專利名稱：移動(dòng)體用冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對(duì)裝設(shè)在鐵路車輛等移動(dòng)體上的半導(dǎo)體元件等發(fā)熱體進(jìn) 行冷卻的移動(dòng)體用冷卻裝置，更詳細(xì)而言，涉及利用由于上述移動(dòng)體行駛而產(chǎn) 生的行駛風(fēng)的移動(dòng)體用冷卻裝置。
背景技術(shù)：
在以往的用于對(duì)裝設(shè)在鐵路車輛等移動(dòng)體上的半導(dǎo)體元件等發(fā)熱體進(jìn)行 冷卻的移動(dòng)體用冷卻裝置中，將半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的熱量散熱的冷卻翅片是與車 輛的行進(jìn)方向平行配置的(例如參照專利文獻(xiàn)l)。
專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2003-258471 (0025段及圖1)

發(fā)明內(nèi)容
在如上所述的以往的移動(dòng)體用冷卻裝置中，存在流入冷卻翅片間的行駛風(fēng) 由于與平板狀翅片的摩擦等而壓力損耗較大，不能確保充分的風(fēng)量，冷卻性能
下降這樣的問題。另外，還存在由于上游側(cè)的熱交換而導(dǎo)致行駛風(fēng)的溫度上升， 下游側(cè)的冷卻能力下降這樣的問題。若下游側(cè)的平板狀翅片的冷卻能力下降， 則下游側(cè)半導(dǎo)體元件的溫度保護(hù)裝置有可能工作。為防止溫度保護(hù)裝置工作， 需要增大冷卻翅片的表面積即冷卻器的體積來增大熱容量，以滿足冷卻能力， 但這又會(huì)帶來質(zhì)量增加、成本增加等問題。
本發(fā)明為解決如上所述的問題而作，其目的在于提供一種有效利用隨著移 動(dòng)體的移動(dòng)而產(chǎn)生的行駛風(fēng)，可以使冷卻性能提高的移動(dòng)體用冷卻裝置。
本發(fā)明所涉及的移動(dòng)體冷卻裝置安裝在移動(dòng)體上，包括散熱器，該散熱器 設(shè)置有發(fā)熱體安裝部，其安裝有應(yīng)進(jìn)行冷卻的發(fā)熱體；以及冷卻翅片組部， 其與該發(fā)熱體安裝部一體設(shè)置，具有形成槽的多個(gè)冷卻翅片，上述槽的方向與 移動(dòng)體的移動(dòng)方向傾斜。本發(fā)明安裝在移動(dòng)體上，包括散熱器，該散熱器設(shè)置有安裝有應(yīng)進(jìn)行冷 卻的發(fā)熱體的發(fā)熱體安裝部；以及與該發(fā)熱體安裝部一體設(shè)置的、具有形成槽 的多個(gè)冷卻翅片的冷卻翅片組部，槽的方向與移動(dòng)體的移動(dòng)方向傾斜，所以， 槽的長(zhǎng)度縮短，通風(fēng)的壓力損耗減少，風(fēng)量增加。另外，應(yīng)從槽兩側(cè)的平板狀 翅片帶走的熱量也會(huì)減少。所以，行駛風(fēng)的溫度上升減小，冷卻性能提高。


圖1是表示車載用冷卻裝置的說明圖。
圖2是表示車載用冷卻裝置的散熱器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的車載用冷卻裝置的散熱器的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的車載用冷卻裝置的散熱器的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的車載用冷卻裝置的散熱器裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5的車載用冷卻裝置的散熱器裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式6的車載用冷卻裝置的散熱器的結(jié)構(gòu)圖。 圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式7的車載用冷卻裝置的散熱器的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施方式l
圖1及圖2表示用于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方式1;圖1是表示安裝在車輛上 的作為移動(dòng)體用冷卻裝置的車載用冷卻裝置的說明圖；圖2是表示車載用冷卻 裝置的散熱器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖1中，在設(shè)置有門la的作為移動(dòng)體的 電車的車體l的底板上，利用安裝金屬配件100安裝有電氣設(shè)備箱2。在電氣 設(shè)備箱2的側(cè)面上固定有散熱器4。在車體1的底板上安裝有另一電氣設(shè)備箱 7。
散熱器4具有平板狀的基底部4a、以及與該基底部4a—體設(shè)置的冷卻 翅片組部4b。冷卻翅片組部4b由與車體l的移動(dòng)方向A成規(guī)定的角度e (圖 2)進(jìn)行配設(shè)的互相平行的多個(gè)平板狀翅片4c構(gòu)成，由該平板狀翅片4c形成槽4f，槽4f供隨著車體l的移動(dòng)而產(chǎn)生的空氣流即行駛風(fēng)流通(詳細(xì)情況后 述)。本實(shí)施方式中，在基底部4a上粘合有四個(gè)應(yīng)進(jìn)行散熱的熱源即半導(dǎo)體 元件5。另外，由平板狀翅片4c形成的槽4f在其方向B與車體1的移動(dòng)方向 A傾斜0 (在本例中為30。)的狀態(tài)下傾斜配置。
這樣，通過使由平板狀翅片4c形成的槽4f的方向與車體1的移動(dòng)方向A 傾斜，流入槽4f內(nèi)的行駛風(fēng)如圖2所示，如箭頭C所示地穿過槽4f內(nèi)。半導(dǎo) 體元件5產(chǎn)生的熱量通過散熱器4的基底部4a傳導(dǎo)至平板狀翅片4c，與流入 在平板狀翅片4c間形成的槽4f內(nèi)的行駛風(fēng)之間進(jìn)行熱交換，進(jìn)行散熱，從而 冷卻半導(dǎo)體元件5。另外，在車體l反向行駛時(shí)，上游側(cè)和下游側(cè)交換。
這樣，通過將平板狀翅片4c的方向B配置得與車體1的行駛方向A傾斜， 槽4f的長(zhǎng)度縮短，壓力損耗減少，所以通過槽4f的行駛風(fēng)(冷卻風(fēng))的流量 增加；另外，在散熱器4的下游側(cè)也可以引入沿平板狀翅片4c的側(cè)面流動(dòng)的 新鮮的行駛風(fēng)，可以使冷卻性能提高。并且，減輕了以往的散熱器的問題、即 由于與上游側(cè)的平板狀翅片4c熱交換而導(dǎo)致行駛風(fēng)的溫度上升，從而導(dǎo)致下 游側(cè)的冷卻能力下降的問題。因此，冷卻性能提高，可以實(shí)現(xiàn)散熱器的小型化、 輕量化。
在上述的說明及圖1、 2中，平板狀翅片4c形成的槽4f的方向設(shè)定成使 行駛風(fēng)從電氣設(shè)備箱2的左上側(cè)朝電氣設(shè)備箱2的右下側(cè)流動(dòng)的方向，但不限 于該方向，也可以設(shè)定成使行駛風(fēng)從電氣設(shè)備箱2的左下側(cè)朝電氣設(shè)備箱2的 右上側(cè)流動(dòng)的方向，車體1的移動(dòng)方向A與槽4f所成的角度e也可以適當(dāng)選 定。另外，也可以不一體形成基底部4a和冷卻翅片組部4b，而分別制造基底 部4a和冷卻翅片組部4b，在基底部4a上粘合冷卻翅片組部4b，確保兩者之 間具有規(guī)定的熱傳導(dǎo)率。
實(shí)施方式2
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的車載用冷卻裝置的散熱器的結(jié)構(gòu)圖。圖 3所示的散熱器與實(shí)施方式1的散熱器4同樣地固定在圖1所示的電氣設(shè)備箱 2的側(cè)面上。圖3中，散熱器14具有基底部4a、以及隔開規(guī)定的間隔設(shè)置 在基底部4a上的四個(gè)冷卻翅片組部14b。該散熱器14是在圖2的冷卻翅片組 部4b上以十字形態(tài)設(shè)置行駛風(fēng)通過用的、移動(dòng)體1的移動(dòng)方向的平行方向及垂直方向的狹縫4d、 4e，形成被分割為四個(gè)冷卻翅片組部14b的形態(tài)，平板狀 翅片14c的平均長(zhǎng)度是平板狀翅片4c的平均長(zhǎng)度的45%，平板狀翅片14c的 間隔與平板狀翅片4c相同，槽14f的寬度與圖2的散熱器4的槽4f相同。
雖然四個(gè)冷卻翅片組部14b的平板狀翅片14c的表面積總計(jì)只是圖2的平 板狀翅片4c的約81X，但卻可以得到相同程度的冷卻性能。詳細(xì)情況后述。 在基底部4a的與冷卻翅片組部14b相反的一側(cè)粘合有四個(gè)半導(dǎo)體元件5，其中 心與各冷卻翅片組部14b的中心一致。這樣的散熱器14例如可以通過精密鑄 造鋁合金進(jìn)行制造。
下面說明動(dòng)作。半導(dǎo)體元件5產(chǎn)生的熱量從散熱器14的基底部4a傳導(dǎo)至 與其一體形成的平板狀翅片14c，與流入槽14f內(nèi)的行駛風(fēng)之間進(jìn)行熱交換， 進(jìn)行冷卻。這樣，若在圖2的冷卻翅片組部4b上設(shè)置行駛風(fēng)可通過的狹縫4d、 4e，形成被分割為四個(gè)冷卻翅片組部14b的形態(tài)，則槽14f的平均長(zhǎng)度為槽4f 的45%，行駛風(fēng)通過槽14f內(nèi)時(shí)壓力損耗減小，風(fēng)量增加，冷卻效率提高。另 外，由于冷卻翅片組部14b形成為被與車體1的移動(dòng)方向即行駛風(fēng)的流入方向 平行的狹縫4d分割為上下兩個(gè)的形態(tài)(整體分割為四個(gè)的形態(tài))，所以，若 冷卻翅片組部14b帶走與圖2的冷卻翅片組部4b相同的熱量，則槽14f的出 口的行駛風(fēng)的溫度上升量將減半。所以，在平板狀翅片14c的下游側(cè)也能有效 進(jìn)行熱交換。即使平板狀翅片14c的面積較小，也能確保與平板狀翅片4c相 同程度的冷卻性能，散熱器14可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)小型化、輕量化。
實(shí)施方式3
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的車載用冷卻裝置的散熱器的結(jié)構(gòu)圖。圖 4中，散熱器24具有基底部4a、以及被車體1的移動(dòng)方向的平行方向及垂 直方向上設(shè)有的狹縫4g及狹縫4h隔開的總共四個(gè)冷卻翅片組部24b。這樣的 散熱器24中，由圖3下方的兩個(gè)冷卻翅片組部24b的冷卻翅片24c形成的槽 24f的方向與由上方的冷卻翅片組部24b的冷卻翅片24c形成的槽24f的方向 關(guān)于狹縫4g軸對(duì)稱地配設(shè)。
狹縫4g的寬度即冷卻翅片組部24b的上下方向的間隔比狹縫4h的寬度寬 規(guī)定尺寸，但這四個(gè)冷卻翅片組部24b的上下及左右方向的間隔可以根據(jù)冷卻 翅片組部24b的大小而適當(dāng)確定。由于其他結(jié)構(gòu)與圖3所示的實(shí)施方式2 —樣，因此對(duì)相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同符號(hào)，并省略其說明。這樣的散熱器24例如可以
通過精密鑄造鋁合金進(jìn)行制造。
在該散熱器24中，如圖4的箭頭C所示，行駛風(fēng)從散熱器24的上下兩側(cè) 的側(cè)面流入，在中央部的狹縫4g處合流，如箭頭D所示地從散熱器24的右端 流出。在本實(shí)施方式中，由于從上方的冷卻翅片組部24b流出的行駛風(fēng)和從下 方的冷卻翅片組部24b流出的行駛風(fēng)合流并被排出，所以可以防止從上方的冷 卻翅片組部24b流出的行駛風(fēng)混入下方的冷卻翅片組部24b，可以使冷卻性能 進(jìn)一步提高。車體l的移動(dòng)方向相反時(shí)，行駛風(fēng)的流向也相反，但可以取得同 樣的作用效果。
另外，在上述實(shí)施方式2及3中，基底部4a是由一片板構(gòu)成的，但也可 以與安裝的半導(dǎo)體元件5的數(shù)量一致，被分割為四個(gè)，在分割為四個(gè)的基底部 上分別設(shè)置上述冷卻翅片組部14b、 24b。
實(shí)施方式4
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的車載用冷卻裝置的散熱器裝置的結(jié)構(gòu) 圖。圖5所示的散熱器裝置與實(shí)施方式1的散熱器4同樣固定在圖1所示的電 氣設(shè)備箱2的側(cè)面上。圖5中，散熱器裝置41是在圖2所示的散熱器4上設(shè) 置了百葉柵9。百葉柵9具有矩形的薄板狀的折流板9a。折流板9a位于冷卻 翅片組部4b的上方外側(cè)，從各平板狀翅片4c的端部突出且設(shè)置成位于平板狀 翅片4c的延長(zhǎng)線上。各折流板9a的尺寸都一樣。
下面說明動(dòng)作。半導(dǎo)體元件5產(chǎn)生的熱量從散熱器4的基底部4a傳導(dǎo)至 平板狀翅片4c ，與流入到平板狀翅片4c間的槽4f內(nèi)的行駛風(fēng)之間進(jìn)行熱交換， 進(jìn)行冷卻。通過設(shè)置百葉柵9，可以將通過離開平板狀翅片4c的部分的行駛風(fēng) 強(qiáng)制折流至平板狀翅片4c間的槽4f內(nèi)，可以得到更多的行駛風(fēng)，冷卻能力增 大。
實(shí)施方式5
圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5的車載用冷卻裝置的散熱器裝置的結(jié)構(gòu) 圖。圖6中，散熱器裝置51是在圖2所示的散熱器4設(shè)置了百葉柵19。百葉 柵19具有矩形的薄板狀的折流板19a。折流板19a位于冷卻翅片組部4b的上 方外側(cè)，從各平板狀翅片4c的端部突出且設(shè)置成位于平板狀翅片4c的延長(zhǎng)線上。設(shè)置在冷卻翅片組部4b的上方側(cè)端部的折流板19a越向行駛風(fēng)的下游側(cè) 其突出尺寸越大，設(shè)置在冷卻翅片組部4b的下方側(cè)端部的折流板19a越向行 駛風(fēng)的下游側(cè)其突出尺寸越小。
在圖5所示的實(shí)施方式4，所有折流板9a從平板狀翅片4c向平板狀翅片 4b的方向都突出相同的規(guī)定尺寸，但例如如圖6所示，若折流板19a的突出尺 寸從位于上游側(cè)的平板狀翅片4c到位于下游側(cè)的平板狀翅片4c逐漸改變，則
可改善行駛風(fēng)的流向，進(jìn)一步增大折流效果。 實(shí)施方式6
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式6的車載用冷卻裝置的散熱器的結(jié)構(gòu)圖，圖 7 (a)是散熱器的俯視圖；圖7 (b)是表示從箭頭G方向觀察圖7 (a)的切 割線E-E的截面的剖視圖。另外，圖7 (b)中，半導(dǎo)體元件5未圖示。在圖7 中，散熱器64具有基底部4a、以及與其一體設(shè)置的冷卻翅片組部64b。冷卻 翅片組部64b從橫向觀察時(shí)，如圖7 (b)所示，交替配設(shè)有距離基底板4a的 高度在冷卻翅片組部64b長(zhǎng)度方向上以正弦波狀變化的平板狀翅片64ca;以及 與其高度變化位置不同，波峰和波谷互相相反的平板狀翅片64cb。由平板狀翅 片64ca、 64cb形成槽64f 。由于其他結(jié)構(gòu)與圖2所示的實(shí)施方式1 一樣，所以 對(duì)相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同的符號(hào)，并省略其說明。
這樣，通過設(shè)置形狀交替變化的平板狀翅片64ca、 64cb，可以提高向槽 64f的折流效果，會(huì)有更多行駛風(fēng)通過槽64f內(nèi)，冷卻效果提高。
實(shí)施方式7
圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式7的車載用冷卻裝置的散熱器的側(cè)剖視圖。圖8 中，半導(dǎo)體元件5未圖示。圖8中，散熱器74具有基底板4a、以及與其一體 設(shè)置的冷卻翅片組部74b。冷卻翅片組部74b的平板狀翅片74ca從橫向觀察時(shí)， 距離基底板4a的高度在平板狀翅片的長(zhǎng)度方向上如圖8所示地以三角波狀變 化。平板狀翅片74cb與平板狀翅片74ca彼此的高度變化位置不同，波峰和波 谷是互相相反的關(guān)系。冷卻翅片組部74b交替配設(shè)這些平板狀翅片74ca、74cb。 由平板狀翅片74ca、 74cb形成槽74f。由于其他結(jié)構(gòu)與圖2所示的實(shí)施方式1 一樣，所以對(duì)相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同的符號(hào)，并省略其說明。
這樣，通過設(shè)置形狀交替變化的平板狀翅片74ca、 74cb，可以提高向槽74f的折流效果，會(huì)有更多行駛風(fēng)通過槽74f內(nèi)，冷卻效果提高。
另外，在以上的各實(shí)施方式中，說明了移動(dòng)體是電車的車體的情況，但在 汽車或其他移動(dòng)體時(shí)也能取得同樣的效果。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)體冷卻裝置，安裝在移動(dòng)體上，其特征在于，包括散熱器，所述散熱器設(shè)置有發(fā)熱體安裝部，在該發(fā)熱體安裝部上安裝有應(yīng)進(jìn)行冷卻的發(fā)熱體；以及冷卻翅片組部，該冷卻翅片組部與所述發(fā)熱體安裝部一體設(shè)置，具有形成槽的多個(gè)冷卻翅片，所述槽的方向與所述移動(dòng)體的移動(dòng)方向傾斜。
2. 如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)體冷卻裝置，其特征在于，所述冷卻翅片組 部具有設(shè)置在與所述移動(dòng)體的移動(dòng)方向平行的方向及與所述移動(dòng)體的移動(dòng)方 向垂直的方向中的至少一個(gè)方向上的狹縫。
3. 如權(quán)利要求2所述的移動(dòng)體冷卻裝置，其特征在于，所述冷卻翅片組 部具有設(shè)置在與所述移動(dòng)體的移動(dòng)方向平行的方向上的一條平行方向的狹縫， 所述多個(gè)冷卻翅片形成與所述平行方向的狹縫傾斜的方向互相相反的所述槽。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的移動(dòng)體冷卻裝置，其特征在于，在 所述散熱器上，在所述槽的延長(zhǎng)方向上設(shè)置有從所述冷卻翅片突出的折流部 件。
5. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的移動(dòng)體冷卻裝置，其特征在于，所 述冷卻翅片距離所述發(fā)熱體安裝部的高度在所述槽的長(zhǎng)度方向上變化。
全文摘要
本發(fā)明提供一種有效利用隨著移動(dòng)體的移動(dòng)而產(chǎn)生的行駛風(fēng)，可以使冷卻性能提高的移動(dòng)體用冷卻裝置。由與安裝有應(yīng)進(jìn)行冷卻的半導(dǎo)體元件的基底部(4a)一體設(shè)置的平板狀翅片(4c)形成的槽(4f)的方向是與作為移動(dòng)體的車體(1)的行駛方向傾斜的方向。隨著車體(1)的移動(dòng)而產(chǎn)生的行駛風(fēng)如箭頭C所示地通過槽(4f)內(nèi)。由于槽(4f)的長(zhǎng)度縮短，所以通風(fēng)的壓力損耗減少，風(fēng)量增加，另外，由于應(yīng)從各槽(4f)的兩側(cè)的平板狀翅片(4c)帶走的熱量也減少，所以行駛風(fēng)的溫度上升也減小，冷卻性能提高。
文檔編號(hào)B61C17/00GK101516713SQ20078003424
公開日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月19日
發(fā)明者石田貴仁 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社