CN105308739A - 液冷散热器 - Google Patents

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Abstract

本发明具有：主体(1)，其呈在内部形成有冷媒能够通过的流路空间(1a)的箱体形状，在该主体(1)上形成有使冷媒流入流路空间(1a)的流入口(1b)和使冷媒流出流路空间(1a)的流出口(1c)；以及多个冷却翅片(5)，其以从流入口(1b)侧向流出口(1c)侧延伸的方式在主体(1)的流路空间(1a)侧竖直设置，在主体中，在俯视观察时包含下述区域在内的区域上形成有第1开口(9)，即，对冷却翅片(5)进行覆盖的区域以及对与冷却翅片(5)相比流入口(1b)侧进行覆盖的区域，本发明还具有：第1罩(2)，其闭塞第1开口(9)，并且在对与冷却翅片(5)相比的流入口(1b)侧进行覆盖的区域上形成有第2开口(2a)；以及冷媒扩散部件(4)，其能够穿过第2开口(2a)而相对于流量空间(1a)插入或拔出。

Description

液冷散热器
技术领域
本发明涉及一种液冷散热器。
背景技术
一般的电力变换装置的液冷散热器由铝或铜等导热率较高的金属形成，并在内部形成有成为冷媒(例如液体冷媒)能够通过的冷媒流路的空间(以下，称为流路空间)。在流路空间中，沿冷媒的通过方向延伸的多个冷却翅片在与冷却翅片的延伸方向垂直的方向上并列地设置。
功率模块等各种电力用半导体元件安装在液冷散热器上(以下，作为各种电力用半导体元件的代表例，以功率模块为例进行说明)，从功率模块产生的热量通过散热器的基板进行扩散，并且热传导至冷却翅片。
在此，在向流路空间流入的冷媒的流入口的宽度比流路空间的宽度小的情况下，在流路空间中产生冷媒的流量变少的区域，冷却翅片的热交换能力容易发生不均匀。因此，在专利文献1、2中，公开了如下结构，即，在流路空间的内部设置使从流入口流入的冷媒的流动扩散的冷媒扩散部件。
专利文献1：日本特开2011－134979号公报
专利文献2：日本特开2006－336902号公报
发明内容
在液冷散热器中，有时与所安装的功率模块的数量、发热量、配置等相对应地，调整流路空间中的冷媒的流量的分布。然而，在上述的现有技术中，冷媒扩散部件的更换很困难，因此，流量的分布的调整也很困难。因此，在使功率模块的数量、发热量变化后的情况下，存在下述问题，即，必须连同液冷散热器一起进行更换，导致成本的增加。另外，在冷却翅片发生堵塞的情况下的维护也很困难。
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种液冷散热器，该液冷散热器能够容易地与安装的功率模块等的数量、发热量相对应地调整流路空间中的流量的分布，并也能够实现维护性的提高。
为了解决上述课题，达成目的，本发明的特征在于具有：主体，其呈在内部形成有冷媒能够通过的流路空间的箱体形状，在该主体上形成有使冷媒流入流路空间的流入口和使冷媒流出流路空间的流出口；以及多个冷却翅片，其以从流入口侧向流出口侧延伸的方式竖直设置在主体的流路空间侧，在主体中，在俯视观察时包含下述区域的区域上形成有第1开口，即，对冷却翅片进行覆盖的区域以及对与冷却翅片相比流入口侧进行覆盖的区域，本发明还具有：第1罩，其闭塞第1开口，并且在对与冷却翅片相比流入口侧进行覆盖的区域上形成有第2开口；以及冷媒扩散部件，其能够穿过第2开口相对于流量空间插入或拔出。
发明的效果
本发明所涉及的液冷散热器具有下述效果，即，能够容易地与安装的功率模块等的数量、发热量相对应地，调整流路空间中的流量的分布，并能够实现维护性的提高。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的液冷散热器的概略结构的斜视图。
图2是沿图1所示的A－A线观察的斜视图。
图3是沿图1所示的B－B线观察的斜视图。
图4是散热器罩的斜视图。
图5是表示冷媒扩散部件的一个例子的图。
图6是表示冷媒扩散部件的其他例子的图。
图7是表示扩散部件安装板的其他例子的图。
图8是表示扩散部件安装板的另一个其他例子的图。
图9是表示本发明的实施方式2所涉及的液冷散热器的概略结构的斜视图。
图10是散热器罩的斜视图。
图11是冷媒扩散部件的斜视图。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的实施方式所涉及的液冷散热器进行详细的说明。此外，本发明并不限定于本实施方式。
实施方式1.
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的液冷散热器的概略结构的斜视图。图2是沿图1所示的A－A线观察的斜视图。图3是沿图1所示的B－B线观察的斜视图。
液冷散热器20具有散热器基座(主体)1、散热器罩(第1罩)2、冷却翅片5。散热器基座1、散热器罩2、冷却翅片5由铜或铝等导热率较高的材料构成。散热器基座1呈在顶面形成有开口(第1开口)9的箱型形状。呈箱型形状的散热器基座1的内部成为冷媒能够通过的流路空间1a。作为散热部件的功率模块6与散热器基座1的处于外部的底面结合。
在散热器基座1的彼此相对的一个面上形成冷媒流入的流入口1b，在另一个面上形成冷媒流出的流出口1c。在流路空间1a中，冷媒以从流入口1b朝向流出口1c的方式通过。在散热器基座1的处于内部的底面(流路空间1a的底面)上，竖直设置有多个冷却翅片5，该多个冷却翅片5从形成有流入口1b的面向形成有流出口1c的面延伸。多个冷却翅片5并列地配置在与冷却翅片5的延伸方向垂直的方向上。多个冷却翅片5之间设置为彼此平行且隔开一定间隔。冷媒流入的冷媒流入管7与流入口1b连接。冷媒流出的冷媒流出管8与流出口1c连接。此外，开口9在俯视观察时至少形成在包含下述区域在内的区域上，即，对与冷却翅片5相比位于流入口1b侧进行覆盖的区域以及对冷却翅片5进行覆盖的区域。
图4是散热器罩2的斜视图。散热器罩2呈板状形状。散热器罩2将形成在散热器基座1的顶面的开口闭塞。散热器罩2通过螺钉等紧固在散热器基座1上，构成流路空间1a的壁面的一部分。为了防止冷媒从散热器基座1和散热器罩2之间泄露，在散热器基座1和散热器罩2之间插入密封垫9a。
在散热器罩2中的对与冷却翅片5相比位于流入口1b侧的区域进行覆盖的部分上，形成扩散部件安装孔(第2开口)2a。通过扩散部件安装板(第2罩)3将扩散部件安装孔2a闭塞。扩散部件安装板3通过螺钉等紧固在散热器罩2上，构成流路空间1a的壁面的一部分。在扩散部件安装板3和散热器罩2之间插入密封垫9b。
在扩散部件安装板3上的位于流路空间1a侧的面上能够以任意的配置·数量设置多个冷媒扩散部件4。通常，与流路空间1a的宽度相比流入口1b、流出口1c的直径较小，因此，在将流入口1b和流出口1c连结的区域中，冷媒的流量容易变大，离该区域越远，冷媒的流量越容易变小。即，在流路空间1a内冷媒的流量容易产生不均匀。冷媒扩散部件4是用于在流量容易产生不均匀的流路空间1a内进行冷媒的流量的调整的部件。
在此，考虑了各种各样的冷媒扩散部件4的形状。图5是表示冷媒扩散部件4的一个例子的图。在图5中，将形成有多个孔的板材作为冷媒扩散部件4而安装在扩散部件安装板3上。另外，使用了所形成的孔的形状不同的两个种类的冷媒扩散部件4。
在图5中，冷媒沿箭头α所示的方向通过。形成在冷媒扩散部件4上的孔的形状能够选择圆孔、方孔等各种各样的形状。另外，也可以在1片冷媒扩散部件4上将不同形状的孔组合而形成孔。另外，对于越接近将流入口1b和流出口1c连结的区域的部分，孔的大小越小，离该区域越远，孔的大小越大。即，对于越接近将流入口1b和流出口1c连结的区域的部分，冷媒越难通过。由此，能够在流路空间1a的整体中，实现冷媒的流量的均匀化。由此，能够在液冷散热器20的整体中，实现冷却效果的均匀性的提高。此外，如图5所示，也可以设置没有形成孔的区域。
另外，通过从散热器罩2上拆下扩散部件安装板3，从而能够容易地进行冷媒扩散部件4的维护、更换。由此，能够变更冷媒扩散部件4的种类、数量而实现调整冷媒的流量的简单化。另外，如果拆下散热器罩2，则将流路空间1a的几乎所有区域开放，因此，还能够容易地消除冷却翅片5的堵塞等。
图6是表示冷媒扩散部件4的其他例子的图。在图6中，多边形的多个冷媒扩散部件4安装在扩散部件安装板3上。在多个冷媒扩散部件4整体中，通过采用将连结流入口1b和流出口1c的区域作为顶点，在流入口1b侧具有凸状的配置，从而能够使冷媒在宽度方向上(冷却翅片5并列的方向上)扩散。
此外，将冷媒扩散部件4安装在扩散部件安装板3上的安装方法优选拆装容易、且多个冷媒扩散部件4的配置的自由度较高的方法。图7是表示扩散部件安装板3的其他例子的图。在图7中，在扩散部件安装板3上以一定间隔配置有多个凸起10。在冷媒扩散部件4上设置使凸起10嵌入的孔(省略图示)。通过凸起10和孔的嵌合，将冷媒扩散部件4固定在扩散部件安装板3上。
图8是表示扩散部件安装板3的另一个其他例子的图。在图8中，在扩散部件安装板3上设置多个槽11。通过将冷媒扩散部件4嵌入槽11中，从而将冷媒扩散部件4固定在扩散部件安装板3上。
此外，在上述的例子中，实现了液冷散热器20的冷却效果的均匀性，但通过改变形成在冷媒扩散部件4上的孔、或冷媒扩散部件4的配置，也能够有意地使在流路空间1a中的冷媒的流量不均匀。例如，在配置发热量更大的功率模块6的区域、或在与其他区域相比配置更多的功率模块6的区域中，也可以使冷媒的流量变大。例如，在想要使流量变大的部分，只要将形成在冷媒扩散部件4上的孔的大小增大即可。
另外，如果更换安装在扩散部件安装板3上的冷媒扩散部件4，则能够调整冷媒的流量的分布，因此，能够实现流量分布的调整的简单化，并且能够提高液冷散热器20的通用性，实现成本的抑制。
实施方式2.
图9是表示本发明的实施方式2所涉及的液冷散热器25的概略结构的斜视图。图10是散热器罩22的斜视图。图11是冷媒扩散部件24的斜视图。此外，对于与上述实施方式相同的结构，标注相同的标号，并省略详细的说明。
在本实施方式2中，如图10所示，在散热器罩(第1罩)22上形成有能够插入板状的冷媒扩散部件24的多个狭缝(第2开口)12。在冷媒扩散部件24中的嵌入狭缝12的内侧的部分上设置密封垫9c。通过在狭缝12和冷媒扩散部件24之间插入密封垫，从而防止冷媒从狭缝12泄露。
在狭缝12的一部分上形成有凹部13，该凹部13用于在拔出冷媒扩散部件24时更容易抓住冷媒扩散部件24。
在本实施方式2中，能够穿过狭缝12而直接将冷媒扩散部件24插入或拔出，因此使冷媒扩散部件24的更换、维护变得更容易。由此，能够实现流路空间1a(另参照图3)中的流量分布的调整的更加简单化。
工业实用性
如上所述，本发明所涉及的液冷散热器对于功率模块等发热部件的冷却是有用的。
标号的说明
1散热器基座(主体)，1a流路空间，1b流入口，1c流出口，2散热器罩(第1罩)，2a扩散部件安装孔(第2开口)，3扩散部件安装板(第2罩)，4冷媒扩散部件，5冷却翅片，6功率模块，7冷媒流入管，8冷媒流出管，9开口(第1开口)，9a、9b、9c密封垫，10凸起，11槽，12狭缝(第2开口)，13凹部，20、25液冷散热器，22散热器罩(第1罩)，24冷媒扩散部件。

Claims (5)

1.一种液冷散热器，其特征在于，具有：
主体，其呈在内部形成有冷媒能够通过的流路空间的箱体形状，在该主体上形成有使冷媒流入所述流路空间的流入口和使所述冷媒流出所述流路空间的流出口；以及
多个冷却翅片，其以从所述流入口侧向所述流出口侧延伸的方式，在所述主体的所述流路空间侧竖直设置，
在所述主体中，在俯视观察时包含下述区域在内的区域上形成有第1开口，即，对所述冷却翅片进行覆盖的区域以及对与所述冷却翅片相比的所述流入口侧进行覆盖的区域，
该液冷散热器还具有：
第1罩，其闭塞所述第1开口，并且在对与所述冷却翅片相比的所述流入口侧进行覆盖的区域上形成有第2开口；
以及冷媒扩散部件，其能够穿过所述第2开口而相对于所述流量空间插入或拔出。
2.根据权利要求1所述的液冷散热器，其特征在于，
还具有第2罩，该第2罩闭塞所述第2开口，
所述冷媒扩散部件固定在所述第2罩上。
3.根据权利要求2所述的液冷散热器，其特征在于，
多个所述冷媒扩散部件固定在所述第2罩上。
4.根据权利要求1所述的液冷散热器，其特征在于，
所述冷媒扩散部件呈板状形状，
所述第2开口是能够使所述冷媒扩散部件插入或拔出的狭缝。
5.根据权利要求4所述的液冷散热器，其特征在于，
形成有多个所述狭缝。
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