JP2010203694A

JP2010203694A - 液冷式冷却装置

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Publication number: JP2010203694A
Application number: JP2009050274A
Authority: JP
Inventors: Taizo Kuribayashi; 泰造栗林; Osamu Haneda; 治羽田
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2010-09-16

Abstract

【課題】複数の流路が並列状に形成された並列流路部分の幅方向の流速分布を均一化しうる液冷式冷却装置を提供する。
【解決手段】液冷式冷却装置１は、右側壁６および左側壁７を備えた周壁５を有するケーシング２を備えている。右側壁６の前端部に冷却液入口１１を、後端部に冷却液出口12を形成する。ケーシング２内における両側壁6,7間でかつ冷却液入口11と冷却液出口12との間の位置に複数の流路15からなる並列流路部分16を設ける。ケーシング２内における並列流路部分16よりも上流側の部分を入口ヘッダ部21、下流側の部分を出口ヘッダ部22とする。並列流路部分16に、複数の流路15からなりかつ通路抵抗の異なる複数の流路群17A,17Bを、並列流路部分16の幅方向に並んで設ける。右側壁６側の流路群17Aの通路抵抗を、左側壁７側の流路群17Bの通路抵抗よりも大きくする。
【選択図】図３

Description

この発明は、たとえば車両などの半導体電力変換装置に適用され、半導体素子などの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、「並列流路部分の幅」とは、並列流路部分に設けられている流路の長さ方向と直交する方向の幅を意味するものとする。また、この明細書および特許請求の範囲において、「コルゲートフィンのフィンピッチ」とは、波頂部、波底部、および波頂部と波底部とを連結する連結部からなる１つのコルゲートフィンにおける隣り合う波頂部間の間隔、または隣り合う波底部間の間隔を意味するものとする。

従来、この種の液冷式冷却装置として、本出願人は、先に、互いに対向する第１の側壁および第２の側壁を備えた周壁を有し、かつ第１の側壁の一端部に冷却液入口が形成されるとともに、第１の側壁の他端部に冷却液出口が形成されたケーシングを備えており、ケーシング内における第１および第２側壁間でかつ冷却液入口と冷却液出口との間の位置に、冷却液が第１および第２側壁の長さ方向に流れる複数の流路からなる並列流路部分が設けられ、ケーシング内における並列流路部分よりも上流側の部分が冷却液入口に通じる入口ヘッダ部となされるとともに、並列流路部分よりも下流側の部分が冷却液出口に通じる出口ヘッダ部となされ、並列流路部分の通路抵抗が、並列流路部分の幅方向の各部において等しくなっている液冷式冷却装置を提案した（特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１記載の液冷式冷却装置の場合、ケーシングの第１側壁に冷却液入口および冷却液出口が形成されるとともに、並列流路部分の通路抵抗が、並列流路部分の幅方向の各部において等しくなっているので、冷却液入口からケーシング内の入口ヘッダ部内に流入した冷却液は、並列流路部分における第１側壁側に位置する流路を流れやすくなるとともに、第２側壁側に位置する流路を流れにくくなって、並列流路部分の幅方向の流速分布が不均一になり、流速が低下した部分において冷却性能が低下するという問題がある。

特開２００５−２７４１２０号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、複数の流路が並列状に形成された並列流路部分の幅方向の流速分布を均一化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)互いに対向する第１の側壁および第２の側壁を備えた周壁を有し、かつ第１の側壁の一端部に冷却液入口が形成されるとともに、第１の側壁の他端部に冷却液出口が形成されたケーシングを備えており、ケーシング内における第１および第２側壁間でかつ冷却液入口と冷却液出口との間の位置に、冷却液が第１および第２側壁の長さ方向に流れる複数の流路からなる並列流路部分が設けられ、ケーシング内における並列流路部分よりも上流側の部分が冷却液入口に通じる入口ヘッダ部となされるとともに、並列流路部分よりも下流側の部分が冷却液出口に通じる出口ヘッダ部となされている液冷式冷却装置であって、
並列流路部分に、複数の流路からなりかつ通路抵抗の異なる複数の流路群が、並列流路部分の幅方向に並んで設けられており、各流路群の通路抵抗が、第１側壁側端部の流路群で最も大きくなっているとともに、第２側壁側端部の流路群に向かって徐々に小さくなっている液冷式冷却装置。

2)並列流路部分の各流路群が、波頂部、波底部、および波頂部と波底部とを連結する連結部からなる１つのコルゲートフィンによって構成され、コルゲートフィンのフィンピッチが、各流路群を構成するコルゲートフィン毎に異なっており、第１側壁側端部の流路群のコルゲートフィンのフィンピッチが最も小さく、第２側壁側端部の流路群のコルゲートフィンのフィンピッチが最も大きくなっている上記1)記載の液冷式冷却装置。

3)並列流路部分に２つの流路群が設けられており、並列流路部分の各流路群が、波頂部、波底部、および波頂部と波底部とを連結する連結部からなる１つのコルゲートフィンによって構成され、第１側壁側の流路群のコルゲートフィンのフィンピッチが、第２側壁側の流路群のコルゲートフィンのフィンピッチよりも小さくなっている上記1)記載の液冷式冷却装置。

4)並列流路部分に２つの流路群が設けられており、並列流路部分の第１側壁側の流路群が、波頂部、波底部、および波頂部と波底部とを連結する連結部からなる１つのコルゲートフィンによって構成され、第２側壁側の流路群が、波頂部、波底部、および波頂部と波底部とを連結する連結部からなる複数のコルゲートフィンが冷却液の流れ方向に間隔をおいて並べられることにより構成されている上記1)記載の液冷式冷却装置。

5)並列流路部分に２つの流路群が設けられており、並列流路部分の第１側壁側の流路群が、波頂部、波底部、および波頂部と波底部とを連結する連結部からなる１つのコルゲートフィンによって構成され、第２側壁側の流路群が、波頂部、波底部、および波頂部と波底部とを連結する連結部からなる複数のコルゲートフィンが冷却液の流れ方向に並べられることにより構成され、第２側壁側の流路群のコルゲートフィンのうち少なくとも１つのコルゲートフィンのフィンピッチが、第１側壁側の流路群のコルゲートフィンのフィンピッチと等しくなっているとともに、第２側壁側の流路群の複数のコルゲートフィンのうち他のコルゲートフィンのフィンピッチが、第１側壁側の流路群のコルゲートフィンのフィンピッチよりも大きくなっている上記1)記載の液冷式冷却装置。

6)並列流路部分に２つの流路群が設けられており、並列流路部分の各流路群が、波頂部、波底部、および波頂部と波底部とを連結する連結部からなる１つのコルゲートフィンによって構成され、第１側壁側の流路群のコルゲートフィンの波頂部、波底部および連結部が平面から見て蛇行し、第２側壁側の流路群のコルゲートフィンの波頂部、波底部および連結部が平面から見て１直線状である上記1)記載の液冷式冷却装置。

7)並列流路部分に３つの流路群が設けられており、並列流路部分の各流路群が、波頂部、波底部、および波頂部と波底部とを連結する連結部からなる１つのコルゲートフィンによって構成され、第１側壁側端部の流路群のコルゲートフィンの連結部に複数のルーバが連結部の長さ方向に並んで形成され、第２側壁側端部の流路群のコルゲートフィンの波頂部、波底部および連結部が平面から見て１直線状であり、中間部の流路群のコルゲートフィンの波頂部、波底部および連結部が平面から見て蛇行している上記1)記載の液冷式冷却装置。

上記1)〜7)の液冷式冷却装置によれば、並列流路部分に、複数の流路からなりかつ通路抵抗の異なる複数の流路群が、並列流路部分の幅方向に並んで設けられており、各流路群の通路抵抗が、第１側壁側端部の流路群で最も大きくなっているとともに、第２側壁側端部の流路群に向かって徐々に小さくなっているので、入口ヘッダ部内に流入した冷却液は、並列流路部分における第１側壁側の端部の流路群の流路を流れにくくなるとともに、第２側壁側端部の流路群に向かうにしたがって当該流路群の流路を流れやすくなる。したがって、複数の流路が並列状に形成された並列流路部分の幅方向の流速分布を均一化することが可能になり、流速が低下することに起因する冷却性能が低下した部分の発生を防止することができる。

上記2)の液冷式冷却装置によれば、比較的簡単に、各流路群の通路抵抗の調整をすることができる。

上記3)〜6)の液冷式冷却装置によれば、並列流路部分に２つの流路群が設けられている場合に、比較的簡単に、各流路群の通路抵抗の調整をすることができる。

上記7)の液冷式冷却装置によれば、並列流路部分に３つの流路群が設けられている場合に、比較的簡単に、各流路群の通路抵抗の調整をすることができる。

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。実施形態１の液冷式冷却装置の並列流路部分の全流路での平均流速に対する各部の流路を流れる水の流速の流速比（局所流速／平均流速）を、両流路群の通路抵抗が等しい場合の並列流路部分の全流路での平均流速に対する各部の流路を流れる水の流速の流速比（局所流速／平均流速）とともに示すグラフである。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。この発明の実施形態３の液冷式冷却装置を示す図３相当の図である。この発明の実施形態４の液冷式冷却装置を示す図３相当の図である。図７の液冷式冷却装置の第１流路群のコルゲートフィンの一部を拡大して示す斜視図である。この発明の実施形態５の液冷式冷却装置を示す図３相当の図である。図９の液冷式冷却装置の第１流路群のコルゲートフィンの一部を拡大して示す斜視図である。実施形態５の液冷式冷却装置の並列流路部分の全流路での平均流速に対する各部の流路を流れる水の流速の流速比（局所流速／平均流速）を、３つの流路群の通路抵抗が等しい場合の並列流路部分の全流路での平均流速に対する各部の流路を流れる水の流速の流速比（局所流速／平均流速）とともに示すグラフである。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、全図面を通じて同一部分および同一物には同一符号を付して重複する説明を省略する。

以下の説明において、図２の上下、左右を上下、左右というものとし、図３、図５、図６、図７および図９の下側を前、上側を後というものとする。

また、以下の説明において、「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。

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はこの発明の実施形態１の液冷式冷却装置に、発熱体である半導体素子が取り付けられた状態を示す。

図１〜図３において、液冷式冷却装置(1)は、頂壁(3)、底壁(4)および周壁(5)からなるケーシング(2)を備えており、ケーシング(2)の周壁(5)は、前後方向にのびる垂直状の右側壁(6)（第１側壁）、前後方向にのびるとともに右側壁(6)と対向する垂直状の左側壁(7)（第２側壁）、右側壁(6)および左側壁(7)の後端部どうしを連結する垂直状の後側壁(8)、ならびに右側壁(6)および左側壁(7)の前端部どうしを連結する垂直状の前側壁(9)よりなる。ケーシング(2)の周壁(5)における右側壁(6)の前端部に冷却液入口(11)が右方に突出するように形成され、同じく右側壁(6)の後端部に冷却液出口(12)が右方に突出するように形成されている。冷却液入口(11)および冷却液出口(12)はそれぞれ右方に開口している。ケーシング(2)は、頂壁(3)および周壁(5)の上半部を形成する上側周壁形成部(5A)からなるアルミニウム製上構成部材(13)と、底壁(4)および周壁(5)の下半部を形成する下側周壁形成部(5B)からなるアルミニウム製下構成部材(14)とよりなる。上構成部材(13)の上側周壁形成部(5A)の下端部、および下構成部材(14)の下側周壁形成部(5B)の上端部に、それぞれ外向きフランジ(13a)(14a)が一体に形成されており、両構成部材(13)(14)の外向きフランジ(13a)(14a)どうしがろう付されている。

ケーシング(2)内における右側壁(6)と左側壁(7)との間でかつ冷却液入口(11)と冷却液出口(12)との間の部分に、前後方向にのびかつ冷却液が前後方向（右側壁(6)および左側壁(7)の長さ方向）に流れる複数の流路(15)が左右方向に並んで形成されており、これにより複数の流路からなる並列流路部分(16)が設けられている。並列流路部分(16)には、連続して並んだ複数の流路(15)からなりかつ通路抵抗の異なる複数、ここでは２つのの流路群(17A)(17B)が左右方向（並列流路部分の幅方向）に並んで設けられている。以下、右側壁(6)側の流路群(17A)を第１流路群といい、左側壁(7)側の流路群(17B)を第２流路群というものとする。第１流路群(17A)の通路抵抗は、第２流路群(17B)の通路抵抗よりも大きくなっている。すなわち、各流路群(17A)(17B)の通路抵抗が、右側壁(6)側端部の第１流路群(17A)で最も大きくなっているとともに、左側壁(7)側端部の第２流路群(17B)に向かって徐々に小さくなっている。

並列流路部分(16)の各流路群(17A)(17B)は、波頂部(18a)(19a)、波底部(18b)(19b)および波頂部(18a)(19a)と波底部(18b)(19b)とを連結する垂直状連結部(18c)(19c)からなる１つのアルミニウム製コルゲートフィン(18)(19)によって構成されている。各コルゲートフィン(18)(19)の波頂部(18a)(19a)がケーシング(2)の頂壁(3)に、波底部(18b)(19b)がケーシング(2)の底壁(4)にそれぞれろう付されている。第１流路群(17A)を構成するコルゲートフィン(18)のフィンピッチは、第２流路群(17B)を構成するコルゲートフィン(19)のフィンピッチよりも小さくなっており、これにより第１流路群(17A)の通路抵抗が第２流路群(17B)の通路抵抗よりも大きくなっている。なお、両コルゲートフィン(18)(19)の肉厚は等しくなっている。

ケーシング(2)内における並列流路部分(16)よりも上流側（前側）の部分が冷却液入口(11)に通じる入口ヘッダ部(21)となされるとともに、並列流路部分(16)よりも下流側（後側）の部分が冷却液出口(12)に通じる出口ヘッダ部(22)となされている。ケーシング(2)全体の内部高さ、すなわち入口ヘッダ部(21)、出口ヘッダ部(22)および並列流路部分(16)の高さは等しくなっている。また、入口ヘッダ部(21)および出口ヘッダ部(22)の前後方向の幅は全長にわたってい等しくなっている。入口ヘッダ部(21)における冷却液入口(11)に通じる右側壁(6)側の流入端部(21a)の形状、ならびに出口ヘッダ部(22)における冷却液出口(12)に通じる右側壁(6)側の流出端部(22a)の形状は方形であり、入口ヘッダ部(21)の流入端部(21a)の幅（前後方向の幅）と、出口ヘッダ部(22)の流出端部(22a)の幅（前後方向の幅）とは等しくなっている。また、図２に示すように、並列流路部分(16)の断面形状は方形である。

ここで、並列流路部分(16)の左右方向の幅をａmm、並列流路部分(16)の流路(15)の前後方向の長さをｂmmとした場合、ａ≧ｂとなっている。また、並列流路部分(16)の左右方向の幅をａmm、並列流路部分(16)の流路(15)の前後方向の長さをｂmmとし、さらに入口ヘッダ部(21)の流入端部(21a)および出口ヘッダ部(22)の流出端部(22a)の幅をｃmm、入口ヘッダ部(21)、出口ヘッダ部(22)および並列流路部分(16)の高さを１０mm以下とした場合、ｂｃ／ａ^２≦０．１５という関係を満たしていることが好ましい。また、並列流路部分(16)の第１流路群(17A)の通路抵抗をＲａ、第２流路群(17B)の通路抵抗をＲｃとした場合、Ｒｃ＝Ｒａ×Ｃ、およびＣ＝０．５〜０．９という関係を満たしていることが好ましい。さらに、並列流路部分(16)の左右方向の幅をａmmとし、並列流路部分(16)の第１流路群(17A)の左右方向の幅をｄとした場合、ｄ＝ａ×Ｋ、およびＫ＝０．１５〜０．８という関係を満たしていることが好ましい。

発熱体である半導体素子(P)は、板状絶縁部材(I)を介してケーシング(2)の頂壁(3)外面に接合されている。

上記構成の液冷式冷却装置(1)において、冷却液入口(11)から流入端部(21a)を通って入口ヘッダ部(21)内に流入した冷却液は、並列流路部分(16)の全流路(15)に分流し、全流路(15)内を後方に流れる。このとき、第２流路群(17B)の通路抵抗が第１流路群(17A)の通路抵抗よりも小さくなっていることによって、並列流路部分(16)の全流路(15)での流速分布、すなわち並列流路部分(16)の幅方向の流速分布が均一化される。

並列流路部分(16)の流路(15)内を後方に流れた冷却液は、出口ヘッダ部(22)内に入るとともに、出口ヘッダ部(22)内を右方に流れ、出口ヘッダ部(22)における左側壁(7)側の流出端部(22a)を通って冷却液出口(12)から流出する。

そして、半導体素子(P)から発せられる熱は、絶縁部材(I)、ケーシング(2)の頂壁(3)およびコルゲートフィン(18)(19)を経て流路(15)内を流れる冷却液に伝わり、半導体素子(P)が冷却される。

参考のために、並列流路部分(16)の全流路(15)での平均流速に対する各部の流路(15)を流れる水の流速の流速比（局所流速／平均流速）を、図４に実線で示す。また、両流路群(17A)(17B)の通路抵抗が等しい場合の並列流路部分(16)の全流路(15)での平均流速に対する各部の流路(15)を流れる水の流速の流速比（局所流速／平均流速）を、図４に破線で示す。

実施形態２
この実施形態は図５に示すものである。

この実施形態の液冷式冷却装置(25)の場合、並列流路部分(16)の第１流路群(17A)は１つのコルゲートフィン(18)によって構成され、第２流路群(17b)は、波頂部（図示略）、波底部（図示略）、および波頂部と波底部とを連結する連結部(26a)からなる複数、ここでは２つのアルミニウム製コルゲートフィン(26)が前後方向（冷却液の流れ方向）に間隔をおいて並べられることにより構成されている。各コルゲートフィン(18)(26)の波頂部がケーシング(2)の頂壁(3)に、波底部がケーシング(2)の底壁(4)にそれぞれろう付されている。第１流路群(17A)のコルゲートフィン(18)のフィンピッチと、第２流路群(17B)の両コルゲートフィン(26)のフィンピッチとは等しくなっている。なお、両コルゲートフィン(18)(26)の肉厚は等しくなっている。そして、第２流路群(17B)を構成する両コルゲートフィン(26)間に間隙が存在することによって、第１流路群(17A)の通路抵抗が第２流路群(17B)の通路抵抗よりも大きくなっている。

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。

実施形態３
この実施形態は図６に示すものである。

この実施形態の液冷式冷却装置(30)の場合、並列流路部分(16)の第２流路群(17B)における２つのコルゲートフィン(26)間の間隙に、波頂部（図示略）、波底部（図示略）、および波頂部と波底部とを連結する連結部(31a)からなる１つのアルミニウム製コルゲートフィン(31)が配置されている。コルゲートフィン(31)のフィンピッチは、第１流路群(17A)のコルゲートフィン(18)のフィンピッチよりも大きくなっている。すなわち、並列流路部分(16)の第２流路群(17B)が、波頂部、波底部、および波頂部と波底部とを連結する連結部(26a)(31a)からなる複数のコルゲートフィン(26)(31)が前後方向（冷却液の流れ方向）に並べられることにより構成され、第２流路群(17B)の全コルゲートフィン(26)(31)のうち前後両端の２つのコルゲートフィン(26)のフィンピッチが、第１流路群(17A)のコルゲートフィン(18)のフィンピッチと等しくなっているとともに、第２流路群(17B)の中央部のコルゲートフィン(31)のフィンピッチが、第１流路群(17A)のコルゲートフィン(18)のフィンピッチよりも大きくなっている。そして、第２流路群(17B)を構成する両コルゲートフィン(26)間に間隙に配置されたコルゲートフィン(31)のフィンピッチが、第１流路群(17A)のコルゲートフィン(18)のフィンピッチよりも大きくなっていることによって、第１流路群(17A)の通路抵抗が第２流路群(17B)の通路抵抗よりも大きくなっている。なお、全コルゲートフィン(18)(26)(31)の肉厚は等しくなっている。

その他の構成は実施形態２の液冷式冷却装置(25)と同様である。

実施形態４
この実施形態は図７および図８に示すものである。

この実施形態の液冷式冷却装置の場合、並列流路部分(16)の第１流路群(17A)が、波頂部(36a)、波底部(36b)、および波頂部(36a)と波底部(36b)とを連結する連結部(36c)からなる１つのアルミニウム製コルゲートフィン(36)によって構成されている。第１流路群(17A)のコルゲートフィン(36)の波頂部(36a)、波底部(36b)および連結部(36c)は平面から見て蛇行している。また、第２流路群(17B)を構成するコルゲートフィン(18)は、実施形態１の第１流路群(17A)のコルゲートフィン(18)と同一の構成であり、波頂部、波底部および連結部(18c)が平面から見て１直線状となっている。なお、両流路群(17A)(17B)のコルゲートフィン(36)(18)のフィンピッチは等しくなっている。なお、両コルゲートフィン(36)(18)の肉厚は等しくなっている。そして、第１流路群(17A)のコルゲートフィン(36)の波頂部(36a)、波底部(36b)および連結部(36c)は平面から見て蛇行しており、第２流路群(17B)のコルゲートフィン(18)の波頂部、波底部および連結部(18c)が平面から見て１直線状となっていることによって、第１流路群(17A)の通路抵抗が第２流路群(17B)の通路抵抗よりも大きくなっている。

実施形態５
この実施形態は図９〜図１１に示すものである。

この実施形態の液冷式冷却装置(40)の場合、並列流路部分(16)には、連続して並んだ複数の流路(15)からなりかつ通路抵抗の異なる複数、ここでは３つの流路群(41A)(41B)(41C)が左右方向（並列流路部分の幅方向）に並んで設けられている。以下、右側壁側(6)側の流路群(41A)を第１流路群といい、第１流路群(41A)の左隣の流路群(41B)を第２流路群といい、左側壁(7)側の流路群(41C)を第３流路群というものとする。

並列流路部分(16)の第１流路群(41A)は、波頂部(42a)、波底部(42b)、および波頂部(42a)と波底部(42b)とを連結する連結部(42c)からなり、連結部(42c)に上下方向にのびる複数のルーバ(43)が前後方向に並んで形成されている１つのアルミニウム製コルゲートフィン(42)によって構成されている。

第２流路群(41B)を構成するコルゲートフィン(36)は、実施形態４の第１流路群(17A)のコルゲートフィン(36)と同一の構成であり、波頂部、波底部および連結部(36c)は平面から見て蛇行している。また、第３流路群(41C)を構成するコルゲートフィン(18)は、実施形態１の第１流路群(17A)のコルゲートフィン(18)と同一の構成であり、波頂部、波底部および連結部(18c)が平面から見て１直線状となっている。なお、３つの両流路群(41A)(41B)(41C)のコルゲートフィン(42)(36)(18)のフィンピッチは等しくなっている。なお、全コルゲートフィン(42)(36)(18)の肉厚は等しくなっている。そして、第１流路群(41A)のコルゲートフィン(42)の連結部(42c)に複数のルーバ(43)が形成され、第２流路群(41B)のコルゲートフィン(36)の波頂部、波底部および連結部(36c)は平面から見て蛇行しており、第３流路群(41C)のコルゲートフィン(18)の波頂部、波底部および連結部(18c)が平面から見て１直線状となっていることによって、第１流路群(41A)の通路抵抗が第２流路群(41B)の通路抵抗よりも大きく、第２流路群(41B)の通路抵抗が第３流路群(41C)の通路抵抗よりも大きくなっている。すなわち、各流路群(41A)(41B)(41C)の通路抵抗が、右側壁(6)側端部の第１流路群(41A)で最も大きくなっているとともに、左側壁(7)側端部の第３流路群(41C)に向かって徐々に小さくなっている。

ここで、並列流路部分(16)の左右方向の幅をａmm、並列流路部分(16)の流路(15)の前後方向の長さをｂmmとした場合、ａ≧ｂとなっている。また、並列流路部分(16)の左右方向の幅をａmm、並列流路部分(16)の流路(15)の前後方向の長さをｂmmとし、さらに入口ヘッダ部(21)の流入端部(21a)および出口ヘッダ部(22)の流出端部(22a)の幅をｃmm、入口ヘッダ部(21)、出口ヘッダ部(22)および並列流路部分(16)の高さを１０mm以下とした場合、ｂｃ／ａ^２≦０．１５という関係を満たしていることが好ましい。また、並列流路部分(16)の第１流路群(41A)の通路抵抗をＲａ、第２流路群(41B)の通路抵抗をＲｂ、第３流路群(41C)の通路抵抗をＲｃとした場合、Ｒｂ＝Ｒａ×Ｃ１、Ｒｃ＝Ｒａ×Ｃ２、Ｃ１＝０．５〜０．９、およびＣ２＝０．２〜０．７という関係を満たしていることが好ましい。さらに、並列流路部分(16)の左右方向の幅をａmmとし、並列流路部分(16)の第１流路群(41A)の左右方向の幅をｅ、並列流路部分(16)の第２流路群(41B)の左右方向の幅をｆとした場合、ｅ＝ａ×Ｋ、ｆ＝ａ×Ｋ、およびＫ＝０．１５〜０．５という関係を満たしていることが好ましい。

参考のために、並列流路部分(16)の全流路(15)での平均流速に対する各部の流路(15)を流れる水の流速の流速比（局所流速／平均流速）を、図１１に実線で示す。また、全流路群(41A)(41B)(41C)の通路抵抗が等しい場合の並列流路部分(16)の全流路(15)での平均流速に対する各部の流路(15)を流れる水の流速の流速比（局所流速／平均流速）を、図１１に破線で示す。

この発明の液冷式冷却装置は、たとえば車両などの半導体電力変換装置に適用され、半導体素子などの発熱体を冷却するのに好適に使用される。

(1)(25)(30)(35)(40)：液冷式冷却装置
(2)：ケーシング
(5)：周壁
(6)：右側壁（第１側壁）
(7)：左側壁（第２側壁）
(11)：冷却液入口
(12)：冷却液出口
(15)：流路
(16)：並列流路部分
(17A)(17B)：流路群
(18)(19)：コルゲートフィン
(18a)(19a)：波頂部
(18b)(19b)：波底部
(18c)(19c)：連結部
(21)：入口ヘッダ部
(22)：出口ヘッダ部
(26)：コルゲートフィン
(26a)：連結部
(31)：コルゲートフィン
(36)：コルゲートフィン
(36a)：波頂部
(36b)：波底部
(36c)：連結部
(41A)(41B)(41C)：流路群
(42)：コルゲートフィン
(42a)：波頂部
(42b)：波底部
(42c)：連結部
(43)：ルーバ

Claims

互いに対向する第１の側壁および第２の側壁を備えた周壁を有し、かつ第１の側壁の一端部に冷却液入口が形成されるとともに、第１の側壁の他端部に冷却液出口が形成されたケーシングを備えており、ケーシング内における第１および第２側壁間でかつ冷却液入口と冷却液出口との間の位置に、冷却液が第１および第２側壁の長さ方向に流れる複数の流路からなる並列流路部分が設けられ、ケーシング内における並列流路部分よりも上流側の部分が冷却液入口に通じる入口ヘッダ部となされるとともに、並列流路部分よりも下流側の部分が冷却液出口に通じる出口ヘッダ部となされている液冷式冷却装置であって、
並列流路部分に、複数の流路からなりかつ通路抵抗の異なる複数の流路群が、並列流路部分の幅方向に並んで設けられており、各流路群の通路抵抗が、第１側壁側端部の流路群で最も大きくなっているとともに、第２側壁側端部の流路群に向かって徐々に小さくなっている液冷式冷却装置。
並列流路部分の各流路群が、波頂部、波底部、および波頂部と波底部とを連結する連結部からなる１つのコルゲートフィンによって構成され、コルゲートフィンのフィンピッチが、各流路群を構成するコルゲートフィン毎に異なっており、第１側壁側端部の流路群のコルゲートフィンのフィンピッチが最も小さく、第２側壁側端部の流路群のコルゲートフィンのフィンピッチが最も大きくなっている請求項１記載の液冷式冷却装置。
並列流路部分に２つの流路群が設けられており、並列流路部分の各流路群が、波頂部、波底部、および波頂部と波底部とを連結する連結部からなる１つのコルゲートフィンによって構成され、第１側壁側の流路群のコルゲートフィンのフィンピッチが、第２側壁側の流路群のコルゲートフィンのフィンピッチよりも小さくなっている請求項１記載の液冷式冷却装置。
並列流路部分に２つの流路群が設けられており、並列流路部分の第１側壁側の流路群が、波頂部、波底部、および波頂部と波底部とを連結する連結部からなる１つのコルゲートフィンによって構成され、第２側壁側の流路群が、波頂部、波底部、および波頂部と波底部とを連結する連結部からなる複数のコルゲートフィンが冷却液の流れ方向に間隔をおいて並べられることにより構成されている請求項１記載の液冷式冷却装置。
並列流路部分に２つの流路群が設けられており、並列流路部分の第１側壁側の流路群が、波頂部、波底部、および波頂部と波底部とを連結する連結部からなる１つのコルゲートフィンによって構成され、第２側壁側の流路群が、波頂部、波底部、および波頂部と波底部とを連結する連結部からなる複数のコルゲートフィンが冷却液の流れ方向に並べられることにより構成され、第２側壁側の流路群のコルゲートフィンのうち少なくとも１つのコルゲートフィンのフィンピッチが、第１側壁側の流路群のコルゲートフィンのフィンピッチと等しくなっているとともに、第２側壁側の流路群の複数のコルゲートフィンのうち他のコルゲートフィンのフィンピッチが、第１側壁側の流路群のコルゲートフィンのフィンピッチよりも大きくなっている請求項１記載の液冷式冷却装置。
並列流路部分に２つの流路群が設けられており、並列流路部分の各流路群が、波頂部、波底部、および波頂部と波底部とを連結する連結部からなる１つのコルゲートフィンによって構成され、第１側壁側の流路群のコルゲートフィンの波頂部、波底部および連結部が平面から見て蛇行し、第２側壁側の流路群のコルゲートフィンの波頂部、波底部および連結部が平面から見て１直線状である請求項１記載の液冷式冷却装置。
並列流路部分に３つの流路群が設けられており、並列流路部分の各流路群が、波頂部、波底部、および波頂部と波底部とを連結する連結部からなる１つのコルゲートフィンによって構成され、第１側壁側端部の流路群のコルゲートフィンの連結部に複数のルーバが連結部の長さ方向に並んで形成され、第２側壁側端部の流路群のコルゲートフィンの波頂部、波底部および連結部が平面から見て１直線状であり、中間部の流路群のコルゲートフィンの波頂部、波底部および連結部が平面から見て蛇行している請求項１記載の液冷式冷却装置。