JP6011432B2 - 空冷式冷却器 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載のインバータ装置は、主回路部が設けられたケースが制御盤の機器取付板に固定されている。ケースと機器取付板との間には空間が形成されており、この空間が冷媒通路として機能している。インバータ装置は、冷却ファンを備えており、この冷却ファンが駆動することで流れる冷媒によって主回路部が冷却される。
上記課題を解決する空冷式冷却器は、内部に第1の冷媒流路が形成されるとともに、外面に発熱部品を搭載する搭載面が形成され、該搭載面の反対側の内面が第1内面となる熱交換部と、内部に第2の冷媒流路が形成されており、この第2の冷媒流路の一端が前記第1の冷媒流路に連通し、かつ、前記第2の冷媒流路における前記搭載面と直交する方向の幅が前記一端から前記第2の冷媒流路の他端に向けて大きくなるように形成される前記第1内面と連続する第2内面を有するとともに、前記他端に軸流ファンが設けられる拡管部と、を備え、前記軸流ファンの駆動に伴い前記第1の冷媒流路及び前記第2の冷媒流路に気体状の冷媒が流れる空冷式冷却器であって、前記拡管部は、前記第2内面に、外部側に凸となる凸面を有し、該凸面は、少なくとも軸流ファンの羽根に対向する位置に形成されており、前記凸面は曲面であり、球面状をなすことを要旨とする。
これによれば、軸流ファンにおける冷媒が流れる円形状の冷媒流路に対し、第2の冷媒流路の他端を円滑につないで、圧力損失を低減させることができる。
これによれば、第1の冷媒流路に設けたフィンにより、熱交換部との熱交換が促進される。また、第2の冷媒流路にフィンが設けられていると、フィンが軸流ファンの羽根によって発生する回転流をさえぎる壁となり、フィンによって冷媒の流れが阻害されるおそれがある。第2の冷媒流路にはフィンが設けられないので、第2の冷媒流路での冷媒の流れが阻害されにくい。
上記空冷式冷却器について、前記発熱部品は半導体素子であり、前記拡管部における前記搭載面と直交する方向の外部側に前記半導体素子の制御基板が設けられていることが好ましい。
以下、空冷式冷却器の第1の実施形態について説明する。
図1に示すように、半導体モジュール10は、空冷式冷却器20に発熱部品としての半導体素子11が搭載されている。半導体モジュール10は、例えば、直流電力を交流電力に変換して出力するインバータを構成している。以下の説明において、水平面を図中のX,Y方向で規定するとともに、水平面に直交する上下方向をX,Y方向に直交するZ方向で規定して説明を行う。
図4に示すように、拡管部31は、第1内面25と対向する内面が第1の冷媒流路22と略一致する内面と、第2の冷媒流路32の一端から他端に向けて第2の冷媒流路32の幅を大きくするように形成され、第1内面25と連続する第2内面37とを有して構成されている。なお、第2の冷媒流路32の幅とは、第2の冷媒流路32における搭載面24と直交する方向の大きさであり、第2の冷媒流路32におけるZ方向の大きさと一致する。
(1)第2内面37に、外部側に向けて凸となる曲面35を軸流ファン51の羽根54に対向する位置に形成したので、拡管部31のX方向を大きくすることなく、離間距離d1を長くすることができる。したがって、圧力損失を低減させ、空冷式冷却器20の小型化を図ることができる。
以下、空冷式冷却器の第2の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、第1の実施形態と重複する部分については説明を省略し、第1の実施形態との相違点のみを説明する。
例えば、第2の開口部33が四角状に開口している場合(拡管部61の断面形状が四角をなしている場合)には、第2の開口部33が筐体52の四隅と対向する。このため、第1の開口部23から第2の開口部33に向けて冷媒が流れると、筐体52の四隅において渦が発生しやすく、圧力損失の原因となる。本実施形態において、拡管部61は球面状をなしており、第2の開口部33が円弧を有している。軸流ファン51の貫通孔53は、軸流ファン51における冷媒が流れる冷媒流路であり、円形状をなしている。このため、第2の開口部33と貫通孔53が円滑につながれる。第2の開口部33と軸流ファン51が接触する部分を少なくでき、拡管部61に流れた冷媒を貫通孔53に誘導することができる。このため、圧力損失が低減されている。
(6)壁部62の曲面64は、球面状をなしている。このため、第2の冷媒流路32を流れる冷媒を軸流ファン51の貫通孔53に誘導することができ、圧力損失が低減される。
○ 曲面35の他端側端部351は、搭載面24と直交する方向であるZ方向の位置が、軸流ファン51の羽根54の端部541と一致した位置でなくてもよい。他端側端部351は、端部541より羽根54の外周側に位置していてもよい。この場合も、羽根54の端部541に対して離間距離d1を長くすることができ、全体として離間距離を長くすることができる。
○ 第1の実施形態の壁部34には、傾斜部36は設けられていなくてもよい。すなわち、壁部34の内面の全面を曲面35としてもよい。
○ フィン41の形状は板状以外であってもよい。例えば、ピン状のフィンを用いてもよい。
○ 発熱部品として半導体素子11を採用したが、コンデンサや抵抗を採用してもよい。
○ 軸流ファン51は、押込式のファンであってもよい。すなわち、空冷式冷却器20,60を流れる冷媒は、第2の開口部33から第1の開口部23に向けて流れてもよい。
○ 第1の開口部23側にも拡管部を設けてもよい。すなわち、実施形態では、第1の冷媒流路22の一方の端部に拡管部31,61を介して軸流ファン51を設けているが、第1の冷媒流路22の両方の端部に拡管部を介して軸流ファン51を設けてもよい。
Claims (5)
- 内部に第1の冷媒流路が形成されるとともに、外面に発熱部品を搭載する搭載面が形成され、該搭載面の反対側の内面が第1内面となる熱交換部と、
内部に第2の冷媒流路が形成されており、この第2の冷媒流路の一端が前記第1の冷媒流路に連通し、かつ、前記第2の冷媒流路における前記搭載面と直交する方向の幅が前記一端から前記第2の冷媒流路の他端に向けて大きくなるように形成される前記第1内面と連続する第2内面を有するとともに、前記他端に軸流ファンが設けられる拡管部と、を備え、
前記軸流ファンの駆動に伴い前記第1の冷媒流路及び前記第2の冷媒流路に気体状の冷媒が流れる空冷式冷却器であって、
前記拡管部は、前記第2内面に、外部側に凸となる凸面を有し、該凸面は、少なくとも軸流ファンの羽根に対向する位置に形成されており、
前記拡管部は、前記他端と前記凸面との間に傾斜部を有し、
前記凸面の前記他端側端部は、前記搭載面と直交し前記軸流ファンの回転中心を通る断面において、前記搭載面と直交する方向の位置が、前記羽根の端部と一致又は前記羽根の端部より羽根の外周側に位置していることを特徴とする空冷式冷却器。 - 内部に第1の冷媒流路が形成されるとともに、外面に発熱部品を搭載する搭載面が形成され、該搭載面の反対側の内面が第1内面となる熱交換部と、
内部に第2の冷媒流路が形成されており、この第2の冷媒流路の一端が前記第1の冷媒流路に連通し、かつ、前記第2の冷媒流路における前記搭載面と直交する方向の幅が前記一端から前記第2の冷媒流路の他端に向けて大きくなるように形成される前記第1内面と連続する第2内面を有するとともに、前記他端に軸流ファンが設けられる拡管部と、を備え、
前記軸流ファンの駆動に伴い前記第1の冷媒流路及び前記第2の冷媒流路に気体状の冷媒が流れる空冷式冷却器であって、
前記拡管部は、前記第2内面に、外部側に凸となる凸面を有し、該凸面は、少なくとも軸流ファンの羽根に対向する位置に形成されており、
前記凸面は曲面であり、球面状をなすことを特徴とする空冷式冷却器。 - 前記凸面は曲面であり、前記搭載面と直交し前記軸流ファンの回転中心を通る断面において、前記第2の冷媒流路の前記一端の幅と前記第2の冷媒流路の前記他端の幅との差である拡張幅の半分より大きな曲率半径としたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の空冷式冷却器。
- 前記第1の冷媒流路にのみフィンが設けられることを特徴とする請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の空冷式冷却器。
- 前記発熱部品は半導体素子であり、前記拡管部における前記搭載面と直交する方向の外部側に前記半導体素子の制御基板が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の空冷式冷却器。
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JP2013086057A JP6011432B2 (ja) | 2013-04-16 | 2013-04-16 | 空冷式冷却器 |
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JP2013086057A JP6011432B2 (ja) | 2013-04-16 | 2013-04-16 | 空冷式冷却器 |
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JP2014209520A JP2014209520A (ja) | 2014-11-06 |
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