散热部件和具有该散热部件的冷却装置的制作方法

1.本实用新型涉及散热部件和具有该散热部件的冷却装置。


背景技术：

2.以往，在发热体的冷却中使用散热部件。散热部件具有多个翅片，在翅片间形成有供冷却介质流通的制冷剂流路。多个翅片在制冷剂流路上沿上下方向突出。冷却介质在相邻的翅片彼此之间流通。由此，配置在制冷剂流路的外侧的发热体的热经由翅片向冷却介质散热(例如，中国专利申请公开第cn106546116号说明书)。
3.然而，根据上述那样的散热部件，因从翅片散发的热而导致流通的冷却介质的温度上升。因此，存在如下问题：配置于下游侧的翅片的冷却效率比配置于上游侧的翅片的冷却效率低，导致散热部件的冷却性能降低。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于，提供能够提高冷却性能的散热部件和具有该散热部件的冷却装置。
5.本实用新型的例示性的散热部件具有多个翅片，在翅片间形成有供冷却介质流通的制冷剂流路。翅片在制冷剂流路内沿上下方向突出，沿冷却介质的流通方向和与流通方向及上下方向垂直的宽度方向排列配置多个。从上方观察时，配置于流通方向的下游侧的翅片以比配置于流通方向的上游侧的翅片高的密度配置。
6.在上述实施方式中，从上方观察时，配置于所述宽度方向的中央部的所述翅片以比配置于所述宽度方向的两端部的所述翅片低的密度配置。
7.在上述实施方式中，所述翅片沿所述流通方向延伸，配置于所述流通方向的下游侧的所述翅片在所述宽度方向上相邻的间隔比配置于所述流通方向的上游侧的所述翅片在所述宽度方向上相邻的间隔窄。
8.在上述实施方式中，配置于所述宽度方向的中央部的所述翅片在所述宽度方向上相邻的间隔比配置于所述宽度方向的两端部的所述翅片在所述宽度方向上相邻的间隔宽。
9.在上述实施方式中，所述翅片形成为柱状并以一定的间隔规则地配置。
10.在上述实施方式中，提供一种冷却装置，其特征在于，该冷却装置具有：散热部件；以及多个发热体，它们沿所述流通方向配置，在所述宽度方向上排列多个所述翅片而构成翅片组，该冷却装置形成有多个所述翅片组，从上方观察时，所述翅片组与所述发热体分别重叠地配置。
11.根据本实用新型，提供能够提高冷却性能的散热部件和具有该散热部件的冷却装置。
12.由以下的本实用新型优选实施方式的详细说明，参照附图，可以更清楚地理解本实用新型的上述及其他特征、要素、步骤、特点和优点。
附图说明
13.图1是本实用新型的第1实施方式的冷却装置的分解立体图。
14.图2示出了本实用新型的第1实施方式的冷却装置的俯视图。
15.图3示出了本实用新型的第1实施方式的冷却装置的主视图。
16.图4示出了本实用新型的第1实施方式的冷却装置的侧视图。
17.图5是本实用新型的第1实施方式的冷却装置的示意性的侧视剖视图。
18.图6是本实用新型的第2实施方式的冷却装置的俯视图。
19.图7是本实用新型的第3实施方式的冷却装置的俯视图。
20.图8示出了本实用新型的第4实施方式的冷却装置的分解立体图。
21.图9示出了本实用新型的第4实施方式的冷却装置的俯视图。
22.图10示出了本实用新型的第4实施方式的冷却装置的主视图。
23.图11示出了本实用新型的第4实施方式的冷却装置的侧视图。
24.图12是本实用新型的第4实施方式的冷却装置的示意性的侧视剖视图。
具体实施方式
25.另外，在附图中，以长度方向作为x方向、以x1作为长度方向一侧、以x2作为长度方向另一侧进行示出。另外，以宽度方向作为y方向、以y1作为宽度方向一侧、以y2作为宽度方向另一侧进行示出。另外，以上下方向作为z方向，以z1作为上方，以z2作为下方进行示出。上下方向、长度方向以及宽度方向彼此垂直。另外，如后所述，以冷却介质流动的方向作为流通方向f、以上游侧作为f1、以下游侧作为f2进行示出。流通方向f与长度方向x平行。上游侧f1是长度方向一侧x1，下游侧f2是长度方向另一侧x2。另外，上下方向并不限定将冷却装置1组装到各种设备时的方向。
26.图1是本实用新型的例示性的实施方式的冷却装置1的分解立体图。图2、图3、图4示出了冷却装置1的俯视图、主视图以及侧视图。另外，在图2中，为了方便而省略了基座部51的图示，示出了翅片52的配置结构。
27.冷却装置1是对沿长度方向配置的多个发热体10a～10c进行冷却的装置。发热体10a～10c例如是用于驱动车辆的车轮的牵引马达所具有的逆变器的功率晶体管。该功率晶体管例如是igbt(insulated gate bipolar transistor：绝缘栅双极晶体管)。在该情况下，冷却装置1搭载于牵引马达。另外，发热体的个数也可以为3个以外的多个。
28.冷却装置1具有收纳部件2、热传导部件3、板4、散热部件5以及罩511。
29.收纳部件2形成为沿长度方向和宽度方向扩展并以上下方向为厚度方向的板状，例如由铝合金形成。在图1的例子中，收纳部件2的长度方向长度比收纳部件2的宽度方向长度长。收纳部件2具有从上表面朝向下方凹陷的收纳凹部21。发热体10a～10c各自的上表面与收纳部件2的下表面接触。
30.热传导部件3也被称为蒸气室，是输送发热体10b、10c的热的部件，热传导部件3沿长度方向延伸。热传导部件3被收纳在收纳凹部21内。另外，关于热传导部件3的结构，在后面详细说明。
31.板4例如是由铝合金形成的金属板，配置于收纳部件2的上方并固定于收纳部件2。板4从上方覆盖热传导部件3，并且与热传导部件3的壳体31(参照图5)的上表面接触。另外，
板4与收纳部件2的上表面接触。另外，并不一定需要设置板4。
32.罩511具有上壁部512和一对侧壁部513。上壁部512从上方观察时呈矩形，并与板4在上下方向上对置。侧壁部513从与上壁部512的宽度方向对置的2条边分别向下方延伸，并且该侧壁部513的下端与板4的上表面接合。
33.罩511在长度方向上对置地开口有流入口503和流出口504。流入口503和流出口504经由未图示的泵而连结。通过泵的驱动，使冷却介质w循环。
34.散热部件5具有分别由多个翅片52形成的第1翅片组5a、第2翅片组5b以及第3翅片组5c。在翅片52间形成有供冷却介质w流通的制冷剂流路50。第1翅片组5a、第2翅片组5b以及第3翅片组5c分别通过多个翅片52沿宽度方向平行地排列而构成。制冷剂流路50形成于由罩511和板4包围的内部空间。
35.第1翅片组5a、第2翅片组5b以及第3翅片组5c是用于使发热体10a～10c各自的热散发的部件。从上方观察时，第1翅片组5a、第2翅片组5b以及第3翅片组5c与发热体10a～10c分别重叠(参照图2)。第1翅片组5a、第2翅片组5b以及第3翅片组5c配置于板4的上表面，沿着流通方向f从上游侧f1向下游侧f2依次排列。
36.第1翅片组5a、第2翅片组5b以及第3翅片组5c分别具有板状的基座部51和多个翅片52，例如由铝合金形成。构成第1翅片组5a、第2翅片组5b以及第3翅片组5c的翅片52全部从基座部51的下表面朝向下方突出，形成为沿长度方向(流通方向f)延伸的板状。
37.翅片52的下端部与板4的上表面接触。另外，在未设置板4的情况下，翅片52的下端部与热传导部件3的上表面接触。另外，也可以采用由基座部51和比基座部51靠下方的其他基座部沿着上下方向夹持翅片52的结构，在该情况下，下方的基座部与板4接触。
38.另外，第1翅片组5a、第2翅片组5b以及第3翅片组5c中的各翅片52也可以从沿长度方向延伸的共用的基底部突出。
39.另外，在图2所示的例子中，第1翅片组5a、第2翅片组5b以及第3翅片组5c隔着未设置翅片的区域相邻，但也可以从上游侧f1向下游侧f2使第1翅片组5a、第2翅片组5b以及第3翅片组5c接触而配置。在该情况下，沿长度方向延伸的1片翅片也可以跨越第1翅片组5a、第2翅片组5b以及第3翅片组5c而配置。
40.另外，翅片52可以由与基座部51相同的部件构成，也可以是与基座部51不同的部件。
41.在第1翅片组5a、第2翅片组5b以及第3翅片组5c中，翅片52分别沿宽度方向等间隔地平行排列成一列。在宽度方向上相邻的翅片52彼此之间形成有沿长度方向延伸的间隙s(参照图2)。即，多个翅片52在发热体10a～10c上沿上下方向突出地配置，在冷却介质w的流通方向f和宽度方向上排列配置多个。另外，形成有在宽度方向上排列多个翅片52而构成的多个第1翅片组5a、第2翅片组5b以及第3翅片组5c。
42.构成第3翅片组5c的翅片52的宽度方向的间隔比构成第1翅片组5a的翅片52的宽度方向的间隔和构成第2翅片组5b的翅片52的宽度方向的间隔窄。另外，构成第2翅片组5b的翅片52的宽度方向的间隔比构成第1翅片组5a的翅片52的宽度方向的间隔窄。
43.即，配置于流通方向f的下游侧f2的翅片52在宽度方向上相邻的间隔比配置于流通方向f的上游侧f1的翅片52窄。由此，从上方观察时，配置于冷却介质w的流通方向f的下游侧f2的翅片52以比配置于流通方向f的上游侧f1的翅片52高的密度配置。因此，散热性按
照第1翅片组5a、第2翅片组5b以及第3翅片组5c的顺序随着朝向下游侧而变高。另外，从上方观察时，翅片52以较高的密度配置，由此从上方观察时，翅片52的每单位面积的占有面积变大。
44.冷却介质w在制冷剂流路50内沿作为从上游侧f1朝向下游侧f2的方向的流通方向f流动。冷却介质w例如是水等液体，但也可以是空气等气体。
45.经由流入口503流入到制冷剂流路50的冷却介质w在第1翅片组5a、第2翅片组5b以及第3翅片组5c中在间隙s中流通，经由流出口504流出到制冷剂流路50的外部。流出的冷却介质w通过泵(未图示)循环而从流入口503再次流入制冷剂流路50。此时，从流出口504流出的冷却介质w被散热器等冷却而流入至流入口503。
46.发热体10a～10c的热经由收纳部件2、热传导部件3、板4以及翅片52向与翅片52接触的冷却介质w移动。
47.此时，从上游侧f1向下游侧f2流通的冷却介质w在通过第1翅片组5a和第2翅片组5b时吸收热而温度随着朝向下游侧而上升。在本实施方式中，从上方观察时，配置于冷却介质w的流通方向f的下游侧f2的翅片52以比配置于流通方向f的上游侧f1的翅片52高的密度配置。因此，散热性按照第1翅片组5a、第2翅片组5b以及第3翅片组5c的顺序随着朝向下游侧而变高。由此，能够抑制从上游侧f1的翅片52散发的热从而抑制冷却介质w的温度上升，使从下游侧f2的翅片52散发的热增加。
48.因此，能够降低冷却介质w的流通方向f上的散热部件5的冷却效果的偏差，从而能够提高散热部件5的冷却性能。另外，在散热部件5的上游侧，翅片52的密度低，但会与低温的冷却介质进行热交换。在散热部件5的下游侧，翅片52的密度高，但会与升温后的冷却介质进行热交换。因此，第1翅片组5a、第2翅片组5b以及第3翅片组5c各自的冷却效果根据冷却介质的温度、发热体的温度、翅片52的密度、翅片52的长度等条件而大小关系发生变化。
49.图5是冷却装置1的示意性的主视剖视图。另外，在图5中，省略了收纳部件2的一部分和板4的一部分的图示。
50.如图5所示，热传导部件3具有壳体31、芯构造体32以及工作介质33。
51.壳体31例如由铜等金属结构，在内部具有空间31s。空间31s是密闭空间，例如维持为气压比大气压低的减压状态。由于空间31s处于减压状态，收纳于空间31s的工作介质33容易蒸发。
52.在壳体31的空间31s中收纳有工作介质33和芯构造体32。工作介质33例如是水，但也可以是醇等其他液体。芯构造体32输送工作介质33，例如由多孔质的铜的烧结体构成。
53.壳体31具有第1金属板311。第1金属板311从下方支承芯构造体32。即，芯构造体32配置于壳体31的内表面。
54.壳体31还具有第2金属板312。第2金属板312在上下方向上与第1金属板311对置地配置。第2金属板312相对于第1金属板311位于上方，从上方覆盖第1金属板311上的芯构造体32。
55.第2金属板312具有多个肋312a。肋312a从第2金属板312的下表面向下方延伸并与芯构造体32接触。这样的肋312a例如由从上方观察时为圆形的圆柱构成。另外，肋312a在xy方向上二维且规则地排列配置。通过肋312a在上下方向上与芯构造体32接触，从而将壳体31的上下方向的厚度保持为恒定。另外，肋312a可以由与第2金属板312相同的部件构成，也
可以是与第2金属板312不同的部件。
56.壳体31还具有接合部31c。接合部31c采用将第1金属板311和第2金属板312在各自的外缘处接合的接合构造。接合部31c从上方观察时位于芯构造体32的周围，将第1金属板311与第2金属板312接合。第1金属板311与第2金属板312的接合方法没有特别限定。例如，也可以是热压、扩散接合、使用了钎料的接合等任意的接合方法。
57.另外，接合部31c也可以包含密封部。密封部是例如在热传导部件3的制造过程中通过焊接来密封用于将工作介质33注入到壳体31内的注入口的部位。
58.另外，壳体31和芯构造体32跨越多个发热体10a～10c而配置。由此，在上方观察时，芯构造体32与发热体10a～10c重叠。
59.冷却装置1通过驱动泵(未图示)，使冷却介质w在制冷剂流路50中流通，利用散热部件5和热传导部件3对发热体10a～10c进行冷却。
60.另外，在图5中，用热传导部件3内的黑色箭头表示工作介质33气化而生成的蒸气的流动，用热传导部件3内的空心箭头表示液状的工作介质33的流动。另外，用热传导部件3外的空心箭头表示冷却介质w的流动。
61.由发热体10a～10c产生的热分别被传递至热传导部件3的第1区域301、第2区域302、第3区域303。第1区域301、第2区域302、第3区域303与发热体10a～10c分别在上下方向上对置。
62.在第1区域301、第2区域302、第3区域303中，芯构造体32的温度分别上升。由此，在第1区域301、第2区域302、第3区域303中，芯构造体32所包含的液状的工作介质33气化。
63.在第3区域303中，气化后的蒸气的一部分经由第3翅片组5c的翅片52向冷却介质w散热。由此，蒸气的一部分液化。同样地，在第1区域301和第2区域302中，气化后的蒸气的一部分也经由第1翅片组5a和第2翅片组5b的翅片52而分别向冷却介质w散热。
64.此时，在从冷却效果较高的一方起依次为第1翅片组5a、第2翅片组5b以及第3翅片组5c的情况下，以相同的顺序液化的蒸气的量较多。因此，空间31s的上游侧f1的内压下降，在第2区域302、第3区域303中未液化的蒸气的一部分在空间31s中流通而向上游侧f1移动。
65.在第1区域301中气化的蒸气的一部分和从第2区域302和第3区域303移动到第1区域301的蒸气的一部分经由第1翅片组5a的翅片52向冷却介质散热而液化。
66.在第1区域301和第2区域302中液化的工作介质33通过毛细管现象而在芯构造体32中朝向下游侧f2移动。通过如上述那样工作介质33一边伴随着状态变化一边移动，从而连续地进行从配置于冷却效果低的下游侧的第3翅片组5c向配置于冷却效果高的上游侧f1的第1翅片组5a侧的热输送。特别是，壳体31和芯构造体32跨越多个发热体10a～10c而配置，能够有效地进行热输送。由此，冷却装置1能够降低冷却介质w的流通方向f上的冷却效果的偏差，从而提高冷却性能。
67.另外，在从冷却效果较高的一方起依次为第3翅片组5c、第2翅片组5b、第1翅片组5a的情况下，热输送的方向与上述相反。具体而言，在第1区域301、第2区域302中未液化的蒸气的一部分在空间31s中流通而向下游侧f2移动。另外，在第2区域302和第3区域303中液化的工作介质33通过毛细管现象而在芯构造体32中朝向上游侧f1移动。
68.接着，对本实用新型的第2实施方式进行说明。图6是示意性地示出第2实施方式的冷却装置1的俯视图。为了便于说明，对与前述的图1～图5所示的第1实施方式相同的部分
标注相同的标号。在第2实施方式中，第1翅片组5a、第2翅片组5b以及第3翅片组5c中的翅片52的排列与第1实施方式不同。其他部分与第1实施方式相同。
69.在第1翅片组5a、第2翅片组5b以及第3翅片组5c中，配置于宽度方向的中央部的翅片52在宽度方向上相邻的间隔比配置于宽度方向的两端部的翅片52宽。即，从上方观察时，配置于宽度方向的中央部的翅片52以比配置于宽度方向的两端部的翅片52低的密度配置。
70.由此，从流入口503流入至制冷剂流路50的冷却介质w被朝向发热体10a～10c的宽度方向的中央部引导。在发热体10a～10c例如在igbt等中发热集中于宽度方向的中央部的情况下，上述中央部的温度容易上升。因此，通过使冷却介质w集中在发热体10c的中央部，能够进一步促进需要冷却的上述中央部的冷却。此外，得到与第1实施方式相同的效果。
71.接着，对本实用新型的第3实施方式进行说明。图7是示意性地示出第3实施方式的冷却装置1的俯视图。为了便于说明，对与前述的图1～图5所示的第1实施方式相同的部分标注相同的标号。在第3实施方式中，第1翅片组5a、第2翅片组5b以及第3翅片组5c中的翅片52的形状与第1实施方式不同。其他部分与第1实施方式相同。
72.在第1翅片组5a、第2翅片组5b以及第3翅片组5c中，翅片52形成为柱状并以一定的间隔规则地配置。通过改变相邻的柱状的翅片52的间隔，从上方观察时，配置于冷却介质w的流通方向f的下游侧f2的翅片52以比配置于流通方向f的上游侧f1的翅片52高的密度配置。由此，能够得到与第1实施方式相同的效果。
73.接着，对本实用新型的第4实施方式进行说明。图8是第3实施方式的冷却装置1的分解立体图，图9、图10、图11示出了冷却装置1的俯视图、主视图以及侧视图。为了便于说明，对与前述的图1～图5所示的第1实施方式相同的部分标注相同的标号。在第4实施方式中，热传导部件3使用了热管。其他部分与第1实施方式相同。
74.作为热管的多个热传导部件3a～3d收纳于收纳部件2。具体而言，热传导部件3a～3d分别收纳在形成于收纳部件2的收纳凹部21a～21d中。另外，热管的个数可以为4个以外的多个，也可以为1个。热传导部件3a～3d沿长度方向(流通方向f)延伸。
75.图12是冷却装置1的示意性的主视剖视图。另外，在图12中示出了切断热传导部件3a的剖视图，对于其他热传导部件3b～3d也同样地构成。
76.热传导部件3a具有壳体31和芯构造体32。壳体31是将沿长度方向延伸的管的两端部密封而构成的。芯构造体32呈沿长度方向延伸的管状，沿着壳体31的内表面的整周配置。另外，在壳体31的内部还收纳有工作介质。
77.由于发热体10c的热使工作介质气化而生成的蒸气在壳体31的内部向上游侧移动。移动到发热体10a的上方的蒸气通过散热部件5的冷却而液化，通过芯构造体32向下游侧回流。
78.另外，在使用了热管的本实施方式中，由于芯构造体32配置于壳体31的内表面整周，因此蒸气与芯构造体32中的上方的内周面接触而被冷却。与此相对，在上述的使用了蒸气室的第1实施方式中，由于在壳体31的上方的内表面不设置芯构造体32，因此蒸气不是与芯构造体32接触而是与壳体31的内表面接触而被冷却。因此，使用了蒸气室的实施方式对蒸气的冷却更加有利。
79.以上，对本实用新型的实施方式进行了说明。另外，本实用新型的范围并不限定于上述的实施方式。本实用新型能够在不脱离实用新型的主旨的范围内对上述的实施方式施
加各种变更来实施。另外，在上述的实施方式中进行了说明的事项能够在不产生矛盾的范围内适当任意地组合。
80.例如，也可以省略罩511。在冷却介质w为气体的情况下，即使省略罩511，通过从风扇沿长度方向输送冷却介质w，也能够得到同样的效果。
81.另外，在冷却装置1中也可以省略热传导部件3，另外，壳体31和芯构造体32也可以不以跨越多个发热体10a～10c的方式配置。
82.根据本实用新型，例如能够用于各种发热体的冷却。