CN111919293A - 热交换器 - Google Patents

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CN111919293A
CN111919293A CN201980023129.5A CN201980023129A CN111919293A CN 111919293 A CN111919293 A CN 111919293A CN 201980023129 A CN201980023129 A CN 201980023129A CN 111919293 A CN111919293 A CN 111919293A
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郭晓琳
朝柄浩嗣
竹内和哉
大井彰洋
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Abstract

热交换器(1)包括:热交换器主体(14),该热交换器主体具有供制冷剂流通的流通路径(140),使在流通路径(140)中流动的制冷剂与电子部件(20)进行热交换;循环泵(12),该循环泵向热交换器主体(14)供给制冷剂;堆积判断部(100c),该堆积判断部对在预测到在流通路径(140)的至少一部分堆积异物时成立的异物堆积条件是否成立进行判断;以及处理执行部(100a),该处理执行部在异物堆积条件成立时,执行使堆积于流通路径(140)的异物剥离来清洗流通路径(140)的异物清洗处理,处理执行部(100a)在异物清洗处理中使来自循环泵(12)的制冷剂的供给量变小,以使制冷剂处于具有泡核沸腾区域的过热度的状态。

Description

热交换器
相关申请的援引
本申请以2018年4月9日申请的日本专利申请号2018-074812号、2018年5月31日申请的日本专利申请号2018-105121号、2018年6月12日申请的日本专利申请号2018-112301号为基础,在此援引其记载内容。
技术领域
本发明涉及一种热交换器。
背景技术
下述专利文献1可知一种利用超声波在液体制冷剂中产生气泡来清洗堆积于热交换器内部的制冷剂的流通路径的异物的技术(例如,参照专利文献1)。在上述专利文献1中,对于热交换器设有产生超声波的超声波产生部。
下述专利文献2公开了一种用于对内置有半导体元件的多个半导体模块进行冷却的热交换器。上述热交换器具有以从两侧夹入一个半导体模块的方式层叠的多个流路管,并且构成为使上述多个流路管连通。上述热交换器构成为,配置成层叠状的多个流路管各自的管内被中间板分隔成两个主流路,并且两个主流路分别被内翅片分隔成多个细流路。上述热交换器通过内翅片来增加导热面积,从而能提高与半导体模块之间的热交换性能。
下述专利文献3公开了一种作为热交换器的层叠型冷却器。上述冷却器构成为,通过使制冷剂在冷却管内部的制冷剂流路中流通,对与冷却管接触配置的电子部件进行冷却。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2017-67412号公报
专利文献2:日本专利特开2016-205802号公报
专利文献3:日本专利特开2010-10418号公报
发明内容
如专利文献1公开的那样,当将用于清洗异物的超声波产生部这样的专用设备设于热交换器时,无法避免地会使部件数量增加、装置复杂化。部件数量的增加、装置的复杂化会成为使制造成本增大、产品的应用范围变窄的主要原因而不理想。
根据专利文献2公开的热交换器,伴随半导体模块的发热量的上升,在流路管的主流路中流动的冷却介质容易沸腾。此外,当冷却介质沸腾时,主流路的压力变高,因此冷却介质难以向流路管流动。此外,当在两个主流路之间产生压力的偏差时,冷却介质容易向两个主流路中的某一方流动,冷却介质难以向另一方流动,从而产生流量的偏差。此外,存在冷却介质的流量的偏差成为使热交换器的热交换性能降低的主要原因这样的问题。
在专利文献3公开的层叠型冷却器中,当将多个电子部件并排配置于冷却管中的制冷剂流路的上游侧和下游侧时,如果流过电子部件的电流的量增加,则会产生电子部件的发热量也上升这样的问题。由此,也会产生在接近电子部件的发热部位置,水等液体制冷剂的温度局部上升并沸腾这样的情况。于是,可能会使冷却管内的液体制冷剂的顺畅的流动被汽化后的制冷剂阻碍。由此,难以向制冷剂流路中的接近电子部件的位置供给液体的制冷剂,可能会难以提高冷却性能。除此之外,尤其是,在制冷剂流路的下游侧的配置有电子部件的区域中,供给了由于上游侧的电子部件的热量而汽化后的制冷剂,并且制冷剂由于下游侧的电子部件的热量而容易蒸发。于是,在下游侧的电子部件附近,液体制冷剂的供给量容易变少,担心冷却性能会由于所谓的蒸干而降低。
因此为了确保充分的冷却性能,需要进行增加整体的制冷剂的流量等适当的热设计。但是,在这种情况下,由于会增加冷却所需要的能量,因此从冷却效率的观点考虑会容易变得不利。
本发明提供一种能提高热交换器的性能的技术。
本发明的第一方式中,
一种使被冷却对象与液体的制冷剂进行热交换来进行冷却的热交换器,包括:
热交换器主体,该热交换器主体具有供制冷剂流通的流通路径,使在上述流通路径中流动的制冷剂与上述被冷却对象进行热交换;
制冷剂供给泵,该制冷剂供给泵向上述热交换器主体供给制冷剂;
堆积判断部,该堆积判断部对预测到在上述流通路径的至少一部分堆积异物时成立的异物堆积条件是否成立进行判断;以及
处理执行部,该处理执行部在上述异物堆积条件成立时,执行使堆积于上述流通路径的异物剥离来清洗上述流通路径的异物清洗处理,
上述处理执行部在上述异物清洗处理中使来自上述制冷剂供给泵的制冷剂的供给量变小,以使制冷剂处于具有泡核沸腾区域的过热度的状态。
本发明的第二方式中,包括:
流路管,该流路管具有成为对于外部的热交换器对象物的热交换面的外表面;以及
板状的分隔构件,该板状的分隔构件将上述流路管的管内分隔成供热介质流动的多个流路,
在上述分隔构件设有使多个上述流路中的至少两个流路连通的连通孔。
本发明的第三方式中,具有:
冷却管,该冷却管在内部设有供制冷剂流通的制冷剂流路;以及
配置成与上述冷却管的冷却面热接触的第一电子部件和第二电子部件,
上述第一电子部件相对于上述第二电子部件配置于上述制冷剂流路的上游侧,
上述制冷剂流路具有:比上述第一电子部件靠下游侧且比上述第二电子部件靠上游侧的中间区域;上述第一电子部件的上游端与下游端之间的上游侧区域;以及上述第二电子部件的上游端与下游端之间的下游侧区域,
在上述中间区域设有流体二极管部,该流体二极管部使从上述下游侧区域朝向上述上游侧区域的方向上的流路阻力比从上述上游侧区域朝向上述下游侧区域的方向上的流路阻力大。
本发明的第四方式中,具有:
冷却管,该冷却管在内部设有供制冷剂流通的制冷剂流路;以及
配置成与上述冷却管的冷却面热接触的第一电子部件和第二电子部件,
上述第一电子部件相对于上述第二电子部件配置于上述制冷剂流路的上游侧,
上述冷却管具有内部翅片,该内部翅片将上述制冷剂流路分隔成沿着流路方向并行的多个分支流路,
上述制冷剂流路具有:比上述第一电子部件靠下游侧且比上述第二电子部件靠上游侧的中间区域;上述第一电子部件的上游端与下游端之间的上游侧区域;以及上述第二电子部件的上游端与下游端之间的下游侧区域,
上述内部翅片仅在上述上游侧区域、上述中间区域和上述下游侧区域中的上述中间区域设置有使相邻的上述分支流路连通的扩散部。
根据上述第一方式的热交换器,当预测到在热交换器主体的流通路径的至少一部分堆积异物时,减小向热交换器主体的制冷剂的供给量,以使制冷剂处于具有过热度的状态。当制冷剂处于具有泡核沸腾区域的过热度的状态时,在流通路径内产生气泡,能利用该气泡的体积变化、气泡消失时产生的力使堆积于流通路径的异物剥离。
这样,根据能通过对向热交换器主体供给的制冷剂的供给量进行调节来使异物剥离的结构,由于不需要设置超声波产生部等专用设备,因此能简化热交换器。即,根据上述第一方式的热交换器,能用简单的结构使堆积于流通路径的异物剥离来清洗流通路径。
此处,“制冷剂处于具有泡核沸腾区域的过热度的状态”是指制冷剂的过热度超过沸腾曲线表示的饱和开始点并且在停烧点以下的状态。“过热度”是被冷却对象与制冷剂之间的导热部位的温度和制冷剂的饱和温度的温度差,例如,定义为从被冷却对象与制冷剂之间的导热部位的温度减去制冷剂的饱和温度的值。
根据上述第二方式的热交换器,在流路管的管内流动的热介质经由上述流路管的外表面即热交换面与外部的热交换对象物之间进行热交换。流路管的管内被板状的分隔构件分隔成多个流路,热介质在上述多个流路中分别流动。多个流路中的至少两个流路通过设于分隔构件的连通孔连通。
由此,即使在例如由于热介质的沸腾等在至少两个流路之间产生了压力的偏差时,也能使高压侧的流路的压力通过分隔构件的连通孔向低压侧的流路分散,从而将上述压力的偏差抑制得较小。因此,能对分隔流路管的管内而成的多个流路之间的压力的偏差进行抑制。
根据上述第三方式的热交换器,在上述中间区域设有上述流体二极管部。由此,即使在由于下游侧的第二电子部件的热量而使下游侧区域的液体制冷剂的一部分蒸发而成为蒸气的情况下,也能抑制上述蒸气回流到上游侧区域。其结果是,容易使蒸气迅速地从制冷剂流路的下游端排出。
因此,能确保制冷剂在制冷剂流路中从上游侧朝向下游侧顺畅地流动。其结果是,不仅能提高第一电子部件的冷却性能,还能提高第二电子部件的冷却性能。
根据上述第四方式的热交换器,在上述中间区域形成有上述扩散部。由此,即使在制冷剂由于第一电子部件和第二电子部件的热量蒸发而成为蒸气的情况下,也能使该蒸气经由扩散部向与流路方向正交的方向扩散。即,能使在制冷剂流路的中央附近的分支流路中产生的蒸气向外侧释放。由此,能在中央附近顺畅地导入液体制冷剂,并且能确保第一电子部件和第二电子部件的有效冷却。
综上,根据上述各方式,能提高热交换器的性能。
另外,权利要求书中记载的括号内的符号表示与后述实施方式中记载的具体元件的对应关系,并不对本发明的技术范围进行限定。
附图说明
参照附图和以下详细的记述,可以更明确本发明的上述目的、其他目的、特征和优点。附图如下所述。
图1是实施方式一的热交换装置的示意结构图。
图2是用于对实施方式一的热交换装置中的制冷剂与电子部件的热交换进行说明的说明图。
图3是用于对实施方式一的热交换装置中的在制冷剂的流通路径堆积有异物的状态进行说明的说明图。
图4是表示实施方式一的热交换装置的控制装置执行的控制处理的一例的流程图。
图5是用于对实施方式一的热交换装置中的堵塞程度的计算方法进行说明的说明图。
图6是表示实施方式一的热交换装置的控制装置执行的异物清洗处理的一例的流程图。
图7是用于对实施方式一的热交换装置中的过热度的计算方法进行说明的说明图。
图8是用于对过热度和导热系数的关系进行说明的说明图。
图9是用于对实施方式一的热交换装置中的制冷剂供给泵的动作进行说明的说明图。
图10是用于对堆积于制冷剂的流通路径的异物的剥离进行说明的说明图。
图11是用于对实施方式一的热交换装置中的导热系数进行说明的说明图。
图12是实施方式二的热交换装置的示意结构图。
图13是用于对实施方式二的热交换装置中的堵塞程度的计算方法进行说明的说明图。
图14是实施方式三的热交换装置的示意结构图。
图15是表示实施方式三的热交换装置的控制装置执行的控制处理的一例的流程图。
图16是用于对实施方式三的热交换装置中的基准时间的计算方法进行说明的说明图。
图17是实施方式四的热交换装置的示意结构图。
图18是表示实施方式四的热交换装置的控制装置执行的控制处理的一例的流程图。
图19是表示低负载条件是否成立的判断处理的一例的流程图。
图20是表示实施方式五的热交换装置的控制装置执行的控制处理的一例的流程图。
图21是表示实施方式六的热交换装置的控制装置执行的异物清洗处理的一例的流程图。
图22是实施方式七的热交换装置的示意结构图。
图23是用于对实施方式七的热交换装置中的制冷剂与电子部件的热交换进行说明的说明图。
图24是用于对实施方式七的热交换装置中的在制冷剂的流通路径堆积有异物的状态进行说明的说明图。
图25是表示实施方式八的热交换器的概要的俯视图。
图26是图25的热交换器的第一流路管的分解立体图。
图27是图25的热交换器的第二流路管的分解立体图。
图28是图25的热交换器的第三流路管的分解立体图。
图29是表示图27的第二流路管的截面构造的剖视图。
图30是用于对图29中的连通孔的内周面的表面积和开口部的开口面积进行说明的图。
图31是用于对图29中连通孔的效果进行说明的图。
图32是实施方式九的热交换器的与图29对应的剖视图。
图33是实施方式十的热交换器的与图29对应的剖视图。
图34是实施方式十一的热交换器的与图29对应的剖视图。
图35是实施方式十二的热交换器的与图29对应的剖视图。
图36是实施方式十三的热交换器的与图29对应的剖视图。
图37是实施方式十四的热交换器的与图29对应的剖视图。
图38是实施方式十五的热交换器的与图29对应的剖视图。
图39是实施方式十六的热交换器的与图29对应的剖视图。
图40是实施方式十七的热交换器的俯视说明图。
图41是图40的XLI-XLI线向视剖视图。
图42是实施方式十八的热交换器的俯视说明图。
图43是实施方式十八中的、冷却管的剖视说明图。
图44是图43的XLIV-XLIV线向视剖视图。
图45是实施方式十八中的、流体二极管部的放大说明图。
图46是对实施方式十八中的制冷剂的流动进行说明的冷却管的剖视说明图。
图47是对比较方式一中的制冷剂的流动进行说明的冷却管的剖视说明图。
图48是实施方式十九中的、冷却管的剖视说明图。
图49是实施方式十九中的、流体二极管部的放大说明图。
图50是表示实施方式十九的热交换器的、非沸腾状态下的效果确认试验的结果的线图。
图51是表示实施方式十九的热交换器的、沸腾状态下的效果确认试验的结果的线图。
图52是效果确认试验的比较试样的剖视说明图。
图53是实施方式二十中的、冷却管的剖视说明图。
图54是实施方式二十一中的、冷却管的剖视说明图。
图55是实施方式二十二中的、冷却管的剖视说明图。
图56是实施方式二十三中的、冷却管的剖视说明图。
图57是实施方式二十四中的、冷却管的剖视说明图。
图58是实施方式二十五中的、冷却管的剖视说明图。
图59是实施方式二十六中的、冷却管的剖视说明图。
图60是实施方式二十七中的、冷却管的剖视说明图。
图61是实施方式二十八中的、冷却管的剖视说明图。
图62是实施方式二十九中的、冷却管的剖视说明图。
图63是对实施方式二十九中的制冷剂的流动进行说明的冷却管的剖视说明图。
图64是实施方式三十中的、冷却管的剖视说明图。
图65是实施方式三十中的、流体二极管部的放大说明图。
图66是实施方式三十一中的、冷却管的剖视说明图。
图67是实施方式三十二中的、冷却管的剖视说明图。
图68是实施方式三十二中的、流体二极管部的放大说明图。
图69是实施方式三十三中的、冷却管的剖视说明图。
图70是实施方式三十三中的、扩散部的立体说明图。
图71是图69的LXXI-LXXI线向视剖视图。
图72是对实施方式三十三中的蒸气的流动进行说明的冷却管的剖视说明图。
图73是对实施方式三十三中的蒸气的流动进行说明的放大立体说明图。
图74是对不具有扩散部的冷却管中的、蒸气的流动进行说明的冷却管的剖视说明图。
图75是对不具有扩散部的冷却管中的、蒸气的流动进行说明的放大立体说明图。
图76是表示实施方式三十三的热交换器的、效果确认试验的结果的线图。
图77是实施方式三十四中的、扩散部的立体说明图。
图78是实施方式三十五中的、扩散部的立体说明图。
图79是实施方式三十五的变形例中的、扩散部的立体说明图。
图80是实施方式三十六中的、扩散部的立体说明图。
图81是实施方式三十七中的、扩散部的立体说明图。
图82是实施方式三十八中的、扩散部的立体说明图。
图83是实施方式三十九中的、扩散部的立体说明图。
图84是实施方式四十中的、扩散部的立体说明图。
图85是实施方式四十一中的、扩散部的立体说明图。
图86是实施方式四十二中的、开口部被封闭的扩散部的立体说明图。
图87是实施方式四十二中的、开口部敞开的扩散部的立体说明图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。
另外,在以下实施方式中,有时对于与先前的实施方式中说明了的事项相同或者等同的部分,会标注相同的参照符号,省略其说明。此外,在实施方式中,当仅对构成要素的一部分进行说明时,关于构成要素的其他部分,可以应用在先前的实施方式中说明了的构成要素。以下的实施方式只要在对组合不特别产生阻碍的范围中,即使没有特别明示能将各实施方式彼此部分组合。
参照附图对本发明的上述第一方式的热交换器的实施方式一至七进行说明。本发明的目的在于,通过提供能利用简单的结构将堆积于供制冷剂流通的流通路径的异物剥离的热交换器来提高热交换器的性能。
(实施方式一)
参照图1~图11,对本实施方式的热交换器1进行说明。热交换器1是使被冷却对象与制冷剂进行热交换的装置。本实施方式的热交换器1是装设于车辆的车载装置,构成为将装设于车辆的发热设备等作为被冷却对象并对该被冷却对象进行冷却。
如图1所示,热交换器1包括以下构件而构成:供制冷剂循环的循环回路10、使制冷剂循环的循环泵12、使被冷却对象与制冷剂进行热交换而进行冷却的热交换器主体14、使制冷剂散热的散热器16、控制装置100。
循环回路10构成为闭合回路。循环回路10填充有液体制冷剂。制冷剂由包含抑制生锈的防锈剂的防冻液构成。防冻液是所谓的长期冷却液。防冻液例如是向含有乙二醇的水中添加了防锈剂、抗氧化剂等的液体制冷剂。
循环泵12是设于循环回路10的电动泵。循环泵12包括电动马达,并由该电动马达的驱动力驱动。循环泵12能通过改变电动马达的转速(即泵的转速)来改变循环回路10中的制冷剂的流量。能根据来自后述的控制装置100的控制信号来改变泵转速。在本实施方式中,循环泵12构成将制冷剂向热交换器主体14供给的制冷剂供给泵。
热交换器主体14设于循环回路10。热交换器主体14具有形成供制冷剂流通的流通路径140的多个冷却管142,并且使在该流通路径140中流动的制冷剂与被冷却对象进行热交换。
本实施方式的热交换器主体14由部件冷却器构成,该部件冷却器将装设于车辆的逆变器所使用的电子部件20作为冷却对象,通过与制冷剂的热交换来冷却电子部件20。热交换器主体14构成为在多个冷却管142之间夹着电子部件20的状态下层叠有多个冷却管142的层叠体。
电子部件20会由于通电而发热。因此,电子部件20构成会由于通电而发热的发热体。电子部件20连接到驱动电路22。电子部件20例如由内置有半导体元件的半导体模块构成,该半导体元件由SiC基板构成,与由Si基板构成的半导体元件等其他半导体元件相比,SiC基板高温时的动作特性更加优异。
驱动电路22构成用于调节向电子部件20的通电量的调节部。驱动电路22构成为能根据来自后述的控制装置100的控制信号来改变向电子部件20的通电量。
散热器16设于循环回路10中的热交换器主体14的制冷剂流下游侧。散热器16使外部气体与由热交换器主体14升温后的制冷剂进行热交换来散热。散热器16还作为储存制冷剂的制冷剂箱发挥作用。另外,散热器16也可以是通过与外部气体以外的热介质的热交换来使由热交换器主体14升温后的制冷剂散热的结构。
接着,对构成热交换器1的电子控制部的控制装置100进行说明。控制装置100由包括处理器、存储器110的公知的微型计算机及其周边电路构成。另外,控制装置100的存储器110由非过渡性的实体存储介质构成。
在控制装置100的输入侧连接有流量传感器101、压力差传感器102、制冷剂温度传感器103等作为检测循环回路10中的制冷剂的状态等的装置。
流量传感器101是对流入热交换器主体14的制冷剂的流量Gr进行检测的传感器。流量传感器101设于循环回路10中的从循环泵12的制冷剂出口到热交换器主体14的制冷剂入口的部位。
压力差传感器102是检测热交换器主体14的制冷剂出入口的压力差作为热交换器主体14的压力损失ΔP的传感器。压力差传感器102构成为将从热交换器主体14的制冷剂入口侧的压力减去热交换器主体14的制冷剂出口侧的压力而得到的值作为压力差输出。
制冷剂温度传感器103是对流入热交换器主体14的制冷剂的温度(即制冷剂温度Tw)进行检测的传感器。制冷剂温度传感器103设于循环回路10中的从散热器16的制冷剂出口到循环泵12的制冷剂入口的部位。
此外,在控制装置100的输入侧连接有检测电子部件30的温度即设备温度Td的设备温度传感器104。设备温度传感器104构成为直接检测设备温度Td。另外,设备温度传感器104也可以构成为基于向电子部件30的通电量等间接检测设备温度Td。
此外,控制装置100能双向通信地与控制车辆的驾驶操作等的车辆控制装置120连接。由此,控制装置100能经由车辆控制装置120获取车辆的行驶状态等信息。
另一方面,在控制装置100的输出侧连接有循环泵12的电动马达、电子部件20的驱动电路22等。控制装置100基于从各种传感器等获取的信息来控制循环泵12的电动马达、电子部件20的驱动电路22等。
此处,在控制装置100集成有硬件和软件,这些硬件和软件构成执行各种处理的处理执行部、判断各种条件是否成立的判断部、以及进行各种计算的计算部等。
在控制装置100集成有例如处理执行部100a,该处理执行部100a执行使堆积于热交换器主体14的流通路径140的异物剥离来清洗流通路径140的异物清洗处理。上述异物清洗处理是在制冷剂中产生气泡并通过该气泡的体积变化、消失时产生的力使堆积于流通路径140的异物剥离的处理。
此外,在控制装置100集成有对流通路径140的堵塞程度OD等进行计算的计算部100b。堵塞程度OD是成为流通路径140的孔眼堵塞的基准的指标。堵塞程度OD设定成没有堆积异物的状态为最小值(例如,0%),流通路径140由于异物等完全堵塞的状态为最大值(例如,100%)。
此外,在控制装置100集成有堆积判断部100c,该堆积判断部100c对在预测出流通路径140的至少一部分堆积有异物时成立的异物堆积条件是否成立进行判断。本实施方式的异物堆积条件是当堵塞程度OD超过规定的堵塞阈值ODth1时成立的条件。
接着,对本实施方式的热交换器1的动作进行说明。热交换器1中,例如,当在车辆起动后电子部件20发热时,控制装置100驱动循环泵12执行电子部件20的冷却处理。如图2所示,从循环泵12排出的制冷剂流入热交换器主体14的流通路径140。此时,电子部件20的热量向在流通路径140中流动的制冷剂移动,从而电子部件20被冷却。从热交换器主体14的流通路径140流出的制冷剂在通过散热器16向外部气体散热后,被循环泵12吸入。
此处,在流通路径140中流动的制冷剂由于电子部件20的热量而升温。当电子部件20成为高温时,制冷剂的温度有时会上升到饱和温度Ts附近。根据本发明人的调查研究,当制冷剂的温度上升到饱和温度Ts附近时,制冷剂所包含的防锈剂的一部分、水所包含的杂质变质而固形化,该固形化的部分会如图3所示作为异物堆积于流通路径140的壁面。认为上述现象是由于以下原因而产生的:在由于沸腾而产生的气泡的周围,构成制冷剂的成分会局部浓缩,使氢离子指数ph上升,从而析出了由防锈剂、水所包含的杂质产生的异物。此外,上述异物的堆积主要在热交换器主体14的热交换部产生,但是与从外部侵入的异物不同,难以预测出在热交换器主体14的热交换部中的哪个部分产生。因此,例如即使在热交换器主体14的热交换部中的制冷剂流上游侧设置捕捉异物的过滤器,也难以得到由该过滤器带来的异物的捕捉效果。另外,防冻液的防锈剂、水所包含的杂质固形化并堆积为异物是在本发明人的研究之后发现的。
当异物堆积于流通路径140时,堆积的异物成为阻碍制冷剂与电子部件20之间的热传递的热阻,从而导致电子部件20的冷却性能下降。此外,当异物堆积于流通路径140时,形成于流通路径140的内壁的微细的凹凸由于异物而平滑化,从而使制冷剂与电子部件20之间的导热面积变小。这也成为导致电子部件20的冷却性能下降的主要原因。
与此相对,热交换器1构成为,控制装置100执行包括异物清洗处理的控制处理。以下,参照图4所示的流程图对控制装置100执行的控制处理的一例进行说明。例如,在车辆起动之后,由控制装置100周期性或不定期地执行图4所示的控制处理。另外,图4所示的控制处理的各控制步骤构成实现控制装置100执行的各种功能的功能实现部。
如图4所示,在步骤S100中,控制装置100从各种传感器、车辆控制装置120等获取各种信号。然后,在步骤S110中,控制装置100计算出热交换器主体14的流通路径140的堵塞程度OD。
此处,对于热交换器主体14,当流通路径140的堵塞程度OD由于异物而变高时,流入热交换器主体14的制冷剂的流量Gr下降,并且热交换器主体14中的压力损失ΔP变高。这样,流通路径140中的堵塞程度OD与制冷剂的流量Gr、压力损失ΔP具有很强的相关性。
因此,如图5所示,控制装置100构成为,计算部100b基于流入热交换器主体14的制冷剂的流量Gr和热交换器主体14中的压力损失ΔP来计算出流通路径140中的堵塞程度OD。计算部100b参照规定了例如制冷剂的流量Gr、压力损失ΔP和堵塞程度OD的对应关系的控制映射,基于流量传感器101的检测值和压力差传感器102的检测值计算堵塞程度OD。另外,计算部100b也可以构成为,使用例如将制冷剂的流量Gr、压力损失ΔP和堵塞程度OD的对应关系定义为数学式的函数来计算堵塞程度OD。
回溯图4,在步骤S120中,控制装置100对堵塞程度OD是否大于规定的堵塞阈值ODth1进行判断。堵塞阈值ODth1预先设定为能确保热交换器主体14中的电子部件20的冷却性能的值。另外,堵塞阈值ODth1不限定于预先设定的固定值,例如也可以采用随时间变化的可变值。
当堵塞程度OD在堵塞阈值ODth1以下时,处于异物几乎不堆积于流通路径140的状态,认为能在热交换器主体14中充分地冷却电子部件20。因此,在步骤S130中,控制装置100执行电子部件20的冷却处理。在上述冷却处理中,控制装置100控制循环泵12,以使循环泵12的泵转速N成为通常的转速Nn。
另一方面,当堵塞程度OD大于堵塞阈值ODth1时,处于异物堆积于流通路径140的状态,热交换器主体14中的电子部件20的冷却性能可能会下降。因此,控制装置100转移到步骤S140,执行使堆积于流通路径140的异物剥离的异物清洗处理。参照图6所示的流程图对上述异物清洗处理详细说明。
如图6所示,在步骤S141中,控制装置100首先计算在流通路径140中流动的制冷剂的过热度ΔT。制冷剂的过热度ΔT是制冷剂与电子部件20之间的导热部位的温度和制冷剂的饱和温度Ts的温度差。
制冷剂与电子部件20之间的导热部位的温度与电子部件20的设备温度Td具有相关性。此外,制冷剂的饱和温度Ts与流入热交换器主体14的制冷剂的温度即制冷剂温度Tw具有相关性。因此,制冷剂的过热度ΔT与设备温度Td和制冷剂温度Tw具有相关性。
因此,如图7所示,控制装置100构成为,计算部100b基于电子部件20的设备温度Td和流入热交换器主体14的制冷剂的温度即制冷剂温度Tw来计算制冷剂的过热度ΔT。计算部100b参照规定了例如设备温度Td、制冷剂温度Tw和过热度ΔT的对应关系的控制映射,基于设备温度传感器104的检测值和制冷剂温度传感器103的检测值来计算制冷剂的过热度ΔT。另外,计算部100b也可以构成为,使用例如将设备温度Td、制冷剂温度Tw和过热度ΔT的对应关系定义为数学式的函数来计算制冷剂的过热度ΔT。
接着,在步骤S142中,控制装置100设定目标过热度ΔTtr。目标过热度ΔTtr是执行异物清洗处理时的制冷剂的过热度ΔT的目标值,设定为落入泡核沸腾区域的范围的值。
图8是用制冷剂的过热度ΔT和制冷剂与电子部件20之间的导热部位的导热系数H的关系表示制冷剂的沸腾现象的形态的沸腾曲线。如图8所示,在制冷剂的过热度ΔT低于饱和开始点ΔTs的非沸腾区域中,制冷剂不会沸腾,成为由自然对流产生的热传导。另外,饱和开始点ΔTs是制冷剂开始产生气泡的过热度。
在制冷剂的过热度ΔT超过饱和开始点ΔTs的泡核沸腾区域中,开始沸腾并且热通量增大,从而使导热系数H增加。在泡核沸腾区域中,导热系数H随着过热度ΔT变大而变大。泡核沸腾区域是制冷剂的过热度ΔT从饱和开始点ΔTs到停烧点ΔTm的区域。另外,停烧点ΔTm是在泡核沸腾区域中导热系数H最大的过热度。
此外,在制冷剂的过热度ΔT超过停烧点ΔTm的膜沸腾区域中,蒸气膜在制冷剂与电子部件20之间的导热部位附近扩散。因此,在膜沸腾区域中,形成于导热部位附近的蒸气膜成为阻碍制冷剂与电子部件20的热交换的热阻,从而使导热系数H降低。此外,在膜沸腾区域中,抑制了导热部位附近的气泡的产生,因此,与泡核沸腾区域相比,更难以使异物剥离。
此处,在泡核沸腾区域中,在饱和开始点ΔTs和停烧点ΔTm的中间点ΔTc附近,导热系数H的斜率最大。在本实施方式中,将泡核沸腾区域中的从饱和开始点ΔTs到中间点ΔTc的区域设为低过热度区域,将从中间点ΔTc到停烧点ΔTm的区域设为高过热度区域。高过热度区域也是过热度比饱和开始点ΔTs更靠近停烧点ΔTm的区域。
在泡核沸腾区域中,当处于制冷剂的过热度ΔT比饱和起始点ΔTs更接近停烧点ΔTm的高过热度区域时,由于气泡的起泡点增加等,与低过热度区域比较,气泡的体积变化、气泡消失时产生的力趋于变大。因此,认为高过热度区域比低过热度区域更容易剥离异物。
因此,控制装置100将目标过热度ΔTtr设定为高过热度区域中的过热度。目标过热度ΔTtr例如设定为堵塞程度OD越大则过热度越高。另外,目标过热度ΔTtr也可以不是可变值而采用预先设定的固定值。
接着,在步骤S143中,控制装置100减小从循环泵12向热交换器主体14供给的制冷剂的供给量,以使制冷剂处于具有泡核沸腾区域的过热度的状态。即,如图9所示,控制装置100控制循环泵12的动作,以使泵转速Nc小于冷却处理时的泵转速Nn。
本实施方式的控制装置100中,将比饱和开始点ΔTs更靠近停烧点ΔTm的过热度设为目标过热度ΔTtr,并减小从循环泵12向热交换器主体14供给的制冷剂的供给量以使制冷剂的过热度ΔT接近目标过热度ΔTtr。具体地,控制装置100通过反馈控制使循环泵12的泵转速N降低,以使制冷剂的过热度ΔT接近目标过热度ΔTtr。
当向热交换器主体14供给的制冷剂的供给量下降时,制冷剂与电子部件20之间的导热部位的温度上升。然后,当过热度ΔT达到泡核沸腾区域时,如图10所示,在流通路径140内产生气泡,利用该气泡的体积变化、气泡消失时产生的力而使堆积于流通路径140的异物剥离。
回溯图4,在步骤S150中,控制装置100再次获取流量传感器101的检测值、压力差传感器102的检测值等,并基于获取到的信息来计算堵塞程度OD。在上述步骤S150中,通过与步骤S110相同的方法来计算堵塞程度OD。因此,省略对于步骤S150中的堵塞程度OD的计算方法的说明。
接着,在步骤S160中,控制装置100对制冷剂的堵塞程度OD是否超过规定的解除阈值ODth2进行判断。解除阈值ODth2设定为低于堵塞阈值ODth1的值。解除阈值ODth2设定为例如由下式F1所示那样,从堵塞阈值ODth1减去规定值α而得到的值。
ODth2=ODth1-α...(F1)
认为当堵塞程度OD超过规定的解除阈值ODth2时,没有完成异物的剥离。因此,当堵塞程度OD超过规定的解除阈值ODth2时,控制装置100返回步骤S140继续异物清洗处理。
另一方面,认为当堵塞程度OD在规定的解除阈值ODth2以下时,完成异物的剥离。因此,当堵塞程度OD在规定的解除阈值ODth2以下时,控制装置100转移到步骤S130并实施电子部件20的冷却处理。
此处,在本实施方式中,执行步骤S120的判断处理的结构构成判断异物堆积条件是否成立的堆积判断部100c。此外,异物堆积条件是当堵塞程度OD超过堵塞阈值ODth1时成立的条件。
此外,在本实施方式中,执行步骤S120的处理的结构构成执行异物清洗处理的处理执行部100a,执行步骤S140的处理的结构等构成计算流通路径140的堵塞程度OD的计算部100b。
根据以上说明的热交换器1,构成为当预测到在热交换器主体14的流通路径140的至少一部分堆积异物时,减小向热交换器主体14供给的制冷剂的供给量,以使制冷剂处于具有泡核沸腾区域的过热度ΔT的状态。这样,能通过在流通路径140内产生的气泡的体积变化、气泡消失时产生的力使堆积于流通路径140的异物剥离。根据如上所述的结构,由于不需要设置超声波产生部等专用设备,因此可以简化热交换器1。即,根据本实施方式的热交换器1,能用简单的结构使堆积于流通路径140的异物剥离来清洗流通路径140。
此处,图11示出了对已使用了热交换器主体14规定期间时的本实施方式的热交换器1中的导热系数H和作为本实施方式的比较例的热交换装置中的导热系数H进行比较后的结果。另外,在比较例的热交换装置中,与本实施方式的热交换装置的不同之处在于不进行异物清洗处理。根据图11可知,在本实施方式的热交换器1中,导热系数H比比较例的热交换装置大15%左右。这表示通过利用异物清洗处理清洗流通路径140的异物,改进了热交换器主体14的冷却性能。
本实施方式的热交换器1在异物清洗处理中,将比饱和开始点ΔTs更靠近停烧点ΔTm的过热度ΔT设为目标过热度ΔTm,使循环泵12动作,以使制冷剂的过热度ΔT接近目标过热度ΔTm。这样,由于气泡的体积变化、气泡消失时产生的力变大,因此能使堆积于流通路径140的异物易于剥离。
此外,本实施方式的热交换器1构成为,根据制冷剂的流量Gr和压力损失ΔP计算流通路径140内的堵塞程度OD,在堵塞程度OD超过堵塞阈值ODth1时执行异物清洗处理。这样,可以在异物堆积于流通路径140的状态下执行异物清洗处理。换言之,由于在异物不堆积的状态下不执行异物清洗处理,因此能抑制执行不必要的异物清洗处理。
此外,本实施方式的热交换器主体14由部件冷却器构成,该部件冷却器将由于通电而发热的电子部件20作为被冷却对象,通过与制冷剂的热交换来冷却电子部件20。这样,能用简单的结构抑制伴随热交换器主体14中的流通路径140的异物堆积而引起的电子部件20的冷却不足。
尤其是,在本实施方式中,电子部件20由与其他半导体元件相比高温时的动作特性更加优异的SiC半导体元件构成。这样,即使由于异物清洗处理使热交换器主体14中的冷却性能稍微下降,也可以继续电子部件20的动作。
(实施方式一的变形例)
虽然在上述实施方式一中,例示了在执行异物清洗处理之后,当堵塞程度OD达到规定的解除阈值ODth2以下时实施电子部件20的冷却处理的结构,但是不限于此。热交换器1也可以构成为例如在执行了异物清洗处理之后,在开始执行异物清洗处理经过了规定时间时,实施电子部件20的冷却处理。
(实施方式二)
接着,参照图12、图13,对实施方式二的热交换器1进行说明。在本实施方式中,堵塞程度OD的计算方法与实施方式一的方法不同。在本实施方式中,主要对与实施方式一不同的部分进行说明,有时会省略与实施方式一相同的部分的说明。
如图12所示,热交换器1省略了用于检测热交换器主体14的压力损失ΔP的压力差传感器102。即,构成为热交换器1仅设有流量传感器101、制冷剂温度传感器103等,而没有设置压力差传感器102。
此外,如图13所示,控制装置100的计算部100b构成为基于流量传感器101的检测值来计算流通路径140的堵塞程度OD。具体地,计算部100b参照例如规定了制冷剂的流量Gr与堵塞程度OD的对应关系的控制映射,基于流量传感器101的检测值来计算堵塞程度OD。另外,计算部100b也可以构成为,使用例如将制冷剂的流量Gr和堵塞程度OD的对应关系定义为数学式的函数来计算堵塞程度OD。
本实施方式的热交换器1的堵塞程度OD的计算方法不同,但是其他结构和动作与实施方式一相同。因此,本实施方式的热交换器1能够和实施方式一同样地获得由与实施方式一相同的结构和动作产生的作用效果。
尤其是,由于本实施方式的热交换器1不使用压力差传感器102来检测堵塞程度OD,因此具有可通过简化的结构清洗堆积于流通路径140的异物的优点。
(实施方式二的变形例)
在上述实施方式二中,对基于流量传感器101的检测值来计算流通路径140的堵塞程度OD的示例进行了说明,但是不限于此。例如,热交换器1也可以构成为基于热交换器主体14中的压力损失ΔP来计算堵塞程度OD。在这种情况下,尽管包括压力差传感器102,但是由于不需要流量传感器101,因此能以简单的结构清洗堆积于流通路径140的异物。
此外,热交换器1也可以构成为例如不仅考虑制冷剂的流量Gr、压力损失ΔP,还考虑热交换器主体14的使用期间、泵转速N和制冷剂温度Tw来计算堵塞程度OD。
(实施方式三)
接着,参照图14~图16,对实施方式三的热交换器1进行说明。本实施方式中,与实施方式一的不同之处在于,从开始使用热交换器主体14起的经过时间Tv等成为确定异物堆积条件是否成立的因素。在本实施方式中,主要对与实施方式一不同的部分进行说明,有时会省略与实施方式一相同的部分的说明。
本实施方式的热交换器1构成为,控制装置100能测量从开始使用热交换器主体14起的经过时间或从上次执行异物清洗处理起的经过时间。即,如图14所示,控制装置100集成有计时部100d,该计时部100d用于测量从开始使用热交换器主体14起的经过时间Tv或从上次执行异物清洗处理起的经过时间Tv。该计时部100d由构成控制装置100的硬件和软件实现。
此处,根据本发明人的见解,存在从开始使用热交换器主体14起的经过时间Tv、从上次执行异物清洗处理起的经过时间Tv越长,越容易发生流通路径140中的异物的堆积的倾向。
因此,本实施方式的控制装置100不基于流通路径140的堵塞程度OD,而基于从开始使用热交换器主体14起的经过时间Tv或者从上次执行异物清洗处理起的经过时间Tv,执行异物清洗处理。另外,由于不需要计算流通路径140的堵塞程度OD,因此本实施方式的热交换器1是不设置流量传感器101、压力差传感器102的结构。
以下,参照图15对本实施方式的控制装置100执行的控制处理的一例进行说明。例如,在车辆起动之后,由控制装置100周期性或不定期地执行图15所示的控制处理。另外,图15所示的控制处理的各控制步骤构成实现控制装置100执行的各种功能的功能实现部。
如图15所示,在步骤S100中,控制装置100从各种传感器、车辆控制装置120等获取各种信号。此后,在步骤S160中,控制装置100使计时部100d动作,测量从开始使用热交换器主体14起的经过时间Tv或从上次执行异物清洗处理起的经过时间Tv。接着,在步骤S170中,控制装置100对上述经过时间Tv是否超过规定的基准时间Tvth进行判断。在本实施方式中,执行步骤S170的判断处理的结构构成判断异物堆积条件是否成立的堆积判断部100c。此外,异物堆积条件是在从开始使用热交换器主体14起的经过时间Tv或从上次执行异物清洗处理起的经过时间Tv超过规定的基准时间Tvth时成立的条件。
此处,根据热交换器1的各设备等的使用方式,即使从开始使用热交换器主体14起的经过时间Tv等较短,也会在流通路径140产生异物的堆积。例如,当循环泵12以较低的能力运转或者流入流通路径140的制冷剂的温度较高的状态持续时,会在短时间内在流通路径140产生异物的堆积。
因此,作为异物堆积条件的判断阈值的基准时间Tvth是可以根据循环泵12的运转情况、制冷剂的温度变化而改变的可变阈值。具体而言,如图16所示,控制装置100构成为,计算部100b基于循环泵12的泵转速N和制冷剂温度Tw设定基准时间Tvth。例如,当循环泵12以较低的能力运转的状态、流入流通路径140的制冷剂的温度较高的状态持续时,计算部100b将基准时间Tvth设定为较短的时间。此外,例如,当循环泵12以较高的能力运转的状态、流入流通路径的制冷剂的温度较低的状态持续时,计算部100b将基准时间Tvth设定为较长的时间。
回溯图15,当经过时间Tv在基准时间Tvth以下时,处于异物几乎不堆积于流通路径140的状态,认为能在热交换器主体14中充分地冷却电子部件20。因此,在步骤S130中,控制装置100执行电子部件20的冷却处理。上述冷却处理与实施方式一中说明的相同。
另一方面,当经过时间Tv大于基准时间Tvth时,处于异物堆积于流通路径140的状态,热交换器主体14中的电子部件20的冷却性能可能会下降。因此,控制装置100转移到步骤S140,执行使堆积于流通路径140的异物剥离的异物清洗处理。上述异物清洗处理与实施方式一中说明的基本相同。但是,本实施方式的控制装置100构成为,持续进行异物清洗处理直到经过了剥离异物所需的时间为止。
当步骤S140中的异物清洗处理完成时,控制装置100转移到步骤S190并执行计时重置处理。在该处理中,重置用计时部100d计时的时间。
本实施方式的热交换器1的判断异物堆积条件是否成立的处理的内容不同,但是其他结构和动作与实施方式一相同。因此,本实施方式的热交换器1能够和实施方式一同样地获得由与实施方式一相同的结构和动作产生的采用效果。
本实施方式的热交换器1构成为,从开始使用热交换器主体14起的经过时间Tv等超过基准时间Tvth时,执行异物清洗处理。这样,可以在异物堆积于流通路径140的状态下执行异物清洗处理。换言之,由于在异物不堆积的状态下不执行异物清洗处理,因此能抑制执行不必要的异物清洗处理。
尤其是,由于不需要计算流通路径140的堵塞程度OD,因此本实施方式的热交换器1不需要流量传感器101、压力差传感器102。因此,可以用更简单的结构使堆积于流通路径140的异物剥离。
(实施方式三的变形例)
虽然在上述实施方式三中,对将作为异物堆积条件的判断阈值的基准时间Tvth设为可变阈值的示例进行了说明,但是不限定于此。基准时间Tvth也可以为例如固定阈值。
虽然在上述实施方式三中,对异物堆积条件是当经过时间Tv超过规定的基准时间Tvth时成立的条件进行了例示,但不限定于此。异物堆积条件也可以是,例如当经过时间Tv超过规定的基准时间Tvth时,或者当堵塞程度OD超过堵塞阈值ODth1时成立的条件。即,异物堆积条件也可以是考虑经过时间Tv和堵塞程度OD这两者而成立的条件。
(实施方式四)
接着,参照图17~图19对实施方式四进行说明。本实施方式中,与实施方式一的不同之处在于,构成为不仅考虑异物堆积条件是否成立,还考虑低负载条件是否成立来执行异物清洗处理。在本实施方式中,主要对与实施方式一不同的部分进行说明,有时会省略与实施方式一相同的部分的说明。
本实施方式的热交换器1构成为,控制装置100能对低负载条件是否成立进行判断,该低负载条件在预测出包括被冷却对象即电子部件20的设备(例如逆变器)的负载比规定的基准负载低时成立。即,如图17所示,控制装置100集成有用于判断低负载条件是否成立的负载判断部100e。该负载判断部100e由构成控制装置100的硬件和软件实现。
此处,由于在包括被冷却对象即电子部件20的设备的负载较高的情况下,预测为被冷却对象的发热量变大,因此需要使被冷却对象的冷却优先于异物清洗。因此,本实施方式的控制装置100构成为在异物堆积条件和低负载成立条件这两者成立时执行异物清洗处理。
以下,参照图18对本实施方式的控制装置100执行的控制处理的一例进行说明。例如,在车辆起动之后,由控制装置100周期性或不定期地执行图18所示的控制处理。另外,由于图18所示的步骤S100~S160的处理与图4所示的控制处理的步骤S100~S160的处理相同,因此有时会省略其说明。
如图18所示,当在步骤S120的判断处理中判断为堵塞程度OD大于堵塞阈值ODth1时,控制装置100在步骤S200中判断低负载条件是否成立。其结果是,当低负载条件不成立时,控制装置100在步骤S130中执行冷却处理。另一方面,当低负载条件成立时,控制装置100在步骤S140中执行异物清洗处理。
此处,由于在包括被冷却对象即电子部件20的设备的负载较低的情况下,被冷却对象的发热量较小,制冷剂的受热量较小,因此认为制冷剂温度Tw通常在饱和温度Ts以下。因此,低负载条件是在即将执行异物清洗处理之前的制冷剂温度Tw在饱和温度Ts以下时成立的条件。以下,参照图19对控制装置100执行的判断低负载条件是否成立的判断处理进行说明。
如图19所示,控制装置100在步骤S201中对制冷剂温度Tw是否在预先设定的饱和温度Ts以下进行判断。其结果是,若制冷剂温度Tw在饱和温度Ts以下,则控制装置100判断为低负载条件成立。另一方面,当制冷剂温度Tw超过饱和温度Ts时,控制装置100判断为低负载条件不成立。
此处,在本实施方式中,执行步骤S200的判断处理的结构构成判断低负载条件是否成立的负载判断部100e。此外,低负载条件是在即将执行异物清洗处理之前的制冷剂温度Tw在饱和温度Ts以下时成立的条件。
如上所述,本实施方式的热交换器1追加了判断低负载条件是否成立的判断处理,但是其他结构和动作与实施方式一相同。因此,本实施方式的热交换器1能够和实施方式一同样地获得由与实施方式一相同的结构和动作产生的采用效果。
本实施方式的热交换器1构成为,在异物堆积条件成立且低负载条件成立时执行异物清洗处理。这样,当包括冷却对象即电子部件20的设备的负载较高时,被冷却对象的冷却优先于异物清洗,因此可以充分保护被冷却对象。
(实施方式四的变形例)
虽然在上述实施方式四中,作为低负载条件例示了当制冷剂温度Tw在饱和温度Ts以下时成立的条件,但是不限定于此。低负载条件也可以是例如,在执行使包括电子部件20的设备停止的处理(例如车辆的驱动停止处理)时、在包括电子部件20的设备处于怠速状态(例如,车辆的怠速状态)时成立的条件。另外,可以基于从车辆控制装置120获取到的信息确定执行使包括电子部件20的设备停止的处理时、包括电子部件20的设备的怠速状态。此外,低负载条件也可以是执行过放电处理等时成立的条件,上述过放电处理等在车辆维护时执行。
此外,在上述实施方式四中,对将判断低负载条件是否成立的判断处理追加到在实施方式一中说明的控制处理的示例进行了说明,但是不限定于此。例如,也可以将判断低负载条件是否成立的判断处理追加到在实施方式三中说明的控制处理。
(实施方式五)
接着,参照图20对实施方式五的热交换器1进行说明。本实施方式中,与实施方式四的不同之处在于,在判断异物堆积条件是否成立的判断处理之前执行判断低负载条件是否成立的判断处理。在本实施方式中,主要对与实施方式四不同的部分进行说明,有时会省略与实施方式四相同的部分的说明。
如图20所示,在步骤S100中从各种传感器、车辆控制装置120等获取到各种信号之后,控制装置100在步骤S200中判断低负载条件是否成立。其结果是,当低负载条件不成立时,控制装置100在步骤S130中执行冷却处理。另一方面,当低负载条件成立时,控制装置100在步骤S120中计算流通路径140的堵塞程度OD。
如上所述,本实施方式的热交换器1在判断异物堆积条件是否成立的判断处理之前执行判断低负载条件是否成立的判断处理,但是其他结构和动作与实施方式四相同。因此,本实施方式的热交换器1能够和实施方式四同样地获得由与实施方式四相同的结构和动作产生的采用效果。
(实施方式六)
接着,参照图21对实施方式六的热交换器1进行说明。本实施方式中,与实施方式一的不同之处在于,在执行异物清洗处理时,控制装置100使电子部件20的发热量变大。在本实施方式中,主要对与实施方式一不同的部分进行说明,有时会省略与实施方式一相同的部分的说明。
图21是表示本实施方式的控制装置100执行的异物清洗处理的一例的流程图。另外,由于图21所示的步骤S141~S143的处理与图6所示的控制处理的步骤S141~S143的处理相同,因此有时会省略其说明。
如图21所示,在步骤S143中,控制装置100使泵转速N降低,然后转移到步骤S144。即,在步骤S144中,控制装置100从各种传感器、车辆控制装置120等获取各种信号。接着,在步骤S145中,控制装置100计算在流通路径140中流动的制冷剂的过热度ΔT。由于制冷剂的过热度ΔT的计算方法与步骤S141相同,因此省略其说明。
接着,在步骤S146中,控制装置100对制冷剂的过热度ΔT是否大于饱和开始点ΔTs进行判断。即,控制装置100对制冷剂是否处于具有泡核沸腾区域的过热度的状态进行判断。
其结果是,当制冷剂的过热度ΔT大于饱和开始点ΔTs时,认为处于能剥离异物的状态。因此,控制装置100在不增大电子部件20的发热量的情况下退出异物清洗处理。
另一方面,当制冷剂的过热度ΔT在饱和开始点ΔTs以下时,制冷剂没有处于具有泡核沸腾区域的过热度的状态,认为处于难以剥离异物的状态。因此,在步骤S147中,控制装置100使电子部件20的发热量增大。具体地,控制装置100通过驱动电路22增加向电子部件20供给的通电量,以使电子部件20的发热量增大。
如上所述,本实施方式的热交换器1中,控制装置100在执行异物清洗处理时使电子部件20的发热量变大,但是其他结构和动作与实施方式一相同。因此,本实施方式的热交换器1能够和实施方式一同样地获得由与实施方式一相同的结构和动作产生的采用效果。
尤其是,本实施方式的热交换器1中,在执行异物清洗处理时增大了被冷却对象即电子部件20的发热量,因此在执行异物清洗处理时电子部件20和制冷剂的导热部位的温度上升。伴随于此,制冷剂的过热度ΔT增大,从而能容易使堆积于流通路径140的异物剥离。
具体地,热交换器1构成为,当在仅调节通过循环泵12供给的制冷剂的供给量的情况下制冷剂不会处于具有泡核沸腾区域的过热度的状态时,使电子部件20的发热量增大。这样,在执行异物清洗处理时,使制冷剂处于具有泡核沸腾区域的过热度的状态,从而容易使堆积于流通路径140的异物剥离。
(实施方式六的变形例)
虽然在上述实施方式六中,对仅在异物清洗处理中使循环泵12的泵转速N下降后,制冷剂的过热度ΔT大于饱和开始点ΔTs的情况下,增大电子部件20的发热量的例子进行了说明,但是不限定于此。
热交换器1也可以构成为,例如,在异物清洗处理中使循环泵12的泵转速N下降之后,与制冷剂的过热度ΔT无关,增大电子部件20的发热量。此外,热交换器1也可以构成为,例如,当在异物清洗处理中使循环泵12的泵转速N下降之后,电子部件20的设备温度Td在规定的温度以下时,增大电子部件20的发热量。
此处,当在包括电子部件20的设备的负载较高的情况下增大电子部件20的发热量时,电子部件20的发热量的增大可能会极大地影响包括电子部件20的设备的动作。因此,热交换器1期望构成为,例如当在异物清洗处理中使循环泵12的泵转速N下降之后,低负载条件成立时,增大电子部件20的发热量。
(实施方式七)
接着,参照图22~图24对实施方式七的热交换器1进行说明。本实施方式的热交换器1与实施方式一的不同之处在于,通过装设于车辆的增压器SC使内燃机EG增压的增压进气ARc是热交换器主体14A的被冷却对象。
如图22所示,在装设有热交换器1的车辆中,在驱动车辆的内燃机EG的进气系统中设有增压器SC。设置上述增压器SC以使向内燃机EG供给的空气压缩并提高该空气的密度,从而提高内燃机EG的输出。
热交换器1中,热交换器主体14A在内燃机EG的进气系统中配置于内燃机EG与增压器SC之间。即,热交换器主体14A由中间冷却器构成,该中间冷却器将通过增压器SC使内燃机EG增压的增压进气ARc作为被冷却对象,通过与制冷剂的热交换来冷却增压进气ARc。
此处,在增压器SC设有用于调节空气的压缩能力的驱动电路DC。可以通过驱动电路DC来调节由增压器SC压缩后的增压进气ARc的发热量。在本实施方式中,驱动电路DC构成调节部,该调节部调节被冷却对象即增压进气ARc的发热量。驱动电路DC构成为能根据来自控制装置100的控制信号来改变增压进气ARc的发热量。
接着,对本实施方式的控制装置100进行说明,在控制装置100的输入侧连接有流量传感器101、压力差传感器102、制冷剂温度传感器103等。此外,控制装置100能双向通信地与车辆控制装置120连接。
此外,在控制装置100的输入侧连接有对流入热交换器主体14A的增压进气ARc的温度即进气温度Ta进行检测的进气温度传感器105。进气温度传感器105构成为直接检测进气温度Ta。设置进气温度传感器105以把握制冷剂与增压进气之间的导热部位的温度。由进气温度传感器105检测到的进气温度Ta用于计算制冷剂的过热度ΔT等。另外,进气温度传感器105也可以构成为基于增压器SC的温度等来间接检测进气温度Ta。
另一方面,在控制装置100的输出侧连接有循环泵12的电动马达、增压器SC的驱动电路DC等。控制装置100基于从各种传感器等获取到的信息来控制循环泵12的电动马达、增压器SC的驱动电路DC等。本实施方式的热交换器1的其他结构与实施方式一相同地构成。
接着,对本实施方式的热交换器1的动作进行说明。热交换器1中,例如,当在车辆起动后增压进气ARc的温度变高时,控制装置100驱动循环泵12执行增压进气ARc的冷却处理。如图23所示,从循环泵12排出的制冷剂流入热交换器主体14的流通路径140。此时,增压进气ARc的热量向在流通路径140中流动的制冷剂移动,从而增压进气ARc被冷却。从热交换器主体14的流通路径140流出的制冷剂在经由散热器16向外部气体散热后,被循环泵12吸入。
此处,在流通路径140中流动的制冷剂由于增压进气ARc的热量而升温。当增压进气ARc成为高温时,制冷剂温度Tw会上升到饱和温度Ts附近。此外,当制冷剂温度Tw上升到饱和温度Ts附近时,制冷剂包含的防锈剂的一部分、水包含的杂质变质而固形化,该固形化的部分会如图24所示那样作为异物堆积于流通路径140。
因此,本实施方式的热交换器1构成为,控制装置100执行包括异物清洗处理的控制处理。除了被冷却对象不同之外,本实施方式的控制装置100执行的控制处理的处理内容与实施方式一中说明的控制处理基本相同。因此,省略控制装置100执行的控制处理的说明。
尽管被冷却对象与实施方式一不同,但是如上所述的本实施方式的热交换器1与实施方式一基本相同地构成。因此,本实施方式的热交换器1能够和实施方式一同样地获得由与实施方式一相同的结构和动作产生的采用效果。
尤其是,本实施方式的热交换器1中,热交换器主体14A由将增压进气ARc作为被冷却对象的中间冷却器构成。这样,能用简单的结构抑制伴随热交换器主体14A中的流通路径140的异物堆积而引起的增压进气的冷却不足。
(实施方式七的变形例)
在上述实施方式七中,例示了将实施方式一中说明的热交换器主体14的被冷却对象从电子部件20变为增压进气ARc的结构,但是不限定于此。热交换器1也可以构成为例如将实施方式2~6中说明的热交换器主体14的被冷却对象从电子部件20变为增压进气ARc。如实施方式六那样,只要构成为当在异物清洗处理中使循环泵12的泵转速N下降之后增大被冷却对象的发热量时,通过控制装置100控制驱动电路DC以使增压进气ARc的温度变高即可。
(其他实施方式)
综上,虽然对本发明的代表性的实施方式进行了说明,但是本发明不限定于上述实施方式,例如可以进行以下各种变形。
虽然在上述实施方式中,作为热交换器1例示了包括供制冷剂循环的循环回路10的结构,但是不限定于此。热交换器1也可以是例如包括制冷剂不循环的开放式的制冷剂回路的结构。
在上述实施方式中,例示了将目标过热度ΔTtr设定为比由沸腾曲线表示的饱和开始点ΔTs更接近停烧点ΔTm的过热度,但不限定于此。热交换器1也可以构成为,例如将目标过热度ΔTtr设定为比停烧点ΔTm更接近饱和开始点ΔTs的过热度。
虽然在上述实施方式中,例示了采用长期冷却液(即,包含防锈剂的防冻液)作为制冷剂,但是不限定于此。即使在使用除了长期冷却液以外的制冷剂的情况下,氧化物等异物也可能会堆积于热交换器主体14的内部。因此,热交换器1也可以采用除了长期冷却液以外的液体流体作为制冷剂。
虽然在上述实施方式中,对电子部件20由SiC半导体元件构成的示例进行了说明,但是不限定于此。电子部件20也可以例如由Si半导体元件构成。
虽然在上述实施方式中,例示了装设于车辆的热交换器1,但是不限定于此。热交换器1不限定成装设于车辆,也可以例如装设于固定型的设备等。
当然,在上述实施方式中,构成实施方式的要素除了特别明示必须的情况及认为原理上明确必须的情况等以外,并不一定是必须的。
在上述实施方式中,在涉及到实施方式的构成要素的个数、数值、量、范围等的数值的情况下,除了特别明示必须的情况以及在原理上明确限定为特定数量的情况等以外,并不限定于该特定的数量。
在上述实施方式中,在涉及到构成要素的形状、位置关系等时,除了特别明示的情况以及在原理上限定为特定的形状、位置关系等的情况等以外,并不限定于该形状、位置关系等。
[总结]
根据由上述实施方式的一部分或者全部表示的第一观点,热交换装置包括:热交换器;制冷剂供给泵;判断异物堆积条件是否成立的堆积判断部;以及当异物堆积条件成立时执行异物清洗处理的处理执行部。此外,处理执行部在异物清洗处理中使来自制冷剂供给泵的制冷剂的供给量变小,以使制冷剂处于具有泡核沸腾区域的过热度的状态。
根据第二观点,热交换装置的处理执行部在异物清洗处理中将由制冷剂的沸腾曲线表示的从饱和开始点到停烧点的范围中的、比饱和开始点更接近停烧点的过热度设为目标过热度。此外,处理执行部使来自制冷剂供给泵的制冷剂的供给量变小,以使制冷剂的过热度接近目标过热度。
当制冷剂的过热度比饱和开始点更接近停烧点时,由于气泡的发泡点增多等,气泡的体积变化、气泡消失时产生的力变大。因此,在异物清洗处理中,若使向热交换器供给的制冷剂的供给量变小以使制冷剂的过热度接近停烧点,则能容易使堆积于流通路径的异物剥离。
此外,“饱和开始点”是制冷剂开始产生气泡的过热度。此外,“停烧点”是在泡核沸腾区域中导热系数最大的过热度。
根据第三观点,热交换装置包括计算部,该计算部基于流入热交换器的制冷剂的流量和热交换器的压力损失中的至少一方来计算流通路径中的堵塞程度。此外,异物堆积条件包括当堵塞程度超过规定的堵塞阈值时成立的条件。
当异物堆积于流通路径而使流通路径的堵塞程度变高时,流入热交换器的制冷剂的流量下降,并且热交换器中的压力损失变大。这样,流通路径中的堵塞程度与制冷剂的流量、压力损失具有很强的相关性。即,可以基于制冷剂的流量、压力损失来把握流通路径的堵塞程度。此外,若将基于制冷剂的流量、压力损失计算出的堵塞程度作为决定异物堆积条件是否成立的因素,则可以在异物堆积于流通路径的状态下执行异物清洗处理。换言之,由于在异物不堆积的状态下不执行异物清洗处理,因此能抑制执行不必要的异物清洗处理,从而高效地实施被冷却对象的冷却。
根据第四观点,热交换装置的异物堆积条件包括从开始使用热交换器起的经过时间或从上次执行异物清洗处理起的经过时间超过规定的基准时间时成立的条件。
根据本发明人的见解,存在从开始使用热交换器起的经过时间、从上次执行异物清洗处理起的经过时间越长,越容易发生流通路径中的异物的堆积的倾向。因此,若将从开始使用热交换器起的经过时间、从上次执行异物清洗处理起的经过时间作为决定异物堆积条件是否成立的因素,则可以在异物堆积于流通路径的状态下执行异物清洗处理。换言之,由于在异物不堆积的状态下不执行异物清洗处理,因此能抑制执行不必要的异物清洗处理,从而高效地实施被冷却对象的冷却。
此处,根据热交换装置的各设备等的使用方式,即使从开始使用热交换器起的经过时间等较短,也会在流通路径产生异物的堆积。例如,当制冷剂供给泵以较低的能力运转或者流入流通路径的制冷剂的温度较高的状态持续时,会在短时间内在流通路径产生异物的堆积。
因此,作为异物堆积条件的判断阈值的基准时间期望是可以根据制冷剂供给泵的运转情况、制冷剂的温度变化而改变的可变阈值。作为可变阈值的设定方法列举如下:例如当制冷剂供给泵以较低的能力运转的状态、流入流通路径的制冷剂的温度较高的状态持续时,将基准时间设定为较短的时间。此外,作为可变阈值的设定方法列举如下:例如当制冷剂供给泵以较高的能力运转的状态、流入流通路径的制冷剂的温度较低的状态持续时,将基准时间设定为较长的时间。
根据第五观点,热交换装置包括调节部,该调节部调节被冷却对象的发热量。此外,处理执行部在异物清洗处理中通过调节部增大被冷却对象的发热量。这样,若在执行异物清洗处理时增大被冷却对象的发热量,则被冷却对象与制冷剂之间的导热部位的温度上升,使制冷剂的过热度变大,因此容易使堆积于流通路径的异物剥离。
根据第六观点,在即使减小来自制冷剂供给泵的制冷剂的供给量,制冷剂也不会处于具有泡核沸腾区域的过热度的状态的情况下,热交换装置的处理执行部通过调节部增大被冷却对象的发热量。这样,当在仅调节制冷剂的供给量的情况下制冷剂不会处于具有泡核沸腾区域的过热度的状态时,若构成为增大被冷却对象的发热量,则制冷剂能处于具有泡核沸腾区域的过热度的状态。
根据第七观点,热交换装置包括负载判断部,该负载判断部对在预测到包括被冷却对象的设备的负载低于规定的基准负载时成立的低负载条件是否成立进行判断。此外,处理执行部在异物堆积条件成立且低负载条件成立时执行异物清洗处理。
由于在包括被冷却对象的设备的负载较高的情况下,预测到被冷却对象的发热量变大,因此需要使被冷却对象的冷却优先于异物清洗处理。因此,期望在异物堆积条件和低负载成立条件这两者成立时执行异物清洗处理。
根据第八观点,热交换装置的低负载条件包括执行异物清洗处理之前的制冷剂在饱和温度以下时成立的条件。由于当包括被冷却对象的设备的负载较低时,被冷却对象的发热量较小,制冷剂的受热量较小,因此认为制冷剂通常在饱和温度以下。因此,低负载条件可以是执行异物清洗处理之前的制冷剂在饱和温度以下时成立的条件。
根据第九观点,热交换装置的热交换器由部件冷却器构成,该部件冷却器将由于通电而发热的电子部件作为被冷却对象,通过与制冷剂的热交换来冷却电子部件。这样,能用简单的结构抑制伴随热交换器的流通路径中的异物堆积而引起的电子部件的冷却不足。
根据第十观点,热交换装置的热交换器由中间冷却器构成,该中间冷却器将通过增压器使内燃机增压的增压进气作为被冷却对象,通过与制冷剂的热交换来冷却增压进气。这样,能用简单的结构抑制伴随热交换器的流通路径中的异物堆积而引起的增压进气的冷却不足。
根据第十一观点,热交换装置所使用的制冷剂由包含抑制生锈的防锈剂的防冻液构成。
本发明人进行了如下研究:采用包含防锈剂的防冻液作为制冷剂,并通过该防冻液冷却被冷却对象。然而,在采用防冻液作为制冷剂的情况下,当制冷剂上升到饱和温度附近时,防锈剂的一部分变质并固形化,该固形化后的物质可能会成为异物而堆积。与从外部侵入的异物不同,难以预测在热交换器中的哪个部分发生如上所述的异物的堆积,并且难以用过滤器等进行处理。
与此相对,本发明的热交换装置构成为,通过减少向热交换器供给的制冷剂的供给量而在流通路径内产生气泡,从而使堆积于流通路径的异物被上述气泡剥离,因此可以高效地清洗异物。
接着,参照附图对本发明的上述第二方式的热交换器的实施方式八~十六进行说明。本发明的目的在于,提供一种能抑制将流路管的管内分隔而成的多个流路之间的压力的偏差的热交换器来提高热交换器的性能。
另外,在用于说明这些实施方式的附图中,只要没有特别限定,构成热交换器的多个流路管的层叠方向由箭头X表示,与层叠方向X正交的宽度方向由箭头Y表示,与层叠方向X和宽度方向Y均正交的高度方向由箭头Z表示。
(实施方式八)
如图25和图26所示,实施方式八的热交换器210用于冷却发热部件即多个外部的半导体模块201。因此,上述热交换器210也可以称为“冷却器”或“冷却装置”。
半导体模块201是装设于混合动力汽车等的电子部件,并且构成为内置有将直流电力转换为交流电力的IGBT等半导体元件。上述半导体模块201具有扁平形状,尽管未特别图示,但是包括功率端子和电连接到控制电路基板的控制端子。
多个半导体模块201包括:两个第一半导体模块201A、三个第二半导体模块201B、六个第三半导体模块201C以及三个第四半导体模块201D。
此处,第一半导体模块201A用作升压转换器。第二半导体模块201B作为用于由发动机(省略图示)驱动并作为发动机的起动用电动机动作的电动发电机的逆变器使用。第三半导体模块201C作为用于驱动前轮(省略图示)作为主驱动轮的电动发电机的逆变器使用。第四半导体模块201D作为用于驱动后轮(省略图示)作为从动轮的电动发电机的逆变器使用。通过将上述多个半导体模块201一体地组装于热交换器210来形成热交换单元。
另外,上述半导体模块201的用途、数量不限定于此,可以根据需要适当地改变。此外,流路管220的数量根据半导体模块201的数量、其他条件适当地设定。
热交换器210包括:多个流路管220;用于使热介质C沿流入方向D1流动的流入集管部230;以及用于使热介质C沿流出方向D3流动的流出集管部240。上述热交换器210的构成要素优选由铝等导热性优异的材料制成。
流路管220构成为层叠方向X为厚度方向且宽度方向Y为长度方向的扁平形状的配管。多个流路管220以空开用于从两面夹入半导体模块201的间隙213的方式彼此等间隔地层叠。因此,插入到间隙213的半导体模块201被在层叠方向X的两侧的两个流路管220中流动的热介质C冷却。
作为流过流路管220的热介质C,例如可以使用水、氨等自然制冷剂、混入有乙二醇类防冻剂的水、Fluorinert(注册商标)等氟碳类制冷剂、HCFC123、HFC134a等氟利昂类制冷剂、甲醇、乙醇等醇类制冷剂以及丙酮等酮类制冷剂等冷却介质。
流入集管部230和流出集管部240均构成为以层叠方向X为长度方向并延伸,且在宽度方向Y上分开并彼此平行地延伸的配管。
流入集管部230连接到供热介质C流入的入口管211。流入集管部230与入口管211之间的连接管231设于多个流路管220在层叠方向X上的两端面中的一方。此外,流入集管部230与多个流路管220各自的入口开口连通。
流出集管部240连接到供热介质C流出的出口管212。流出集管部240与出口管212之间的连接管241设于多个流路管220在层叠方向X上的两端面中的设有连接管231的端面。此外,上述流出集管部240与多个流路管220各自的出口开口连通。
因此,从入口管211流入的热介质C沿流入方向D1在流入集管部230中流动,并分支到多个流路管220且沿平行流动方向D2流动。接着,热介质在从多个流路管220分别向流出集管部240汇合之后,在流出集管部240中朝向出口管212沿流出方向D3流动并从出口管212流出。
第一流路管220A是多个流路管220中最靠近入口管211和出口管212的一个流路管。第三流路管220C是多个流路管220中位于距入口管211和出口管212最远的位置的一个流路管。第二流路管220B是位于流路管220A与流路管220C之间的流路管。
如图26所示,第一流路管220A包括:在层叠方向X上彼此相对配置的第一壳体构件221A和第二壳体构件222A;设于上述第一壳体构件221A与第二壳体构件222A之间的板状的分隔构件223;以及夹着分隔构件223配置于层叠方向X的两侧的两个内翅片225、226。
在第一壳体构件221A设有连接管231和连接管241。在第二壳体构件222A设有构成流入集管部230的连接管232和构成流出集管部240的连接管242。上述第二壳体构件222A的外表面是与半导体模块201相对的热交换面220a。
此外,第一壳体构件221A和第二壳体构件222A通过钎焊彼此接合,由此,在密闭的内部空间227配置有分隔构件223。此时,分隔构件223将第一流路管220A的管内的内部空间227分隔成使热介质C在两个流路228、229中平行流动。
如图27所示,第二流路管220B包括在层叠方向X上彼此相对配置的第一壳体构件221B和第二壳体构件222B,还包括与第一流路管220A的情况相同结构的分隔构件223和内翅片225、226。
在第一壳体构件222B设有构成流入集管部230的连接管233和构成流出集管部240的连接管243。在第二壳体构件222B设有构成流入集管部230的连接管234和构成流出集管部240的连接管244。第一壳体构件221B和第二壳体构件222A各自的外表面是与半导体模块201相对的热交换面220a。
此外,第一壳体构件221B和第二壳体构件222B通过钎焊彼此接合,由此,在密闭的内部空间227配置有分隔构件223。此时,与第一流路管220A的情况相同地,分隔构件223将第二流路管220B的管内的内部空间227分隔成使热介质C在两个流路228、229中平行流动。
如图28所示,第三流路管220C包括在层叠方向X上彼此相对配置的第一壳体构件221C和第二壳体构件222C,还包括与第一流路管220A的情况相同结构的分隔构件223和内翅片225、226。
在第一壳体构件222C设有构成流入集管部230的连接管235和构成流出集管部240的连接管245。上述第一壳体构件221C的外表面是与半导体模块201相对的的热交换面220a。
此外,第一壳体构件221C和第二壳体构件222C通过钎焊彼此接合,由此,在密闭的内部空间227配置有分隔构件223。此时,与第一流路管220A的情况相同地,分隔构件223将第三流路管220C的管内的内部空间227分隔成使热介质C在两个流路228、229中平行流动。
以下,对三个流路管220A、220B、220C的内部结构进行说明。另外,由于他们的内部结构相同,因此此处参照图29仅对第二流路管220B的内部结构进行说明,省略其余两个流路管220A、220C的内部结构的说明。
如图29所示,两个内翅片225、226均构成为对于由层叠方向X和高度方向Z确定的平面的截面为波型形状。即,图29中的右侧的内翅片225具有与分隔构件223相对的凸部225a和凹部225b交替地形成多个的波型截面形状。同样地,图29中的左侧的内翅片226具有与分隔构件223相对的凸部226a和凹部226b交替地形成多个的波型截面形状。
内翅片225在多个凸部225a处分别通过钎焊与分隔构件223的接合部223a接合,并且在多个凹部225b处分别通过钎焊与第一壳体构件221B的内表面接合。由于内翅片225的凸部225a和凹部225b在高度方向Z上交替地配置,因此,由分隔构件223分隔出的第一流路228被内翅片225分割成多个细流路228a。
内翅片226在多个凸部225a处分别通过钎焊与分隔构件223的接合部223a接合,并且在多个凹部226b处分别通过钎焊与第二壳体构件222B的内表面接合。由于内翅片226的凸部226a和凹部226b在高度方向Z上交替地配置,因此,由分隔构件223分隔出的第二流路229被内翅片226分割成多个细流路229a。
另外,在流路228中,热介质C能在多个细流路228a之间移动。因此,多个细流路228a各自的压力相同,并且该压力成为流路228的压力。同样地,在流路229中,热介质C能在多个细流路229a之间移动。因此,多个细流路229a各自的压力相同,并且该压力成为流路229的压力。
多个连通孔224在高度方向Z上分开地设于分隔构件223。多个连通孔224均设于分隔构件223中的未接合有两个内翅片225、226的凸部225a、226a的非接合部223b。连通孔224构成为通过在分隔构件223的厚度方向即层叠方向X上贯通分隔构件223使第一流路228和第二流路229彼此连通。连通孔224是内径在层叠方向X上恒定的通孔。
根据该结构,热介质C能通过多个连通孔224在第一流路228与第二流路229之间移动。在这种情况下,连通孔224起到抑制在第一流路228与第二流路229之间产生压力、流量的偏差的作用。上述连通孔224的数量可以根据需要适当设定。
至少在分隔构件223中的在层叠方向X上与半导体模块201相对的相对区域T中设置多个连通孔224。上述相对区域T是由于从半导体模块201输入的热量的影响,使热介质C特别容易沸腾而压力上升的区域。
如图30所示,连通孔224构成为内周面224a的表面积Sa超过开口部224b(参照由图中的斜线表示的区域)的开口面积Sb的两倍。此处,内周面224a的纵向尺寸相当于分隔构件223的厚度尺寸H,横向尺寸相当于连通孔224的开口部224b的圆周长度L。此外,开口面积Sb相当于设有连通孔224之前的分隔构件223的单面的表面积。
因此,也可以将本结构描述为“包括连通孔224的内周面224a的表面积Sa的分隔构件223整体的表面积超过未设有连通孔224的分隔构件223整体的表面积”。
接着,对实施方式八的作用效果进行说明。
此处,对于热交换器210的热介质C和半导体模块201之间的热传递,特别地例示第二流路管220B来进行说明。
如图25所示,热介质C从热交换器210的流入集管部230流入第二流路管220B的管内。在第二流路管220B的管内流动的热介质C经由上述第二流路管220B的两侧的外表面即热交换面220a与外部的半导体模块201之间进行热交换。
如图29所示,第二流路管220B的管内被板状的分隔构件223分隔为第一流路228和第二流路229,热介质C在上述两个流路228、229中沿相同方向即平行流动方向D2(参照图25)平行流动。
如图31所示,在第一流路228中,来自右侧的半导体模块201的发热量Q1经由第一壳体构件221B的热交换面220a输入。同样地,在第二流路229中,来自左侧的半导体模块201的发热量Q2经由第二壳体构件222B的热交换面220a输入。
此处,当热介质C在第一流路228和第二流路229中均未沸腾时,第一流路228的压力P1和第二流路229的压力P2为大致相同的值,并且在第一流路228中流动的热介质C的流量L1和在第二流路229中流动的热介质C的流量L2也为大致相同的值。
与此相对,当发热量Q1超过发热量Q2并且热介质C仅在第一流路228中沸腾时,第一流路228的压力P1超过第二流路229的压力P2,从而产生压力的偏差。由于该压力偏差,产生了第一流路228中的热介质C的流量L1下降且第二流路229中的热介质C的流量L2增加这样的流量偏差。此外,该流量偏差成为使半导体模块201与热交换器210之间的热交换性能变差的主要原因。
此时,在本实施方式中,两个流路228、229通过设于分隔构件223的连通孔224连通。因此,即使在两个流路228、229之间产生压力偏差,也能使高压侧的第一流路228的压力P1通过分隔构件223的连通孔224向低压侧的第二流路229分散,从而将上述压力偏差抑制得较小。通过使压力P1接近压力P2并使压力偏差消除,从而使流量偏差减小,并使第一流路228中的热介质C的流量L1恢复。其结果是,与在分隔构件223未设置连通孔224的情况相比,能提高半导体模块201与热交换器210之间的热交换性能。
此外,通过利用分隔构件223的连通孔224来消除压力偏差,能得到保护热交换器210的效果。
另外,虽然没有特别图示,但是第一流路管220A和第三流路管220C可以参照上述第二流路管220B的说明。由于第一流路管220A和第三流路管220C中均是层叠方向X的单面为热交换面220a,因此与热交换面220a为双面的第二流路管220B相比,热介质C容易在两个流路228、229中的某一方沸腾,从而容易在两个流路228、229之间产生压力偏差。
根据上述热交换器210,通过设置将两个流路228、229分别分割为多个细流路228a、229a的内翅片225、226,能增加用于热介质C的热交换的导热面积,从而提高热交换性能。
根据上述热交换器210,通过使用具有波型截面形状的内翅片225、226,能使用于将两个流路228、229分别分割为多个细流路228a、229a的结构简化。
根据上述热交换器210,由于在分隔构件223的非接合部223b设置连通孔224,因此仅对分隔构件223实施贯通加工即可,从而使连通孔224的加工变得简单。
根据上述热交换器210,通过将连通孔224构成为内周面224a的表面积Sa超过开口部224b的开口面积Sb的两倍,从而与设置连通孔224之前相比,能增加分隔构件223的表面积。此时,由于分隔构件223的表面积为导热面积,因此与设置连通孔224之前相比,能提高热交换性能。
根据上述热交换器210,由于在分隔构件223的相对区域T等容易由于热介质C的沸腾而产生压力上升的区域中设置连通孔224,因此能通过上述连通孔224使高压侧的流路的压力响应性良好地向低压侧的流路分散。
当然上述连通孔224并非以热介质C的沸腾为前提,即使热介质C不沸腾也具有将高压侧的压力向低压侧分散的效果。
以下,参照附图对与上述实施方式八相关的其他实施方式进行说明。在其他实施方式中,对与实施方式八的要素相同的要素标注相同的符号,省略该相同的要素的说明。
(实施方式九)
如图32所示,实施方式九的热交换器210A的设于第二流路管220B的分隔构件223的连通孔224的位置与实施方式八的热交换器210不同。尽管没有特别图示,但是在该热交换器210A中,第一流路管220A和第三流路管220C也具有与第二流路管220B相同的结构。
连通孔224设于分隔构件223中的与内翅片225、226的凸部225a、226a接合的接合部223a,而不设于非接合部223b。因此,连通孔224构成为贯通分隔构件223及其两侧的两个凸部225a、226a。设有上述连通孔224的接合部223a是来自半导体模块201的热量容易通过内翅片225、226的凸部225a,226a导入而容易产生热介质C的部位。
其它结构与实施方式八相同。
根据上述热交换器210A,由于在容易由于热介质C的沸腾而产生压力上升的区域中设置连通孔224,因此能使高压侧的流路的压力通过上述连通孔224响应性良好地向低压侧的流路分散。
除此以外,具有与实施方式八相同的作用效果。
(实施方式十)
如图33所示,实施方式十的热交换器210B的设于第二流路管220B的分隔构件223的连通孔224的位置与实施方式八的热交换器210不同。尽管没有特别图示,但是在该热交换器210B中,第一流路管220A和第三流路管220C也具有与第二流路管220B相同的结构。
连通孔224设于分隔构件223中的与内翅片225、226的凸部225a、226a接合的接合部223a和不与凸部225a、226a接合的非接合部223b这两者。
其它结构与实施方式八相同。
根据上述热交换器210B,通过将连通孔224大致均匀地配置于分隔构件223,能提高用于使高压侧的流路的压力向低压侧的流路分散的响应性。
除此以外,具有与实施方式八相同的作用效果。
(实施方式十一)
如图34所示,实施方式十一的热交换器210C的设于第二流路管220B的分隔构件223的连通孔224的位置与实施方式十的热交换器210B不同。尽管没有特别图示,但是在该热交换器210C中,第一流路管220A和第三流路管220C也具有与第二流路管220B相同的结构。
与实施方式十的热交换器210B的情况相比,连通孔224限定为仅设于分隔构件223的相对区域T。
其它结构与实施方式十相同。
根据上述热交换器210C,能通过抑制连通孔224的数量来将连通孔224的加工所需的成本抑制得较低。此外,通过将连通孔224留在容易由于热介质C的沸腾而产生压力上升的相对区域T,能防止用于使高压侧的流路的压力向低压侧的流路分散的响应性降低。
除此以外,具有与实施方式十相同的作用效果。
(实施方式十二)
如图35所示,实施方式十二的热交换器210D的设于第二流路管220B的分隔构件223的连通孔224A的结构与实施方式十一的热交换器210C不同。尽管没有特别图示,但是在该热交换器210D中,第一流路管220A和第三流路管220C也具有与第二流路管220B相同的结构。
连通孔224A构成为在内周面形成有螺纹槽的螺纹孔,并且与内径在层叠方向X上恒定的连通孔224不同。上述连通孔224A的内周面的表面积(导热面积)超过连通孔224。
其它结构与实施方式十一相同。
根据上述热交换器210D,通过将导热面积比连通孔224大的连通孔224A设于分隔构件223,能提高热交换性能。
除此以外,具有与实施方式十一相同的作用效果。
另外,作为与上述实施方式十二特别相关的变形例,在实施方式八~十中,均可以采用将连通孔224替换为连通孔224A的结构。
(实施方式十三)
如图36所示,实施方式十三的热交换器210E的设于第二流路管220B的分隔构件223的连通孔224B的结构与实施方式十一的热交换器210C不同。尽管没有特别图示,但是在该热交换器210E中,第一流路管220A和第三流路管220C也具有与第二流路管220B相同的结构。
连通孔224B构成为相对于分隔构件223的厚度方向即层叠方向X倾斜地延伸。上述连通孔224B的内周面的表面积(导热面积)超过连通孔224。
其它结构与实施方式十一相同。
根据上述热交换器210E,通过将导热面积比连通孔224大的连通孔224B设于分隔构件223,能提高热交换性能。
除此以外,具有与实施方式十一相同的作用效果。
另外,作为与上述实施方式十三特别相关的变形例,在实施方式八~十中,均可以采用将连通孔224替换为连通孔224B的结构。
(实施方式十四)
如图37所示,实施方式十四的热交换器210F的设于第二流路管220B的分隔构件223的连通孔224C的结构与实施方式十三的热交换器210E不同。尽管没有特别图示,但是在该热交换器210F中,第一流路管220A和第三流路管220C也具有与第二流路管220B相同的结构。
连通孔224C构成为相对于分隔构件223的厚度方向即层叠方向X倾斜地延伸,并且在内周面形成有螺纹槽的螺纹孔。上述连通孔224C的内周面的表面积(导热面积)超过连通孔224B。
其它结构与实施方式十三相同。
根据上述热交换器210F,通过将导热面积比连通孔224B大的连通孔224C设于分隔构件223,能提高热交换性能。
除此以外,具有与实施方式十三相同的作用效果。
另外,作为与上述实施方式十四特别相关的变形例,在实施方式八~十中,均可以采用将连通孔224替换为连通孔224C的结构。
(实施方式十五)
如图38所示,实施方式十五的热交换器210G的设于第二流路管220B的管内的两个内翅片225A、226A的结构与实施方式八的热交换器210不同。尽管没有特别图示,但是在该热交换器210G中,第一流路管220A和第三流路管220C也具有与第二流路管220B相同的结构。
当将分隔构件223的连通孔224设为第一连通孔时,在内翅片225A设有使多个细流路228a中彼此相邻的两个细流路228a连通的第二连通孔225c。相同地,在内翅片226A设有使多个细流路229a中彼此相邻的两个细流路229a连通的第二连通孔226c。
其它结构与实施方式八相同。
根据上述热交换器210G,能通过连通孔224来抑制在第一流路228与第二流路229之间产生压力、流量的偏差,并且能通过第二连通孔225c来抑制第一流路228a的多个细流路228a之间产生压力、流量的偏差,并且能通过第二连通孔226c来抑制在第二流路229的多个细流路229a之间产生压力、流量的偏差。
除此以外,具有与实施方式八相同的作用效果。
另外,作为与上述实施方式十五特别相关的变形例,在实施方式九~十四中,均可以采用将内翅片225、226替换为内翅片225A、226A的结构。
(实施方式十六)
如图39所示,实施方式十六的热交换器210H的第二流路管220B的结构与实施方式八的热交换器210不同。尽管没有特别图示,但是在该热交换器210H中,第一流路管220A和第三流路管220C也具有与第二流路管220B相同的结构。
在第二流路管220B的管内没有设置内翅片225、226。
其它结构与实施方式八相同。
根据上述热交换器210H,与热交换器210相比,能简化结构。
除此以外,具有与实施方式八相同的作用效果。
另外,作为与上述实施方式十六特别相关的变形例,在实施方式九~十五中,均可以采用省略内翅片225、226或者内翅片225A、226A的结构。
本发明不仅仅限定于上述典型的实施方式,在不脱离本发明的目的情况下可以考虑各种应用和变更。例如,也可以实施应用了上述实施方式的以下各方式。
虽然在上述实施方式中,例示了与作为热交换对象物的半导体模块201之间进行热交换的热交换器,但除此之外,也可以设置除了半导体模块201以外的热交换对象。
虽然在上述实施方式中,例示了将在分隔构件223设置连通孔224、224A、224B、224C的结构应用于使用冷却介质作为热介质C的热交换器的情况,但是除此之外,也可以将本结构应用于使用加热介质的热交换器。
虽然在上述实施方式中,例示了流路管的管内被分隔构件223分隔为两个流路的情况,但除此之外,也可以采用流路管的管内被分隔构件223分隔为三个以上的流路的结构。在这种情况下,构成为三个以上的流路中的至少两个流路通过相当于连通孔224、224A、224B、224C的区域连通。
接着,参照附图对本发明的上述第三方式和上述第四方式的热交换器的实施方式十七~四十二进行说明。本发明的目的在于,提供一种能确保顺畅的制冷剂的流动并提高电子部件的冷却性能的热交换器来提高热交换器的性能。
(实施方式十七)
如图40、图41所示,本实施方式的部件冷却装置301具有冷却管303、第一电子部件321以及第二电子部件322。冷却管303在内部设置供制冷剂流通的制冷剂流路330。第一电子部件321和第二电子部件322配置为与冷却管303的冷却面331热接触。另外,图40、图41所示的箭头w表示不发生沸腾时的制冷剂的流动。在以后的图中也是同样的。
第一电子部件321配置于制冷剂流路330中的比第二电子部件322靠近上游侧的位置。
制冷剂流路330具有如下定义的中间区域303M、上游侧区域303U和下游侧区域303D。中间区域303M是制冷剂流路330中的、比第一电子部件321靠近下游侧并且比第二电子部件322靠近上游侧的区域。上游侧区域303U是制冷剂流路330中的、上述第一电子部件的上游端与下游端之间的区域。下游侧区域303D是制冷剂流路330中的、上述第二电子部件的上游端与下游端之间的区域。
在中间区域303M设有流体二极管部332。流体二极管部332使从下游侧区域303D朝向上游侧区域303U的方向的流路阻力大于从上游侧区域3U朝向下游侧区域303D的方向的流路阻力。
另外,从下游侧区域303D朝向上游侧区域303U的方向的流路阻力表示对于从下游侧区域303D朝向上游侧区域303U的制冷剂的流动的流路阻力。此外,从上游侧区域303U朝向下游侧区域303D的方向的流路阻力表示对于从上游侧区域303U朝向下游侧区域303D的制冷剂的流动的流路阻力。
本方式的部件冷却装置301在冷却管303的主面的一方具有冷却面331。此外,第一电子部件321和第二电子部件322配置成与上述冷却面331接触。冷却管303在内部设置制冷剂流路330,以供制冷剂在长度方向上流动。
适当地将冷却面331的法线方向、即冷却管303与第一电子部件321和第二电子部件322的层叠方向称为X方向。此外,适当地将制冷剂流路330中的制冷剂流通的流路方向称为Y方向。此外,适当地将与X方向和Y方向这两者正交的方向称为Z方向。第一电子部件321和第二电子部件322在Y方向上并排配置。
在本方式中,流体二极管部332由制冷剂流路330中的、从X方向的两端的内壁面分别向内侧突出的一对突出片332a构成。突出片332a可以设为Z方向上的、以随着朝向制冷剂流路330的内侧而朝向下游侧的方式倾斜的板状体。由此,流体二极管部332具有上述功能。
另外,流体二极管部332只要具有上述规定的功能即可,不作特别限定,例如也可以由一个突出片332a构成。此外,流体二极管部332也可以与冷却管303一体地形成,还可以与冷却管303接合。
第一电子部件321和第二电子部件322可以设为例如功率半导体元件。此外,第一电子部件321和第二电子部件322可以设为例如构成电力转换装置的开关电路部的功率半导体元件。作为电力转换装置,可以构成为例如装设于车辆并进行直流电力和交流电力的电力转换。
此外,作为在制冷剂流路330中流通的制冷剂,使用例如水等液体制冷剂。但是,一部分液体制冷剂可能会沸腾并变成气体。
接着,对本实施方式的作用效果进行说明。
在上述部件冷却装置301中,在中间区域303M设有流体二极管部332。由此,即使在由于下游侧的第二电子部件322的热量而使下游侧区域303D的液体制冷剂的一部分蒸发而成为蒸气的情况下,也能抑制上述蒸气回流到上游侧区域303U。其结果是,能将蒸气从制冷剂流路330的下游端迅速地排出,并且将液体制冷剂顺畅地导入制冷剂流路,从而变得容易流通。
因此,能确保液体制冷剂在制冷剂流路330中从上游侧朝向下游侧顺畅地流动。其结果是,能提高第一电子部件321和第二电子部件322的冷却性能。
如上所述,根据本实施方式,可以提供一种能确保顺畅的制冷剂的流动并提高电子部件的冷却性能的部件冷却装置。
(实施方式十八)
如图42~图46所示,本方式是将多个冷却管303与第一电子部件321和第二电子部件322一起层叠而成的部件冷却装置301的方式。
即,多个冷却管303在X方向上大致平行地排列,并且在相邻的冷却管303之间配置第一电子部件321和第二电子部件322。由此,第一电子部件321和第二电子部件322处于夹在沿X方向相邻的两个冷却管303之间的状态。即,使第一电子部件321和第二电子部件322从两面被冷却。
另外,第一电子部件321和第二电子部件322分别由树脂模制并构成部件模块320。部件模块320在两个主面具有与第一电子部件321或第二电子部件322热连接的散热面。部件模块320配置成使上述散热面与冷却管303热接触。
此外,冷却管303在Y方向的两端部附近经由连结管313与在X方向上相邻的其他冷却管303连结。此外,在配置于X方向的一端的冷却管303设置有导入制冷剂的导入口311和排出制冷剂的排出口312。另外,如图44所示,各冷却管303在连接到连结管313的部分形成有使制冷剂导入各冷却管303的导入部303a和使制冷剂从各冷却管303排出的排出部303b。
如图43、图44所示,各冷却管303在内侧设置有内部翅片304。内部翅片304由与构成冷却管303的外壳的外壳板333不同的构件构成。即,如图43所示,冷却管303由一对外壳板333和在形成于一对外壳板333之间的内部空间配置的内部翅片304构成。
一对外壳板333在端缘处彼此接合。内部翅片304具有沿着Y方向形成的翅片主体部340。如图43所示,翅片主体部340的与Y方向正交的截面的形状是连续的凹凸形状。翅片主体部340的凸部与外壳板333的内表面抵接。此外,内部翅片304在凸部处接合到外壳板333。
在本方式中,如图44、图45所示,流体二极管部332形成为内部翅片304的一部分。即,流体二极管部332由倾斜翅片341和连接翅片342构成。倾斜翅片341具有相对于制冷剂流路330的流路方向(即,Y方向)倾斜的部分。连接翅片342在比倾斜翅片341的下游侧端部341a靠近上游侧的位置和倾斜翅片341连接。连接翅片342形成为从与倾斜翅片341连接的连接部向下游侧延伸。此外,翅片主体部340的一部分构成连接翅片342。
如图44所示,翅片主体部340在制冷剂流路330中分开配置于Y方向的上游侧部分和下游侧部分。此外,在中间区域303M的一部分配置有上游侧的翅片主体部340的下游端和下游侧的翅片主体部340的上游端。在下游侧的翅片主体部340的上游端配置有倾斜翅片341。此外,如图45所示,与上述倾斜翅片341连接的翅片主体部340的上游端的一部分成为连接翅片342。即,也可以说流体二极管部332由下游侧的翅片主体部340的一部分和与其连接的倾斜翅片341形成。
如图45所示,当从X方向观察时,倾斜翅片341形成为直线状并且相对于Y方向倾斜。连接翅片342形成为沿着Y方向的直线状。当从X方向观察时,在倾斜翅片341与连接翅片342之间存在形成为锐角的锐角空间301a和形成为钝角的钝角空间302a。
锐角空间301a和钝角空间302a均是配置为面向倾斜翅片341的下游侧的空间。此外,从下游侧区域303D朝向上游侧区域303U的制冷剂的一部分被锐角空间301a阻止。尤其是,蒸发而成为气泡的制冷剂进入锐角空间301a,从而容易阻止该制冷剂朝向锐角空间301a的上游侧流动。这样,在中间区域303M形成有使从下游侧区域303D朝向上游侧区域303U的方向上的流路阻力增大的流体二极管部332。
另外,流体二极管部332形成于制冷剂流路330中的Z方向的中央部附近,而不形成于Z方向的外侧部分。此外,多个倾斜翅片341形成为以制冷剂流路330中的Z方向的中央部为边界,使倾斜方向彼此相反。即,倾斜翅片341以在Y方向上越朝向下游侧,越接近制冷剂流路330中的Z方向的中央的方式倾斜。
换言之,如图45所示,流体二极管部332包括导向面332b,该导向面332b在与制冷剂流路330的流路方向(即Y方向)和冷却面331的法线方向(即X方向)这两者正交的宽度方向(即Z方向)上,将制冷剂从外侧向内侧引导。导向面332b是倾斜翅片341的主面中的上游侧的面。
此外,如图44所示,在上游侧的内部翅片304与下游侧的内部翅片304之间设置有使相邻的分支流路337连通的扩散部305。扩散部305仅设于上游侧区域303U、中间区域303M、下游侧区域303D中的中间区域303M。
其它结构与实施方式十七相同。另外,若无特别指出,实施方式十八以后的实施方式所使用的符号中、与之前实施方式使用的符号相同的符号表示与之前实施方式相同的构成要素等。
在本实施方式中,由倾斜翅片341和连接翅片342形成流体二极管部332。由此,在流体二极管部332形成有面向下游侧的锐角空间301a。因此,可以有效地增大从下游侧区域303D朝向上游侧区域303U的方向上的流路阻力。其结果是,抑制了制冷剂的蒸气向上游侧区域303U回流,并且容易使液体制冷剂顺畅地流通。
此外,流体二极管部332具有导向面332b。由此,如图46所示,导向面332b能将制冷剂向到Z方向的中央侧引导,从而增大Z方向的中央部分中的制冷剂的流量。此外,通过增大上述流量,容易将锐角空间301a捕捉到的气泡向下游侧引导。其结果是,能抑制下游侧区域303D蒸干,从而提高第二电子部件322的冷却性能。
此外,由于在中间区域303M形成有扩散部305,因此能利用与后述的实施方式三十三中详述的作用效果相同的作用效果,有效地提高冷却性能。
除此以外,具有与实施方式十七相同的作用效果。
(比较方式一)
如图47所示,本比较方式是具有不包括流体二极管部的冷却管309的部件冷却装置的方式。更具体地,在实施方式十八所示的冷却管303中,没有设置倾斜翅片341。此外,内部翅片304从上游侧区域303U的上游侧沿着Y方向连续地形成到下游侧区域303D的下游侧。
其它结构与实施方式十八相同。
在下游侧区域中蒸发的制冷剂的蒸气的一部分可能会经由中间区域303M朝向上游侧区域303U。此时,当在中间区域303M没有形成流体二极管部时,制冷剂的蒸气如箭头wr所示回流并到达上游侧区域303U。于是,制冷剂的蒸气难以顺畅地从排出部303b排出。
与此相对,如图46所示,在实施方式十八的部件冷却装置301中,可以抑制制冷剂的蒸气通过流体二极管部332流到上游侧区域303U。因此,能将蒸气从排出部303b排出,并使液体制冷剂的流动顺畅。
(实施方式十九)
如图48、图49所示,本实施方式是流体二极管部332形成于作为内部翅片304的波纹翅片304W的一部分的部件冷却装置301的方式。
在本方式中,如图48所示,在制冷剂流路330配置有波纹翅片304W。从冷却面331的法线方向(即X方向)观察时,波纹翅片304W具有相对于流路方向(即Y方向)的倾斜方向交替变化的波型形状。流体二极管部332形成于波纹翅片304W的一部分。
即,如图49所示,在波纹翅片304W的、相对于Y方向的倾斜方向相反的部位的一部分形成有流体二极管部332。即,通过使波纹翅片304W的一部分变形来形成流体二极管部332。
此外,形成有流体二极管部332的波纹翅片304W的一部分也是相对于Y方向倾斜的倾斜翅片341。通过使倾斜翅片341的下游端突出而形成流体二极管部332。另外,在本方式中,如图48所示,流体二极管部332也形成于制冷剂流路330的Z方向的一部分。即,在Z方向的中央部附近形成有流体二极管部332,在Z方向的外侧部分没有形成流体二极管部332。
此外,在本方式中,冷却管303以与制冷剂流路330的流路方向和冷却面331的法线方向这两者正交的宽度方向为铅垂方向(即重力方向)的姿势配置。即,冷却管303以Z方向为铅垂方向的姿势配置。制冷剂流路330在中间区域303M处形成有上下连通部335。上下连通部335在铅垂方向上从第一电子部件321的中央的下侧连通到第二电子部件322的上端的上侧。
另外,制冷剂流路330的宽度方向(即Z方向)也可以相对于铅垂方向些许倾斜。此外,上下连通部335也不一定必须与铅垂方向平行,只要能得到后述的作用,允许些许的倾斜。
在本方式中,上下连通部335通过使内部翅片304的一部分间断而形成。即,在本方式中,内部翅片304即波纹翅片304W连续形成于包括上游侧区域303U、中间区域303M以及下游侧区域303D的区域。在上下方向上连接的多个连通空间351、352以使上述波纹翅片304W的一部分断开的方式设于中间区域303M。
上下连通部335具有形成于铅垂下方的两个连通空间351和形成于铅垂上方的两个连通空间352。上述连通空间形成为在Y方向上彼此错开。但是,它们经由沿着波纹翅片304W的流路彼此连接。其结果是,使下侧的连通空间351和上侧的连通空间352彼此连通。
下侧的连通空间351的下端至少配置于第一电子部件321的中央的下侧,上侧的连通空间352的上端至少配置于第二电子部件322的上端的上方。由此,由上述连通空间352构成的上下连通部335在铅垂方向上从第一电子部件321的中央的下侧连通到第二电子部件322的上端的上侧。
在上下连通部335的下游侧形成有流体二极管部332。
尤其是,在本方式中,倾斜翅片341形成为与上下连通部335的下游端相邻。此外,在上述倾斜翅片341的下游端附近形成有流体二极管部332。此外,倾斜翅片341的上游侧的主面为导向面332b。
此外,在本方式中,上下连通部335还作为扩散部305发挥作用。即,在本方式的部件冷却装置301中,内部翅片304仅在上游侧区域303U、中间区域303M、下游侧区域303D中的中间区域303M中设置使相邻的分支流路337连通的扩散部305。
其它结构与实施方式十七相同。
在本方式中,由于内部翅片304具有波纹翅片304W,因此能增大向制冷剂的导热面积并且能提高冷却性能。此外,流体二极管部332形成于波纹翅片304W的一部分。因此,能利用波纹翅片304W的波型形状并通过使一部分变形来设置流体二极管部332。因此,能以低成本容易地形成流体二极管部332。
此外,可以使蒸发后的制冷剂通过上下连通部335向第二电子部件322的上方移动。即,例如,当由第一电子部件321加热而蒸发后的制冷剂变成气泡并到达中间区域303M时,气泡通过上下连通部335向上方移动。由此,即使气泡流向下游侧区域303D,由于气泡会通过第二电子部件322的上侧,因此能抑制气泡引起的第二电子部件322的冷却性能的降低。
此外,在上下连通部335的下游侧形成有流体二极管部332。由此,可以使从流体二极管部332泄漏到其上游侧的气泡的一部分经由上下连通部335向第二电子部件322的上方移动。
此外,上下连通部335还作为扩散部305发挥作用。因此,能利用与后述的实施方式三十三中详述的作用效果相同的作用效果,有效地提高冷却性能。
除此以外,具有与实施方式十八相同的作用效果。
接着,图50、图51示出了进行了由实施方式十九的部件冷却装置301带来的效果的确认试验的结果。即,在制冷剂的非沸腾状态和沸腾状态下均分析了从第二电子部件322向制冷剂的导热系数。作为比较,如图52所示,还对使用了不包括流体二极管部和扩散部(即上下连通部)的冷却管393的部件冷却装置390(即比较样品)的导热系数进行了分析。
在导热系数的分析中,通过模拟计算出与第二电子部件322相对的位置处的制冷剂的流量。然后,根据预先通过实际设备获取到的制冷剂的流量和导热系数的关系计算出导热系数。
图50示出了非沸腾状态下的从第二电子部件322向制冷剂的导热系数。此外,图51示出了沸腾状态下的从第二电子部件322向制冷剂的导热系数。在各图中,并列记载了比较试样和实施方式十九的试样这两者的结果。
从上述图中可知,无论在非沸腾状态下还是在沸腾状态下,通过使用实施方式十九的部件冷却装置301,都提高了第二电子部件322的导热系数。尤其是,如图51所示,在沸腾状态下,通过实施方式十九的部件冷却装置301相对于比较试样的导热系数提高了约50%左右。
在非沸腾状态下,认为这是因为尤其通过导向面332b使朝向下游侧区域303D的液体制冷剂容易集中于制冷剂流路330的Z方向的中央附近,从而能增加与第二电子部件322进行热交换的制冷剂的流量。
在沸腾区域中,认为这是因为通过流体二极管部332可以抑制制冷剂从下游侧区域303D向上游侧区域303U回流,从而能增加向下游侧区域303D的Z方向的中央附近的制冷剂的导入量。
(实施方式二十)
如图53所示,本方式是相对于实施方式十九改变了上下连通部335的配置的方式。
即,上侧的连通空间352之一在Y方向上配置于比下侧的连通空间351靠近下游侧的位置。
此外,相对于配置于下侧的连通空间351的下游侧的流体二极管部332,配置于上侧的连通空间352的下游侧的流体二极管部332配置于Y方向的下游侧位置。
除此以外,具有与实施方式十九相同的结构和作用效果。
(实施方式二十一)
如图54所示,本方式是相对于实施方式十九改变了上下连通部335和流体二极管部332的位置关系的方式。
即,将下侧的流体二极管部332配置于下侧的两个连通空间351之间。
除此以外,具有与实施方式十九相同的结构和作用效果。
(实施方式二十二)
如图55所示,本方式是通过一个下侧的连通空间351和一个上侧的连通空间352形成上下连通部335的方式。在本方式中,下侧的连通空间351配置于上侧的连通空间352的Y方向的上游侧。此外,下侧的流体二极管部332配置于上侧的流体二极管部332的上游侧。
其它结构与实施方式十九相同。
在本方式中,与实施方式十九相比,能增大内部翅片304的导热面积。
除此以外,具有与实施方式十九相同的作用效果。
(实施方式二十三)
如图56所示,本方式也是通过一个下侧的连通空间351和一个上侧的连通空间352形成上下连通部335的方式。在本方式中,下侧的连通空间351配置于上侧的连通空间352的Y方向的下游侧。此外,下侧的流体二极管部332配置于上侧的流体二极管部332的下游侧。
除此以外,具有与实施方式十九相同的结构和作用效果。
(实施方式二十四)
如图57所示,本方式是上下连通部335由Z方向的位置彼此不同的六个连通空间353构成的方式。
六个连通空间353配置成越接近Z方向的中央部,越位于Y方向的下游侧。此外,在配置于Z方向的中央附近的两个连通空间353的下游侧分别形成有流体二极管部332。
除此以外,具有与实施方式十九相同的结构和作用效果。
另外,在本方式中,连通空间353的数量只要是三个以上即可,不作特别限定。
(实施方式二十五)
如图58所示,本方式是与上侧的连通空间352相比,下侧的连通空间351的Y方向的宽度更大的方式。
上侧的连通空间352和下侧的连通空间351直接连接。此外,将上侧的连通空间352和下侧的连通空间351的Y方向的中心位置配置于彼此大致相同的位置。
除此以外,具有与实施方式十九相同的结构和作用效果。
(实施方式二十六)
如图59所示,本方式是与下侧的连通空间352相比,上侧的连通空间352的Y方向的宽度更大的方式。
上侧的连通空间352和下侧的连通空间351直接连接。此外,将上侧的连通空间352和下侧的连通空间351的Y方向的上游端的位置配置于彼此大致相同的位置。
除此以外,具有与实施方式二十五相同的结构和作用效果。
(实施方式二十七)
如图60所示,本方式是通过一个连通空间形成上下连通部335的方式。
即,由一个连通空间构成的上下连通部335在Z方向上从第一电子部件321的中央的下侧直线形成到第二电子部件322的上端的上侧。尤其是,在本方式中,上下连通部335的下端在Z方向上配置于第二电子部件322的下端位置。
其它结构与实施方式十九相同。
在本方式中,可以简化上下连通部335。此外,可以减少除去内部翅片304的区域。因此,可以在将与制冷剂之间的导热面积保持得较大的同时,容易地将气泡向上方搬运。
除此以外,具有与实施方式十九相同的作用效果。
(实施方式二十八)
如图61所示,本方式是上侧的连通空间352设为两个,下侧的连通空间351设为一个的方式。
此外,上侧的流体二极管部332形成于沿Y方向排列的两个连通空间352中的下游侧的连通空间352的下游侧。
除此以外,具有与实施方式十九相同的结构和作用效果。
(实施方式二十九)
如图62所示,本方式是在制冷剂流路330的中间区域303M中,在Z方向的两端部配置有节流部336的方式。
即,一对节流部336从制冷剂流路330的Z方向的两端朝向中央突出。此外,在一对节流部336之间形成有使制冷剂流路330在Y方向上连通的节流开口部360。节流开口部360在Z方向上形成于与第一电子部件321和第二电子部件322相对应的位置。
内部翅片304分开地设于节流部336的上游侧和下游侧。此外,在下游侧的内部翅片304的上游端形成有流体二极管部332。流体二极管部332形成于节流开口部360的Z方向的形成范围。
此外,流体二极管部332具有倾斜翅片341。但是,与实施方式十八所示的倾斜翅片341(参照图44和图45)相比,本方式的部件冷却装置301中的倾斜翅片341的长度更短。在本方式中,倾斜翅片341的上游端与翅片主体部340的上游端连接。
此外,上游侧的内部翅片304与下游侧的内部翅片304之间的空间构成使相邻的分支流路337连通的扩散部305。
其它结构与实施方式十八相同。
在本方式中,如图63所示,能使下游侧区域303D中的制冷剂的流动集中在Z方向的中央附近。即,能增加下游侧区域303D中的Z方向的中央附近的制冷剂的流量。由此,能提高第二电子部件322的冷却性能。
此外,由于在中间区域303M形成有扩散部305,因此能通过与后述的实施方式三十三中详述的作用效果相同的作用效果,有效地提高冷却性能。
除此以外,具有与实施方式十八相同的作用效果。
(实施方式三十)
如图64、图65所示,本方式是相对于实施方式二十九的装置改变了流体二极管部332的形状的方式。
即,在本方式中,流体二极管部332在内部翅片304的翅片主体部340的上游端的Z方向的两侧设置有倾斜翅片341。由此,在翅片主体部340的两侧分别设有锐角空间301a。
其它结构与实施方式十七相同。
在本方式中,能进一步增大流体二极管部332的从下游侧区域303D朝向上游侧区域303U的方向上的流路阻力。由此,能进一步有效地抑制蒸发后的制冷剂从下游侧区域303D向上游侧区域303U回流。
除此以外,具有与实施方式十七相同的作用效果。
(实施方式三十一)
如图66所示,本方式是相对于实施方式三十改变了节流部336的形状的方式。
在本方式中,在节流部336的Z方向上的突出端设置有以随着朝向Y方向的下游侧而朝向Z方向的中央侧的方式倾斜的倾斜端面361。
其它结构与实施方式三十相同。
在本方式中,由于节流部336具有倾斜端面361,因此能使朝向下游侧穿过节流开口部360的制冷剂的流动顺畅。可以通过上述节流部336使从下游侧区域303D朝向上游侧区域303U的方向的流路阻力大于从上游侧区域303U朝向下游侧区域303D的方向的流路阻力。即,上述节流部336也可以作为流体二极管部332发挥作用。
除此以外,具有与实施方式三十相同的作用效果。
(实施方式三十二)
如图67、图68所示,本方式是相对于实施方式二十五改变了内部翅片304的形状的方式。
在本方式中,与实施方式二十五相同地,在中间区域303M具有上下连通部335。上下连通部335在Z方向上连接下侧的连通空间351和上侧的连通空间352。下侧的连通空间351和上侧的连通空间352的下游端的位置对齐。
在上下连通部335的下游侧形成有流体二极管部332。如图68所示,流体二极管部332由倾斜翅片341和连接翅片342构成。连接翅片342向与相对于Y方向倾斜的倾斜翅片341的倾斜方向相同的一侧倾斜。但是,连接翅片342相对于Y方向的倾斜角度小于倾斜翅片341相对于Y方向的倾斜角度。由此,在倾斜翅片341与连接翅片342之间形成有锐角空间301a。
此外,在连接翅片342的下游端形成有向与连接翅片342的倾斜方向相反的方向倾斜的下游端翅片342a。此外,在倾斜翅片341的上游端形成有沿着Y方向的上游端翅片341b。
此外,在整个内部翅片304上形成有使分支流路337彼此连通的连结部370。
其它结构与实施方式二十五相同。
在本方式中,抑制了制冷剂的回流,并且使制冷剂容易在Z方向上分散。因此,容易进一步提高第一电子部件321和第二电子部件322的冷却性。
除此以外,具有与实施方式二十五相同的作用效果。
(实施方式三十三)
如图69至图70所示,本方式是在内部翅片304中的特定的一部分设有下述扩散部305的作为热交换器的部件冷却装置310的方式。
冷却管303具有内部翅片304,该内部翅片304将制冷剂流路330分隔成沿着流路方向Y并行的多个分支流路337。
如图69所示,内部翅片304仅在上游侧区域303U、中间区域303M、下游侧区域303D中的中间区域303M设置有使相邻的分支流路连通的扩散部305。
另外,沿着流路方向Y并行是指多个分支流路337整体上以沿着流路方向Y的方式并排形成的状态,也包括具有相对于流路方向Y倾斜的部分的情况。
如图70、图71所示,内部翅片304由在厚度方向上弯曲加工而成的金属板制成,并且在X方向上具有凹凸。在本方式中,如图69所示,将一块金属板弯曲加工而成的内部翅片304配置于包括上游侧区域303U、中间区域303M和下游侧区域303D的区域。
内部翅片304具有从冷却面331的法线方向X观察时,相对于流路方向Y的倾斜方向交替地改变的波型的波纹翅片304W。扩散部305形成于波纹翅片304W的一部分。
即,在内部翅片304的一部分形成有波纹翅片304W。在上述波纹翅片304W的一部分形成有扩散部305。在本方式中,波纹翅片304W形成于上游侧区域303U、中间区域303M和下游侧区域303D的整个区域。此外,在波纹翅片304W的上游侧和下游侧形成有平行于Y方向的平直翅片304S。
如图70所示,扩散部305具有使内部翅片304的一部分向任意分支流路337侧的突出的突出部306。
在本方式中,在构成内部翅片304的金属板的一部分形成切口,并且对形成有切口的部分实施弯曲加工。由此,在内部翅片304的一部分形成有突出部306和开口部307。
更具体地,如图70、图71所示,内部翅片304具有平行于Z方向的底壁部401和在Z方向上立设的侧壁部402。通过使底壁部401和侧壁部402在Z方向上交替地连续,使内部翅片304一体地形成。此外,通过使侧壁部402在板厚方向上弯曲,形成有波型的波纹翅片304W。在Z方向上相邻的侧壁部402之间形成有分支流路337。
如图70所示,扩散部305的突出部306形成于侧壁部402的一部分。即,突出部306形成为从侧壁部402的一部分向一方的分支流路337侧突出。突出部306的接近一方的底壁部401的一侧连接有侧壁部402或底壁部401,另一方侧被切断。
此外,在侧壁部402的形成有突出部306的部分形成有开口部307。即,开口部307形成为与突出部306的上游侧和下游侧分别相邻。
波纹翅片304W的侧壁部402以使相对于Y方向的倾斜的方向交替地改变的方式形成为波型。当将侧壁部402中的、相对于Y方向倾斜的方向反转的部分设为峰部和谷部时,在沿Y方向相邻的峰部与谷部之间的侧壁部402的一部分即单位侧壁部402a的一部分形成有扩散部305(即突出部306和开口部307)。
如图69所示,在上游侧区域303U和下游侧区域303D没有形成扩散部305。形成于中间区域303M的扩散部305在Z方向上形成于制冷剂流路330的大致整个区域。
另外,与实施方式十七~三十二的部件冷却装置301不同,本方式的部件冷却装置310不包括流体二极管部。但是,在本方式中,也可以适当地设置流体二极管部。
其它结构与实施方式十八相同。
在本方式中,在中间区域303M形成有扩散部305。由此,如图72、图73所示,即使在制冷剂由于第一电子部件321和第二电子部件322的热量而蒸发成为蒸气的情况下,也能通过扩散部305使蒸气s向Z方向的两侧扩散。即,能使在Z方向的中央附近的分支流路337中产生的蒸气s向Z方向的两侧释放。由此,能在Z方向的中央附近顺畅地导入液体制冷剂,并且能确保第一电子部件321和第二电子部件322的有效冷却。
即,如图74和图75所示,假设内部翅片304未设置扩散部的情况,在Z方向的中央附近的分支流路337中产生的蒸气s在Y方向上扩散。此时,当蒸气s的膨胀压力大于导入的液体制冷剂的供给压力时,蒸气s的一部分从下游侧区域303D朝向上游侧区域303U回流。于是,在Z方向的中央附近的分支流路337中,蒸气s难以朝向排出部303b流动。由此,蒸气s在制冷剂流路330内停滞,可能会导致蒸干的状态。此外,这可能是第一电子部件321和第二电子部件322的冷却性能降低的主要原因。
与此相对,由于实施方式三十三所示的部件冷却装置310具有扩散部305,因此如上所述,能使蒸汽s向Z方向的两侧释放(参照图72)。由此,能在Z方向的中央附近顺畅地导入液体制冷剂,并且能确保第一电子部件321和第二电子部件322的有效冷却。
此外,内部翅片304仅在上游侧区域303U、中间区域303M、下游侧区域303D中的中间区域303M设置扩散部305。因此,容易确保第一电子部件321和第二电子部件322附近的制冷剂与内部翅片304的导热面积。
此外,由于扩散部305仅设于中间区域303M,因此可以减小第一电子部件321和第二电子部件322附近的制冷剂的压力损失。因此,容易确保在非沸腾状态下与第一电子部件321和第二电子部件322进行热交换的制冷剂的流量。
此外,如上所述,即使由于设置扩散部305而使导热面积降低或使压力损失上升,对电子部件的冷却的影响也很小。因此,也可以增大扩散部305,从而容易使如上所述的沸腾状态下的制冷剂更加顺畅地分散。
此外,内部翅片304具有波纹翅片304W。另外,扩散部305形成于波纹翅片304W的一部分。由此,能有效地增大内部翅片304与制冷剂的导热面积,从而能提高冷却性能。此外,通过在波纹翅片304W设置扩散部305,能高效地使制冷剂在Z方向上扩散。
此外,扩散部305具有突出部306。由此,能进一步增大内部翅片304与制冷剂的导热面积。因此,能进一步提高电子部件的冷却性能。
如上所述,在本实施方式的情况下,也可以提供一种能确保顺畅的制冷剂的流动并提高电子部件的冷却性能的部件冷却装置。
接着,图76示出了进行了由实施方式三十三的部件冷却装置310带来的效果的确认试验的结果。即,在制冷剂的非沸腾状态和沸腾状态下均分析了从第二电子部件322向制冷剂的导热系数和过热度ΔT之间的关系。作为比较,如图74所示,还对使用了不包括扩散部的冷却管的部件冷却装置(即,比较试样)的导热系数进行了分析。
通过与上述实施方式十九的效果确认试验相同的方法进行导热系数的分析。另外,过热度ΔT是导热面的温度与制冷剂的饱和温度的差值。
如图所示,在过热度ΔT较小且制冷剂处于非沸腾状态的情况下,比较试样与实施方式三十三的导热系数没有特别的差异。然后,当过热度ΔT变大且变为沸腾状态时,导热系数由于沸腾冷却效果而提高,并且在达到某个临界点为止,过热度ΔT越大则导热系数也越大。然而,在比较试样中,上述临界点到达得较早,当过热度ΔT进一步增大时,成为蒸干的状态(即,制冷剂在整个导热面上汽化后的状态),从而使导热系数急剧降低。
与此相对,在实施方式三十三的部件冷却装置310中,即使过热度ΔT变大,导热系数也会继续上升。因此,即使第二电子部件322的温度上升,也难以变成蒸干的状态,从而能提高导热系数。即,与比较试样的情况相比,能将达到蒸干为止的过热度ΔT提高约20%。
如图69所示,认为该效果的差异是由于在中间区域303M设有扩散部305。即,认为这是因为,当制冷剂处于沸腾状态时,如上所述,能使蒸气s向Z方向的外侧释放,并且能确保向下游侧的第二电子部件322附近的制冷剂的流量。
(实施方式三十四)
如图77所示,本方式是增大突出部306的方式。
即,突出部306形成于从单位侧壁部402a的一端到中央部之间的整个区域。伴随于此,开口部307也形成于从单位侧壁部402a的一端到中央部之间的整个区域。
此外,突出部306的下游侧的端缘与侧壁部402连续,并且在突出部306的上游端侧形成有开口部307。
其它结构与实施方式三十三相同。
在本方式中,能增大比较容易与制冷剂碰撞的突出部306的表面积。因此,能增大制冷剂与内部翅片304的导热面积。
此外,能简化扩散部305的结构,从而能容易地制造内部翅片304。其结果是,能得到生产率优异的部件冷却装置310。
除此以外,具有与实施方式三十三相同的作用效果。
(实施方式三十五)
如图78所示,本方式是具有使突出部306的一部分弯曲并向分支流路337侧延伸的延伸部306a的方式。
即,使以相对于侧壁部402倾斜的方式突出的突出部306的一部分在沿着底壁部401的方向上延伸而形成有延伸部306a。
其它结构与实施方式三十四相同。
在本方式中,由于设有延伸部306a,相应地能增大突出部306的与制冷剂的导热面积。
除此以外,具有与实施方式三十四相同的作用效果。
另外,上述实施方式三十五与实施方式三十四相同地,突出部306形成于从单位侧壁部402a的一端到中央部之间的整个区域。但是,作为实施方式三十五的变形例,也可以设为如图79所示,与实施方式三十三相同地,在单位侧壁部402a的中央部的一部分形成突出部306并且设有延伸部306a的方式。
(实施方式三十六)
如图80所示,本方式是突出部306在板厚方向上弯曲的方式。
即,突出部306具有向开口部307侧凸出的曲面部。
此外,在侧壁部402的与突出部306连接的连接部的相反一侧的底壁部401与开口部307的一端之间存在台阶。
其它结构与实施方式三十三相同。
在本方式中,可以增大突出部306的与制冷剂的导热面积。此外,能容易形成突出部306。
除此以外,具有与实施方式三十三相同的作用效果。
(实施方式三十七)
如图81所示,本方式是相对于实施方式三十六改变了突出部306的方向的方式。
即,突出部306的与侧壁部402连接的连接部位于制冷剂流路330的上游侧。
除此以外,具有与实施方式三十六相同的结构和作用效果。
(实施方式三十八)
如图82所示,本方式也是相对于实施方式三十六改变了突出部306的方向的方式。
但是,在本方式中,一部分突出部306的与侧壁部402连接的连接部位于制冷剂流路330的下游侧。
具体地,对于配置于上游侧的扩散部305的突出部306,与侧壁部402连接的连接部位于上游侧,对于配置于下游侧的扩散部305的突出部306,与侧壁部402连接的连接部位于下游侧。
除此以外,具有与实施方式三十六相同的结构和作用效果。
(实施方式三十九)
如图83所示,本方式也是相对于实施方式三十六改变了突出部306的方向的方式。
但是,在本方式中,任意突出部306的与侧壁部402连接的连接部均位于制冷剂流路330的下游侧。
除此以外,具有与实施方式三十六相同的结构和作用效果。
(实施方式四十)
如图84所示,本方式是在扩散部305没有设置突出部306的方式。
即,与实施方式三十三不同,扩散部305不具有突出部306。此外,通过形成于侧壁部402的开口部307构成扩散部305。另外,在本方式中,开口部307具有大致矩形形状。
其它结构与实施方式三十三相同。
在本方式中,可以简化扩散部305。其结果是,能提高部件冷却装置310的生产率,并且能降低制造成本。
除此以外,具有与实施方式三十三相同的作用效果。
(实施方式四十一)
如图85所示,本方式也是在扩散部305没有设置突出部306的方式。
在本方式中,构成扩散部305的开口部307的形状为大致圆形。
其它结构与实施方式四十相同。
在本方式中,也能得到与实施方式四十相同的作用效果。
(实施方式四十二)
如图86、图87所示,本方式是扩散部305具有形成于内部翅片304的一部分的开口部307和封闭开口部307的盖部308的方式。
盖部308构成为当规定的压力作用于板厚方向上时发生弹性变形。
即,如图86所示,当规定压力没有作用于盖部308时,盖部308处于封闭开口部307的状态。例如,在制冷剂未沸腾的非沸腾状态下,作用于盖部308的压力低于规定的压力,盖部308封闭开口部307。由此,制冷剂也在扩散部305中流过各分支流路337。即,在扩散部305中,不向其他分支流路337扩散而流过分支流路337。
另一方面,如图87所示,当规定的压力作用于盖部308时,盖部308发生弹性变形,使开口部307敞开。例如,在制冷剂沸腾的沸腾状态下,作用于盖部308的压力在规定的压力以上,使盖部308在厚度方向上发生弹性变形,从而使开口部307露出。由此,制冷剂(尤其是蒸汽)在扩散部305中在分支流路337之间移动。
此外,当沸腾状态平息并且作用于盖部308的压力低于规定的压力时,盖部308再次封闭开口部307。由此,制冷剂再次流过各分支流路337。
另外,当作用于盖部308的压力低于规定的压力时,盖部308既可以完全封闭开口部307,也可以不完全封闭开口部307。只要使作用于盖部308的压力低于规定的压力时的开口部307的敞开程度比作用于盖部308的压力在规定的压力以上时的开口部307的敞开程度小即可。
其它结构与实施方式三十三相同。
在本方式中,制冷剂可以在非沸腾状态等平常时流过各分支流路337。因此,能减小流路阻力,并且能容易使Z方向上的制冷剂的流量均匀化。其结果是,容易提高电子部件的整体的冷却性能。
此外,当制冷剂沸腾时,能通过使扩散部305如上所述地发挥作用来将蒸气向Z方向的外侧释放。因此,在沸腾状态下也能提高冷却性能。
除此以外,具有与实施方式三十三相同的作用效果。
另外,在本方式中,可以适当地改变开口部307和盖部308的形状。
另外,虽然在上述各实施方式中,示出了将第一电子部件321和第二电子部件322分别分开配置于单独的部件模块320的方式,但是也可以设为在使第一电子部件和第二电子部件内置于一个部件模块的基础上,与冷却管热接触。
虽然基于实施例对本发明进行了记述,但是应当理解为本发明并不限定于上述实施例、结构。本发明也包含各种各样的变形例、等同范围内的变形。除此之外,各种各样的组合、方式、进一步包含有仅一个要素、一个以上或一个以下的其它组合、方式也属于本发明的范畴、思想范围。

Claims (32)

1.一种热交换器(1),是使被冷却对象(20、ARc)与液体的制冷剂进行热交换来进行冷却的热交换器,所述热交换器包括:
热交换器主体(14),该热交换器主体具有供制冷剂流通的流通路径(140),使在所述流通路径中流动的制冷剂与所述被冷却对象进行热交换;
制冷剂供给泵(12),该制冷剂供给泵向所述热交换器主体供给制冷剂;
堆积判断部(100c),该堆积判断部对异物堆积条件是否成立进行判断,在预测到在所述流通路径的至少一部分堆积有异物时所述异物堆积条件成立;以及
处理执行部(100a),该处理执行部在所述异物堆积条件成立时,执行使堆积于所述流通路径的异物剥离来清洗所述流通路径的异物清洗处理,
所述处理执行部在所述异物清洗处理中使来自所述制冷剂供给泵的制冷剂的供给量变小,以使制冷剂处于具有泡核沸腾区域的过热度的状态。
2.如权利要求1所述的热交换器,其特征在于,
所述处理执行部在所述异物清洗处理中,将由制冷剂的沸腾曲线表示的从饱和开始点到停烧点的范围中的、比所述饱和开始点更接近停烧点的过热度设为目标过热度,并使来自所述制冷剂供给泵的制冷剂的供给量变小,以使制冷剂的过热度接近所述目标过热度。
3.如权利要求1或2所述的热交换器,其特征在于,
包括计算部(100b),该计算部基于流入所述热交换器主体的制冷剂的流量和所述热交换器主体的压力损失中的至少一方来计算所述流通路径中的堵塞程度,
所述异物堆积条件包括当所述堵塞程度超过规定的堵塞阈值时成立的条件。
4.如权利要求1~3中任一项所述的热交换器,其特征在于,
所述异物堆积条件包括从开始使用所述热交换器主体起的经过时间或从上次执行所述异物清洗处理起的经过时间超过规定的基准时间时成立的条件。
5.如权利要求1~4中任一项所述的热交换器,其特征在于,
包括调节部(22、DC),该调节部调节所述被冷却对象的发热量,
所述处理执行部在所述异物清洗处理中通过所述调节部来增大所述被冷却对象的发热量。
6.如权利要求5所述的热交换器,其特征在于,
在即使减少来自所述制冷剂供给泵的制冷剂的供给量,制冷剂也不会处于具有泡核沸腾区域的过热度的状态的情况下,所述处理执行部通过所述调节部来增大所述被冷却对象的发热量。
7.如权利要求1~6中任一项所述的热交换器,其特征在于,
包括负载判断部(100e),该负载判断部对低负载条件是否成立进行判断,在预测到包括所述被冷却对象的设备的负载低于规定的基准负载时所述低负载条件成立,
所述处理执行部在所述异物堆积条件成立且所述低负载条件成立时执行所述异物清洗处理。
8.如权利要求7所述的热交换器,其特征在于,
所述低负载条件包括执行所述异物清洗处理之前的制冷剂在饱和温度以下时成立的条件。
9.如权利要求1~8中任一项所述的热交换器,其特征在于,
所述热交换器主体由部件冷却器构成,该部件冷却器将由于通电而发热的电子部件(20)作为所述被冷却对象,通过与制冷剂的热交换来冷却所述电子部件。
10.如权利要求1~8中任一项所述的热交换器,其特征在于,
所述热交换器主体由中间冷却器(14A)构成,该中间冷却器将通过增压器(SC)使内燃机(EG)增压的增压进气(Arc)作为所述被冷却对象,通过与制冷剂的热交换来冷却所述增压进气。
11.如权利要求1~10中任一项所述的热交换器,其特征在于,
所述制冷剂由包含抑制生锈的防锈剂的防冻液构成。
12.一种热交换器(210、210A、210B、210C、210D、210E、210F、210G、210H),包括:
流路管(220),该流路管具有成为对于外部的热交换器对象物(201)的热交换面(220a)的外表面;以及
板状的分隔构件(223),该板状的分隔构件将所述流路管的管内分隔成供热介质(C)流动的多个流路(228、229),
在所述分隔构件设有使多个所述流路中的至少两个流路连通的连通孔(224、224A、224B、224C)。
13.如权利要求12所述的热交换器,其特征在于,
在所述流路管的管内包括内翅片(225、226、225A、226A),该内翅片设置成将多个所述流路分别分割为多个细流路(228a、229a)。
14.如权利要求13所述的热交换器,其特征在于,
所述内翅片构成为,具有交替地形成有多个与所述分隔构件相对的凸部(225a、226a)和凹部(225b、226b)的波型截面形状,并在所述凸部处与所述分隔构件接合。
15.如权利要求14所述的热交换器,其特征在于,
所述连通孔设于所述分隔构件中的与所述内翅片的所述凸部接合的接合部(223a)。
16.如权利要求14所述的热交换器,其特征在于,
所述连通孔设于所述分隔构件中的没有与所述内翅片的所述凸部接合的非接合部(223b)。
17.如权利要求13~16中任一项所述的热交换器,其特征在于,
当将所述分隔构件的所述连通孔设为第一连通孔时,在所述内翅片设有使多个所述细流路中的彼此相邻的两个细流路连通的第二连通孔(225c、226c)。
18.如权利要求12~17中任一项所述的热交换器,其特征在于,
所述连通孔构成为内周面(224a)的表面积(Sa)超过开口部(224b)的开口面积(Sb)的两倍。
19.如权利要求12~18中任一项所述的热交换器,其特征在于,
所述连通孔构成为相对于所述分隔构件的厚度方向(X)倾斜地延伸。
20.如权利要求12~19中任一项所述的热交换器,其特征在于,
所述连通孔构成为螺纹孔。
21.如权利要求12~20中任一项所述的热交换器,其特征在于,
所述连通孔设于所述分隔构件中的与所述热交换对象物相对的相对区域(T)。
22.一种热交换器(301),具有:
冷却管(303),该冷却管在内部设有供制冷剂流通的制冷剂流路(330);以及
配置成与所述冷却管的冷却面(331)热接触的第一电子部件(321)和第二电子部件(322),
所述第一电子部件相对于所述第二电子部件配置于所述制冷剂流路的上游侧,
所述制冷剂流路具有:比所述第一电子部件靠下游侧且比所述第二电子部件靠上游侧的中间区域(303M);所述第一电子部件的上游端与下游端之间的上游侧区域(303U);以及所述第二电子部件的上游端与下游端之间的下游侧区域(303D),
在所述中间区域设有流体二极管部(332),该流体二极管部使从所述下游侧区域朝向所述上游侧区域的方向上的流路阻力比从所述上游侧区域朝向所述下游侧区域的方向上的流路阻力大。
23.如权利要求22所述的热交换器,其特征在于,
所述流体二极管部由倾斜翅片(341)和连接翅片(342)构成,所述倾斜翅片具有相对于所述制冷剂流路的流路方向(Y)倾斜的部分,所述连接翅片在所述倾斜翅片的比下游侧端部靠近上游侧的位置与所述倾斜翅片连接,所述连接翅片形成为从与所述倾斜翅片连接的连接部向下游侧延伸。
24.如权利要求22或23所述的热交换器,其特征在于,
在所述制冷剂流路配置有波型的波纹翅片(304W),从所述冷却面的法线方向(X)观察时,所述波纹翅片的相对于流路方向的倾斜方向交替改变,所述流体二极管部形成于所述波纹翅片的一部分。
25.如权利要求22~24中任一项所述的热交换器,其特征在于,
所述流体二极管部包括导向面(332b),在与所述制冷剂流路的流路方向和所述冷却面的法线方向这两者正交的宽度方向(Z)上,所述导向面将所述制冷剂从外侧向内侧引导。
26.如权利要求22~25中任一项所述的热交换器,其特征在于,
所述冷却管以与所述制冷剂流路的流路方向和所述冷却面的法线方向这两者正交的宽度方向为铅垂方向的姿势配置,所述制冷剂流路在所述中间区域中形成有上下连通部(335),该上下连通部(335)在铅垂方向上从所述第一电子部件的中央的下侧连通到所述第二电子部件的上端的上侧。
27.如权利要求26所述的热交换器,其特征在于,
在所述上下连通部的下游侧形成有所述流体二极管部。
28.一种热交换器(310),具有:
冷却管(303),该冷却管在内部设有供制冷剂流通的制冷剂流路(330);以及
配置成与所述冷却管的冷却面(331)热接触的第一电子部件(321)和第二电子部件(322),
所述第一电子部件相对于所述第二电子部件配置于所述制冷剂流路的上游侧,
所述冷却管具有内部翅片(304),该内部翅片将所述制冷剂流路分隔成沿着流路方向(Y)并行的多个分支流路(337),
所述制冷剂流路具有:比所述第一电子部件靠下游侧且比所述第二电子部件靠上游侧的中间区域(303M);所述第一电子部件的上游端与下游端之间的上游侧区域(303U);以及所述第二电子部件的上游端与下游端之间的下游侧区域(303D),
所述内部翅片仅在所述上游侧区域、所述中间区域和所述下游侧区域中的所述中间区域设置有使相邻的所述分支流路连通的扩散部(305)。
29.如权利要求28所述的热交换器,其特征在于,
所述内部翅片具有波型的波纹翅片(304W),从所述冷却面的法线方向观察时,所述波纹翅片的相对于流路方向的倾斜方向交替改变,所述扩散部形成于所述波纹翅片的一部分。
30.如权利要求28或29所述的热交换器,其特征在于,
所述扩散部具有突出部(306),该突出部使所述内部翅片的一部分向任意的所述分支流路侧突出。
31.如权利要求30所述的热交换器,其特征在于,
所述突出部在板厚方向上弯曲。
32.如权利要求28或29所述的热交换器,其特征在于,
所述扩散部具有形成于所述内部翅片的一部分的开口部和封闭该开口部的盖部,所述盖部构成为在规定的压力作用于板厚方向时发生弹性变形。
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