(57)【要約】【課題】冷却フィンの部品数、工数を削減し、コストダウンを図るとともに、冷却効果を向上する。【解決手段】水槽６内の冷却水の流入口６ｃ側から流出口６ｄ側まで一体構成で複数のフィン７ａを有する冷却フィン７を配設し、水槽６内の流路を複数の領域６ｇ〜６ｉに分割する仕切壁６ｅ，６ｆは長さを短くしてフィン７ａとフィン７ａとの間に挿入する。【選択図】図１
2007214157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が冷却水の流路となるとともに、冷却水の流入口と流出口が形成された水槽と、水槽の開口側を閉塞するプレートと、水槽内に冷却水の流入口側から流出口側まで配設され、複数のフィンを有する一体構成の冷却フィンと、冷却フィンのフィンとフィンの間に挿入され、水槽内の流路を複数の領域に分割して冷却水の流れを逆方向にする長さの短い仕切壁と、プレート上に取り付けられた発熱体とを備えたことを特徴とする水冷式冷却構造。
【請求項２】
内部が冷却水の流路となるとともに、冷却水の流入口と流出口が形成された水槽と、水槽の開口側を閉塞するプレートと、水槽内に冷却水の流入口側から流出口側まで配設され、複数のフィンを有する一体構成の冷却フィンと、冷却フィンのフィンとフィンの間に挿入されて水槽内に取り付けられ、水槽内の流路を複数の領域に分割して冷却水の流れを逆方向にする薄板からなる仕切壁と、水槽の仕切壁取付部分の周壁の内面に形成され、冷却水を仕切壁に導く曲面状部分と、プレート上に取り付けられた発熱体とを備えたことを特徴とする水冷式冷却構造。
【請求項３】
前記仕切壁と前記曲面状部分とを一体に形成したことを特徴とする請求項２記載の水冷式冷却構造。
【請求項４】
前記冷却フィンをコルゲートフィン又は押し出しフィンとしたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の水冷式冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インバータ装置等の水冷式冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、インバータ装置においては、ＩＧＢＴ等の半導体素子やプリント板等を冷却するために水冷構造を取っている。図５（ａ）〜（ｃ）は従来の水冷式冷却構造（ヒートシンク）を有するインバータ装置の平面図、縦断正面図及び縦断側面図を示し、図５（ａ）においては発熱体である電子部品を図示省略してある。図において、１はアルミ鋳物等により形成され、内部が冷却水の流路となる鍋型の水槽であり、平坦な底部１ａを有するとともに、開口縁にフランジ部１ｂを有する。底部１ａには冷却水の流入口１ｃ及び流出口１ｄが設けられ、流入口１ｃ及び流出口１ｄにはパイプ２が取り付けられる。又、水槽１の周壁の内面には二つの仕切壁１ｅ，１ｆが一体に形成され、二つの仕切壁１ｅ，１ｆは反対方向に伸び、水槽１内を隙間１ｇ，１ｈを介して三つの領域１ｉ〜１ｋに仕切っている。３はアルミ板等からなるプレートであり、水槽１のフランジ部１ｂに取り付けられ、水槽１の開口側を閉塞する。プレート３上にはＩＧＢＴ等のインバータ回路を構成する発熱体である電子部品４が取り付けられ、プレート３の内面側には仕切壁１ｅ，１ｆによって仕切られた三つの領域１ｉ〜１ｋに対応して薄い金属帯板を波形に折り曲げて形成した冷却フィン（コルゲートフィン）５ａ〜５ｃがブレージング（ろう付け）されている。
【０００３】
上記構成において、水槽１内は二つの仕切壁１ｅ，１ｆによって三つの領域１ｉ〜１ｋに仕切られ、パイプ２及び冷却水流入口１ｃを介して水槽１内に流入した冷却水は第１の領域１ｉ内を矢印に示すように冷却フィン５ａの稜線の方向に沿って流れ、隙間１ｇを通って第２の領域１ｊに流入し、冷却フィン５ｂに沿って反対方向に流れ、さらに隙間１ｈを通って第３の領域１ｋに流入し、冷却フィン５ｃに沿って再び反対方向に流れ、流出口１ｄからパイプ２を通って流出する。電子部品４から発せられた熱はプレート３を介して各冷却フィン５ａ〜５ｃに伝えられ、この熱は冷却水との熱交換によって冷却される。
【０００４】
なお、先行技術文献情報としては次のものがある。
【特許文献１】特開２００２−１７０９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したように、従来の水冷式冷却構造を有するインバータ装置においては、冷却水が流れる水槽１内を仕切壁１ｅ，１ｆによって複数の領域１ｉ〜１ｋに分割しており、これに伴って冷却フィン５ａ〜５ｃも分割している。領域１ｉ〜１ｋの分割数は冷却水量や電子部品４の発熱量等によって変化し、これに伴って冷却フィン５ａ〜５ｃの分割数も変化する。従って、領域１ｉ〜１ｋの数が多くなると、冷却フィン５ａ〜５ｃの数も多くなり、部品数及び工数が共に増加し、コスト高となった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、冷却フィンの部品数及び工数を減少させ、コストダウンすることができ、また冷却効果を向上することができる水冷式冷却構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の請求項１に係る水冷式冷却構造は、内部が冷却水の流路となるとともに、冷却水の流入口と流出口が形成された水槽と、水槽の開口側を閉塞するプレートと、水槽内に冷却水の流入口側から流出口側まで配設され、複数のフィンを有する一体構成の冷却フィンと、冷却フィンのフィンとフィンの間に挿入され、水槽内の流路を複数の領域に分割して冷却水の流れを逆方向にする長さの短い仕切壁と、プレート上に取り付けられた発熱体とを備えたものである。
【０００８】
請求項２に係る水冷式冷却構造は、内部が冷却水の流路となるとともに、冷却水の流入口と流出口が形成された水槽と、水槽の開口側を閉塞するプレートと、水槽内に冷却水の流入口側から流出口側まで配設され、複数のフィンを有する一体構成の冷却フィンと、冷却フィンのフィンとフィンの間に挿入されて水槽内に取り付けられ、水槽内の流路を複数の領域に分割して冷却水の流れを逆方向にする薄板からなる仕切壁と、水槽の仕切壁取付部分の周壁の内面に形成され、冷却水を仕切壁に導く曲面状部分と、プレート上に取り付けられた発熱体とを備えたものである。
【０００９】
請求項３に係る水冷式冷却構造は、前記仕切壁と前記曲面状部分とを一体に形成したものである。
【００１０】
請求項４に係る水冷式冷却構造は、前記冷却フィンをコルゲートフィン又は押し出しフィンとしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のようにこの発明の請求項１によれば、仕切壁の長さを短くしたので、仕切壁を一体構成の冷却フィンのフィンとフィンの間に挿入することができ、仕切壁によって水槽内の流路を複数の領域に分割しても冷却フィンは分割する必要がなく、部品数及び工数を削減することができ、コストダウンが可能となる。又、従来、配置されていなかった仕切壁部分にも冷却フィンを配置することができるので、冷却効果が向上する。
【００１２】
又、請求項２によれば、仕切壁を薄板により形成したので、仕切壁を一体構成の冷却フィンのフィンとフィンの間に挿入することができ、仕切壁によって水槽内の流路を複数の領域に分割しても冷却フィンは分割する必要がなく、部品数及び工数を削減することができ、コストダウンが可能となる。又、従来、配置されていなかった仕切壁部分にも冷却フィンを配置することができるとともに、仕切壁を薄板により形成したので、フィンピッチを細かくすることができ、冷却効果が向上する。さらに、水槽の仕切壁取付部分の周壁の内面に曲面状部分を設けたので、冷却水の流路損失が少なくなり、冷却水が流れ易くなって、冷却効果が向上する。
【００１３】
請求項３によれば、仕切壁を一体構成としたので、部品数及び工数を削減することができ、コストダウンが可能となる。又、仕切壁部分にも冷却フィンを配置し、かつフィンピッチを細かくすることにより、冷却効果を向上することができる。さらに、水槽の仕切壁設置部分の周壁の内面を曲面状部分を設けたので、冷却水が流れ易くなって冷却効果が向上する。また、水槽の周壁の内面の曲面状部分と仕切壁とを一体に形成したので、製作が容易となるとともに、この一体のものは水槽とは別体であるので、その数量、位置を自由に選定することができ、冷却水流量、圧力損失、熱抵抗等を考慮した設計に対して、柔軟に対応することができる。
請求項４によれば、冷却フィンをコルゲートフィン又は押し出しフィンとしたので、各請求項と同様の効果を奏するとともに、フィン形状の変更が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施最良形態１
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面とともに説明する。図１（ａ）〜（ｃ）はこの発明の実施最良形態１による水冷式冷却構造を有するインバータ装置の平面図、縦断正面図及び縦断側面図を示し、図１（ａ）においては、電子部品４を図示省略してある。６はアルミ鋳物等により形成され、内部が冷却水の流路となる鍋型の水槽であり、平坦な底部６ａを有するとともに、開口縁にフランジ部６ｂを有する。底部６ａには冷却水の流入口６ｃ及び流出口６ｄが設けられ、流入口６ｃ及び流出口６ｄにはパイプ２が取り付けられる。水槽６のフランジ部６ｂにはアルミ板等からなるプレート３が取り付けられ、水槽６の開口側を閉塞する。又、水槽６内には薄い金属帯板を波形に折り曲げて形成した一体構成の冷却フィン（コルゲートフィン）７が流入口６ｃ側から流出口６ｄ側まで配設され、冷却フィン７は複数のフィン７ａが形成され、プレート３の内面側にブレージング（ろう付け）される。
【００１５】
又、水槽６の周壁の内面側には長さの短い段付きの仕切壁６ｅ，６ｆが逆方向に突出して形成され、仕切壁６ｅ，６ｆは冷却フィン７のフィン７ａとフィン７ａの間に挿入され、水槽６内の流路を複数の領域６ｇ〜６ｉに分割する。プレート３上にはＩＧＢＴ等のインバータ回路を構成する発熱体である電子部品４が取り付けられる。
【００１６】
上記構成において、水槽６内の流路は二つの仕切壁６ｅ，６ｆによって三つの領域６ｇ〜６ｉに分割され、パイプ２及び冷却水流入口６ｃを介して水槽１内に流入した冷却水は第１の領域６ｇ内を矢印に示すように冷却フィン７のフィン７ａの方向に沿って流れ、第２の領域６ｈに流入してフィン７ａに沿って逆方向に流れ、さらに第３の領域６ｉに流入してフィン７ａに沿ってさらに逆方向に流れ、流出口６ｄ及びパイプ２を通って流出する。電子部品４から発せられた熱はプレート３を介して冷却フィン７に伝えられ、この熱は冷却水との熱交換によって冷却される。
【００１７】
実施最良形態１においては、仕切壁６ｅ，６ｆの長さを短くしたので、冷却フィン７のフィン７ａとフィン７ａの間に挿入し易くなり、仕切壁６ｅ，６ｆによって水槽６内の流路を複数の領域に分割しても冷却フィン７は分割する必要がなく、部品数及び工数を削減することができ、コストダウンが可能となる。逆に、仕切壁６ｅ，６ｆが長くなると、仕切壁６ｅ，６ｆを冷却フィン７のフィン７ａ間に挿入し難くなり、仕切壁６ｅ，６ｆの位置精度、冷却フィン７の位置精度が必要になる。又、従来、水槽６内の流路の領域間においては冷却フィン７が設けられていなかったが、実施最良形態１においては流路の領域間部分でも他の部分と同様に冷却フィン７が設けられているので、冷却効率が向上する。
【００１８】
実施最良形態２
図２（ａ）〜（ｃ）はこの発明の実施最良形態２による水冷式冷却構造を有するインバータ装置の平面図、縦断正面図及び縦断側面図を示し、図２（ａ）においては、電子部品４を図示省略してある。８はアルミ鋳物等により形成され、内部が冷却水の流路となる鍋型の水槽であり、平坦な底部８ａを有するとともに、開口縁にフランジ部８ｂを有する。底部８ａには冷却水の流入口８ｃ及び流出口８ｄが設けられ、流入口８ｃ及び流出口８ｄにはパイプ２が取り付けられる。水槽６のフランジ部６ｂにはアルミ板等からなるプレート３が取り付けられ、水槽８の開口側を閉塞する。又、水槽８内には薄い金属帯板を波形に折り曲げて形成した一体構成の冷却フィン（コルゲートフィン）７が流入口８ｃ側から流出口８ｄ側まで配設され、冷却フィン７は複数のフィン７ａが形成され、プレート３の内面側にブレージング（ろう付け）される。
【００１９】
又、水槽８の周壁の内面側にはアルミ板等の薄板からなり、長さの短い仕切壁９ａ，９ｂが逆方向に突出してねじ１０ａ，１０ｂにより取り付けられ、仕切壁９ａ，９ｂは冷却フィン７のフィン７ａとフィン７ａの間に挿入され、水槽８内の流路を複数の領域８ｅ〜８ｇに分割する。プレート３上にはＩＧＢＴ等のインバータ回路を構成する発熱体である電子部品４が取り付けられる。又、水槽８の仕切壁９ａ，９ｂを取り付けた部分の周壁の内面には冷却水を仕切壁９ａ，９ｂに導く曲面状部分８ｈ，８ｉを設けた。
【００２０】
上記構成において、水槽８内の流路は二つの仕切壁９ａ，９ｂによって三つの領域８ｅ〜８ｇに分割され、パイプ２及び冷却水流入口８ｃを介して水槽８内に流入した冷却水は第１の領域８ｅ内を矢印に示すように冷却フィン７のフィン７ａの方向に沿って流れ、第２の領域８ｆに流入してフィン７ａに沿って逆方向に流れ、さらに第３の領域８ｇに流入してフィン７ａに沿って逆方向に流れ、流出口８ｄ及びパイプ２を通って流出する。電子部品４から発せられた熱はプレート３を介して冷却フィン７に伝えられ、この熱は冷却水との熱交換によって冷却される。曲面状部分８ｈ，８ｉは冷却水を仕切壁９ａ，９ｂに円滑に導く。
【００２１】
実施最良形態２においては、仕切壁９ａ，９ｂを長さの短い薄板により形成したので、仕切壁９ａ，９ｂを一体構成の冷却フィン７のフィン７ａとフィン７ａの間に挿入することができ、仕切壁９ａ，９ｂによって水槽８内の流路を複数の領域８ｅ〜８ｇに分割しても冷却フィン７は分割する必要がなく、部品数及び工数を削減することができ、コストダウンが可能となる。又、従来、配置されていなかった仕切壁９ａ，９ｂの部分にも冷却フィンを配置することができるとともに、仕切壁９ａ，９ｂを薄板により形成したので、フィンピッチを細かくすることができ、冷却効果が向上する。さらに、水槽８の仕切壁９ａ，９ｂ取付部分の周壁の内面に曲面状部分８ｈ，８ｉを設けたので、冷却水の流路損失が少なくなり、冷却水が流れ易くなって、冷却効果が向上する。
【００２２】
実施最良形態３
図３（ａ）〜（ｃ）はこの発明の実施最良形態３による水冷式冷却構造を有するインバータ装置の平面図、縦断正面図及び縦断側面図を示し、図３（ａ）においては、電子部品４を図示省略してある。１１はアルミ鋳物等により形成され、内部が冷却水の流路となる鍋型の水槽であり、平坦な底部１１ａを有するとともに、開口縁にフランジ部１１ｂを有する。底部１１ａには冷却水の流入口１１ｃ及び流出口１１ｄが設けられ、流入口１１ｃ及び流出口１１ｄにはパイプ２が取り付けられる。水槽１１のフランジ部１１ｂにはアルミ板等からなるプレート３が取り付けられ、水槽１１の開口側を閉塞する。又、水槽１１内には薄い金属帯板を波形に折り曲げて形成した一体構成の冷却フィン（コルゲートフィン）７が流入口１１ｃ側から流出口１１ｄ側まで配設され、冷却フィン７は複数のフィン７ａが形成され、プレート３の内面側にブレージング（ろう付け）される。
【００２３】
又、水槽１１の周壁の内面側にはアルミ板等の薄板からなり、長さの短い仕切壁１２ａ，１２ｂが逆方向に突出してねじ１３ａ，１３ｂにより取り付けられ、仕切壁１２ａ，１２ｂは冷却フィン７のフィン７ａとフィン７ａの間に挿入され、水槽１１内の流路を複数の領域１１ｅ〜１１ｇに分割する。プレート３上にはＩＧＢＴ等のインバータ回路を構成する発熱体である電子部品４が取り付けられる。又、水槽１１の仕切壁１２ａ，１２ｂを取り付けた部分の周壁の内面には冷却水を仕切壁１２ａ，１２ｂに導く曲面状部分１４ａ，１４ｂを設けるが、この曲面状部分１４ａ，１４ｂは仕切壁１２ａ，１２ｂと一体に形成する。
【００２４】
上記構成において、水槽１１内の流路は二つの仕切壁１２ａ，１２ｂによって三つの領域１１ｅ〜１１ｇに分割され、パイプ２及び冷却水流入口１１ｃを介して水槽１１内に流入した冷却水は第１の領域１１ｅ内を矢印に示すように冷却フィン７のフィン７ａの方向に沿って流れ、第２の領域１１ｆに流入してフィン７ａに沿って逆方向に流れ、さらに第３の領域１１ｇに流入してフィン７ａに沿って逆方向に流れ、流出口１１ｄ及びパイプ２を通って流出する。電子部品４から発せられた熱はプレート３を介して冷却フィン７に伝えられ、この熱は冷却水との熱交換によって冷却される。曲面状部分１４ａ，１４ｂは冷却水を仕切壁１２ａ，１２ｂに円滑に導く。
【００２５】
実施最良形態３においては、仕切壁１２ａ，１２ｂを長さの短い薄板により形成したので、仕切壁１２ａ，１２ｂを一体構成の冷却フィン７のフィン７ａとフィン７ａの間に挿入することができ、仕切壁１２ａ，１２ｂによって水槽１１内の流路を複数の領域１１ｅ〜１１ｇに分割しても冷却フィン７は分割する必要がなく、部品数及び工数を削減することができ、コストダウンが可能となる。又、従来、配置されていなかった仕切壁１２ａ，１２ｂの部分にも冷却フィン７を配置することができるとともに、仕切壁１２ａ，１２ｂを薄板により形成したので、フィンピッチを細かくすることができ、冷却効果が向上する。さらに、水槽１１の仕切壁１２ａ，１２ｂ取付部分の周壁の内面に曲面状部分１４ａ，１４ｂを設けたので、冷却水の流路損失が少なくなり、冷却水が流れ易くなって、冷却効果が向上する。さらに、曲面状部分１４ａ，１４ｂを仕切壁１２ａ，１２ｂと一体に形成したので、製作が容易になるとともに、この一体のものは水槽１１とは別体であるので、その数量、位置を自由に選定することができ、冷却水流量、圧力損失、熱抵抗等を考慮した設計に対して、柔軟に対応することができる。
【００２６】
実施最良形態４
図４（ａ）〜（ｃ）はこの発明の実施最良形態４による水冷式冷却構造を有するインバータ装置の平面図、縦断正面図及び縦断側面図を示し、図４（ａ）においては、電子部品４を図示省略してある。水槽１１内には押し出しにより形成した一体構成の冷却フィン（押し出しフィン）１５が流入口１１ｃ側から流出口１１ｄ側まで配設され、冷却フィン１５は複数のフィン１５ａが形成され、プレート３の内面側にブレージング（ろう付け）される。仕切壁１２ａ，１２ｂは冷却フィン１５のフィン１５ａとフィン１５ａの間に挿入され、水槽１１内の流路を複数の領域１１ｅ〜１１ｇに分割する。このように、冷却フィンのフィン形状は変更可能であるので、フィン形状の変更が容易である。その他の構成、及び作用、効果は実施最良形態３と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の実施最良形態１による水冷式冷却構造を有するインバータ装置の平面図、縦断正面図及び縦断側面図である。
【図２】この発明の実施最良形態２による水冷式冷却構造を有するインバータ装置の平面図、縦断正面図及び縦断側面図である。
【図３】この発明の実施最良形態３による水冷式冷却構造を有するインバータ装置の平面図、縦断正面図及び縦断側面図である。
【図４】この発明の実施最良形態４による水冷式冷却構造を有するインバータ装置の平面図、縦断正面図及び縦断側面図である。
【図５】従来の水冷式冷却構造を有するインバータ装置の平面図、縦断正面図及び縦断側面図である。
【符号の説明】
【００２８】
３…プレート
４…電子部品
６，８，１１…水槽
６ｃ，８ｃ，１１ｃ…流入口
６ｄ，８ｄ，１１ｄ…流出口
６ｅ，６ｆ，９ａ，９ｂ，１２ａ，１２ｂ…仕切壁
６ｇ〜６ｉ，８ｅ〜８ｇ，１１ｅ〜１１ｇ…領域
７…冷却フィン（コルゲートフィン）
７ａ，１５ａ…フィン
８ｈ，８ｉ，１４ａ，１４ｂ…曲面状部分
１５…冷却フィン（押し出しフィン）
【図１】
2007214157.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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