４）から冷媒を排出する排出孔（２７２）と、上記冷媒流路（２４）内における上記流入孔（２７１）と上記排出孔（２７２）との間に配された内部フィン（２９）とを有し、
    　上記内部フィン（２９）は、上記冷媒流路（２４）を、上記流入孔（２７１）と上記排出孔（２７２）との並び方向（Ｙ）及び上記冷却面（２０１）の法線方向（Ｘ）の両方と直交した直交方向（Ｚ）に、複数の細流路（２６）に分割する複数の隔壁（２９１）を有しており、
    　上記直交方向（Ｚ）において、上記冷媒流路（２４）を形成する上記冷却管（２０）の内壁面（２４１）における両端に配された上記冷媒流路（２４）を構成する一対の対向内壁面（２４２）と、上記内部フィン（２９）における両端に配された一対の上記隔壁（２９１）との間には、一対の外側流路（２８）が形成されており、
    　上記冷媒流路（２４）において、上記直交方向（Ｚ）における上記一対の外側流路（２８）よりも内側の位置でかつ上記流入孔（２７１）及び上記排出孔（２７２）よりも外側の位置であると共に、上記並び方向（Ｙ）における上記内部フィン（２９）より外側の位置でかつ上記流入孔（２７１）及び上記排出孔（２７２）よりも外側の位置には、上記冷媒流路（２４）の内側に向かって突出した整流リブ（３）が少なくとも１つ形成されており、
    　該整流リブ（３）によって、上記一対の外側流路（２８）における冷媒の流量を抑制するよう構成してあることを特徴とする冷却器（１）。
  2. 　上記整流リブ（３）は、一端が上記細流路（２６）の内側に配されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却器（１）。
  3. 　上記整流リブ（３）は、各上記外側流路（２８）における上記流入孔（２７１）側と上記排出孔（２７２）側との少なくとも一方に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却器（１）。
  4. 　上記冷却面（２０１）の法線方向（Ｘ）において、上記冷媒流路（２４）を分割する中間プレート（２３）を有しており、該中間プレート（２３）によって分割された分割流路（２５１、２５２）のそれぞれに上記内部フィン（２９）が配されており、上記中間プレート（２３）に上記整流リブ（３）が形成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の冷却器（１）。
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