冷却装置的制作方法

1.本发明涉及一种冷却装置。


背景技术：

2.以往，已知具有热管的冷却装置。例如，具有热管的冷却装置被用作车辆搭载用散热器。现有的冷却装置具有多个热管。热管沿预定方向延伸，且沿与预定方向正交的方向排列(例如，参照专利文献1)。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本公开公报特开2006-278923


技术实现要素：

6.发明所要解决的课题
7.以往的热管在内部空间具有工作液。为了将该工作液密封在内部空间中，热管例如在一端具有密封部。密封部例如是被焊接的部分，是冷却功能较低的部分。因此，在热管的密封部及其周边，有可能热源的冷却不充分。
8.本发明的目的在于，在使用热管的情况下，良好地冷却热源。
9.用于解决课题的方案
10.本发明的示例性的冷却装置具备制冷剂流通的流路和多个热管。热管从流路的上游侧朝向下游侧延伸，且在与热管延伸的方向正交的方向上排列。热管具有：壳体，其具有配置工作液的内部空间；以及密封部，其将工作液密封于内部空间。至少一个密封部配置于流路的上游侧。
11.发明效果
12.根据本发明的示例性的冷却装置，在使用热管的情况下，能够良好地冷却热源。
附图说明
13.图1是实施方式的冷却装置的分解立体图。
14.图2是从下方观察实施方式的冷却装置的情况下的立体图。
15.图3是实施方式的支撑板的剖视图。
16.图4是实施方式的热管的剖视图。
17.图5是表示实施方式的热管的排列图案的示意图。
18.图6是表示热管的排列图案的第一变形例的示意图。
19.图7是表示热管的排列图案的第二变形例的示意图。
20.图8是从上方观察具有变形例的针状散热片的上板的情况下的俯视图。
具体实施方式
21.以下，参照附图对本发明的示例性的实施方式进行说明。
22.在本说明书中，将相对于热源200配置有冷却装置100的侧设为上，将相对于冷却装置100配置有热源200的侧设为下，对上下方向进行定义。此外，该上下方向的定义并不限定各构成要素的实际的朝向及位置关系。
23.＜1.冷却装置的概略结构＞
24.图1是实施方式的冷却装置100的分解立体图。图2是从下方观察实施方式的冷却装置100的情况下的立体图。在图2中图示被冷却装置100冷却的热源200。
25.冷却装置100是对多个热源200进行冷却的装置。分配给单个冷却装置100的热源200的数量没有特别限定。例如，多个热源200沿一个方向排列。
26.热源200例如是逆变器的功率晶体管。逆变器例如设置在用于驱动车辆的车轮的牵引马达。功率晶体管例如是igbt(insulated gate bipolar transistor)。
27.冷却装置100具备制冷剂流通的流路10。制冷剂例如是液体。另外，冷却装置100具备罩1。罩1例如是被称为水套的部件。
28.罩1配置在上板2的上侧。从上下方向观察，上板2为大致矩形。罩1覆盖上板2的上表面。罩1在内侧区域具有流路10。换言之，流路10设置在罩1与上板2之间的区域。制冷剂沿着上板2的上表面在罩1与上板2之间的区域流动。
29.罩1具有上壁部11和侧壁部12。从上下方向观察，上壁部11为大致矩形。侧壁部12从上壁部11的外缘向下方延伸。侧壁部12的下端与上板2的上表面接触。例如，侧壁部12的下端接合于上板2的上表面。
30.罩1在流路10的上游侧具有被供给制冷剂的供给口101。另外，罩1在流路10的下游侧具有排出制冷剂的排出口102。制冷剂从罩1的供给口101侧朝向排出口102侧流动。通过使用具有供给口101和排出口102的罩1，能够任意地设定制冷剂流动的方向。因此，能够容易地将后述的热管5延伸的方向的一侧设为流路10的上游侧，将另一侧设为流路10的下游侧。换言之，能够容易地配置成使热管5从流路10的上游侧朝向下游侧延伸。
31.罩1在上壁部11具有供给口101和排出口102。例如，从上下方向观察，罩1在上壁部11的长边方向的一侧具有供给口101，在另一侧具有排出口102。供给口101和排出口102为贯穿孔，沿上下方向贯通上壁部11。此外，供给口101和排出口102也可以设置于侧壁部12。
32.另外，在供给口101和排出口102配置有管(未图示)。而且，经由供给口101侧的管，向罩1与上板2之间的区域即流路10供给制冷剂。另外，经由排出口102侧的管，从罩1与上板2之间的区域即流路10排出制冷剂。
33.另外，冷却装置100具备散热片3。散热片3从上板2的上表面向上方突出。换言之，上板2在上表面具有散热片3。散热片3也可以与上板2一体。例如，散热片3的个数为多个。
34.散热片3从流路10的上游侧朝向下游侧延伸。例如，散热片3为平板状。而且，散热片3与上板2的长边方向平行地延伸。另外，散热片3在上板2的短边方向上隔开间隔地排列。
35.散热片3配置在罩1与上板2之间的区域。换言之，散热片3配置在制冷剂流通的区域。其结果，在上板2的短边方向上相邻的散热片3之间的区域成为流路10。
36.在此，冷却装置100具备支撑板4。另外，冷却装置100具备多个热管5。作为支撑板4的构成材料，例如使用铜等金属。作为热管5的构成材料，例如使用铜等金属。
37.支撑板4支撑热管5。具体地说，支撑板4具有支撑区域40。支撑板4在支撑区域40与热管5接触。支撑区域40是支撑板4的上表面的一个区域。即，热管5配置在支撑板4的上表面。换言之，支撑板4在上表面支撑热管5。
38.从上下方向观察，支撑板4是以与上板2的长边方向相同的方向为长边方向、且以与上板2的短边方向相同的方向为短边方向的大致矩形。即，散热片3与支撑板4的长边方向平行地延伸，且在支撑板4的短边方向上隔开间隔地排列。在该结构中，在流路10流动的制冷剂从支撑板4的长边方向的一侧朝向另一侧。换言之，支撑板4的长边方向的一侧是流路10的上游侧，长边方向的另一侧是流路10的下游侧。
39.支撑板4配置在上板2的下方。由此，上板2配置在热管5的上方。即，热管5被上板2从上方覆盖。例如，热管5与上板2接触。
40.热源200配置在支撑板4的下侧。热源200在支撑板4的长边方向上隔开间隔地排列。即，支撑板4的长边方向为热源200的排列方向。另外，热源200例如与支撑板4的下表面接触。另外，热源200例如也可以经由热片等间接地与支撑板4的下表面接触。
41.以下，在本说明书中，将支撑板4的长边方向称为“第一方向”，将支撑板4的短边方向称为“第二方向”。另外，对第一方向标注符号d1，对第二方向标注符号d2。第一方向d1和第二方向d2与上下方向正交。
42.热管5从流路10的上游侧朝向下游侧延伸。例如，从上下方向观察，热管5在与第一方向d1平行的方向上以直线状延伸。换言之，热管5沿与散热片3相同的方向延伸。再换言之，热管5在热源200排列的方向上延伸。
43.在制冷剂沿散热片3延伸的方向流动的结构中，通过使热管5沿与散热片3相同的方向延伸，能够容易地得到具备从流路10的上游侧朝向下游侧延伸的热管5的冷却装置100。在热管5沿热源200的排列方向延伸的结构中，从上下方向观察，能够使所有的热源200与热管5重叠，因此能够良好地冷却所有的热源200。
44.另外，热管5在与热管5延伸的方向正交的方向上排列。另外，热管5沿第一方向d1延伸。即，热管5沿与第一方向d1正交的第二方向d2排列。
45.例如，热管5的沿着第二方向d2切断的截面形状是在第二方向d2上较长的扁平形状。但是，热管5的截面形状没有特别限定。热管5的沿着第二方向d2切断的截面形状也可以是圆形。
46.＜2.支撑板的结构＞
47.图3是实施方式的支撑板4的剖视图。在图3中示出了沿第二方向d2切断支撑板4的情况下的截面构造。另外，在图3中用虚线示出热管5。
48.支撑板4在支撑区域40具有对多个热管5分别进行支撑的多个支撑部41。支撑部41是从支撑板4的上表面向下方凹陷的凹部。支撑部41在第一方向d1上以直线状延伸。即，支撑部41在与热管5延伸的方向相同的方向上延伸。另外，支撑部41在第二方向d2上隔开间隔地排列。
49.在支撑部41各配置有一个热管5。配置于支撑部41的热管5的至少一部分与支撑部41的内表面、即凹部的内表面接触。另外，热管5例如也可以经由热传导性粘接部件等间接地与支撑部41的内表面接触。
50.＜3.热管的结构＞
51.图4是实施方式的热管5的剖视图。在图4中示出沿着第一方向d1切断热管5时的截面构造。另外，在图4中，将热管5的密封部52及其周边放大表示。
52.热管5具有壳体51和密封部52。壳体51是在第一方向d1上延伸的筒状体。壳体51具有配置工作液的内部空间50。工作液例如是纯水。作为工作液，也可以使用醇等。密封部52将工作液密封于内部空间50。
53.在此，热管5在内壁具有毛细管构造。即，热管5的内部空间50是由毛细管构造包围成的空间。当热管5通过热源200的热进行加热时，工作液在热管5的加热部气化，气化后的工作液向流路10的上游侧移动。流路10的上游侧为供给低温的制冷剂的侧。即，气化后的工作液向热管5的低温部移动。然后，工作液在热管5的低温部液化，通过毛细管现象向热管5的加热部移动。通过工作液这样移动，热量被输送。
54.例如，在热管5的制造中，准备一端开口的管作为热管5的原料。然后，向原料管的内部空间注入工作液，然后进行密封。例如，原料管的一端的开口通过焊接被堵塞。由此，注入到原料管的内部空间的工作液被密封。其结果，形成在一端具有密封部52的热管5。即，密封部52是为了密封内部空间50的工作液而进行了加工的加工部。另外，密封方法没有特别限定。密封部52的形状和大小根据密封方法而变化。
55.＜4-1.热管的排列图案＞
56.图5是表示实施方式的热管5的排列图案的示意图。另外，在图5中，用阴影图案表示密封部52，用虚线表示热源200。另外，在以下的说明中，将图5中的第一方向d1的左侧设为流路10的上游侧，将图5中的第一方向d1的右侧设为流路10的下游侧。
57.另外，在图5中，为了方便而图示了七根热管5，但热管5的个数没有特别限定。热管5的个数可以多于七根，也可以少于七根。而且，热管5的个数可以是奇数也可以是偶数。
58.热管5在第二方向d2上隔开间隔地排列。在此，密封部52是焊接而成的部分，是几乎不进行基于工作液的热的传输的部分。即，密封部52是作为用于密封工作液的焊接量而被确保的部分，是冷却功能较低的部分。
59.因此，至少一个密封部52配置在流路10的上游侧。即，至少一个密封部52配置在流路10的上游侧即第一方向d1的一侧。在该结构中，对于至少一个热管5，能够将冷却功能较低的低功能部分配置在流路10的上游侧。
60.在将密封部52配置于流路10的上游侧的热管5中，在流路10的下游侧不存在冷却功能较低的低功能部分，因此位于流路10的下游侧的热源200的热被顺畅地输送到流路10的上游侧。其结果，与全部的热管5的密封部52配置在流路10的下游侧的结构相比，能够良好地冷却位于流路10的下游侧的热源200。即，在使用热管5的情况下，能够良好地冷却热源200。
61.另外，冷却装置100中的流路10的上游侧的区域是被持续供给温度较低的制冷剂的区域，是与流路10的下游侧的区域相比温度更低的区域。因此，通过将热管5的密封部52配置在流路10的上游侧，即使密封部52不发挥功能，也能够良好地冷却密封部52和位于其周边的热源200、即位于流路10的上游侧的热源200。
62.在此，在冷却装置100中，在流路10的上游侧具有密封部52的热管5和在流路10的下游侧具有密封部52的热管5混合存在。具体地，多个热管5包括第一热管5a和第二热管5b。第一热管5a是在流路10的上游侧具有密封部52的热管5。第二热管5b是在流路10的下游侧
具有密封部52的热管5。作为变形例，也可以将所有的热管5的密封部52配置在流路10的上游侧。
63.在第一热管5a和第二热管5b混合存在的结构中，能够通过第一热管5a将位于流路10的下游侧的热源200的热顺畅地输送到流路10的上游侧即低温部。对于位于流路10的上游侧的热源200的热，能够通过第二热管5b顺畅地输送到流路10的上游侧即低温部。由此，能够均匀地冷却包括位于流路10的下游侧的热源200和位于流路10的上游侧的热源200的多个热源200。
64.例如，多个热管5中的一半以上是第一热管5a。在热管5的根数为奇数的情况下，第一热管5a的根数比第二热管5b的根数多。若热管5的总数为七根，则第一热管5a为四根以上。在热管5的根数为偶数的情况下，第一热管5a的根数与第二热管5b的根数相同，或者比第二热管5b的根数多。
65.通过使多个热管5中的一半以上为第一热管5a，一半以上的热管5的密封部52配置在流路10的上游侧。即，在流路10的下游侧配置有低功能部分的热管5的根数减少。由此，能够良好地冷却位于流路10的下游侧的热源200。
66.另外，支撑板4在支撑区域40的至少一部分具有混合区域401。混合区域401是第一热管5a和第二热管5b混合存在的区域。具体而言，混合区域401是第一热管5a和第二热管5b交替排列的区域。在混合区域401中，以第一根数为一个单位的第一热管5a和以第二根数为一个单位的第二热管5b在第二方向d2上交替排列。
67.在混合区域401混合存在能够将位于流路10的下游侧的热源200的热顺畅地输送到低温部的第一热管5a和能够将位于流路10的上游侧的热源200的热顺畅地输送到低温部的第二热管5b。在该结构中，将多个热源200与混合区域401重叠，由此能够均匀地冷却包括位于流路10的下游侧的热源200和位于流路10的上游侧的热源200的多个热源200。
68.支撑板4在支撑区域40的整个区域具有混合区域401。具体而言，在支撑区域40不存在超过第一根数的第一热管5a连续排列的区域。另外，在支撑区域40不存在超过第二根数的第二热管5b连续排列的区域。换言之，第一热管5a和第二热管5b交替排列的区域从支撑区域40的第二方向d2的一端部到达另一端部。
69.通过将支撑区域40的整个区域设为混合区域401，能够遍及支撑区域40的整个区域，均匀地冷却包括位于流路10的下游侧的热源200及位于流路10的上游侧的热源200的多个热源200。
70.另外，第一根数和第二根数没有特别限定。第一根数和第二根数可以是相同数量。另外，第一根数和第二根数也可以是一根。在实施方式中，在混合区域401中，第一热管5a和第二热管5b以每相同的数量的方式交替排列。具体而言，在混合区域401中，第一热管5a和第二热管5b以每一根的方式交替排列。
71.在混合区域401中，将第一热管5a和第二热管5b以每相同数量的方式交替排列，由此，不仅能够均匀地冷却包括位于流路10的下游侧的热源200和位于流路10的上游侧的热源200的多个热源200，还能够抑制第二方向d2的冷却不均。在混合区域401中，通过将第一热管5a和第二热管5b以每一根的方式交替排列，能够进一步抑制第二方向d2的冷却不均。
72.具体而言，虽然未图示，但在热管5为七根的情况下，四根第一热管5a配置在第二方向d2的一侧，三根第二热管5b配置在第二方向d2的另一侧。在该情况下，存在与第二方向
d2的一侧的冷却性能相比，另一侧的冷却性能变差的可能性。另一方面，在交替排列第一热管5a和第二热管5b的结构中，能够减小第二方向d2的一侧与另一侧之间的冷却性能的差。即，能够抑制第二方向d2的冷却不均。
73.＜4-2.排列图案的变形例＞
74.图6是表示热管5的排列图案的第一变形例的示意图。图7是表示热管5的排列图案的第二变形例的示意图。在图6及图7中，用阴影图案示出密封部52。另外，在图6和图7中，为了方便，分别图示了11根和13根热管5，但热管5的根数没有特别限定。另外，在以下的说明中，将图6及图7中的第一方向d1的左侧设为流路10的上游侧，将图6及图7中的第一方向d1的右侧设为流路10的下游侧。
75.热管5的排列图案可以根据冷却装置100的大小、设置场所、用途以及冷却对象等而变更。另外，热管5的排列图案也可以根据热管5的总数、形状以及材质等而变更。
76.在此，关于热管5的排列图案，即使与图5所示的实施方式的排列图案不同，只要至少一个密封部52配置在流路10的上游侧，就与图5所示的实施方式同样地，与所有热管5的密封部52配置在流路10的下游侧的结构相比，能够得到能够良好地冷却位于流路10的下游侧的热源200的效果。
77.以下，参照图6及图7对热管5的排列图案的变形例进行说明。另外，图6及图7所示的变形例只不过是一个例子，除此之外还可以采用各种变形例。
78.在图6所示的第一变形例中，支撑板4在支撑区域40的整个区域具有混合区域401。但是，在第一变形例中，第一根数和第二根数不相同。例如，第一根数为两根，第二根数为一根。即，两根第一热管5a和一根第二热管5b在第二方向d2上交替排列。
79.另外，第一根数和第二根数可以适当地改变。例如，在热管5的总数较多的情况下，也可以将第一根数和第二根数分别设为多个。另外，也可以使第一根数比第二根数少。
80.在图7所示的第二变形例中，支撑板4在支撑区域40具有混合区域401和非混合区域402。在非混合区域402仅配置有第一热管5a及第二热管5b中的一方。例如，在非混合区域402仅配置有第一热管5a。
81.例如，支撑板4在第二方向d2的一侧及另一侧分别具有非混合区域402。而且，支撑板4在第二方向d2的一侧的非混合区域402与另一侧的非混合区域402之间具有混合区域401。即，支撑板4在第二方向d2的中央部具有混合区域401。
82.另外，也可以在非混合区域402仅配置有第二热管5b。另外，也可以将第二方向d2的两侧的区域设为混合区域401，将第二方向d2的中央部设为非混合区域402。另外，混合区域401和非混合区域402也可以分别各存在多个。
83.＜5.针状散热片＞
84.图8是从上方观察具有变形例的针状散热片30的上板2的情况下的俯视图。在图8中，用虚线表示罩1。
85.实施方式(参照图1)的散热片3是沿第一方向d1直线地延伸的板状的部件。因此，在本实施方式中，流路10与第一方向d1平行地延伸。另一方面，在变形例中，如图8所示，冷却装置100具备针状散热片30。变形例的针状散热片30具有多个针31。针状散热片30的针31从上板2的上表面向上方突出。即，针31沿与热管5延伸的方向以及热管5排列的方向正交的方向突出。
86.在变形例中，制冷剂以在针状散热片30的针31之间穿过的方式流动。因此，制冷剂容易在第二方向d2上扩散。但是，从罩1的供给口101供给的制冷剂最终从罩1的排出口102排出。即，即使在使用针状散热片30的情况下，也是第一方向d1的一侧为流路10的上游侧，第一方向d1的另一侧为流路10的下游侧。
87.由此，即使在使用针状散热片30的情况下，通过使热管5沿第一方向d1延伸，并将密封部52配置在第一方向d1的一侧、即供给口101侧，也能够成为热管5的低功能部分配置在流路10的上游侧的状态。
88.＜6.其它＞
89.以上对本发明的实施方式进行了说明。另外，本发明的范围不限定于上述实施方式。本发明可以在不脱离发明的主旨的范围内进行各种变更来实施。另外，上述实施方式可以适当地任意组合。
90.本发明例如能够用于igbt等各种热源的冷却。
91.符号说明
92.1—罩，3—散热片，4—支撑板，5—热管，5a—第一热管，5b—第二热管，10—流路，30—针状散热片，31—针，40—支撑区域，50—内部空间，51—壳体，52—密封部，100—冷却装置，101—供给口，102—排出口，200—热源，401—混合区域。