CN115773677A - 冷却装置 - Google Patents

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西川和宏
村上浩二
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Nidec Corp
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Abstract

本发明提供一种冷却装置。液冷套具有基台部和从所述基台部的第三方向一侧端面朝第三方向一侧突出的凸部。散热部件具有从所述散热部件的第三方向另一侧端面朝第三方向一侧凹陷的凹部。在第二方向上具有宽度的制冷剂流路配置在所述基台部的第三方向一侧端面与所述散热部件的第三方向另一侧端面之间。所述凹部的至少一部分的第二方向配置位置与所述凸部的至少一部分的第二方向配置位置一致。所述凸部的第一方向另一侧端部配置在比所述凹部的第一方向一侧端部靠第一方向另一侧。

Description

冷却装置
技术领域
本发明涉及一种冷却装置。
背景技术
以往，已知有具备散热部件和水套的冷却装置。散热部件具有冷却翅片。冷却翅片收纳在水套中。水套内部成为冷却水的流路，发热体经由冷却翅片被水冷(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-220382号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，若如上述那样在散热部件上设置冷却翅片，则存在压力损失增加的问题以及制造成本上升的问题。
鉴于上述情况，本公开的目的在于，提供一种能够抑制压力损失及制造成本并且能够提高冷却性能的冷却装置。
用于解决课题的方案
将沿着制冷剂流动的方向的方向设为第一方向，将与第一方向正交的方向设为第二方向，将与第一方向及第二方向正交的方向设为第三方向，将下游侧设为第一方向一侧，将上游侧设为第一方向另一侧，本公开的示例性的冷却装置具有液冷套和配置在所述液冷套的第三方向一侧的散热部件。所述液冷套具有基台部和从所述基台部的第三方向一侧端面朝第三方向一侧突出的凸部。所述散热部件具有从所述散热部件的第三方向另一侧端面朝第三方向一侧凹陷的凹部。在第二方向上具有宽度的制冷剂流路配置在所述基台部的第三方向一侧端面与所述散热部件的第三方向另一侧端面之间。所述凹部的至少一部分的第二方向配置位置与所述凸部的至少一部分的第二方向配置位置一致。所述凸部的第一方向另一侧端部配置在比所述凹部的第一方向一侧端部靠第一方向另一侧。
发明效果
根据本公开的示例性的冷却装置，能够抑制压力损失及制造成本，并且能够提高冷却性能。
附图说明
图1是一个示例性的实施方式的冷却装置的分解立体图。
图2是一个示例性的实施方式的冷却装置的俯视图和I-I剖视图。
图3是图2所示的凸部和凹部附近的结构的放大图。
图4是第一变形例的冷却装置的凸部和凹部附近的结构的放大图。
图5是第二变形例的冷却装置的凸部和凹部附近的结构的放大图。
图6是第三变形例的冷却装置的凸部和凹部附近的结构的放大图。
图7是第四变形例的冷却装置的凸部和凹部附近的结构的放大图。
图8是第五变形例的冷却装置的凸部和凹部附近的结构的放大图。
图9是第六变形例的冷却装置的凸部和凹部附近的结构的放大图。
图10是第七变形例的冷却装置的凸部和凹部附近的结构的放大图。
图11是从第八变形例的冷却装置的第三方向一侧观察的俯视图。
图12是从第九变形例的冷却装置的第三方向一侧观察的俯视图。
图中：
1：冷却装置；2：液冷套；3：散热部件；3A：第三方向另一侧端面；3B：第三方向一侧端面；4A、4B、4C：发热体；21：基台部；21A：第三方向一侧端面；22A、22B、22C：凸部；22SA：第一倾斜面；22SB：第二倾斜面；101：第一制冷剂流路；102：第二制冷剂流路；103：第三制冷剂流路；104：入口流路；105：出口流路；W：制冷剂；W1、W2：壁部。
具体实施方式
以下，将参考附图来说明本公开的示例性的实施方式。
此外，在附图中，将第一方向设为X方向，将X1示出为第一方向一侧，将X2示出为第一方向另一侧。第一方向是沿着制冷剂W流动的方向F的方向，将下游侧示出为F1，将上游侧示出为F2。下游侧F1是第一方向一侧，上游侧F2是第一方向另一侧。另外，将与第一方向正交的第二方向设为Y方向，将Y1示出为第二方向一侧，将Y2示出为第二方向另一侧。另外，将与第一方向及第二方向正交的第三方向设为Z方向，将Z1示出为第三方向一侧，将Z2示出为第三方向另一侧。此外，上述正交也包括稍微偏离90度的角度的交叉。另外，上述的各方向不限定将冷却装置1装入各种设备时的方向。
＜1.冷却装置的整体结构＞
图1是本公开的示例性的实施方式的冷却装置1的分解立体图。图2是从冷却装置1的第三方向一侧观察的俯视图(上段)和I-I侧面剖视图(下段)。如图2所示，I-I线是在冷却装置1的俯视图中通过第二方向中心位置的中心线。
冷却装置1具有液冷套2和散热部件3。冷却装置1是利用制冷剂W对多个发热体4A、4B、4C进行冷却的装置。制冷剂W是水等液体。即，冷却装置1进行水冷等液冷。此外，发热体可以是三个以外的多个，也可以是单个。
液冷套2为具有沿第一方向、第二方向及第三方向延伸的各边的长方体状。液冷套2例如是由铝等金属制成的压铸品。液冷套2具有基台部21。
冷却装置1具有用于使制冷剂W流动的流路。具体而言，冷却装置1具有第一制冷剂流路101、第二制冷剂流路102、第三制冷剂流路103、入口流路104、以及出口流路105。
入口流路104设置在液冷套2上。入口流路104配置在液冷套2的第一方向另一侧端部，为沿第一方向延伸的圆柱状。入口流路104配置在基台部21的第一方向另一侧。
第一制冷剂流路101设置在液冷套2上。第一制冷剂流路101在第二方向上具有宽度，向第一方向一侧及第三方向一侧倾斜。第一制冷剂流路101配置在基台部21的第三方向一侧。第一制冷剂流路101的第一方向另一侧端部与入口流路104的第一方向一侧端部连接。
在此，散热部件3是具有在第一方向、第二方向以及第三方向上延伸的各边的长方体状的平板，在第三方向上具有厚度。散热部件3例如是铜板。散热部件3配置在液冷套2的第三方向一侧。
在未将散热部件3安装于液冷套2的状态下，基台部21的第三方向一侧向外部露出。通过将散热部件3安装于液冷套2，在散热部件3与基台部21之间构成作为第二制冷剂流路102的空间。即，第二制冷剂流路102配置在基台部21的第三方向一侧端面21A与散热部件3的第三方向另一侧端面3A之间。第二制冷剂流路102在第二方向上具有宽度并在第一方向上延伸。第二制冷剂流路102的第一方向另一侧端部与第一制冷剂流路101的第一方向一侧端部连接。
第三制冷剂流路103设置在液冷套2上。第三制冷剂流路103在第二方向上具有宽度，向第一方向一侧及第三方向另一侧倾斜。第三制冷剂流路103配置在基台部21的第三方向一侧。第三制冷剂流路103的第一方向另一侧端部与第二制冷剂流路102的第一方向一侧端部连接。
出口流路105设置在液冷套2上。出口流路105配置在液冷套2的第一方向一侧端部，是沿第一方向延伸的圆柱状。出口流路105配置在基台部21的第一方向一侧。出口流路105的第一方向另一侧端部与第三制冷剂流路103的第一方向一侧端部连接。
由此，流入到入口流路104的制冷剂W流入第一制冷剂流路101而在第一制冷剂流路101内向第一方向一侧且第三方向一侧流动，流入第二制冷剂流路102而在第二制冷剂流路102内向第一方向一侧流动，流入第三制冷剂流路103而在第三制冷剂流路103内向第一方向一侧且第三方向另一侧流动，流入出口流路105而向液冷套2的外部排出。
＜2.关于冷却的结构＞
发热体4A、4B、4C(以下称为4A等)按照该顺序向第一方向一侧排列配置。发热体4A等直接或间接地与散热部件3的第三方向一侧端面3B接触。由发热体4A等产生的热经由散热部件3传递给在第二制冷剂流路102中流动的制冷剂W，由此进行发热体4A等的冷却。
液冷套2具有从基台部21的第三方向一侧端面21A向第三方向一侧突出的凸部22A、22B、22C(以下称为22A等)。散热部件3具有从散热部件3的第三方向另一侧端面3A向第三方向一侧凹陷的凹部31A、31B、31C(以下称为31A等)。
凸部22A和凹部31A、凸部22B和凹部31B、凸部22C和凹部31C分别构成组。该组的个数与发热体4A等的个数相应地为三个。此外，该组的个数可以是三个以外的多个，也可以是单数。
在第二制冷剂流路102的第二方向一侧设有在第一方向及第三方向上扩展的壁部W1。在第二制冷剂流路102的第二方向另一侧设有在第一方向及第三方向上扩展的壁部W2。
凸部22A等为沿第二方向延伸的柱状，从壁部W1配置到壁部W2。凸部22A等的从第二方向观察的剖面为具有沿第一方向及第三方向延伸的边的四边形即四棱柱状。此外，凸部22A等不限于四棱柱状，除了后面叙述的变形例以外，例如也可以为梯形柱状、半圆柱状等。另外，凸部22A等也可以配置在壁部W1与壁部W2之间的第二方向的一部分上。而且，也可以在第二方向上配置多个像这样配置在第二方向的一部分上的凸部22A等。
在从第三方向观察时，凹部31A等为具有沿第二方向及第一方向延伸的各边的四边形。此外，凹部31A等不限于四边形，例如也可以是将上述四边形的沿第一方向延伸的各边形成为向第二方向外侧凸出的圆弧状的形状等。凹部例如通过切削加工而形成。由于液冷套2和散热部件3通过螺钉等紧固，因此需要在散热部件3上进行螺钉贯通的孔加工。上述凹部的切削加工只要与上述孔加工相应地进行加工即可。此外，凹部的第三方向深度优选为0.1mm以上，特别优选为0.2mm以上。
从第三方向观察时，凹部31A等的第一方向另一侧的边与凸部22A等的第一方向另一侧的边的一部分重叠。即，凹部31A等的至少一部分的第二方向配置位置与凸部22A等的至少一部分的第二方向配置位置一致。
从第三方向观察时，发热体4A等与凹部31A等的整体及凸部22A等的一部分重叠。此外，从第三方向观察时，发热体也可以与凹部31A等的一部分或凸部22A等的整体重叠。
图3是图2所示的凸部22A和凹部31A附近的结构的放大图。图3是沿I-I线切断时的局部剖视图，对于后面叙述的图4至图10也同样。另外，图3所示的结构对于凸部22B、22C及凹部31B、31C也同样。
如图3所示，凸部22A的第三方向一侧端面220配置在比散热部件3的第三方向另一侧端面3A更靠第三方向另一侧。凸部22A的第一方向另一侧端部221配置在与凹部31A的第一方向另一侧端部311相同的第一方向位置。即，凸部22A的第一方向另一侧端部221配置在比凹部31A的第一方向一侧端部312靠第一方向另一侧。
在散热部件3的第三方向另一侧端面3A发生的流动的边界层被凹部31A的不连续面破坏，制冷剂W的流动成为从凹部31A的第三方向一侧端面310浮起的状态。而且，由凸部22A生成的紊流与该浮起的状态的流动合流，由此促进边界层的破坏。因此，能够提高利用制冷剂W对发热体4A进行冷却的冷却性能。另外，由于是在散热部件3上设置凹部31A的结构，因此不需要设置冷却翅片，能够抑制压力损失和制造成本。
另外，如图3所示，凸部22A的第一方向一侧端部222配置在比凹部31A的第一方向一侧端部312靠第一方向另一侧。由此，能够将由凸部22A生成的紊流的下游侧端部配置在比凹部31A的第一方向一侧端部312靠上游侧，容易破坏边界层。
进一步而言，凸部22A的第一方向一侧端部222配置在比凹部31A的第一方向另一侧端部311靠第一方向一侧。由此，容易将由凸部22A生成的紊流的下游侧端部配置在凹部31A的第一方向两端之间，容易破坏边界层。
另外，如图3所示，凸部22A的第一方向另一侧端部221配置在与凹部31A的第一方向另一侧端部311相同的第一方向位置。由此，容易使由凸部22A生成的紊流与上述浮起的状态的流动合流，容易破坏边界层。
另外，如图3所示，凸部22A的第三方向一侧端面220的第一方向另一侧端部220A和第一方向一侧端部220B配置在相同的第三方向位置。由此，能够提高由凸部22A生成的紊流带来的冷却性能。
另外，在本实施方式中，如图2所示，凸部22A等和凹部31A等的组在第一方向上配置多个。由此，在如发热体4A等那样在第一方向上配置多个发热体的情况下，能够提高冷却上述发热体的冷却性能。
另外，在图2所示的结构中，从第三方向观察时，凹部31A的第二方向一侧端部配置在比壁部W1靠第二方向另一侧，凹部31A的第二方向另一侧端部配置在比壁部W2靠第二方向一侧。即，凹部31A配置在第二制冷剂流路102的第二方向两端之间的第二方向的一部分上。由此，通过在比较不需要冷却性能的部位不设置凹部31A，能够抑制散热部件3的强度的下降。此外，如上所述，配置在第二方向的一部分上的凹部31A也可以在第二方向上配置多个。
另外，如图2所示，从第三方向观察时，凹部31A的至少一部分与能够配置在散热部件3的第三方向一侧的发热体4A重叠。由此，能够提高对发热体4A进行冷却的冷却性能。
另外，如图2所示，从第三方向观察时，凹部31A的一部分与凸部22A的一部分重叠。即，凹部31A的至少一部分与凸部22A的至少一部分重叠。由此，容易使由凸部22A生成的紊流与上述浮起的状态的流动合流，容易破坏边界层。
＜3.变形例＞
图4是第一变形例的冷却装置的凸部22A和凹部31A附近的结构的放大图。在本实施方式中，作为与图3的不同点，凸部22A的第一方向另一侧端部221配置在比凹部31A的第一方向另一侧端部311更靠第一方向另一侧。由此，能够促进由凸部22A生成的紊流带来的上述边界层的破坏，能够提高冷却性能。
图5是第二变形例的冷却装置的凸部22A和凹部31A附近的结构的放大图。在本实施方式中，作为与图3的不同点，凸部22A的第一方向一侧端部222配置在与凹部31A的第一方向另一侧端部311相同的第一方向位置。由此，容易将由凸部22A生成的紊流的下游侧端部配置在凹部31A的第一方向两端之间，容易破坏边界层。
图6是第三变形例的冷却装置的凸部22A和凹部31A附近的结构的放大图。在本实施方式中，作为与图3的不同点，凸部22A的第一方向一侧端部222配置在比凹部31A的第一方向另一侧端部311更靠第一方向另一侧。
图7是第四变形例的冷却装置的凸部22A和凹部31A附近的结构的放大图。在本实施方式中，作为与图3的不同点，凸部22A的第一方向另一侧端部221配置在比凹部31A的第一方向另一侧端部311靠第一方向一侧。由此，容易使由凸部22A生成的紊流与上述浮起的状态的流动合流，容易破坏边界层。
图8是第五变形例的冷却装置的凸部22A和凹部31A附近的结构的放大图。在本实施方式中，作为与图3的不同点，凸部22A具有第一倾斜面22SA。第一倾斜面22SA向第一方向一侧及第三方向一侧倾斜，且从凸部22A的第一方向另一侧端部221向第一方向一侧延伸。通过这样的第一倾斜面22SA，能够降低压力损失。更具体而言，第一倾斜面22SA从凸部22A的第一方向另一侧端面221A的第三方向一侧端延伸到凸部22A的第三方向一侧端面220A的第一方向另一侧端。
图9是第六变形例的冷却装置的凸部22A和凹部31A附近的结构的放大图。在本实施方式中，作为与图3的不同点，凸部22A具有第二倾斜面22SB。第二倾斜面22SB向第一方向另一侧及第三方向一侧倾斜，且从凸部22A的第一方向一侧端部222向第一方向另一侧延伸。由此，能够降低压力损失，并且能够提高冷却性能。更具体而言，第二倾斜面22SB从凸部22A的第一方向一侧端面222A的第三方向一侧端延伸到凸部22A的第三方向一侧端面220A的第一方向一侧端。
图10是第七变形例的冷却装置的凸部22A和凹部31A附近的结构的放大图。在本实施方式中，作为与图8的不同点，第一倾斜面22SA从基台部21的第三方向一侧端面21A向第一方向一侧延伸。此外，在图10所示的结构中，凸部22A的第一方向一侧端部222配置成比凹部31A的第一方向一侧端部更靠第一方向一侧。
图11是从第八变形例的冷却装置1的第三方向一侧观察的俯视图。在本实施方式中，作为与图2的不同点，从第三方向观察时，凹部31A等从壁部W1配置到壁部W2。即，凹部31A等配置在第二制冷剂流路102的第二方向两端之间的整个第二方向上。由此，容易冷却例如图11所示那样的遍及第二方向的大范围配置的发热体4A等。
图12是从第九变形例的冷却装置1的第三方向一侧观察的俯视图。在本实施方式中，作为与图2的不同点，凸部22A等的第一方向中心位置P1位于比发热体4A等的第一方向中心位置P2更靠第一方向另一侧。除了凹部31A等的部位之外，在比凹部31A等靠下游侧，热传递系数变高，因此通过设为上述那样的第一方向中心位置P1、P2的位置关系，能够进一步提高对发热体4A等进行冷却的冷却性能。
＜4.其他＞
以上，说明了本公开的实施方式。此外，本公开的范围并不限定于上述的实施方式。本公开可以在不脱离发明主旨的范围内对上述的实施方式进行各种变更来实施。另外，在上述的实施方式中说明的事项能够在不发生矛盾的范围内适当地任意组合。
例如，散热部件不限于金属板，也可以是蒸汽室或热管。
产业上的可利用性
本公开能够用于各种发热体的冷却。

Claims (16)

1.一种冷却装置，其特征在于，
将沿着制冷剂流动的方向的方向设为第一方向，将与第一方向正交的方向设为第二方向，将与第一方向及第二方向正交的方向设为第三方向，
将下游侧设为第一方向一侧，将上游侧设为第一方向另一侧，
所述冷却装置具有液冷套和配置在所述液冷套的第三方向一侧的散热部件，
所述液冷套具有：
基台部；以及
凸部，其从所述基台部的第三方向一侧端面朝第三方向一侧突出，
所述散热部件具有凹部，该凹部从所述散热部件的第三方向另一侧端面朝第三方向一侧凹陷，
在第二方向上具有宽度的制冷剂流路配置在所述基台部的第三方向一侧端面与所述散热部件的第三方向另一侧端面之间，
所述凹部的至少一部分的第二方向配置位置与所述凸部的至少一部分的第二方向配置位置一致，
所述凸部的第一方向另一侧端部配置在比所述凹部的第一方向一侧端部靠第一方向另一侧。
2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，
所述凸部的第一方向一侧端部配置在比所述凹部的第一方向一侧端部靠第一方向另一侧。
3.根据权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，
所述凸部的第一方向一侧端部配置在与所述凹部的第一方向另一侧端部相同的第一方向位置，或者配置在比所述凹部的第一方向另一侧端部靠第一方向一侧。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
所述凸部的第一方向另一侧端部配置在与所述凹部的第一方向另一侧端部相同的第一方向位置，或者配置在比所述凹部的第一方向另一侧端部靠第一方向一侧。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
所述凸部的第一方向另一侧端部配置在比所述凹部的第一方向另一侧端部靠第一方向另一侧。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
所述凸部的第三方向一侧端面的第一方向另一侧端部和第一方向一侧端部配置在相同的第三方向位置。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
所述凸部具有第一倾斜面，
所述第一倾斜面朝第一方向一侧及所述第三方向一侧倾斜，并且从所述凸部的第一方向另一侧端部向第一方向一侧延伸。
8.根据权利要求7所述的冷却装置，其特征在于，
所述第一倾斜面从所述凸部的第一方向另一侧端面的第三方向一侧端延伸到所述凸部的第三方向一侧端面的第一方向另一侧端。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
所述凸部具有第二倾斜面，
所述第二倾斜面朝第一方向另一侧及所述第三方向一侧倾斜，且从所述凸部的第一方向一侧端部向第一方向另一侧延伸。
10.根据权利要求9所述的冷却装置，其特征在于，
所述第二倾斜面从所述凸部的第一方向一侧端面的第三方向一侧端延伸到所述凸部的第三方向一侧端面的第一方向一侧端。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
在第一方向上配置有多个所述凸部和所述凹部的组。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
所述凹部配置在所述制冷剂流路的第二方向两端之间的第二方向的一部分上。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
所述凹部配置在所述制冷剂流路的第二方向两端之间的整个第二方向上。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
从第三方向观察时，所述凹部的至少一部分与能够配置在所述散热部件的第三方向一侧的发热体重叠。
15.根据权利要求14所述的冷却装置，其特征在于，
所述凸部的第一方向中心位置位于比所述发热体的第一方向中心位置靠第一方向另一侧。
16.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
从第三方向观察时，所述凹部的至少一部分与所述凸部的至少一部分重叠。
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