DE112015006352T5 - Energiewandlereinrichtung - Google Patents

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DE112015006352T5
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coolant
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DE112015006352.8T
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Masaru Shinozaki
Shigetoshi Ipposhi
Hiroyuki Higashino
Yugo Asai
Hiroyuki Yano
Haruyuki Matsuo
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927Liquid coolant without phase change
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H05K7/209Heat transfer by conduction from internal heat source to heat radiating structure

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energiewandlereinrichtung mit einer Kühleinheit, in der eine Vielzahl von Wärme erzeugenden elektronischen Einrichtungen angeordnet ist, wobei diese Energiewandlereinrichtung es ermöglicht, die notwendige Grundfläche für die Einrichtung zu reduzieren und die Führung eines Strömungskanals der Kühlung zu vereinfachen. Die Energiewandlereinrichtung (1) der Erfindung weist Folgendes auf: eine Kühleinheit (2), die ein Prisma ist, dessen Innenraum hohl ist, und die einen Eingangsbereich (2c) für Kühlmittel und einen Ausgangsbereich (2e) für Kühlmittel aufweist, wobei die Kühleinheit (2) in ihrem Innenraum einen Kühlmittelkanal (2f) aufweist, durch den ein Kühlmittel von dem Eingangsbereich (2c) für Kühlmittel zum Ausgangsbereich (2e) für Kühlmittel strömt; elektronische Einrichtungen (3,) die jeweils auf drei oder mehr Oberflächen auf der Außenseite der Seitenflächen der Kühleinheit (2) angeordnet sind, ausschließlich einer Eingangsfläche (2b) für Kühlmittel, in der der Eingangsbereich (2c) für Kühlmittel angeordnet ist, und einer Ausgangsfläche (2d) für Kühlmittel, in der der Ausgangsbereich (2e) für Kühlmittel angeordnet ist, wobei die elektronischen Einrichtungen (3) mittels des Siedens des Kühlmittels gekühlt werden; und ein hohles Außengehäuse (4), das die elektronischen Einrichtungen (3) bedeckt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiewandlereinrichtung zur Umwandlung von Energie.
  • STAND DER TECHNIK
  • Herkömmliche Energiewandlereinrichtungen weisen beispielsweise Energiewandlereinrichtungen für Kraftfahrzeuge auf, die in elektrischen Fahrzeugen oder Hybridfahrzeugen montiert sind und in denen eine Wechselrichtereinrichtung und eine DC-DC-Wandlereinrichtung miteinander integriert sind.
  • Wechselrichtereinrichtungen und DC-DC-Wandlereinrichtungen benötigen gewöhnlich eine Kühlung. Daher ist in vielen Fällen ein Kühlmittelkanal, durch den Kühlmittel zum Kühlen hindurchfließt, innerhalb eines Gehäuses ausgebildet, in dem die Wechselrichtereinrichtung oder die DC-DC-Wandlereinrichtung angeordnet sind. Man hat bereits Kühlstrukturen angegeben, bei denen innerhalb eines C-förmigen Gehäuses Kühlmittelkanäle vorgesehen sind und beispielsweise Induktorelemente und Energiehalbleitermodule, die vergleichsweise große Wärmemengen generieren, in der Nähe der Kühlmittelkanäle angeordnet sind, um dadurch die Kühleffizienz zu erhöhen (vergleiche beispielsweise Patentliteratur 1).
  • Es wurden auch bereits Strukturen angegeben, bei denen Strömungskanäle entlang von Wärmeableitflächen auf beiden Oberflächen von Halbleitermodulen vorgesehen sind und Kühlwasser den Strömungskanälen zugeführt wird, um dadurch die Kühleffizienz zu erhöhen (vergleiche beispielsweise Patentliteratur 2).
  • LITERATURLISTE
  • Patentliteratur
    • Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung JP 2013-094 022 a (Abs. [0015] bis [0017], [0090] und [0091], 11)
    • Patentliteratur 2: Japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung JP 2011-109 740 A (Absatz [0073], 5)
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Technisches Problem
  • Bei derartigen Energiewandlereinrichtungen sind mehrere Wärme erzeugende elektronische Einrichtungen entlang einer gemeinsamen Oberfläche aneinandergereiht angeordnet, und eine resultierende Kühleinheit weist dementsprechend eine flache Struktur auf. Dies ist insofern problematisch, da ein großer Oberflächenbereich erforderlich ist, um eine derartige Energiewandlereinrichtung mit einer Kühleinheit zu installieren.
  • Die Führung von Kühlmittelkanälen ist jedoch komplex in Fällen einer Kühlung mittels Kühlmittelkanälen, die auf beiden Oberflächen einer elektronischen Einrichtung vorgesehen sind. Ein Problem entsteht dadurch, dass die Kühlmittelkanäle eine sehr komplexe Struktur aufweisen, wenn sie um die jeweiligen elektronischen Einrichtungen verlegt werden.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zur Lösung der oben beschriebenen Probleme besteht darin, eine Energiewandlereinrichtung anzugeben, die es ermöglicht, die notwendige Grundfläche zu reduzieren und die Führung eines Strömungskanals der Kühlung zu vereinfachen.
  • Lösung des Problems
  • Die Energiewandlereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: eine Kühleinheit, die ein Prisma bildet, deren Innenraum hohl ist und die einen Eingangsbereich für Kühlmittel und einen Ausgangsbereich für Kühlmittel aufweist, wobei die Kühleinheit in ihrem Innenraum einen Kühlmittelkanal aufweist, durch den Kühlmittel von dem Eingangsbereich für Kühlmittel zum Ausgangsbereich für Kühlmittel strömt; elektronische Einrichtungen, die jeweils auf drei oder mehr Oberflächen auf der Außenseite der Seitenflächen der Kühleinheit angeordnet sind, ausgenommen eine Eingangsfläche für Kühlmittel, in der der Eingangsbereich für Kühlmittel angeordnet ist, und eine Ausgangsfläche für Kühlmittel, in der der Ausgangsbereich für Kühlmittel angeordnet ist, wobei die elektronischen Einrichtungen durch das Sieden des Kühlmittels gekühlt werden; und ein hohles Außengehäuse, das die elektronischen Einrichtungen bedeckt.
  • Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
  • Mit der Energiewandlereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Energiewandlereinrichtung angegeben werden, die es ermöglicht, die notwendige Grundfläche zu reduzieren und die Führung eines Strömungskanals der Kühlung zu vereinfachen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • In den Figuren zeigen:
  • 1 eine perspektivische Explosionsansicht einer Energiewandlereinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ein Set einer Draufsicht und einer A-A-Querschnittsansicht der Energiewandlereinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ein Set von Variationen der Form einer Kühleinheit gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
  • 4 ein Blockdiagramm, das ein Anordnungsbeispiel der Energiewandlereinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 5 ein Diagramm, das die Strömung des Kühlmittels in einer Kühleinheit gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung in einem Fall darstellt, bei dem eine elektronische Einrichtung, die die größte Wärmemenge erzeugt, an der Außenseite der Bodenfläche der Kühleinheit angeordnet ist;
  • 6 eine perspektivische Explosionsansicht einer Kühleinheit gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
  • 7 ein Set einer Draufsicht und einer B-B-Querschnittsansicht der Kühleinheit gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
  • 8 eine Frontalansicht der Kühleinheit gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
  • 9 eine perspektivische Explosionsansicht einer Kühleinheit und eines Mittelteils gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
  • 10 ein Set einer Draufsicht und einer C-C-Querschnittsansicht einer Energiewandlereinrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
  • 11 eine perspektivische Explosionsansicht der Kühleinheit und des Mittelteils gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
  • 12 eine Frontalansicht der Kühleinheit und des Mittelteils gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
  • 13 ein Set einer Draufsicht und einer D-D-Querschnittsansicht einer Energiewandlereinrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
  • 14 ein Set einer Draufsicht und einer E-E-Querschnittsansicht einer Energiewandlereinrichtung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung;
  • 15 ein Set einer Draufsicht und einer F-F-Querschnittsansicht einer Energiewandlereinrichtung gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung;
  • 16 ein Set einer Draufsicht und einer G-G-Querschnittsansicht einer Energiewandlereinrichtung gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung;
  • 17 ein Set einer Draufsicht und einer H-H-Querschnittsansicht einer Energiewandlereinrichtung gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung;
  • 18 ein Set einer Draufsicht und einer I-I-Querschnittsansicht einer Energiewandlereinrichtung gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Ausführungsform 1
  • Eine Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben. In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elemente; das Geiche gilt für den gesamten Text der Beschreibung.
  • 1 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt ein Set einer Draufsicht und einer A-A-Querschnittsansicht der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, wobei 2A eine Draufsicht der Energiewandlereinrichtung 1 und 2B eine Querschnittsansicht der Energiewandlereinrichtung 1 entlang der Linie A-A gemäß 2A darstellt.
  • Die Energiewandlereinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 1 weist im Wesentlichen ein Außengehäuse 4, eine Kühleinheit 2 und eine Vielzahl von Wärme erzeugenden elektronischen Einrichtungen 3 auf. Die Kühleinheit 2, die in 1 in Form eines hohlen viereckigen Prismas beispielhaft dargestellt ist, weist eine Kühleinheit-Seitenfläche 2a, eine Eingangsfläche 2b für Kühlmittel, einen Eingangsbereich 2c für Kühlmittel, eine Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel, einen Ausgangsbereich 2e für Kühlmittel und einen Kühlmittelkanal 2f auf.
  • Eine der beiden einander gegenüberliegenden Endflächen der Kühleinheit 2 ist die Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und die andere Fläche ist die Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel. Der Eingangsbereich 2c für Kühlmittel, durch den Kühlmittel einströmt, ist in der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel angeordnet und der Ausgangsbereich 2e für Kühlmittel, durch den Kühlmittel ausströmt, ist in der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel angeordnet. Der Eingangsbereich 2c für Kühlmittel und der Ausgangsbereich 2e für Kühlmittel sind als Anschlüsse für Kühlmittelleitungen ausgebildet.
  • Beispielsweise ist die Kühleinheit-Seitenfläche 2a aus flachen Oberflächen eines viereckigen Prismas gebildet, die senkrecht in Kontakt mit der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel in 1 stehen. Das heißt, die Kühleinheit-Seitenfläche 2a ist die Oberfläche der Kühleinheit 2 mit Ausnahme der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel, in der der Eingangsbereich 2c für Kühlmittel angeordnet ist, und der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel, in der der Ausgangsbereich 2e für Kühlmittel angeordnet ist.
  • In einem Fall, in dem die Energiewandlereinrichtung 1 beispielsweise in einem Fahrzeug installiert werden soll, bildet die Fläche an der Oberseite der Kühleinheit-Seitenfläche 2a in der vertikalen Richtung die Oberfläche und die Fläche am Boden die Bodenfläche. Der Kühlmittelkanal 2f ist der Raum in dem Hohlraum des viereckigen Prismas, der von der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel, der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel und der Kühleinheit-Seitenfläche 2a umgeben ist, derart, dass der Kühlmittelkanal 2f mit den Anschlüssen des Eingangsbereichs 2c für Kühlmittel und jenen des Ausgangsbereichs 2e für Kühlmittel in Verbindung steht. Demnach bildet der Kühlmittelkanal 2f einen Strömungskanal mit einer Form, die dem Umriss der Kühleinheit 2 entspricht.
  • Die Kühleinheit-Seitenfläche 2a und die Eingangsfläche 2b für Kühlmittel, oder die Kühleinheit-Seitenfläche 2a und die Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel sind mittels eines zwischenliegenden Dichtelements, wie beispielhaft einen O-Ring, verbunden. Beispielsweise ist eine Kühlmittelleitung 40, wie zum Beispiel ein Kühlschlauch, als Verbindungsstück des Eingangsbereichs 2c für Kühlmittel und des Ausgangsbereichs 2e für Kühlmittel angebracht, derart, dass Kühlmittel durch das Innere des Kühlmittelkanals 2f mittels einer Wasserpumpe 32 oder eines Radiators 31 zirkuliert. Als Kühlmittel wird zum Beispiel Wasser, LCC (eine Frostschutzflüssigkeit, die mit Wasser verdünnt ist und Ethylenglycol als Hauptkomponente aufweist) oder Öl verwendet.
  • Eine Steuerschaltung 3a, eine Treiberschaltung 3b, ein Kondensator 3c, ein Leistungsmodul 3d, ein Abwärtswandler 3e oder dergleichen sind als Wärme erzeugende elektronische Einrichtungen 3 an der Außenseite der Kühleinheit-Seitenfläche 2a angeordnet. Die elektronischen Einrichtungen sind mit einer Lastausrüstung, wie einem Motor 33, oder mit einer Energieversorgungsausrüstung, wie einer Batterie 34, beispielsweise mittels eines Kabelbaums 41 verbunden.
  • Die Kühleinheit 2 ist aus einer dünnen Metallplatte gebildet, beispielsweise aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder aus rostfreiem Stahl. Die elektronischen Einrichtungen 3 müssen nicht notwendigerweise ausschließlich auf der Kühleinheit-Seitenfläche 2a angeordnet sein. Die elektronischen Einrichtungen 3 können auch auf der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel oder der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel angeordnet sein, wenn Platz vorhanden ist.
  • Ein Verfahren zur Herstellung der Kühleinheit-Seitenfläche 2a wird als nächstes erläutert. Als Beispiel wird die Kühleinheit-Seitenfläche 2a gemäß einem nachstehend dargestellten Druckguss-Herstellungsverfahren ausgebildet. Um die Kühleinheit-Seitenfläche 2a auszubilden, wird eine Gussform in Form einer beweglichen Matrize und einer festen Matrize verwendet und jeweils an einer stationären Platte und einer beweglichen Platte einer Druckgussmaschine angebracht. Die bewegliche Matrize und die feste Matrize der Druckgussmaschine werden als nächstes durch ein Verschieben der beweglichen Matrizen verbunden, und die Matrizen werden gegeneinander angezogen.
  • Geschmolzenes Metall wird in die resultierende Gussform eingedrückt und diese wird durch ein Verschieben der beweglichen Matrize geöffnet, sobald die Aushärtung abgeschlossen ist. Die Kühleinheit-Seitenfläche 2a wird dadurch ausgeformt. Die Kühleinheit-Seitenfläche 2a kann auch durch Extrusionsformen ausgebildet werden. Beispielsweise wird ein Material in eine druckfeste Schalung gebracht, und es wird ein hoher Druck ausgeübt, um das Material dadurch aus einem kleinen Spalt mit einer konstanten Querschnittsform zu extrudieren.
  • Die Kühleinheit-Seitenfläche 2a wird dann mittels einer geeigneten Verarbeitung in einer gewünschten Form ausgebildet. Die Kühleinheit-Seitenfläche 2a kann durch ein Verschweißen von Platten oder mittels einer Abdichtung und einer Bolzenbefestigung ausgebildet werden.
  • Die Positionen der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel sind nicht auf beide Endflächen der Kühleinheit 2 beschränkt, die ein viereckiges Prisma ist, und können jegliche Positionen auf den Oberflächen sein, die die Kühleinheit 2 bilden. Ferner können die Wärme erzeugenden elektronischen Einrichtungen 3 an mindestens drei Oberflächen der Kühleinheit-Seitenfläche 2a angeordnet sein.
  • Das Außengehäuse 4, dessen Innenraum hohl ist, ist so ausgebildet, dass es die elektronischen Einrichtungen 3 bedeckt. Ein Außengehäuse-Oberteil 4a und ein Außengehäuse-Unterteil 4b des Außengehäuses 4 der vorliegenden Ausführungsform 1 sind als separate Körper ausgebildet und aneinander befestigt, so dass der resultierende Innenraum mittels eines oberen und unteren Flankierens geschützt ist, wobei die Kühleinheit 2 die darauf angeordneten elektronischen Einrichtungen 3 aufweist. Die äußere Form des Außengehäuses 4 ist im Wesentlichen ein viereckiges Prisma, was eine leichtere Handhabung während der Montage ermöglicht.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform 1 sind die Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und die Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel nicht von dem Außengehäuse 4 bedeckt, sondern nach außen freiliegend angeordnet, und bilden mit der Oberfläche des äußeren Gehäuses 4 eine glatte Oberfläche. Daher sind das Außengehäuse-Oberteil 4a und das Außengehäuse-Unterteil 4b entsprechend der Form der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und oder der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel zu einer C-Form ausgebildet. Das Außengehäuse 4 ist an der Kontaktfläche des Außengehäuse-Oberteils 4a und des Außengehäuse-Unterteils 4b verbunden. Ferner sind das Außengehäuse 4 und die Kühleinheit 2 an der Kontaktfläche der Kühleinheit 2 mit dem Außengehäuse-Oberteil 4a und dem Außengehäuse-Unterteil 4b verbunden, so dass der Innenraum des Außengehäuses 4 hermetisch abgedichtet wird.
  • Das Außengehäuse 4 ist aus einem dünnen Metallblech gebildet, beispielsweise aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder rostfreiem Stahl. Die an der Kühleinheit 2 angebrachten elektronischen Einrichtungen 3 sind so angeordnet, dass sie nicht mit dem Außengehäuse 4 in Kontakt kommen, um Kurzschlüsse zwischen den elektronischen Einrichtungen 3 durch das Außengehäuse 4 zu vermeiden. Die Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und die Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel müssen nicht zwingenderweise eine glatte Oberfläche mit der Oberfläche des Außengehäuses 4 bilden
  • Hierbei kann mindestens eine der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel innerhalb der Oberfläche des Außengehäuses 4 angeordnet sein, so dass der Innenraum des Außengehäuses 4 hermetisch abgedichtet werden kann, indem die Form des Außengehäuses 4 entsprechend modifiziert wird, so dass die Kühleinheit-Seitenfläche 2a bedeckt wird, auf der die elektronischen Einrichtungen 3 vorgesehen sind.
  • Luft zwischen dem Außengehäuse 4 und der Kühleinheit 2 ist in einem abgedichteten Raum eingeschlossen. Die Temperatur der eingeschlossenen Luft steigt somit durch die Erzeugung von Wärme mittels der elektronischen Einrichtungen 3 an. Das Außengehäuse 4 ist aus Metall gebildet und somit kann die Luft im abgedichteten Raum mittels eines Wärmeaustauschs mit Außenluft an der Außenfläche des Außengehäuses 4 gekühlt werden.
  • Luft im abgedichteten Raum kann auch mittels eines Wärmeaustauschs mit der Oberfläche der Kühleinheit 2, die nicht von den elektronischen Einrichtungen 3 bedeckt ist, gekühlt werden. Eine reliefartige Ausbildung oder Kühlrippen können an der Außenfläche des Außengehäuses 4 vorgesehen sein, um den Wärmeaustausch zwischen der Außenluft und dem Außengehäuse 4 zu fördern.
  • Hier ist ein Beispiel der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 1 dargestellt, bei dem die Form des Querschnitts des Kühlmittelkanals 2f in der Kühleinheit 2, das heißt, die Querschnittsform (Form des A-A-Querschnitts) der Kühleinheit 2, parallel zu der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel oder der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel quadratisch ausgebildet ist, wie in der 2(b) gezeigt ist.
  • Die Querschnittsform kann rechteckig oder trapezförmig sein, solange die Wärme erzeugenden elektronischen Einrichtungen 3 an drei oder mehr Oberflächen auf der Außenseite der Kühleinheit-Seitenfläche 2a angebracht werden können. Bei der vorliegenden Ausführungsform 1 ist der Abstand zwischen dem Außengehäuse 4 und der Kühleinheit 2 im Wesentlichen in allen Richtungen gleich, außer an den vier Ecken. Allerdings muss der Abstand nicht zwingenderweise gleich sein, solange die äußere Form des Außengehäuses 4 eine einfache Handhabung während der Montage gewährleistet.
  • 3 zeigt ein Set von Variationen der Form der Kühleinheit 2 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Beide 3A und 3B zeigen Querschnittsansichten an einer Position, welche der Position A-A der 2A entspricht. In 3A ist die Querschnittsform der Kühleinheit 2 ein Fünfeck mit Wärme erzeugenden elektronischen Einrichtungen 3, die auf der Außenseite der Kühleinheit-Seitenfläche 2a vorgesehen sind, während in 3B die Querschnittsform der Kühleinheit 2 ein Sechseck ist, mit elektronischen Einrichtungen 3, die an der Außenseite der Kühleinheit-Seitenfläche 2a vorgesehen sind.
  • Obwohl die Querschnittsform der Kühleinheit 2 an der Position A-A in 2(b) als Quadrat dargestellt ist, kann die Querschnittsform der Kühleinheit 2 an der Position A-A auch fünfeckig oder sechseckig sein, wie es in 3 dargestellt ist, oder sie kann eine prismenartige Form aufweisen, die aus einem Dreieck oder einem Polygon höherer Ordnung gebildet ist.
  • 4 zeigt ein Blockdiagramm, das ein Anordnungsbeispiel der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt. In 4 ist die Energiewandlereinrichtung 1 mit der Wasserpumpe 32 und dem Motor 33 mittels der Kühlmittelleitung 40 verbunden. Der Motor 33 ist mit der Maschine 30, die Maschine 30 mit dem Radiator 31 und der Radiator 31 mit der Wasserpumpe 32 mittels der Kühlmittelleitung 40 verbunden. Die Energiewandlereinrichtung 1 ist mit der Batterie 34 und dem Motor 33 mittels des Kabelbaums 41 verbunden. 4 zeigt ein Anordnungsbeispiel der Energiewandlereinrichtung 1, aber die Anordnung ist nicht auf jene von 4 beschränkt und die verschiedenen Einrichtungen können frei kombiniert werden.
  • Der Betrieb der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird als nächstes erläutert. Die verschiedenen elektronischen Einrichtungen 3, das heißt, die Steuerschaltung 3a, die Treiberschaltung 3b, der Kondensator 3c, das Leistungsmodul 3d, der Abwärtswandler 3e und dergleichen, die in der Kühleinheit 2 vorgesehen sind, werden zum Antreiben des Motors 33 und dergleichen betrieben. Diese elektronischen Einrichtungen 3 erzeugen gemäß ihrem Betriebszustand Wärme.
  • Das Kühlmittel kann durch Erhitzen über die Kühleinheit-Seitenfläche 2a und über die Wärme erzeugenden, außerhalb der Kühleinheit 2 angeordneten elektronischen Einrichtungen 3 zum Sieden gebracht werden. Als Ergebnis einer solchen Erwärmung kommt das Kühlmittel zum Kochen, begleitet von Blasen 24 an der Kühleinheit-Seitenfläche 2a, an der die Wärme erzeugenden elektronischen Einrichtungen 3 vorgesehen sind.
  • Weiterhin erhöht sich ein Wärmeübertragungskoeffizient beispielsweise aufgrund der von der Phasenänderung des Kühlmittels abgeleiteten latenten Wärme und aufgrund von Störungen im Kühlmittelstrom in der Nähe der Kühleinheit-Seitenfläche 2a, an der die Wärme erzeugenden elektronischen Einrichtungen 3 angeordnet sind. Die elektronischen Einrichtungen 3 werden auf eine bestimmte Temperatur oder darunter abgekühlt.
  • Die Wärmemenge pro Einheitsfläche (Wärmestrom), die pro Zeiteinheit von der Wärmeübertragungsfläche der Kühleinheit 2 zum Kühlmittel übertragen wird (Innenseite der Flächen in der Kühleinheit-Seitenfläche 2a, auf der die Wärme erzeugenden elektronischen Einrichtungen 3 vorgesehen sind), ist gewöhnlich ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung, ob das Kühlmittel siedet oder nicht. Je höher die Wärmedichte der elektronischen Einrichtungen 3 ist, desto größer ist der Wärmestrom und desto schneller kann ein Sieden stattfinden.
  • Die durch das Sieden erzeugten Blasen 24 können durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel kondensieren, wobei das Kühlmittel sich bei einer vergleichsweise niedrigen Temperatur befindet, weg von der Bodenfläche der Kühleinheit 2. Das Kühlmittel empfängt Wärme von den elektronischen Einrichtungen 3, erwärmt sich hierdurch und strömt von dem Ausgangsbereich 2e für Kühlmittel durch das Innere der Kühlmittelleitung 40, wie beispielsweise einen Kühlschlauch, so dass es dem Radiator 31 zugeführt wird. In dem Radiator 31 wird das Kühlmittel durch Wärmeaustausch mit Außenluft gekühlt, und das gekühlte Kühlmittel strömt wieder in den Eingangsbereich 2c für Kühlmittel, um die elektronischen Einrichtungen 3 zu kühlen.
  • Wie oben beschrieben, weist die Energiewandlereinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung Folgendes auf: die Kühleinheit 2, die als Prisma ausgebildet ist, dessen Innenraum hohl ist und das den Eingangsbereich 2c für Kühlmittel und den Ausgangsbereich 2e für Kühlmittel aufweist, wobei die Kühleinheit 2 in ihrem Innenraum den Kühlmittelkanal 2f aufweist, durch den das Kühlmittel von dem Eingangsbereich 2c für Kühlmittel zu dem Ausgangsbereich 2e für Kühlmittel strömt; die elektronischen Einrichtungen 3, die jeweils auf drei oder mehr Oberflächen auf der Außenseite der Seitenflächen der Kühleinheit 2 angeordnet sind, ausgenommen die Eingangsfläche 2b für Kühlmittel, in der der Eingangsbereich 2c für Kühlmittel angeordnet ist, und die Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel, in der der Ausgangsbereich 2e für Kühlmittel angeordnet ist, wobei die elektronischen Einrichtungen 3 durch das Sieden des Kühlmittels gekühlt werden; und das hohle Außengehäuse 4, das die elektronischen Einrichtungen 3 bedeckt.
  • Bei der obigen Konfiguration sind die Wärme erzeugenden elektronischen Einrichtungen 3 auf mindestens drei Oberflächen auf der Kühleinheit-Seitenfläche 2a angeordnet; als Ergebnis kann die Energiewandlereinrichtung 1 kompakter ausgebildet werden. Die Energiewandlereinrichtung 1 kann noch kompakter ausgebildet werden, indem die elektronischen Einrichtungen 3 über die gesamte Oberfläche angeordnet werden.
  • Die Wärme erzeugenden elektronischen Einrichtungen 3 können dreidimensional angeordnet sein; die Kühleffizienz wird dadurch verbessert, dass es möglich wird, die Kühlfläche der Kühleinheit 2 effektiver zu nutzen als im Fall einer flachen Struktur. Infolgedessen wird eine Wirkung erzielt, so dass die erforderliche Grundfläche zur Kompaktisierung der mit der Kühleinheit 2 versehenen Energiewandlereinrichtung 1 klein sein kann.
  • Da die Grundfläche kleiner als die einer herkömmlichen Kühleinheit 2 mit einer flachen Struktur sein kann, wird es möglich, eine Wirkung zu erzielen, wobei die Wahrscheinlichkeit einer Beeinträchtigung mit anderen Geräten während der Montage verringert werden kann. Insbesondere ist der Raum zum Montieren von Ausrüstungsgegenständen in einem Fahrzeug, wie einem Elektroauto oder einem Hybridfahrzeug mit einem Wechselrichter und dergleichen eingeschränkt. Die Wirkung wird dadurch erzielt, dass durch die Montage der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung in einem Fahrzeug Platz zum Befestigen anderer Ausrüstungseinrichtungen geschaffen wird.
  • Weiterhin strömt das Kühlmittel zum Kühlen in den Kühlmittelkanal 2f in der Kühleinheit 2 und die Wärme erzeugenden elektronischen Einrichtungen 3 sind an der Außenseite der Kühleinheit 2 angebracht; als Ergebnis können die elektronischen Einrichtungen 3 ohne eine komplexe Führung des Kühlmittelkanals 2f gekühlt werden. Dementsprechend kann eine Kühleinheit 2 angegeben werden, die einen einfachen Kühlmittelkanal 2f aufweist.
  • Die Abdeckung der Wärme erzeugenden elektronischen Einrichtungen 3 mit dem Außengehäuse 4 ermöglicht die Gewährleistung der Wasserdichtigkeit in Hinblick darauf, das Eindringen von Wasser von außen zu verhindern und zu gewährleisten, dass eine hermetische Abdichtung in Bezug auf das Eindringen von herumfliegendem Material oder Staub gegeben ist. Indem die Kühleinheit 2 in einem Fall, in dem die elektronischen Einrichtungen 3 von dem Außengehäuse 4 abgedeckt sind, in eine dreidimensionale Form gebracht wird, ist der Kontaktflächenbereich zwischen der Kühleinheit 2 und dem Außengehäuse 4 kleiner, und die Abdichtungsbereiche sind weniger als im Fall einer flachen Struktur. Die Dichtigkeit kann dadurch gesteigert werden.
  • Bei der Energiewandlereinrichtung 1 der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung kann eine Konfiguration gewählt werden, bei der die elektronische Einrichtung 3 mit der höchsten Wärmedichte von den elektronischen Einrichtungen 3 auf der Außenseite der Bodenfläche von den Seitenflächen der Kühleinheit 2 angeordnet ist. Alternativ kann die elektronische Einrichtung 3, die die größte Wärmemenge von den elektronischen Einrichtungen 3 erzeugt, auf der Außenseite der Bodenfläche von den Seitenflächen der Kühleinheit 2 angeordnet sein.
  • 5 zeigt ein Diagramm, das die Strömung des Kühlmittels in der Kühleinheit 2 der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung in einem Fall darstellt, bei dem die elektronische Einrichtung 3 der höchsten Wärmedichte auf der Außenseite der Bodenfläche der Kühleinheit 2 angeordnet ist. In der Kühleinheit 2 von 5 ist das Leistungsmodul 3d als die elektronische Einrichtung 3 mit der höchsten Wärmedichte von den Wärme erzeugenden elektronischen Einrichtungen 3 auf der Außenseite der Bodenfläche der Kühleinheit-Seitenfläche 2a angeordnet.
  • 5 ist ein Diagramm, das im Wesentlichen 2(b) entspricht, aber 5(b) enthält zusätzlich Strömungspfeile 25, die schematisch die siedend-abgeleitete Kühlmittelströmung innerhalb der Kühleinheit 2 darstellen. Vorzugsweise befindet sich das Innere der Kühleinheit 2 in einem Zustand mit geringer Strömungsgeschwindigkeit, um das Sieden in der Nähe der Bodenfläche der Kühleinheit 2 zu fördern.
  • In einer derartigen Konfiguration ist die elektronische Einrichtung 20 mit der höchsten Wärmedichte auf der Außenseite der Bodenfläche angebracht; als Ergebnis kann das Kühlmittel in der Nähe der Bodenfläche der Kühleinheit 2 mittels einer Übertragung einer großen Wärmemenge zu dem Kühlmittel innerhalb des Kühlmittelkanals 2f in der Nähe der Bodenfläche der Kühleinheit 2 veranlasst werden, zu sieden. In diesem Fall steigen die durch das Sieden erzeugten Blasen durch den Auftrieb an und induzieren eine sekundäre Strömung, wie durch die Strömungspfeile in 5 dargestellt ist.
  • Infolgedessen wird der Wärmeübertragungskoeffizient erhöht, und die Kühleffizienz der elektronischen Einrichtungen 3 wird aufgrund dieser Sekundärströmung auch an der Kühleinheit-Seitenfläche 2a mit Ausnahme der Bodenfläche erhöht. Die durch das Sieden erzeugten Blasen 24 können durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel kondensieren, wobei das Kühlmittel bei einer vergleichsweise niedrigen Temperatur ist, weg von der Bodenfläche der Kühleinheit 2.
  • Bei der Energiewandlereinrichtung 1 der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung kann eine Konfiguration gewählt werden, bei der die elektronische Einrichtung 3 mit der geringsten Wärmedichte von den elektronischen Einrichtungen 3 auf der Außenseite der Oberseite von den Seitenflächen der Kühleinheit 2 angeordnet ist. Alternativ kann die elektronische Einrichtung 3, die die größte Wärmemenge von den elektronischen Einrichtungen 3 erzeugt, auf der Außenseite der Oberseite von den Seitenflächen der Kühleinheit 2 angeordnet sein.
  • In einer derartigen Konfiguration ist die elektronische Einrichtung 21 mit der geringsten Wärmedichte an der Oberseite der Kühleinheit 2 angeordnet. Dadurch wird es möglich, den Temperaturanstieg im oberen Bereich der Kühleinheit 2 der abgedichteten Luft zwischen der Kühleinheit 2 und der Energiewandlereinrichtung 1 zu reduzieren. Ferner kann verhindert werden, dass die elektronische Einrichtung 21 mit der geringsten Wärmedichte durch Wärme von der elektronischen Einrichtung 20 mit der höchsten Wärmedichte beeinträchtigt wird. Es ist somit möglich, die elektronischen Einrichtungen 3 effizient zu kühlen, während die von der Wärme abgeleiteten negativen Wirkungen unterdrückt werden.
  • Ausführungsform 2
  • Die Konfiguration der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung wird als nächstes unter Bezugnahme auf die 6 bis 8 erläutert. 6 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht einer Kühleinheit 2 gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. 7A zeigt eine Draufsicht der Kühleinheit 2, 7B eine Querschnittsansicht der Kühleinheit 2 entlang der Linie B-B in 7A und 8 zeigt eine Frontalansicht der Kühleinheit 2.
  • Bei der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 1 ist die Struktur einer integral ausgeformten Kühleinheit 2 als Grundstruktur der Energiewandlereinrichtung 1 erläutert. Bei der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung wird eine Variation der Struktur der Kühleinheit 2 der Energiewandlereinrichtung 1 erläutert. Die nachfolgende Erläuterung wird sich auf Unterschiede in Bezug auf Ausführungsform 1 konzentrieren und identische oder entsprechende Komponenten werden nicht noch einmal erläutert.
  • Wie in 6 dargestellt, ist die Kühleinheit 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 2 aus einem Abdeckteil 2g und einem C-förmigen Kühlbereich 2h gebildet. Das Abdeckteil 2g ist eine plattenartige Fläche, die die Kühleinheit 2 ausgenommen die Eingangsfläche 2b für Kühlmittel, die die Oberfläche ist, in der der Eingangsbereich 2c für Kühlmittel angeordnet ist und ausgenommen die Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel ausbildet, die die Oberfläche ist, in der der Ausgangsbereich 2e für Kühlmittel angeordnet ist.
  • Der C-förmige Kühlbereich 2h, der das Abdeckteil 2g von der Kühleinheit 2 ausschließt, ist als separater Körper von dem Abdeckteil 2g ausgebildet. Die Energiewandlereinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform 2 weist die Kühleinheit 2 auf, in der das Abdeckteil 2g und der C-förmige Kühlbereich 2h miteinander verbunden sind.
  • Der C-förmige Kühlbereich 2h wird durch integrales Ausformen der Kühleinheit-Seitenfläche 2a, der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel, des Eingangsbereichs 2c für Kühlmittel, der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel und des Ausgangsbereichs 2e für Kühlmittel gebildet. Das Abdeckteil 2g und der C-förmige Kühlbereich 2h sind über ein dazwischenliegendes Dichtelement, wie einen O-Ring, miteinander verbunden, um die Kühleinheit 2 zu bilden.
  • Wie in 7 dargestellt ist, strömt das Kühlmittel von dem Eingangsbereich 2c für Kühlmittel ein, durchläuft den Kühlmittelkanal 2f, der in der Kühleinheit 2 gebildet ist, und strömt in Richtung des Ausgangsbereichs 2e für Kühlmittel. Um ein Austreten von Kühlmittel aus der Kühleinheit 2 zu verhindern, sind an der Oberseite des C-förmigen Kühlbereichs 2h Dichtungsnuten 6 zum Anordnen des Dichtelements, wie beispielhaft einem O-Ring, angeordnet.
  • Um das Abdeckteil 2g mit dem C-förmigen Kühlbereich 2h zu verbinden, ist ein Dichtelement, wie zum Beispiel ein O-Ring, in den Dichtungsnuten 6 angeordnet und der C-förmige Kühlbereich 2h und das Abdeckteil 2g sind miteinander verbunden. Wie in 8 dargestellt ist, wird der Kühlmittelkanal 2f mittels der Abdeckung an der Oberseite der Kühleinheit 2 durch das Abdeckteil 2g abgedichtet.
  • Das kennzeichnende Merkmal der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung ist demnach, dass hierbei eine Oberfläche der Seitenflächen der Kühleinheit 2 mit Ausnahme der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel in Form eines plattenartigen Abdeckteils 2g konfiguriert ist, derart, dass die Kühleinheit 2, ausgenommen das Abdeckteil 2g als ein von dem Abdeckteil 2g separater Körper ausgebildet ist, der mittels einer Verbindung des Abdeckteils 2g mit der Kühleinheit 2, ausgenommen das Abdeckteil 2g der Kühleinheit 2 gebildet wird.
  • In einer derartigen Konfiguration wird der C-förmige Kühlbereich 2h durch integrales Ausformen gebildet, und dementsprechend wird es möglich, die Verbindungsstellen an der Kühleinheit-Seitenfläche 2a, der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel im Vergleich zu einer Verbindung über jeweilige zwischenliegende Dichtelemente an den vorgenannten Flächen zu reduzieren. Infolgedessen wird eine Wirkung erzielt, die es ermöglicht, die Dichtigkeit zu verbessern und auch die Wasserdichtigkeit zu verbessern, um das Eindringen von Wasser von außen und das Eindringen von Staub oder dergleichen zu verhindern.
  • Durch die Aufteilung in den C-förmigen Kühlbereich 2h und das Abdeckteil 2g werden weitere vorteilhafte Wirkungen hervorgerufen, so dass es einfacher wird, die elektronischen Einrichtungen 3 anzubringen und die Verarbeitbarkeit zu verbessern. Das Abdeckteil 2g muss nicht auf die Oberfläche der Kühleinheit-Seitenfläche 2a beschränkt sein, und es kann auch jede andere Oberfläche bilden.
  • Ausführungsform 3
  • Die Konfiguration der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung wird als nächstes unter Bezugnahme auf die 9 bis 12 erläutert. Die Ausführungsform 3 gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von der Ausführungsform 2 dadurch, dass nunmehr die Kühleinheit 2 und ein Mittelteil 4c des Außengehäuses integral miteinander ausgeformt sind. Die nachfolgende Erläuterung wird sich mit verschiedenen Abschnitten befassen, während identische oder entsprechende Abschnitte nicht erläutert werden.
  • 9 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der Kühleinheit 2 und des Mittelteils 4c des Außengehäuses. 10A zeigt eine Draufsicht der Energiewandlereinrichtung 1, die die Kühleinheit 2 und das Mittelteil 4c des Außengehäuses von 9 aufweist, und 10B zeigt eine Querschnittsansicht der Energiewandlereinrichtung entlang der Linie C-C gemäß 10A. Das Außengehäuse 4 in Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung weist das Mittelteil 4c auf, das durch integrales Ausformen mit der Kühleinheit 2 gebildet ist, wobei das Außengehäuse-Oberteil 4a mit der Oberseite des Mittelteils 4c und das Außengehäuse-Unterteil 4b mit dem Boden des Mittelteils 4c verbunden ist.
  • Zwei gegenüberliegende Seitenflächen des Mittelteils 4c des Außengehäuses 4 sind aus den gleichen Oberflächen wie die Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und die Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel der Kühleinheit 2 ausgebildet. Insbesondere erstrecken sich die Oberflächen der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel, die die zwei Endflächen der Kühleinheit 2 bilden, in der horizontalen Richtung, während sie die gleiche Höhe beibehalten und mit dem Mittelteil 4c des Außengehäuses 4, wie in 9 dargestellt ist, verbunden werden.
  • Ferner ist die Höhe der beiden gegenüberliegenden Seitenflächen des Mittelteils 4c des Außengehäuses 4, senkrecht zu der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel, gleich der Höhe der Seitenflächen der Kühleinheit 2 senkrecht zu der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel. Somit sind eine Seitenfläche des Mittelteils 4c des Außengehäuses 4, die dieselbe Oberfläche wie die Eingangsfläche 2b für Kühlmittel ist, eine Seitenfläche, die dieselbe Oberfläche wie die Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel ist, und zwei gegenüberliegende Seitenflächen, die senkrecht zur Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und zur Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel sind, integral mit der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel der Kühleinheit 2 und mit den Seitenflächen der Kühleinheit 2 senkrecht zu der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel ausgeformt.
  • Das Abdeckteil 2g ist mit dem C-förmigen Kühlbereich 2h verbunden, wobei der Spalt zwischen der Kühleinheit 2 und dem Außengehäuse 4 ausreichend breit ist, so dass die elektronischen Einrichtungen 3 darin angeordnet werden können, wie es in 10B dargestellt ist. Die Höhe h1 der Oberfläche, die in der horizontalen Richtung der Kühleinheit 2 zugewandt ist, des C-förmigen Kühlbereichs 2h mit dem damit verbundenen Abdeckteil 2g, und die Höhe h2 der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel, der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel und des Mittelteils 4c des Außengehäuses 4 sind gleich.
  • Dementsprechend unterscheidet sich die Form des Außengehäuse-Oberteils 4a und des Außengehäuse-Unterteils 4b, die das Außengehäuse 4 bilden, zwischen der vorliegenden Ausführungsform 3 und Ausführungsform 2. Das Außengehäuse-Oberteil 4a und das Außengehäuse-Unterteil 4b sind von oben und unten in einer klemmenartigen Weise angebracht, um die elektronischen Einrichtungen 3 zu bedecken. Bei der vorliegenden Ausführungsform 3 liegen daher die Verbindungsflächen zum Zeitpunkt der Befestigung des Außengehäuse-Oberteils 4a und des Außengehäuse-Unterteils 4b an der Kühleinheit 2 und am Mittelteil 4c des Außengehäuses auf jeweils identischen Ebenen, da die Höhen der Kühleinheit 2 und des Mittelteils 4c des Außengehäuses gleich sind.
  • Das Außengehäuse-Oberteil 4a und das Außengehäuse-Unterteil 4b sind entsprechend der Form der Kühleinheit 2 an den Verbindungsflächen zum Zeitpunkt der Klemmbefestigung des Außengehäuse-Oberteils 4a und des Außengehäuse-Unterteils 4b teilweise mit Vertiefungen ausgebildet, wie in 1 oder 2(b) dargestellt ist, da das Mittelteil 4c des Außengehäuses hier nicht vorgesehen ist. Dementsprechend liegen die jeweiligen Verbindungsflächen des Außengehäuse-Oberteils 4a und des Außengehäuse-Unterteils 4b nicht in der gleichen Ebene.
  • Die 11 und 12 zeigen Variationen der Kühleinheit 2 und des Mitteilteils 4c des Außengehäuses, die in den 9 und 10 dargestellt sind. 11 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des Außengehäuses 4 und der Kühleinheit 2 und 12 zeigt eine Frontalansicht des Außengehäuses 4 und der Kühleinheit 2. Wie in den 11 und 12 dargestellt ist, kann eine Struktur verwendet werden, bei der die Höhe h2 der Seitenflächen des Mittelteils 4c das Außengehäuse senkrecht zu der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel kleiner als die Höhe h1 des C-förmigen Kühlbereichs 2h gewählt wird, wobei die Oberflächen der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel, die sich in horizontaler Richtung erstrecken, entlang einer geraden Linie oder einer gekrümmten Fläche von den oberen und unteren Enden der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel zu den oberen und unteren Enden des Mittelteils 4c des Außengehäuses allmählich schmäler werden.
  • Das heißt, der C-förmige Kühlbereich 2h und das Abdeckteil 2g, die die Kühleinheit 2 bilden, können kombiniert werden, um eine Form mit vier abgeschrägten Ecken (abgerundete Form) zu bilden. Ähnlich können in dem Außengehäuse 4 die vier Ecken des Außengehäuses 4, die die Energiewandlereinrichtung 1 bilden, eine abgeschrägte Form (abgerundete Form) aufweisen.
  • Das kennzeichnende Merkmal der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, besteht darin, dass das Außengehäuse Folgendes aufweist: das Mittelteil 4c mit gegenüberliegenden Seitenflächen, die jeweils dieselben Oberflächen, die die Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und die Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel der Kühleinheit 2 sind, und gegenüberliegenden Seitenflächen, die senkrecht zu der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel sind und eine Höhe aufweisen, die gleich oder kleiner als die Höhe der Seitenflächen der Kühleinheit 2 senkrecht zu der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel ist; das Außengehäuse-Oberteil 4a, das mit der Oberseite des Mittelteils 4c verbunden ist; und das Außengehäuse-Unterteil 4b, das mit dem Boden des Mittelteils 4c verbunden ist; wobei der Mittelteil 4c integral mit der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel, der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel der Kühleinheit 2 und Seitenflächen der Kühleinheit 2 senkrecht zu der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel ausgeformt ist.
  • Bei dieser Konfiguration sind die Kühleinheit 2 und das Mittelteil 4c des Außengehäuses integral miteinander ausgeformt, und dementsprechend liegen die resultierenden Verbindungsflächen auf jeweils gleichen Ebenen, wenn das Außengehäuse-Oberteil 4a und das Außengehäuse-Unterteil 4b von oben und unten in einer klemmenartigen Weise verbunden werden, um die Kühleinheit 2 mit den darauf angeordneten elektronischen Einrichtungen 3 abzudecken.
  • Dementsprechend ist in dem Außengehäuse-Oberteil 4a oder dem Außengehäuse-Unterteil 4b keine mit Aussparungen versehene Form ausgebildet, die mit der Form der Kühleinheit 2 konform ist, und es wird daher möglich, die Dichtelemente zu reduzieren, während die Anordnung der letzteren erleichtert wird. Im Ergebnis wird die Verarbeitbarkeit verbessert. Durch die Abwesenheit von vertieften Formen wird auch die Dichtigkeit verbessert, und es kann auch das Risiko des Eindringens von Wasser von außen reduziert werden.
  • Der thermische Kontaktwiderstand ist an den Verbindungsflächen in einem Fall groß, bei dem das Außengehäuse 4 und die Kühleinheit 2 nicht durch integrales Ausformen der Kühleinheit 2 und des Mittelteils 4c des Außengehäuses miteinander verbunden werden. In einem Fall, in dem die Kühleinheit 2 und das Mittelteil 4c des Außengehäuses integral miteinander ausgeformt sind, wird allerdings Wärme leicht durch Wärmeleitung von der Kühleinheit 2 zu dem Außengehäuse 4 übertragen, und die elektronischen Einrichtungen 3 können besser durch Wärmeabführung nach außen gekühlt werden, wenn die Temperatur der Außenluft niedriger ist als die Temperatur der Kühleinheit 2.
  • Es wird eine Struktur verwendet, bei der sich in der horizontalen Richtung erstreckende Flächen in der Höhenrichtung entlang einer geraden Linie oder einer gekrümmten Fläche von den oberen und unteren Enden der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel in Richtung zu den oberen und unteren Enden des Mittelteils 4c des Außengehäuses allmählich schmaler werden. Es wird dementsprechend möglich, das Volumen der Energiewandlereinrichtung 1 zu reduzieren.
  • Dadurch können Gewichtsreduktionen erreicht werden. Durch gleichzeitiges Ausbilden des Außengehäuses 4 zu einer Form mit vier abgeschrägten Ecken (abgerundete Form) wird es möglich, das Gewicht der Energiewandlereinrichtung 1 weiter zu reduzieren, so dass diese kompakter wird.
  • Bei dieser Struktur werden Flächen, die sich in der horizontalen Richtung erstrecken, in der Höhenrichtung entlang einer geraden Linie oder einer gekrümmten Fläche von den oberen und unteren Enden der Eingangsfläche 2b für Kühlmittel und der Ausgangsfläche 2d für Kühlmittel hin zu den oberen und unteren Enden des Mittelteils 4c des Außengehäuses 4 allmählich schmaler. Dementsprechend gibt es keine stufenweisen Höhenunterschiede, und daher wird es möglich, die Dichtelemente leicht anzuordnen und nicht nur die Verarbeitbarkeit zu verbessern, sondern auch das Risiko des Eindringens von Wasser von außen zu verringern. Beispielsweise können das Abdeckteil 2g und das Außengehäuse 4 durch Hartlöten, Schweißen, Bolzen, Verschrauben oder Vernieten aneinander befestigt werden, obwohl dies in den FIG. nicht eigens dargestellt ist.
  • Ausführungsform 4
  • Die Konfiguration der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung wird als nächstes unter Bezugnahme auf die 13 erläutert. 13 zeigt ein Set einer Draufsicht und einer Querschnittsansicht entlang D-D der Kühleinheit 2 und des Mittelteils 4c gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung. Bei der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 3 sind die Kühleinheit 2 und das Mittelteil 4c des Außengehäuses integral ausgeformt, und das Außengehäuse-Oberteil 4a und das Außengehäuse-Unterteil 4b werden derart angeordnet, dass sie die Kühleinheit 2 von oben und unten flankieren.
  • Die Strukturen der integral ausgeformten Kühleinheit 2, des Mittelteils 4c des Außengehäuses und der Oberseite des C-förmigen Kühlbereichs 2 gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung unterscheiden sich von denen, die in Ausführungsform 3 dargestellt sind. Andere Merkmale und Funktionen sind gleich, und somit wird sich die Erläuterung auf die Merkmale konzentrieren, die sich von jenen der Ausführungsform 3 unterscheiden.
  • Ein Stufenbereich 10 zum Verbinden mit dem Abdeckteil 2g, der zu einer gestuften Form verarbeitet ist, ist an den vier Seiten an der Oberseite des C-förmigen Kühlbereichs 2h in Ausführungsform 4 vorgesehen. 13A zeigt eine Draufsicht der Kühleinheit 2 und des Mittelteils 4c des Außengehäuses 4. 13B zeigt eine Querschnittsansicht der Kühleinheit 2 und des Mittelteils 4c des Außengehäuses 4 entlang D-D der 13A. Wie in 13B dargestellt, ist der Stufenbereich 10 an einem Bereich des oberen Teils des C-förmigen Kühlbereichs 2h nach innen vertieft ausgebildet.
  • Das Abdeckteil 2g ist auf den Stufenbereich 10 des C-förmigen Kühlbereichs 2h aufgebracht, und danach wird an den Verbindungsflächen des C-förmigen Kühlbereichs 2h und des Abdeckteils 2g ein Reibrührschweißen durchgeführt, um die vorangegangenen zwei zu verbinden.
  • Hierbei bezeichnet das Reibrührschweißen ein Verfahren, bei dem ein zylindrisches Werkzeug (Verbindungswerkzeug) beim Drehen in einem Verbindungsbereich mit einem Element eingeführt wird und das Werkzeug entlang des Verbindungsbereichs verschoben wird, so dass das Element aufgrund der erzeugten Reibung im Ergebnis weich wird und gerührt bzw. verbunden wird, während es noch fest ist.
  • Wie oben beschrieben, werden bei der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung das Abdeckteil 2g und der C-förmige Kühlbereich 2h, der die Kühleinheit 2 ausschließlich des Abdeckteils 2g bildet, durch Reibrührschweißen ausgebildet. In diesem Fall müssen das Abdeckteil 2g und der C-förmige Kühlbereich 2h nicht mittels zwischenliegender Dichtelemente verbunden werden. Dementsprechend sind die Dichtungsnuten 6 für ein Dichtelement, wie beispielhaft einen O-Ring, oder Ausnehmungen für eine Bolzenbefestigung unnötig und die Plattendicke kann dadurch verringert werden.
  • Eine derartige Konfiguration ermöglicht es, die Größe und das Gewicht der Energiewandlereinrichtung 1 zu reduzieren und die Anzahl der Anzahl von Teilen, wie beispielsweise von Dichtelementen, zu reduzieren. Das Reibrührschweißen ist ein Verbindungsverfahren für die Metallbindung, das es ermöglicht, beispielsweise das Risiko für Wasserleckagen, die aus der Verringerung von Dichtelementen oder dergleichen resultieren, zu reduzieren.
  • Ausführungsform 5
  • Die Konfiguration der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung wird als nächstes unter Bezugnahme auf 14 erläutert. 14 zeigt ein Set einer Draufsicht und einer E-E-Querschnittsansicht der Energiewandlereinrichtung 1. Die Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung ist eine Variation, bei der die Plattendicke an der Bodenfläche der Kühleinheit 2 der Energiewandlereinrichtung 1 nun reduziert wurde. Die nachfolgende Erläuterung wird sich auf Unterschiede in Bezug auf Ausführungsform 1 konzentrieren und identische oder entsprechende Abschnitte werden nicht erläutert.
  • 14A zeigt eine Draufsicht der Energiewandlereinrichtung 1. 14B zeigt eine Querschnittsansicht der Energiewandlereinrichtung 1 entlang E-E von 14A. Bei der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung ist, wie in 14B dargestellt, die elektronische Einrichtung 20 mit der höchsten Wärmedichte von der Vielzahl von elektronischen Einrichtungen 3, die bei der Energiewandlereinrichtung 1 angeordnet sind, auf der Außenseite der Bodenfläche der Kühleinheit 2 angeordnet. Darüber hinaus ist die Plattendicke an der Bodenfläche von den Seitenflächen der Kühleinheit 2 kleiner als die der anderen Flächen.
  • Somit besteht das kennzeichnende Merkmal der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung darin, dass die Plattendicke der Kühleinheit 2 an der Bodenfläche von den Seitenflächen kleiner ist als die der anderen Seitenflächen.
  • Bei einer derartigen Konfiguration wird bei der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung Wärme von der elektronischen Einrichtung 3, die an der Außenseite der Bodenfläche der Kühleinheit 2 angebracht ist, leicht zu dem Kühlmittel innerhalb des Kühlmittelkanals 2f in der Nähe der Bodenfläche der Kühleinheit 2 übertragen, und das Sieden des Kühlmittels kann somit aufgrund des Merkmals, dass die Plattendicke der Kühleinheit 2 an der Bodenfläche von den Seitenflächen kleiner ist als die der anderen Seitenflächen, verbessert werden.
  • Ausführungsform 6
  • Die Konfiguration der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung wird als nächstes unter Bezugnahme auf 15 erläutert. 15 zeigt ein Set einer Draufsicht und einer F-F-Querschnittsansicht der Energiewandlereinrichtung 1. Die Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung dadurch, dass nun Kühlrippen 26 vorgesehen sind. Die nachfolgende Erläuterung wird sich auf Unterschiede in Bezug zur Ausführungsform 1 konzentrieren und identische oder entsprechende Abschnitte werden nicht erläutert.
  • 15A zeigt eine Draufsicht der Energiewandlereinrichtung 1. 15B zeigt eine Querschnittsansicht der Energiewandlereinrichtung 1 entlang der Linie F-F gemäß 15A. Bei der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung sind Kühlrippen 26 auf der Innenseite der Oberfläche der Kühleinheit 2 vorgesehen, wie es in 15B dargestellt ist.
  • Somit besteht das kennzeichnende Merkmal der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung darin, dass die Rippen 26 auf der Innenseite der Oberfläche von den Seitenflächen der Kühleinheit 2 vorgesehen sind.
  • Durch eine derartige Konfiguration wird eine Wärmeableitungscharakteristik der Oberfläche der Kühleinheit 2 verbessert, und dementsprechend wird es möglich zu verhindern, dass die auf der Oberfläche der Kühleinheit 2 angebrachte elektronische Einrichtung 21 auf eine vorgeschriebene Temperatur oder darüber gebracht wird. In einem Fall, in dem von den elektronischen Einrichtungen 3, die auf den verbleibenden Oberflächen angeordnet sind, in ähnlicher Weise eine elektronische Einrichtung vorhanden ist, deren Temperatur auf oder über eine vorgeschriebene Temperatur ansteigt, können die Kühlrippen 26 auf der Innenseite der Oberfläche der Kühleinheit 2 ausgebildet sein, wobei darauf die elektronische Einrichtung 3 angeordnet ist, deren Temperatur auf oder über eine vorgeschriebene Temperatur ansteigt.
  • Die Kühlrippen 26 können eine Rippe oder eine Mehrzahl an Rippen aufweisen. Die Anzahl an Kühlrippen 26 kann entsprechend der erforderlichen Wärmeableitungscharakteristik modifiziert werden. Die Kühlrippen 26 sind nicht auf kammförmige Rippen beschränkt, die parallel zu der Strömung angeordnet sind, und können auch zylindrische Stiftrippen, prismenartige Stiftrippen, versetzte Rippen, gewellte Rippen oder dergleichen sein.
  • Ausführungsform 7
  • Die Konfiguration der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung wird als nächstes unter Bezugnahme auf 16 erläutert. 16 zeigt ein Set einer Draufsicht und einer G-G-Querschnittsansicht der Energiewandlereinrichtung 1. Die Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung dadurch, dass nun Leiterstäbe 11 vorgesehen sind. Die nachfolgende Erläuterung wird sich auf Unterschiede in Bezug auf Ausführungsform 1 konzentrieren und identische oder entsprechende Abschnitte werden nicht erläutert.
  • 16A zeigt eine Draufsicht der Energiewandlereinrichtung 1. 16B zeigt eine Querschnittsansicht der Energiewandlereinrichtung 1 entlang der Linie G-G von 16A. Die Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie mit Leiterstäben 11 versehen ist, die mindestens zwei elektronische Einrichtungen 3 miteinander verbinden, und Isolierelemente 12 in dem Spalt zwischen den Leiterstäben 11 und der Kühleinheit 2 vorgesehen sind, wie es in 16B dargestellt ist. Die Isolierelemente 12 verhindern Kurzschlüsse zwischen den Leiterstäben 11 und der Kühleinheit 2. Kupfer, Aluminium oder dergleichen wird in den Leiterstäben 11 verwendet.
  • Bei einer derartigen Konfiguration sind die Isolierelemente 12 in dem Spalt zwischen den Leiterstäben 11 und der Kühleinheit 2 angeordnet und als Ergebnis wird Wärme von den Wärme erzeugenden Leiterstäben 11 zu der Kühleinheit 2 besser als in einem Fall übertragen, in dem die Isolierelemente 12 nicht vorhanden sind. Denn die Wärmeleitfähigkeit der Isolierelemente 12 ist noch sehr viel größer als die Wärmeleitfähigkeit von Luft, auch wenn sie beispielsweise aus Kunststoff oder Silikonkautschuk gebildet sind. Es wird dementsprechend möglich, einen Anstieg der Temperatur der Leiterstäbe 11 selbst zu verhindern und die Leiterstäbe 11 effizient zu kühlen.
  • Ausführungsform 8
  • Die Konfiguration der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung wird als nächstes unter Bezugnahme auf 17 erläutert. 17 zeigt ein Set einer Draufsicht und einer H-H-Querschnittsansicht der Energiewandlereinrichtung 1. Die Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung dadurch, dass nunmehr Vorsprünge 13 integral mit der Kühleinheit 2 der Ausführungsform 1 ausgebildet sind. Die nachfolgende Erläuterung wird sich auf Unterschiede in Bezug auf Ausführungsform 1 konzentrieren und identische oder entsprechende Abschnitte werden nicht erläutert.
  • 17A zeigt eine Draufsicht der Energiewandlereinrichtung 1. 17B zeigt eine Querschnittsansicht der Energiewandlereinrichtung 1 entlang der Linie H-H gemäß 17A. Wie in 17B dargestellt ist, weist die Kühleinheit 2 gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung Vorsprünge 13 zum Anbringen der elektronischen Einrichtungen 3 auf, die integral ausgeformt an zwei Oberflächen der Kühleinheit-Seitenfläche 2a vorgesehen sind, die in der horizontalen Richtung einander gegenüberliegen, wobei sich die zwei Oberflächen an äußeren unteren Bereichen der Kühleinheit-Seitenfläche 2a befinden.
  • Vertiefungen zur Anbringung der elektronischen Einrichtungen 3 sind an der Oberseite der Vorsprünge 13 vorgesehen. Dabei sind in den elektronischen Einrichtungen 3 Vorsprünge für die Anbringung mit den Vertiefungen vorgesehen. Hierbei genügt es, dass die Kühleinheit 2 in horizontaler Richtung einen Vorsprung 13 auf der Außenseite von mindestens einer Seitenfläche von den beiden gegenüberliegenden Oberflächen der Kühleinheit-Seitenfläche 2a aufweist.
  • Ein kennzeichnendes Merkmal der Kühleinheit 2 wird somit von einem Vorsprung 13 zum Anbringen einer elektronischen Einrichtung 3 an der Außenseite von mindestens einer Seitenfläche gebildet.
  • Bei einer derartigen Konfiguration werden die elektronischen Einrichtungen 3 während des Vorgangs des Anbringens der elektronischen Einrichtungen 3 auf den Vorsprüngen 13 durch die Vorsprünge 13 gestützt, die an dem äußeren unteren Bereich der Kühleinheit-Seitenfläche 2a ausgebildet sind. Dementsprechend können die elektronischen Einrichtungen in einfacher Weise mittels Bolzen oder dergleichen an der Kühleinheit 2 befestigt werden. Die Verarbeitbarkeit während der Montage wird dadurch verbessert. Ferner kann die Anzahl an Teilen mittels eines integralen Ausformens der Kühleinheit 2 und der Vorsprünge 13 reduziert werden.
  • Ausführungsform 9
  • Die Konfiguration der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung wird als nächstes unter Bezugnahme auf 18 erläutert. 18 zeigt ein Set einer Frontalansicht und einer I-I-Querschnittsansicht der Kühleinheit 2 gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung. Die Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung dadurch, dass nun eine Trennwand 14 innerhalb der Kühleinheit 2 angeordnet ist und der Eingangsbereich 2c für Kühlmittel und der Ausgangsbereich 2e für Kühlmittel auf derselben Oberfläche der Kühleinheit 2 angeordnet sind. Die nachfolgende Erläuterung wird sich auf Unterschiede in Bezug auf Ausführungsform 1 konzentrieren und identische oder entsprechende Abschnitte werden nicht erläutert.
  • 18A zeigt eine Frontalansicht der Kühleinheit 2, die eine Querschnittsposition I-I darstellt. 18B zeigt eine Querschnittsansicht der Kühleinheit 2 entlang der Linie I-I in 18A. Wie in 18A dargestellt ist, sind der Eingangsbereich 2c für Kühlmittel und der Ausgangsbereich 2e für Kühlmittel auf der gleichen Oberfläche der Oberflächen angeordnet, die die Kühleinheit 2 bilden. Um den Kühlmittelkanal 2f in vertikaler Richtung in einen ersten Bereich und in einen zweiten Bereich zu unterteilen, ist die Trennwand 14 vorgesehen, die den Kühlmittelkanal 2f in den ersten Bereich in Kontakt mit dem Eingangsbereich 2c für Kühlmittel und in den zweiten Bereich in Kontakt mit dem Ausgangsbereich 2e für Kühlmittel unterteilt, wie in 18B dargestellt ist.
  • Drei Seiten von den vier Seiten, die die Trennwand 14 bilden, sind an den Oberflächen befestigt, die die Kühleinheit 2 bilden, derart, dass ein Spalt 15, durch den das Kühlmittel hindurchströmen kann, zwischen der verbleibenden Seite der Trennwand 14 und einer Oberfläche ausgebildet ist, die die Kühleinheit 2 bildet. Der Eingangsbereich 2c für Kühlmittel und der Ausgangsbereich 2e für Kühlmittel sind auf derselben Oberfläche vorgesehen, wobei die Oberfläche jener Oberfläche von den Oberflächen, die die Kühleinheit 2 bilden, gegenüberliegt, an der die Trennwand 14 nicht befestigt ist.
  • Das heißt, dass die Oberfläche, die der Oberfläche der Kühleinheit 2 gegenüberliegt, bei der der Eingangsbereich 2c für Kühlmittel und der Ausgangsbereich 2e für Kühlmittel angeordnet sind, nicht in Kontakt mit der Trennwand 14 steht; stattdessen ist der Spalt 15 zwischen der ersten Oberfläche und der Trennwand 14 ausgebildet. Die Trennwand 14 ist an den anderen Oberflächen der Kühleinheit 2 mit Ausnahme des Spaltes 15 angebracht.
  • Das Kühlmittel, das von dem Eingangsbereich 2c für Kühlmittel in den Kühlmittelkanal 2f in der Kühleinheit 2 strömt, tritt durch den Spalt 15 hindurch und wird aus dem Ausgangsbereich 2e für Kühlmittel entlang einer U-förmigen Bahn abgelassen. Der Spalt 15 ist an der Oberfläche der Kühleinheit 2 auf der der Oberfläche gegenüberliegenden Seite ausgebildet, wo der Eingangsbereich 2c für Kühlmittel und der Ausgangsbereich 2e für Kühlmittel angeordnet sind. Es wird dementsprechend möglich, ein Umgehen von dem Eingangsbereich 2c für Kühlmittel zum Ausgangbereich 2e für Kühlmittel zu verhindern.
  • Das kennzeichnende Merkmal der Energiewandlereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, besteht darin, dass der Eingangsbereich 2c für Kühlmittel und der Ausgangsbereich 2e für Kühlmittel auf derselben Oberfläche der Kühleinheit 2 ausgebildet sind. Ferner weist Letztere die Trennwand 14 auf, die den Kühlmittelkanal in einen ersten Bereich in Kontakt mit dem Eingangsbereich 2c für Kühlmittel und in einen zweiten Bereich in Kontakt mit dem Ausgangsbereich 2e für Kühlmittel unterteilt, wobei die Trennwand 14 einen Spalt zwischen der Trennwand 14 und einer Oberfläche der Kühleinheit 2, die der obigen Oberfläche gegenüberliegt, bildet, durch den das Kühlmittel strömt.
  • Bei einer derartigen Konfiguration sind der Eingangsbereich 2c für Kühlmittel und der Ausgangsbereich 2e für Kühlmittel auf derselben Oberfläche der Kühleinheit 2 angeordnet, und dementsprechend kann der Kühlschlauch leicht angeschlossen werden. Dies führt zu einer verbesserten Verarbeitbarkeit, beispielsweise in einem Fall, in dem die Energiewandlereinrichtung 1 in einem kleinen Raum, wie beispielsweise dem Maschinenraum eines Fahrzeugs, montiert werden soll.
  • Die Trennwand 14 ist in vertikaler Richtung zur Unterteilung in einen linken und rechten Bereich angeordnet, kann aber auch in horizontaler Richtung zur Unterteilung in einen oberen und unteren Bereich angeordnet sein. Im Fall von vertikal unterteilten Bereichen kann das Kühlmittel dazu gebracht werden, entweder durch eine obere oder eine untere Kühlmittelleitung zu strömen, aber vorzugsweise wird das Kühlmittel dazu gebracht, von unten nach oben zu strömen. Die Trennwand 14 kann mit der Kühleinheit 2 durch Schrauben oder dergleichen verbunden werden, oder sie kann mit der Kühleinheit 2 integral ausgeformt sein.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können verschiedene Ausführungsformen frei miteinander kombiniert werden und die Ausführungsformen können im Rahmen der Erfindung modifiziert und nach Bedarf dabei Merkmale weggelassen werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Energiewandlereinrichtung
    2
    Kühleinheit
    2b
    Eingangsfläche für Kühlmittel
    2c
    Eingangsbereich für Kühlmittel
    2d
    Ausgangsfläche für Kühlmittel
    2e
    Ausgangsbereich für Kühlmittel
    2f
    Kühlmittelkanal
    2g
    Abdeckteil
    3
    elektronische Einrichtung
    4
    Außengehäuse
    4c
    Mittelteil
    11
    Leiterstab
    12
    Isolierelement
    13
    Vorsprung
    14
    Trennwand
    15
    Spalt
    20
    elektronische Einrichtung mit der höchsten Wärmedichte
    21
    elektronische Einrichtung mit der geringsten Wärmedichte

Claims (7)

  1. Energiewandlereinrichtung, die Folgendes aufweist: – eine Kühleinheit, die ein Prisma bildet, deren Innenraum hohl ist, und die einen Eingangsbereich für Kühlmittel und einen Ausgangsbereich für Kühlmittel aufweist, wobei die Kühleinheit in ihrem Innenraum einen Kühlmittelkanal aufweist, durch den ein Kühlmittel von dem Eingangsbereich für Kühlmittel zum Ausgangsbereich für Kühlmittel strömt; – elektronische Einrichtungen, die jeweils auf drei oder mehr Oberflächen auf der Außenseite der Seitenflächen der Kühleinheit angeordnet sind, ausgenommen eine Eingangsfläche für Kühlmittel, in der der Eingangsbereich für Kühlmittel angeordnet ist, und eine Ausgangsfläche für Kühlmittel, in der der Ausgangsbereich für Kühlmittel angeordnet ist, wobei die elektronischen Einrichtungen durch das Sieden des Kühlmittels gekühlt werden; und – ein hohles Außengehäuse, das die elektronischen Einrichtungen bedeckt.
  2. Energiewandlereinrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektronische Einrichtung mit der höchsten Wärmedichte von den elektronischen Einrichtungen auf der Außenseite der Bodenfläche von den Seitenflächen der Kühleinheit angeordnet ist.
  3. Energiewandlereinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Plattendicke der Bodenfläche von den Seitenflächen kleiner als die der anderen Seitenflächen der Kühleinheit ist.
  4. Energiewandlereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die elektronische Einrichtung mit der geringsten Wärmedichte von den elektronischen Einrichtungen auf der Außenseite einer Oberfläche von den Seitenflächen der Kühleinheit angeordnet ist.
  5. Energiewandlereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Oberfläche der Seitenflächen der Kühleinheit ausschließlich der Eingangsfläche für Kühlmittel und der Ausgangsfläche für Kühlmittel in der Form eines plattenartigen Abdeckteils ausgebildet ist, derart, dass die Kühleinheit ausschließlich des Abdeckteils als ein separater Körper von dem Abdeckteil ausgebildet ist, wobei die Kühleinheit durch Verbinden des Abdeckteils mit der Kühleinheit ausschließlich des Abdeckteils gebildet wird.
  6. Energiewandlereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Rippe an der Innenseite der Oberfläche von den Seitenflächen der Kühleinheit vorgesehen ist.
  7. Energiewandlereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Eingangsbereich für Kühlmittel und der Ausgangsbereich für Kühlmittel auf derselben Oberfläche der Kühleinheit vorgesehen sind und die Kühleinheit eine Trennwand aufweist, die den Kühlmittelkanal in einen ersten Bereich, der mit dem Eingangsbereich für Kühlmittel in Kontakt steht, und in einen zweiten Bereich, der mit dem Ausgangsbereich für Kühlmittel in Kontakt steht, unterteilt; und wobei die Trennwand einen Spalt bildet, durch den das Kühlmittel zwischen der Trennwand und der Oberfläche der Kühleinheit, die derselben Oberfläche gegenüberliegt, strömt.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020126957A1 (de) 2020-10-14 2022-04-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrische Einrichtung mit Kühlkörper und Kraftfahrzeug

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2569306A (en) * 2017-12-12 2019-06-19 Rolls Royce Plc Thermal management device
WO2022070283A1 (ja) * 2020-09-29 2022-04-07 住友電気工業株式会社 発熱構造体
WO2022070282A1 (ja) * 2020-09-29 2022-04-07 住友電気工業株式会社 回路構造体

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4377198A (en) * 1980-10-14 1983-03-22 Motorola Inc. Passive, recyclable cooling system for missile electronics
US4581695A (en) * 1984-12-12 1986-04-08 Sundstrand Corporation Rectifier assembly
US4990948A (en) * 1986-12-27 1991-02-05 Canon Kabushiki Kaisha Flexible printed circuit board
JP2605785B2 (ja) 1988-03-09 1997-04-30 日本電気株式会社 多層配線基板の冷却構造
JPH03153095A (ja) * 1989-11-10 1991-07-01 Hitachi Ltd 電子機器の放熱構造
US6002183A (en) * 1995-05-04 1999-12-14 Iversen; Arthur H. Power semiconductor packaging
GB9301049D0 (en) * 1993-01-20 1993-03-10 The Technology Partnership Plc Mounting assembly
DE19846156C1 (de) * 1998-10-07 2000-07-27 Bosch Gmbh Robert Anordnung eines mehrphasigen Umrichters
US7059137B2 (en) * 2004-09-07 2006-06-13 Childress William H Portable thermoelectric cooling and heating device
DE102004048908A1 (de) * 2004-10-06 2006-04-20 Daimlerchrysler Ag Antriebsstrang für ein Fahrzeug mit elektrischer Maschine
US7539016B2 (en) * 2005-12-30 2009-05-26 Intel Corporation Electromagnetically-actuated micropump for liquid metal alloy enclosed in cavity with flexible sidewalls
JP4931458B2 (ja) * 2006-04-06 2012-05-16 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP5024600B2 (ja) * 2007-01-11 2012-09-12 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 発熱体冷却構造及びその構造を備えた駆動装置
JP5182604B2 (ja) * 2007-05-24 2013-04-17 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用冷却器
US7796388B2 (en) * 2008-03-17 2010-09-14 Ut-Battelle, Llc Direct cooled power electronics substrate
CN101262755B (zh) * 2008-04-10 2010-11-03 无锡开普动力有限公司 一种动力装置电器单元的冷却方法
US7646606B2 (en) * 2008-05-13 2010-01-12 Honeywell International Inc. IGBT packaging and cooling using PCM and liquid
US20120273164A1 (en) * 2008-10-28 2012-11-01 Jan Vetrovec Thermal management for solid state high-power electronics
FI122215B (fi) * 2009-03-13 2011-10-14 Abb Oy Järjestely moottoriohjainta varten
JP5099086B2 (ja) 2009-07-28 2012-12-12 株式会社デンソー 電源装置
JP5241688B2 (ja) 2009-11-13 2013-07-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP5686606B2 (ja) * 2010-01-12 2015-03-18 日本軽金属株式会社 フィン一体型基板の製造方法およびフィン一体型基板
JP5702988B2 (ja) * 2010-01-29 2015-04-15 株式会社 日立パワーデバイス 半導体パワーモジュール及びそれが搭載される電力変換装置並びに半導体パワーモジュール搭載用水路形成体の製造方法
JP2012239255A (ja) * 2011-05-10 2012-12-06 Denso Corp 電力変換装置
JP5855899B2 (ja) * 2011-10-27 2016-02-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 Dc−dcコンバータ及び電力変換装置
JP5975675B2 (ja) * 2012-02-28 2016-08-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP5406349B1 (ja) * 2012-08-30 2014-02-05 三菱電機株式会社 スイッチング電源装置
JP5694278B2 (ja) 2012-11-21 2015-04-01 三菱電機株式会社 電力変換装置
JP5523542B1 (ja) * 2012-12-07 2014-06-18 三菱電機株式会社 冷却装置
JP6016685B2 (ja) * 2013-03-26 2016-10-26 株式会社クボタ 複合型インバータ装置
EP2804306A1 (de) * 2013-05-15 2014-11-19 Siemens Aktiengesellschaft Stromrichteranordnung und Verfahren zur Herstellung einer Stromrichteranordnung
JP6089964B2 (ja) * 2013-05-27 2017-03-08 株式会社デンソー 電力変換装置
CN204209317U (zh) * 2014-09-04 2015-03-18 上海三菱电机·上菱空调机电器有限公司 一种治具

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020126957A1 (de) 2020-10-14 2022-04-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrische Einrichtung mit Kühlkörper und Kraftfahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
JP5976235B1 (ja) 2016-08-23
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US10383262B2 (en) 2019-08-13
CN107517596B (zh) 2019-11-26
JPWO2016151804A1 (ja) 2017-04-27
CN107517596A (zh) 2017-12-26

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