移动体用冷却装置.pdf

本发明提供一种有效利用随着移动体的移动而产生的行驶风，可以使冷却性能提高的移动体用冷却装置。由与安装有应进行冷却的半导体元件的基底部(4a)一体设置的平板状翅片(4c)形成的槽(4f)的方向是与作为移动体的车体(1)的行驶方向倾斜的方向。随着车体(1)的移动而产生的行驶风如箭头C所示地通过槽(4f)内。由于槽(4f)的长度缩短，所以通风的压力损耗减少，风量增加，另外，由于应从各槽(4f)的两侧的平板状翅片(4c)带走的热量也减少，所以行驶风的温度上升也减小，冷却性能提高。

1.  一种移动体冷却装置，安装在移动体上，其特征在于，包括散热器，
所述散热器设置有：
发热体安装部，在该发热体安装部上安装有应进行冷却的发热体；以及
冷却翅片组部，该冷却翅片组部与所述发热体安装部一体设置，具有形成槽的多个冷却翅片，所述槽的方向与所述移动体的移动方向倾斜。

2.  如权利要求1所述的移动体冷却装置，其特征在于，所述冷却翅片组部具有设置在与所述移动体的移动方向平行的方向及与所述移动体的移动方向垂直的方向中的至少一个方向上的狭缝。

3.  如权利要求2所述的移动体冷却装置，其特征在于，所述冷却翅片组部具有设置在与所述移动体的移动方向平行的方向上的一条平行方向的狭缝，所述多个冷却翅片形成与所述平行方向的狭缝倾斜的方向互相相反的所述槽。

4.  如权利要求1至3中任一项所述的移动体冷却装置，其特征在于，在所述散热器上，在所述槽的延长方向上设置有从所述冷却翅片突出的折流部件。

5.  如权利要求1至3中任一项所述的移动体冷却装置，其特征在于，所述冷却翅片距离所述发热体安装部的高度在所述槽的长度方向上变化。

移动体用冷却装置
技术领域
本发明涉及用于对装设在铁路车辆等移动体上的半导体元件等发热体进行冷却的移动体用冷却装置，更详细而言，涉及利用由于上述移动体行驶而产生的行驶风的移动体用冷却装置。
背景技术
在以往的用于对装设在铁路车辆等移动体上的半导体元件等发热体进行冷却的移动体用冷却装置中，将半导体元件产生的热量散热的冷却翅片是与车辆的行进方向平行配置的(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本专利特开2003-258471(0025段及图1)
发明内容
在如上所述的以往的移动体用冷却装置中，存在流入冷却翅片间的行驶风由于与平板状翅片的摩擦等而压力损耗较大，不能确保充分的风量，冷却性能下降这样的问题。另外，还存在由于上游侧的热交换而导致行驶风的温度上升，下游侧的冷却能力下降这样的问题。若下游侧的平板状翅片的冷却能力下降，则下游侧半导体元件的温度保护装置有可能工作。为防止温度保护装置工作，需要增大冷却翅片的表面积即冷却器的体积来增大热容量，以满足冷却能力，但这又会带来质量增加、成本增加等问题。
本发明为解决如上所述的问题而作，其目的在于提供一种有效利用随着移动体的移动而产生的行驶风，可以使冷却性能提高的移动体用冷却装置。
本发明所涉及的移动体冷却装置安装在移动体上，包括散热器，该散热器设置有：发热体安装部，其安装有应进行冷却的发热体；以及冷却翅片组部，其与该发热体安装部一体设置，具有形成槽的多个冷却翅片，上述槽的方向与移动体的移动方向倾斜。
本发明安装在移动体上，包括散热器，该散热器设置有：安装有应进行冷却的发热体的发热体安装部；以及与该发热体安装部一体设置的、具有形成槽的多个冷却翅片的冷却翅片组部，槽的方向与移动体的移动方向倾斜，所以，槽的长度缩短，通风的压力损耗减少，风量增加。另外，应从槽两侧的平板状翅片带走的热量也会减少。所以，行驶风的温度上升减小，冷却性能提高。
附图说明
图1是表示车载用冷却装置的说明图。
图2是表示车载用冷却装置的散热器的详细结构的结构图。
图3是表示本发明的实施方式2的车载用冷却装置的散热器的结构图。
图4是表示本发明的实施方式3的车载用冷却装置的散热器的结构图。
图5是表示本发明的实施方式4的车载用冷却装置的散热器装置的结构图。
图6是表示本发明的实施方式5的车载用冷却装置的散热器装置的结构图。
图7是表示本发明的实施方式6的车载用冷却装置的散热器的结构图。
图8是表示本发明的实施方式7的车载用冷却装置的散热器的结构图。
具体实施方式
实施方式1
图1及图2表示用于实施本发明的实施方式1；图1是表示安装在车辆上的作为移动体用冷却装置的车载用冷却装置的说明图；图2是表示车载用冷却装置的散热器的详细结构的结构图。图1中，在设置有门1a的作为移动体的电车的车体1的底板上，利用安装金属配件100安装有电气设备箱2。在电气设备箱2的侧面上固定有散热器4。在车体1的底板上安装有另一电气设备箱7。
散热器4具有：平板状的基底部4a、以及与该基底部4a一体设置的冷却翅片组部4b。冷却翅片组部4b由与车体1的移动方向A成规定的角度θ(图2)进行配设的互相平行的多个平板状翅片4c构成，由该平板状翅片4c形成槽4f，槽4f供随着车体1的移动而产生的空气流即行驶风流通(详细情况后述)。本实施方式中，在基底部4a上粘合有四个应进行散热的热源即半导体元件5。另外，由平板状翅片4c形成的槽4f在其方向B与车体1的移动方向A倾斜θ(在本例中为30°)的状态下倾斜配置。
这样，通过使由平板状翅片4c形成的槽4f的方向与车体1的移动方向A倾斜，流入槽4f内的行驶风如图2所示，如箭头C所示地穿过槽4f内。半导体元件5产生的热量通过散热器4的基底部4a传导至平板状翅片4c，与流入在平板状翅片4c间形成的槽4f内的行驶风之间进行热交换，进行散热，从而冷却半导体元件5。另外，在车体1反向行驶时，上游侧和下游侧交换。
这样，通过将平板状翅片4c的方向B配置得与车体1的行驶方向A倾斜，槽4f的长度缩短，压力损耗减少，所以通过槽4f的行驶风(冷却风)的流量增加；另外，在散热器4的下游侧也可以引入沿平板状翅片4c的侧面流动的新鲜的行驶风，可以使冷却性能提高。并且，减轻了以往的散热器的问题、即由于与上游侧的平板状翅片4c热交换而导致行驶风的温度上升，从而导致下游侧的冷却能力下降的问题。因此，冷却性能提高，可以实现散热器的小型化、轻量化。
在上述的说明及图1、2中，平板状翅片4c形成的槽4f的方向设定成使行驶风从电气设备箱2的左上侧朝电气设备箱2的右下侧流动的方向，但不限于该方向，也可以设定成使行驶风从电气设备箱2的左下侧朝电气设备箱2的右上侧流动的方向，车体1的移动方向A与槽4f所成的角度θ也可以适当选定。另外，也可以不一体形成基底部4a和冷却翅片组部4b，而分别制造基底部4a和冷却翅片组部4b，在基底部4a上粘合冷却翅片组部4b，确保两者之间具有规定的热传导率。
实施方式2
图3是表示本发明的实施方式2的车载用冷却装置的散热器的结构图。图3所示的散热器与实施方式1的散热器4同样地固定在图1所示的电气设备箱2的侧面上。图3中，散热器14具有：基底部4a、以及隔开规定的间隔设置在基底部4a上的四个冷却翅片组部14b。该散热器14是在图2的冷却翅片组部4b上以十字形态设置行驶风通过用的、移动体1的移动方向的平行方向及垂直方向的狭缝4d、4e，形成被分割为四个冷却翅片组部14b的形态，平板状翅片14c的平均长度是平板状翅片4c的平均长度的45％，平板状翅片14c的间隔与平板状翅片4c相同，槽14f的宽度与图2的散热器4的槽4f相同。
虽然四个冷却翅片组部14b的平板状翅片14c的表面积总计只是图2的平板状翅片4c的约81％，但却可以得到相同程度的冷却性能。详细情况后述。在基底部4a的与冷却翅片组部14b相反的一侧粘合有四个半导体元件5，其中心与各冷却翅片组部14b的中心一致。这样的散热器14例如可以通过精密铸造铝合金进行制造。
下面说明动作。半导体元件5产生的热量从散热器14的基底部4a传导至与其一体形成的平板状翅片14c，与流入槽14f内的行驶风之间进行热交换，进行冷却。这样，若在图2的冷却翅片组部4b上设置行驶风可通过的狭缝4d、4e，形成被分割为四个冷却翅片组部14b的形态，则槽14f的平均长度为槽4f的45％，行驶风通过槽14f内时压力损耗减小，风量增加，冷却效率提高。另外，由于冷却翅片组部14b形成为被与车体1的移动方向即行驶风的流入方向平行的狭缝4d分割为上下两个的形态(整体分割为四个的形态)，所以，若冷却翅片组部14b带走与图2的冷却翅片组部4b相同的热量，则槽14f的出口的行驶风的温度上升量将减半。所以，在平板状翅片14c的下游侧也能有效进行热交换。即使平板状翅片14c的面积较小，也能确保与平板状翅片4c相同程度的冷却性能，散热器14可以进一步实现小型化、轻量化。
实施方式3
图4是表示本发明的实施方式3的车载用冷却装置的散热器的结构图。图4中，散热器24具有：基底部4a、以及被车体1的移动方向的平行方向及垂直方向上设有的狭缝4g及狭缝4h隔开的总共四个冷却翅片组部24b。这样的散热器24中，由图3下方的两个冷却翅片组部24b的冷却翅片24c形成的槽24f的方向与由上方的冷却翅片组部24b的冷却翅片24c形成的槽24f的方向关于狭缝4g轴对称地配设。
狭缝4g的宽度即冷却翅片组部24b的上下方向的间隔比狭缝4h的宽度宽规定尺寸，但这四个冷却翅片组部24b的上下及左右方向的间隔可以根据冷却翅片组部24b的大小而适当确定。由于其他结构与图3所示的实施方式2一样，因此对相当的部分标注相同符号，并省略其说明。这样的散热器24例如可以通过精密铸造铝合金进行制造。
在该散热器24中，如图4的箭头C所示，行驶风从散热器24的上下两侧的侧面流入，在中央部的狭缝4g处合流，如箭头D所示地从散热器24的右端流出。在本实施方式中，由于从上方的冷却翅片组部24b流出的行驶风和从下方的冷却翅片组部24b流出的行驶风合流并被排出，所以可以防止从上方的冷却翅片组部24b流出的行驶风混入下方的冷却翅片组部24b，可以使冷却性能进一步提高。车体1的移动方向相反时，行驶风的流向也相反，但可以取得同样的作用效果。
另外，在上述实施方式2及3中，基底部4a是由一片板构成的，但也可以与安装的半导体元件5的数量一致，被分割为四个，在分割为四个的基底部上分别设置上述冷却翅片组部14b、24b。
实施方式4
图5是表示本发明的实施方式4的车载用冷却装置的散热器装置的结构图。图5所示的散热器装置与实施方式1的散热器4同样固定在图1所示的电气设备箱2的侧面上。图5中，散热器装置41是在图2所示的散热器4上设置了百叶栅9。百叶栅9具有矩形的薄板状的折流板9a。折流板9a位于冷却翅片组部4b的上方外侧，从各平板状翅片4c的端部突出且设置成位于平板状翅片4c的延长线上。各折流板9a的尺寸都一样。
下面说明动作。半导体元件5产生的热量从散热器4的基底部4a传导至平板状翅片4c，与流入到平板状翅片4c间的槽4f内的行驶风之间进行热交换，进行冷却。通过设置百叶栅9，可以将通过离开平板状翅片4c的部分的行驶风强制折流至平板状翅片4c间的槽4f内，可以得到更多的行驶风，冷却能力增大。
实施方式5
图6是表示本发明的实施方式5的车载用冷却装置的散热器装置的结构图。图6中，散热器装置51是在图2所示的散热器4设置了百叶栅19。百叶栅19具有矩形的薄板状的折流板19a。折流板19a位于冷却翅片组部4b的上方外侧，从各平板状翅片4c的端部突出且设置成位于平板状翅片4c的延长线上。设置在冷却翅片组部4b的上方侧端部的折流板19a越向行驶风的下游侧其突出尺寸越大，设置在冷却翅片组部4b的下方侧端部的折流板19a越向行驶风的下游侧其突出尺寸越小。
在图5所示的实施方式4，所有折流板9a从平板状翅片4c向平板状翅片4b的方向都突出相同的规定尺寸，但例如如图6所示，若折流板19a的突出尺寸从位于上游侧的平板状翅片4c到位于下游侧的平板状翅片4c逐渐改变，则可改善行驶风的流向，进一步增大折流效果。
实施方式6
图7是表示本发明的实施方式6的车载用冷却装置的散热器的结构图，图7(a)是散热器的俯视图；图7(b)是表示从箭头G方向观察图7(a)的切割线E-E的截面的剖视图。另外，图7(b)中，半导体元件5未图示。在图7中，散热器64具有基底部4a、以及与其一体设置的冷却翅片组部64b。冷却翅片组部64b从横向观察时，如图7(b)所示，交替配设有距离基底板4a的高度在冷却翅片组部64b长度方向上以正弦波状变化的平板状翅片64ca；以及与其高度变化位置不同，波峰和波谷互相相反的平板状翅片64cb。由平板状翅片64ca、64cb形成槽64f。由于其他结构与图2所示的实施方式1一样，所以对相当的部分标注相同的符号，并省略其说明。
这样，通过设置形状交替变化的平板状翅片64ca、64cb，可以提高向槽64f的折流效果，会有更多行驶风通过槽64f内，冷却效果提高。
实施方式7
图8是本发明的实施方式7的车载用冷却装置的散热器的侧剖视图。图8中，半导体元件5未图示。图8中，散热器74具有基底板4a、以及与其一体设置的冷却翅片组部74b。冷却翅片组部74b的平板状翅片74ca从横向观察时，距离基底板4a的高度在平板状翅片的长度方向上如图8所示地以三角波状变化。平板状翅片74cb与平板状翅片74ca彼此的高度变化位置不同，波峰和波谷是互相相反的关系。冷却翅片组部74b交替配设这些平板状翅片74ca、74cb。由平板状翅片74ca、74cb形成槽74f。由于其他结构与图2所示的实施方式1一样，所以对相当的部分标注相同的符号，并省略其说明。
这样，通过设置形状交替变化的平板状翅片74ca、74cb，可以提高向槽74f的折流效果，会有更多行驶风通过槽74f内，冷却效果提高。
另外，在以上的各实施方式中，说明了移动体是电车的车体的情况，但在汽车或其他移动体时也能取得同样的效果。