Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP2023023518A - 液冷ジャケット、および冷却装置 - Google Patents

液冷ジャケット、および冷却装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2023023518A
JP2023023518A JP2021129112A JP2021129112A JP2023023518A JP 2023023518 A JP2023023518 A JP 2023023518A JP 2021129112 A JP2021129112 A JP 2021129112A JP 2021129112 A JP2021129112 A JP 2021129112A JP 2023023518 A JP2023023518 A JP 2023023518A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow path
channel
width
liquid cooling
narrow
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2021129112A
Other languages
English (en)
Inventor
雅昭 花野
Masaaki Hanano
浩二 村上
Koji Murakami
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nidec Corp
Original Assignee
Nidec 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 Nidec Corp filed Critical Nidec Corp
Priority to JP2021129112A priority Critical patent/JP2023023518A/ja
Priority to DE102022207745.8A priority patent/DE102022207745A1/de
Priority to US17/879,038 priority patent/US20230044486A1/en
Priority to CN202210929355.3A priority patent/CN115900147A/zh
Publication of JP2023023518A publication Critical patent/JP2023023518A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • 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
    • F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/08—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by varying the cross-section of the flow channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
    • 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
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/048—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of ribs integral with the element or local variations in thickness of the element, e.g. grooves, microchannels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • 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
    • H05K7/20272—Accessories for moving fluid, for expanding fluid, for connecting fluid conduits, for distributing fluid, for removing gas or for preventing leakage, e.g. pumps, tanks or manifolds
    • 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
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0028—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cooling heat generating elements, e.g. for cooling electronic components or electric devices
    • F28D2021/0029—Heat sinks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

【課題】冷却性能を向上させる液冷ジャケットを提供する。【解決手段】冷媒Ｗが流れる方向に沿う方向を第１方向とし、第１方向に直交する方向を第２方向とし、第１方向及び第２方向に直交する方向を第３方向としたとき、液冷ジャケット２は、第２方向に幅を有する流路であり、かつ、第３方向一方側に放熱部材３を配置可能な冷媒流路２０を有する。冷媒流路は、幅狭流路部を含む。下流側を第１方向一方側Ｘ１とし、上流側を第１方向他方側Ｘ２としたとき、幅狭流路部の第３方向の幅は、幅狭流路部に対して第１方向一方側における流路の第３方向の幅及び幅狭流路部に対して第１方向他方側における流路の第３方向の幅よりも狭い。【選択図】図２

Description

本発明は、液冷ジャケットに関する。
従来、水冷に用いられるウォータージャケットが知られている。ウォータージャケットには、放熱部材が収容される。ウォータージャケット内部が冷却水の流路となり、発熱体は放熱部材を介して水冷される（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１５－２２０３８２号公報
ここで、ウォータージャケットによる冷却性能のさらなる向上が昨今、望まれている。
上記状況に鑑み、本開示は、冷却性能を向上させることが可能となる液冷ジャケットを提供することを目的とする。
本開示の例示的な液冷ジャケットは、冷媒が流れる方向に沿う方向を第１方向とし、第１方向に直交する方向を第２方向とし、第１方向および第２方向に直交する方向を第３方向として、第２方向に幅を有する流路であり、かつ第３方向一方側に放熱部材を配置可能な冷媒流路を有する。前記冷媒流路は、幅狭流路部を含む。下流側を第１方向一方側とし、上流側を第１方向他方側として、前記幅狭流路部の第３方向の幅は、前記幅狭流路部に対して第１方向一方側における流路の第３方向の幅、および前記幅狭流路部に対して第１方向他方側における流路の第３方向の幅よりも狭い。
本開示の例示的な液冷ジャケットによれば、冷却性能を向上させることが可能となる。
図１は、第１実施形態に係る冷却装置の分解斜視図である。 図２は、第１実施形態に係る冷却装置の平面図とI-I断面図である。 図３は、図２に示すI-I断面の一部拡大図である。 図４は、第１実施形態に係る冷却装置のII-II断面図である。 図５は、第１変形例に係る冷却装置のII-II断面図である。 図６は、第２変形例に係る冷却装置のII-II断面図である。 図７は、第３変形例に係る冷却装置のII-II断面図である。 図８は、第４変形例に係る冷却装置のII-II断面図である。 図９は、第５変形例に係る冷却装置のI-I断面図である。 図１０は、第６変形例に係る冷却装置のI-I断面図である。 図１１は、第７変形例に係る冷却装置のI-I断面図である。 図１２は、第８変形例に係る冷却装置のI-I断面図における一部拡大図である。 図１３は、第２実施形態に係る冷却装置の平面図とI-I断面図である。 図１４は、第３実施形態に係る冷却装置の一部平面図である。 図１５は、第４実施形態に係る冷却装置の一部平面図である。 図１６は、第５実施形態に係る冷却装置の一部平面図と一部側面断面図である。
以下に、本開示の例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、図面においては、第１方向をＸ方向として、Ｘ１を第１方向一方側、Ｘ２を第１方向他方側として示す。第１方向は、冷媒Ｗが流れる方向Ｆに沿う方向であり、下流側をＦ１、上流側をＦ２として示す。下流側Ｆ１が第１方向一方側、上流側Ｆ２が第１方向他方側である。また、第１方向に直交する第２方向をＹ方向として、Ｙ１を第２方向一方側、Ｙ２を第２方向他方側として示す。また、第１方向および第２方向に直交する第３方向をＺ方向として、Ｚ１を第３方向一方側、Ｚ２を第３方向他方側として示す。なお、上記直交とは、９０度から若干ずれた角度での交差も含む。また、上記の各方向は、冷却装置１を各種機器に組み込んだときの方向を限定しない。
＜１．第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る冷却装置１の分解斜視図である。図２は、第１実施形態に係る冷却装置１の第３方向一方側から視た平面図（上段）と、I-I側面断面図（下段）である。図２に示すように、I-I線は、冷却装置１の平面図において第２方向中心位置を通る中心線である。
冷却装置１は、液冷ジャケット２と、放熱部材３と、を有する。冷却装置１は、複数の発熱体４Ａ，４Ｂ，４Ｃを冷媒Ｗにより冷却する装置である。冷媒Ｗは、水などの液体である。すなわち、冷却装置１は、水冷などの液冷を行う。なお、発熱体は、３つ以外の複数であってもよいし、単数であってもよい。
液冷ジャケット２は、第１方向、第２方向、および第３方向に延びる各辺を有する直方体状である。液冷ジャケット２は、例えばアルミニウムなどの金属によるダイキャスト品である。液冷ジャケット２は、冷媒Ｗを流すための流路を内部に有する。
具体的には、液冷ジャケット２は、冷媒流路２０と、入口流路２０４と、出口流路２０５と、を有する。入口流路２０４は、液冷ジャケット２の第１方向他方側端部に配置され、第１方向に延びる円柱状である。
冷媒流路２０は、第１流路２０１と、第２流路２０２と、第３流路２０３と、を有する。第１流路２０１は、第２方向に幅を有し、第１方向一方側かつ第３方向一方側に傾斜する。第１流路２０１の第１方向他方側端部は、入口流路２０４の第１方向一方側端部に連接される。第２流路２０２は、第２方向に幅を有し、第１方向に延びる。第２流路２０２の第１方向他方側端部は、第１流路２０１の第１方向一方側端部に連接される。第３流路２０３は、第２方向に幅を有し、第１方向一方側かつ第３方向他方側に傾斜する。第２流路２０２の第１方向一方側端部は、第３流路２０３の第１方向他方側端部に連接される。
出口流路２０５は、液冷ジャケット２の第１方向一方側端部に配置され、第１方向に延びる円柱状である。第３流路２０３の第１方向一方側端部は、出口流路２０５の第１方向他方側端部に連接される。
これにより、入口流路２０４に流入した冷媒Ｗは、第１流路２０１に流入して第１流路２０１内を第１方向一方側かつ第３方向一方側へ流れ、第２流路２０２に流入して第２流路２０２内を第１方向一方側へ流れ、第３流路２０３に流入して第３流路２０３内を第１方向一方側かつ第３方向他方側へ流れ、出口流路２０５に流入して液冷ジャケット２の外部へ排出される。
ここで、放熱部材３は、第１方向、第２方向、および第３方向に延びる各辺を有する直方体状の平板であり、第３方向に厚みを有する。放熱部材３は、例えば銅プレートである。放熱部材３を液冷ジャケット２に取り付けていない状態では、第１流路２０１、第２流路２０２、および第３流路２０３のそれぞれの第３方向一方側は、外部に露出している。放熱部材３は、第１流路２０１、第２流路２０２、および第３流路２０３の第３方向一方側に配置することで液冷ジャケット２に取り付けられる。これにより、第１流路２０１、第２流路２０２、および第３流路２０３のそれぞれの第３方向一方側は、外部に露出しなくなる。
すなわち、液冷ジャケット２は、第２方向に幅を有する流路であり、かつ第３方向一方側に放熱部材３を配置可能な冷媒流路２０を有する。
発熱体４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、この順に第１方向一方側へ並んで配置される。発熱体４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、放熱部材３の第３方向一方側面３Ａに直接的あるいは間接的に接触する。発熱体４Ａ，４Ｂ，４Ｃから発生した熱が放熱部材３を介して第２流路２０２を流れる冷媒Ｗに伝達されることで、発熱体４Ａ，４Ｂ，４Ｃの冷却が行われる。
液冷ジャケット２は、複数の流路形成部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを有する。流路形成部の個数は、発熱体４Ａ，４Ｂ，４Ｃ（以下、４Ａ等）の個数にあわせて３つとしている。なお、流路形成部の個数は、３つ以外の複数であってもよいし、単数であってもよい。
第２流路２０２の第２方向一方側には、第１方向および第３方向に広がる壁部Ｗ１が設けられる。第２流路２０２の第２方向他方側には、第１方向および第３方向に広がる壁部Ｗ２が設けられる。
流路形成部２１Ａ等は、第２流路２０２の第３方向他方側に配置される底面部ＢＴから第３方向一方側へ突出する。流路形成部２１Ａ等は、第２方向に延びる柱状であり、壁部Ｗ１から壁部Ｗ２にかけて配置される。流路形成部２１Ａ等は、第２方向に視た断面が四角形である四角柱状である。
ここで、図３は、図２に示す側面断面図の一部拡大図である。図３に示すように、流路形成部２１Ａ等の第３方向一方側面と、放熱部材３の第３方向他方側面３Ｂとの間には、幅狭流路部２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃ（以下、２０２Ａ等）が配置される。流路形成部２１Ａ等は、幅狭流路部２０２Ａ等の第３方向他方側に配置される。幅狭流路部２０２Ａにおける第３方向の任意の幅は、幅狭流路部２０２Ａに対して第１方向一方側の流路における第３方向幅Ｗｃよりも狭く、かつ幅狭流路部２０２Ａに対して第１方向他方側の流路における第３方向幅Ｗｂよりも狭い。幅狭流路部２０２Ｂ，２０２Ｃについても同様である。
すなわち、冷媒流路２０は、幅狭流路部２０２Ａ等を含む。幅狭流路部２０２Ａ等の第３方向の幅は、幅狭流路部２０２Ａに対して第１方向一方側における流路の第３方向の幅、および幅狭流路部２０２Ａに対して第１方向他方側における流路の第３方向の幅よりも狭い。幅狭流路部２０２Ａ等により冷媒Ｗの流速を速めることで乱流が発生しやすくなり、発熱体４Ａ等を冷却する冷却性能を向上させることができる。
また、先述したように、液冷ジャケット２は、冷媒流路２０の第３方向他方側に配置される底面部ＢＴを有する。流路形成部２１Ａ等は、底面部ＢＴから第３方向一方側へ突出する。これにより、流路形成部２１Ａ等を形成しやすくなる。
また、流路形成部２１Ａ等は、冷媒流路の２０の第２方向一方側端から第２方向他方側端にかけて配置される。これにより、冷媒流路２０の第２方向の全範囲で冷媒Ｗの流速を速めることができる。
また、第３方向に視て、流路形成部２１Ａ等のそれぞれの一部は、発熱体４Ａ等のそれぞれと重なる。すなわち、第３方向に視て、幅狭流路部２０２Ａ等の少なくとも一部は、発熱体４Ａ等と重なる。これにより、発熱体４Ａ等の配置箇所において冷媒Ｗの流速を速め、発熱体４Ａ等を冷却する冷却性能を向上させることができる。
また、図２に示すように、第１流路２０１の第１方向他方側端部の第３方向幅Ｗｉｎは、幅狭流路部２０２Ａ等の第３方向の幅よりも広い。かつ、第３流路２０３の第１方向一方側端部の第３方向幅Ｗｏｕｔは、幅狭流路部２０２Ａ等の第３方向の幅よりも広い。すなわち、冷媒流路２０の第１方向一方側端部の第３方向幅Ｗｏｕｔ、および冷媒流路２０の第１方向他方側端部の第３方向幅Ｗｉｎは、幅狭流路部２０２Ａ等の第３方向の幅よりも広い。これにより、冷媒流路２０における入口および出口において第３方向の幅を広くすることができ、圧力損失を低減させることができる。
また、図２に示すように、第１流路２０１の第１方向他方側端部の第３方向の幅Ｗｉｎは、第２流路２０２の第３方向の幅Ｗ２０２よりも広く、かつ、第３流路２０３の第１方向一方側端部の第３方向の幅Ｗｏｕｔは、第２流路２０２の第３方向の幅Ｗ２０２よりも広い。すなわち、冷媒流路２０の第１方向一方側端部の第３方向幅Ｗｏｕｔ、および冷媒流路２０の第１方向他方側端部の第３方向幅Ｗｉｎは、幅狭流路部２０２Ａ等を含む流路２０２における幅狭流路部２０２Ａ等以外の第３方向幅Ｗ２０２よりも広い。冷媒流路２０の入口および出口の第３方向の幅を広くすることで、上記入口および出口における圧力損失を低減させることができる。
本実施形態に係る冷却装置１は、液冷ジャケット２と、冷媒流路２０の第３方向一方側に配置され、かつ第１方向および第２方向に広がって第３方向に厚みを有する平板状の放熱部材３と、を有する。これにより、放熱部材にピンフィンなどのフィンを設けることなくコストを低減しつつ、幅狭流路部２０２Ａ等によって冷却性能を向上させることができる。
＜２．流路形成部の変形例＞
図４は、先述した第１実施形態に係る冷却装置１のII-II断面図である。なお、II-II線は、図２の平面図における流路形成部２１Ａの第１方向他方側の位置において第２方向に延びる。
図４に示す流路形成部２１Ａは、第３方向の幅Ｗ２１が第２方向に一定である。しかしながら、以下の各種変形例で述べるように、流路形成部２１Ａの第３方向の幅Ｗ２１は、第２方向に沿って変化するようにしてもよい。
図５は、第１変形例に係る冷却装置１のII-II断面図である。図５に示す流路形成部２１Ａは、第２方向中央部に第３方向他方側へ凹む凹部流路２１１を有する。すなわち、流路形成部２１Ａの第３方向の幅Ｗ２１は、凹部流路２１１の箇所において、当該箇所以外の箇所よりも狭くなる。これにより、幅狭流路部２０２Ａの第３方向の幅Ｗ２０２は、凹部流路２１１の箇所において、当該箇所以外の箇所よりも広くなる。従って、圧力損失の調整を行うことができる。
また、図６は、第２変形例に係る冷却装置１のII-II断面図である。図６に示す流路形成部２１Ａの第３方向の幅Ｗ２１は、第２流路２０２の第２方向両端から第２方向中心側に向かうにつれて漸次狭くなる。これにより、幅狭流路部２０２Ａの第３方向の幅Ｗ２０２は、第２流路２０２の第２方向両端から第２方向中心側に向かうにつれて漸次広くなる。このような実施形態でも圧力損失の調整を行うことができる。
図７は、第３変形例に係る冷却装置１のII-II断面図である。図７に示す流路形成部２１Ａは、第２方向中央部に第３方向一方側へ突出する凸部２１２を有する。すなわち、流路形成部２１Ａの第３方向の幅Ｗ２１は、凸部２１２の箇所において、当該箇所以外の箇所よりも広くなる。これにより、幅狭流路部２０２Ａの第３方向の幅Ｗ２０２は、凸部２１２の箇所において、当該箇所以外の箇所よりも狭くなる。従って、幅狭流路部２０２Ａにおける凸部２１２の箇所、すなわち発熱体４Ａの配置箇所において冷媒Ｗの流速を速めることができ、発熱体４Ａの冷却に有利となる。
また、図８は、第４変形例に係る冷却装置１のII-II断面図である。図８に示す流路形成部２１Ａの第３方向の幅Ｗ２１は、第２流路２０２の第２方向両端から第２方向中心側に向かうにつれて漸次広くなる。これにより、幅狭流路部２０２Ａの第３方向の幅Ｗ２０２は、第２流路２０２の第２方向両端から第２方向中心側に向かうにつれて漸次狭くなる。従って、幅狭流路部２０２Ａにおける第２方向中央箇所、すなわち発熱体４Ａの配置箇所において冷媒Ｗの流速を速めることができ、発熱体４Ａの冷却に有利となる。
また、先述した第１実施形態では、流路形成部２１Ａ等は、第２方向に視た断面が四角形である四角柱状であったが、これに限ることはない。
図９から図１１は、第５から第７変形例に係る冷却装置１のI-I断面における一部拡大図である。図９に示す流路形成部２１Ａは、第２方向に視た断面が台形である柱状である。これにより、流路形成部２１Ａにおける第１方向他方側に第１方向一方側かつ第３方向一方側へ傾斜する傾斜面２１Ｓを設けることができる。冷媒Ｗが傾斜面２１Ｓに沿って流れることで圧力損失を低減させることができる。
図１０に示す流路形成部２１Ａは、第２方向に視た断面が三角形である柱状である。これにより、流路形成部２１Ａにおける第１方向他方側に第１方向一方側かつ第３方向一方側へ傾斜する傾斜面２１Ｓを設けることができる。冷媒Ｗが傾斜面２１Ｓに沿って流れることで圧力損失を低減させることができる。
図１１に示す流路形成部２１Ａは、第２方向に視た断面が半円である柱状である。これにより、流路形成部２１Ａの表面に半円の円弧面を設けることができる。冷媒Ｗが円弧面に沿って流れることで圧力損失を低減させることができる。
また、図１２は、第８変形例に係る冷却装置１のI-I断面における一部拡大図である。図１２に示す構成においては、放熱部材３は、平板部３０の第３方向他方側面から第３方向他方側へ突出する対向部３１を有する。対向部３１は、流路形成部２１Ａと第３方向に対向する。対向部３１と流路形成部２１Ａとの間に幅狭流路部２０２Ａが配置される。なお、図１２では、一例として、対向部３１および流路形成部２１Ａともに第２方向に視た断面が台形の柱状としている。
すなわち、冷却装置１は、幅狭流路部２０２Ａの第３方向他方側に配置される流路形成部２１Ａを有する液冷ジャケット２と、冷媒流路２０の第３方向一方側に配置され、かつ流路形成部２１Ａと第３方向に対向する対向部３１を有する放熱部材３と、を有する。流路形成部２１Ａと対向部３１の間に幅狭流路部２０２Ａを設けることにより、幅狭流路部２０２Ａの第３方向の幅をより狭くし、冷媒Ｗの流速をより速めることができる。
＜３．第２実施形態＞
図１３は、第２実施形態に係る冷却装置１の第３方向一方側から視た平面図（上段）と、I-I側面断面図（下段）である。本実施形態に係る液冷ジャケット２は、流路形成部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ（以下、２２Ａ等）を有する。
流路形成部２２Ａ等は、壁部Ｗ１からＷ２にかけて配置され、底面部ＢＴよりも第３方向一方側かつ放熱部材３の第３方向他方側面３Ｂよりも第３方向他方側に配置される。すなわち、流路形成部２２Ａ等は、冷媒流路２０の第３方向一方側端よりも第３方向他方側に配置される。流路形成部２２Ａ等により幅狭流路部を形成し、発熱体を冷却する冷却性能を向上させることができる。
従って、図１３に示すように、流路形成部２２Ａと第３方向他方側面３Ｂとの間に第１幅狭流路部２０２Ａ１が配置され、流路形成部２２Ａと底面部ＢＴとの間に第２幅狭流路部２０２Ａ２が配置される。すなわち、液冷ジャケット２は、幅狭流路部２０２Ａ１の第３方向他方側に配置される流路形成部２２Ａを有する。また、液冷ジャケット２は、幅狭流路部２０２Ａ２の第３方向一方側に配置される流路形成部２２Ａを有する。
なお、第１実施形態で示すような底面部ＢＴから突出する流路形成部と、流路形成部２２Ａとの間に幅狭流路部を設けてもよい。この場合、液冷ジャケット２は、幅狭流路部の第３方向一方側と第３方向他方側に配置される流路形成部を有する。
すなわち、液冷ジャケット２は、幅狭流路部の第３方向一方側と第３方向他方側の少なくとも一方に配置される流路形成部を有すればよい。流路形成部により幅狭流路部を形成し、発熱体を冷却する冷却性能を向上させることができる。
＜４．第３実施形態＞
図１４は、第３実施形態に係る冷却装置１の第３方向に視た一部平面図である。本実施形態に係る液冷ジャケット２は、流路形成部２３１Ａ，２３１Ｂ，２３１Ｃを有する。流路形成部２３１Ａ，２３１Ｂ，２３１Ｃの第３方向一方側に幅狭流路部が配置される。
流路形成部２３１Ａは、壁部Ｗ１から第２方向他方側へ突出する。流路形成部２３１Ｂは、壁部Ｗ２から第２方向一方側へ突出する。流路形成部２３１Ｃは、流路形成部２３１Ａと流路形成部２３１Ｂとの間に配置される。流路形成部２３１Ａの第２方向他方側端と流路形成部２３１Ｃの第２方向一方側端との間、および流路形成部２３１Ｃの第２方向他方側端と流路形成部２３１Ｂの第２方向一方側端との間にそれぞれ空間ＳＡが設けられる。
すなわち、流路形成部２３１Ａ，２３１Ｂ，２３１Ｃは、空間ＳＡと第２方向に隣接される。空間ＳＡにおいて第２方向の幅が狭くなるため、冷媒Ｗの流速が速められ、乱流が発生しやすくなる。また、流路形成部を冷媒流路２０の第２方向全体に設けるよりもコストを抑制できる。
なお、流路形成部２３１Ａと流路形成部２３１Ｂとの間に流路形成部を設けず、空間を設けてもよい。
＜５．第４実施形態＞
図１５は、第４実施形態に係る冷却装置１の第３方向に視た一部平面図である。本実施形態に係る液冷ジャケット２は、流路形成部２４Ａを有する。
流路形成部２４Ａは、第１柱部２４１と第２柱部２４２とを有する。第１柱部２４１および第２柱部２４２は、底面部ＢＴから第３方向一方側へ突出する。第１柱部２４１は、第３方向に視て、壁部Ｗ１から第１方向他方側かつ第２方向他方側に突出する。第２柱部２４２は、第３方向に視て、壁部Ｗ２から第１方向他方側かつ第２方向一方側に突出する。第１柱部２４１の第２方向他方側端部と第２柱部２４２の第２方向一方側端部は接続される。これにより、流路形成部２４Ａは、第３方向に視て第１方向他方側へ凸のＶ字形状となる。流路形成部２４Ａの第３方向一方側に幅狭流路部が設けられる。
なお、流路形成部は、第３方向に視て第１方向一方側へ凸のＶ字形状としてもよい。
すなわち、第３方向に視て、流路形成部２４Ａは、第２方向に対して第１方向一方側または第１方向他方側に傾斜する。これにより、冷媒Ｗは、流路形成部２４Ａにおける第１方向他方側の傾斜面に沿って流れるので、圧力損失を低減することができる。
＜６．第５実施形態＞
図１６は、第５実施形態に係る冷却装置１の第３方向に視た一部平面図、および一部側面断面図である。本実施形態に係る液冷ジャケット２は、流路形成部２５Ａを有する。流路形成部２５Ａの構成は、第１実施形態の流路形成部２１Ａと同様である。
流路形成部２５Ａは、第３方向に視て、発熱体４Ａの第１方向他方側に配置される。従って、流路形成部２５Ａの第３方向一方側に設けられる幅狭流路部２０２Ａは、第３方向に視て、発熱体４Ａの第１方向他方側に配置される。
放熱部材３は、平板部３０と、ピンフィン３２と、を有する。ピンフィン３２は、平板部３０の第３方向他方側面から第３方向他方側へ柱状に突出する。ピンフィン３２は、第２流路２０２内に収容される。ピンフィン３２は、第３方向に視て、発熱体４Ａと重なる。
すなわち、冷却装置１は、第３方向に視て、幅狭流路部２０２Ａが発熱体４Ａの第１方向他方側に配置される液冷ジャケット２と、冷媒流路２０の第３方向一方側に配置される放熱部材３と、を有する。放熱部材３は、第３方向に視て発熱体４Ａと重なる位置に冷媒流路２０内に配置され、かつ第３方向に柱状に延びるピンフィン３２を有する。これにより、発熱体４Ａの上流側で幅狭流路部２０２Ａにより冷媒Ｗの流速を速めることができ、幅狭流路部２０２Ａの下流側に位置するピンフィン３２で乱流を発生させやすくし、ピンフィン３２による発熱体４Ａを冷却する性能を向上させることができる。
＜７．その他＞
以上、本開示の実施形態を説明した。なお、本開示の範囲は上述の実施形態に限定されない。本開示は、発明の主旨を逸脱しない範囲で上述の実施形態に種々の変更を加えて実施することができる。また、上述の実施形態で説明した事項は、矛盾を生じない範囲で適宜任意に組み合わせることができる。
例えば、放熱部材は、金属プレートに限らず、ベイパーチャンバーあるいはヒートパイプであってもよい。
本開示は、各種発熱体の冷却に利用することができる。
１ 冷却装置
２ 液冷ジャケット
３ 放熱部材
３Ａ 第３方向一方側面
３Ｂ 第３方向他方側面
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ 発熱体
２０ 冷媒流路
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ 流路形成部
２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ 流路形成部
２４Ａ 流路形成部
２５Ａ 流路形成部
３０ 平板部
３１ 対向部
３２ ピンフィン
２０１ 第１流路
２０２ 第２流路
２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃ 幅狭流路部
２０２Ａ１ 第１幅狭流路部
２０２Ａ２ 第２幅狭流路部
２０３ 第３流路
２０４ 入口流路
２０５ 出口流路
２１１ 凹部流路
２１２ 凸部
２３１Ａ，２３１Ｂ，２３１Ｃ 流路形成部
２４１ 第１柱部
２４２ 第２柱部
ＢＴ 底面部
ＳＡ 空間
Ｗ 冷媒
Ｗ１，Ｗ２ 壁部

Claims (14)

  1. 冷媒が流れる方向に沿う方向を第１方向とし、第１方向に直交する方向を第２方向とし、第１方向および第２方向に直交する方向を第３方向として、
    第２方向に幅を有する流路であり、かつ第３方向一方側に放熱部材を配置可能な冷媒流路を有し、
    前記冷媒流路は、幅狭流路部を含み、
    下流側を第１方向一方側とし、上流側を第１方向他方側として、
    前記幅狭流路部の第３方向の幅は、前記幅狭流路部に対して第１方向一方側における流路の第３方向の幅、および前記幅狭流路部に対して第１方向他方側における流路の第３方向の幅よりも狭い、液冷ジャケット。
  2. 前記幅狭流路部の第３方向一方側と第３方向他方側の少なくとも一方に配置される流路形成部を有する、請求項１に記載の液冷ジャケット。
  3. 前記冷媒流路の第３方向他方側に配置される底面部を有し、
    前記流路形成部は、前記底面部から第３方向一方側へ突出する、請求項２に記載の液冷ジャケット。
  4. 前記冷媒流路の第３方向他方側に配置される底面部を有し、
    前記流路形成部は、前記底面部よりも第３方向一方側、かつ前記冷媒流路の第３方向一方側端よりも第３方向他方側に配置される、請求項２に記載の液冷ジャケット。
  5. 前記流路形成部は、前記冷媒流路の第２方向一方側端から第２方向他方側端にかけて配置される、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の液冷ジャケット。
  6. 前記流路形成部は、空間と第２方向に隣接される、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の液冷ジャケット。
  7. 第３方向に視て、前記流路形成部は、第２方向に対して第１方向一方側または第１方向他方側に傾斜する、請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の液冷ジャケット。
  8. 前記流路形成部の第３方向の幅は、第２方向に沿って変化する、請求項２から請求項７のいずれか１項に記載の液冷ジャケット。
  9. 第３方向に視て、前記幅狭流路部の少なくとも一部は、発熱体と重なる、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の液冷ジャケット。
  10. 前記冷媒流路の第１方向一方側端部の第３方向幅、および前記冷媒流路の第１方向他方側端部の第３方向幅は、前記幅狭流路部の第３方向の幅よりも広い、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の液冷ジャケット。
  11. 前記冷媒流路の第１方向一方側端部の第３方向幅、および前記冷媒流路の第１方向他方側端部の第３方向幅は、前記幅狭流路部を含む流路における前記幅狭流路部以外の第３方向幅よりも広い、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の液冷ジャケット。
  12. 前記幅狭流路部の第３方向他方側に配置される流路形成部を有する請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の液冷ジャケットと、
    前記冷媒流路の第３方向一方側に配置され、かつ前記流路形成部と第３方向に対向する対向部を有する放熱部材と、
    を有する、冷却装置。
  13. 請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の液冷ジャケットと、
    前記冷媒流路の第３方向一方側に配置され、かつ第１方向および第２方向に広がって第３方向に厚みを有する平板状の放熱部材と、
    を有する、冷却装置。
  14. 第３方向に視て、前記幅狭流路部が発熱体の第１方向他方側に配置される請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の液冷ジャケットと、
    前記冷媒流路の第３方向一方側に配置される放熱部材と、
    を有し、
    前記放熱部材は、第３方向に視て前記発熱体と重なる位置に前記冷媒流路内に配置され、かつ第３方向に柱状に延びるピンフィンを有する、冷却装置。
JP2021129112A 2021-08-05 2021-08-05 液冷ジャケット、および冷却装置 Pending JP2023023518A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021129112A JP2023023518A (ja) 2021-08-05 2021-08-05 液冷ジャケット、および冷却装置
DE102022207745.8A DE102022207745A1 (de) 2021-08-05 2022-07-27 Flüssigkeitskühlmantel und Kühlvorrichtung
US17/879,038 US20230044486A1 (en) 2021-08-05 2022-08-02 Liquid cooling jacket and cooling device
CN202210929355.3A CN115900147A (zh) 2021-08-05 2022-08-03 液冷套及冷却装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021129112A JP2023023518A (ja) 2021-08-05 2021-08-05 液冷ジャケット、および冷却装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023023518A true JP2023023518A (ja) 2023-02-16

Family

ID=84975512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021129112A Pending JP2023023518A (ja) 2021-08-05 2021-08-05 液冷ジャケット、および冷却装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230044486A1 (ja)
JP (1) JP2023023518A (ja)
CN (1) CN115900147A (ja)
DE (1) DE102022207745A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6984778B1 (ja) * 2021-05-20 2021-12-22 富士電機株式会社 冷却装置および冷却装置を備える半導体装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5239200A (en) * 1991-08-21 1993-08-24 International Business Machines Corporation Apparatus for cooling integrated circuit chips
US6414867B2 (en) * 2000-02-16 2002-07-02 Hitachi, Ltd. Power inverter
JP3676719B2 (ja) * 2001-10-09 2005-07-27 株式会社日立製作所 水冷インバータ
DE10317580B4 (de) * 2002-04-18 2010-09-16 Hitachi, Ltd. Elektrische Wechselrichtervorrichtung mit einem Flüssigkeitskanal sowie Elektrofahrzeug mit einer derartigen Wechselrichtervorrichtung
JP4305406B2 (ja) * 2005-03-18 2009-07-29 三菱電機株式会社 冷却構造体
JP4857017B2 (ja) * 2006-04-27 2012-01-18 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP4789813B2 (ja) * 2007-01-11 2011-10-12 トヨタ自動車株式会社 半導体素子の冷却構造
US7564129B2 (en) * 2007-03-30 2009-07-21 Nichicon Corporation Power semiconductor module, and power semiconductor device having the module mounted therein
JP5120604B2 (ja) * 2007-05-22 2013-01-16 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 半導体モジュール及びインバータ装置
JP5099417B2 (ja) * 2007-05-22 2012-12-19 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 半導体モジュール及びインバータ装置
JP5120605B2 (ja) * 2007-05-22 2013-01-16 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 半導体モジュール及びインバータ装置
US8593812B2 (en) * 2009-05-11 2013-11-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Heat exchanger, semiconductor device, method for manufacturing the heat exchanger, and method for manufacturing the semiconductor device
JP4920071B2 (ja) * 2009-11-12 2012-04-18 株式会社日本自動車部品総合研究所 半導体素子の冷却装置
JP5702988B2 (ja) * 2010-01-29 2015-04-15 株式会社 日立パワーデバイス 半導体パワーモジュール及びそれが搭載される電力変換装置並びに半導体パワーモジュール搭載用水路形成体の製造方法
EP2840604B1 (en) * 2012-04-16 2017-07-19 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and cooler for semiconductor device
EP2824703B1 (en) * 2012-10-29 2022-06-29 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device
WO2018116653A1 (ja) * 2016-12-20 2018-06-28 富士電機株式会社 半導体モジュール
JP7039917B2 (ja) * 2017-10-06 2022-03-23 富士電機株式会社 冷却器
JP6984778B1 (ja) * 2021-05-20 2021-12-22 富士電機株式会社 冷却装置および冷却装置を備える半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20230044486A1 (en) 2023-02-09
CN115900147A (zh) 2023-04-04
DE102022207745A1 (de) 2023-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5009249B2 (ja) 冷却器
JP2010056131A (ja) 液冷式冷却装置
WO2016067501A1 (ja) 熱交換器
JP2019149404A (ja) 放熱フィン構造及びこれを用いた電子基板の冷却構造
US20170234627A1 (en) Cooler and flow path unit
US20230298967A1 (en) Liquid cooling jacket and cooling device
JP2023023518A (ja) 液冷ジャケット、および冷却装置
US8899307B2 (en) Cooling device
WO2020009157A1 (ja) ヒートシンク
JP2023154856A (ja) 液冷ジャケット、および冷却装置
JP2008300447A (ja) 放熱装置
JP2023037693A (ja) 冷却装置
JP2011040554A (ja) 液冷式冷却装置
JP2023023517A (ja) 液冷ジャケット、および冷却装置
US20230204305A1 (en) Heat dissipation member and cooling device
JP2023154549A (ja) 冷却装置
EP3770958A1 (en) Liquid-cooled cooler
JP5999028B2 (ja) 電力変換装置
WO2021131175A1 (ja) 冷却構造及びヒートシンク
JP2018032816A (ja) 熱交換器
JP2011247432A (ja) 積層型熱交換器
JP2019079836A (ja) 液冷式冷却装置
JP2024034334A (ja) 放熱部材
JP2019154161A (ja) 電力変換装置
US20240314978A1 (en) Cooling device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240725