(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
頂壁、底壁および周壁を有しているとともに、周壁に筒状の冷却液通過部を有するケーシングを備えており、ケーシングが、頂壁、周壁の上半部および冷却液通過部の上半部を形成する上構成部材と、底壁、周壁の下半部および冷却液通過部の下半部を形成する下構成部材とよりなり、上構成部材における周壁および冷却液通過部の上半部を形成する部分の下端部と、下構成部材における周壁および冷却液通過部の下半部を形成する部分の上端部とに、それぞれ外向きフランジが一体に形成されるとともに、両構成部材の外向きフランジどうしが接合されている液冷式冷却装置であって、
上構成部材の外向きフランジおよび下構成部材の外向きフランジのうちのいずれか一方の第１外向きフランジにおける外側部分が先端に向かって徐々に薄肉となされることにより勾配部が形成され、勾配部が、第２外向きフランジ側を向いた水平面と、当該水平面とは反対側を向いた傾斜面とを有し、勾配部の先端が鋭角となっており、同他方の第２外向きフランジとともに第１外向きフランジを挟着する折り返し状挟着壁が、第２外向きフランジの先端に連なって一体に設けられ、第１外向きフランジの両面と、第２外向きフランジおよび挟着壁とが、挟着壁が、勾配部の傾斜面に密着するようにろう付されている液冷式冷却装置。
【請求項２】
第２外向きフランジおよび挟着壁が設けられた構成部材が、ケーシング内側を向いた面にろう材層を有するブレージングシートにより形成されている請求項１記載の液冷式冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、たとえば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。
【背景技術】
【０００２】
従来、液冷式冷却装置として、頂壁、底壁および周壁を有しているとともに、周壁に２つの筒状の冷却液通過部を有するケーシングを備えており、ケーシングが、頂壁、周壁の上半部および２つ冷却液通過部の上半部を形成する上構成部材と、底壁、周壁の下半部および２つ冷却液通過部の下半部を形成する下構成部材とよりなり、上構成部材における周壁および冷却液通過部の上半部を形成する部分の下端部と、下構成部材における周壁および冷却液通過部の下半部を形成する部分の上端部とに、それぞれ外向きフランジが一体に形成されるとともに、両構成部材の外向きフランジどうしがろう付されているものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、特許文献１記載の液冷式冷却装置を製造するにあたり、上下両構成部材の外向きフランジどうしをろう付する際に、両構成部材の位置ずれを防止する必要がある。
【０００４】
通常、２つの外向きフランジのような板状部材を位置ずれすることなくろう付する方法として、特許文献２記載の方法が知られている。特許文献２記載の方法は、図４に示すように、全体が同一肉厚でかつ下面がろう材層(B)で覆われた下側板状部材(30)と、全体が同一肉厚でかつ上面がろう材層(B)で覆われた上側板状部材(31)とを用意し、下側板状部材(30)の端部に上側板状部材(31)の端部よりも突出した延長部を形成しておき、当該延長部を上側板状部材(31)側に折り返して折り返し壁(32)を形成するとともに、当該折り返し壁(32)と下側板状部材(30)とにより上側板状部材(31)を挟着し、さらに折り返し壁(32)および下側板状部材(31)と上側板状部材(30)とを上下から加圧して塑性変形させ、この状態で上側板状部材(30)の上面と折り返し壁(32)の下面とをろう付する方法である。
【０００５】
しかしながら、特許文献２記載の方法によれば、上側板状部材(31)の肉厚が全体に同一であるから、折り返し壁(32)を形成するとともに、当該折り返し壁(32)と下側板状部材(30)とにより上側板状部材(31)を挟着し、さらに折り返し壁(32)および下側板状部材(31)と上側板状部材(30)とを上下から加圧して塑性変形させた際に、上側板状部材(31)の先端と、下側板状部材(30)および折り返し壁(32)の連接部との間に比較的大きな隙間(33)が存在することになり、当該隙間(33)は上側板状部材(30)の上面と折り返し壁(32)の下面とをろう付した後も残存する。したがって、特許文献２記載の方法を、特許文献１記載の液冷式冷却装置の上下両構成部材の外向きフランジどうしのろう付に適用した場合、上記隙間(33)が存在することに起因して次のような問題が生じる。すなわち、上側外向きフランジの下面と下側外向きフランジの上面とがろう付されてないので、液冷式冷却装置のケーシング内を流れる冷却液が上側外向きフランジの下面と下側外向きフランジとの間を通って上記隙間に流入するとともに当該隙間内を流れ、冷却液通過部の先端から外部に洩れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２４３５６３号公報
【特許文献２】特開２００６−１４５１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明の目的は、上記問題を解決し、冷却液のケーシング外への洩れを防止しうる液冷式冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
1)頂壁、底壁および周壁を有しているとともに、周壁に筒状の冷却液通過部を有するケーシングを備えており、ケーシングが、頂壁、周壁の上半部および冷却液通過部の上半部を形成する上構成部材と、底壁、周壁の下半部および冷却液通過部の下半部を形成する下構成部材とよりなり、上構成部材における周壁および冷却液通過部の上半部を形成する部分の下端部と、下構成部材における周壁および冷却液通過部の下半部を形成する部分の上端部とに、それぞれ外向きフランジが一体に形成されるとともに、両構成部材の外向きフランジどうしが接合されている液冷式冷却装置であって、
上構成部材の外向きフランジおよび下構成部材の外向きフランジのうちのいずれか一方の第１外向きフランジにおける外側部分が先端に向かって徐々に薄肉となされることにより勾配部が形成され、勾配部が、第２外向きフランジ側を向いた水平面と、当該水平面とは反対側を向いた傾斜面とを有し、勾配部の先端が鋭角となっており、同他方の第２外向きフランジとともに第１外向きフランジを挟着する折り返し状挟着壁が、第２外向きフランジの先端に連なって一体に設けられ、第１外向きフランジの両面と、第２外向きフランジおよび挟着壁とが、挟着壁が、勾配部の傾斜面に密着するようにろう付されている液冷式冷却装置。
【００１０】
2)第２外向きフランジおよび挟着壁が設けられた構成部材が、ケーシング内側を向いた面にろう材層を有するブレージングシートにより形成されている上記1)記載の液冷式冷却装置。
【００１１】
3)上記1)記載の液冷式冷却装置を製造する方法であって、
頂壁、周壁の上半部および冷却液通過部の上半部を形成する上構成部材と、底壁、周壁の下半部および冷却液通過部の下半部を形成する下構成部材とを用意し、上構成部材における周壁および冷却液通過部の上半部を形成する部分の下端部と、下構成部材における周壁および冷却液通過部の下半部を形成する部分の上端部とに、それぞれ外向きフランジを一体に形成すること、
上構成部材の外向きフランジおよび下構成部材の外向きフランジのうちのいずれか一方の第１外向きフランジを先端に向かって徐々に薄肉とし、同他方の第２外向きフランジとともに第１外向きフランジを挟着する折り返し状挟着壁を形成するための挟着壁形成部を、第２外向きフランジの先端に連なって一体に設けること、
挟着壁形成部を第２外向きフランジに対して外側に立ち上がり状に曲げること、
第１外向きフランジを第２外向きフランジに重ね合わせること、
立ち上がり状に曲げられた挟着壁形成部を第１外向きフランジ側に曲げて折り返し状の挟着壁を形成し、第２外向きフランジおよび挟着壁により第１外向きフランジを挟着すること、
ならびに第１外向きフランジの両面と、第２外向きフランジおよび挟着壁とをろう付することを含む。
【００１２】
上記方法において、第２外向きフランジおよび挟着壁形成部が設けられた構成部材を、ケーシング内側を向くべき面にろう材層を有するブレージングシートにより形成する。
【発明の効果】
【００１３】
上記1)の液冷式冷却装置によれば、上構成部材の外向きフランジおよび下構成部材の外向きフランジのうちのいずれか一方の第１外向きフランジにおける外側部分が先端に向かって徐々に薄肉となされることにより勾配部が形成され、勾配部が、第２外向きフランジ側を向いた水平面と、当該水平面とは反対側を向いた傾斜面とを有し、勾配部の先端が鋭角となっており、同他方の第２外向きフランジとともに第１外向きフランジを挟着する折り返し状挟着壁が、第２外向きフランジの先端に連なって設けられ、第１外向きフランジの両面と、第２外向きフランジおよび挟着壁とがろう付され、挟着壁が、勾配部の傾斜面にろう付されているので、ケーシング内を流れる冷却液が、第１外向きフランジの先端と第２外向きフランジおよび挟着壁との間の部分に流入することが防止される。したがって、冷却液のケーシング外への洩れを防止することができる。しかも、上構成部材の外向きフランジおよび下構成部材の外向きフランジのうちのいずれか一方の第１外向きフランジが先端に向かって徐々に薄肉となされ、同他方の第２外向きフランジとともに第１外向きフランジを挟着する折り返し状挟着壁が、第２外向きフランジの先端に連なって設けられているので、第１外向きフランジの先端と、第２外向きフランジおよび挟着壁との間に、特許文献２に記載されている方法のような大きな隙間が形成されることが防止される。したがって、第１外向きフランジの片面と、第２外向きフランジとの間に微小なろう付不良が発生し、冷却液が上記隙間内に流入したとしても、上記隙間内を流れて冷却液通過部の先端から外部に洩れることが抑制される。
【００１４】
上記2)の液冷式冷却装置によれば、第１外向きフランジの両面と、第２外向きフランジおよび挟着壁とがろう付される前の状態において、第１外向きフランジの先端と、第２外向きフランジおよび挟着壁との間に微小な隙間が形成されていたとしても、ろう付時に上記隙間が溶融ろう材で埋められるので、ケーシング内の冷却液が、上記隙間内を流れて冷却液通過部の先端から外部に洩れることが効果的に抑制される。
【００１５】
上記3)の液冷式冷却装置の製造方法によれば、上構成部材の外向きフランジおよび下構成部材の外向きフランジのうちのいずれか一方の第１外向きフランジを先端に向かって徐々に薄肉とし、同他方の第２外向きフランジとともに第１外向きフランジを挟着する折り返し状挟着壁を形成するための挟着壁形成部を、第２外向きフランジの先端に連なって一体に設け、挟着壁形成部を第２外向きフランジに対して外側に立ち上がり状に曲げた後に、第１外向きフランジを第２外向きフランジに重ね合わせるので、上下両構成部材を組み合わせる際に、第１外向きフランジの先端が立ち上がり状に曲げられた挟着壁形成部に案内されることになり、両構成部材の位置決めを高精度で行うことができる。
【００１６】
また、第１外向きフランジを第２外向きフランジに重ね合わせた後に、立ち上がり状に曲げられた挟着壁形成部を第１外向きフランジ側に曲げて折り返し状の挟着壁を形成し、第２外向きフランジおよび挟着壁により、先端に向かって徐々に薄肉とされた第１外向きフランジを挟着するので、第１外向きフランジの先端と、第２外向きフランジおよび挟着壁との間に比較的大きな隙間が形成されることが防止される。したがって、第１外向きフランジの両面と、第２外向きフランジおよび挟着壁とをろう付した際に、第１外向きフランジの片面と、第２外向きフランジとの間に微小なろう付不良が発生し、冷却液が上記隙間内に流入したとしても、上記隙間内を流れて冷却液通過部の先端から外部に洩れることが抑制される。
【００１７】
さらに、第２外向きフランジおよび挟着壁により第１外向きフランジを挟着した後に、第１外向きフランジの両面と、第２外向きフランジおよび挟着壁とをろう付するので、ケーシング内を流れる冷却液が、第１外向きフランジの先端と第２外向きフランジおよび挟着壁との間の部分に流入することが防止される。
【００１８】
上記4)の液冷式冷却装置の製造方法によれば、第１外向きフランジを第２外向きフランジに重ね合わせた後に、立ち上がり状に曲げられた挟着壁形成部を第１外向きフランジ側に曲げて折り返し状の挟着壁を形成し、第２外向きフランジおよび挟着壁により、先端に向かって徐々に薄肉とされた第１外向きフランジを挟着した際に、第１外向きフランジの先端と、第２外向きフランジおよび挟着壁との間に微小な隙間が形成されていたとしても、後工程のろう付時に上記隙間が溶融ろう材で埋められるので、ケーシング内の冷却液が、上記隙間内を流れて冷却液通過部の先端から外部に洩れることが効果的に抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の液冷式冷却装置を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図３】図１の液冷式冷却装置を製造する方法の要部の工程を示す部分拡大垂直断面図である。
【図４】特許文献２記載の方法を示す部分拡大垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２１】
以下の説明において、図１に矢印Ｘで示す方向を前、これと反対側を後といい、前方から後方見た際の上下、左右（図２の上下、左右）を上下、左右というものとする。
【００２２】
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。
【００２３】
図１はこの発明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し、図２はその要部の構成を示す。
【００２４】
図１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左側壁(6)、前後方向にのびる垂直状の右側壁(7)、左側壁(6)および右側壁(7)の後端部どうしを連結する垂直状の後側壁(8)、ならびに左側壁(6)および右側壁(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。
【００２５】
ケーシング(2)の周壁(5)における後側壁(8)の左右方向の中央部に角筒状の冷却液流入部(11)（冷却液通過部）が後方に突出するように形成され、同じく前側壁(9)の左右方向の中央部に角筒状の冷却液流出部(12)（冷却液通過部）が前方に突出するように形成されている。冷却液流入部(11)は後方に開口し、冷却液流出部(12)は前方に開口している。
【００２６】
ケーシング(2)は、頂壁(3)、周壁(5)の上半部、ならびに冷却液流入部(11)および冷却液流出部(12)の上半部を形成するアルミニウム製上構成部材(13)と、底壁(4)、周壁(5)の下半部、ならびに冷却液流入部(11)および冷却液流出部(12)の下半部を形成す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)における周壁(5)、冷却液流入部(11)および冷却液流出部(12)の上半部を形成する部分の下端部、および下構成部材(14)における周壁(5)、冷却液流入部(11)および冷却液流出部(12)の下半部を形成する部分の上端部に、それぞれ外向きフランジ(15)(16)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(15)(16)どうしがろう付されている。
【００２７】
ケーシング(2)内の後端部に冷却液流入部(11)に通じる入口ヘッダ部(17)が、ケーシング(2)内の左右方向の全長にわたって設けられ、ケーシング(2)内の前端部に冷却液流出部(12)に通じる出口ヘッダ部(18)が、ケーシング(2)内の左右方向の全長にわたって設けられている。ケーシング(2)内における左側壁(6)と右側壁(7)との間でかつ入口ヘッダ部(17)と出口ヘッダ部(18)との間の部分に、前後方向にのびる波頂部、前後方向にのびる波底部および波頂部と波底部とを連結する連結部を有するコルゲート状のアルミニウム製放熱フィン(19)が配置されている。
【００２８】
図２に示すように、上構成部材(13)の外向きフランジ(15)および下構成部材(14)の外向きフランジ(16)のうちのいずれか一方、ここでは上構成部材(13)側の第１外向きフランジ(15)の外側部分が先端に向かって徐々に薄肉となされることにより勾配部(15a)が形成されている。勾配部(15a)は、第２外向きフランジ(16)側を向いた水平面と、当該水平面とは反対側を向いた傾斜面とを有し、勾配部(15a)の先端は鋭角となっている。また、上構成部材(13)の外向きフランジ(15)および下構成部材(14)の外向きフランジ(16)のうちのいずれか他方、ここでは下構成部材(14)の第２外向きフランジ(16)とともに第１外向きフランジ(15)を上下から挟着する折り返し状挟着壁(21)が、第２外向きフランジ(16)の先端に連なって設けられている。そして、第１外向きフランジ(15)の上下両面と、第２外向きフランジ(16)の上面および挟着壁(21)の下面とがろう付されている。
【００２９】
上構成部材(13)は、ケーシング(2)内側を向いた面側、すなわち頂壁(3)、周壁(5)の上半部、ならびに冷却液流入部(11)および冷却液流出部(12)の上半部の内面側と、第１外向きフランジ(15)の下面側にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにより形成されている。下構成部材(14)は、ケーシング(2)内側を向いた面側、すなわち底壁(4)、周壁(5)の下半部、ならびに冷却液流入部(11)および冷却液流出部(12)の下半部の内面側と、第２外向きフランジ(16)の上面側と、挟着壁(21)の下面側にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにより形成されている。なお、図２において、第１外向きフランジ(15)の上下両面と、第２外向きフランジ(16)の上面および挟着壁(21)の下面とをろう付している再凝固したろう材の図示は省略する。
【００３０】
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。
【００３１】
上記構成の液冷式冷却装置(1)において、冷却液流入部(11)から入口ヘッダ部(17)内に流入した冷却液は、入口ヘッダ部(17)において左右方向に分流し、放熱フィン(19)の隣り合う連結部どうしの間を前方に流れ、出口ヘッダ部(18)内に入るとともに、冷却液流出部(12)から流出する。
【００３２】
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)および放熱フィン(19)を経て冷却液通路(17)内を流れる冷却液に伝わり、半導体素子(P)が冷却される。
【００３３】
次に、図３を参照して液冷式冷却装置(1)の製造方法について説明する。
【００３４】
まず、片面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートを用いて、頂壁(3)、周壁(5)の上半部、ならびに冷却液流入部(11)および冷却液流出部(12)の上半部を形成し、かつ頂壁(3)下面、周壁(5)の上半部内面、ならびに冷却液流入部(11)および冷却液流出部(12)の上半部内面にろう材層(B)を有する上構成部材(13)をつくる。上構成部材(13)における周壁(5)、ならびに冷却液流入部(11)および冷却液流出部(12)の上半部を形成する部分の下端部に、下面にろう材層(B)を有する第１外向きフランジ(15)を一体に設けておく。第１外向きフランジ(15)の外側部分には、先端に向かって徐々に薄肉となった勾配部(15a)を形成しておく。
【００３５】
また、片面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートを用いて、底壁(4)、周壁(5)の下半部、ならびに冷却液流入部(11)および冷却液流出部(12)の下半部を形成し、かつ底壁(4)上面、周壁(5)の下半部内面、ならびに冷却液流入部(11)および冷却液流出部(12)の下半部内面にろう材層(B)を有する下構成部材(14)をつくる。下構成部材(14)における周壁(5)、ならびに冷却液流入部(11)および冷却液流出部(12)の下半部を形成する部分の上端部に、上面にろう材層(B)を有する第２外向きフランジ(16)を一体に設けておく。第２外向きフランジ(16)とともに第１外向きフランジ(15)を挟着する折り返し状挟着壁(21)を形成するための挟着壁形成部(21A)を、第２外向きフランジ(16)の先端に連なって一体に設けておく。
【００３６】
ついで、挟着壁形成部(21A)を第２外向きフランジ(16)に対して外側（上側）に立ち上がり状に曲げる。
【００３７】
ついで、上下両構成部材(13)(14)を、両者間に放熱フィン(19)を配置した状態で組み合わせて、上構成部材(13)の第１外向きフランジ(15)を第２外向きフランジ(16)上に重ね合わせる。このとき、第１外向きフランジ(15)の先端が立ち上がり状に曲げられた挟着壁形成部(21A)に案内されるので、上下両構成部材(13)(14)の位置決めを高精度で行うことができる（図３実線参照）。
【００３８】
ついで、立ち上がり状に曲げられた挟着壁形成部(21A)を第１外向きフランジ(15)側に曲げて折り返し状の挟着壁(21)を形成し、第２外向きフランジ(16)および挟着壁(21)により第１外向きフランジ(15)を挟着する（図３鎖線参照）。
【００３９】
最後に、第１外向きフランジ(15)の両面と、第２外向きフランジ(16)の上面および挟着壁(21)の下面とをろう付する。こうして、液冷式冷却装置(1)が製造される。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
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。
【符号の説明】
【００４１】
(1)：液冷式冷却装置
(2)：ケーシング
(3)：頂壁
(4)：底壁
(5)：周壁
(11)：冷却液流入部（冷却液通過部）
(12)：冷却液流出部（冷却液通過部）
(13)：上構成部材
(14)：下構成部材
(15)：第１外向きフランジ
(16)：第２外向きフランジ
(21)：挟着壁
(21A)：挟着壁形成部
【図１】
0005624823.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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