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CN105493276B - 冷却器 - Google Patents

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CN105493276B
CN105493276B CN201480047079.1A CN201480047079A CN105493276B CN 105493276 B CN105493276 B CN 105493276B CN 201480047079 A CN201480047079 A CN 201480047079A CN 105493276 B CN105493276 B CN 105493276B
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Abstract

本发明的冷却器(1)具备冷却管(20)，该冷却管(20)具有与被热交换部件(5)抵接的冷却面(201)，且设置制冷剂流路(24)而成。在正交方向(Z)上，在构成配置于冷却管的内壁面(241)的两端的制冷剂流路的一对相对内壁面(242)与配置于内部翅片(29)的两端的一对隔壁(291)之间形成有一对外侧流路(28)，在制冷剂流路中，在正交方向上比一对外侧流路更靠近内侧的位置且比流入孔(271)及排出孔(272)更靠近外侧的位置，并且在排列方向(Y)上比内部翅片更靠近外侧的位置且比流入孔及排出孔更靠近内侧的位置至少形成有一个向制冷剂流路的内侧突出的整流肋(3)，该冷却管(20)构成为通过整流肋来抑制一对外侧流路的制冷剂的流量。

Description

冷却器
关联申请的相互参照
本发明基于2013年8月30日申请的日本申请2013-179332号，在此援引其记载内容。
技术领域
本发明涉及冷却器。
背景技术
在混合动力汽车、电动汽车中，使用具备半导体模块的电力变换装置，半导体模块内置有开关元件等的半导体元件。该电力变换装置具备用于冷却发热的半导体模块的冷却器。作为电力变换装置所使用的冷却器，例如有专利文献1所示的结构。
专利文献1的冷却器具有：冷却管，该冷却管具备使制冷剂流通的制冷剂流路；以及配置于制冷剂流路内的内翅片。内翅片通过对一片金属制造的板材进行冲压加工而形成，具备多个隔壁。通过在制冷剂流路内配置内翅片，从而将制冷剂流路划分形成成多个的细流路。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本2005-191527号公报
然而，专利文献1所示的冷却器有如下课题。在专利文献1的冷却器中，在内翅片的端部与制冷剂流路的内壁面之间形成有截面积比细流路大且压力损失较小的外侧流路。因此，在制冷剂流路内流通的制冷剂容易向压力损失较小的外侧流路流动。因此，细流路中的制冷剂的流量减少，冷却器的冷却效率降低。
发明内容
本发明使鉴于该背景而完成的，其目的在于提供一种能够提高冷却效率，有效冷却被热交换部件的冷却器。
本发明的一方式为一种冷却器，该冷却器具备冷却管，该冷却管具有与被热交换部件抵接的冷却面，且设置使制冷剂流通的制冷剂流路而成，该冷却器的特点在于，上述冷却管具有：使制冷剂流入该制冷剂流路的流入孔；从上述制冷剂流路排出制冷剂的排出孔；以及在上述制冷剂流路内配置于上述流入孔与上述排出孔之间的内部翅片，上述内部翅片具有多个隔壁，该多个隔壁在与上述流入孔和上述排出孔的排列方向及上述冷却面的法线方向双方正交的正交方向上将上述制冷剂流路分割成多个细流路，在上述正交方向上，在一对相对内壁面和配置于上述内部翅片的两端的一对上述隔壁之间形成有一对外侧流路，该一对相对内壁面构成配置于上述冷却管的内壁面中的两端的上述制冷剂流路，上述冷却管的内壁面(241)形成上述制冷剂流路，在上述制冷剂流路中，在上述正交方向上比上述一对外侧流路更靠近内侧的位置且比上述流入孔及上述排出孔更靠近外侧的位置，并且在上述排列方向上比上述内部翅片更靠近外侧的位置且比上述流入孔及上述排出孔更靠近内侧的位置形成向上述制冷剂流路的内侧突出的整流肋，上述整流肋形成于各上述外侧流路中的上述流入孔侧与上述排出孔侧的至少一方，所述冷却器构成为通过该整流肋来抑制上述一对外侧流路中的制冷剂的流量，上述整流肋的一端配置于上述细流路的内侧。
上述冷却器构成为在上述制冷剂流路具有上述整流肋，以抑制上述一对外侧流路中的制冷剂的流量。因此，能够提高上述冷却器的冷却性能。
即，在上述制冷剂流路内流通的制冷剂通过被上述整流肋整流，从而在上述正交方向上被引导向上述制冷剂流路的中央侧。另外，通过形成上述整流肋，从而缩小上述流入孔及上述排出孔与上述外侧流路之间的制冷剂流路的流路截面。因此，能够使制冷剂向上述外侧流路流通时的压力损失增大，使上述外侧流路的制冷剂的流量降低。
由此，能够使被上述内部翅片分割的上述细流路中的制冷剂的流量增大，使上述外侧流路中的制冷剂的流量减少。因此，根据上述冷却器，能够使更多的制冷剂向被热交换性能较高的上述内部翅片分割的上述细流路流通，有效冷却上述被热交换部件。
本发明的另一方式为一种冷却器，该冷却器具备冷却管，该冷却管具有与被热交换部件抵接的冷却面，且设置使制冷剂流通的制冷剂流路而成，该冷却器的特点在于，上述冷却管具有：使制冷剂流入该制冷剂流路的流入孔；从上述制冷剂流路排出制冷剂的排出孔；以及在上述制冷剂流路内配置于上述流入孔与上述排出孔之间的内部翅片，上述内部翅片具有多个隔壁，该多个隔壁在与上述流入孔和上述排出孔的排列方向及上述冷却面的法线方向双方正交的正交方向上将上述制冷剂流路分割成多个细流路，在上述正交方向上，在一对相对内壁面和配置于上述内部翅片的两端的一对上述隔壁之间形成有一对外侧流路，该一对相对内壁面构成配置于上述冷却管的内壁面中的两端的上述制冷剂流路，上述冷却管的内壁面(241)形成上述制冷剂流路，在上述制冷剂流路中，在上述正交方向上比上述一对外侧流路更靠近内侧的位置且比上述流入孔及上述排出孔更靠近外侧的位置，并且在上述排列方向上比上述内部翅片更靠近外侧的位置且比上述流入孔及上述排出孔更靠近内侧的位置形成向上述制冷剂流路的内侧突出的整流肋，上述整流肋形成于各上述外侧流路中的上述流入孔侧与上述排出孔侧的至少一方，所述冷却器构成为通过该整流肋来抑制上述一对外侧流路中的制冷剂的流量，在上述冷却面的法线方向上，具有分割上述制冷剂流路的中间板，在由该中间板分割的分割流路分别配置有上述内部翅片，上述整流肋形成于上述中间板。
如上所述，根据上述冷却器，能够提高冷却效率，有效冷却被热交换部件。
附图说明
参照附图并通过下述的详细记载使本发明的上述目的及其他的目的、特点及优点更明确。这些附图为：
图1是表示实施例1的冷却器的说明图。
图2是图1的II－II箭头剖视图。
图3是表示实施例1的内部翅片的俯视图。
图4是表示实施例1的中间板的俯视图。
图5中图5(a)是图4的Va-Va箭头剖视图，图5(b)是图4的Vb-Vb箭头剖视图。
图6是表示实施例1的半导体单元的说明图。
图7是表示实施例2的冷却器的说明图。
图8是表示实施例3的冷却器的说明图。
图9是图8的IX-IX箭头剖视图。
图10是表示实施例4的冷却器的说明图。
图11是表示实施例5的冷却器的说明图。
图12是图11的XII-XII箭头剖视图。
具体实施方式
在上述冷却器中，上述整流肋也可以是一端配置于上述细流路的内侧。在该情况下，能够使制冷剂更可靠地向上述细流路流通，使该细流路的制冷剂的流量增大。由此，能够进一步提高上述冷却器的冷却效率。另外，能够将上述整流肋用作为上述内部翅片的定位。因此，能够使上述内部翅片的位置精度及安装作业性提高。
另外，上述整流肋也可以形成于各上述外侧流路中的上述流入孔侧与上述排出孔侧的至少一方。在该情况下，能够抑制各上述外侧流路双方中的制冷剂的流量。由此，能够增大上述细流路中的制冷剂的流量，更可靠地提高上述冷却器的冷却性能。
(实施例1)
参照图1～图6对上述冷却器的实施例1进行说明。如图1及图2所示，冷却器1具备冷却管20，该冷却管20构成为具有与作为被热交换部件的半导体模块5(图6)抵接的冷却面201，且设置使制冷剂流通的制冷剂流路24。冷却管20具有：使制冷剂流入制冷剂流路24的流入孔271；从制冷剂流路24排出制冷剂的排出孔272；以及配置在制冷剂流路24内的流入孔271与排出孔272之间的内部翅片29。
内部翅片29具有多个隔壁291，该多个隔壁291将制冷剂流路24在正交方向Z上分割成多个细流路26，该正交方向Z与流入孔271和排出孔272的排列方向Y及冷却面201的法线方向X均正交。在正交方向Z上，在一对相对内壁面242与配置于内部翅片29的两端的一对隔壁291之间形成有一对外侧流路28，该一对的相对内壁面242构成配置于形成制冷剂流路24的冷却管20的内壁面241的两端的制冷剂流路24。
在制冷剂流路24形成有向制冷剂流路24的内侧突出的整流肋3。整流肋3在正交方向Z上形成于比一对外侧流路28更靠近内侧的位置且形成于比流入孔271及排出孔272更靠近外侧的位置，并且在排列方向Y上形成于比内部翅片29更靠近外侧的位置且形成于比流入孔271及排出孔272更靠近内侧的位置。冷却器1构成为通过整流肋3来抑制一对外侧流路28中的制冷剂的流量。
以下，进一步详细说明。如图6所示，本例的冷却器1是用于在电力变换装置中冷却多个半导体模块5的结构。电力变换装置具有：由冷却器1及多个半导体模块5构成的半导体单元100；以及收容它们的壳体(省略图示)。
如图1及图2所示，构成半导体单元100的多个半导体模块5内置开关元件，在正交方向Z上，具有：向一方延伸的多个控制端子(省略图示)；以及向与控制端子相反侧延伸的多个主电极端子。半导体模块5例如构成为内置IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET(MOS型场效应晶体管)等的开关元件。
如图6所示，冷却多个半导体模块5的冷却器1具备：使多个冷却管20并排配置而成的热交换部2；向制冷剂流路24导入制冷剂的制冷剂导入管42；从制冷剂流路24排出制冷剂的制冷剂排出管43。
制冷剂导入管42及制冷剂排出管43与配置于各自前端的冷却管20一体地形成，并向前方延伸出去。制冷剂导入管42及制冷剂排出管43在排列方向Y的两端部附近与连结管41大致同轴配置。
如图1及图2所示，构成热交换部2的多个冷却管20具有与半导体模块5抵接的冷却面201和使制冷剂流通的制冷剂流路24。如图6所示，相邻的冷却管20彼此以冷却面201相互相对的方式通过连结管41连结，且以在两者之间形成用于配置半导体模块5的配置空隙44的方式排列配置。
如图1及图2所示，在本例中，从法线方向X观察时，冷却管20具有以从排列方向Y两端分别向内侧加宽地形成的一对锥部202和配置于一对锥部202之间的长方形的中央部203。冷却管20具有：配置于前方侧的前方外壳板21；配置于后方侧的后方外壳板22；配置于前方外壳板21及后方外壳板22之间的中间板23；以及配置于制冷剂流路24内的内部翅片29。
通过接合前方外壳板21与后方外壳板22这两者，从而前方外壳板21及后方外壳板22的内壁面241构成为形成空隙，该空隙构成制冷剂流路24。另外，制冷剂流路24被中间板23在法线方向X上分割成两半，形成作为分割流路的第1分割流路251及第2分割流路252。
如图1所示，形成冷却管20的前方外壳板21及后方外壳板22形成与制冷剂导入管42、制冷剂排出管43及连结管41连通的贯通孔。将该贯通孔中的配置于排列方向Y上的制冷剂导入管42侧的作为流入孔271，将配置于排列方向Y上的制冷剂排出管43侧的作为排出孔272。
如图2所示，内部翅片29分别在第1分割流路251及第2分割流路252各配置一个，与排列方向Y正交的截面的形状呈连续的凹凸形状。层叠方向上相互相邻的内部翅片29彼此的山部与谷部配置于排列方向Y的相同位置。即，成为相互成相反相位的形状。
如图3所示，从法线方向X观察时，内部翅片29的排列方向Y两端形成有一对直翅部292，该一对直翅部292具有隔壁291，隔壁291形成为沿排列方向Y直线状地延伸。另外，在排列方向Y上的一对直翅部292的内侧形成有波纹翅片部293，该波纹翅片部293由从法线方向X观察时形成为波型的隔壁291构成。在内部翅片29中，通过多个隔壁291将制冷剂流路24分割成在正交方向Z排列的多个细流路26。
如图2所示，在构成配置于正交方向Z的两端的制冷剂流路24的一对相对内壁面242与配置于内部翅片29的正交方向Z的两端的一对隔壁291之间形成有一对外侧流路28。
如图4及图5所示，从法线方向X观察时，中间板23呈与前方外壳板21及后方外壳板22大致相同的形状，夹持于两者之间而将制冷剂流路24分割成两半，构成第1分割流路251及第2分割流路252的内壁面241。中间板23具有：与连结管41、制冷剂导入管42及制冷剂排出管43同轴地贯通形成的一对流通孔231；以及向第1分割流路251及第2分割流路252的内侧突出的整流肋3。
如图1及图2所示，整流肋3在正交方向Z上形成于比一对外侧流路28更靠近内侧的位置且形成于比流入孔271及排出孔272更靠近外侧的位置，并且在排列方向Y上形成于比内部翅片29更靠近外侧的位置且形成于比流入孔271及排出孔272更靠近内侧的位置。如图4及图5所示，在本例2，整流肋3通过对中间板23进行切割和提高加工(日语：切り起こし加工する)而形成。整流肋3在第1分割流路251中配置于一对外侧流路28中的在正交方向Z上配置于一方侧的外侧流路28的流入孔271侧及配置于另一方侧的外侧流路28的排出孔272侧。另外，整流肋3在第2分割流路252中配置于一对外侧流路28中的在正交方向Z上配置于一方侧的外侧流路28的排出孔272侧及配置于另一方侧的外侧流路28的流入孔271侧。
如图1及图4所示，从法线方向X观察时，整流肋3具有：沿锥部202的外形而形成的倾斜肋部31；以及从倾斜肋部31的配置于排列方向Y内侧的端部沿排列方向Y向内侧延伸的直线肋部32。直线肋部32的排列方向Y内侧的端部配置于由内部翅片29的直翅部292形成的细流路26的内侧。
接着，对本例的作用效果进行说明。冷却器1构成为在制冷剂流路24具有如上所述形成的整流肋3，以抑制一对外侧流路28中的制冷剂的流量。因此，能够使冷却器1的冷却性能提高。
即，在制冷剂流路24内流通的制冷剂通过整流肋3被整流，从而在正交方向Z上被引导向制冷剂流路24的中央侧。另外，通过形成整流肋3，从而缩小流入孔271及排出孔272与外侧流路28之间的制冷剂流路24的流路截面。因此，能够使在制冷剂向外侧流路28流通时的压力损失增大，使外侧流路28的制冷剂的流量减少。
由此，能够使被内部翅片29分割的细流路26的制冷剂的流量增大，使外侧流路28中的制冷剂的流量减少。因此，根据冷却器1，能够使更多的制冷剂向被热交换性能较高的内部翅片29分割的细流路26流通，更有效冷却半导体模块5。
另外，整流肋3的一端配置于细流路26的内侧。因此，能够使制冷剂更可靠地向细流路26流通，使细流路26中的制冷剂的流量增大。由此，能够进一步提高冷却器1的冷却效率。另外，能够将整流肋3用作内部翅片29的定位。因此，能够使内部翅片29的位置精度及安装作业性提高。
另外，整流肋3形成于各外侧流路28中的流入孔271侧与排出孔272侧的至少一方。因此，能够抑制各外侧流路28双方中的制冷剂的流量。由此，能够使细流路26中的制冷剂的流量增大，使冷却器1的冷却性能更可靠地提高。
另外，冷却管20在冷却面201的法线方向X上具有分割制冷剂流路24的中间板23，在被中间板23分割的分割流路分别配置内部翅片29，在中间板23形成整流肋3。因此，即使是将冷却管20的冷却面201和配置于与法线方向X上的冷却面201相对侧的面双方作为冷却面201的双面冷却的情况下，也能够提高冷却器1的冷却性能。
如上所述，根据本例的冷却器1，能够提高冷却效率，有效冷却被热交换部件。
(实施例2)
如图7所示，本例是局部变更了实施例1的冷却器1的结构的例。本例的冷却器1的冷却管20从法线方向X观察时，具有：分别配置于排列方向Y两端的呈大致半圆形状的一对半圆部204；以及配置于一对半圆部204之间的大致长方形的中央部203。另外，形成于中间板23的整流肋3由沿排列方向Y而形成的直线肋部32构成。
另外，只要没有特别表示，本例或关于本例的附图中使用的符号中的与实施例1中使用的符号相同的符号表示与实施例1相同的结构要素等。在本例中也能够得到与实施例1相同的作用效果。
(实施例3)
如图8及图9所示，本例是变更了实施例1所示的冷却器1的中间板23的结构的例。本例所示的冷却器1的中间板23将分割制冷剂流路24的中间板主体232与作为不同于中间板23的其他部件而形成的整流肋3接合而形成。整流肋3分别在各外侧流路28的流入孔271侧及排出孔272侧各配置一个。
另外，只要没有特别表示，本例或关于本例的附图中使用的符号中的与实施例1中使用的符号相同的符号表示与实施例1相同的结构要素等。在本例中也能够得到与实施例1相同的作用效果。
(实施例4)
如图10所示，本例是变更了实施例1所示的冷却器1的整流肋3的结构的例。在本例所示的冷却器1中，整流肋3是在前方外壳板21及后方外壳板22的内壁面241接合形成为其他部件的整流肋3。另外，只要没有特别表示，本例或关于本例的附图中使用的符号中的与实施例1中使用的符号相同的符号表示与实施例1相同的结构要素等。在本例中也能够得到与实施例1相同的作用效果。
(实施例5)
如图11及图12所示，本例是变更了实施例1所示的冷却器1的整流肋3的结构的其他的例。在本例所示的冷却器1中，整流肋3与内部翅片29一体地形成。内部翅片29与实施例1相同，具有：一对直翅部292；形成于一对直翅部292之间的波纹翅片部293；以及从一对直翅部292的排列方向Y两侧向外侧延伸的一对肋形成部294。在一对肋形成部294突出形成有整流肋3，该整流肋3通过对肋形成部294进行冲压加工而一体地形成。
另外，只要没有特别表示，本例或关于本例的附图中使用的符号中的与实施例1中使用的符号相同的符号表示与实施例1相同的结构要素等。在本例中也能够得到与实施例1相同的作用效果。
另外，上述实施例1～上述实施例5所示的冷却器中的整流肋的位置、数量、形状等表示一部分的形状例，不限定于此。另外，冷却器可以通过多个冷却管形成，也可以通过一个冷却管形成。另外，各冷却管的制冷剂流路可以分割成多个，也可以不分割而形成一个制冷剂流路。无论哪种情况，均能够通过在各制冷剂流路形成内部翅片与整流肋，得到与专利文献1相同的作用效果。
本发明基于实施例而进行记载，但本发明不理解为限定于该实施例、结构。本发明还包含各种各样的变形例，等同范围内的变形。此外，各种各样的组合或方式，甚至仅包含它们中的一个要素，或包含一要素以上或以下的其他组合或方式也纳入本发明的范畴、构思范围。

Claims (3)

1.一种冷却器(1)，具备冷却管(20)，该冷却管(20)具有与被热交换部件(5)抵接的冷却面(201)，且设置使制冷剂流通的制冷剂流路(24)，该冷却器(1)的特征在于，
上述冷却管(20)具有：使制冷剂流入该制冷剂流路(24)的流入孔(271)；从上述制冷剂流路(24)排出制冷剂的排出孔(272)；以及在上述制冷剂流路(24)内配置于上述流入孔(271)与上述排出孔(272)之间的内部翅片(29)，
上述内部翅片(29)具有多个隔壁(291)，该多个隔壁(291)在与上述流入孔(271)和上述排出孔(272)的排列方向(Y)及上述冷却面(201)的法线方向(X)双方正交的正交方向(Z)上将上述制冷剂流路(24)分割成多个细流路(26)，
在上述正交方向(Z)上，在一对相对内壁面(242)和配置于上述内部翅片(29)的两端的一对上述隔壁(291)之间形成有一对外侧流路(28)，该一对相对内壁面(242)构成配置于上述冷却管(20)的内壁面(241)中的两端的上述制冷剂流路(24)，上述冷却管(20)的内壁面(241)形成上述制冷剂流路(24)，
在上述制冷剂流路(24)中，在上述正交方向(Z)上比上述一对外侧流路(28)更靠近内侧的位置且比上述流入孔(271)及上述排出孔(272)更靠近外侧的位置，并且在上述排列方向(Y)上比上述内部翅片(29)更靠近外侧的位置且比上述流入孔(271)及上述排出孔(272)更靠近内侧的位置形成向上述制冷剂流路(24)的内侧突出的整流肋(3)，
上述整流肋(3)形成于各上述外侧流路(28)中的上述流入孔(271)侧与上述排出孔(272)侧的至少一方，
所述冷却器(1)构成为通过该整流肋(3)来抑制上述一对外侧流路(28)中的制冷剂的流量，
上述整流肋(3)的一端配置于上述细流路(26)的内侧。
2.根据权利要求1所述的冷却器(1)，其特征在于，
在上述冷却面(201)的法线方向(X)上，具有分割上述制冷剂流路(24)的中间板(23)，在被该中间板(23)分割的分割流路(251，252)分别配置有上述内部翅片(29)，在上述中间板(23)形成有上述整流肋(3)。
3.一种冷却器(1)，具备冷却管(20)，该冷却管(20)具有与被热交换部件(5)抵接的冷却面(201)，且设置使制冷剂流通的制冷剂流路(24)，该冷却器(1)的特征在于，
上述冷却管(20)具有：使制冷剂流入该制冷剂流路(24)的流入孔(271)；从上述制冷剂流路(24)排出制冷剂的排出孔(272)；以及在上述制冷剂流路(24)内配置于上述流入孔(271)与上述排出孔(272)之间的内部翅片(29)，
上述内部翅片(29)具有多个隔壁(291)，该多个隔壁(291)在与上述流入孔(271)和上述排出孔(272)的排列方向(Y)及上述冷却面(201)的法线方向(X)双方正交的正交方向(Z)上将上述制冷剂流路(24)分割成多个细流路(26)，
在上述正交方向(Z)上，在一对相对内壁面(242)和配置于上述内部翅片(29)的两端的一对上述隔壁(291)之间形成有一对外侧流路(28)，该一对相对内壁面(242)构成配置于上述冷却管(20)的内壁面(241)中的两端的上述制冷剂流路(24)，上述冷却管(20)的内壁面(241)形成上述制冷剂流路(24)，
在上述制冷剂流路(24)中，在上述正交方向(Z)上比上述一对外侧流路(28)更靠近内侧的位置且比上述流入孔(271)及上述排出孔(272)更靠近外侧的位置，并且在上述排列方向(Y)上比上述内部翅片(29)更靠近外侧的位置且比上述流入孔(271)及上述排出孔(272)更靠近内侧的位置形成向上述制冷剂流路(24)的内侧突出的整流肋(3)，
上述整流肋(3)形成于各上述外侧流路(28)中的上述流入孔(271)侧与上述排出孔(272)侧的至少一方，
所述冷却器(1)构成为通过该整流肋(3)来抑制上述一对外侧流路(28)中的制冷剂的流量，
在上述冷却面(201)的法线方向(X)上，具有分割上述制冷剂流路(24)的中间板(23)，在由该中间板(23)分割的分割流路(251、252)分别配置有上述内部翅片(29)，上述整流肋(3)形成于上述中间板(23)。
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