JPH0241497Y2

JPH0241497Y2 -

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Publication number: JPH0241497Y2
Application number: JP1983201870U
Authority: JP
Priority date: 1983-12-30
Filing date: 1983-12-30
Publication date: 1990-11-05
Also published as: JPS60111879U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野この考案は、例えばサイリスタ、ダイオード、
トランジスタのような半導体素子を冷却するため
に用いられる熱交換器に関する。

従来の技術従来の半導体素子冷却装置は、冷媒を収容する
タンク部と、冷媒流通管および放熱フインを備え
た放熱部とが別々につくられ、これらが互いに組
み合わせられて、溶接されるとともに、放熱部の
上端に空気溜め部が溶接により結合されていた
（例えば特開昭57−152150号公報参照）。

また半導体素子冷却装置ではないが、この種の
多板式熱交換器として、従来、上下板によつて構
成された縦長の偏平中空体が並列状に配置され、
隣り合う偏平中空体同志の間の下端部にリングを
介在させた状態で連通状に接続された熱交換器が
既に知られている（例えば、実開昭58−52478号
公報参照）。

考案が解決しようとする課題しかしながら、従来の前者の半導体素子冷却装
置では、タンク部と放熱部とが別々につくられる
ため、工数が非常に多くなり、装置の製造に手間
がかかつて、製造コストが高くついた。また相互
に別体のタンク部と放熱部とを組み合わせている
ために、冷却性能が劣るとともに、装置が大型と
なり、広い取付けスペースを必要とするという問
題があつた。

また後者の多板式熱交換器では、縦長の偏平中
空体を構成する上下板の周縁部に立上がり壁がそ
れぞれ設けられていて、上下板の立上がり壁が一
部重ね合わされた（オーバーラツプした）状態で
接合されていたため、上下板の成形が面倒である
とともに、偏平中空体の全周に渡つて立上がり壁
を密着させる必要があるため、シールが難しく、
密封不良を生じやすいという問題があつた。

この考案の目的は、上記の従来技術の問題を解
決し、非常にコンパクトで、しかも冷却性能が優
れているとともに、その製造をきわめて容易にか
つ安価になし得、かつ密封不良を生じ難い、半導
体素子冷却装置等に使用される熱交換器を提供し
ようとするにある。

課題を解決するための手段この発明は、上記の目的を達成するために、複
数個の縦長の偏平中空体と、下端部に孔を有する
一対の縦長のサイド・プレートと、左右両パイプ
とを備えており、偏平中空体とサイド・プレート
とが、サイド・プレートを左右両外側にして並列
状に配置され、すべての偏平中空体およびサイ
ド・プレートが、隣り合う偏平中空体同志、およ
び偏平中空体とサイド・プレートの間の下端部に
それぞれリングを介在させた状態で連通状に接続
され、リングの上方において隣り合う偏平中空体
同志、および偏平中空体とサイド・プレートの間
に放熱フインが介在せられている熱交換器におい
て、偏平中空体が下端に孔を有しかつ互いに対向
状に配置された一対の縦長の平プレートと、両平
プレートの周縁部、もしくは周縁部のうちの上縁
部を除く縁部同志の間に配置された連結壁とによ
つて構成され、上記平プレートは芯板の両面にろ
う材層を備えた薄手のブレージング・シートによ
りつくられるとともに、サイド・プレートが上記
平プレートの芯板よりも厚い芯板の両面にろう材
層を備えた厚手のブレージング・シートによりつ
くられており、各サイド・プレートの外面に、こ
れの下端部の孔の周縁部を除くように薄板よりな
る外装板が被せられて、サイド・プレート下端部
の孔周縁部の外面にろう材層の一部が表わされて
おり、左右両パイプのそれぞれ内側端部に、サイ
ド・プレート下端部の孔に嵌まり込む差込み部が
設けられるとともに、差込み部に沿つてかつ外側
に膨らんだ膨出部が設けられ、各パイプの差込み
部がサイド・プレート下端部の孔に差し込まれた
状態において、各パイプの膨出部が、該孔周縁部
のろう材層を介してサイド・プレートに接合され
ている、熱交換器を要旨としている。

作用上記熱交換器によれば、偏平中空体が下端に孔
を有する一対の縦長の平らなプレートと、両平プ
レートの縁部の間に配置された連結壁とによつて
構成されているから、プレートおよび連結壁の形
状が簡単で、とくにプレートは平らなものに孔を
あけるだけの加工をすれば良いから、従来のよう
なプレス加工が不要となる。

また一対の平プレートはブレージング・シート
によりつくられていて、これらの縁部に連結壁を
配置してろう付するものであるから、平プレート
の縁部と連結壁とが全体として充分に密着し、従
つて密封不良を生じ難い。

また左右両サイド・プレートは、それぞれブレ
ージング・シートによりつくられていて、これら
の下端部の孔周縁部の外面にろう材層の一部が表
わされ、左右両パイプの差込み部が、それぞれサ
イド・プレート下端部の孔に差し込まれた状態に
おいて、各パイプの膨出部が、ろう材層を介して
サイド・プレートの孔周縁部に接合されるもので
あるから、熱交換器の平プレート、連結壁、サイ
ド・プレートおよびパイプよりなる構成部材を、
順に積層状態に組み合わせて、例えば真空ろう付
法により一括してろう付することができ、従つて
熱交換器の製造をきわめて容易にかつ安価になし
得るものである。

勿論、例えば半導体素子を収めるタンク部と放
熱部とが一体に設けられているから、熱交換器
は、非常にコンパクトで、しかも冷却性能が優れ
ている。

またブレージング・シートによりつくられた各
サイド・プレートの外面に、これの下端部の孔の
周縁部を除くように薄板よりなる外装板が被せら
れているから、熱交換器は、外観が非常にきれい
である。

実施例つぎに、この考案の実施例を図面に基づいて説
明する。

なお、実施例は、この考案による熱交換器を半
導体素子冷却装置に適用した場合を示すものであ
る。

この明細書において、上下、左右および前後と
は第１図を基準とし、上とは第１図上側、下とは
同下側をいゝ、また左とは同図左側、右とは同右
側をいゝ、前とは同図図面紙葉の表側、後とは同
裏側をいうものとする。

図面において、１は半導体素子冷却装置で、こ
れは液状冷媒４を収容しかつこの液状冷媒に半導
体素子を浸漬するタンク部２と、タンク部２より
蒸発したガス状冷媒を凝縮させる放熱部３と、空
気溜め部１０とが一体に形成せられているもので
ある。

５は並列状に配置された多数の偏平中空体で、
各偏平中空体５は、互いに対向状に配置された一
対の縦長の略長方形の平プレート６と、両平プレ
ート６の周縁部同志の間に配置された略長方形の
環状の連結壁７とによつて構成されている。各平
プレート６の下端部には冷媒収容タンク部２を形
成するための若干縦に長い略長方形の孔８があけ
られるとともに、同上端部には空気溜め部１０を
形成するための横に長い略長方形の孔９があけら
れている。これらの孔８，９同志の中間において
両平プレート６同志の間隙に水平断面波形の内部
フイン１１が配置されている。

１２は一対の縦長の略長方形のサイド・プレー
トで、これらは偏平中空体５の左右両外側に配置
されており、各サイド・プレート１２の下端部に
はタンク部２を形成するための円形の孔１３があ
けられている。

ここで、各偏平中空体５の一対の平プレート６
は芯板１７の両面にろう材層１８を備えた薄手の
ブレージング・シート１６によりつくられ、また
左右一対のサイド・プレート１２は上記平プレー
ト６の芯板１７よりも厚い芯板２３の両面にろう
材層２４を備えた厚手のブレージング・シート２
２によりつくられている。

１４は隣り合う偏平中空体５同志、および偏平
中空体５とサイド・プレート１２の間の下端部に
孔８，１３を囲むようにそれぞれ介在させられた
下部リングで、これはタンク部２を形成するため
のものである。１５は同じく偏平中空体５同志、
および偏平中空体５とサイド・プレート１２の間
の上端部に孔９を囲むようにそれぞれ介在された
上部リングで、これは空気溜め部１０を形成する
ためのものである。

１９は下部リング１４と上部リング１５の中間
において隣り合う偏平中空体５同志および偏平中
空体５とサイド・プレート１２の間に介在された
垂直断面波形の外部放熱フイン、２０は左右両サ
イド・プレート１２の下端部に孔１３と連通状に
接続された一対のパイプ、２１は左右両サイド・
プレート１２の外面を被う薄板よりなる外装板
で、これによりブレージング・シート２２よりな
るサイド・プレート１２の外面が保護されてい
る。

左右両パイプ２０の各内端部には、薄肉の差込
み部２５が設けられるとともに、差込み部２５に
沿うように膨出部２６が設けられている。両パイ
プ２０の外端部にはフランジ２７が取り付けられ
るとともに、蓋２８が被め止められている。

タンク部２は、すべての偏平中空体５の下側孔
８の内側部分と、偏平中空体５同志および偏平中
空体５とサイド・プレート１２の間の下部リング
１４と、蓋２８を有する左右一対のパイプ２０に
よつて形成された空間部により構成されている。

放熱部３は、すべての偏平中空体５内の上下孔
８，９の中間部分すなわちタンク部２および空気
溜め部１０に連なりかつ内部フイン１１が収めら
れたガス状冷媒凝縮部４０と、放熱フイン１９の
存在する通風間隙部２９とによつて構成されてい
る。

空気溜め部１０は、すべての偏平中空体５の上
側孔９の内側部分と、偏平中空体５同志および偏
平中空体５とサイド・プレート１２の上端部とに
よつて形成された空間部により構成されている。

３０はタンク部２の冷媒に浸漬されたトランジ
スタ等の半導体素子、３１は冷却フインで、これ
らは交互に層状に重ね合わせられており、図示し
ない適宜の手段により水平状態に保持されてい
る。３２は半導体素子３０に電力を供給する電線
で、これの両端部は右側の蓋２８を貫通して外部
に取り出されている。３３は蓋２８の電線通過部
分に充填された絶縁材である。

３４は冷却装置１の右側サイド・プレート１２
の上端部に空気溜め部１０と連通するように接続
された細い導管で、この導管３４を通じて最初に
冷媒４が供給され、また冷却装置１内を減圧する
ため空気等が導管３４を経て吸引除去される。３
５は同じく右側サイド・プレート１２の上端部に
空気溜め部１０と連通するように接続された太い
Ｌ形の管で、これの先端部に冷却装置１内の圧力
が過大となつたときに作動する安全装置３６が取
り付けられている。３７は放熱部３の前後両側に
これをめぐるように取り付けられた横断面コ形の
一対のダクト接続部材、３８は冷却装置１の下端
部に設けられた左右一対の取付用脚である。

上記半導体素子冷却装置１は例えばつぎによう
にして製造される。

第６図に示すように、サイド・プレート１２
と、上下リング１４，１５および放熱フイン１９
と、偏平中空体５を構成すべき一対の平プレート
６と、連結壁７および内部フイン１１とを順に積
層状に組み合わせる。左右両サイド・プレート１
２の外面には外装板２１を重ね合わせるととも
に、両サイド・プレート１２の下端部の孔１３に
それぞれパイプ２０の差込み部２５を差し込んで
おく。そしてこの組合わせ状態ですべての部材を
例えば真空ろう付け法により同時に接合する。

ここで、各偏平中空体５の平プレート６と左右
一対のサイド・プレート１２は、共にアルミニウ
ムのブレージング・シート１６，２２よりつくら
れているが、その他の部材はすべてアルミニウム
のベア材によりつくられている。

サイド・プレート１２を構成するブレージン
グ・シート２２は、例えば厚さ4.5mm程度の厚い
芯板２３の両面にろう材層２４が設けられたもの
であり、したがつて強度が非常に大きい。これに
対し、偏平中空体５の平プレート６を構成するブ
レージング・シート１６は、例えば厚さ1.0〜1.2
mm程度の薄い芯板１７の両面にろう材層１８が設
けられたものである。

サイド・プレート１２のろう材層２４のクラツ
ド率、すなわち芯板２３に対するろう材層２４の
ろう材付着率は平プレート６のろう材層１８のク
ラツド率より小さくする。

というのは、両平プレート６，１２の芯板１
７，２３の厚みが極端に異なるので、サイド・プ
レート１２のろう材層２４のクラツド率を平プレ
ート６のろう材層１８のクラツド率と同じものと
すると、サイド・プレート１２のろう材が過多と
なり、真空ブレージングのさいのろう材溶融時に
薄い放熱フイン１９がこのろう材によつて溶かさ
れてしまい、接合不良が生じるからである。

サイド・プレート１２のろう材層２４のクラツ
ド率は、平プレート６のろう材層１８のクラツド
率の50％以下とするのが望ましい。

上記の構成を有する半導体素子冷却装置１にお
いて、タンク部２の液状冷媒４に浸漬された半導
体素子３０から熱が生じると、これが冷却フイン
３１を通じて冷媒４に速やかに伝達され、冷媒４
が蒸発せしめられる。冷媒４の蒸気はタンク部２
上方の偏平中空体５内を上昇して放熱部３に至
り、そこで内部フイン１１、平プレート６、およ
び外部放熱フイン１９を介して空気と熱交換させ
られて、熱を放出する。これにより冷媒４は凝縮
し、凝縮後偏平中空体５内を液滴となつて流下
し、タンク部２に戻る。そして、冷媒４のこのよ
うな作用が繰り返されて、半導体素子３０が冷却
される。

なお上記実施例においては、偏平中空体５の上
端部に空気溜め部１０が一体に設けられている
が、このような空気溜め部１０は偏平中空体５の
上方にこれとは別に設けるようにしてもよい。そ
の場合には、対向する一対の平プレート６の周縁
部のうちの上縁部を除く縁部を連結壁７を介して
相互に連結し、上端部は空気溜め部１０に通じる
ようにする。また場合によつては、空気溜め部１
０を省略することもある。

平プレート６およびサイド・プレート１２の形
状は、実施例にような略長方形だけでなく、その
他の形状であつても勿論よい。

上記実施例では、この考案を半導体素子冷却装
置に適用した場合を示したが、この考案は、その
他の熱交換器にも同様に適用することができる。

上記実施例の半導体素子冷却装置はアルミニウ
ム製であるが、これは銅その他の金属によりつく
られていてもよい。

考案の効果この考案は、上述のように、複数個の縦長の偏
平中空体と、下端部に孔を有する一対の縦長のサ
イド・プレートと、左右両パイプとを備えてお
り、偏平中空体とサイド・プレートとが、サイ
ド・プレートを左右両外側にして並列状に配置さ
れ、すべての偏平中空体およびサイド・プレート
が、隣り合う偏平中空体同志、および偏平中空体
とサイド・プレートの間の下端部にそれぞれリン
グを介在させた状態で連通状に接続され、リング
の上方において隣り合う偏平中空体同志、および
偏平中空体とサイド・プレートの間に放熱フイン
が介在せられている熱交換器において、偏平中空
体が下端に孔を有しかつ互いに対向状に配置され
た一対の縦長の平プレートと、両平プレートの周
縁部、もしくは周縁部のうちの上縁部を除く縁部
同志の間に配置された連結壁とによつて構成され
ているから、プレートおよび連結壁の形状が簡単
で、とくにプレートは平らなものに孔をあけるだ
けの加工をすれば良いから、従来のようなプレス
加工が不要となる。

また上記平プレートは、芯板の両面にろう材層
を備えた薄手のブレージング・シートによりつく
られるとともに、サイド・プレートが上記平プレ
ートの芯板よりも厚い芯板の両面にろう材層を備
えた厚手のブレージング・シートによりつくられ
ており、各サイド・プレートの外面に、これの下
端部の孔の周縁部を除くように薄板よりなる外装
板が被せられて、サイド・プレート下端部の孔周
縁部の外面にろう材層の一部が表わされており、
一方、左右両パイプのそれぞれ内側端部に、サイ
ド・プレート下端部の孔に嵌まり込む差込み部が
設けられるとともに、差込み部に沿つてかつ外側
に膨らんだ膨出部が設けられていて、各パイプの
差込み部がサイド・プレート下端部の孔に差し込
まれた状態において、各パイプの膨出部が、該孔
周縁部のろう材層を介してサイド・プレートに接
合されているものであるから、平プレート、連結
壁、サイド・プレートおよびパイプよりなる熱交
換器構成部材を、順に積層状態に組み合わせて、
例えば真空ろう付法により一括してろう付するこ
とができ、従つて熱交換器の製造を、きわめて容
易にかつ安価になし得るものである。

勿論、この考案による熱交換器は、例えば半導
体素子を収めるタンク部と放熱部とが一体に設け
られているから、熱交換器は、非常にコンパクト
で、取付けスペースが狭くてすみ、しかも冷却性
能が優れている。

またブレージング・シートによりつくられた各
サイド・プレートの外面に、これの下端部の孔の
周縁部を除くように薄板よりなる外装板が被せら
れているから、熱交換器は、外観が非常にきれい
であるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの考案の実施例を示すもので、第１図
は本考案品の部分切欠き正面図、第２図は同側面
図、第３図は第１図−線に沿う断面図、第４
図は第１図−線に沿う断面図、第５図は第１
図−線に沿う拡大断面図、第６図は分解斜視
図である。１……半導体素子冷却装置（熱交換器）、２…
…タンク部、３……放熱部、５……偏平中空体、
６……平プレート、７……連結壁、８……下側
孔、９……上側孔、１０……空気溜め部、１１…
…内部フイン、１２……サイド・プレート、１３
……孔、１４……リング、１６……薄手のブレー
ジング・シート、１７……薄い芯板、１８……ろ
う材層、１９……放熱フイン、２０……パイプ、
２１……外装板、２２……厚手のブレージング・
シート、２３……厚い芯板、２４……ろう材層、
２５……差込み部、２６……膨出部、２９……通
風間隙部、３０……半導体素子、４０……ガス状
冷媒凝縮部。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

複数個の縦長の偏平中空体５と、下端部に孔１
３を有する一対の縦長のサイド・プレート１２
と、左右両パイプ２０とを備えており、偏平中空
体５とサイド・プレート１２とが、サイド・プレ
ート１２を左右両外側にして並列状に配置され、
すべての偏平中空体５およびサイド・プレート１
２が、隣り合う偏平中空体５同志、および偏平中
空体５とサイド・プレート１２の間の下端部にそ
れぞれリング１４を介在させた状態で連通状に接
続され、リング１４の上方において隣り合う偏平
中空体５同志、および偏平中空体５とサイド・プ
レート１２の間に放熱フイン１９が介在せられて
いる熱交換器において、偏平中空体５が下端に孔
８を有しかつ互いに対向状に配置された一対の縦
長の平プレート６と、両平プレート６の周縁部、
もしくは周縁部のうちの上縁部を除く縁部同志の
間に配置された連結壁７とによつて構成され、上
記平プレート６が芯板１７の両面にろう材層１８
を備えた薄手のブレージング・シート１６により
つくられるとともに、サイド・プレート１２が上
記平プレート６の芯板１７よりも厚い芯板２３の
両面にろう材層２４を備えた厚手のブレージン
グ・シート２２によりつくられており、各サイ
ド・プレート１２の外面に、これの下端部の孔１
３の周縁部を除くように薄板よりなる外装板２１
が被せられて、サイド・プレート１２下端部の孔
１３周縁部の外面にろう材層２４の一部が表わさ
れており、左右両パイプ２０のそれぞれ内側端部
に、サイド・プレート１２下端部の孔１３に嵌ま
り込む差込み部２５が設けられるとともに、差込
み部２５に沿つてかつ外側に膨らんだ膨出部２６
が設けられ、各パイプ２０の差込み部２５がサイ
ド・プレート１２下端部の孔１３に差し込まれた
状態において、各パイプ２０の膨出部２６が、該
孔１３周縁部のろう材層２４を介してサイド・プ
レート１２に接合されている、熱交換器。