JP2013026434A - Cooling system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷却システムに関する。 The present invention relates to a cooling system.
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。 A cooling system having a surface cooling structure in which a plurality of cooling paths through which a cooling medium flows and a cooling target member is disposed between the cooling paths so that the cooling path and the cooling target member are alternately stacked is, for example, a semiconductor power module Has been adopted.
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。
In a general cooling system, as shown in FIGS. 6 and 7, the
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。
In such a cooling system, it is necessary to use the jig L so that the
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。
Here, in
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。
The technology of
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。 An object of the present invention is to solve such a problem, and is to provide a cooling system capable of adjusting not only the positioning and fixing of a member to be cooled but also the flow rate in a cooling path. .
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。 A cooling system according to an aspect of the present invention includes a cooler having a cooling path through which a cooling medium flows, a member to be cooled disposed between the cooling paths, a magnet provided in the member to be cooled, and the cooling path. And a valve member that is magnetically attracted to the magnet, and the flow rate adjusting mechanism operates the valve member in accordance with a temperature change of the member to be cooled to cool the cooling member. Adjust the flow rate in the road.
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。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a cooling system capable of adjusting not only the positioning and fixing of the member to be cooled but also the flow rate in the cooling path.
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。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment. In addition, for clarity of explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate. The cooling system is preferably used as a cooling system for a semiconductor module, for example.
<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。
<
A cooling system according to
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The flow
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。
Such a
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。
The
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。
At this time, the depth of the
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。
The
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。
The
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。
With such a configuration, the
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。
In addition, when the member to be cooled 2 generates heat and the temperature of the
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。
At this time, the other end of the
<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。
<
A cooling system according to
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。
The cooling system of the present embodiment has a configuration substantially similar to that of the cooling system of the first embodiment, but uses a
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。
That is, the
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。
Here, the influence of the heat from the
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。
As a result, when the amount of heat generated by the member to be cooled 2 is small, the
In the illustrated example, the
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。 The embodiment of the cooling system according to the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above configuration, and can be changed without departing from the technical idea of the present invention.
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
DESCRIPTION OF
Claims (1)
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。 A cooler having a cooling path through which a cooling medium flows;
A member to be cooled disposed between the cooling paths;
A flow rate adjusting mechanism having a magnet provided in the member to be cooled and a valve member provided in the cooling path and magnetically attracted to the magnet;
With
The flow rate adjusting mechanism is a cooling system that adjusts a flow rate in the cooling path by operating the valve member in accordance with a temperature change of the cooled member.
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