(57)【要約】【課題】被冷却部材の位置決め固定だけでなく、冷却路内の流量調整も行うことができる冷却システムを提供する。【解決手段】本発明の一形態に係る冷却システムは、冷却媒体が流れる冷却路１１を有する冷却器１と、冷却路１１の間に配置される被冷却部材２と、被冷却部材２に設けられる磁石３３と、冷却路１１内に設けられ磁石１１に磁気吸引される弁部材３１と、を有する流量調整機構３と、を備え、流量調整機構３は、被冷却部材２の温度変化に伴って弁部材３１を動作させて冷却路１１内の流量調整を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却媒体が流れる冷却路を有する冷却器と、
前記冷却路の間に配置される被冷却部材と、
前記被冷却部材に設けられる磁石と、前記冷却路内に設けられ前記磁石に磁気吸引される弁部材と、を有する流量調整機構と、
を備え、
前記流量調整機構は、前記被冷却部材の温度変化に伴って前記弁部材を動作させて前記冷却路内の流量調整を行う冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却媒体が流れる冷却路を複数有し、当該冷却路の間に被冷却部材を配置することで、冷却路と被冷却部材とが交互に積層される面冷却構造の冷却システムが例えば半導体パワーモジュールに採用されている。
【０００３】
一般的な冷却システムは、図６及び７に示すように、面構造の冷却路１１の間に絶縁部材４を介して被冷却部材２を挟み込むことで当該被冷却部材２を固定している。
【０００４】
このような冷却システムは、被冷却部材２を冷却路１１に対して所定の位置に配置することができるように冶具Ｌを用いる必要があるが、当該冷却システムを製造する際には、図８Ａに示すように、先ず冶具Ｌ上に間隔を開けて冷却路１１を配置する。そして、冶具Ｌ上において、冷却路１１と面接触する面に絶縁部材４を接合した被冷却部材２を冷却路１１の間に配置する。さらに冷却システムの一方側に配置された冷却路１１を固定冶具Ｍで固定し、他方側に配置された冷却路１１を押し込んで、冶具Ｌ上で冷却路１１と被冷却部材２とを摺動させ、図８Ｂに示すように冷却路１１と被冷却部材２とを積層状態とする。このとき、冷却路１１や絶縁部材４の端面が冶具Ｌに接触して損傷する場合が有る。
【０００５】
ここで、特許文献１には、冷却路の間に半導体モジュールを配置した面冷却構造において、例えば半導体モジュールに形成した凸部を冷却路に形成した凹み部に嵌合することで、半導体モジュールを冷却路に位置決め固定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−４５９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の技術は、冷却路内の流量調整を行うことができる構成とされていない。
【０００８】
本発明の目的は、このような問題を解決するためになされたものであり、被冷却部材の位置決め固定だけでなく、冷却路内の流量調整も行うことができる冷却システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一形態に係る冷却システムは、冷却媒体が流れる冷却路を有する冷却器と、前記冷却路の間に配置される被冷却部材と、前記被冷却部材に設けられる磁石と、前記冷却路内に設けられ前記磁石に磁気吸引される弁部材と、を有する流量調整機構と、を備え、前記流量調整機構は、前記被冷却部材の温度変化に伴って前記弁部材を動作させて前記冷却路内の流量調整を行う。
【発明の効果】
【００１０】
以上、説明したように、本発明によると、被冷却部材の位置決め固定だけでなく、冷却路内の流量調整も行うことができる冷却システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る実施の形態１の冷却システムを概略的に示す断面図である。
【図２】本発明に係る実施の形態１の冷却システムを概略的に示す平面図である。
【図３】図２のＲ１部分の拡大図である。
【図４】Ａは被冷却部材の発熱量が少ない場合における図３のＲ２部分を概略的に示す拡大図であり、Ｂは被冷却部材の発熱量が多い場合における図３のＲ２部分を概略的に示す拡大図である。
【図５】Ａは本発明に係る実施の形態２の冷却システムにおける、被冷却部材の発熱量が少ない場合の弁部材の動作を示し、Ｂは本発明に係る実施の形態２の冷却システムにおける、被冷却部材の発熱量が多い場合の弁部材の動作を示す図である。
【図６】一般的な冷却システムを概略的に示す平面図である。
【図７】一般的な冷却システムを概略的に示す断面図である。
【図８】Ａは一般的な冷却システムの製造工程を概略的に示す図であり、ＢはＡの製造工程が終了した後の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。冷却システムは、例えば半導体モジュールの冷却システムとして好適に用いられる。
【００１３】
＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１に係る冷却システムを説明する。冷却システムは、図１及び２に示すように、冷却器１、被冷却部材２、流量調整機構３を備える。
【００１４】
冷却器１は、冷却路１１、冷却路１１に接続される往路１２、冷却路１１に接続される復路１３を備える。冷却路１１は、面構造とされており、例えば箱型に形成されている。冷却路１１は、隣接する冷却路１１とで被冷却部材２を挟む込むことができるように、当該被冷却部材２と略等しい幅寸法で並行に配置されている。冷却路１１における被冷却部材２と接触する面１１ａは、当該被冷却部材２の主面２ａより大きな面積を有する。つまり、冷却路１１の面１１ａで被冷却部材２の主面２ａを覆う。
【００１５】
この冷却路１１の面１１ａを挟んで一方の側部には、冷却媒体の往路１２が溶接等の手段で接続されている。また、冷却路１１の他方の側部には、冷却媒体の復路１３が溶接等の手段で接合されている。そして、往路１２及び復路１３は、図示を省略したポンプ等の循環機構に接合されている。そのため、循環機構から送り出された冷却水などの冷却媒体（但し、気体でも良い。）は、往路１２→冷却路１１→復路１３を経て再び循環機構に戻される。
【００１６】
被冷却部材２は、例えば半導体装置等の部材である。被冷却部材２は、箱型に形成されている。被冷却部材２は、隣接する冷却路１１の間に配置されている。このとき、被冷却部材２の主面２ａに絶縁体としてセラミックシート４等を接合して、直接に被冷却部材２の主面２ａが冷却路１１の面１１ａに接触しない構成とされている。
【００１７】
流量調整機構３は、図３乃至４Ａ、Ｂに示すように、板バネ３１、支点３２、磁石３３を備える。板バネ３１は、磁気吸引される金属等から成る弁部材である。板バネ３１は、略平面の板状部材であって、一端部が冷却路１１の内面に溶接等の手段で接合されており、往路１２側から復路１３側に向かって上り勾配となるように（即ち、冷却路１１の内方に向かって傾斜するように）配置されている。
【００１８】
このような板バネ３１は、後述するように被冷却部材２に設けた磁石３３と磁気接合して、当該被冷却部材２を所定の位置に固定できるように、冷却路１１の内面の所定の箇所に複数個接合されている。本実施の形態の板バネ３１は、上下左右に間隔を開けて四カ所にそれぞれ配置されている。
【００１９】
この板バネ３１は、一端部と他端部との間で支点３２に接触する。そして、板バネ３１における支点３２と接触する位置と一端部との間には、窪み部３１ａが形成されている。そのため、詳細は後述するが、窪み部３１ａが被冷却部材２に設けられた磁石３３に磁気吸引されると、図４Ａに示すように、板バネ３１は支点３２と接触しつつ、他端部が冷却路１１の内方に向かって撓む。
【００２０】
このとき、窪み部３１ａの深さは、例えば被冷却部材２を稼働させていない状態で、窪み部３１ａの底面３１ａ１が冷却路１１の内面に略接触するように設定されている。そして、窪み部３１ａの底面３１ａ１は、例えば被冷却部材２を稼働させていない状態で、冷却路１１の内面と略面接触するように形成されている。
【００２１】
支点３２は、ブロック部材であり、冷却路１１の内面に設けられている。支点３２は、上述のように窪み部３１ａの底面３１ａ１を良好に冷却路１１の内面に略接触させることができる配置及び高さに設定されている。但し、支点３２は板バネ３１が動作する際に支点として機能すれば良く、ブロック部材でなくても良い。
【００２２】
磁石３３は、板バネ３１の配置に対応するように被冷却部材２に設けられている。詳細には、磁石３３は、被冷却部材２を冷却路１１の所定の位置に固定するために、被冷却部材２の主面２ａに埋め込まれている。本実施の形態の磁石３３は、板バネ３１の配置に対応するように、上下左右に間隔を開けて四カ所にそれぞれ配置されている。
【００２３】
このような構成により、被冷却部材２を隣接する冷却路１１の間に配置し、板バネ３１に磁石３３を磁気接合するだけで、被冷却部材２を冷却路１１に対して位置決め固定することができる。
【００２４】
しかも、被冷却部材２が稼働することにより発熱して、磁石３３の温度が上昇すると、磁石３３の磁気吸引力が低下するので、図４Ｂに示すように、板バネ３１の撓みが解消されるように当該板バネ３１は動作する。
【００２５】
このとき、板バネ３１の他端部は冷却路１１の内面側に傾動するように動作するので、冷却路１１内の流路を広げることができる。つまり、磁石３３の温度上昇に伴って、板バネ３１は冷却路１１内の流路を広げるように動作する。したがって、流量調整機構３は、被冷却部材２の位置決め固定を行うだけでなく、冷却路１１内の流量調整も行うことができる。ここで、被冷却部材２の発熱量に対応した冷却媒体の流量となり当該被冷却部材２が良好に冷却されるように、板バネ３１の材質、大きさ、厚さや窪み部３１ａの深さ及び支点３２の高さや配置等が適宜設定される。
【００２６】
＜実施の形態２＞
本発明の実施の形態２に係る冷却システムを説明する。なお、実施の形態１と重複する説明は省略する。
【００２７】
本実施の形態の冷却システムは、実施の形態１の冷却システムと略同様の構成とされているが、図５Ａ及びＢに示すように、板バネ３１の代わりにバイメタルから成る弁部材３４を用いている。
【００２８】
即ち、弁部材３４は、熱膨張率の低い金属体３４ａ、熱膨張率の高い金属体３４ｂを備える。このような弁部材３４は、略平面の板状部材であって、一端部が冷却路１１の内面に溶接等の手段で接合されており、往路１２側から復路１３側に向かって上り勾配となるように配置されている。
【００２９】
ここで、弁部材３４は、冷却媒体からの熱の影響に比べて、被冷却部材２からの熱の影響の方が大きい。そのため、本実施の形態の弁部材３４は、冷却路１１の内面側に金属体３４ａを配置し、冷却路１１の内方側に金属体３４ｂを配置した。
【００３０】
その結果、被冷却部材２の発熱量が少ない場合は、図５Ａに示すように、弁部材３４は略変形せずに冷却路１１の流路を絞る。一方、被冷却部材２の発熱量が多い場合は、弁部材３４は金属体３４ａの膨張量に比べて金属体３４ｂの膨張量の方が大きいので、図５Ｂに示すように、冷却路１１の他端部が内面側に変形し、冷却路１１の流路を広げる。このように実施の形態１の板バネ３１の代わりに弁部材３４を用いても、流路調整機構は被冷却部材２の位置決め固定を行うだけでなく、冷却路１１内の流量調整も行うことができる。ここで、被冷却部材２の発熱量に対応した冷却媒体の流量となり当該被冷却部材２が良好に冷却されるように、弁部材３４の材質、大きさ、厚さ等が適宜設定される。
なお、図示例では支点３２が設けられているが省略しても良い。
【００３１】
以上、本発明に係る冷却システムの実施の形態を説明したが、上記の構成に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１  冷却器
２  被冷却部材、２ａ  被冷却部材の主面
３  流量調整機構
１１  冷却路
１２  往路
１３  復路
３１  板バネ
３１ａ  窪み部
３１ａ１  窪み部の底面
３２  支点
３３  磁石
３４  弁部材
３４ａ  熱膨張率の低い金属体
３４ｂ  熱膨張率の高い金属体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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