JPH1117085A - 電子部品用冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、例えば、ＩＧＢＴモジュールのよ
うに発熱量が大きく強制冷却が必要な電子部品を冷却す
るための電子部品用冷却装置に関し、電子部品を熱交換
効率良く冷却することができる電子部品用冷却装置を提
供することを目的とする。 【解決手段】 外面に電子部品が装着される多穴管から
なるコールドプレート３３の一端開口端３３ａを封止
し、他端開口端３３ｂを長尺状の筒部材２５の下部に開
口するとともに、筒部材２５のコールドプレート３３の
突出方向と反対側に多穴管を蛇行してなる放熱プレート
３７を配置し、この放熱プレート３７の両端３７ｂ，３
７ｂを筒部材２５の上部に開口し、放熱プレート３７と
筒部材２５とを、上端および下端が開口される横断面四
角形形状の筐体２１，２３内に収容し、コールドプレー
ト３３を筐体２３の側壁から突出してなることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ＩＧＢＴ
（Insulated Gate Bipolar Transistor）モジュールの
ように発熱量が大きく強制冷却が必要な電子部品を冷却
するための電子部品用冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子部品を冷却するための電子部
品用冷却装置として、例えば、特開平８−１８６２１０
号公報に開示するものが知られている。図７は、この公
報に開示される電子部品用冷却装置を示すもので、この
電子部品用冷却装置では、冷媒が循環する冷媒空間を備
えたパネル部材１の突出部１ａに電子部品が搭載される
コールドプレート３が固定されている。

【０００３】また、パネル部材１の本体部１ｂの両側に
は、クラッド材５を介して多数のフィンが立設される櫛
形形状のフィン部材７が固定されている。このような電
子部品用冷却装置では、電子部品から発生した熱が、コ
ールドプレート３を介して突出部１ａに伝導される。こ
の伝導された熱により、突出部１ａ内の冷媒が蒸発して
冷媒蒸気になり、パネル部材１の本体部１ｂ内に流通さ
れ、フィン部材７を介して外気と熱交換される。

【０００４】そして、熱交換された冷媒は、冷却され凝
縮し突出部１ａ内に導かれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電子部品用冷却装置では、パネル部材１の本
体部１ｂに、フィン部材７を、各フィンの端部を当接し
た状態で固定しているため、フィン部材７とパネル部材
１との接触面積が少なく、熱交換効率が悪いという問題
があった。

【０００６】また、電子部品を、コールドプレート３を
介してパネル部材１に固定しているため、電子部品から
発生する熱の伝導効率が悪いという問題があった。本発
明は、かかる従来の問題点を解決するためになされたも
ので、電子部品を熱交換効率良く冷却することができる
電子部品用冷却装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の電子部品用冷
却装置は、外面に電子部品が装着される多穴管からなる
コールドプレートの一端開口端を封止し、他端開口端を
長尺状の筒部材の下部に開口するとともに、前記筒部材
の前記コールドプレートの突出方向と反対側に多穴管を
蛇行してなる放熱プレートを配置し、この放熱プレート
の両端を前記筒部材の上部に開口し、前記放熱プレート
と前記筒部材とを、上端および下端が開口される横断面
四角形形状の筐体内に収容し、前記コールドプレートを
前記筐体の側壁から突出してなることを特徴とする。

【０００８】請求項２の電子部品用冷却装置は、請求項
１記載の電子部品用冷却装置において、前記放熱プレー
トの平坦対向部に、コルゲートフィンを配置してなるこ
とを特徴とする。請求項３の電子部品用冷却装置は、請
求項１または請求項２記載の電子部品用冷却装置におい
て、前記放熱プレートの前記筒部材側を下方に向けて傾
斜してなることを特徴とする。

【０００９】（作用）請求項１の電子部品用冷却装置で
は、筐体から突出されるコールドプレートに電子部品が
装着され、この電子部品から発生した熱が、コールドプ
レートを介してコールドプレート内の冷媒に伝導され
る。この伝導により冷媒が蒸発し、気泡となった冷媒蒸
気がコールドプレートの他端開口端を通り筒部材内を上
昇し放熱プレート内に流入される。

【００１０】放熱プレート内に流入された冷媒蒸気は、
放熱プレートを介して外気と熱交換され、熱交換された
外気は、筐体内を上昇し上端開口から排出される。ま
た、熱交換により放熱プレート内で冷却され凝縮し環流
される冷媒は、筒部材内に下降される。そして、冷媒の
蒸発，凝縮および環流が繰り返されることで、電子部品
が冷却される。

【００１１】請求項２の電子部品用冷却装置では、放熱
プレートの平坦対向部に、コルゲートフィンが配置さ
れ、より高い熱交換効率で冷媒蒸気が外気と熱交換され
る。請求項３の電子部品用冷却装置では、放熱プレート
の筒部材側が下方に向けて傾斜され、放熱プレート内で
凝縮し環流される冷媒が留まることなく、容易に筒部材
内に下降される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて詳細に説明する。図１ないし図３は、本発明の電
子部品用冷却装置の一実施形態を示すもので、この実施
形態の電子部品用冷却装置は、例えば、電車等の電気車
両の交流・直流変換等，あるいは工作機のモーター駆動
等を行う発熱量の大きい電子部品の冷却に用いられる。

【００１３】図において符号２１および符号２３は、筐
体本体および前蓋である。筐体本体２１は横断面コ字状
をしており、この筐体本体２１の側壁の前面側には、前
蓋２３取付用の取付穴２１ａが複数形成されている。前
蓋２３の前面には装置取付穴２３ａが形成され、側面に
は、筐体本体２１への取付穴２３ｂが形成されている。

【００１４】前蓋２３の下部には、縦長形状の開口穴２
３ｃが形成され、この開口穴２３ｃに沿って前蓋２３の
筐体本体２１側の内面には、横断面凹円弧状のパイプ支
持壁２３ｄが形成されている。パイプ支持壁２３ｄに
は、円筒パイプ２５が当接されている。この円筒パイプ
２５の下端開口および上端開口には、パッチエンド２７
およびパッチエンド２９が固定され、パッチエンド２９
には、冷媒封入用のチューブ２９ａが形成されている。

【００１５】円筒パイプ２５の下部には、前蓋２３の開
口穴２３ｃに対応する下部開口穴２５ａが形成されてい
る。この開口穴２５ａには、前蓋２３の開口穴２３ｃを
介して、溝形状のウイックが複数形成される多穴管から
なるコールドプレート３３の他端開口端３３ｂが固定さ
れている。

【００１６】このコールドプレート３３の一端開口端３
３ａは、パッチエンド３５により封止されている。コー
ルドプレート３３上には、電子部品が直接搭載される。
また、円筒パイプ２５の上部の両側面には、縦長形状の
一対の上部開口穴２５ｂが軸長方向に所定間隔を置いて
２箇所形成されている。

【００１７】これ等上部開口穴２５ｂは、上端を前蓋２
３側に向けて傾斜されている。円筒パイプ２５の下部開
口穴２５ａと反対側には、内部に溝形状のウイックが複
数形成される多穴管を、複数箇所折曲して蛇行状に形成
される放熱プレート３７が配置されている。この放熱プ
レート３７は、横断面開口が上下方向に向けられてお
り、両側には、補強プレート３８が配置されている。

【００１８】この補強プレート３８と放熱プレート３７
の間，および放熱プレート３７の平坦対向部３７ａの間
には、コルゲートフィン３９が複数配置されている。そ
して、放熱プレート３７の両端開口３７ｂ，３７ｂが、
この放熱プレート３７の円筒パイプ２５側を下方に傾け
て、円筒パイプ２５の上部開口穴２５ｂに当接されてい
る。

【００１９】上述した電子部品用冷却装置では、筐体本
体２１，前蓋２３，パッチエンド２７，パッチエンド２
９，コールドプレート３３，パッチエンド３５および放
熱プレート３７は、例えば、アルミニウム合金等により
形成され、円筒パイプ２５，補強プレート３８およびコ
ルゲートフィン３９はアルミニウムのクラッド材等によ
り形成されている。

【００２０】上述した電子部品用冷却装置は、以下述べ
るようにして製造される。すなわち、先ず、放熱プレー
ト３７に補強プレート３８およびコルゲートフィン３９
が仮固定され、この放熱プレート３７およびパッチエン
ド２７，２９が、円筒パイプ２５に仮固定される。

【００２１】次に、この状態で、円筒パイプ２５の外周
が、前蓋２３のパイプ支持壁２３ｄに当接される。ま
た、コールドプレート３３にパッチエンド３５が仮固定
され、このコールドプレート３３が、前蓋２３の開口穴
２３ｃに仮固定され、組付が完了する。次に、熱処理炉
内で、各部が一体ろう付けされ、この後、一体ろう付け
された前蓋２３が、ビス等により筐体本体２１に取り付
けられる。

【００２２】そして、パッチエンド２９のチューブ２９
ａを通して円筒パイプ２５内が真空にされ、さらに、チ
ューブ２９ａから、例えば、代替フロン等からなる冷媒
４１が流入され、チューブ２９ａが溶融封止され、電子
部品用冷却装置が製造される。以上のように構成された
電子部品用冷却装置では、図４に示すように、コールド
プレート３３に装着される電子部品から発生した熱が、
コールドプレート３３に伝導され、伝熱された熱によ
り、コールドプレート３３内の冷媒４１が蒸発し、気泡
となった冷媒蒸気４１ａは、円筒パイプ２５内を上昇し
放熱プレート３７内に流入される。

【００２３】放熱プレート３７内に流入された冷媒蒸気
４１ａは、放熱プレート３７およびコルゲートフィン３
９を介して外気４３と熱交換され、熱交換された外気４
３は、筐体本体２１内を上昇し上端開口から排出され
る。また、熱交換により冷却され凝縮した冷媒４１は、
円筒パイプ２５内に下降される。

【００２４】この際、コールドプレート３３および放熱
プレート３７内に形成されるウイックにより、冷媒４１
および冷媒蒸気４１ａのコールドプレート３３内および
放熱プレート３７内の伝熱面積が大きくされており、高
い熱交換効率を有している。また、このウイックの毛細
管力により、放熱プレート３７内で凝縮される冷媒４１
の放熱プレート３７内での環流が促進され、凝縮された
冷媒４１が放熱プレート３７内に滞留されることが防止
される。

【００２５】そして、冷媒４１の蒸発，凝縮および環流
が繰り返されることで、電子部品が冷却される。以上の
ように構成された電子部品用冷却装置では、放熱プレー
ト３７を多穴管を蛇行して形成し筐体本体２１内に収容
したので、所定の大きさの筐体本体２１内に、大きい放
熱面積を有する放熱プレート３７を収容することがで
き、電子部品を高い熱交換効率で冷却することができ
る。

【００２６】また、コールドプレート３３を多穴管から
形成し、このコールドプレート３３に直接電子部品を搭
載したので、電子部品から発生する熱を、高い伝導効率
で冷媒４１へ伝導することができる。そして、放熱プレ
ート３７の平坦対向部３７ａに、コルゲートフィン３９
を配置したので、より高い熱交換効率で冷媒蒸気４１ａ
を外気４３と熱交換することができる。

【００２７】さらに、放熱プレート３７の円筒パイプ２
５側を下方に向けて傾斜したので、放熱プレート３７内
で凝縮し環流した冷媒４１を滞留させることなく、容易
に円筒パイプ２５内に下降することができる。また、内
部に溝形状のウイックが形成される多穴管を用いて、コ
ールドプレート３３および放熱プレート３７を形成し、
冷媒４１および冷媒蒸気４１ａのコールドプレート３３
および放熱プレート３７内の伝熱面積を大きくしたの
で、より高い熱交換効率で電子部品を冷却することがで
きる。

【００２８】そして、ウイックが形成される多穴管を用
いて放熱プレート３７を形成したので、このウイックの
毛細管力により、放熱プレート３７内で凝縮される冷媒
４１の放熱プレート３７内での環流を促進することがで
き、凝縮された冷媒４１の放熱プレート３７内への滞留
を防止することができる。図５および図６は、本発明の
電子部品用冷却装置の第２の実施形態（請求項１ないし
請求項３に対応する）を示している。

【００２９】この実施形態の電子部品用冷却装置では、
放熱プレート３７の両端開口３７ｂ側が下方に向けて折
曲されている。また、円筒パイプ２５の上部開口穴２５
ｂが、この円筒パイプ２５の軸長方向に沿って形成さ
れ、放熱プレート３７の平坦対向部３７ａおよびコルゲ
ートフィン３９の横断面を水平に保持した状態で、上部
開口穴２５ｂに、放熱プレート３７の両端開口３７ｂが
固定されている。

【００３０】この実施形態の電子部品用冷却装置におい
ても、第１の実施形態と略同一の効果を得ることができ
るが、この実施形態では、放熱プレート３７の両端を下
方に向けて折曲し、放熱プレート３７の平坦対向部３７
ａおよびコルゲートフィン３９の横断面を水平に保持す
ることで、筐体本体２１内の外気４３の流通方向を遮る
ものを最小限にしたので、外気４３を、より低い流通抵
抗で筐体本体２１内に上昇させることができ、より高い
熱交換効率で電子部品を冷却することができる。

【００３１】なお、上述した実施形態では、アルミニウ
ムのクラッド材を丸めて円筒パイプ２５を形成した例に
ついて述べたが、本発明はかかる実施形態に限定される
ものでなく、例えば、クラッド材を折曲して横断面四角
形形状のパイプを形成しても良い。

【００３２】

【発明の効果】請求項１の電子部品用冷却装置では、放
熱プレートを多穴管を蛇行して形成し筐体内に収容した
ので、所定の大きさの筐体内に、大きい放熱面積を有す
る放熱プレートを収容することでき、電子部品を高い熱
交換効率で冷却することができる。

【００３３】また、コールドプレートを多穴管から形成
し、この多穴管に直接電子部品を搭載したので、電子部
品から発生する熱を、高い伝導効率で冷媒へ伝導するこ
とができる。

【００３４】請求項２の電子部品用冷却装置では、放熱
プレートの平坦対向部に、コルゲートフィンを配置した
ので、より高い熱交換効率で冷媒蒸気を外気と熱交換す
ることができる。請求項３の電子部品用冷却装置では、
放熱プレートの筒部材側を下方に向けて傾斜したので、
放熱プレート内で凝縮し環流した冷媒を滞留させること
なく、容易に筒部材内に下降することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子部品用冷却装置の第１の実施形態
を示す分解斜視図である。

【図２】図１の斜視図である。

【図３】図２の側面図である。

【図４】電子部品が冷却される際の冷媒の流通状態を示
す断面図である。

【図５】本発明の電子部品用冷却装置の第２の実施形態
を示す分解斜視図である。

【図６】図５の正面図である。

【図７】従来の電子部品用冷却装置を示す分解斜視図で
ある。

【符号の説明】

２１ 筐体本体（筐体） ２３ 前蓋（筐体） ２５ 円筒パイプ（筒部材） ３３ コールドプレート ３３ａ 一端開口端 ３３ｂ 他端開口端 ３７ 放熱プレート ３７ａ 平坦対向部 ３７ｂ 両端開口（両端） ３９ コルゲートフィン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外面に電子部品が装着される多穴管から
   なるコールドプレート（３３）の一端開口端（３３ａ）
   を封止し、他端開口端（３３ｂ）を長尺状の筒部材（２
   ５）の下部に開口するとともに、前記筒部材（２５）の
   前記コールドプレート（３３）の突出方向と反対側に多
   穴管を蛇行してなる放熱プレート（３７）を配置し、こ
   の放熱プレート（３７）の両端（３７ｂ，３７ｂ）を前
   記筒部材（２５）の上部に開口し、前記放熱プレート
   （３７）と前記筒部材（２５）とを、上端および下端が
   開口される横断面四角形形状の筐体（２１，２３）内に
   収容し、前記コールドプレート（３３）を前記筐体（２
   ３）の側壁から突出してなることを特徴とする電子部品
   用冷却装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電子部品用冷却装置にお
   いて、 前記放熱プレート（３７）の平坦対向部（３７ａ）に、
   コルゲートフィン（３９）を配置してなることを特徴と
   する電子部品用冷却装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の電子部品
   用冷却装置において、 前記放熱プレート（３７）の前記筒部材（２５）側を下
   方に向けて傾斜してなることを特徴とする電子部品用冷
   却装置。