JPH0412376Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、半導体素子冷却装置に用いる凝縮
器に関し、さらに詳しくいえば、サイリスタ、ダ
イオード、トランジスタ等の半導体素子の許容上
限温度以下の温度で蒸発する液状の冷媒を封入す
るタンク部および放熱部を備えており、冷媒中に
半導体素子を浸漬し、冷媒の沸騰と凝縮を利用し
て半導体素子を冷却する冷却装置において、放熱
部として用いられる凝縮器に関する。

たとえば、電車等において、車速制御用にサイ
リスタが用いられているが、サイリスタから発生
する熱を効率良く放熱して速やかにサイリスタを
冷却する必要があり、そのために半導体素子冷却
装置が載せられている。

従来、この種半導体素子冷却装置の凝縮器とし
ては、多数のプレート・フインと、プレート・フ
インを貫通した多数の冷媒流通管とよりなり、冷
媒流通管を拡管することにより両者を密着させた
ものが使用されている。

このような凝縮器では冷却用空気はプレート・
フイン間を自然対流するようになつている。冷却
用空気が自然対流する場合には、一定の伝熱面積
において、交換熱量が最大となる最適のフインピ
ツチが存在し、そのピツチが７〜10mmであること
が知られている。つまり、フインピツチがおのず
から決まつてしまうため、単位容積当りの伝熱面
積が決まつてしまい、性能を向上させるためには
容積を大きくして伝熱面積を増加する必要があ
る。したがつて、半導体素子冷却装置全体が大型
化し、コンパクトなことを要求される車載用には
不適当である。

この考案は上記実情に鑑みてなされたものであ
つて、単位容積当りの伝熱面積が増加し、性能の
向上を図ることのできる凝縮器を提供することを
目的とする。

この考案による凝縮器は、ガス状冷媒通路を有
する偏平中空体が並列状に複数配置され、隣り合
う偏平中空体どうしの間にアルミニウム押出型材
製放熱フインが介在させられ、放熱フインが、縦
長の平板状部と、平板状部の両面のうち少くとも
いずれか一面に一体的に設けられた長さ方向に伸
びる複数の突出部とからなり、かつ平板状部の両
側縁で偏平中空体に接合されているものである。

この考案による凝縮器は上述のように構成され
ているので、従来の凝縮器よりも放熱フインの伝
熱面積が大きくなる。したがつて、従来の凝縮器
よりも単位容積当りの伝熱面積が大きくなつて大
幅な性能の向上を図ることができるとともに、半
導体素子冷却装置全体のコンパクト化を図ること
が可能になり、車載用としてきわめて有利であ
る。

この考案を、以下図面に示す実施例について説
明する。以下の説明において、前後とは第１図を
基準とし、前とは同図下側を指し、後とは同図上
側を指すものとする。また、左右とは第１図に向
つていうものとする。

第１図ないし第４図には、半導体素子冷却装置
１が示されている。

半導体素子冷却装置１は、半導体素子の許容上
限温度以下の温度で沸騰するフロン等の液状冷媒
Ｃを封入しておくための冷媒密閉タンク２と、タ
ンク２の上方に配置され、かつタンク２と連通さ
せられた凝縮器３とを備えている。

冷媒密閉タンク２内には、半導体素子４と冷却
フイン５とが交互に層状に重ね合せられたものが
配置されて図示しない適当な手段で支持され、液
状冷媒Ｃ中に浸漬されている。半導体素子４には
電力供給線６により電力が供給されるようになつ
ている。円板状の冷却フイン５の表面全体のうち
半導体素子取付部を除いて全面を覆うようにアル
ミニウム粉体がろう付され、多孔質層が形成され
ている。この多孔質層の孔が蒸気泡の沸騰核とな
り、液状冷媒Ｃが半導体素子４から発生する熱に
より容易に沸騰するようになつている。

凝縮器３は、並列状に配置された複数の横長方
形偏平中空体７と、隣り合う偏平中空体７どうし
の間に介在させられたアルミニウム押出型材製放
熱フイン８とよりなる。

偏平中空体７は、対向状に配置された１対のア
ルミニウム・ブレージングシート製プレート１０
の周縁どうしを、アルミニウム製（アルミニウム
合金製も含む。以下同じ）の額縁状連結部材１１
を介してろう付することにより形成されている。
偏平中空体７内には前後方向に伸びる多数の凹凸
のすじを有するアルミニウム製コルゲート・フイ
ン１２が配置されてプレート１０内面にろう付さ
れており、このコルゲート・フイン１２により偏
平中空体７内に前後方向に伸びる多数の冷媒通路
１３が形成されている。コルゲート・フイン１２
の長さはプレート１０の長さよりも短くなつてお
り、前後両端ですべての冷媒通路１３が連通させ
られている。各偏平中空体７の連結部材１１にお
ける前辺部の上端および下端、ならびに後辺部の
上端にそれぞれ開口１４，１５，１６が形成され
ている。そして、すべての偏平中空体７の前部上
端および下端、ならびに後部上端がそれぞれアル
ミニウム製ヘツダ１８，１９，２０に接続されて
おり、開口１４，１５，１６によつて各偏平中空
体７内部とヘツダ１８，１９，２０とがそれぞれ
連通させられている。後部上端のヘツダ２０とタ
ンク２とは、ガス状冷媒流通管２１によつて連通
状に接続されている。ガス状冷媒流通管２１の下
端はタンク２内の頂部に開口している。前部下端
のヘツダ１９とタンク２とは、液状冷媒流通管２
２によつて連通状に接続されている。液状冷媒流
通管２２はタンク２の頂壁を貫通して下方に伸び
ており、その下端はタンク２内の底部に開口して
いる。前部上端のヘツダ１８の上方には空気溜２
３が配置され、ヘツダ１８と空気溜２３とが連通
管２４により連通状に接続されている。空気溜２
３には、半導体素子冷却装置１内を真空引きする
とともに装置１内部に冷媒を入れるための管２５
が固着されている。この管２５は、冷媒を入れた
後閉塞されている。そして、冷媒Ｃを封入するさ
いにまぎれ込んだ空気はフロンよりも軽いので、
空気溜２３内に押し上げられている。

放熱フイン８は、隣り合う偏平中空体７間の間
隔と等しい幅の縦長の平板状部８ａと、平板状部
８ａの両面に幅方向に所定間隔をおいて一体的に
設けられ、かつ上下方向に伸びる突出部８ｂとか
らなる。平板状部８ａの左右両側縁には、平板状
部８ａと直交しかつ幅の中間部で平板状部８ａと
連なる接合部８ｃが一体的に設けられており、こ
の接合部８ｃが偏平中空体７外面に密着させられ
てろう付されている。接合部８ｃの前後両側縁
は、それぞれ平板状部８ａ前面の突出部８ｂの前
側縁および平板状部８ａ後面の突出部８ｂの後側
縁よりも若干前方および後方に位置している。平
板状部８ａ前面の突出部８ｂおよび後面の突出部
８ｂは左右の同一位置に設けられており、すべて
等しい幅である。

このような構成において、半導体素子４から発
生した熱は冷却フイン５およびアルミニウム粉体
を経て液状冷媒Ｃに伝わる。このとき、冷却フイ
ン５表面におけるアルミニウム粉体で形成された
多孔空隙が蒸気泡の沸騰核となり、液状冷媒Ｃが
上記熱により容易に沸騰させられる。こうして発
生したガス状冷媒は、ガス状冷媒流通管２１内を
上昇し、ヘツダ２０を経て各偏平中空体７内に分
散して入る。偏平中空体７の冷媒通路１３内を流
通する間に、ガス状冷媒の有する熱は、プレート
１０および放熱フイン８を経て偏平中空体７間を
自然対流する空気に放熱されてガス状冷媒が凝縮
する。凝縮した液状冷媒はヘツダ１９に集められ
た後液状冷媒流通管２２内を流れて落ちてタンク
２に戻る。このような動作を繰返して半導体素子
４が冷却される。

半導体素子冷却装置１はたとえばつぎのように
して組み立てられる。

まず、プレート１０、コルゲート・フイン１
２、連結部材１１および放熱フイン８を所定の位
置にセツトし、真空ろう付法により同時にろう付
することにより凝縮器３を形成する。つぎに、ヘ
ツダ１８，１９，２０および作動液溜２３を溶接
する。その後、ガス状冷媒流通管２１および液状
冷媒流通管２２を、それぞれタンク２および凝縮
器３に溶接する。

第５図および第６図には放熱フインの変形例が
示されている。

第５図の放熱フイン２８は、平板状部２８ａ前
面の突出部２８ｂと後面の突出部２８ｂとが左右
方向に互い違いに設けられたものである。第５図
において接合部は符号２８ｃで示す。なお、第５
図中、第１図ないし第４図と同一部分および同一
物には同一符号を付す。

第６図の放熱フイン３８は、平板状部３８ａの
両面に、それぞれ広幅の突出部３８ｂと狭幅の突
出部３８ｃとが交互に設けられたものである。平
板状部３８ａ前面の広幅の突出部３８ｂと平板状
部３８ａ後面の狭幅の突出部３８ｃ、および平板
状部３８ａ前面の狭幅の突出部３８ｃと平板状部
３８ａ後面の広幅の突出部３８ｂとがそれぞれ左
右の同一位置に設けられている。また、第６図に
おいて接合部は符号３８ｄで示す。

上記実施例においては、偏平中空体７は、対向
状に配置された１対のプレート１０と、プレート
１０の周縁どうしを連結する連結部材１１とより
なるが、これに限定されるものではなく、プレー
トの周縁に互いの方向に折曲げられた折曲部を設
けておき、折曲部の先端どうしを接合したもので
もよく、さらに偏平管からなるものでもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案による凝縮器を備えた半導体
素子冷却装置の平面図、第２図は同じく一部切欠
き側面図、第３図は第１図の部分拡大図、第４図
は第３図の−線にそう断面図、第５図は放熱
フインの変形例を示す第３図相当の図、第６図は
放熱フインの他の変形例を示す横断面図である。 ３……凝縮器、７……偏平中空体、８，２８，
３８……放熱フイン、８ａ，２８ａ，３８ａ……
平板状部、８ｂ，２８ｂ，３８ｂ，３８ｃ……突
出部、１３……ガス状冷媒通路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ガス状冷媒通路１３を有する偏平中空体７が並
   列状に複数配置され、隣り合う偏平中空体７どう
   しの間にアルミニウム押出型材製放熱フイン８，
   ２８，３８が介在させられ、放熱フイン８，２
   ８，３８が、縦長の平板状部８ａ，２８ａ，３８
   ａと、平板状部８ａ，２８ａ，３８ａの両面のう
   ち少なくともいずれか一面に一体的に設けられた
   長さ方向に伸びる複数の突出部８ｂ，２８ｂ，３
   ８ｂ，３８ｃとからなり、かつ平板状部８ａ，２
   ８ａ，３８ａの両側縁で偏平中空体７に接合され
   ている凝縮器。