冷却装置以及具备该冷却装置的电力转换装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201480002639.1

申请日:

2014.02.21

公开号:

CN104704934A

公开日:

2015.06.10

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H05K 7/20申请日:20140221|||公开

IPC分类号:

H05K7/20; H02M7/04

主分类号:

H05K7/20

申请人:

富士电机株式会社

发明人:

佐久间政喜; 鹢头政和; 西川幸广; 田中泰仁

地址:

日本神奈川县

优先权:

2013-056929 2013.03.19 JP

专利代理机构:

北京林达刘知识产权代理事务所(普通合伙)11277

代理人:

刘新宇

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内容摘要

具备:多个侧壁散热片(12),其形成于框体(2)的第一侧壁(7e)的外表面;多个底部散热片(13),其形成于框体的底部的底面;罩构件(9),其自外侧覆盖多个侧壁散热片和多个底部散热片,形成侧壁冷却流路(27)和底部冷却流路(28);腔室(11),其在与第二侧壁(7b)相对的方向区划形成流体导入室,与侧壁冷却流路和底部冷却流路连通;以及制冷剂供给装置(3),其外置于腔室外部,向流体导入室供给制冷剂,其中,通过将侧壁散热片和底部散热片做成规定的形状,从而调整自鼓风扇流向侧壁冷却流路和底部冷却流路的冷却风量。

权利要求书

权利要求书1.  一种冷却装置,具有长方体形状的框体,该框体内置有包括发热的电 子部件在内的多个电子部件,该冷却装置的特征在于, 具备: 散热用的多个侧壁散热片,其形成于上述框体的第一侧壁的外表面,沿 长度方向延伸且相互平行; 散热用的多个底部散热片,其形成于上述框体的底部的底面,沿长度方 向延伸且相互平行; 罩构件,其自外侧覆盖上述多个侧壁散热片和上述多个底部散热片,在 上述多个侧壁散热片之间形成侧壁冷却流路,在上述多个底部散热片之间形 成底部冷却流路; 腔室,其安装于上述框体的朝向与上述第一侧壁交叉的方向的第二侧壁 且在与该第二侧壁相对的方向区划形成流体导入室,该流体导入室与上述侧 壁冷却流路和上述底部冷却流路连通;以及 制冷剂供给装置,其外置于上述腔室,向上述流体导入室供给制冷剂, 其中,通过将上述侧壁散热片和上述底部散热片做成规定的形状,从而 调整自上述鼓风扇流向上述侧壁冷却流路的制冷剂流量和自上述鼓风扇流 向上述底部冷却流路的制冷剂流量。 2.  根据权利要求1所述的冷却装置,其特征在于, 通过将上述侧壁散热片和上述底部散热片设定为上述侧壁散热片和上 述底部散热片中的一者与另一者相比散热片高度和相邻的散热片之间的间 距中的至少一个为不同的值,从而调整上述侧壁冷却流路的制冷剂流量和上 述底部冷却流路的制冷剂流量。 3.  根据权利要求1所述的冷却装置,其特征在于, 通过将上述侧壁散热片的沿长度方向延伸的个数和上述底部散热片的 沿长度方向延伸的个数设为不同的值,从而调整上述侧壁冷却流路的制冷剂 流量和上述底部冷却流路的制冷剂流量。 4.  根据权利要求1所述的冷却装置,其特征在于, 上述发热的电子部件被配置为与上述框体内部的上述第一侧壁的内表 面相接触。 5.  根据权利要求1所述的冷却装置,其特征在于, 上述发热的电子部件被配置为与上述框体内部的上述第二侧壁的内表 面相接触。 6.  根据权利要求1所述的冷却装置,其特征在于, 上述制冷剂为空气,上述制冷剂供给装置为一台鼓风扇。 7.  根据权利要求1所述的冷却装置,其特征在于, 上述制冷剂为水,上述制冷剂供给装置为泵。 8.  一种电力转换装置,具备冷却装置,将交流电力转换为直流电力,其 中,该冷却装置具有长方体形状的框体,该框体内置有包括发热的电子部件 在内的多个电子部件,该电力转换装置的特征在于, 作为上述冷却装置,具备权利要求1~7中任一项所述的冷却装置。

说明书

说明书冷却装置以及具备该冷却装置的电力转换装置
技术领域
本发明涉及一种对内置于框体的发热电子部件进行冷却的冷却装置以 及具备该冷却装置的电力转换装置。
背景技术
AC/DC转换器等电力转换装置具备对包括发热的电子部件在内的多个 电子部件进行冷却的冷却装置,例如已知有专利文献1所记载的装置。
该专利文献1的冷却装置如下:在板状的散热器(heat sink)的上表面搭 载有基板、半导体元件等电子部件,在散热器的下表面形成有多个板(plate) 状的冷却片。另外,与散热器相连地设有腔室,以使冷却风自配置于该腔室 的鼓风扇向冷却片之间的多个通风路径流入。
而且,使鼓风扇的送风口和散热器的与多个通风路径连通的通风口彼此 相对,并且,设为腔室在相对方向上的投影面积大于鼓风扇的送风口在相对 方向上的投影形状和散热器的通风口在相对方向上的投影形状中的至少一 者所存在的投影面积。由此,专利文献1的装置即使是性能低的鼓风扇也能 够确保流向散热器的通风口的冷却风的风量,从而能够对搭载于散热器的发 热的半导体元件高效地进行冷却。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-329253号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是,专利文献1的装置仅在散热器的下表面形成有冷却片,若为了增 大散热器的冷却能力而将下表面扩大来增加冷却片的个数,则成为大型的装 置,可能导致制造成本增大。
而且,为了增大冷却能力而可考虑增大鼓风扇的风量,但若使用风量增 大的能力较大的鼓风扇,则可能导致功耗、噪音增大。
本发明是着眼于这样的问题点而做成的,其目的在于通过利用小型的装 置谋求制冷剂供给装置的功耗和噪音的降低化来提供一种廉价的冷却装置 和具备该冷却装置的电力转换装置。
用于解决问题的方案
为了达成上述目的,本发明的一技术方案所涉及的冷却装置为具有长方 体形状的框体的冷却装置,该框体内置有包括发热的电子部件在内的多个电 子部件,该冷却装置具备:散热用的多个侧壁散热片,其形成于上述框体的 第一侧壁的外表面,沿长度方向延伸且相互平行;散热用的多个底部散热片, 其形成于上述框体的底部的底面,沿长度方向延伸且相互平行;罩构件,其 自外侧覆盖上述多个侧壁散热片和上述多个底部散热片,在上述多个侧壁散 热片之间形成侧壁冷却流路,在上述多个底部散热片之间形成底部冷却流 路;腔室,其安装于上述框体的朝向与上述第一侧壁交叉的方向的第二侧壁 且在与该第二侧壁相对的方向区划形成流体导入室,该流体导入室与上述侧 壁冷却流路和上述底部冷却流路连通;以及制冷剂供给装置,其外置于上述 腔室,向上述流体导入室供给制冷剂,其中,通过将上述侧壁散热片和上述 底部散热片做成规定的形状,从而调整自上述鼓风扇流向上述侧壁冷却流路 的制冷剂流量和自上述鼓风扇流向上述底部冷却流路的制冷剂流量。
根据本发明的一技术方案所涉及的冷却装置,由于在第一侧壁和底部形 成有散热片(侧壁散热片、底部散热片),因此,即使是小型的框体也能够 增大冷却能力。
另外,本发明的一技术方案所涉及的冷却装置通过将侧壁散热片和底部 散热片设定为侧壁散热片和底部散热片中的一者与另一者相比散热片高度 和相邻的散热片之间的间距中的至少一个为不同的值,从而调整侧壁冷却流 路的制冷剂流量和底部冷却流路的制冷剂流量。
根据本发明的一技术方案所涉及的冷却装置,通过将侧壁散热片和底部 散热片设定为散热片高度和相邻的散热片的间距中的至少一个为不同的值, 从而能够调整侧壁冷却流路的制冷剂流量和底部冷却流路的制冷剂流量,能 够自由地改变第一侧壁和底部的冷却能力。
另外,本发明的一技术方案所涉及的冷却装置通过将侧壁散热片的沿长 度方向延伸的个数和底部散热片的沿长度方向延伸的个数设为不同的值,从 而调整侧壁冷却流路的制冷剂流量和底部冷却流路的制冷剂流量。
根据本发明的一技术方案所涉及的冷却装置,通过将侧壁散热片的个数 和底部散热片的个数设为不同的值,从而能够调整侧壁冷却流路的制冷剂流 量和底部冷却流路的制冷剂流量,能够自由地改变第一侧壁和底部的冷却能 力。
另外,在本发明的一技术方案所涉及的冷却装置中,发热的电子部件被 配置为与框体内部的第一侧壁的内表面相接触。
根据本发明的一技术方案所涉及的冷却装置,由于发热的电子部件与形 成有侧壁冷却流路的第一侧壁的内表面相接触,因此能够高效地对发热的电 子部件进行冷却。
另外,在本发明的一技术方案所涉及的冷却装置中,发热的电子部件被 配置为与框体内部的第二侧壁的内表面相接触。
根据本发明的一技术方案所涉及的冷却装置,构成流体导入室且与制冷 剂直接接触的第二侧壁为冷却体,发热的电子部件与该冷却体的内表面相接 触,因此能够高效地对发热的电子部件进行冷却。
另外,在本发明的一技术方案所涉及的冷却装置中,制冷剂为空气,制 冷剂供给装置为一台鼓风扇。根据本发明的一技术方案所涉及的冷却装置, 由于能够利用一台鼓风扇向侧壁冷却流路和底部冷却流路供给冷却风,因 此,能够谋求制造成本的降低化并且能够谋求鼓风扇的功耗和噪音的降低 化。
另外,在本发明的一技术方案所涉及的冷却装置中,制冷剂为水,制冷 剂供给装置为泵。根据本发明的一技术方案所涉及的冷却装置,能够谋求制 造成本的降低化。
另一方面,本发明的一技术方案所涉及的电力转换装置为具备冷却装置 并将交流电力转换为直流电力的电力转换装置,其中,该冷却装置具有长方 体形状的框体,该框体内置有包括发热的电子部件在内的多个电子部件,该 电力转换装置具备上述冷却装置。
根据本发明的一技术方案所涉及的电力转换装置,能够提供一种谋求制 冷剂供给装置的功耗和噪音的降低化的小型且廉价的电力转换装置。
发明的效果
本发明所涉及的冷却装置以及具备该冷却装置的电力转换装置在第一 侧壁和底部形成有散热片,因此,即使是小型的框体也能够增大冷却能力, 能够利用制冷剂供给装置向侧壁冷却流路和底部冷却流路供给冷却风。因 而,能够谋求制造成本的降低化,并且,能够谋求制冷剂供给装置的功耗和 噪音的降低化。
附图说明
图1是表示具备本发明所涉及的第1实施方式的冷却装置的电力转换装 置的一实施方式的外观的立体图。
图2是图1的A-A线处的剖视图。
图3是图2的B-B线处的剖视图。
图4是图3的主要部位放大图。
图5是将本发明所涉及的第1实施方式的电力转换装置的盖体拆除后示 出内部的俯视图。
图6是表示本发明所涉及的第1实施方式的控制部件的立体图。
图7是表示通过内部风扇的驱动而产生的壳体内的冷风流动的图像的 图。
图8是表示具备本发明所涉及的第2实施方式的冷却装置的电力转换装 置的系统结构的图。
图9是将本发明所涉及的第2实施方式的电力转换装置的盖体拆除后示 出内部的俯视图。
图10是表示本发明所涉及的第2实施方式的电力转换装置的剖视图。
图11是图10的C-C线向视图。
图12是图10的D-D线向视图。
具体实施方式
以下,参照图1至图7说明具备本发明所涉及的冷却装置的电力转换装置 的第1实施方式。
如图1所示,该电力转换装置1是被用作AC/DC转换器的装置,具有长方 体形状的框体2。在该框体2的长方向上的一侧的侧面外置有作为制冷剂供给 装置的鼓风扇3。另外,在框体2的长方向上的另一侧的侧面排列设有输入连 接器4、控制连接器5以及输出连接器6。在框体2内,内置有后述的电力转换 控制单元,在将控制信号输入到控制连接器5时,输入至输入连接器4的商用 电力通过电力转换控制单元从交流被转换为直流后从输出连接器6作为直流 电力被输出。
详细而言,如图2所示,长方体形状的框体2构成为具备壳体7、腔室形 成壁8、框体罩9以及盖体10。
壳体7为有底箱形状且俯视时呈长方形,如图5所示,具备长方形状的底 部7a、自该底部7a的四边立起的一对短边侧壁7b、7c以及一对长边侧壁7d、 7e。壳体7是例如通过将热导率高的铝、铝合金进行压铸成形而形成的。
腔室形成壁8配置于壳体7的长方向上的一侧,由与壳体7的一侧的短边 侧壁7b相抵接的抵接壁8a以及与壳体7的一侧的短边侧壁7b相对的相对壁8b 构成。
框体罩9以覆盖壳体7和腔室形成壁8的一部分的方式设置。盖体10以将 壳体7和腔室形成壁8的上部开口部封闭从而将框体2的内部密闭的方式设 置。
在此,如图3所示,在壳体7的一侧的长边侧壁7e上,在其外侧的自下端 到上部的区域形成有沿长方向延伸的多个侧壁散热片12。该多个侧壁散热片 12在长边侧壁7e的上下方向上空开规定间隔而平行地形成。如图4所示,各 侧壁散热片12的散热片高度设定为H1,侧壁散热片12的间距设定为P1。此外, 如图5所示,在壳体7的另一侧的长边侧壁7d的外侧未形成有侧壁散热片。
另外,如图3所示,在壳体7的底部7a上,也在其下表面的自左端部到右 侧的区域形成有沿长方向延伸的多个底部散热片13。该多个底部散热片13在 底部7a的短方向上空开规定间隔而平行地形成。如图4所示,各底部散热片 13的散热片高度设定为大于侧壁散热片12的散热片高度H1的值H2(H2> H1)。而且,底部散热片13的间距设定为大于侧壁散热片12的间距P1的值P2 (P2>P1)。
框体罩9成为自外侧覆盖上述侧壁散热片12和底部散热片13的罩构件, 如图3和图5所示,由长方形板状的底板9a和一对侧板9b、9c构成,该底板9a 覆盖壳体7的底部7a和腔室形成壁8的下部开口部;该一对侧板9b、9c自底板 9a的缘部立起,且覆盖壳体7的一对长边侧壁7d、7e和腔室形成壁8的侧部。
这样,在由框体罩9覆盖的壳体7的底部7a和一侧的长边侧壁7e的外周, 如图3所示,多个侧壁散热片12之间的空间和多个底部散热片13之间的空间 成为沿壳体7的长度方向延伸的多个流路27、28。而且,上述盖体10以将壳 体7和腔室形成壁8的上部开口部封闭的方式固定于壳体7和腔室形成壁8。由 此,由壳体7的一侧的短边侧壁7b、腔室形成壁8、框体罩9以及盖体10包围 的内方侧的空间被区划形成为作为流体导入室的腔室11。
形成于框体罩9与壳体7的底部7a之间以及框体罩9与一侧的长边侧壁7e 的外周之间的多个流路27、28的长度方向上的一端连通于该腔室11,这些流 路27、28的另一端连通于大气。在腔室形成壁8的相对壁8b上作为送风导入 口形成有开口部8c。而且,以使鼓风扇3的送风口与该开口部8c的位置相对 的方式安装有鼓风扇3,由该鼓风扇3产生的冷却空气被送入腔室11。
在壳体7的内部收纳有电力转换控制单元和内部风扇14。如图5和图6所 示,电力转换控制单元构成为具有基座基板15、输入侧噪声滤波部16、第1 电抗器17、第2电抗器18、电解电容组19、变压器20、输出侧噪声滤波部21、 多个半导体器件(例如MOS-FET)D1~D12、第1电路基板23~第3电路基板 25等控制部件。
基座基板15是呈比壳体7的底部7a的平面形状小的长方形状、且在一侧 的长边侧形成有切口15a的构件。在基座基板15上实施有与上述的输入连接 器4、控制连接器5以及输出连接器6连接的规定的布线图案(未图示)。该基 座基板15在将切口部15a朝向壳体7的一侧的长边侧壁7e侧的状态下通过螺 栓紧固而被固定在形成于壳体7的底部7a的上表面的支承台26上(参照图2)。
而且,在基座基板15上安装有上述的输入侧噪声滤波部16、第1电抗器 17、第2电抗器18、电解电容组19、输出侧噪声滤波部21、半导体器件D1~ D12以及第1电路基板23~第3电路基板25,配置于基座基板15的切口部15a 内侧的变压器20以与壳体7的底部7a直接接触的方式被固定,并且在基座基 板15上配置有内部风扇14。
参照图5说明控制部件和内部风扇14的具体的配置。
半导体器件D1~D6沿基座基板15的一侧的短边在排列方向上空开规定 间隔地被安装。这些半导体器件D1~D6被安装为位于与区划形成腔室11的 壳体7的一侧的短边侧壁7b直接接触的位置。其它的半导体器件D7~D12沿 基座基板15的一侧的长边在排列方向上空开规定间隔地被安装。这些半导体 器件D7~D12被安装为位于与形成有侧壁散热片12的壳体7的一侧的长边侧 壁7e直接接触的位置。
另外,第3电路基板25以在基座基板15的短方向上的中央位置沿长方向 延伸且立起的方式被安装。第2电路基板24以与第3电路基板25平行地立起并 且在靠近壳体7的另一侧的短边侧壁7c的位置处沿长方向延伸的方式安装于 基座基板15。另外,输入侧噪声滤波部16、第1电抗器17、第2电抗器18、电 解电容组19以位于第3电路基板25与壳体7的另一侧的长边侧壁7d之间的方 式安装于基座基板15。另外,输出侧噪声滤波部21以位于第2电路基板24与 壳体7的一侧的长边侧壁7e之间的方式安装于基座基板15。
而且,内部风扇14配置于基座基板15上的由变压器20、第3电路基板25、 壳体7的一侧的短边侧壁7b以及一侧的长边侧壁7e包围的部分。通过自内部 风扇14送风,向朝向变压器20的方向(图5的箭头方向)送入冷却空气。而 且,第2电路基板23位于内部风扇14与壳体7的一侧的长边侧壁7e之间,具有 将由内部风扇14产生的冷却空气向变压器20引导的引导风向功能并且安装 于基座基板15。
另外,本发明所涉及的第一侧壁对应于一侧的长边侧壁7e,本发明所涉 及的第二侧壁对应于一侧的短边侧壁7b,本发明所涉及的罩构件对应于框体 罩9,本发明所涉及的侧壁冷却流路对应于流路27,本发明所涉及的底部冷 却流路对应于流路28,本发明所涉及的与第二内表面相接触地配置的发热的 电子部件对应于半导体器件D1~D6,本发明所涉及的与第一内表面相接触 地配置的发热的电子部件对应于半导体器件D7~D12,本发明所涉及的制冷 剂供给装置对应于鼓风扇。
接着,说明该第1实施方式的电力转换装置1的工作、冷却作用。
在本实施方式的电力转换装置1中,在将控制信号输入到控制连接器5 时,输入至输入连接器4的商用电力通过收纳在壳体7内部的电力转换控制单 元从交流被转换为直流后从输出连接器6作为直流电力被输出。此时,壳体7 内的变压器20、电力转换控制单元等控制部件发热,特别是半导体器件D1~ D12、变压器20、第1电抗器、第2电抗器、电解电容组19的自发热升高。
在该电力转换装置1中,在鼓风扇3驱动时,自外部取入的冷风被送入腔 室11。送入到腔室11的冷风分别进入与腔室11连通的形成于壳体7的底部7a 侧的多个流路28和形成于一侧的长边侧壁7e侧的多个流路27,并沿着多个侧 壁散热片12和多个底部散热片13朝向长度方向的另一端侧(另一侧的短边侧 壁7c侧)流动从而向外部排出。
在此,当冷风自鼓风扇3被送入腔室11时,冷风与壳体7的一侧的短边侧 壁7b的外壁相接触的部分的面积增大,因此,一侧的短边侧壁7b成为冷却体。 另外,当腔室11的冷风流向形成于底部7a侧的多个流路28时,冷风与多个底 部散热片13相接触的部分的面积增大,因此,底部7a也成为冷却体。进一步 地,当腔室11的冷风流向形成于一侧的长边侧壁7e侧的多个流路27时,冷风 与多个侧壁散热片12相接触的部分的面积增大,因此,一侧的长边侧壁7e也 成为冷却体。
由于本实施方式将底部散热片13的散热片高度H2设定为大于侧壁散热 片12的散热片高度H1的值,且将底部散热片13的相邻的散热片的间距P2设定 为大于侧壁散热片12的相邻的散热片的间距P1的值,因此,对于自鼓风扇3 送入的冷风而言,由底部散热片13构成的多个流路28中的压力损失相比于由 侧壁散热片12构成的流路27中的压力损失减少,因此,风量增大。由此,相 对于一侧的长边侧侧壁7e,底部7a的冷却效率提高。
而且,半导体器件D1~D6与壳体7的成为冷却体的一侧的短边侧壁7b的 内表面直接接触,因此,半导体器件D1~D6中产生的热被高效地向一侧的 短边侧壁7b发散从而被可靠地冷却。
另外,半导体器件D7~D12与壳体7的成为冷却体的一侧的长边侧壁7e 直接接触,因此,半导体器件D7~D12中产生的热被高效地向一侧的长边侧 壁7e发散从而被可靠地冷却。
另外,变压器20以与壳体7的成为冷却体的底部7a直接接触的方式被固 定,因此,变压器20中产生的热被高效地向底部7a发散从而被可靠地冷却。
而且,当配置在基座基板15上的内部风扇14驱动时,在基座基板15的短 方向的中央位置处立起地安装的第3电路基板25和第2电路基板24作为风向 板发挥功能,如图7的虚线的箭头所示,产生以变压器20、输出侧噪声滤波 部21、输入侧噪声滤波部16、第1电抗器、第2电抗器、电解电容组19的顺序 进行循环的冷风的流动。由于在壳体7内部循环的冷风与壳体7的作为冷却体 的一侧的短边侧壁7b和一侧的长边侧壁7e以及壳体7的底部7a相接触从而被 散热,因此,通过冷风在第1电抗器、第2电抗器以及电解电容组19的周围进 行循环,能够提高冷却效果。
接着,说明第1实施方式的效果。
在本实施方式中,在壳体7的一侧的长边侧壁7e的外表面形成有沿长度 方向延伸且相互平行的多个侧壁散热片12,在底部7a的底面形成有沿长度方 向延伸且相互平行的多个底部散热片13,相比于以往的冷却装置,能够不增 大底部7a的面积而使冷风所接触的散热片的数量增大,因此,能够设为小型 的装置(框体2)并且增大冷却能力。
另外,利用一台鼓风扇3向形成在多个侧壁散热片12之间的流路27和形 成在多个底部散热片13之间的流路28供给冷风,因此,能够减少装置结构从 而谋求制造成本的降低化。
另外,通过将侧壁散热片12和底部散热片13做成规定的散热片形状,能 够调整向流路27和流路28供给的冷却风量,能够自由地改变一侧的长边侧壁 7e和底部7a的冷却能力。
另外,由于能够不增大鼓风扇3的能力而调整向流路27、28供给的冷却 风量,因此,还能够谋求鼓风扇3的功耗和噪音的降低化。
另外,由于半导体器件D7~D12与作为冷却体的一侧的长边侧壁7e的内 表面直接接触,因此,半导体器件D7~D12中产生的热能够高效地向一侧的 长边侧壁7e发散,从而能够可靠地对半导体器件D7~D12进行冷却。
而且,由于半导体器件D1~D6与壳体7的作为冷却体的一侧的短边侧壁 7b直接接触,因此,半导体器件D1~D6中产生的热能够高效地向一侧的短 边侧壁7b发散,从而能够可靠地对半导体器件D1~D6进行冷却。
另外,在本实施方式中,将底部散热片13的散热片高度H2设定为大于侧 壁散热片12的散热片高度H1的值,将底部散热片13的相邻的散热片的间距P2 设定为大于侧壁散热片12的相邻的散热片的间距P1的值,相对于一侧的长边 侧壁7e提高底部7a的冷却效率,但本发明的主旨并不限定于此,也可以将散 热片高度和散热片的间距中的一者设为固定而使另一者变化,从而相对于一 侧的长边侧壁7e提高底部7a的冷却效率,还可以通过设定规定的散热片形 状,从而相对于底部7a提高一侧的长边侧壁7e的冷却效率。
而且,还可以通过将底部散热片13和侧壁散热片12的散热片形状设为固 定,使散热片的个数变化,从而使一侧的长边侧壁7e和底部7a的冷却能力变 化。
在此,在上述的第1实施方式中,以使用空气作为制冷剂、设置鼓风扇3 作为制冷剂供给装置为例进行了说明,但本发明并不限定于此,还可以设为 具备图8至图12所示的第2实施方式的冷却装置的电力转换装置。
在图8至图12所示的第2实施方式的电力转换装置中,使用水作为制冷 剂,设置泵作为制冷剂供给装置。另外,对与图1至图7所示的第1实施方式 相同的结构部分标注相同的附图标记并省略其说明。
如图8所示,该第2实施方式的电力转换装置1例如用于对搭载于电动汽 车、混合动力汽车等的电池充电的用途,为了使冷却水进行循环,包括换热 器50、储备罐(reserver tank)60以及泵70。
在电力转换装置1上,在框体2的外部设有冷却水供给口41和冷却水排出 口42。
冷却水排出口42经由排出用配管43连接于换热器50。换热器50能够应用 搭载于车辆的空气冷却散热器等。冷却水供给口41经由供给用配管46连接于 泵70。
在换热器50与泵70之间设有用于储存冷却水的储备罐60,储备罐60经由 配管44、45连接在换热器50与泵70之间。
在本实施方式中,在储存于储备罐60的冷却水被泵70加压时,冷却水自 冷却水供给口41供给至电力转换装置1。然后,在电力转换装置1的内部升温 后的冷却水自冷却水排出口42排出而被导入换热器50。升温后的冷却水在换 热器50中与冷却风进行热交换而被冷却,并再次储存于储备罐60,通过这样 的循环,对电力转换装置1的内部进行冷却。
本实施方式的电力转换装置1使用水(冷却水)作为制冷剂,因此,腔 室11的区划形成空间以及包围与腔室11连通的侧壁散热片12和底部散热片 13的空间(以下称为冷却室)的周围被可靠地实施液密密封,从而防止冷却 水自腔室11和冷却室泄漏。
即,如图9至图12所示,与本实施方式的框体罩9和腔室形成壁8相对应 的部分一体形成。该框体罩9和腔室形成壁8是例如通过将热导率高的铝、铝 合金进行压铸成形而一体形成的。但是,若利用密封件等可靠地实施了液密 密封,则框体罩9和腔室形成壁8也可以由分体构造构成。
覆盖框体2的上部的盖体10能够装卸,在框体罩9和腔室形成壁8的上端 面与盖体10的背面之间,在彼此的接合面之间夹装有密封件。即,如图10所 示,在框体罩9和腔室形成壁8的上端形成有凸缘部8g、9g。而且,通过在凸 缘部8g、9g的上表面及框体罩9和腔室形成壁8的上端面上以围绕上部开口的 方式涂布有液体密封件10p,利用螺丝等固定构件将盖体10固定于凸缘部8g、 9g,从而对腔室11和冷却室的上部开口实施液密密封,以防止冷却水自盖体 10的背面部分泄漏。
另外,在本实施方式中,如图11所示,将连接器4、5、6的布局向靠近 长边侧壁7d的位置移动,在靠近长边侧壁7e的与短边侧壁7c相对的部位设有 大致L字形状的第2腔室11b(由图11所示的分隔壁9d、9e、9f、底板9a、侧板 9b、图10所示的与短边侧壁7c相对的第2相对壁9h以及盖体10区划形成的空 间),该第2腔室11b也设为密闭构造。
而且,如图9和图10所示,经由供给用配管46连接于泵70的冷却水供给 口41以与腔室11连通的方式形成于相对壁8b。另外,如图9和图10所示,经 由排出用配管43连接于换热器50的冷却水排出口42以与第2腔室11b连通的 方式形成于第2相对壁9h。
在此,本实施方式与第1实施方式同样地,在壳体7的一侧的长边侧壁7e 的外侧的自下端到上部的区域内形成有沿长方向延伸的多个侧壁散热片12, 并且在壳体7的底部7a的下表面的自左端部到右侧的区域内形成有沿长方向 延伸的多个底部散热片13。
即,如图11和图12所示,多个侧壁散热片12在长边侧壁7e的上下方向上 空开规定间隔而平行地形成。而且,本实施方式也如图4所示那样各侧壁散 热片12的散热片高度设定为H1,侧壁散热片12的间距设定为P1。
另外,多个底部散热片13在底部7a的短方向上空开规定间隔而平行地形 成。而且,本实施方式也如图4所示那样各底部散热片13的散热片高度设定 为大于侧壁散热片12的散热片高度H1的值H2(H2>H1)。而且,底部散热 片13的间距设定为大于侧壁散热片12的间距P1的值P2(P2>P1)。
另外,本发明所涉及的制冷剂供给装置对应于泵70。
在本实施方式的电力转换装置1中,自泵70通过冷却水供给口41而导入 至腔室11的冷却水分别进入与腔室11连通的形成于壳体7的底部7a侧的多个 流路28和形成于一侧的长边侧壁7e侧的多个流路27,并沿着多个侧壁散热片 12和多个底部散热片13朝向长度方向的另一端侧的第3腔室流动,并通过冷 却水排出口42向换热器50排出。
在此,当冷却水导入至腔室11时,冷却水与壳体7的一侧的短边侧壁7b 的外壁相接触的部分的面积增大,因此,一侧的短边侧壁7b成为冷却体。另 外,当腔室11的冷却流向形成于底部7a侧的多个流路28时,冷却水与多个底 部散热片13相接触的部分的面积增大,因此,底部7a也成为冷却体。进一步 地,当腔室11的冷却水流向形成于一侧的长边侧壁7e侧的多个流路27时,冷 却水与多个侧壁散热片12相接触的部分的面积增大,因此,一侧的长边侧壁 7e也成为冷却体。
另外,本实施方式也将底部散热片13的散热片高度H2设定为大于侧壁散 热片12的散热片高度H1的值,且将底部散热片13的相邻的散热片的间距P2 设定为大于侧壁散热片12的相邻的散热片的间距P1的值,因此,对于自泵70 导入的冷却水而言,由底部散热片13构成的多个流路28中的压力损失相比于 由侧壁散热片12构成的流路27中的压力损失减少,因此,冷却水量增大。由 此,相对于一侧的长边侧侧壁7e,底部7a的冷却效率提高。
而且,半导体器件D1~D6与壳体7的成为冷却体的一侧的短边侧壁7b的 内表面直接接触,因此,半导体器件D1~D6中产生的热被高效地向一侧的 短边侧壁7b发散从而被可靠地冷却。
另外,半导体器件D7~D12与壳体7的成为冷却体的一侧的长边侧壁7e 直接接触,因此,半导体器件D7~D12中产生的热被高效地向一侧的长边侧 壁7e发散从而被可靠地冷却。
另外,变压器20以与壳体7的成为冷却体的底部7a直接接触的方式被固 定,因此,变压器20中产生的热被高效地向底部7a发散从而被可靠地冷却。
接着,说明该第2实施方式特有的效果。
在本实施方式中,在壳体7的一侧的长边侧壁7e的外表面形成有沿长度 方向延伸且相互平行的多个侧壁散热片12,在底部7a的底面形成有沿长度方 向延伸且相互平行的多个底部散热片13,相比于以往的冷却装置,能够不扩 大底部7a的面积而使冷却水所接触的散热片的数量增大,因此,能够设为小 型的装置(框体2)并且增大冷却能力。
另外,通过将侧壁散热片12和底部散热片13做成规定的散热片形状,能 够调整向流路27和流路28供给的冷却水的水量,能够自由地改变一侧的长边 侧壁7e和底部7a的冷却能力。
另外,由于能够不增大泵70的泵出能力而调整向流路27、28供给的冷却 水量,因此,还能够谋求泵70的功耗和噪音的降低化。
产业上的可利用性
如上所述,本发明所涉及的冷却装置以及具备该冷却装置的电力转换装 置能够应用于以小型的装置谋求制冷剂供给装置的功耗和噪音的降低化。
附图标记说明
1、电力转换装置;2、框体;3、鼓风扇;4、输入连接器;5、控制连 接器;6、输出连接器;7、壳体;7a、底部;7b、短边侧壁;7c、短边侧壁; 7d、长边侧壁;7e、长边侧壁;8、腔室形成壁;8a、抵接壁;8b、相对壁; 8c、开口部;8g、9g、凸缘部;9、框体罩;9a、底板;9b、9c、侧板;9d、 9e、9f、分隔壁;9h、第2相对壁;10、盖体;10p、液体密封件;11、腔室; 11b、第2腔室;12、侧壁散热片;13、底部散热片;14、内部风扇;15、基 座基板;15a、切口部;16、输入侧噪声滤波部;17、第1电抗器;18、第2 电抗器;19、电解电容组;20、变压器;21、输出侧噪声滤波部;23、第1 电路基板;24、第2电路基板;25、第3电路基板;26、支承台;27、28、流 路;41、冷却水供给口;42、冷却水排出口;43、排出用配管;44、45、配 管;50、换热器;60、储备罐;70、泵;D1~D12、半导体器件。

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资源描述

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具备:多个侧壁散热片(12),其形成于框体(2)的第一侧壁(7e)的外表面;多个底部散热片(13),其形成于框体的底部的底面;罩构件(9),其自外侧覆盖多个侧壁散热片和多个底部散热片,形成侧壁冷却流路(27)和底部冷却流路(28);腔室(11),其在与第二侧壁(7b)相对的方向区划形成流体导入室,与侧壁冷却流路和底部冷却流路连通;以及制冷剂供给装置(3),其外置于腔室外部,向流体导入室供给制冷剂,。

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