CN114746711A - 冷却装置及功率转换装置 - Google Patents

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中嶋幸夫
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Abstract

本发明的冷却装置(1)包括受热框(11)以及一部分安装于受热框(11)、在远离受热框(11)的方向上延伸并密封有制冷剂(13)的至少一个热管(12)。冷却装置(1)还包括设置在热管(12)中的至少任一个的内部、在远离受热框(11)的方向上延伸的至少一个导热构件(15)以及安装于热管(12)的外表面的翅片(14)。导热构件(15)的一端与热管(12)的安装于受热框(11)的一部分的内壁相邻，导热构件(15)的另一端位于比翅片(14)更远离受热框(11)的位置。

Description

冷却装置及功率转换装置
技术领域
本公开涉及冷却装置及功率转换装置。
背景技术
有些功率转换装置中具有冷却装置，其热连接到作为发热体的电子元件，以防止通电时的发热导致电子元件的损伤。冷却装置将从电子元件传递的热量散热到周围的空气中来冷却电子元件。在专利文献1中公开了这种功率转换装置的一个示例。专利文献1中公开的功率转换装置包括固定有电子元件的受热构件、多个热管和多个散热翅片。多个热管分别安装于受热框，并在远离受热框的方向上延伸。
制冷剂密封在各热管中。制冷剂从电子元件经由受热构件传递热量并汽化。汽化后的制冷剂在热管的内部向前端移动，同时经由热管和安装在热管上的多个散热片将热量传递到周围的空气。通过向空气传递热量，制冷剂的温度下降，制冷剂液化。液化后的制冷剂沿着热管流向受热块。由此，制冷剂重复汽化和液化并在热管的内部循环，从而使电子元件冷却。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4929325号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
当专利文献1公开的功率转换装置所具有的热管设置在与制冷剂熔点以下的空气相接触的场所时，通过热管和散热翅片进行散热并液化的制冷剂有时会冻结。例如，当纯水作为制冷剂密封在热管中、而热管设置在与0摄氏度以下的空气相接处的场所时，密封到热管的内部的纯水有时会在热管的前端冻结。如果制冷剂在热管的前端冻结，则制冷剂无法返回到受热框，因此，电子元件产生的热量有时无法经由受热框传递给制冷剂。因此，有时电子元件中产生的热量无法经由在热管内循环的制冷剂从热管和散热翅片散热，导致无法对电子元件进行冷却。
本公开是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种冷却装置和功率转换装置，即使在制冷剂有可能冻结的低温环境下也能够对发热体进行冷却。
用于解决技术问题的技术手段
为了达成上述目的，本公开的冷却装置包括受热框、至少一个热管、至少一个导热构件以及翅片。受热框安装有发热体。至少一个热管的一部分安装于受热框，在远离受热框的方向上延伸，并在内部密封有制冷剂。至少一个导热构件设置在热管中的至少任一个的内部，并在远离受热框的方向上延伸。翅片安装于热管的外表面。导热构件的一端与热管的安装于受热框的一部分的内壁相邻。另外，导热构件的另一端位于比翅片更远离受热框的位置。
发明效果
本公开所涉及的冷却装置包括设置在热管内部的导热构件。通过设置导热构件，从而能快速融化热管内部所冻结的制冷剂。其结果是，即使在低温环境下也能够冷却发热体。
附图说明
图1是实施方式1所涉及的功率转换装置的电路图。
图2是实施方式1所涉及的功率转换装置的剖视图。
图3是实施方式1所涉及的功率转换装置的图2的A-A线向视剖视图。
图4是实施方式1所涉及的冷却装置的立体图。
图5是实施方式1所涉及的冷却装置的图4的B-B线向视剖视图。
图6是表示实施方式1所涉及的冷却装置所具有的制冷剂冻结后的状态的图。
图7是实施方式2所涉及的冷却装置的剖视图。
图8是实施方式3所涉及的冷却装置的剖视图。
图9是实施方式4所涉及的导热构件的俯视图。
图10是实施方式5所涉及的冷却装置的剖视图。
图11是实施方式5所涉及的导热构件的俯视图。
图12是实施方式6所涉及的冷却装置的剖视图。
图13是实施方式6所涉及的热管的图12的C-C线向视剖视图的局部图。
图14是实施方式7所涉及的冷却装置的剖视图。
图15是实施方式7所涉及的热管的图14的D-D线向视剖视图的局部图。
图16是实施方式所涉及的冷却装置的第一变形例的剖视图。
图17是实施方式所涉及的冷却装置的第二变形例的剖视图。
图18是实施方式所涉及的热管的第一变形例的剖视图。
图19是实施方式所涉及的热管的第二变形例的剖视图。
图20是实施方式所涉及的冷却装置的第三变形例的立体图。
图21是实施方式所涉及的冷却装置的第三变形例的图20的E－E线向视剖视图。
图22是实施方式所涉及的冷却装置的第四变形例的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本公开的实施方式所涉及的冷却装置和功率转换装置。另外，对图中相同或等同的部分标注相同的标号。
(实施方式1)
以搭载于铁路车辆的功率转换装置为例，对实施方式1所涉及的功率转换装置以及用于冷却功率转换装置所具备的发热体的冷却装置进行说明。
图1所示的功率转换装置30将从未示出的电源提供的直流电转换为用于提供给作为负载的电动机M1的三相交流电，并且将三相交流电提供给电动机M1。电动机M1例如是三相感应电动机。
详细而言，功率转换装置30包括连接到电源的一次端子31a、接地的一次端子31b、两端连接到一次端子31a、31b的滤波电容器FC1以及将从电源提供的直流电转换为三相交流电并提供给电动机M1的功率转换部32。功率转换部32具有对应于U相的开关元件33a、33b、对应于V相的开关元件33c、33d以及对应于W相的开关元件33e、33f。通过未图示的开关控制部切换开关元件33a-33f的导通关断，功率转换部32将从电源提供的直流电转换为三相交流电并提供给电动机M1。
为了防止在功率转换部32通电时因电子元件发热而导致电子元件发生故障，功率转换装置30具备冷却装置。详细而言，如图2和图2的A-A线向视剖视图即图3所示那样，功率转换装置30包括作为发热体的电子元件33、将电子元件33收容在内部并具有开口34a的壳体34、在堵住壳体34的开口34a的状态下安装于壳体34的冷却装置1以及覆盖冷却装置1的盖35。
电子元件33表示开关元件33a-33f、二极管和晶闸管等任意发热体。另外，电子元件33安装于后述冷却装置1所具有的受热框11的第一主表面11a。
壳体34的开口34a被冷却装置1的受热框11的第一主表面11a所堵住。开口34a被冷却装置1堵住，由此抑制了空气、水分、灰尘等流入壳体34的内部。
盖35在相对的两个表面上具有进/排气口35a。从一个进/排气口35a流入的冷却风在与冷却装置1接触的同时流动，并从另一个进/排气口35a排出。电子元件33中产生的热量经由冷却装置1传递到冷却风，从而冷却电子元件33。
如图2、3、4和图4的B-B线向视剖视图即图5所示那样，冷却装置1包括：安装有电子元件33的受热框11；以及至少一个热管12，该热管12的一部分安装于受热框11、且在远离受热框11的方向上延伸。制冷剂13密封在各热管12的内部。冷却装置1还包括安装在热管12的外表面的翅片14、以及设置在热管12的至少任一个的内部的至少一个导热构件15。为了避免图的复杂化，在图4中省略了翅片14的描述。稍后将详细描述，但由于冷却装置1具备导热构件15，即使在冷却装置1处于低温环境中且制冷剂13冻结的情况下，也能够迅速融化制冷剂13并冷却电子元件33。
对于具有上述结构的冷却装置1的各部分，以冷却装置1包括四个热管12的结构为例进行说明。另外，图2至图5中，Z轴表示垂直方向。X轴在分别与受热框11的第一主表面11a和第二主表面11b正交的方向上延伸。Y轴与X轴和Z轴正交。
受热框11在X轴的延伸方向上具有相对的第一主表面11a和第二主表面11b。电子元件33安装于第一主表面11a。在第二主表面11b上形成有供热管12插入的槽11c。另外，受热框11由热导率较高的材料、例如铜、铝等金属形成。
各热管12具有母管12a以及与母管12a连通的多个支管12b。详细而言，各热管12具有母管12a和四个支管12b。母管12a插入到形成在受热框11上的槽11c中，并通过基于粘合剂的粘合、焊接等任意固定方法固定到受热框11。另外，母管12a在一部分露出的状态下固定到受热框11。母管12a由热导率较高的材料、例如铜、铝等金属形成。
支管12b通过熔接、焊接等固定到母管12a并与母管12a连通。此外，支管12b在远离受热框11的方向上延伸，详细而言，在远离第二主表面11b的方向上延伸。另外，支管12b由热导率较高的材料、例如铜、铝等金属形成。
制冷剂13密封在各热管12中。常温下，制冷剂13以气液两相的状态存在。另外，制冷剂13是通过从电子元件33传递的热量汽化、并经由热管12和翅片14向冷却装置1周围的空气散热而液化的物质，例如为水。
各翅片14安装到热管12的外表面。详细而言，翅片14具有贯通孔，并且在支管12b通过贯通孔的状态下固定到支管12b。另外，翅片14由热导率较高的材料、例如铜、铝等金属形成。当功率转换装置30搭载于车辆时，优选在翅片14的主表面沿着车辆的行进方向的方向上设置功率转换装置30。如上所述，通过设置功率转换装置30，从而行驶风在翅片14之间平稳地流动，冷却装置1的冷却效率变高。
导热构件15设置在热管12中的至少任意一个的内部。此外，导热构件15在远离受热框11的方向上延伸，详细而言，在远离第二主表面11b的方向上延伸。导热构件15由热导率较高的材料、例如铜、铝等金属形成。另外，导热构件15的热导率的值优选为热管12的热导率的值以上。例如，导热构件15可以由与热管12相同的材料形成。
导热构件15的一端与热管12的安装于受热框11的一部分内壁相邻。详细而言，导热构件15的一端与母管12a的内壁相邻。另外，导热构件15的另一端位于比翅片14更远离受热框11的位置。然后，导热构件15将热量从一端向另一端传递。另外，导热构件15的另一端优选为与热管12的远离受热框11的前端相邻。换言之，优选为导热构件15的另一端与支管12b的前端、即支管12b的远离受热框11的一端的内壁相邻。具体地，优选为导热构件15的另一端与支管12b的前端相邻，以使得热量能够传递到在支管12b的前端处冻结的制冷剂13。
实施方式1中，在各支管12b的内部设置具有棒状形状的导热构件15，导热构件15的一端通过熔接、焊接等固定到安装有支管12b的母管12a的内壁。此外，导热构件15的另一端位于与支管12b的前端相邻的位置。另外，导热构件15优选为不妨碍后述的制冷剂13的循环的形状。例如，导热构件15的内径可以为支管12b的内径的20％以下。通过设置导热构件15，从而如后述那样，可以融化在支管12b的前端冻结的制冷剂13，即使在低温环境下也能冷却电子元件33。
对具有上述结构的冷却装置1冷却电子元件33的机制进行说明。当电子元件33发热时，热量从电子元件33经由受热框11和母管12a传递到制冷剂13。其结果是制冷剂13的温度上升，制冷剂13的一部分汽化。汽化后的制冷剂13从母管12a流入支管12b，并进一步在支管12b的内部朝向支管12b的垂直方向上端移动。
在支管12b的内部朝向支管12b的垂直方向上端移动的期间，制冷剂13经由支管12b和翅片14向冷却装置1周围的空气散热。通过制冷剂13的散热，制冷剂13的温度降低。其结果是，制冷剂13液化。液化后的制冷剂13沿着支管12b的内壁返回母管12a。当从电子元件33经由受热框11传递热量时，液化后的制冷剂13再次汽化，流入支管12b，并朝向支管12b的垂直方向上端移动。通过制冷剂13重复地循环上述汽化和液化，从而电子元件33所产生的热量被散热到冷却装置1周围的空气中，具体而言、被散热到支管12b和翅片14周围的空气中，由此电子元件33被冷却。
另外，当电子元件33发热、热量从电子元件33经由受热块11和母管12a传递到制冷剂13时，未汽化的制冷剂13、即液体状态的制冷剂13产生温差，从而产生对流。通过对流，制冷剂13在Y轴方向上扩散并传递从电子元件33传递来的热量，因此，电子元件33高效地被冷却。
在制冷剂13冻结的状态下，并不会发生上述制冷剂13的循环和对流，因此，冷却装置1无法冷却电子元件33。具体地，当冷却装置1周围的空气为零摄氏度以下时，作为水的制冷剂13有时会冻结。例如，如图6所示，制冷剂13有时会冻结并附着在支管12b的前端的内壁上。为了抑制因制冷剂13的冻结而引起的冷却装置1的冷却效率的下降，需要使制冷剂13融化。
对使冻结后的制冷剂13融化的冷却装置1的机制进行说明。当电子元件33发热时，热量经由受热框11和母管12a传递到导热构件15的与受热框11相邻的一端。然后，热量从导热构件15的一端传递到另一端，并且热量从导热构件15的另一端传递到附着在支管12b的前端的内壁上的冻结后的制冷剂13。
在不包括导热构件15的现有冷却装置中，热管在低温环境下产生温差，制冷剂有时在热管的前端冻结。该情况下，需要经由热管将热量传递给制冷剂来使制冷剂融化，但从电子元件传递到热管的热量在到达热管前端之前会被散热到外部的空气中。因此，现有的冷却装置无法快速融化冻结的制冷剂。其结果是，有时制冷剂无法返回到受热框，电子元件产生的热量有时无法经由受热框传递给制冷剂。因此，电子元件所产生的热量有时无法经由制冷剂从热管和散热翅片散热，从而导致无法冷却电子元件。
另一方面，由于实施方式1所涉及的冷却装置1包括导热构件15，因此与现有的冷却装置相比，可将热量快速地传递到冻结的制冷剂13，而不受外部空气的影响。其结果是，冷却装置1能快速融化冻结的制冷剂13。此外，由于包括导热构件15，热管12的温差小于现有的冷却装置。因此，即使在低温环境中，冷却装置1的制冷剂13也能够循环，并且能够冷却电子元件33。
如以上所说明的那样，根据本实施方式1所涉及的冷却装置1，由于包括导热构件15，从而能够快速地融化冻结的制冷剂13。其结果是，即使在低温环境中，也能够通过冷却装置1来进行电子元件33的冷却。
(实施方式2)
导热构件15的形状和固定方法只要是能够融化冻结的制冷剂13的形状和固定方法，则可以是任意的。图7所示的实施方式2所涉及的冷却装置2除了实施方式1所涉及的冷却装置1的结构之外，还包括固定在支管12b的前端的内壁的隔热材料16。另外，冷却装置2冷却电子元件33的机制以及冷却装置2融化冻结的制冷剂13的机制与冷却装置1相同。
隔热材料16例如通过粘合剂粘合到支管12b的前端的内壁。隔热材料16具有供导热构件15嵌合的嵌合孔16a。另外，隔热材料16由热导率较低的材料、例如树脂、橡胶等形成。由于隔热材料16的热导率较低，因此，冷却装置2周围的空气的热量很难传递到嵌合在隔热材料16中的导热构件15。因此，当融化冻结的制冷剂13时，导热构件15不容易受到冷却装置2周围的空气的温度的影响。
导热构件15的一端与实施方式1同样地固定在母管12a的内壁。另外，导热构件15的另一端插入隔热材料16的嵌合孔16a中并嵌合。由此，导热构件15的两端被固定。与实施方式1相同，导热构件15将热量从一端传递到另一端。
如以上所说明的那样，根据本实施方式2所涉及的冷却装置2，通过在多个部位处固定导热构件15，从而在冷却装置1设置在受到振动的场所的情况下，导热构件15受到振动而与热管12接触并损坏的情况得到抑制。
此外，通过使导热构件15嵌合到隔热材料16来固定导热构件15，从而导热构件15能够在不受冷却装置2周围的空气温度的影响的情况下融化冻结的制冷剂13。
(实施方式3)
导热构件15的形状和固定方法只要是能够融化冻结的制冷剂13的形状和固定方法，则是任意的。图8所示的实施方式3所涉及的冷却装置3包括分别设置在热管12中的至少任一个的内部的至少一个导热构件17。另外，冷却装置3冷却电子元件33的机制和冷却装置3融化冻结的制冷剂13的机制与冷却装置1相同。
导热构件17设置在热管12中的至少任一个的内部，在远离受热框11的方向上延伸，详细而言，在远离第二主表面11b的方向上延伸。另外，导热构件17由热导率较高的材料、例如铜、铝等金属形成。此外，导热构件17的热导率的值优选为热管12的热导率的值以上。例如，导热构件17可以由与热管12相同的材料形成。
导热构件17的一端与热管12的安装到受热框11的一部分内壁相邻。详细地，导热构件17的一端与母管12a的内壁相邻。另外，导热构件17的另一端位于比翅片14更远离受热框11的位置。然后，导热构件17将热量从一端传递到另一端。另外，导热构件17的另一端优选为与热管12的远离受热框11的前端、即支管12b的前端的内壁相邻。具体地，导热构件17的另一端优选为与支管12b的前端相邻，以使得热量能够传递到在支管12b的前端处冻结的制冷剂13。
实施方式3中，在各支管12b的内部设置具有前端较细的棒状形状的导热构件17，导热构件17的一端通过熔接、焊接等固定到安装有支管12b的母管12a的内壁。另外，导热构件17的另一端位于与支管12b的前端相邻的位置。通过设置导热构件17，可以融化在支管12b的前端冻结的制冷剂13，即使在低温环境下也能冷却电子元件33。
如果在制冷剂13反复汽化和液化而在支管12b内部循环的期间热量传递到支管12b的前端，则由于翅片14未安装在支管12b的前端，因此冷却效率降低。在实施方式3中，与导热构件17的一端的延伸方向正交的截面的面积大于与导热构件17的另一端的延伸方向正交的截面的面积。因此，与冷却装置1相比，热量不易从导热构件17传递到支管12b的前端，在制冷剂13反复汽化和液化而在支管12b内部循环的期间抑制了冷却效率的降低。另外，导热构件17的另一端具有能够融化冻结的制冷剂13的程度的截面大小即可。
如以上所说明的那样，根据本实施方式3所涉及的冷却装置3，由于包括导热构件17，从而能够抑制在制冷剂13反复汽化和液化而在支管12b的内部循环的期间的冷却效率的降低，同时即使在低温环境下，也能够通过冷却装置3来冷却电子元件33。
(实施方式4)
在实施方式4中，说明能够快速融化冻结的制冷剂13的导热构件的变形例。实施方式4所涉及的冷却装置3的构造在具备图9所示的导热构件18这一点上与实施方式3所涉及的冷却装置3不同另外，冷却装置3冷却电子元件33的机制和冷却装置3融化冻结的制冷剂13的机制与冷却装置1相同。
导热构件18设置在热管12中的至少任一个的内部，在远离受热框11的方向上延伸，详细而言，在远离第二主表面11b的方向上延伸。另外导热构件18由热导率较高的材料、例如铜、铝等金属形成。此外，导热构件18的热导率的值优选为热管12的热导率的值以上。例如，导热构件18可以由与热管12相同的材料形成。
导热构件18的一端与热管12的安装到受热框11的一部分内壁相邻。详细地，导热构件18的一端与母管12a的内壁相邻。另外，导热构件18具有至少一个分支，并具有位于比翅片14更远离受热框11的位置的多个另一端。然后，导热构件18将热量从一端传递到多个另一端。另外，导热构件18的多个另一端优选为与热管12的远离受热框11的前端、即支管12b的前端的内壁相邻。具体地，导热构件18的多个另一端优选为与支管12b的前端相邻，以使得热量能够传递到在支管12b的前端处冻结的制冷剂13。
由于导热构件18具有至少一个分支，因此导热构件18的表面积大于导热构件17的表面积。其结果是，与导热构件17相比，能够快速融化冻结的制冷剂13。
实施方式4中，在各支管12b的内部设置具有分支的导热构件18，导热构件18的一端通过熔接、焊接等固定到安装有支管12b的母管12a的内壁。另外，导热构件18的多个另一端位于与支管12b的前端相邻的位置。另外，导热构件18具有随着朝向多个另一端中的每一个而变细的形状。通过设置导热构件18，从而能够融化在支管12b的前端冻结的制冷剂13，即使在低温环境下也能冷却电子元件33。
如以上所说明的那样，根据本实施方式4所涉及的冷却装置3，由于包括具有分支的导热构件18，导热构件18的表面积变大，能够快速融化冻结的制冷剂13。其结果是，即使在低温环境下，也能够通过冷却装置3来冷却电子元件33。
(实施方式5)
在实施方式5中，说明能够快速融化冻结的制冷剂13的导热构件的其他变形例。图10所示的实施方式5所涉及的冷却装置4如图10及图11所示那样，具备呈螺旋状延伸的导热构件19。另外，冷却装置4冷却电子元件33的机制和冷却装置4融化冻结的制冷剂13的机制与冷却装置1相同。
导热构件19设置在热管12中的至少任一个的内部，在远离受热框11的方向上延伸，详细而言，在远离第二主表面11b的方向上呈螺旋状延伸。另外导热构件19由热导率较高的材料、例如铜、铝等金属形成。另外，导热构件19的热导率的值优选为热管12的热导率的值以上。例如，导热构件19可以由与热管12相同的材料形成。
导热构件19的一端与热管12的安装到受热框11的一部分内壁相邻。详细地，导热构件19的一端与母管12a的内壁相邻。另外，导热构件19的另一端位于比翅片14更远离受热框11的位置。然后，导热构件19将热量从一端传递到另一端。另外，导热构件19的另一端优选为与热管12的远离受热框11的前端、即支管12b的前端的内壁相邻。具体地，导热构件19的另一端优选为与支管12b的前端相邻，以使得热量能够传递到在支管12b的前端处冻结的制冷剂13。
导热构件19优选为与支管12b的侧表面的内壁相邻。具体地，导热构件19优选为与支管12b的侧表面的内壁相邻，以使得热量能够传递到附着在支管12b的侧表面的内壁的冻结后的制冷剂13。
在实施方式5中，在各支管12b的内部设置呈螺旋状延伸的导热构件19，导热构件19的一端通过熔接、焊接等固定到安装有支管12b的母管12a的内壁。另外，导热构件19的另一端位于与支管12b的前端相邻的位置。通过设置导热构件19，能够融化在支管12b的前端冻结的制冷剂13，即使在低温环境下也能冷却电子元件33。
如以上所说明的那样，根据本实施方式5所涉及的冷却装置4，由于包括呈螺旋状延伸导热构件19，从而能够快速融化冻结的制冷剂13。另外，与实施方式1所涉及的冷却装置相比，导热构件19位于靠近支管12b的侧表面的内壁的位置，因此，能够快速融化附着在支管12b的侧表面的内壁上的冻结的制冷剂13。其结果是，即使在低温环境下，也能够通过冷却装置4来冷却电子元件33。
(实施方式6)
在实施方式6中，说明能够快速融化冻结的制冷剂13的导热构件的其他变形例。图12所示的实施方式6所涉及的冷却装置5包括由具有曲面的板状构件形成的导热构件20。另外，冷却装置5冷却电子元件33的机制和冷却装置5融化冻结的制冷剂13的机制与冷却装置1相同。
导热构件20设置在热管12中的至少任一个的内部，在远离受热框11的方向上延伸，详细而言，在远离第二主表面11b的方向上延伸。具体地，导热构件20如图12中的C-C线向视剖视图的局部图即图13所示那样，由具有沿着热管12的内壁并与其隔着间隔的曲面的板状构件形成。具体地，导热构件20具有由包含中心轴的表面将圆筒分成两部分而得的形状。另外导热构件20由热导率较高的材料、例如铜、铝等金属形成。另外，导热构件20的热导率的值优选为热管12的热导率的值以上。例如，导热构件20可以由与热管12相同的材料形成。
导热构件20的一端与热管12的安装到受热框11的一部分内壁相邻。详细地，导热构件20的一端与母管12a的内壁相邻。另外，导热构件20的另一端位于比翅片14更远离受热框11的位置。然后，导热构件20将热量从一端传递到另一端。另外，导热构件20的另一端优选为与热管12的远离受热框11的前端、即支管12b的前端的内壁相邻。具体地，导热构件20的另一端优选为与支管12b的前端相邻，以使得热量能够传递到在支管12b的前端处冻结的制冷剂13。
另外导热构件20的曲面优选为与支管12b的侧表面的内壁相邻。具体地，导热构件20的曲面优选为与支管12b的侧表面的内壁相邻，以使得热量能够传递到附着在支管12b的侧表面的内壁上的冻结的制冷剂13。
在实施方式6中，两个导热构件20设置在各支管12b的内部。各导热构件20的外表面是曲面，并且隔开间隔地沿着支管12b的侧表面的内壁。另外，导热构件20的一端通过熔接、焊接等固定到安装有支管12b的母管12a的内壁。另外，导热构件20的另一端位于与支管12b的前端相邻的位置。通过设置导热构件20，能够融化在支管12b的前端冻结的制冷剂13，即使在低温环境下也能冷却电子元件33。
如以上所说明的那样，根据本实施方式6所涉及的冷却装置5，由于包括由具有曲面的板状构件形成的导热构件20，从而能够快速融化冻结的制冷剂13。另外，与实施方式1所涉及的冷却装置相比，导热构件20位于靠近支管12b的侧表面的内壁的位置，因此，能够快速融化附着在支管12b的侧表面的内壁上的冻结的制冷剂13。其结果是，即使在低温环境下，也能够通过冷却装置5来冷却电子元件33。
(实施方式7)
在实施方式7中，说明能够快速融化冻结的制冷剂13的导热构件的其他变形例。图14所示的实施方式7所涉及的冷却装置6包括由具有平板状的构件形成的导热构件21。另外，冷却装置6冷却电子元件33的机制和冷却装置6融化冻结的制冷剂13的机制与冷却装置1相同。
导热构件21设置在热管12中的至少任一个的内部，在远离受热框11的方向上延伸，详细而言，在远离第二主表面11b的方向上延伸。具体地，导热构件21由位于与热管12的内壁隔着间隔的位置的平板状的构件形成。另外导热构件21由热导率较高的材料、例如铜、铝等金属形成。另外，导热构件21的热导率的值优选为热管12的热导率的值以上。例如，导热构件21可以由与热管12相同的材料形成。
导热构件21的一端与热管12的安装到受热框11的一部分内壁相邻。详细地，导热构件21的一端与母管12a的内壁相邻。另外，导热构件21的另一端位于比翅片14更远离受热框11的位置。然后，导热构件21将热量从一端传递到另一端。另外，导热构件21的另一端优选为与热管12的远离受热框11的前端、即支管12b的前端的内壁相邻。具体地，导热构件21的另一端优选为与支管12b的前端相邻，以使得热量能够传递到在支管12b的前端处冻结的制冷剂13。
在实施方式7中，导热构件21设置在各支管12b的内部。各导热构件21具有在支管12b的延伸方向和Z轴方向上延伸的两个平板状构件、以及夹在两个平板状构件之间并在支管12b的延伸方向和Y轴方向上延伸的平板状构件。如图14中的D-D线向视剖视图的局部图即图15所示，YZ平面上的导热构件21的形状具有H字形的形状。另外，导热构件21的一端通过熔接、焊接等固定到安装有支管12b的母管12a的内壁。另外，导热构件21的另一端位于与支管12b的前端相邻的位置。如上所述，通过设置导热构件21，从而能够融化在支管12b的前端冻结的制冷剂13，即使在低温环境下也能冷却电子元件33。
如以上所说明的那样，根据本实施方式7所涉及的冷却装置6，由于包括由平板状的构件形成的导热构件21，从而能够快速融化冻结的制冷剂13。另外，与实施方式1所涉及的冷却装置1相比，导热构件21位于靠近支管12b的侧表面的内壁的位置，因此能够快速融化附着在支管12b的侧表面的内壁上的冻结的制冷剂13。其结果是，即使在低温环境下，也能够通过冷却装置6来冷却电子元件33。
另外，可以对各实施方式进行组合，或对各实施方式进行适当变形、省略。
作为一个示例，可以在冷却装置1所具备的热管12的一部分中设置导热构件15，并在另一部分中设置导热构件17、18、19、20、21中的至少任一个。另外，无需在各热管12中设置导热构件15、17、18、19、20、21，仅在一部分热管12中设置导热构件15、17、18、19、20、21即可。
导热构件15、17、18、19、20、21的固定位置和方法不限于上述示例，可以以任意方法固定到能够利用从电子元件33传递来的热量融化冻结的制冷剂13的位置。作为一个示例，图16所示的冷却装置7所具备的导热构件22的一端固定到母管12a的内壁的垂直方向下端。作为另一示例，图17所示的冷却装置8所具备的导热构件23的一端固定于母管12a的内壁，另一端固定于支管12b的前端的内壁。此外，作为另一示例，导热构件15、17、18、19、20、21、22、23可以固定到支管12b上所固定的任意形状的隔热材料。
对于各热管12中的导热构件15、17、18、19、20、21、22、23的个数和形状，只要具有能够将从电子元件33传递来的热量传递到冻结后的制冷剂13的个数和形状，则是任意的。作为一个示例，如图18所示，可以在热管12中设置四个导热构件20。该导热构件20具有由包含圆筒的中心轴的相互正交的两个表面将圆筒分成四部分而得的形状。作为另一个示例，如图19所示，导热构件21可以具有位于彼此隔着间隔的位置的平板状构件21a、21b。平板状构件21a在支管12b的延伸方向和Y轴方向上延伸。两个平板状构件21b位于夹着平板状构件21a的位置。
受热框11的形状并不限于板状的形状，只要是电子元件33能够固定到第一主表面11a并且热管12能够固定的形状，则是任意的。
热管12的构造和形状只要具有能够对从电子元件33传递来的热量进行散热的结构造和形状，则是任意的。作为一个示例，图20所示的冷却装置9包括具有弯曲了的管的形状的热管24。如图20的E-E线向视剖视图即图21所示，在热管24的内部设置有具有弯曲了的棒状形状的导热构件25。
作为另一示例，图22所示的冷却装置10包括与形成在受热框11中的槽11d连通的热管26。热管26的一端固定到受热框11。导热构件15的一端固定到槽11d的内壁，另一端与热管26的远离受热框11的前端相邻。
与热管12的延伸方向正交的截面的形状不限于圆形，也可以是扁平形状。详细地，与母管12a和支管12b各自的延伸方向正交的截面的形状不限于圆形，也可以是扁平形状。另外，扁平形状是通过使圆的一部分宽度变形得比原来的圆更窄而得到的形状，包括椭圆、流线型、长圆等。另外，长圆是指将直径相同的圆的外缘用直线连接起来而得的形状。
另外，安装到受热框11的热管12的个数是任意的。同样地，母管12a的个数和安装在各母管12a上的支管12b的个数是任意的。
翅片14的个数不限于上述示例，是任意的。
作为电子元件33，由宽带隙半导体形成的开关元件可以安装到受热框11。宽带隙半导体包括例如碳化硅、氮化镓基材料或金刚石。
在不脱离本公开的广义精神与范围的情况下，可对本公开实施各种实施方式以及变形。此外，上述实施方式用于对本公开进行说明，而不对本公开的范围进行限定。即，本公开的范围由权利要求书的范围来表示，而不是由实施方式来表示。并且，在权利要求的范围内及与其同等公开意义的范围内实施的各种变形也被视为在本公开的范围内。
标号说明
1、2、3、4、5、6、7、8、9、10冷却装置
11受热框
11a第一主面
11b第二主面
11c、11d槽
12、24、26热管
12a母管
12b支管
13制冷剂
14翅片
15、17、18、19、20、21、22、23、25导热构件
16隔热材料
16a嵌合孔
21a、21b平板状构件
30功率转换装置
31a、31b一次端子
32功率转换部
33电子元件
33a、33b、33c、33d、33e、33f开关元件
34壳体
34a开口
35盖
35a进/排气口
FC1滤波电容器
M1电动机。

Claims (16)

1.一种冷却装置，其特征在于，包括：
安装有发热体的受热框；
一部分安装于所述受热框、在远离所述受热框的方向上延伸并在内部密封有制冷剂的至少一个热管；
设置在所述热管中的至少任一个的内部、并在远离所述受热框的方向上延伸的至少一个导热构件；以及
安装在所述热管的外表面的翅片，
所述导热构件的一端与所述热管的安装于所述受热框的一部分的内壁相邻，
所述导热构件的另一端位于比所述翅片更远离所述受热框的位置。
2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，
所述导热构件将热量从所述一端传递到所述另一端。
3.如权利要求1或2所述的冷却装置，其特征在于，
所述导热构件的所述一端固定于所述热管的安装于所述受热框的一部分的内壁。
4.如权利要求1至3中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
所述导热构件的所述另一端与所述热管的远离所述受热框的前端的内壁相邻。
5.如权利要求4所述的冷却装置，其特征在于，
所述导热构件的所述另一端安装于所述热管的所述前端的内壁。
6.如权利要求4所述的冷却装置，其特征在于，
还包括固定于所述热管的所述前端的内壁的隔热材料，
所述导热构件的所述另一端安装于所述隔热材料。
7.如权利要求1至6中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
与所述导热构件的所述一端的延伸方向正交的截面的面积大于与所述导热构件的所述另一端的所述延伸方向正交的截面的面积。
8.如权利要求1至7中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
所述导热构件具有至少一个分支，并具有位于比所述翅片更远离所述受热框的位置的多个另一端。
9.如权利要求1至8中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
所述导热构件具有棒状的形状。
10.如权利要求1至8中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
所述导热构件在远离所述受热框的方向上呈螺旋状延伸。
11.如权利要求1至8中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
所述导热构件由板状构件形成，该板状构件具有沿着所述热管的内壁、并与所述热管的内壁隔着间隔的曲面。
12.如权利要求1至8中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
所述导热构件由平板状的构件形成，该平板状的构件位于与所述热管的内壁隔着间隔的位置。
13.如权利要求1至12中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
包括多个所述导热构件。
14.如权利要求1至13中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
所述导热构件的热导率的值为所述热管的热导率的值以上。
15.如权利要求1至14中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
至少一个所述热管分别具有：
母管，该母管固定于所述受热框；以及
多个支管，该多个支管安装于所述母管，与所述母管连通，并在远离所述受热框的方向上延伸。
16.一种功率转换装置，其特征在于，包括：
功率转换部，该功率转换部将所提供的功率转换成用于向负载提供的功率，并将转换后的功率提供给所述负载；以及
权利要求1至15中任一项所述的冷却装置，
所述功率转换部所具有的电子元件是所述发热体，并安装于所述冷却装置所具备的所述受热框。
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