CN110319626B - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冷却装置。该冷却装置具有：利用制冷剂接受电子配件的热量的受热器、将来自所述受热器的所述制冷剂的热量排出的排热器、以及使所述制冷剂从所述受热器向所述排热器流通且使所述制冷剂从所述排热器向所述受热器流通的循环流路。所述受热器具有：安装有多个所述电子配件的安装面、与所述循环流路连通的第一流路、以及与所述第一流路连通且与多个所述电子配件对应而设置于所述安装面的背面的多个表面积扩展部件。

Description

冷却装置

技术领域

本发明涉及电子配件的冷却装置。

本申请基于2018年3月30日在日本提交的第2018-069868号专利申请主张优先权，在此引用其内容。

背景技术

因为在搭载于车辆等的功率模块中使用多个产生较多热量的电子配件，所以设置对上述电子配件进行冷却的冷却装置。例如，在日本特开平5-3274号公报(下面为专利文献1)中，已经公开一种对多个电子配件进行冷却的冷却装置。

专利文献1的冷却装置具有：向多个电子配件分别喷出制冷液的多个管体、包围各电子配件而设置的间隔部件、以及冷却后的制冷液所流通的排出流路。从管体喷出的制冷液在由间隔部件隔开的空间内，在电子配件的平面上放射状地流动，从而对电子配件进行冷却。对电子配件进行冷却后的制冷液利用间隔部件改变流动的方向，向排出流路排出。

发明内容

发明所要解决的技术问题

在专利文献1的冷却装置中，对各电子配件进行了冷却后的制冷液在排出流路中混合。因为从管体喷出的冷却前的制冷液与冷却后的制冷液只由间隔部件分离，所以冷却后的制冷液有可能越过间隔部件而流入冷却前的制冷液中。其结果是，可能降低电子配件的冷却效率。

本发明是鉴于所述问题而提出的，目的在于提供一种冷却装置，其在对多个电子配件进行冷却的情况下，能够有效地对电子配件进行冷却。

用于解决技术问题的技术方案

为达成上述目的，本发明采用了如下的方式。

(1)即，本发明的一个方式的冷却装置具有：利用制冷剂接受电子配件的热量的受热器、将来自所述受热器的所述制冷剂的热量排出的排热器、以及使所述制冷剂从所述受热器向所述排热器流通且使所述制冷剂从所述排热器向所述受热器流通的循环流路，所述受热器具有：安装有多个所述电子配件的安装面、与所述循环流路通的第一流路、以及与所述第一流路连通且与多个所述电子配件对应而安装于所述安装面的背面的多个表面积扩展部件。

(2)基于上述(1)的方式，可以采用如下的结构：所述受热器为利用所述电子配件的热量使所述制冷剂由液体进行汽化的蒸发器；所述排热器是使在所述蒸发器产生的制冷剂蒸汽冷凝而再生为制冷液的冷凝器；所述蒸发器以铅垂姿势进行设置。

(3)在上述(2)的情况下，可以采用如下的结构：在所述安装面使多个所述电子配件在水平方向上排列而安装；所述第一流路在水平方向上延伸。

(4)在上述(3)的情况下，可以采用如下的结构：在所述安装面，在上下方向上安装多层在水平方向上排列的多个所述电子配件；所述第一流路设置在所述电子配件的每一层。

(5)在上述(4)的情况下，可以采用如下的结构：在所述电子配件的每一层设置的所述第一流路之中、位于上侧的所述第一流路具有使在下侧产生的所述制冷剂蒸汽向上方通过的蒸汽通过部。

发明的效果

根据本发明的上述各方式的冷却装置，在对多个电子配件进行冷却的情况下，能够有效地对电子配件进行冷却。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的冷却装置的立体图。

图2是图1的冷却装置的蒸发器的纵向剖视图。

图3是图1的冷却装置的蒸发器的横向剖视放大图。

附图标记说明

1 冷却装置；10 蒸发器(受热器)；11a 安装面；12 第一流路；12c 槽(蒸汽通过部)；14 储液部；15 表面积扩展部件；20 冷凝器(排热器)；30 循环流路。

具体实施方式

下面，参照图1～图3，针对本发明的一个实施方式的冷却装置1进行说明。冷却装置1在电子配件E的冷却中应用。电子配件E例如为在混合动力车辆及电动车辆等、以马达(电动机)为动力源行驶的车辆上搭载的PCU(功率控制单元)的功率半导体元件。

如图1所示，冷却装置1具有：蒸发器10(受热器)、冷凝器20(排热器)、循环流路30、以及泵40。蒸发器10利用制冷剂接受电子配件E的热量。蒸发器10利用电子配件E的热量使液体状态的制冷剂汽化。冷凝器20排出由蒸发器10输送的制冷剂的热量。冷凝器20使在蒸发器10中产生的制冷剂蒸汽冷凝而再生为制冷液。循环流路30具有：使制冷剂蒸汽从蒸发器10向冷凝器20流通的第一配管31、以及使制冷液从冷凝器20向蒸发器10流通的第二配管32。泵40使流动力作用于制冷液。

如图1及图2所示，蒸发器10具有：壳体11、第一流路12、第二流路13、多个储液部14、以及多个表面积扩展部件15。蒸发器10以铅垂姿势进行设置。

壳体11具有大致长方体形状。壳体11以铅垂姿势进行设置，具有安装有多个电子配件E的安装面11a。安装面11a为壳体11的外表面。即，多个电子配件E以铅垂姿势配置在安装面11a上。多个电子配件E在水平方向上排列多个(在本实施方式中为八个)，并且在上下方向上排列多层(在本实施方式中为两层)。

在壳体11的上部连接有第一配管31的一端。

第一流路12设置在壳体11的内部。如图2所示，第一流路12具有：位于上侧的上层流路12a、以及位于下侧的下层流路12b。上层流路12a在位于上层的电子配件E的下方，在水平方向上延伸。下层流路12b在位于下层的电子配件E的下方，在水平方向上延伸。

如图1所示，在上层流路12a设有用于使在各储液部14之中的位于下层的储液部14中产生的制冷剂蒸汽向上方通过的多个槽(蒸汽通过部)12c。多个槽12c与各储液部14之中的位于上层的储液部14之间的间隙16分别连通而设置。

第二流路13连接上层流路12a与下层流路12b。在第二流路13连接有第二配管32的一端。因此，第一流路12经由第二流路13而与第二配管32连通。

多个储液部14设置在壳体11的内部。多个储液部14与第一流路12连通，贮存制冷液。如图2及图3所示，多个储液部14与多个电子配件E对应而设置在安装面11a的背面11b。背面11b为壳体11的内表面。储液部14设置在隔着安装面11a而与电子配件E对置的位置。即，多个储液部14在水平方向上排列多个(在本实施方式中为八个)，并且在上下方向上排列多层(在本实施方式中为两层)。

储液部14具有：一对侧面14a、14b、以及底面14c。

一对侧面14a、14b安装于背面11b。一对侧面14a、14b沿着上下方向，且在与背面11b正交的方向上延伸。

底面14c连接一对侧面14a、14b之间。底面14c与背面11b平行地延伸。底面14c与壳体11抵接。

储液部14与第一流路12连通。第一流路12与储液部14可以相互连通地一体形成，第一流路12与储液部14也可以分体地形成并相互连接。

利用储液部14及背面11b，形成向上方开口的大致长方体形状的容器。在该容器内贮存制冷液。

在俯视中，底面14c具有与电子配件E基本相同的形状。另外，在俯视中，一对侧面14a、14b包围电子配件E而设置。供给制冷液，使贮存于储液部14的制冷液的液面到达比电子配件E的上端更向上方。由此，在俯视中，贮存于储液部14的制冷液覆盖电子配件E整体。

在储液部14的内部设有表面积扩展部件15。即，多个表面积扩展部件15与多个电子配件E对应而设置在安装面11a的背面11b。表面积扩展部件15为在内部具有微细通路的微通路、或形成有许多孔的烧结材料等。在表面积扩展部件15的内部形成有微通路的情况下，微细通路的剖面形状可以为圆形、矩形、或三角形。另外，微细通路可以形成为截面积在通路方向上一定的形状，也可以形成为截面积发生变化的锥形状。另外，对于微细通路的内壁，也可以通过调整粗糙度、湿润性等，赋予其促进传热的功能。作为表面积扩展部件15，可以从上述例示的形状中选择任意一个形状来加以利用。表面积扩展部件15优选以与背面11b、一对侧面14a、14b、以及底面14c分别接触的状态进行设置。由此，能够使制冷液容易地集中于表面积扩展部件15的内部。

如图1所示，冷凝器20具有：蒸汽管21、散热部22、以及冷凝管23。

蒸汽管21设置在冷凝器20的上部，在水平方向上延伸。蒸汽管21与第一配管31的另一端连接。

散热部22具有：在上下方向上延伸的多个细管22a、以及设置于细管22a的背面侧的风扇22b。细管22a与蒸汽管21连接。冷凝管23设置于冷凝器20的下部，在水平方向上延伸。

冷凝管23与细管22a连接。另外，冷凝管23与第二配管32的另一端连接。

第一配管31连接蒸发器10的下游与冷凝器20的上游。

第二配管32连接冷凝器20的下游与蒸发器10的上游。

在第二配管32的中途部位设有泵40。泵40使从冷凝器20排出的制冷液向蒸发器10流动。

接着，针对冷却装置1的动作详细地进行说明。

如图2的箭头A1所示，利用泵40的驱动，制冷液自冷凝器20经由第二配管32及第二流路13，向第一流路12的上层流路12a及下层流路12b供给。制冷液在上层流路12a及下层流路12b中流动，向储液部14供给。

利用贮存于储液部14的制冷液，对所对应的电子配件E进行冷却。具体而言，将电子配件E的热量向壳体11传递。制冷液经由表面积扩展部件15，接受壳体11的热量，变化为制冷剂蒸汽。即，制冷液在经由表面积扩展部件15接受壳体11(电子配件E)的热量、由液体的状态变化为气体的状态时，对壳体11(电子配件E)进行冷却。这样，电子配件E经由壳体11而与制冷液间接地进行热交换，由此而被冷却。在此，在储液部14的内部设有表面积扩展部件15。因此，通过制冷液在表面积扩展部件15的内部进行移动，传热面积增大，所以，壳体11与制冷液的热交换效率提高，促进电子配件E的冷却。另外，在作为表面积扩展部件15而使用在内部形成有微通路的部件的情况下，在表面积扩展部件15的通路入口与通路出口之间存在压力差。在压力较低的通路出口侧，容易产生制冷剂蒸汽，所以进一步促进电子配件E的冷却。

另外，通过在与背面11b、一对侧面14a、14b、以及底面14c分别接触的状态下设置表面积扩展部件15，使制冷液容易集中在表面积扩展部件15的内部，所以，能够更进一步促进电子配件E的冷却。

需要说明的是，虽然制冷液经由表面积扩展部件15，接受壳体11的热量，变化为制冷剂蒸汽，但制冷液的一部分维持液体状态而从储液部14(表面积扩展部件15)排出。可以构成为，利用从位于上层的储液部14排出的制冷液，使位于下层的储液部14浸渍。另外，在图3中，虽然壳体11与底面14c抵接，但也可以构成为，使壳体11与底面14c分离而配置，使从储液部14排出的制冷液附着于壳体11与底面14c之间的空间。在该情况下，不仅在储液部14的内部，在储液部14的外侧也能够产生制冷剂蒸汽。

如图2的箭头A2所示，制冷剂蒸汽在壳体11内向上方流动，向第一配管31排出。此时，在储液部14之中的位于下层的储液部14产生的制冷剂蒸汽通过槽12c及位于上层的储液部14之间的间隙16，向上方流动。

制冷剂蒸汽经由第一配管31而向冷凝器20供给。来自第一配管31的制冷剂蒸汽经由蒸汽管21而向细管22a供给，在细管22a中流通。制冷剂蒸汽在细管22a中流通时，被冷却、冷凝(液化)。即，制冷剂蒸汽通过在细管22a中流通时散热，由气体的状态恢复为液体的状态。此时，通过来自风扇22b的送风，辅助进行制冷剂蒸汽的冷却。被冷凝的制冷液在细管22a内向下方流动，经由冷凝管23而向第二配管32排出。制冷液经由第二配管32而返回蒸发器10。

如上所述，根据本实施方式，多个表面积扩展部件15与多个电子配件E分别对应而设置，利用在表面积扩展部件15中移动的制冷液，对所对应的电子配件E进行冷却。例如即使在以铅垂姿势配置多个电子配件E的情况下，也能够对多个电子配件E分别独立地进行冷却。其结果是，能够有效地对电子配件E进行冷却。另外，利用表面积扩展部件15，传热面积增大，所以，经由蒸发器10(壳体11的安装面11a)的电子配件E与制冷剂的热交换效率提高。

另外，表面积扩展部件15为能够在每个电子配件E上设置的程度的大小。因此，例如即使使用在内部形成有微通路的表面积扩展部件15的情况下，也能够抑制制冷剂在微通路的多个通路中移动时的压力损失，使制冷剂的流量容易地增加。另外，通过制冷剂流量的增加，可以预见传热量提高。

另外，根据本实施方式，在安装面11a上，多个电子配件E在水平方向上排列，并且在上下方向上安装多层，第一流路12设置在电子配件E的每一层，在水平方向上延伸。因此，能够向与在水平方向及上下方向上排列的多个电子配件E对应而设置的多个表面积扩展部件15的全部，准确地供给来自第一流路12的制冷液。

另外，根据本实施方式，在设置于电子配件E每一层的第一流路12之中的、位于上侧的上层流路12a具有使在下侧产生的制冷剂蒸汽向上方通过的槽(蒸汽通过部)12c。因此，能够防止上层流路12a阻碍在下侧产生的制冷剂蒸汽向上方移动。

需要说明的是，本发明不限于参照附图而说明的上述实施方式，在其技术范围内可以考虑各种变形例。

例如，在上述实施方式中，作为制冷液，采用了利用电子配件E的热量由液体的状态变化为气体的状态的制冷剂。然而，本发明不限于此，作为制冷液，也可以使用维持液体的状态、在电子配件E的冷却中应用的制冷剂。在该情况下，蒸发器10(受热器)的姿势不限于铅垂姿势，也可以为水平姿势、或其它的姿势。

多个电子配件E也可以在安装面11a上只在水平方向上、或只在上下方向上排列而安装。

蒸汽通过部只要能够使在下侧产生的制冷剂蒸汽向上方通过即可，不限于槽。例如，通过在上层流路12a与壳体11的内表面之间设置间隙，也可以形成蒸汽通过部。

另外，在不脱离本发明主旨的范围内，可以适当地将所述实施方式的结构主要部件置换为众所周知的结构主要部件，另外，也可以适当组合所述变形例。

Claims (5)

1.一种冷却装置，其特征在于，具有：

受热器，其利用制冷剂接受电子配件的热量；

排热器，其将来自所述受热器的所述制冷剂的热量排出；

循环流路，其使所述制冷剂从所述受热器向所述排热器流通，并且使所述制冷剂从所述排热器向所述受热器流通；

所述受热器具有：

具有安装面的壳体，该安装面上隔着间隔安装有多个所述电子配件；

第一流路，其与所述循环流路连通；

多个储液部，其与所述第一流路连通，并且与多个所述电子配件对应而设置在所述安装面的背面，

表面积扩展部件，其设置于各所述储液部的内部，

各所述储液部分别具有一对侧面、及底面，与所述安装面的背面一起能够贮存所述制冷剂，将与所述第一流路连通的制冷剂的入口相对配置的制冷剂的排出部与所述壳体的内部连通，并且，所述底面与所述壳体抵接。

2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，

所述受热器为利用所述电子配件的热量使所述制冷剂由液体进行汽化的蒸发器，

所述排热器为使在所述蒸发器产生的制冷剂蒸汽冷凝而再生为制冷液的冷凝器，

所述蒸发器以铅垂姿势进行设置。

3.如权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，

在所述安装面上，使多个所述电子配件在水平方向上排列而安装，

所述第一流路在水平方向上延伸。

4.如权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，

在所述安装面上，在上下方向上安装有多层在水平方向上排列的多个所述电子配件，

所述第一流路设置在所述电子配件的每一层。

5.如权利要求4所述的冷却装置，其特征在于，

在设置于所述电子配件的每一层的所述第一流路之中的、位于上侧的所述第一流路具有使在下侧产生的所述制冷剂蒸汽向上方通过的蒸汽通过部。

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