CN103155735B - 冷却结构体 - Google Patents

Abstract

一种冷却结构体，作为冷却结构体的冷却装置（10）具备：冷却对象部件（20）的设置面（18）；在设置面（18）的背面侧设置的冷却翅片（32）；以及利用液体制冷剂对冷却翅片（32）进行冷却的冷却通路（16），该冷却装置（10）具有使液体制冷剂从流入口（26）流入到冷却通路（16）并从排出口（28）排出的结构。冷却通路（16）具备：设置有冷却翅片（32）的第一面（12a）；与该第一面（12a）对置的第二面（14a）；以及在第一面（12a）与第二面（14a）之间设置的壁部（30），并且，该冷却通路（16）构成为路径比将流入口（26）与流出口（28）用直线连结起来的路径长，壁部（30）具有第一壁部（34）和第二壁部（36），该第一壁部（34）从第二面（14a）朝向第一面（12a）延伸，该第二壁部（36）以与第一壁部（34）平行的方式从第一面（12a）延伸到超过第一壁部（34）的顶部（34a）的高度。

Description

冷却结构体

技术领域

本发明涉及利用液体制冷剂对冷却对象部件进行冷却的冷却结构体。

背景技术

例如，在电动车辆和燃料电池机动车等搭载的逆变器（电力转换器）等电气设备由开闭元件、电抗器、电容器等各种电气部件（主动部件和被动部件）构成，这些电气部件在驱动时伴随着相当的发热量，因而需要充分的冷却。

在日本特开2007-207917号公报（以下称为JP2007-207917A）中，公开了这样的结构：将逆变器配置在冷却通路的上表面，该冷却通路设置有冷却翅片并且供液体制冷剂流通，由此利用液体制冷剂来冷却该逆变器。

发明内容

这样的冷却通路除了采用从液体制冷剂的流入口到排出口为呈直线状排列的结构以外，根据作为冷却对象部件的电气设备的布局和部件数量也采用蛇形结构或弯曲结构，在所述蛇形结构或弯曲结构的情况下，成为冷却通路整体相对于流入口与排出口之间的位置迂回的结构。即，通过在形成比冷却翅片高的壁部的壳体配置盖来对冷却通路进行分隔，在由此形成迂回的路径的结构（例如，参照JP2007-207917A）的情况下，存在从流入口导入的制冷剂从在壁部的顶面与盖的内表面之间产生的间隙直接流向排出口侧的通路，而未向原来的整个冷却通路供给充足的液体制冷剂的可能性。

图7中示出在冷却通路设置壁部而形成迂回路径的冷却装置的一个例子。图7所示的冷却装置100具备去路侧的通路102a和回路侧的通路102b，所述去路侧的通路102a供刚刚从流入口流入后的液体制冷剂流通，所述回路侧的通路102b供在未图示的折返部折返后的液体制冷剂流通。所述通路102a、102b被在壳体104内设置的壁部106分隔而并列设置，冷却翅片110在通路102a、102b的内部沿液体制冷剂的流通方向（在图7中为相对于纸面垂直的方向）延伸，所述冷却翅片110用于对设置在壳体104上的电气部件108进行冷却。并且，通过壁部106的顶部106a与壳体盖112的内表面接触而划分形成各通路102a、102b。另外，图7中的参照标号114为对壳体104与壳体盖112之间进行密封的密封部件，参照标号116为对壳体104与壳体盖112进行连结固定的螺钉。

在由这样的结构构成的冷却装置100中，当制冷剂从因装配精度或加工精度产生的、壁部106的顶部106a与壳体盖112的内表面之间的间隙G泄漏时，制冷剂从流入侧的通路102a直接流通到排出侧的通路102b（参照图7中的箭头F0），成为制冷剂未充分地流通过原来的通路102a、102b全部范围的状态。特别是在壳体盖112由于制冷剂的液压而如图7所示那样弯曲变形的情况下，所述间隙G扩大，上述的制冷剂泄漏进一步增加。于是，存在流向原来的通路102a、102b全部范围的制冷剂流通量进一步降低，难以充分对冷却对象部件进行冷却的可能性。

本发明正是考虑到上述以往的课题而完成的，其目的在于，提供一种能够使液体制冷剂沿冷却通路顺畅地流通并对冷却对象部件适当地冷却的冷却结构体。

本发明的冷却结构体具备：冷却对象部件的设置面；在该设置面的背面侧设置的冷却翅片；以及利用液体制冷剂对该冷却翅片进行冷却的冷却通路，所述冷却结构体使所述液体制冷剂从流入口流入到所述冷却通路并从排出口排出，所述冷却通路具备：设置有所述冷却翅片的第一面；与该第一面对置的第二面；以及在所述第一面与所述第二面之间设置的壁部，并且，所述冷却通路构成为，其路径比将所述流入口与所述排出口用直线连结起来的路径长，所述壁部具有第一壁部和第二壁部，所述第一壁部从所述第二面朝向所述第一面延伸，所述第二壁部以与所述第一壁部平行的方式从所述第一面延伸到超过所述第一壁部的顶部的高度。

根据这样的结构，在设置有冷却翅片的第一面和与该第一面对置的第二面之间具有壁部，该壁部具有第一壁部和第二壁部，所述第一壁部从第二面延伸，所述第二壁部以与该第一壁部平行的方式从第一面延伸到超过该第一壁部的顶部的高度。因此，能够防止由于因该冷却结构体的装配精度或加工精度造成的在壁部附近的间隙精度降低、或液体制冷剂的液压导致的壳体变形等，而使得液体制冷剂越过壁部并将冷却通路的局部作为近路而从流入口侧流通到排出口侧的情况发生。因此，能够使液体制冷剂在原来的冷却通路全部范围顺畅地流通，从而对冷却对象部件进行适当冷却。

如果所述第一壁部以及所述第二壁部与所述冷却翅片平行，则能够有效提高在壁部的壁面处的流路阻力，能够更为可靠地防止制冷剂在该壁部的越过流通。

如果在所述第二面设置有第二冷却翅片，该第二冷却翅片与所述冷却翅片并列地设置在所述冷却通路，并在所述第二面的背面侧设置有第二设置面，该第二设置面用于设置由所述第二冷却翅片冷却的第二冷却对象部件，则能够利用冷却通路的上下两个面来更为有效地对各自不同的冷却对象部件进行冷却。而且，第二冷却翅片与所述冷却翅片对置配置，从而能够提高对制冷剂在所述壁部的越过流通的防止效果。

如果所述第二壁部具有凹部，且所述第一壁部插入配置于该凹部，则能够使在壁部处的间隙构成得更为复杂且长，能够更为可靠地防止制冷剂在该壁部的越过流通。

所述冷却通路也可以构成为，在所述壁部的一面侧与另一面侧，所述液体制冷剂的流通方向不同。

这种情况下，如果所述冷却通路在从所述流入口朝向所述排出口的中途形成有折返部，且所述壁部是将所述冷却通路的在所述折返部被折返的去路和回路分隔开的分隔壁部，则能够以简单的结构可靠地分隔两个冷却通路。

根据本发明，在设置有冷却翅片的第一面和与该第一面对置的第二面之间具有壁部，该壁部具有：从第二面延伸的第一壁部；以及第二壁部，该第二壁部以与该第一壁部平行的方式从第一面延伸到超过该第一壁部的顶部的高度。因此，能够防止由于因该冷却结构体的装配精度或加工精度造成的在壁部附近的间隙精度降低，或液体制冷剂的液压导致的壳体变形等，而使得液体制冷剂越过壁部并将冷却通路的局部作为近路而从流入口侧流通到排出口侧，因此，能够使液体制冷剂顺畅地流通于原来的冷却通路全部范围，能够对冷却对象部件进行适当冷却。

附图说明

图1是作为本发明的一个实施方式的冷却结构体的冷却装置的俯视剖视图。

图2A是沿图1中的Ⅱ-Ⅱ线的剖视图，图2B是将吸热器盖从构成图2A所示的冷却装置的吸热器主体卸下的状态下的分解剖视图。

图3是在冷却通路设置的壁部附近的放大剖视图。

图4A是示出在吸热器主体与吸热器盖之间设置的密封部件的第一变形例的局部省略剖视图，图4B是示出在吸热器主体与吸热器盖之间设置的密封部件的第二变形例的局部省略剖视图。

图5是在吸热器盖侧设置第二冷却翅片的结构例中的沿图1中的Ⅴ-Ⅴ线的剖视图。

图6A是示出壁部的变形例的局部省略剖视图，

图6B是在将吸热器盖从吸热器主体卸下的状态下的、图6A所示的壁部的局部省略分解剖视图。

图7是示出在冷却通路设置壁部而形成迂回路径的冷却装置的一个例子的剖视图。

具体实施方式

下面，对本发明的冷却结构体列举优选的实施方式并参照附图进行说明。

图1是作为本发明的一个实施方式的冷却结构体的冷却装置10的俯视剖视图。图2A为沿图1中的Ⅱ-Ⅱ线的剖视图，图2B为将吸热器盖14从构成图2A所示的冷却装置10的吸热器主体12卸下的状态下的分解剖视图。

该冷却装置10形成于吸热器主体12，该冷却装置10是如下这样的冷却结构体：使液体制冷剂在由吸热器盖14封闭的冷却通路（制冷剂流路）16中流通，从而用于对在吸热器主体12的设置面（搭载面）18搭载的预定的冷却对象部件20进行冷却。另外，图1为在与冷却通路16中的液体制冷剂的流通方向（参照图1中的箭头F1、F2）平行的方向剖切冷却装置10的剖视图，且为沿图2中的Ⅰ-Ⅰ线的剖视图。

作为被冷却装置10冷却的冷却对象部件20，例如能够列举在电动车辆、混合型电动车辆、燃料电池机动车等搭载的逆变器（电力转换器）等电气设备。这种电气设备由开闭元件、电抗器、电容器等各种电气部件构成，是在驱动时伴随相当的发热量的发热体。

如图1、图2A以及图2B所示，冷却装置10构成为扁平的箱形状，并具备：在内侧设置有冷却通路16的吸热器主体（壳体）12；以及吸热器盖14，通过使该吸热器盖14紧贴固定于吸热器主体（壳体盖）12的冷却通路16侧的面而划分出该冷却通路16。吸热器主体12与吸热器盖14夹着密封部件19并被螺钉21紧固连结在冷却通路16的外周部，由此液密地形成冷却通路16。

如图2A以及图2B所示，沿吸热器主体12的外周部配设的密封部件19例如由液体垫片构成，不过当然，除此以外也可以由O型环状的密封部件19a（参照图4A）等构成。此外，如图4B所示，也可以是这样的结构：在吸热器主体12与吸热器盖14紧贴的紧贴面设置台阶，将由液体垫片或薄板状的垫片等构成的密封部件19b夹装在该台阶部分。

吸热器主体12的与冷却通路16侧相反的一侧的面（外表面）构成用于搭载冷却对象部件20的设置面18，在吸热器盖14的与冷却通路16侧相反的一侧的面（外表面）构成用于搭载作为另一冷却对象部件的第二冷却对象部件22的第二设置面（第二搭载面）24。可以在设置面18以及第二设置面24直接设置冷却对象部件20或第二冷却对象部件22，不过也可以夹装由铜或铝等构成的预定的散热板或液状的散热糊等。

如图1所示，液体制冷剂经由在吸热器主体12设置的流入口26以及排出口28而在冷却通路16中进行循环，由此，能够有效地冷却在设置面18以及第二设置面24搭载的冷却对象部件20以及第二冷却对象部件22。另外，在流入口26以及排出口28，例如配管连接有未图示的循环泵或散热器等。由此，液体制冷剂在该循环泵的驱动作用下进行循环，液体制冷剂从冷却对象部件20或第二冷却对象部件22吸收的热借助所述散热器散发到外部。

冷却通路16具有：直线状的第一通路（去路）16a，其供从流入口26导入的水或冷却液等液体制冷剂（例如冷却水）最初流通；折返部16b，其使通过第一通路16a后的液体制冷剂的流通方向反转；以及第二通路（回路）16c，其供通过折返部16b后的液体制冷剂流通。第一通路16a与第二通路16c之间由壁部30分隔开。通过第二通路16c后的液体制冷剂从排出口28排出到外部，例如，通过所述散热器散热后，再次向流入口26导入。

由图1可知，冷却通路16是这样的结构：其路径比将流入口26与流出口28用直线连结起来的路径长，流入口26与排出口28之间由第一通路16a、折返部16b以及第二通路16c迂回而成，并且利用壁部30的壁面将第一通路16a与第二通路16c分隔开而并列。根据该结构，在冷却装置10中，能够尽可能使其整体尺寸小型化，并且能够确保所希望的路径长度。

如图1、图2A以及图2B所示，在冷却通路16内设置有多个沿液体制冷剂的流通方向延伸的薄板状的冷却翅片32。冷却翅片32从吸热器主体12的内表面、即第一面12a突出至吸热器盖14的与该第一面12a对置的内表面、即第二面14a附近（参照图2A）。

冷却翅片32例如通过由铜或铝等热传导率高的材质形成的薄板构成，能够将来自冷却对象部件20的热量高效地传递至冷却液。而且，吸热器主体12和吸热器盖14也可以由与冷却翅片32同样的材质形成。吸热器主体12与冷却翅片32例如通过铝压铸成型而成为一体结构。

在本实施方式的情况下，例示了这样的结构：在冷却通路16的直线部分、即第一通路16a以及第二通路16c中，沿流通方向配置有三组将冷却翅片32并列而成的组，该将冷却翅片32并列而成的组是沿冷却通路16的宽度方向（如图1所示俯视观察时与液体制冷剂的流通方向正交的方向）由四片直线形状的冷却翅片构成的。而且，例示了这样的结构：在冷却通路16的曲线部分、即第一通路16a的上流侧以及下流侧，分别配置有一组将冷却翅片32并列而成的组，该将冷却翅片32并列而成的组是沿冷却通路16的宽度方向由三片弯曲形状的冷却翅片构成的，对于第二通路16c的上游侧以及下游侧的曲线部分也是同样的结构。当然，冷却翅片32的设置数量和设置间隔等能够根据该冷却装置10的规格和用途、或冷却对象部件20的种类等进行适当变更。

如图3所示，将第一通路16a与第二通路16c分隔开的壁部30具有第一壁部34和第二壁部36，所述第一壁部34从第二面14a朝向第一面12a延伸，所述第二壁部36以与第一壁部34平行的方式从第一面12a延伸到超过第一壁部34的顶部（顶面）34a的高度。在壁部30，从第一面12a突出的第二壁部36的高度h2设定得比从第一壁部34的顶部34a至第一面12a的距离h1长（h1＜h2），由此，第一壁部34与第二壁部36彼此的顶部之间错开，并彼此重合地相邻。

在本实施方式的情况下，第二壁部36以隔着第一壁部34的方式设置有一对，也就是说，壁部30成为这样的迷宫结构：第一壁部34插入配置于在一对第二壁部36、36间形成的凹部36a。

如图1所示，壁部30从与流入口26及排出口28对应的位置以与第一通路16a及第二通路16c的流通方向平行的方式延伸到折返部16b的内周面，在壁部30的一面侧形成第一通路16a，在另一面侧形成第二通路16c。

接下来，对像上述那样构成的冷却装置10的动作以及作用效果进行说明。

例如，在将冷却装置10用于在电动车辆搭载的逆变器的冷却的情况下，在一方的设置面18设置例如开闭元件作为冷却对象部件20，在另一方的第二设置面24设置例如电抗器作为第二冷却对象部件22。而且，在该电动车辆的ECU等控制部的控制下，经由预定的循环泵和散热器而使液体制冷剂从流入口26向排出口28进行循环。因此，冷却对象部件20通过在冷却通路16中流通的液体制冷剂与冷却翅片32及第一面12a之间的热交换而被适当冷却，同样地，第二冷却对象部件22通过液体制冷剂与第二面14a之间的热交换而被适当冷却。

在该情况下，在本实施方式的冷却装置10中，以比将流入口26与排出口28用直线连结起来的路径长的路径构成冷却通路16，并且，在吸热器主体12的第一面12a与吸热器盖14的第二面14a之间设置壁部30，将该冷却通路16划分成第一通路16a和第二通路16c。而且，壁部30构成为具有第一壁部34和第二壁部36，所述第一壁部34从第二面14a朝向第一面12a延伸，所述第二壁部36以与该第一壁部34平行的方式从第一面12a延伸到超过第一壁部34的顶部34a的高度。即，第一壁部34与第二壁部36相对置的壁面之间平行。另外，第一壁部34与第二壁部36平行不仅是指两者的壁面之间完全平行的情况，还包括具有少许倾斜而大致平行的情况，此外，还包括两者的壁面之间的间隔具有少许间隙的情况、以及壁面之间通过面接触等而相互接触的情况，总之，只要是以能够阻止制冷剂从第一通路16a侧容易地越过该壁部30而通向第二通路16c侧的程度排列第一壁部34与第二壁部36的结构即可。

因此，例如，由于来自流入口26的液体制冷剂的流入压、或流通于冷却通路16的液体制冷剂的液压等，从第一通路16a侧朝向第二通路16c侧，液体制冷剂产生从流入口26直接朝向排出口28的方向的流动F3（参照图1以及图3），即便在这种情况下，通过第一壁部34与第二壁部36相互重合地设置的迷宫机构，壁部30处的流路阻力非常高，能够尽可能地防止产生流动F3越过壁部30的各壁面这样的近路流动。

即，在壁部30，第二壁部36延伸到超过第一壁部34的顶部34a的高度，因此，即便是例如在由于吸热器主体12与吸热器盖14的装配精度或其加工精度而使得在壁部30附近的间隙精度低的情况下，或者是在由于液体制冷剂的液压而吸热器盖14发生弯曲变形的情况下，也能够可靠地维持在壁部30处的流通阻止功能（制冷剂泄漏阻止功能）。因此，能够使液体制冷剂在原来的冷却通路16整体范围顺畅地流通，从而对冷却对象部件20和第二冷却对象部件22进行适当冷却。而且，在冷却装置10中，设置一对第二壁部36，在它们之间的凹部36a插入配置第一壁部34，成为更复杂且长尺寸的迷宫结构，从而能够进一步提高所述流通阻止功能的效果。

在冷却装置10中，如上所述，在冷却通路16设置壁部30来防止液体制冷剂从第一通路16a直接流到第二通路16c。因此，夹装于吸热器主体12与吸热器盖14之间的密封部件19（19a、19b）只设置在沿吸热器主体12（冷却通路16）的外周部的位置（例如，图1中的用双点划线S表示的位置）即可。换言之，不需要在对应于将第一通路16a与第二通路16c分隔开的壁部30的位置设置密封部件，因此能够使该冷却装置10的结构简化，能够提高制造效率和削减成本。

另外，在上述实施方式中，例示了只在一方的冷却对象部件20侧的设置面18的背面、即第一面12a侧设置冷却翅片32的结构，不过也可以在另一方的第二冷却对象部件22侧的第二设置面的背面、即第二面14a侧设置作为另一冷却翅片的第二冷却翅片38（参照图2A和图2B中的双点划线）。第二冷却翅片38设置在插入于相邻的冷却翅片32之间的间隙的位置即可。

通过设置这样的第二冷却翅片38，能够提高对第二冷却对象部件22的冷却性能。而且，能够利用第二冷却翅片38提高吸热器盖14的刚性，因此能够防止上述液体制冷剂的液压导致的吸热器盖14的弯曲变形，从而更为可靠地防止在壁部30处的制冷剂泄漏。而且，能够使吸热器盖14具有足够的刚性并尽可能薄型化，因此能够使该冷却装置10小型轻量化。当然，冷却翅片也可以是这样的结构：只设置吸热器盖14侧的第二冷却翅片38，省略吸热器主体12侧的冷却翅片32。而且，由该冷却装置10冷却的冷却对象部件当然也可以是一个或者三个以上。

图5为沿图1中的Ⅴ-Ⅴ线的剖视图，且为将吸热器盖14侧的第二冷却翅片38设置在第二通路16c下游侧的曲线部分的结构例的剖视图。如图5所示，吸热器盖14侧的第二冷却翅片38当然也可以设置在冷却通路16的曲线部分。当在冷却通路16的曲线部分，特别是在流入口26及排出口28附近的曲线部分的吸热器盖14设置第二冷却翅片38时，借助该第二冷却翅片38在与冷却翅片32之间相互重合而形成的壁面效果，能够进一步抑制液体制冷剂浸入到吸热器主体12与吸热器盖14之间的接触面，能够进一步提高在壁部30处的所述流通阻止功能。

而且，在上述实施方式中，作为在冷却通路16设置的壁部，例示了由第一壁部34和第二壁部36构成的结构的壁部30，所述第一壁部34和第二壁部36在第一面12a与第二面14a之间沿垂直方向延伸，并与冷却翅片32平行地设置，不过然，该壁部当也可以是图3所示结构以外的结构，总之，只要是能够防止液体制冷剂从第一通路16a侧向第二通路16c侧的直接流通（近路流动）的结构即可。

例如，如图6A以及图6B所示，也可以构成为壁部44来代替壁部30，所述壁部44具有：朝向前端变细的倾斜形状的第一壁部40；以及第二壁部42，该第二壁部42与该第一壁部40重合且壁面彼此平行或大致平行。在壁部44，构成为，一对的第二壁部42间的凹部42a朝向开口侧宽度扩大，因此在组装吸热器主体12与吸热器盖14时，能够将第一壁部40的顶部40a容易地插入到凹部42a，能够获得高装配性。

另外，在由与冷却翅片32平行地设置的第一壁部34和第二壁部36构成的上述壁部30的情况下，第一壁部34以及第二壁部36分别从第二面14a以及第一面12a沿垂直方向立起，因此，液体制冷剂的流通所受到的流路阻力比所述壁部44的情况高，具有所述流通阻止功能更高的优点。

在上文中，例示了经由折返部16b配设第一通路16a以及第二通路16c而形成的U字形状的冷却通路16，不过，冷却通路的结构当然也可以是其它形状，例如也可以是V字形状或S字形状等。即便是在这样的V字形状或S字形状的冷却通路的情况下，通过设置与上述壁部30同样的壁部，也能够防止液体制冷剂从流入口直接向排出口流通。

当然，本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的情况下，可以采用各种结构。

Claims (4)

1.一种冷却结构体，其具备：冷却对象部件（20、22）的设置面（18、24）；在该设置面（18、24）的背面侧并列地设置的多个冷却翅片（32）；以及利用液体制冷剂对多个该冷却翅片（32）进行冷却的冷却通路（16），所述冷却结构体使所述液体制冷剂从流入口（26）流入到所述冷却通路（16）并从排出口（28）排出，

所述冷却通路（16）具备：设置有多个所述冷却翅片（32）的第一面（12a）；与该第一面（12a）对置的第二面（14a）；以及在所述第一面（12a）与所述第二面（14a）之间设置的壁部（30、44），并且，所述冷却通路（16）构成为，其路径比将所述流入口（26）与所述排出口（28）用直线连结起来的路径长，

所述壁部（30、44）具有第一壁部（34、40）和第二壁部（36、42），所述第一壁部（34、40）从所述第二面（14a）朝向所述第一面（12a）延伸，所述第二壁部（36、42）以与所述第一壁部（34、40）平行的方式从所述第一面（12a）延伸到超过所述第一壁部（34、40）的顶部（34a、40a）的高度，

所述第一壁部（34、40）与所述第二壁部（36、42）的壁部间距离比相邻的所述冷却翅片（32）的翅片间距离短，

所述冷却通路（16）构成为，在所述壁部（30、44）的一面侧与另一面侧，所述液体制冷剂的流通方向不同，

所述冷却通路（16）在从所述流入口（26）朝向所述排出口（28）的中途形成有折返部（16b），

所述壁部（30、44）是将所述冷却通路（16）的在所述折返部（16b）被折返的去路和回路分隔开的分隔壁部。

2.根据权利要求1所述的冷却结构体，其中，

所述第一壁部（34、40）以及所述第二壁部（36、42）与多个所述冷却翅片（32）平行。

3.根据权利要求1或2所述的冷却结构体，其中，

在所述第二面（14a）设置有第二冷却翅片（38），所述第二冷却翅片（38）与多个所述冷却翅片（32）并列地设置于所述冷却通路（16），

在所述第二面（14a）的背面侧设置有第二设置面（24），所述第二设置面（24）用于设置由所述第二冷却翅片（38）冷却的第二冷却对象部件（22）。

4.根据权利要求1所述的冷却结构体，其中，

所述第二壁部（36、42）具有凹部（36a、42a），所述第一壁部（34、40）插入配置于该凹部（36a、42a）。