(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を内蔵する半導体モジュールと、該半導体モジュールに密着配置された冷却管とを有する半導体冷却構造において、
上記冷却管は、冷却媒体を導入する冷媒入口と、上記冷却媒体を排出する冷媒出口とを有すると共に、上記冷媒入口から上記冷媒出口に向かって上記冷却媒体を流通させる冷媒流路を内部に有し、
該冷媒流路には、上記半導体モジュールと密着する冷却面に垂直な冷却面垂直方向に速度ベクトルを持つよう上記冷却媒体を移動させる冷媒移動手段を設けてなり、
上記冷却管は、上記冷却面垂直方向に上記冷媒流路を仕切る中間プレートを有し、上記冷却媒体が、上記中間プレートによって仕切られた第一流路と第二流路とを交互に流れるよう構成されており、
上記中間プレートは、上記冷媒入口から上記冷媒出口へ向かう冷媒流通方向に直交すると共に上記冷却面に平行な冷却面幅方向の両端部に、上記第一流路と上記第二流路とを連通する連通部を有し、
上記第一流路と上記第二流路とには、それぞれ、上記冷媒流通方向及び上記冷却面幅方向に対して斜めに形成された傾斜フィンを設けてなり、
上記第一流路における上記傾斜フィンと、上記第二流路における上記傾斜フィンとは、互いに傾斜方向が逆であり、
上記傾斜フィンは、上記中間プレートにおける一対の上記連通部の間に形成されており、
かつ、上記半導体モジュールは、上記傾斜フィンに対向するとともに、該傾斜フィンに沿って上記一対の連通部の間を上記冷媒流通方向及び上記冷却面幅方向に対して斜めに移動する冷却媒体に対向するように配置されていることを特徴とする半導体冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を内蔵する半導体モジュールと、該半導体モジュールに密着配置された冷却管とを有する半導体冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、インバータ等の電力変換装置には、半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュールが配設され、該半導体モジュールに大きな電流が流れるよう構成されている。そのため、半導体素子の温度上昇を防ぐべく、半導体素子を冷却するための冷却媒体を流通させる冷却管を、半導体モジュールに密着配置した構造がある（特許文献１参照）。
そして、上記冷却管の内側の冷媒流路にはフィンが設けられ、半導体素子の表面の温度分布に応じて、冷媒流路の幅方向に不均一な冷却効率分布を冷却面に形成するように、フィンを配列している。ここで、幅方向とは、冷却媒体の流通する方向および冷却面に直交する方向との双方に直交する方向である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−６０１１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の半導体冷却構造においては、冷媒流路における冷却面に直交する方向に温度分布が生じるおそれがある。すなわち、冷却管における半導体モジュールと密着する冷却面に近い位置を流れる冷却媒体は、半導体モジュールから離れた位置を流れる冷却媒体よりも、温度が上昇しやすい。そのため、冷却媒体と半導体モジュールとの間の熱交換が効率的ではない。
【０００５】
また、冷却管の両面に半導体モジュールを密着配置する場合においても、冷却管の一方の面に配置した半導体素子と他方の面に配置した半導体素子との間に発熱量の差があると、上記従来の半導体冷却構造では、冷媒流路における冷却面に直交する方向に温度分布が生じるおそれがある。その結果、同様に、半導体素子の冷却効率を充分に高めることが困難となるおそれがある。
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、半導体素子の冷却効率に優れた半導体冷却構造を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、半導体素子を内蔵する半導体モジュールと、該半導体モジュールに密着配置された冷却管とを有する半導体冷却構造において、
上記冷却管は、冷却媒体を導入する冷媒入口と、上記冷却媒体を排出する冷媒出口とを有すると共に、上記冷媒入口から上記冷媒出口に向かって上記冷却媒体を流通させる冷媒流路を内部に有し、
該冷媒流路には、上記半導体モジュールと密着する冷却面に垂直な冷却面垂直方向に速度ベクトルを持つよう上記冷却媒体を移動させる冷媒移動手段を設けてなり、
上記冷却管は、上記冷却面垂直方向に上記冷媒流路を仕切る中間プレートを有し、上記冷却媒体が、上記中間プレートによって仕切られた第一流路と第二流路とを交互に流れるよう構成されており、
上記中間プレートは、上記冷媒入口から上記冷媒出口へ向かう冷媒流通方向に直交すると共に上記冷却面に平行な冷却面幅方向の両端部に、上記第一流路と上記第二流路とを連通する連通部を有し、
上記第一流路と上記第二流路とには、それぞれ、上記冷媒流通方向及び上記冷却面幅方向に対して斜めに形成された傾斜フィンを設けてなり、
上記第一流路における上記傾斜フィンと、上記第二流路における上記傾斜フィンとは、互いに傾斜方向が逆であり、
上記傾斜フィンは、上記中間プレートにおける一対の上記連通部の間に形成されており、
かつ、上記半導体モジュールは、上記傾斜フィンに対向するとともに、該傾斜フィンに沿って上記一対の連通部の間を上記冷媒流通方向及び上記冷却面幅方向に対して斜めに移動する冷却媒体に対向するように配置されていることを特徴とする半導体冷却構造にある（請求項１）。
【０００８】
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記半導体冷却構造においては、上記冷却管の冷媒流路に、上記冷却面垂直方向に速度ベクトルを持つよう冷却媒体を移動させる冷媒移動手段を設けてある。そのため、冷媒流路に導入された冷却媒体が上記冷却面垂直方向に温度分布を形成することを抑制することができる。すなわち、冷却管における一方の冷却面にのみ半導体モジュールが密着配置している場合や、両方の冷却面に発熱量の異なる半導体モジュールが密着配置している場合などにも、冷媒流路における冷却面垂直方向に温度分布が生じることを抑制することができる。
その結果、冷媒流路に供給される冷却媒体の全体を効率的に、半導体素子との間の熱交換に利用することができる。それ故、上記半導体冷却構造は、半導体素子の冷却効率を向上させることができる。
【０００９】
以上のごとく、本発明によれば、半導体素子の冷却効率に優れた半導体冷却構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明（請求項１）において、上記半導体モジュールは、上記半導体素子を１個内蔵していてもよいし、複数個内蔵していてもよい。
また、上記半導体冷却構造は、たとえば、インバータ等の電力変換装置の一部を構成する構造とすることができる。
また、上記半導体冷却構造では、冷却移動手段によって冷却媒体が冷却面垂直方向に速度ベクトルを持つようにする。ここで、「冷却媒体が冷却面垂直方向に速度ベクトルを持つように」とは、冷媒流路を流通する冷却媒体の速度ベクトルが冷却面垂直方向の成分を有するようにということである。以下、単に「冷却媒体が冷却面垂直方向に移動する」と言った場合には、「冷却媒体が冷却面垂直方向に速度ベクトルを持って移動する」ことを意味する。
【００１１】
また、上記冷却管は、上記冷却面垂直方向に上記冷媒流路を仕切る中間プレートを有し、上記冷却媒体が、上記中間プレートによって仕切られた第一流路と第二流路とを交互に流れるよう構成されている。
これにより、上記冷却媒体を、確実に上記冷却面垂直方向に移動させることができ、冷媒流路における温度分布を効果的に抑制することができる。
【００１２】
また、上記中間プレートは、上記冷媒入口から上記冷媒出口へ向かう冷媒流通方向に直交すると共に上記冷却面に平行な冷却面幅方向の両端部に、上記第一流路と上記第二流路とを連通する連通部を有し、上記第一流路と上記第二流路とには、それぞれ、上記冷媒流通方向に対して斜めに形成された傾斜フィンを設けてなり、上記第一流路における上記傾斜フィンと、上記第二流路における上記傾斜フィンとは、互いに傾斜方向が逆である。
【００１３】
これにより、例えば、上記冷媒入口から上記第一流路に導入された冷却媒体は、上記傾斜フィンに沿って、冷媒流通方向に対して斜めに流れて一方の上記連通部に導かれる。そして、冷却媒体は、連通部を介して、第一流路から第二流路へ移動し、第二流路における傾斜フィンに沿って他方の連通部に導かれる。この連通部を介して、冷却媒体は、再び第一流路に移動する。このように、冷却媒体は、上記二つの連通部を介して、第一流路と第二流路とを交互に移動しつつ、冷媒流路を螺旋状に流れる。これにより、冷却媒体を、上記冷却面垂直方向に効率的に移動させることができ、冷媒流路における温度分布の形成を抑制することができる。
また、この構成により、上記冷却面幅方向にも冷却媒体を効率的に移動させることができるため、この方向についての温度分布の形成も抑制することができる。それ故、半導体素子の冷却効率を充分に向上させることができる。
【００１４】
また、上記冷却管は、上記冷媒入口から上記冷媒出口へ向かう冷媒流通方向に直交すると共に上記冷却面に平行な冷却面幅方向に上記冷媒流路を分割すると共に、上記冷媒流通方向に平行に形成されたストレートフィンを設けてなり、該ストレートフィンによって分割された複数の分割冷媒流路には、部分的に上記冷媒流路側に突出した突出部が配設されていてもよい。
この場合には、上記突出部が配設されていることにより、流通する冷却媒体において、上記冷却面垂直方向に圧力差が生じ、該冷却面垂直方向に速度ベクトルを持つ流れが生じる。これにより、冷媒流路における温度分布の形成を抑制することができる。
【００１５】
また、上記突出部は、上記半導体素子の配設位置の上流側に配設されていることが好ましい。
この場合には、上記半導体素子の手前において冷却媒体が上記冷却面垂直方向に移動するため、比較的温度の低い冷却媒体を半導体素子に近づけて、その冷却を効率よく行うことができる。
【００１６】
また、上記突出部は、上記冷却管の外殻部の一部に形成されていてもよい。
この場合には、上記突出部を容易に形成することができる。また、上記冷却管を組み立てる際に、上記ストレートフィンと上記外殻部との位置決め手段として、上記突出部を利用することも可能となる。
また、上記突出部は、上記ストレートフィンの一部に形成されていてもよい。
【００１７】
また、上記冷却管は、上記冷却面垂直方向に上記冷媒流路を仕切る中間プレートを有し、上記冷却媒体が、上記中間プレートによって仕切られた第一流路と第二流路とをそれぞれ流れるよう構成されており、上記第一流路と上記第二流路とには、それぞれ、上記冷媒入口から上記冷媒出口へ向かう冷媒流通方向に直交すると共に上記冷却面に平行な冷却面幅方向に上記冷媒流路を分割すると共に、上記冷媒流通方向に平行に形成されたストレートフィンを設けてなり、該ストレートフィンによって分割された複数の分割冷媒流路には、部分的に上記冷媒流路側に突出した突出部が配設されており、該突出部は、上記中間プレートの一部に形成されている構成とすることができる。
【００１８】
この場合には、上記第一流路及び上記第二流路では、上記突出部が配設されていることにより、流通する冷却媒体において、上記冷却面垂直方向に圧力差が生じ、該冷却面垂直方向に速度ベクトルを持つ流れが生じる。これにより、冷媒流路における温度分布の形成を抑制することができる。また、上記突出部を容易に形成することができる。また、上記冷却管を組み立てる際に、上記ストレートフィンと上記中間プレートとの位置決め手段として、上記突出部を利用することも可能となる。
【００１９】
また、上記突出部は、上記中間プレートに加えて、上記冷却管の外殻部の一部に形成されていてもよい。
この場合には、上記突出部が上記中間プレートと上記冷却管の上記外殻部との両方に形成されていることにより、冷媒流路における温度分布の形成をより一層抑制することができる。また、上記突出部を容易に形成することができる。また、上記冷却管を組み立てる際に、上記ストレートフィンと上記外殻部との位置決め手段として、上記突出部を利用することも可能となる。
また、上記突出部は、上記ストレートフィンの一部に形成されていてもよい。
【００２０】
また、上記構成において、上記突出部は、上記半導体素子の配設位置の上流側に配設されていることが好ましい。
この場合には、上記半導体素子の手前において冷却媒体が上記冷却面垂直方向に移動するため、比較的温度の低い冷却媒体を半導体素子に近づけて、その冷却を効率よく行うことができる。
【００２１】
また、本発明において、上記突出部は、その配設位置、個数、突出高さ等を種々様々に変更することが可能である。
また、上記突出部は、例えば、上記冷却管の上記外殻部や上記中間プレートを直接プレス加工等することによって形成することができる。また、上記冷却管の上記外殻部や上記中間プレートに対して上記突出部となる別部材を接着、溶接等することによって形成することもできる。
【００２２】
また、上記冷却管は、上記冷媒入口から上記冷媒出口へ向かう冷媒流通方向に直交すると共に上記冷却面に平行な冷却面幅方向に上記冷媒流路を分割すると共に、上記冷媒流通方向に平行に形成されたストレートフィンを設けてなり、該ストレートフィンは、該ストレートフィンによって分割された複数の分割冷媒流路に向かって突出して形成された傾斜リブを設けてなり、該傾斜リブは、上記冷媒流通方向および上記冷却面に対して傾斜していることが好ましい。
この場合には、上記傾斜リブが配設されていることにより、各分割冷媒流路を流通する冷却媒体において、上記冷却面垂直方向に圧力差が生じ、該冷却面垂直方向に速度ベクトルを持つ流れが生じる。これにより、冷媒流路における温度分布の形成を抑制することができる。
【００２３】
また、上記傾斜リブは、上記冷媒流通方向に沿って複数個形成されており、上記冷媒流通方向に隣り合う上記傾斜リブは、互いに傾斜方向が逆である構成とすることができる。
また、上記傾斜リブは、上記冷媒流通方向に沿って複数個形成されており、該複数個の傾斜リブは、傾斜方向が同じ上記傾斜リブからなる傾斜リブ群を複数形成しており、上記冷媒流通方向に隣り合う上記傾斜リブ群における上記傾斜リブは、互いに傾斜方向が逆である構成とすることができる。
これらの場合には、各分割冷媒流路を流れる冷却媒体は、上記傾斜リブによってうねりながら、上記冷却面垂直方向に移動しつつ、上記冷媒流通方向に流れて行くこととなる。それ故、冷却媒体を円滑に上記冷却面垂直方向に移動させることができる。
【００２４】
また、上記傾斜リブは、上記冷媒流通方向に加えて、上記冷却面垂直方向にも複数個形成されており、上記冷却面垂直方向に隣り合う上記傾斜リブは、互いに傾斜方向が逆である構成とすることができる。
また、上記傾斜リブは、上記冷媒流通方向に加えて、上記冷却面垂直方向にも複数個形成されており、該複数個の傾斜リブは、傾斜方向が同じ上記傾斜リブからなる傾斜リブ群を複数形成しており、上記冷却面垂直方向に隣り合う上記傾斜リブ群における上記傾斜リブは、互いに傾斜方向が逆である構成とすることができる。
これらの場合には、各分割冷媒流路を流れる冷却媒体は、上記冷媒流通方向及び上記冷却面垂直方向に形成された上記傾斜リブによってうねりながら、上記冷却面垂直方向に移動しつつ、上記冷媒流通方向に流れて行くこととなる。それ故、冷却媒体を円滑に上記冷却面垂直方向に移動させることができる。
【００２５】
また、上記ストレートフィンは、上記傾斜リブに加えて、上記ストレートフィンによって分割された複数の分割冷媒流路に向かって突出して形成された直交リブを設けてなり、該直交リブは、上記冷媒流通方向および上記冷却面に対して直交する方向に形成されている構成とすることができる。
この場合には、各分割冷媒流路を流れる冷却媒体は、上記傾斜リブ及び上記直交リブによって上記冷却面垂直方向に移動しつつ、上記冷媒流通方向に流れて行くこととなる。それ故、冷却媒体を円滑に上記冷却面垂直方向に移動させることができる。
【００２６】
また、上記冷却管は、上記冷媒入口から上記冷媒出口へ向かう冷媒流通方向に直交すると共に上記冷却面に平行な冷却面幅方向に上記冷媒流路を分割すると共に、上記冷媒流通方向に平行に形成されたストレートフィンを設けてなり、該ストレートフィンは、該ストレートフィンによって分割された複数の分割冷媒流路に向かって突出して形成された直交リブを設けてなり、該直交リブは、上記冷媒流通方向および上記冷却面に対して直交する方向に形成されている構成とすることができる。
この場合には、上記直交リブが配設されていることにより、各分割冷媒流路を流通する冷却媒体において、上記冷却面垂直方向に圧力差が生じ、該冷却面垂直方向に速度ベクトルを持つ流れが生じる。これにより、冷媒流路において、上記冷却面垂直方向の温度分布が形成されることを効果的に抑制することができる。
なお、上記構成の場合には、冷却媒体が上記冷却面垂直方向に速度ベクトルを持つ流れを生じるように、上記直交リブの配設位置を考慮する必要がある。
【００２７】
また、上記冷却管において、上記ストレートフィンには、上記直交リブと前述の傾斜リブとを組み合わせて配設することもできる。
この場合には、各分割冷媒流路を流れる冷却媒体は、上記傾斜リブ及び上記直交リブによって上記冷却面垂直方向に移動しつつ、上記冷媒流通方向に流れて行くこととなる。それ故、冷却媒体を円滑に上記冷却面垂直方向に移動させることができる。
【００２８】
また、本発明において、上記傾斜リブは、その配設位置、個数、傾斜角度、長さ、突出高さ等を種々様々に変更することが可能である。
また、上記直交リブも、その配設位置、個数、長さ、突出高さ等を種々様々に変更することが可能である。
また、上記傾斜リブ及び上記直交リブの両方を配設した場合であっても、その配設位置の組み合わせ等を種々様々に変更することが可能である。
【００２９】
また、上記傾斜リブ及び上記直交リブは、例えば、上記ストレートフィンを直接プレス加工等することによって形成することができる。また、上記ストレートフィンに対して上記傾斜リブ及び上記直交リブとなる別部材を接着、溶接等することによって形成することもできる。
【００３０】
ここで、上記の突出部、傾斜リブ及び直交リブを配設したことによる作用効果について、詳しく説明する。
例えば、図３５に示すごとく、突出部６を設けた場合には、それによって生じた圧力差により、冷却媒体Ｗの冷媒流通方向Ｙに対して垂直方向（冷却面垂直方向Ｘ）に速度ベクトルを持つ流れ（図中のＷ１、Ｗ２、Ｗ３）が発生する。すなわち、冷却媒体Ｗは、突出部６に衝突した場合には、突出部６に沿って流れたり（Ｗ１）、突出部６を迂回するように低圧側へ流れたりする（Ｗ２）。また、突出部６に衝突しない場合でも、低圧側に向きを変えて流れる（Ｗ３）。
【００３１】
また、図３６に示すごとく、傾斜リブ５３を設けた場合には、それによって生じた圧力差により、冷却媒体Ｗの冷媒流通方向Ｙに対して垂直な方向（冷却面垂直方向Ｘ）に速度ベクトルを持つ流れ（図中のＷ４、Ｗ５）が発生する。すなわち、冷却媒体Ｗは、傾斜リブ５３を乗り越えない場合には、傾斜リブ５３に沿って流れる（Ｗ４）。また、傾斜リブ５３を乗り越えた場合には、低圧側に向きを変えて流れる（Ｗ５）。
なお、直交リブも傾斜リブ５３と同様の作用効果を有する。
【実施例】
【００３２】
（実施例１）
本発明の実施例に係る半導体冷却構造につき、図１〜図６を用いて説明する。
本例の半導体冷却構造１は、図１に示すごとく、半導体素子２１を内蔵する半導体モジュール２と、該半導体モジュール２に密着配置された冷却管３とを有する。
冷却管３は、冷却媒体を導入する冷媒入口３１１と、冷却媒体を排出する冷媒出口３１２とを有すると共に、冷媒入口３１１から冷媒出口３１２に向かって冷却媒体を流通させる冷媒流路３２を内部に有する。
冷媒流路３２には、図３に示すごとく、半導体モジュール２と密着する冷却面３３に垂直な冷却面垂直方向Ｘ（図１、図２）に冷却媒体を移動させる冷媒移動手段を設けてある。
【００３３】
冷却管３は、図２、図３に示すごとく、冷却面垂直方向Ｘに冷媒流路３２を仕切る中間プレート３４を有し、冷却媒体が、中間プレート３４によって仕切られた第一流路３２１と第二流路３２２とを交互に流れるよう構成されている。なお、図２においては、フィン４の記載を省略した。
【００３４】
図３（Ｂ）に示すごとく、中間プレート３４は、冷媒入口３１１から冷媒出口３１２へ向かう冷媒流通方向Ｙに直交すると共に冷却面３３に平行な冷却面幅方向Ｚの両端部に、第一流路３２１と第二流路３２２とを連通する連通部３４１を有する。そして、図３（Ａ）、（Ｃ）に示すごとく、第一流路３２１と第二流路３２２とには、それぞれ、冷媒流通方向Ｙに対して斜めに形成された傾斜フィン４を設けてなる。第一流路３２１における傾斜フィン４と、第二流路３２２における傾斜フィン４とは、互いに傾斜方向が逆である。
【００３５】
また、冷媒流通方向Ｙに対する傾斜フィン４の傾斜角度αは、例えば４５°とすることができる。
そして、本例においては、上記連通部３４１を設けた中間プレート３４及び上記傾斜フィン４が、上記冷媒移動手段を構成することとなる。
【００３６】
冷却管３は、アルミニウム又はその合金からなる複数の部材から構成される。すなわち、図２に示すごとく、冷却管３は、外殻部を構成する一対の外殻プレート３５と、該一対の外殻プレート３５の間に配される中間プレート３４とをその周縁においてろう付け等によって接合してなる。一対の外殻プレート３５は、周縁の内側において、互いに離れる方向へ後退した凹部を形成している。この凹部と平板状の中間プレート３４の両面との間に、それぞれ第一流路３２１及び第二流路３２２が形成される。
【００３７】
外殻プレート３５及び中間プレート３４は、図３に示すごとく、上記冷媒流通方向Ｙに長い形状を有する。外殻プレーと３５は、その両端部に、それぞれ冷媒入口３１１と冷媒出口３１２とを形成してなる。また、中間プレート３４は、外殻プレート３５の冷媒入口３１１と冷媒出口３１２とにそれぞれ対向する位置に、開口部３４２を設けてある。また、上述のごとく、中間プレート３５における冷却面幅方向Ｚの両端部付近には、一対の連通部３４１が、冷媒流通方向Ｙに沿って形成されている。
【００３８】
また、中間プレート３４と外殻プレート３５との間には、互いに平行な複数の傾斜フィン４が配設されている。これらの傾斜フィン４は、中間プレート３４と外殻プレート３５とのいずれか一方又は双方にろう付け接合されている。
図３（Ａ）に示すごとく、第一流路３２１に配設された傾斜フィン４は、冷媒入口３１１から中間プレート３４における上側の連通部３４１ｕに向かって、又は下側の連通部３４１ｄから上側の連通部３４１ｕもしくは冷媒出口３１２に向かって形成されている。
【００３９】
一方、図３（Ｃ）に示すごとく、第二流路３２２に配設された傾斜フィン４は、冷媒入口３１１から中間プレート３４における下側の連通部３４１ｄに向かって、又は上側の連通部３４１ｕから下側の連通部３４１ｄもしくは冷媒出口３１２に向かって形成されている。
ここで、「上側」、「下側」とは、図３における上下を意味する便宜上の表現であって、本発明の構成を特に限定するものではない。以下においても同様である。
【００４０】
このように構成された冷却管３の主面（冷却面３３）に、図１に示すごとく、半導体モジュール２が密着配置されている。本例において、半導体モジュール２は、２個の半導体素子２１を内蔵している。また、半導体モジュール２は、これら２個の半導体素子２１を挟持するように配設された一対の放熱板２２を有する。また、半導体素子２１は、一方の放熱板２２とは直接接触しているが、他方の放熱板２２との間には、熱伝導性に優れたスペーサ２３を介在させている。
【００４１】
半導体素子２１としては、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  Field  Effect  Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）、ダイオード等がある。本例においては、半導体モジュール２に内蔵した一方の半導体素子２１をＩＧＢＴとし、他方の半導体素子２１をフライホイールダイオードとする。
【００４２】
また、半導体モジュール２は、冷却管３における一方の冷却面３３と他方の冷却面に対してそれぞれ２個ずつ、冷媒流通方向Ｙに並べて配置してある。また、半導体モジュール２における放熱板２２と冷却管３との間には、熱伝導性に優れた絶縁部材を介在させてもよい。
【００４３】
本例の半導体冷却構造１は、インバータ等の電力変換装置の一部を構成する構造とすることができ、図４に示すごとく、冷却管３と半導体モジュール２とを交互に積層した積層型の冷却構造となっている。すなわち、積層方向に隣り合う冷却管３同士は、その冷媒流通方向Ｙの両端部にそれぞれ設けた冷媒入口３１１及び冷媒出口３１２を互いに連結管３６によって連結している。積層方向の一端に配される冷却管３には、冷却管３の積層体全体に冷却媒体を導入するための冷媒導入管３７１と、積層体全体から冷却媒体を排出するための冷媒排出管３７２とを配設してなる。
【００４４】
連結管３６は、冷却管３の一部を構成する外殻プレート３５の一部によって構成してもよいし、冷却管３とは別部材を用いて冷媒入口３１１と冷媒出口３１２に固定してもよい。
また、積層方向の両端に配される冷却管３は、片側にのみ半導体モジュール２と密着する冷却面３３を有し、それ以外の冷却管３は、図１に示したように両側に冷却面３３を有する。
【００４５】
このように構成することにより、冷媒導入管３７１から導入された冷却媒体Ｗは、連結管３６を介して複数の冷却管３に分配される。すなわち、冷却媒体Ｗは、各冷却管３における冷媒入口３１１から導入されて、それぞれの冷媒流路３２を流れる。このとき、冷却媒体Ｗは、各冷却管３に密着配置された半導体モジュール２との間で熱交換を行う。熱交換を行った後の冷却媒体Ｗは、各冷却管３における冷媒出口３１２から、連結管３６を通じて冷媒排出管３７２に達し、排出される。
【００４６】
冷却媒体としては、水やアンモニア等の自然冷媒、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、ＨＣＦＣ１２３、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒等の冷媒等を用いることができる。
【００４７】
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記半導体冷却構造１においては、冷却管３の冷媒流路３２に、冷却面垂直方向Ｘに冷却媒体を移動させる冷媒移動手段を設けてある。そのため、冷媒流路３２に導入された冷却媒体が冷却面垂直方向Ｘに温度分布を形成することを抑制することができる。すなわち、図５に示すごとく、冷却管３における一方の冷却面３３にのみ半導体モジュール２が密着配置している場合や、図６に示すごとく、冷却管３における両方の冷却面３３に発熱量の異なる半導体モジュール２が密着配置している場合などにも、冷媒流路３２における冷却面垂直方向Ｘに温度分布が生じることを抑制することができる。
【００４８】
その結果、冷媒流路３２に供給される冷却媒体の全体を効率的に、半導体素子２１との間の熱交換に利用することができる。それ故、半導体冷却構造１は、半導体素子２１の冷却効率を向上させることができる。なお、図５、図６における半導体モジュール２は、半導体素子２１と片面側の放熱板２２のみ表し、他の記載は省略してある。
【００４９】
また、上述のごとく、冷却管３は、上記中間プレート３４を有し、冷却媒体が、中間プレート３４によって仕切られた第一流路３２１と第二流路３２２とを交互に流れるよう構成されている。すなわち、中間プレート３４は、冷却面幅方向Ｚの両端部に連通部３４１を有し、第一流路３２１と第二流路３２２とには、それぞれ傾斜フィン４を設けてなる。そして、第一流路３２１における傾斜フィン４と、第二流路３２２における傾斜フィン４とは、互いに傾斜方向が逆である。
【００５０】
これにより、冷媒入口３１１から冷媒流路３２に導入された冷却媒体は、傾斜フィン４に沿って、冷媒流通方向Ｙに対して斜めに流れて一方の連通部３４１ｕに導かれる。そして、冷却媒体は、連通部３４１ｕを介して、第一流路３２１から第二流路３２２へ移動し、第二流路３２２における傾斜フィン４に沿って他方の連通部３４１ｄに導かれる。この連通部３４１ｄを介して、冷却媒体は、再び第一流路３２１に移動する。このように、冷却媒体は、上記二つの連通部３４１を介して、第一流路３２１と第二流路３２２とを交互に移動しつつ、冷媒流路３２を螺旋状に流れる（図５、図６参照）。これにより、冷却媒体を、冷却面垂直方向Ｘに効率的に移動させることができ、温度分布の形成を抑制することができる。
【００５１】
例えば、図５に示すごとく、冷却管３における一方の冷却面３３（第一流路３２１に近い側）にのみ、半導体モジュール２が２個冷媒流路方向Ｙに並べて密着配置している場合においては、冷却媒体は、以下のように半導体モジュール２と熱交換を行うこととなる。
すなわち、まず、冷媒入口３１１から第一流路３２１に導入された冷却媒体Ｗが、上流側の半導体モジュール２との間で熱交換を行う。この熱交換を行い温度上昇した冷却媒体Ｗは、上述のごとく冷媒流路３２内を螺旋状に移動ながら下流側の第二流路３２２へ移って冷媒出口３１２へ向かう。
【００５２】
一方、冷媒入口３１１から第二流路３２２へ導入された冷却媒体Ｗは、上流側の半導体モジュール２とは殆ど熱交換を行うことなく、低温のままの状態で冷媒流路３２内を螺旋状に移動しながら下流側の第一流路３２１へ移る。この下流側の第一流路３２１に移った低温の冷却媒体Ｗが、下流側の半導体モジュール２と熱交換を行う。
このようにして、冷却管３の片面にのみ複数の半導体モジュール２を配置している場合にも、冷媒流路３２に導入された冷却媒体の全体を利用して、複数の半導体モジュール２を効率的に冷却することができる。
【００５３】
また、例えば、図６に示すごとく、冷却管３における両方の冷却面３３に発熱量の異なる半導体モジュール２が密着配置している場合について、以下において考察する。すなわち、冷却管３における第一流路３２１に近い側の冷却面３３に、発熱量が大きい半導体素子２１を内蔵した半導体モジュール２Ｈを、２個冷媒流通方向Ｙに並べて密着配置する。また、冷却管３における第二流路３２２に近い側の冷却面３３に、発熱量が小さい半導体素子２１を内蔵した半導体モジュール２Ｌを、２個冷媒流通方向Ｙに並べて密着配置する。
【００５４】
この状態において、冷媒入口３１１から第一流路３２１に導入された冷却媒体Ｗは、発熱量の大きい半導体モジュール２Ｈと熱交換した後、冷媒流路３２内を螺旋状に移動しながら、下流側の第二流路３２２へ移る。そして、下流側の第二流路３２２において、発熱量の小さい半導体モジュール２Ｌと熱交換を行い、冷媒出口３１２へ向かう。
一方、冷媒入口３１１から第二流路３２２に導入された冷却媒体Ｗは、発熱量の小さい半導体モジュール２Ｌと熱交換した後、冷媒流路３２内を螺旋状に移動しながら、下流側の第一流路３２１へ移る。そして、下流側の第一流路３２１において、発熱量の大きい半導体モジュール２Ｈと熱交換を行い、冷媒出口３１２へ向かう。
【００５５】
このように、冷却管３の両面に発熱量の異なる半導体モジュール２を配置した場合にも、冷却媒体が冷却面垂直方向Ｘに移動しながら熱交換を行うため、冷媒流路３２において冷却面垂直方向Ｘに温度分布が生じることを抑制し、冷却管３の両面側で冷却効率に差が生じることを抑制することができる。そして、冷却媒体全体を利用して、複数の半導体モジュール２を効率的に冷却することができる。
【００５６】
また、上記のごとく、冷却媒体は、第一流路３２１及び第二流路３２２において、フィンに沿って斜めに移動し、冷却面幅方向Ｚにも効率的に移動することができるため、この方向についての温度分布の形成も抑制することができる。それ故、半導体素子２１の冷却効率を充分に向上させることができる。
【００５７】
以上のごとく、本例によれば、半導体素子の冷却効率に優れた半導体冷却構造を提供することができる。
【００５８】
（実施例２）
本例は、図７に示すごとく、個々の傾斜フィン４を短くし、その形成方向に隣接する傾斜フィン４同士を、オフセット配置した例である。
実施例１においては、図３に示すごとく、傾斜フィン４が、冷媒入口３１１付近から中間プレート３４における連通部３４１にまで、又は一方の連通部３４１から他方の連通部３４１にまで、もしくは連通部３４１から冷媒出口３１２付近にまで、連続して形成されている。
【００５９】
これに対して、本例においては、図７に示すごとく、上記と同様の方向性を有しつつ、短い傾斜フィン４が断続的に形成されていると共に、傾斜フィン４同士がオフセット配置されている。
その他は、実施例１と同様である。
本例の場合にも、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００６０】
（比較例１）
本例は、図８〜図１０に示すごとく、冷却管３に、冷却面幅方向Ｚに冷媒流路３２を分割すると共に冷媒流通方向Ｙに平行に形成されたストレートフィン５を設け、ストレートフィン５によって分割された複数の分割冷媒流路３２３に、部分的に冷媒流路３２側に突出した突出部６を配設した例である。
本例においては、この突出部６が本発明の冷媒移動手段を構成する。
【００６１】
ストレートフィン５は、アルミニウム板等を、図９に示すごとく矩形波状に形成してなり、その矩形波の山の頂部分を構成する頂面部５１において、冷却管３の外殻プレート３５に当接し、ろう付け接合されている。このストレートフィン５によって、冷媒流路３２が、冷却面幅方向Ｚに複数に分割されて、分割冷媒流路３２３が複数形成されている。
【００６２】
そして、各分割冷媒流路３２３には、上記突出部６が三個ずつ形成されている。すなわち、図８に示すごとく、冷却管３に密着配置する半導体モジュール２に内蔵される半導体素子２１の配置に合わせ、冷媒流通方向Ｙに隣り合う半導体素子２１の間に対応する位置に、突出部６が形成されている。これにより、最上流に配される半導体素子２１以外の半導体素子２１の配設位置の上流側に、それぞれ突出部が形成されている。
【００６３】
図１０に示すごとく、突出部６は、冷却管３の外殻部を構成する外殻プレート３５にプレス成形にて設けられる。そして、ストレートフィン５における頂面部５１が当接していない位置において、突出部６が形成される。それ故、隣り合う分割冷媒流路３２３における突出部６は、互いに反対側の外殻プレート３５に形成されている。
また、突出部６は、略半球形状を有し、その突出方向から見た平面視における直径は、上記ストレートフィン５の側面部５２の形成間隔にほぼ等しい。また、突出部６の突出高さｔ１は、例えば冷媒流路３２の冷却面垂直方向Ｘの高さの２０％である。
その他は、実施例１と同様である。
【００６４】
本例の場合には、突出部６が配設されていることにより、流通する冷却媒体において、冷却面垂直方向Ｘに圧力差が生じ、冷却面垂直方向Ｘに速度ベクトルを持つ流れが生じる。これにより、冷媒流路３２における温度分布の形成を抑制することができる。
また、突出部６は、半導体素子２１の配設位置の上流側に配設されているため、半導体素子２１の手前において冷却媒体が冷却面垂直方向Ｘに移動する。それ故、比較的温度の低い冷却媒体を半導体素子２１に近づけて、その冷却を効率よく行うことができる。
【００６５】
なお、突出部６は、最上流以外の半導体素子２１の上流側に設けたが、これは、上流側の半導体素子２１と熱交換することにより冷却面垂直方向Ｘに温度分布が生じた冷却媒体を、当該半導体素子２１の上流側で冷却面垂直方向Ｘに移動させて温度分布を抑制するのに上記突出部６が特に有用だからである。
【００６６】
また、突出部６は、冷却管３の外殻部（外殻プレート３５）の一部に形成するため、突出部６を容易に形成することができる。また、冷却管３を組み立てる際に、ストレートフィン５と外殻部（外殻プレート３５）との位置決め手段として、突出部６を利用することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００６７】
（比較例２）
本例は、図１１〜図１５に示すごとく、ストレートフィン５に、複数の分割冷媒流路３２３に向かって突出して形成された傾斜リブ５３を設けた例である。
本例においては、この傾斜リブ５３が本発明における冷媒移動手段を構成する。
傾斜リブ５３は、図１３に示すごとく、冷媒流通方向Ｙおよび冷却面３３に対して傾斜している。
【００６８】
傾斜リブ５３は、ストレートフィン５の側面部５２に、プレス成形によって形成されている。また、図１２に示すごとく、ストレートフィン５の各側面部５２には、その両面にそれぞれ傾斜リブ５３を突出形成している。これら側面部５２の両面に配される傾斜フィン５３同士は、互いが重なるように形成することはできないため、図１４、図１５に示すごとく、互いにずれた位置に形成されている。また、プレスによって傾斜リブ５３が形成されているため、側面部５２における傾斜リブ５３と反対側の面には、凹部５３１が形成される。
【００６９】
冷媒流通方向Ｙに対する傾斜リブ５３の傾斜角度βは、例えば４５°とすることができる。また、傾斜リブ５３の突出高さｔ２は、例えば、隣り合うストレートフィン５の間のフィン隙間の大きさｔ３（図１２）の１０％とすることができる。
また、図１１、図１３に示すごとく、傾斜リブ５３は、冷媒流通方向Ｙに沿って複数個形成されており、冷媒流通方向Ｙに隣り合う傾斜リブ５３は、互いに傾斜方向が逆である。
その他は、実施例１と同様である。
【００７０】
本例の場合には、傾斜リブ５３が配設されていることにより、各分割冷媒流路３２３を流通する冷却媒体において、冷却面垂直方向Ｘに圧力差が生じ、冷却面垂直方向Ｘに速度ベクトルを持つ流れが生じる。これにより、冷媒流路３２における温度分布の形成を抑制することができる。
【００７１】
また、冷媒流通方向Ｙに隣り合う傾斜リブ５３は、互いに傾斜方向が逆であるため、各分割冷媒流路３２３を流れる冷却媒体は、これらの傾斜リブ５３によって波型にうねりながら、冷却面垂直方向Ｘに移動しつつ、冷媒流通方向Ｙに流れて行くこととなる。それ故、冷却媒体を円滑に冷却面垂直方向Ｘに移動させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００７２】
（比較例３）
本例は、図１６〜図１８に示すごとく、ストレートフィン５に、複数の分割冷媒流路３２３に向かって突出して形成されたテーパリブ５４を設けた例である。
テーパリブ５４は、図１７に示すごとく、その長手方向を冷却面垂直方向Ｘに沿って形成すると共に、図１８に示すごとく、その一端から他端へ向かうにつれて冷却面幅方向Ｙへ徐々に突出するようなテーパ形状を有している。
【００７３】
テーパリブ５４は、図１６、図１７に示すごとく、冷却管３に密着配置する半導体モジュール２に内蔵される半導体素子２１の配置に合わせ、冷媒流通方向Ｙに隣り合う半導体素子２１の間に対応する位置に形成されている。これにより、最上流に配される半導体素子２１以外の各半導体素子２１の配設位置の上流側に、それぞれテーパリブ５４が、分割冷媒流路３２３ごとに冷媒流通方向Ｙに２個ずつ直列配置されている。この直列配置されたテーパリブ５４は、図１８（Ａ）、（Ｂ）に示すごとく、互いにテーパ方向が反対向きとなっている。
なお、上記テーパリブ５４は、比較例２における傾斜リブ５３と同様に、ストレートフィン５の側面部５２をプレス成形することにより、形成することができる。
その他は、実施例１と同様である。
【００７４】
本例の場合には、上記のごとくテーパフィン５４を適宜設けることにより、その部分における分割冷媒流路３２３の断面積を、冷却面垂直方向Ｘに沿って変化させることができる（図１８）。これにより、テーパフィン５４を設けた部分の分割冷媒流路３２３を冷却媒体が通過する際には、冷却媒体が冷却面垂直方向Ｘへ移動する流れが生じる。そのため、冷媒流路３２において、冷却面垂直方向Ｘの温度分布が形成されることを効果的に抑制することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００７５】
（比較例４）
本例は、図１９〜図２１に示すごとく、冷却管３に、冷却面垂直方向Ｘに冷媒流路３２を仕切る中間プレート３４を設け、その中間プレート３４によって仕切られた第一流路３２１と第二流路３２２とに、冷却面幅方向Ｚに冷媒流路３２を分割すると共に冷媒流通方向Ｙに平行に形成されたストレートフィン５を設け、ストレートフィン５によって分割された複数の分割冷媒流路３２３に、部分的に冷媒流路３２側に突出した突出部６を配設した例である。
本例においては、この突出部６が本発明の冷媒移動手段を構成する。
【００７６】
図２０に示すごとく、冷却管３は、冷却面垂直方向Ｘに冷媒流路３２を仕切る中間プレート３４を有している。そして、冷却媒体が、中間プレート３４によって仕切られた第一流路３２１と第二流路３２２とをそれぞれ流れるよう構成されている。つまり、中間プレート３４は、実施例１のように、第一流路３２１と第二流路３２２とを連通する連通部３４１（図２、図３参照）を有していない。第一流路３２１と第二流路３２２とは、完全に仕切られており、連通していない状態で構成されている。
【００７７】
同図に示すごとく、ストレートフィン５は、第一流路３２１と第二流路３２２とにそれぞれ、中間プレート３４を挟んで互いに対向する向きに設けられている。矩形波状に形成してなるストレートフィン５は、その矩形波の山の頂部分を構成する頂面部５１において、冷却管３の外殻プレート３５及び中間プレート３４に当接し、ろう付け接合されている。このストレートフィン５によって、冷媒流路３２である第一流路３２１と第二流路３２２とが、それぞれ冷却面幅方向Ｚに複数に分割されて、分割冷媒流路３２３が複数形成されている。
【００７８】
そして、図１９に示すごとく、分割冷媒流路３２３の一つおきに、突出部６が形成されている。また、突出部６は、冷却管３に密着配置する半導体モジュール２に内蔵される半導体素子２１の配置に合わせ、冷媒流通方向Ｙに隣り合う半導体素子２１の間に対応する位置に形成されている。これにより、最上流に配される半導体素子２１以外の半導体素子２１の配設位置の上流側に、それぞれ突出部６が形成されている。
【００７９】
また、図２１に示すごとく、突出部６は、中間プレート３４にプレス成形にて設けられている。突出部６は、中間プレート３４におけるストレートフィン５の頂面部５１が当接していない位置において形成されている。また、突出部６は、第一流路３２１側又は第二流路３２２側に交互に突出して形成されている。
その他は、実施例１と同様である。
【００８０】
本例の場合には、第一流路３２１及び第二流路３２２では、突出部６が配設されていることにより、流通する冷却媒体において、冷却面垂直方向Ｘに圧力差が生じ、冷却面垂直方向Ｘに速度ベクトルを持つ流れが生じる。これにより、冷媒流路３２における温度分布の形成を抑制することができる。
また、突出部６は、半導体素子２１の配設位置の上流側に配設されているため、半導体素子２１の手前において冷却媒体が冷却面垂直方向Ｘに移動する。それ故、比較的温度の低い冷却媒体を半導体素子２１に近づけて、その冷却を効率よく行うことができる。
【００８１】
また、突出部６は、中間プレート３４の一部に形成するため、突出部６を容易に形成することができる。また、冷却管３を組み立てる際に、ストレートフィン５と中間プレート３４との位置決め手段として、突出部６を利用することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００８２】
また、別例として、図２２〜図２４に示す構成とすることもできる。
すなわち、図２３に示すごとく、ストレートフィン５は、第一流路３２１と第二流路３２２とにそれぞれ、中間プレート３４を挟んで同じ向きに設けられている。また、図２２に示すごとく、すべての分割冷媒流路３２３に、突出部６が形成されている。また、図２４に示すごとく、突出部６は、ストレートフィン５の矩形波状と同じような形状で、第一流路３２１側又は第二流路３２２側に交互に突出して形成されている。
その他は、実施例１と同様であり、同様の作用効果を有する。
【００８３】
（比較例５）
本例は、図２５〜図３１に示すごとく、ストレートフィン５に、複数の分割冷媒流路３２３に向かって突出して形成された傾斜リブ５３を設け、その傾斜リブ５３の配設位置や個数等を種々様々に変更した例である。本例においては、傾斜リブ５３が本発明における冷媒移動手段を構成する。
なお、図２５〜図３１は、比較例２の図１３と同様の位置における図である。また、その他の構成は、基本的には比較例２と同様である。
【００８４】
図２５の例では、傾斜リブ５３は、冷媒流通方向Ｙに沿って複数個（６個）形成されている。冷媒流通方向Ｙに形成された複数個の傾斜リブ５３は、傾斜方向が同じ傾斜リブ５３からなる傾斜リブ群５３Ｙを複数（３つ）形成している。冷媒流通方向Ｙに隣り合う傾斜リブ群５３Ｙにおける傾斜リブ５３は、互いに傾斜方向が逆である。
【００８５】
図２６、図２７の例では、傾斜リブ５３は、冷媒流通方向Ｙに沿って複数個（８個）形成されていると共に、冷却面垂直方向Ｘにも複数個（２個又は３個）形成されている。冷媒流通方向Ｙに隣り合う傾斜リブ５３は、互いに傾斜方向が逆である。冷却面垂直方向Ｘに隣り合う傾斜リブ５３は、互いに傾斜方向が逆である。
【００８６】
図２８、図２９の例では、傾斜リブ５３は、冷媒流通方向Ｙに沿って複数個（８個）形成されていると共に、冷却面垂直方向Ｘにも複数個（２個又は３個）形成されている。冷媒流通方向Ｙに形成された複数個の傾斜リブ５３は、傾斜方向が同じ傾斜リブ５３からなる傾斜リブ群５３Ｙを複数（４つ）形成している。冷媒流通方向Ｙに隣り合う傾斜リブ群５３Ｙにおける傾斜リブ５３は、互いに傾斜方向が逆である。冷却面垂直方向Ｘに隣り合う傾斜リブ５３は、互いに傾斜方向が逆である。
【００８７】
図３０の例では、傾斜リブ５３は、冷媒流通方向Ｙに沿って複数個（８個）形成されていると共に、冷却面垂直方向Ｘにも複数個（４個）形成されている。冷却面垂直方向Ｘに形成された複数個の傾斜リブ５３は、傾斜方向が同じ傾斜リブ５３からなる傾斜リブ群５３Ｘを複数（２つ）形成している。冷媒流通方向Ｙに隣り合う傾斜リブ５３は、互いに傾斜方向が逆である。冷却面垂直方向Ｘに隣り合う傾斜リブ群３５Ｘにおける傾斜リブ５３は、互いに傾斜方向が逆である。
【００８８】
図３１の例では、傾斜リブ５３は、冷媒流通方向Ｙに沿って複数個（８個）形成されていると共に、冷却面垂直方向Ｘにも複数個（４個）形成されている。冷媒流通方向Ｙに形成された複数個の傾斜リブ５３は、傾斜方向が同じ傾斜リブ５３からなる傾斜リブ群５３Ｙを複数（４つ）形成している。冷却面垂直方向Ｘに形成された複数個の傾斜リブ５３は、傾斜方向が同じ傾斜リブ５３からなる傾斜リブ群５３Ｘを複数（２つ）形成している。冷媒流通方向Ｙに隣り合う傾斜リブ群５３Ｙにおける傾斜リブ５３は、互いに傾斜方向が逆である。冷却面垂直方向Ｘに隣り合う傾斜リブ群５３Ｘにおける傾斜リブ５３は、互いに傾斜方向が逆である。
【００８９】
いずれの例の場合にも、傾斜リブ５３が配設されていることにより、各分割冷媒流路３２３を流通する冷却媒体において、冷却面垂直方向Ｘに圧力差が生じ、冷却面垂直方向Ｘに速度ベクトルを持つ流れが生じる。これにより、冷媒流路３２における温度分布の形成を抑制することができる。
また、各分割冷媒流路３２３を流れる冷却媒体は、傾斜リブ５３によってうねりながら、冷却面垂直方向Ｘに移動しつつ、冷媒流通方向Ｙに流れて行くこととなる。それ故、冷却媒体を円滑に冷却面垂直方向Ｘに移動させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００９０】
（比較例６）
本例は、図３２、図３３に示すごとく、ストレートフィン５に、複数の分割冷媒流路３２３に向かって突出して形成された傾斜リブ５３及び直交リブ５５を設けた例である。ここで、直交リブ５５は、冷媒流通方向Ｙおよび冷却面３３に対して直交する方向に形成されている。本例においては、傾斜リブ５３及び直交リブ５５が本発明における冷媒移動手段を構成する。
なお、図３２、図３３は、比較例２の図１３と同様の位置における図である。また、その他の構成は、基本的には比較例２と同様である。
【００９１】
図３２の例では、傾斜リブ５３は、冷媒流通方向Ｙに沿って複数個（４個）形成されている。冷媒流通方向Ｙに隣り合う傾斜リブは、互いに傾斜方向が逆である。また、直交リブ５５は、傾斜リブ５３の間に複数個（３個）形成されている。
【００９２】
図３３の例では、傾斜リブ５３は、冷媒流通方向Ｙに沿って複数個（４個）形成されていると共に、冷却面垂直方向Ｘにも複数個（２個）形成されている。冷媒流通方向Ｙに隣り合う傾斜リブ５３は、互いに傾斜方向が逆である。冷却面垂直方向Ｘに隣り合う傾斜リブ５３は、互いに傾斜方向が逆である。また、直交リブ５５は、傾斜リブ５３の間に複数個（５個）形成されている。
【００９３】
本例の場合には、各分割冷媒流路３２３を流通する冷却媒体は、傾斜リブ５３及び直交リブ５５によって、冷却面垂直方向Ｘに移動する。そのため、冷媒流路３２において、冷却面垂直方向Ｘの温度分布が形成されることを効果的に抑制することができる。
また、各分割冷媒流路３２３を流れる冷却媒体は、傾斜リブ５３及び直交リブ５５によってうねりながら、冷却面垂直方向Ｘに移動しつつ、冷媒流通方向Ｙに流れて行くこととなる。それ故、冷却媒体を円滑に冷却面垂直方向Ｘに移動させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００９４】
（比較例７）
本例は、図３４に示すごとく、ストレートフィン５に、複数の分割冷媒流路３２３に向かって突出して形成された直交リブ５５のみを設けた例である。ここで、直交リブ５５は、冷媒流通方向Ｙおよび冷却面３３に対して直交する方向に形成されている。本例においては、直交リブ５５が本発明における冷媒移動手段を構成する。
なお、図３４は、比較例２の図１３と同様の位置における図である。また、その他の構成は、基本的には比較例２と同様である。
【００９５】
図３４の例では、直交リブ５５は、冷媒流通方向Ｙに沿って複数個（８個）形成されている。そして、一方の外殻プレート３５側に形成した直交リブ５５と他方の外殻プレート３５側に形成した直交リブ５５とを交互に配置している。
【００９６】
本例の場合には、直交リブ５５が配設されていることにより、各分割冷媒流路３２３を流通する冷却媒体において、冷却面垂直方向Ｘに圧力差が生じ、冷却面垂直方向Ｘに速度ベクトルを持つ流れが生じる。これにより、冷媒流路３２において、冷却面垂直方向Ｘの温度分布が形成されることを効果的に抑制することができる。
また、各分割冷媒流路３２３を流れる冷却媒体は、直交リブ５５によってうねりながら、冷却面垂直方向Ｘに移動しつつ、冷媒流通方向Ｙに流れて行くこととなる。それ故、冷却媒体を円滑に冷却面垂直方向Ｘに移動させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】実施例１における、半導体冷却構造の説明図。
【図２】実施例１における、冷媒流通方向Ｙに直交する平面における冷却管の断面図。
【図３】（Ａ）図１のＡ−Ａ線矢視断面図、（Ｂ）図１のＢ−Ｂ線矢視断面図、（Ｃ）図１のＣ−Ｃ線矢視断面図。
【図４】実施例１における、半導体冷却構造を用いた電力変換装置の説明図。
【図５】実施例１における、片面に半導体モジュールが密着配置された冷却管に流れる冷却媒体の流れの説明図。
【図６】実施例１における、両面に発熱量の異なる半導体モジュールが密着配置された冷却管に流れる冷却媒体の流れの説明図。
【図７】実施例２における、（Ａ）図１のＡ−Ａ線矢視断面相当図、（Ｂ）図１のＢ−Ｂ線矢視断面相当図、（Ｃ）図１のＣ−Ｃ線矢視断面相当図。
【図８】比較例１における、半導体冷却構造の説明図。
【図９】比較例１における、冷媒流通方向Ｙに直交する平面における冷却管の断面図。
【図１０】比較例１における、図８のＤ−Ｄ線矢視断面相当の部分断面図。
【図１１】比較例２における、傾斜リブを設けたストレートフィンの斜視図。
【図１２】比較例２における、図１１のＥ−Ｅ線矢視断面相当の説明図。
【図１３】比較例２における、（Ａ）図１２のＦ−Ｆ線矢視断面相当の説明図、（Ｂ）図１２のＧ−Ｇ線矢視断面相当の説明図。
【図１４】比較例２における、傾斜リブの説明図。
【図１５】比較例２における、図１４のＨ−Ｈ線矢視断面図。
【図１６】比較例３における、半導体冷却構造の説明図。
【図１７】比較例３における、テーパリブの説明図。
【図１８】比較例３における、（Ａ）図１７のＩ−Ｉ線矢視断面図、（Ｂ）図１７のＪ−Ｊ線矢視断面図。
【図１９】比較例４における、半導体冷却構造の説明図。
【図２０】比較例４における、冷媒流通方向Ｙに直交する平面における冷却管の断面図。
【図２１】比較例４における、図１９のＫ−Ｋ線矢視断面相当の部分断面図。
【図２２】比較例４の別例における、半導体冷却構造の説明図。
【図２３】比較例４の別例における、冷媒流通方向Ｙに直交する平面における冷却管の断面図。
【図２４】比較例４の別例における、図２２のＬ−Ｌ線矢視断面相当の部分断面図。
【図２５】比較例５における、ストレートフィンに設けた傾斜リブの配設位置を示す説明図。
【図２６】比較例５における、ストレートフィンに設けた傾斜リブの配設位置を示す説明図。
【図２７】比較例５における、ストレートフィンに設けた傾斜リブの配設位置を示す説明図。
【図２８】比較例５における、ストレートフィンに設けた傾斜リブの配設位置を示す説明図。
【図２９】比較例５における、ストレートフィンに設けた傾斜リブの配設位置を示す説明図。
【図３０】比較例５における、ストレートフィンに設けた傾斜リブの配設位置を示す説明図。
【図３１】比較例５における、ストレートフィンに設けた傾斜リブの配設位置を示す説明図。
【図３２】比較例６における、ストレートフィンに設けた傾斜リブ及び直交リブの配設位置を示す説明図。
【図３３】比較例６における、ストレートフィンに設けた傾斜リブ及び直交リブの配設位置を示す説明図。
【図３４】比較例７における、ストレートフィンに設けた直交リブの配設位置を示す説明図。
【図３５】本発明における、傾斜リブを設けた場合の作用効果を示す説明図。
【図３６】本発明における、突出部を設けた場合の作用効果を示す説明図。
【符号の説明】
【００９８】
１  半導体冷却構造
２  半導体モジュール
２１  半導体素子
３  冷却管
３１１  冷媒入口
３１２  冷媒出口
３２  冷媒流路
４  傾斜フィン
５  ストレートフィン
５３  傾斜リブ
６  突出部
Ｘ  冷却面垂直方向
Ｙ  冷媒流通方向
Ｚ  冷却面幅方向
【図１】
0004766110.tif 000002
【図２】
0004766110.tif 000003
【図３】
0004766110.tif 000004
【図４】
0004766110.tif 000005
【図５】
0004766110.tif 000006
【図６】
0004766110.tif 000007
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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