CN116917685A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

冷却装置具备制冷剂流动的流路和多个热管，热管从流路的上游侧朝向下游侧延伸，且在与热管延伸的方向正交的方向上排列，热管具有：壳体，其具有配置工作液的内部空间；以及密封部，其将工作液密封于内部空间，至少一个密封部配置于流路的上游侧。

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，已知具有热管的冷却装置。例如，具有热管的冷却装置被用作车辆搭载用散热器。现有的冷却装置具有多个热管。热管沿预定方向延伸，且沿与预定方向正交的方向排列(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本公开公报特开2006-278923

发明内容

发明所要解决的课题

以往的热管在内部空间具有工作液。为了将该工作液密封在内部空间中，热管例如在一端具有密封部。密封部例如是被焊接的部分，是冷却功能较低的部分。因此，在热管的密封部及其周边，有可能热源的冷却不充分。

本发明的目的在于，在使用热管的情况下，良好地冷却热源。

用于解决课题的方案

本发明的示例性的冷却装置具备制冷剂流通的流路和多个热管。热管从流路的上游侧朝向下游侧延伸，且在与热管延伸的方向正交的方向上排列。热管具有：壳体，其具有配置工作液的内部空间；以及密封部，其将工作液密封于内部空间。至少一个密封部配置于流路的上游侧。

发明效果

根据本发明的示例性的冷却装置，在使用热管的情况下，能够良好地冷却热源。

附图说明

图1是实施方式的冷却装置的分解立体图。

图2是从下方观察实施方式的冷却装置的情况下的立体图。

图3是实施方式的支撑板的剖视图。

图4是实施方式的热管的剖视图。

图5是表示实施方式的热管的排列图案的示意图。

图6是表示热管的排列图案的第一变形例的示意图。

图7是表示热管的排列图案的第二变形例的示意图。

图8是从上方观察具有变形例的针状散热片的上板的情况下的俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的示例性的实施方式进行说明。

在本说明书中，将相对于热源200配置有冷却装置100的侧设为上，将相对于冷却装置100配置有热源200的侧设为下，对上下方向进行定义。此外，该上下方向的定义并不限定各构成要素的实际的朝向及位置关系。

＜1.冷却装置的概略结构＞

图1是实施方式的冷却装置100的分解立体图。图2是从下方观察实施方式的冷却装置100的情况下的立体图。在图2中图示被冷却装置100冷却的热源200。

冷却装置100是对多个热源200进行冷却的装置。分配给单个冷却装置100的热源200的数量没有特别限定。例如，多个热源200沿一个方向排列。

热源200例如是逆变器的功率晶体管。逆变器例如设置在用于驱动车辆的车轮的牵引马达。功率晶体管例如是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)。

冷却装置100具备制冷剂流通的流路10。制冷剂例如是液体。另外，冷却装置100具备罩1。罩1例如是被称为水套的部件。

罩1配置在上板2的上侧。从上下方向观察，上板2为大致矩形。罩1覆盖上板2的上表面。罩1在内侧区域具有流路10。换言之，流路10设置在罩1与上板2之间的区域。制冷剂沿着上板2的上表面在罩1与上板2之间的区域流动。

罩1具有上壁部11和侧壁部12。从上下方向观察，上壁部11为大致矩形。侧壁部12从上壁部11的外缘向下方延伸。侧壁部12的下端与上板2的上表面接触。例如，侧壁部12的下端接合于上板2的上表面。

罩1在流路10的上游侧具有被供给制冷剂的供给口101。另外，罩1在流路10的下游侧具有排出制冷剂的排出口102。制冷剂从罩1的供给口101侧朝向排出口102侧流动。通过使用具有供给口101和排出口102的罩1，能够任意地设定制冷剂流动的方向。因此，能够容易地将后述的热管5延伸的方向的一侧设为流路10的上游侧，将另一侧设为流路10的下游侧。换言之，能够容易地配置成使热管5从流路10的上游侧朝向下游侧延伸。

罩1在上壁部11具有供给口101和排出口102。例如，从上下方向观察，罩1在上壁部11的长边方向的一侧具有供给口101，在另一侧具有排出口102。供给口101和排出口102为贯穿孔，沿上下方向贯通上壁部11。此外，供给口101和排出口102也可以设置于侧壁部12。

另外，在供给口101和排出口102配置有管(未图示)。而且，经由供给口101侧的管，向罩1与上板2之间的区域即流路10供给制冷剂。另外，经由排出口102侧的管，从罩1与上板2之间的区域即流路10排出制冷剂。

另外，冷却装置100具备散热片3。散热片3从上板2的上表面向上方突出。换言之，上板2在上表面具有散热片3。散热片3也可以与上板2一体。例如，散热片3的个数为多个。

散热片3从流路10的上游侧朝向下游侧延伸。例如，散热片3为平板状。而且，散热片3与上板2的长边方向平行地延伸。另外，散热片3在上板2的短边方向上隔开间隔地排列。

散热片3配置在罩1与上板2之间的区域。换言之，散热片3配置在制冷剂流通的区域。其结果，在上板2的短边方向上相邻的散热片3之间的区域成为流路10。

在此，冷却装置100具备支撑板4。另外，冷却装置100具备多个热管5。作为支撑板4的构成材料，例如使用铜等金属。作为热管5的构成材料，例如使用铜等金属。

支撑板4支撑热管5。具体地说，支撑板4具有支撑区域40。支撑板4在支撑区域40与热管5接触。支撑区域40是支撑板4的上表面的一个区域。即，热管5配置在支撑板4的上表面。换言之，支撑板4在上表面支撑热管5。

从上下方向观察，支撑板4是以与上板2的长边方向相同的方向为长边方向、且以与上板2的短边方向相同的方向为短边方向的大致矩形。即，散热片3与支撑板4的长边方向平行地延伸，且在支撑板4的短边方向上隔开间隔地排列。在该结构中，在流路10流动的制冷剂从支撑板4的长边方向的一侧朝向另一侧。换言之，支撑板4的长边方向的一侧是流路10的上游侧，长边方向的另一侧是流路10的下游侧。

支撑板4配置在上板2的下方。由此，上板2配置在热管5的上方。即，热管5被上板2从上方覆盖。例如，热管5与上板2接触。

热源200配置在支撑板4的下侧。热源200在支撑板4的长边方向上隔开间隔地排列。即，支撑板4的长边方向为热源200的排列方向。另外，热源200例如与支撑板4的下表面接触。另外，热源200例如也可以经由热片等间接地与支撑板4的下表面接触。

以下，在本说明书中，将支撑板4的长边方向称为“第一方向”，将支撑板4的短边方向称为“第二方向”。另外，对第一方向标注符号D1，对第二方向标注符号D2。第一方向D1和第二方向D2与上下方向正交。

热管5从流路10的上游侧朝向下游侧延伸。例如，从上下方向观察，热管5在与第一方向D1平行的方向上以直线状延伸。换言之，热管5沿与散热片3相同的方向延伸。再换言之，热管5在热源200排列的方向上延伸。

在制冷剂沿散热片3延伸的方向流动的结构中，通过使热管5沿与散热片3相同的方向延伸，能够容易地得到具备从流路10的上游侧朝向下游侧延伸的热管5的冷却装置100。在热管5沿热源200的排列方向延伸的结构中，从上下方向观察，能够使所有的热源200与热管5重叠，因此能够良好地冷却所有的热源200。

另外，热管5在与热管5延伸的方向正交的方向上排列。另外，热管5沿第一方向D1延伸。即，热管5沿与第一方向D1正交的第二方向D2排列。

例如，热管5的沿着第二方向D2切断的截面形状是在第二方向D2上较长的扁平形状。但是，热管5的截面形状没有特别限定。热管5的沿着第二方向D2切断的截面形状也可以是圆形。

＜2.支撑板的结构＞

图3是实施方式的支撑板4的剖视图。在图3中示出了沿第二方向D2切断支撑板4的情况下的截面构造。另外，在图3中用虚线示出热管5。

支撑板4在支撑区域40具有对多个热管5分别进行支撑的多个支撑部41。支撑部41是从支撑板4的上表面向下方凹陷的凹部。支撑部41在第一方向D1上以直线状延伸。即，支撑部41在与热管5延伸的方向相同的方向上延伸。另外，支撑部41在第二方向D2上隔开间隔地排列。

在支撑部41各配置有一个热管5。配置于支撑部41的热管5的至少一部分与支撑部41的内表面、即凹部的内表面接触。另外，热管5例如也可以经由热传导性粘接部件等间接地与支撑部41的内表面接触。

＜3.热管的结构＞

图4是实施方式的热管5的剖视图。在图4中示出沿着第一方向D1切断热管5时的截面构造。另外，在图4中，将热管5的密封部52及其周边放大表示。

热管5具有壳体51和密封部52。壳体51是在第一方向D1上延伸的筒状体。壳体51具有配置工作液的内部空间50。工作液例如是纯水。作为工作液，也可以使用醇等。密封部52将工作液密封于内部空间50。

在此，热管5在内壁具有毛细管构造。即，热管5的内部空间50是由毛细管构造包围成的空间。当热管5通过热源200的热进行加热时，工作液在热管5的加热部气化，气化后的工作液向流路10的上游侧移动。流路10的上游侧为供给低温的制冷剂的侧。即，气化后的工作液向热管5的低温部移动。然后，工作液在热管5的低温部液化，通过毛细管现象向热管5的加热部移动。通过工作液这样移动，热量被输送。

例如，在热管5的制造中，准备一端开口的管作为热管5的原料。然后，向原料管的内部空间注入工作液，然后进行密封。例如，原料管的一端的开口通过焊接被堵塞。由此，注入到原料管的内部空间的工作液被密封。其结果，形成在一端具有密封部52的热管5。即，密封部52是为了密封内部空间50的工作液而进行了加工的加工部。另外，密封方法没有特别限定。密封部52的形状和大小根据密封方法而变化。

＜4-1.热管的排列图案＞

图5是表示实施方式的热管5的排列图案的示意图。另外，在图5中，用阴影图案表示密封部52，用虚线表示热源200。另外，在以下的说明中，将图5中的第一方向D1的左侧设为流路10的上游侧，将图5中的第一方向D1的右侧设为流路10的下游侧。

另外，在图5中，为了方便而图示了七根热管5，但热管5的个数没有特别限定。热管5的个数可以多于七根，也可以少于七根。而且，热管5的个数可以是奇数也可以是偶数。

热管5在第二方向D2上隔开间隔地排列。在此，密封部52是焊接而成的部分，是几乎不进行基于工作液的热的传输的部分。即，密封部52是作为用于密封工作液的焊接量而被确保的部分，是冷却功能较低的部分。

因此，至少一个密封部52配置在流路10的上游侧。即，至少一个密封部52配置在流路10的上游侧即第一方向D1的一侧。在该结构中，对于至少一个热管5，能够将冷却功能较低的低功能部分配置在流路10的上游侧。

在将密封部52配置于流路10的上游侧的热管5中，在流路10的下游侧不存在冷却功能较低的低功能部分，因此位于流路10的下游侧的热源200的热被顺畅地输送到流路10的上游侧。其结果，与全部的热管5的密封部52配置在流路10的下游侧的结构相比，能够良好地冷却位于流路10的下游侧的热源200。即，在使用热管5的情况下，能够良好地冷却热源200。

另外，冷却装置100中的流路10的上游侧的区域是被持续供给温度较低的制冷剂的区域，是与流路10的下游侧的区域相比温度更低的区域。因此，通过将热管5的密封部52配置在流路10的上游侧，即使密封部52不发挥功能，也能够良好地冷却密封部52和位于其周边的热源200、即位于流路10的上游侧的热源200。

在此，在冷却装置100中，在流路10的上游侧具有密封部52的热管5和在流路10的下游侧具有密封部52的热管5混合存在。具体地，多个热管5包括第一热管5A和第二热管5B。第一热管5A是在流路10的上游侧具有密封部52的热管5。第二热管5B是在流路10的下游侧具有密封部52的热管5。作为变形例，也可以将所有的热管5的密封部52配置在流路10的上游侧。

在第一热管5A和第二热管5B混合存在的结构中，能够通过第一热管5A将位于流路10的下游侧的热源200的热顺畅地输送到流路10的上游侧即低温部。对于位于流路10的上游侧的热源200的热，能够通过第二热管5B顺畅地输送到流路10的上游侧即低温部。由此，能够均匀地冷却包括位于流路10的下游侧的热源200和位于流路10的上游侧的热源200的多个热源200。

例如，多个热管5中的一半以上是第一热管5A。在热管5的根数为奇数的情况下，第一热管5A的根数比第二热管5B的根数多。若热管5的总数为七根，则第一热管5A为四根以上。在热管5的根数为偶数的情况下，第一热管5A的根数与第二热管5B的根数相同，或者比第二热管5B的根数多。

通过使多个热管5中的一半以上为第一热管5A，一半以上的热管5的密封部52配置在流路10的上游侧。即，在流路10的下游侧配置有低功能部分的热管5的根数减少。由此，能够良好地冷却位于流路10的下游侧的热源200。

另外，支撑板4在支撑区域40的至少一部分具有混合区域401。混合区域401是第一热管5A和第二热管5B混合存在的区域。具体而言，混合区域401是第一热管5A和第二热管5B交替排列的区域。在混合区域401中，以第一根数为一个单位的第一热管5A和以第二根数为一个单位的第二热管5B在第二方向D2上交替排列。

在混合区域401混合存在能够将位于流路10的下游侧的热源200的热顺畅地输送到低温部的第一热管5A和能够将位于流路10的上游侧的热源200的热顺畅地输送到低温部的第二热管5B。在该结构中，将多个热源200与混合区域401重叠，由此能够均匀地冷却包括位于流路10的下游侧的热源200和位于流路10的上游侧的热源200的多个热源200。

支撑板4在支撑区域40的整个区域具有混合区域401。具体而言，在支撑区域40不存在超过第一根数的第一热管5A连续排列的区域。另外，在支撑区域40不存在超过第二根数的第二热管5B连续排列的区域。换言之，第一热管5A和第二热管5B交替排列的区域从支撑区域40的第二方向D2的一端部到达另一端部。

通过将支撑区域40的整个区域设为混合区域401，能够遍及支撑区域40的整个区域，均匀地冷却包括位于流路10的下游侧的热源200及位于流路10的上游侧的热源200的多个热源200。

另外，第一根数和第二根数没有特别限定。第一根数和第二根数可以是相同数量。另外，第一根数和第二根数也可以是一根。在实施方式中，在混合区域401中，第一热管5A和第二热管5B以每相同的数量的方式交替排列。具体而言，在混合区域401中，第一热管5A和第二热管5B以每一根的方式交替排列。

在混合区域401中，将第一热管5A和第二热管5B以每相同数量的方式交替排列，由此，不仅能够均匀地冷却包括位于流路10的下游侧的热源200和位于流路10的上游侧的热源200的多个热源200，还能够抑制第二方向D2的冷却不均。在混合区域401中，通过将第一热管5A和第二热管5B以每一根的方式交替排列，能够进一步抑制第二方向D2的冷却不均。

具体而言，虽然未图示，但在热管5为七根的情况下，四根第一热管5A配置在第二方向D2的一侧，三根第二热管5B配置在第二方向D2的另一侧。在该情况下，存在与第二方向D2的一侧的冷却性能相比，另一侧的冷却性能变差的可能性。另一方面，在交替排列第一热管5A和第二热管5B的结构中，能够减小第二方向D2的一侧与另一侧之间的冷却性能的差。即，能够抑制第二方向D2的冷却不均。

＜4-2.排列图案的变形例＞

图6是表示热管5的排列图案的第一变形例的示意图。图7是表示热管5的排列图案的第二变形例的示意图。在图6及图7中，用阴影图案示出密封部52。另外，在图6和图7中，为了方便，分别图示了11根和13根热管5，但热管5的根数没有特别限定。另外，在以下的说明中，将图6及图7中的第一方向D1的左侧设为流路10的上游侧，将图6及图7中的第一方向D1的右侧设为流路10的下游侧。

热管5的排列图案可以根据冷却装置100的大小、设置场所、用途以及冷却对象等而变更。另外，热管5的排列图案也可以根据热管5的总数、形状以及材质等而变更。

在此，关于热管5的排列图案，即使与图5所示的实施方式的排列图案不同，只要至少一个密封部52配置在流路10的上游侧，就与图5所示的实施方式同样地，与所有热管5的密封部52配置在流路10的下游侧的结构相比，能够得到能够良好地冷却位于流路10的下游侧的热源200的效果。

以下，参照图6及图7对热管5的排列图案的变形例进行说明。另外，图6及图7所示的变形例只不过是一个例子，除此之外还可以采用各种变形例。

在图6所示的第一变形例中，支撑板4在支撑区域40的整个区域具有混合区域401。但是，在第一变形例中，第一根数和第二根数不相同。例如，第一根数为两根，第二根数为一根。即，两根第一热管5A和一根第二热管5B在第二方向D2上交替排列。

另外，第一根数和第二根数可以适当地改变。例如，在热管5的总数较多的情况下，也可以将第一根数和第二根数分别设为多个。另外，也可以使第一根数比第二根数少。

在图7所示的第二变形例中，支撑板4在支撑区域40具有混合区域401和非混合区域402。在非混合区域402仅配置有第一热管5A及第二热管5B中的一方。例如，在非混合区域402仅配置有第一热管5A。

例如，支撑板4在第二方向D2的一侧及另一侧分别具有非混合区域402。而且，支撑板4在第二方向D2的一侧的非混合区域402与另一侧的非混合区域402之间具有混合区域401。即，支撑板4在第二方向D2的中央部具有混合区域401。

另外，也可以在非混合区域402仅配置有第二热管5B。另外，也可以将第二方向D2的两侧的区域设为混合区域401，将第二方向D2的中央部设为非混合区域402。另外，混合区域401和非混合区域402也可以分别各存在多个。

＜5.针状散热片＞

图8是从上方观察具有变形例的针状散热片30的上板2的情况下的俯视图。在图8中，用虚线表示罩1。

实施方式(参照图1)的散热片3是沿第一方向D1直线地延伸的板状的部件。因此，在本实施方式中，流路10与第一方向D1平行地延伸。另一方面，在变形例中，如图8所示，冷却装置100具备针状散热片30。变形例的针状散热片30具有多个针31。针状散热片30的针31从上板2的上表面向上方突出。即，针31沿与热管5延伸的方向以及热管5排列的方向正交的方向突出。

在变形例中，制冷剂以在针状散热片30的针31之间穿过的方式流动。因此，制冷剂容易在第二方向D2上扩散。但是，从罩1的供给口101供给的制冷剂最终从罩1的排出口102排出。即，即使在使用针状散热片30的情况下，也是第一方向D1的一侧为流路10的上游侧，第一方向D1的另一侧为流路10的下游侧。

由此，即使在使用针状散热片30的情况下，通过使热管5沿第一方向D1延伸，并将密封部52配置在第一方向D1的一侧、即供给口101侧，也能够成为热管5的低功能部分配置在流路10的上游侧的状态。

＜6.其它＞

以上对本发明的实施方式进行了说明。另外，本发明的范围不限定于上述实施方式。本发明可以在不脱离发明的主旨的范围内进行各种变更来实施。另外，上述实施方式可以适当地任意组合。

本发明例如能够用于IGBT等各种热源的冷却。

符号说明

1—罩，3—散热片，4—支撑板，5—热管，5A—第一热管，5B—第二热管，10—流路，30—针状散热片，31—针，40—支撑区域，50—内部空间，51—壳体，52—密封部，100—冷却装置，101—供给口，102—排出口，200—热源，401—混合区域。

Claims (11)

1.一种冷却装置，其特征在于，具备：

制冷剂流通的流路；以及

多个热管，

所述热管从所述流路的上游侧朝向下游侧延伸，且在与所述热管延伸的方向正交的方向上排列，

所述热管具有：

具有配置工作液的内部空间的壳体；以及

将所述工作液密封于所述内部空间的密封部，

至少一个所述密封部配置于所述流路的上游侧。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，

具备罩，该罩在内侧区域具有所述流路，

所述罩在所述流路的上游侧具有被供给所述制冷剂的供给口，且在所述流路的下游侧具有排出所述制冷剂的排出口。

3.根据权利要求1或2所述的冷却装置，其特征在于，

所述冷却装置是用于冷却多个热源的冷却装置，

所述热管沿所述热源排列的方向延伸。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的冷却装置，其特征在于，

具备散热片，该散热片从所述流路的上游侧朝向下游侧延伸，

所述热管沿与所述散热片相同的方向延伸。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的冷却装置，其特征在于，

具备针状散热片，该针状散热片具有多个针，

所述针在与所述热管延伸的方向及所述热管排列的方向正交的方向上突出。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的冷却装置，其特征在于，

多个所述热管包括：

第一热管，其在所述流路的上游侧具有所述密封部；以及

第二热管，其在所述流路的下游侧具有所述密封部。

7.根据权利要求6所述的冷却装置，其特征在于，

多个所述热管中的一半以上为所述第一热管。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的冷却装置，其特征在于，

具备支撑板，所述支撑板具有与所述热管接触的支撑区域，

所述支撑板在所述支撑区域的至少一部分具有交替排列所述第一热管和所述第二热管的混合区域。

9.根据权利要求8所述的冷却装置，其特征在于，

所述支撑板在所述支撑区域的整个区域具有所述混合区域。

10.根据权利要求8或9所述的冷却装置，其特征在于，

在所述混合区域中，所述第一热管和所述第二热管以每相同数量的方式交替排列。

11.根据权利要求10所述的冷却装置，其特征在于，

在所述混合区域中，所述第一热管和所述第二热管以每一根的方式交替排列。