專(zhuān)利名稱(chēng)：冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
這里所公開(kāi)的技術(shù)涉及一種被安裝在移動(dòng)體上從而暴露在伴隨著該移動(dòng)體移動(dòng)所產(chǎn)生的行駛風(fēng)里，由此對(duì)發(fā)熱體進(jìn)行冷卻的冷卻裝置。
背景技術(shù)：
例如在專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2中公開(kāi)了一種布置在鐵道車(chē)輛的底盤(pán)下且用于驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的功率轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行冷卻的冷卻裝置。該冷卻裝置包括安裝有發(fā)熱體即功率半導(dǎo)體元件的底板和由豎著設(shè)置在該底板上的多個(gè)散熱片構(gòu)成的散熱部。冷卻裝置暴露在車(chē)輛行駛時(shí)所產(chǎn)生的行駛風(fēng)里，借助利用各散熱片進(jìn)行的熱傳遞將功率半導(dǎo)體元件的熱量散發(fā)掉。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本公開(kāi)特許公報(bào)特開(kāi)2000_擬819號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本公開(kāi)特許公報(bào)特開(kāi)2001-332883號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
-發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題-與例如利用了鼓風(fēng)機(jī)等的強(qiáng)制空冷之情形相比，利用了這樣的行駛風(fēng)的冷卻裝置具有節(jié)省能源的優(yōu)點(diǎn)。但是被引入冷卻裝置的行駛風(fēng)的狀態(tài)依賴于車(chē)輛的行駛狀態(tài)，并非總是能夠給冷卻裝置提供充分的行駛風(fēng)。因此，要想可靠地對(duì)發(fā)熱體進(jìn)行冷卻，最好是提高對(duì)冷卻裝置的冷卻效率。就例如在專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2所公開(kāi)冷卻裝置而言，已在努力地通過(guò)改善對(duì)散熱片的布置和各散熱片的形狀提高冷卻效率。但是實(shí)際情況是這些冷卻裝置的冷卻效率還沒(méi)有得到充分的提高。這里所公開(kāi)的冷卻裝置的目的在于提高冷卻裝置的冷卻效率。該冷卻裝置被安裝在移動(dòng)體上從而暴露在行駛風(fēng)里，由此對(duì)發(fā)熱體進(jìn)行冷卻。-用以解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案-本申請(qǐng)發(fā)明人在從事提高冷卻裝置的冷卻效率這一研究開(kāi)發(fā)工作的過(guò)程中，重點(diǎn)放在研究空氣是如何在形成在該冷卻裝置中的散熱片間的流路內(nèi)流動(dòng)這一問(wèn)題上。亦即， 在冷卻裝置中，豎著設(shè)置在底板上的散熱片，從與行駛風(fēng)的流動(dòng)方向的上游端相對(duì)應(yīng)的前端向著與下游端相對(duì)應(yīng)的后端沿前后方向延伸，且在與該前后方向垂直的排列方向上相互留有規(guī)定間隔而設(shè)。這樣一來(lái)，在多個(gè)相鄰散熱片之間就形成了口在散熱片的所述前端、后端以及起立端(亦即遠(yuǎn)離底板一側(cè)的端)敞開(kāi)的多條細(xì)長(zhǎng)流路，該多條細(xì)長(zhǎng)流路沿前后方向延伸。本申請(qǐng)發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在該細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)流動(dòng)的空氣流的流速?gòu)牧鲃?dòng)方向的上游(亦即前端一側(cè))朝著下游(亦即后端一側(cè))逐漸下降。后端一側(cè)的流速下降，尤其會(huì)導(dǎo)致布置在后端一側(cè)的發(fā)熱體的散熱性惡化，從而導(dǎo)致冷卻裝置的冷卻效率下降。于是，本申請(qǐng)發(fā)明人為了抑制細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的空氣流的流速在流動(dòng)方向上下降而重復(fù)進(jìn)行了精心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過(guò)在散熱片上游端(亦即前端)附近安裝改變流入細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的空氣流的條件的空氣流調(diào)整部，即能夠抑制細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的空氣流的流速伴隨著靠近后端一側(cè)而下降。
這里所公開(kāi)的冷卻裝置包括具有安裝面和散熱面且在該安裝面上安裝有至少一個(gè)發(fā)熱體的底板和由豎著設(shè)立在所述底板的散熱面上的多個(gè)散熱片構(gòu)成的散熱部。該冷卻裝置被安裝在移動(dòng)體上從而暴露在伴隨著該移動(dòng)體的移動(dòng)而產(chǎn)生的行駛風(fēng)里。各個(gè)所述散熱片從所述散熱面突出地自與該散熱面接觸的基端朝著起立端延伸， 并且從與所述行駛風(fēng)的流動(dòng)方向的上游端相對(duì)應(yīng)的前端朝著與所述行駛風(fēng)的流動(dòng)方向的下游端相對(duì)應(yīng)的后端在前后方向上延伸。在所述散熱部，多個(gè)所述散熱片相互間留有規(guī)定間隔地布置在與所述前后方向垂直的排列方向上，由此而在相鄰的所述散熱片之間形成多條細(xì)長(zhǎng)流路，多條所述細(xì)長(zhǎng)流路中的各條細(xì)長(zhǎng)流路的口在該散熱片的所述前端、后端以及起立端皆敞開(kāi)且多條所述細(xì)長(zhǎng)流路中的各條細(xì)長(zhǎng)流路沿所述前后方向延伸。所述散熱部還具有空氣流調(diào)整部，該空氣流調(diào)整部設(shè)置在所述散熱片的起立端的前端且跨越所述前后方向的規(guī)定范圍延伸。設(shè)在散熱部的前端附近的空氣流調(diào)整部抑制細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的流速朝著后端一側(cè)下降。這樣的抑制細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的速度下降的抑制效果有利于提高冷卻裝置的冷卻效率?？梢匀绱?，所述空氣流調(diào)整部為堵塞部，該堵塞部從所述散熱片的起立端的前端朝著所述前后方向的后方延伸而設(shè)，由此而在所述散熱部的至少前端部堵塞各條所述細(xì)長(zhǎng)流路的位于起立端的開(kāi)口。此外，所述堵塞部既可以是在散熱部接著其排列方向而延伸，堵塞各細(xì)長(zhǎng)流路的位于起立端的開(kāi)口的一張平板狀部件，又可以是例如分別堵塞各細(xì)長(zhǎng)流路的位于起立端的開(kāi)口那樣的多個(gè)小片狀部件的集合體。在散熱部的前端部，堵塞各細(xì)長(zhǎng)流路的位于起立端的開(kāi)口的堵塞部抑制細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的流速伴隨著朝向后端一側(cè)而下降。這里，對(duì)所述堵塞部具有抑制速度下降的效果之理做出了如下推測(cè)。亦即，在散熱部的前端(亦即入口端)，通過(guò)面積急劇地減少了相當(dāng)于各散熱片的厚度部分之面積那么多，要從該散熱部的前端流入各細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的空氣流就會(huì)從該散熱部逃走。換句話說(shuō)，要從該散熱部的前端流入各細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的空氣流具有從散熱片的基端朝向起立端之方向的速度成分(在以下說(shuō)明中，該空氣流有時(shí)被稱(chēng)作逃走流，有時(shí)被稱(chēng)作從散熱片的基端朝向起立端的方向?yàn)樘幼叻较?。因?yàn)樗龆氯勘话惭b成在散熱部的前端部將各細(xì)長(zhǎng)流路的位于起立端的開(kāi)口堵塞的狀態(tài)，所以所述堵塞部與具有所述逃走方向的速度成分的空氣流發(fā)生干涉，將該逃走空氣流變更成朝向沿著堵塞部朝向后方的空氣流。因此，通過(guò)在散熱部的前端一側(cè)抑制逃走空氣流而使該空氣流朝向后方以后，就抑制了各細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的速度伴隨著朝向后端一側(cè)而下降。在考慮與逃走空氣流的干涉的情況下，除了能夠想到上述從散熱部的前端朝著前后方向的后方延伸來(lái)堵塞各細(xì)長(zhǎng)流路的位于起立端的開(kāi)口的做法以外，還能夠想到設(shè)置從散熱片的起立端的前端朝著前后方向的前方突出的平板狀突出部這一做法。也就是說(shuō)，可以如此，所述空氣流調(diào)整部為平板狀突出部，該平板狀突出部從所述散熱片的起立端的前端朝著所述前后方向的前方延伸而設(shè)，由此而自所述散熱片的前端緣向前方突出。和所述堵塞部一樣，設(shè)置在散熱片的起立端的前端的突出部抑制逃走空氣流， 將該逃走空氣流變更為朝向后方的空氣流。因此，細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的速度下降得以抑制，有利于提高冷卻裝置的冷卻效率?？梢匀绱?，所述空氣流調(diào)整部為平板狀空氣流調(diào)整部，該平板狀空氣流調(diào)整部夾著所述散熱部的前端緣朝前方方向和后方方向延伸而設(shè)，由此而在所述散熱部的至少前端部堵塞各條所述細(xì)長(zhǎng)流路的位于起立端的開(kāi)口且從所述散熱片的前端緣向前方突出。也就是說(shuō)，可以將所述堵塞部和突出部一體化安裝在散熱部的前端。這樣一來(lái)，與只有堵塞部之情形和只有突出部之情形相比，抑制各細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的速度下降的效果就會(huì)有一大幅度的提高?？梢匀绱?，所述散熱部進(jìn)一步具有安裝在該散熱部的后端一側(cè)的空氣流調(diào)整部。將空氣流調(diào)整部安裝在散熱部的后端一側(cè)會(huì)導(dǎo)致細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的后端部附近的流速提高。本申請(qǐng)發(fā)明人發(fā)現(xiàn)安裝在散熱部的后端一側(cè)的空氣流調(diào)整部會(huì)促進(jìn)在從該散熱部的中央部到后端部的范圍內(nèi)經(jīng)起立端的開(kāi)口流入細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的空氣流的流動(dòng)?？梢哉J(rèn)為細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)后端部的流速提高效果即上述促進(jìn)該空氣流流入細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的促進(jìn)作用所引起的。這里，因?yàn)榧?xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的空氣流越靠近下游一側(cè)溫度就變得越高，所以當(dāng)發(fā)熱體所發(fā)出的熱量相對(duì)于流動(dòng)方向(亦即前后方向)較均勻時(shí)，發(fā)熱體的溫度會(huì)在散熱部的后端部成為最高溫度。在該情況下，上述后端部的增速效果對(duì)于抑制該最高溫度起到了極為有效的作用。在散熱部的前端一側(cè)和后端一側(cè)分別設(shè)置空氣流調(diào)整部，則能夠收到前端一側(cè)的空氣流調(diào)整部抑制流速下降抑制效果和后端一側(cè)的空氣流調(diào)整部提高流速的增速效果兩效果。因此，對(duì)于冷卻裝置的冷卻效率的提高更加有利。可以如此，在該散熱部的前端一側(cè)和后端一側(cè)分別安裝有所述空氣流調(diào)整部，以使所述散熱部成為相對(duì)于所述前后方向保持對(duì)稱(chēng)的形狀。成為相對(duì)于前后方向保持對(duì)稱(chēng)的形狀以后，應(yīng)用在移動(dòng)方向會(huì)反過(guò)來(lái)的移動(dòng)體例如以鐵道車(chē)輛為首的軌道車(chē)輛上非常有利。也就是說(shuō)，當(dāng)移動(dòng)體的移動(dòng)方向?yàn)橐?guī)定方向時(shí)， 設(shè)置在散熱部的前端一側(cè)的空氣流調(diào)整部發(fā)揮上述速度抑制效果；設(shè)置在散熱部的后端一側(cè)的空氣流調(diào)整部發(fā)揮上述增速效果。相對(duì)于此，當(dāng)移動(dòng)體的移動(dòng)方向成為與規(guī)定方向相反的反方向時(shí)，上述情形下的散熱部的前端部則變成后端部，上述情況下的散熱部的后端部則成為前端部。成為相對(duì)于前后方向保持對(duì)稱(chēng)的形狀以后，位于反方向移動(dòng)時(shí)的前端一側(cè)的空氣流調(diào)整部也能夠發(fā)揮上述速度抑制效果，位于反方向移動(dòng)時(shí)的后端一側(cè)的空氣流調(diào)整部發(fā)揮上述增速效果。這樣一來(lái)，在移動(dòng)體的移動(dòng)方向?yàn)橐?guī)定方向時(shí)和反方向時(shí)，能夠收到一樣的速度抑制效果和增速效果。可以如此，所述空氣流調(diào)整部延伸而設(shè)，以跨越從所述散熱片的前端到后端的整個(gè)區(qū)域堵塞各條所述細(xì)長(zhǎng)流路的位于起立端的開(kāi)口。在沿整個(gè)前后方向?qū)⒏骷?xì)長(zhǎng)流路的位于起立端的開(kāi)口堵住的情況下，因?yàn)楦骷?xì)長(zhǎng)流路成為僅其前端和后端敞開(kāi)口的流路(亦即封閉流路)，通路內(nèi)沒(méi)有阻礙空氣流的阻礙物，所以在不考慮各細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的熱傳遞的情況下，狹長(zhǎng)切口流路內(nèi)的空氣流的流速?gòu)娜肟谝粋?cè)到出口一側(cè)是一定的。因此，與其它的不沿整個(gè)前后方向?qū)⒏骷?xì)長(zhǎng)流路的位于起立端的開(kāi)口堵住之結(jié)構(gòu)的冷卻裝置相比，抑制細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的流速下降的流速下降抑制效果最大，期待著這將極其有利于提高冷卻效率。另一方面，本申請(qǐng)發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)當(dāng)這樣將各細(xì)長(zhǎng)流路的位于起立端的開(kāi)口整個(gè)堵塞起來(lái)時(shí)，發(fā)熱體的冷卻效率并不一定都會(huì)成為最大。如上所述發(fā)熱體的冷卻效率并不一定都會(huì)成為最大的理由推測(cè)如下在細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的空氣流，因?yàn)闇囟葟娜肟谝粋?cè)(亦即前端)朝向出口一側(cè)(亦即后端)不斷上升，所以伴隨著該溫度上升空氣密度下降，空氣粘度上升。伴隨著密度下降(亦即體積增加)，體積流量(亦即流速)上升，并且伴隨著粘度上升空氣和散熱片間的摩擦增大，所以伴隨著靠近出口一側(cè)，阻力不斷增大。在僅有前端和后端敞開(kāi)口的細(xì)長(zhǎng)流路中，因?yàn)椴淮嬖诮?jīng)過(guò)起立端側(cè)的開(kāi)口的流入和流出，所以被引入冷卻裝置的空氣的質(zhì)量流量受朝向出口一側(cè)的阻力增大的影響而下降。鑒于上述推測(cè)，結(jié)果是導(dǎo)致冷卻裝置的冷卻效率下降。因此，可以如此想 在熱負(fù)荷高而導(dǎo)致朝向出口一側(cè)的空氣溫度上升量增大那樣的情況下，不沿整個(gè)前后方向堵塞各細(xì)長(zhǎng)流路的位于起立端的開(kāi)口較好。另一方面，還能夠預(yù)測(cè)到在熱負(fù)荷較低的情況下或者流速較高等的情況下，從冷卻效率這一點(diǎn)來(lái)看，將各細(xì)長(zhǎng)流路的位于起立端的開(kāi)口整個(gè)堵住是有利的?？梢匀绱?，各個(gè)所述散熱片形成為各個(gè)所述散熱片的前端緣和后端緣分別傾斜于所述前后方向的梯形。與前端緣和后端緣分別與所述前后方向垂直相交的矩形散熱片相比，前端緣和后端緣分別從基端朝著起立端向前后方向的中央一側(cè)傾斜的梯形散熱片或者前端緣和后端緣分別從基端朝著起立端向前后方向的外側(cè)傾斜的倒梯形散熱片，可提高細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的流速。因此，將上述空氣流調(diào)整部與梯形散熱片結(jié)合，對(duì)于提高冷卻裝置的冷卻效率更加有利。可以如此，各個(gè)所述散熱片形成為各個(gè)所述散熱片的前端緣和后端緣分別從所述基端朝著起立端向所述前后方向中央一側(cè)傾斜且該前端緣和后端緣相對(duì)于所述前后方向保持對(duì)稱(chēng)的梯形。如上所述，通過(guò)將各散熱片形成為梯形，細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的流速便相對(duì)提高。與所述倒梯形散熱片相比，在梯形散熱片的情況下，因?yàn)槲挥诨说纳崞那昂蠓较蜷L(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)(條件是假定冷卻裝置整體的前后方向長(zhǎng)度相等)，所以配置在底板上的發(fā)熱體的配置自由度便隨之相應(yīng)提高。如上所述，在移動(dòng)體的移動(dòng)方向反過(guò)來(lái)的情況下，使散熱片的形狀前后方向?qū)ΨQ(chēng)則會(huì)很有利。-發(fā)明的效果-如上所述，這里所公開(kāi)的冷卻裝置能夠抑制細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的流速越靠近后端越低， 因此冷卻裝置有利于提高冷卻效率。


圖1是示出設(shè)置在鐵道車(chē)輛的底盤(pán)下的用于冷卻功率半導(dǎo)體元件的冷卻裝置的側(cè)視圖。圖2是立體圖，示出從安裝在鐵道車(chē)輛的底盤(pán)下的狀態(tài)翻個(gè)后的冷卻裝置。圖3是冷卻裝置的變形例。圖4是具有矩形散熱片的冷卻裝置之各例。圖5是具有倒梯形散熱片的冷卻裝置之各例。圖6是對(duì)具有矩形散熱片的冷卻裝置之例(現(xiàn)有例1)進(jìn)行的數(shù)值流體解析結(jié)果即速度分布圖。圖7是放大示出圖6的速度分布圖中的散熱部的前端部附近的圖。圖8是放大示出圖6的速度分布圖中的散熱部的后端部附近的圖。圖9是對(duì)將堵塞部和突出部安裝在具有矩形散熱片的冷卻裝置上之例(實(shí)施例1)進(jìn)行的數(shù)值流體解析結(jié)果即速度分布圖。圖10是放大示出圖9的速度分布圖中的散熱部的前端部附近的圖。圖11是放大示出圖9的速度分布圖中的散熱部的后端部附近的圖。圖12是針對(duì)有、無(wú)堵塞部和突出部的實(shí)施例、比較例以及現(xiàn)有例，對(duì)前后方向各位置的TL平面上的細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的平均速度進(jìn)行比較的圖。圖13是針對(duì)涉及散熱片形狀的實(shí)施例、現(xiàn)有例，對(duì)前后方向各位置的^平面上的細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的平均速度進(jìn)行比較的圖。圖14是在對(duì)已將堵塞部和突出部安裝在具有梯形散熱片的冷卻裝置上之例(實(shí)施例6)進(jìn)行的數(shù)值流體解析結(jié)果即速度分布圖中放大示出散熱部的前端部附近的圖。圖15是在對(duì)實(shí)施例6進(jìn)行的數(shù)值流體解析結(jié)果即速度分布圖中放大示出散熱部的后端部附近的圖。圖16是對(duì)由設(shè)置在矩形散熱片上的堵塞部從前后方向整個(gè)區(qū)域?qū)⒏骷?xì)長(zhǎng)流路的起立端開(kāi)口堵塞之例(實(shí)施例5)進(jìn)行的數(shù)值流體解析結(jié)果即速度分布圖。圖17是針對(duì)涉及倒梯形散熱片的實(shí)施例、現(xiàn)有例，對(duì)前后方向各位置的^平面上的細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的平均速度進(jìn)行比較的圖。圖18是示出試驗(yàn)結(jié)果的圖，該試驗(yàn)結(jié)果是通過(guò)測(cè)量安裝在冷卻裝置上的模擬發(fā)熱體的溫度確認(rèn)出的各種冷卻裝置的冷卻效果。附圖標(biāo)記說(shuō)明
1冷卻裝置
11底板
111安裝面
112散熱面
2功率半導(dǎo)體元件(發(fā)熱體)
3散熱部
30細(xì)長(zhǎng)流路
31,32,33散熱片
41堵塞部(空氣流調(diào)整部)
42突出部(空氣流調(diào)整部)
91鐵道車(chē)輛(移動(dòng)體)
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施方式做說(shuō)明。此外，以下實(shí)施方式僅僅是本質(zhì)上的優(yōu)選示例而已，并無(wú)限制本發(fā)明、本發(fā)明的使用對(duì)象或本發(fā)明的用途等意圖。圖1示出冷卻裝置1用在作為移動(dòng)體的鐵道車(chē)輛91上之例；圖2將該冷卻裝置1翻個(gè)后示出。該冷卻裝置1對(duì)用于驅(qū)動(dòng)鐵道車(chē)輛91的功率半導(dǎo)體元件2進(jìn)行冷卻。該冷卻裝置1被設(shè)置在形成于鐵道車(chē)輛91的底盤(pán)下的凹部92內(nèi)。伴隨著鐵道車(chē)輛91沿作為軌道的鐵軌93行駛，冷卻裝置1 暴露于在底盤(pán)流動(dòng)的行駛風(fēng)里。在圖例中，鐵道車(chē)輛91從右往左行駛，冷卻裝置1因此而暴露在從左往右流動(dòng)的行駛風(fēng)(參照?qǐng)D1的箭頭)里。冷卻裝置1將功率半導(dǎo)體元件2的熱量散發(fā)掉而對(duì)該功率半導(dǎo)體元件2進(jìn)行冷卻。該冷卻裝置1不是利用例如鼓風(fēng)機(jī)等所進(jìn)行的強(qiáng)制空冷，而是如上所述利用行駛風(fēng)對(duì)功率半導(dǎo)體元件2進(jìn)行冷卻。該冷卻將通過(guò)冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、重量的下降以及能量的節(jié)省等而對(duì)鐵道車(chē)輛91整體的節(jié)能做出貢獻(xiàn)。如圖1、圖2所示，冷卻裝置1包括設(shè)置有功率半導(dǎo)體元件2的底板11和由豎著設(shè)在底板11上的多個(gè)散熱片31構(gòu)成的散熱部3。底板11是一在鐵道車(chē)輛91的前后方向和與該前后方向垂直的方向(以下稱(chēng)該方向?yàn)榕帕蟹较?擴(kuò)展并具有規(guī)定厚度的平板，安裝有功率半導(dǎo)體元件2的安裝面111(亦即圖1中的上表面)和散熱片31豎著設(shè)置的散熱面112(亦即圖1中的下表面)背靠背。功率半導(dǎo)體元件2以中間夾著例如高傳熱性潤(rùn)滑膏等的狀態(tài)與該安裝面111接觸地安裝在底板11的安裝面111上。此外，在該圖例中，4個(gè)功率半導(dǎo)體元件2排列著設(shè)置在前后方向上，但功率半導(dǎo)體元件2的布置情況并不限于此，其個(gè)數(shù)也不限于此。不過(guò)，從功率半導(dǎo)體元件2不受鐵道車(chē)輛91行駛方向影響而獲得一樣的冷卻效果這一觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選將功率半導(dǎo)體元件2布置成一種熱量相對(duì)于前后方向?qū)ΨQ(chēng)分布的狀態(tài)。各散熱片31是具有規(guī)定厚度的平板，各散熱片13豎著設(shè)置在散熱面112上，且從與底板11的散熱面112接觸的基端(亦即圖1中上端)朝著起立端(亦即圖1中下端) 在與該散熱面112垂直的方向上延伸，并且在前后方向上排列布置。各散熱片31的前端緣 (亦即圖1左端緣)和后端緣(亦即圖1右端緣)以同一角度從基端朝著起立端向前后方向的中央一側(cè)靠攏地傾斜。這樣一來(lái)，各散熱片31形成為相對(duì)于前后方向?qū)ΨQ(chēng)的梯形(在圖1的安裝在車(chē)輛上的狀態(tài)下，是其上邊大于下邊即所謂的倒梯形)。此外，各散熱片31的形狀并不限于圖例之情形，對(duì)其高度(亦即從基端到起立端的長(zhǎng)度)、前后方向上的長(zhǎng)度以及厚度之比例可適當(dāng)設(shè)定。前端緣和后端緣的傾斜角度也可以采用適當(dāng)?shù)慕嵌?。多個(gè)散熱片31排列著設(shè)在底板11的散熱面112上且在排列方向上留有規(guī)定的等間隔。圖例中，排列著設(shè)置了 6枚散熱片31，散熱部3的散熱片31的枚數(shù)并不限于此。這樣一來(lái)，在散熱部3，就會(huì)在相鄰各散熱片31之間都會(huì)形成沿前后方向延伸的細(xì)長(zhǎng)流路30。 該各細(xì)長(zhǎng)流路30在散熱片31的前端(亦即圖2中靠近識(shí)圖者的左端)、后端(亦即圖2中遠(yuǎn)離識(shí)圖者的右端)以及起立端(亦即圖2中上端)敞開(kāi)著口。此外，細(xì)長(zhǎng)流路30的流路寬度可適當(dāng)設(shè)定，并不限于圖例所示情形。這里，圖示省略。為了加強(qiáng)各散熱片31，可以將沿排列方向延伸而把散熱片31相互連結(jié)起來(lái)的加強(qiáng)部件安裝在散熱片31的起立端前后方向中央部附近。還可以將多個(gè)加強(qiáng)部件相互留有間隔地安裝于前后方向。這樣的冷卻裝置1由高傳熱性材料例如鋁制成。冷卻裝置1既可以采用例如擠壓成型法、鑄造成型法等使底板11和散熱部3成型為一體，也可以通過(guò)焊接、釬焊或者使用黏和劑等各種適宜的接合方法將各散熱片31焊接、釬焊在將底板11上或者利用黏合劑等黏合在底板11上。在該冷卻裝置1的散熱部3，在其前端部和后端部分別安裝有作為空氣流調(diào)整部的堵塞部41和突出部42。堵塞部41是從各散熱片31起立端的前端和后端分別朝著前方和后方延伸而設(shè)的部分，該堵塞部41在散熱部3的前端部和后端部分別堵塞各細(xì)長(zhǎng)流路30的起立端的開(kāi)口。 堵塞部41在散熱部3的前端部和后端部，形成為沿所述排列方向延伸且被接合在各散熱片 31的起立端面上的平板狀。此外，堵塞部41在前后方向上的長(zhǎng)度可采用適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度。各細(xì)長(zhǎng)流路30內(nèi)的流動(dòng)狀況通過(guò)改變堵塞部41在前后方向上的長(zhǎng)度加以變更，冷卻裝置1的冷卻效率即可隨著變化。突出部42，是在與各散熱片31的起立端相對(duì)應(yīng)的高度位置從散熱部3的前端緣和后端緣分別向水平方向的前方和水平方向的后方突出而設(shè)的部分。該突出部42形成為與平板狀堵塞部41相連且與平板狀堵塞部41成一體的平板狀。堵塞部41和突出部42的分界處在圖2中用點(diǎn)劃線表示。突出部42在前后方向上的長(zhǎng)度也可以采用適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度。各細(xì)長(zhǎng)流路30內(nèi)的流動(dòng)狀況通過(guò)改變突出部42在前后方向上的長(zhǎng)度加以變更，冷卻裝置1 的冷卻效率即可變化。在各散熱片31的排列方向的兩側(cè)端部，分別相對(duì)于成為一體的平板狀堵塞部41 和突出部42 —體地設(shè)置有加強(qiáng)部43。各加強(qiáng)部43呈相對(duì)于平板狀堵塞部41和突出部42 彎曲，朝著底板11 一側(cè)延伸的板狀，堵塞部41、突出部42以及一對(duì)加強(qiáng)部43整體形成為近似“U”字狀。此外，為便于理解，在圖1中省略圖示加強(qiáng)部43，僅示出堵塞部41和突出部 42。各加強(qiáng)部43提高平板狀堵塞部41和突出部42的強(qiáng)度，該加強(qiáng)部43也用以將堵塞部 41和突出部42安裝到冷卻裝置1的散熱部3上。也就是說(shuō)，一方面，堵塞部41采用例如焊接、釬焊以及黏合等適當(dāng)接合方法與各散熱片31的起立端面接合，另一方面，加強(qiáng)部43與位于排列方向兩側(cè)的散熱片31、底板11接合。這樣一來(lái)就能夠把將堵塞部41和突出部42 一體化的平板狀部件穩(wěn)定地安裝在暴露在行駛風(fēng)里的冷卻裝置1上。此外，可省略加強(qiáng)部 43不用。在省略加強(qiáng)部43不用的情況下，優(yōu)選通過(guò)采取對(duì)堵塞部41和突出部42設(shè)置加強(qiáng)筋等處理辦法來(lái)提高堵塞部41和突出部42的強(qiáng)度。如上所述，這樣構(gòu)成的冷卻裝置1布置在形成在鐵道車(chē)輛91的底盤(pán)下的凹部92 內(nèi)。如圖1所示，伴隨著鐵道車(chē)輛91從右往左行駛，該冷卻裝置1就暴露在從左往右流動(dòng)的行駛風(fēng)里。詳細(xì)而言，從左往右流動(dòng)的行駛風(fēng)，主要經(jīng)冷卻裝置1的散熱部3前端(亦即圖 1左端)的各細(xì)長(zhǎng)流路30的開(kāi)口流入各細(xì)長(zhǎng)流路30內(nèi)，經(jīng)散熱部3后端(亦即圖1右端) 的各細(xì)長(zhǎng)流路30的開(kāi)口從各細(xì)長(zhǎng)流路30內(nèi)流出去。在各細(xì)長(zhǎng)流路30內(nèi)，功率半導(dǎo)體元件 2的熱量借助空氣與散熱片31表面間的熱傳遞散發(fā)出去，功率半導(dǎo)體元件2即被冷卻。這里，對(duì)設(shè)在散熱部3的前端部的堵塞部41和突出部42詳情后述，該堵塞部41和突出部42具有抑制各細(xì)長(zhǎng)流路30內(nèi)的空氣流的速度伴隨著朝向后端一側(cè)而下降的功能。 另一方面，對(duì)設(shè)在散熱部3的后端部的堵塞部41和突出部42詳情后述，該設(shè)在散熱部3的后端部的堵塞部41和突出部42具有提高各細(xì)長(zhǎng)流路30內(nèi)的空氣流在后端一側(cè)的流速的功能。因此，所述結(jié)構(gòu)的冷卻裝置1，將抑制各細(xì)長(zhǎng)流路30內(nèi)的流速下降和后端部的流速在后端一側(cè)提高相結(jié)合，即能夠?qū)ε挪荚谇昂蠓较蛏系母鞴β拾雽?dǎo)體元件2進(jìn)行有效的冷卻。亦即，冷卻裝置1的冷卻效率提高。與前端緣和后端緣分別與散熱面112垂直相交那樣的矩形散熱片31相比，具有梯形散熱片31的散熱部3具有在各細(xì)長(zhǎng)流路30內(nèi)流動(dòng)的流速提高的效果，該效果和所述流速下降抑制效果以及流速的提高效果三者相結(jié)合，對(duì)各功率半導(dǎo)體元件2的冷卻會(huì)更有效，冷卻裝置1的冷卻效率會(huì)進(jìn)一步提高。這里，為了實(shí)現(xiàn)排列布置在前后方向上的多個(gè)功率半導(dǎo)體元件2的熱量分布均勻化，高效地冷卻各功率半導(dǎo)體元件2，可以將沿前后方向延伸的冷卻管埋入底板11里。所述冷卻裝置1，包括其散熱片31的形狀、堵塞部41和突出部42的結(jié)構(gòu)都構(gòu)成為相對(duì)于前后方向?qū)ΨQ(chēng)，因此不管移動(dòng)方向如何，都能收到同樣的冷卻裝置1的冷卻效率。其結(jié)果，對(duì)既能夠正向行駛也能夠反向行駛的鐵道車(chē)輛91有利。(變形例)圖3示出了主要涉及堵塞部41和突出部42的變形例。首先，圖3 (a)所示之例情況如下在散熱部3的前端部和后端部分別省略了突出部42，僅設(shè)置有堵塞各細(xì)長(zhǎng)流路30 的起立端的開(kāi)口的堵塞部41。就是在散熱部3的前端部?jī)H設(shè)置堵塞部41之例，也能夠收到抑制各細(xì)長(zhǎng)流路30內(nèi)的流速下降的效果。但是，與設(shè)置有堵塞部41和突出部42之例(參照?qǐng)D1) 一比較，還是設(shè)置有堵塞部41和突出部42時(shí)的抑制效果更高。圖3 (b)所示情況如下讓分別設(shè)置在散熱部3的前端部和后端部的堵塞部41分別朝著前后方向中央延長(zhǎng)，結(jié)果是沿整個(gè)前后方向堵塞各細(xì)長(zhǎng)流路30的起立端的開(kāi)口。在該例中，因?yàn)椴淮嬖诮?jīng)各細(xì)長(zhǎng)流路30的起立端的開(kāi)口的流入和流出，所以各細(xì)長(zhǎng)流路30內(nèi)的流入速度維持著原來(lái)的速度從后端開(kāi)口流出。因此，抑制流速下降的效果最高。但如果將各細(xì)長(zhǎng)流路30內(nèi)的熱傳遞考慮在內(nèi)，則因?yàn)榭諝獾臏囟劝殡S著靠近出口一側(cè)而上升，所以空氣的物性值伴隨著該溫度上升而變化。這樣越靠近出口一側(cè)對(duì)空氣流動(dòng)的阻力就越大。因此，在沿整個(gè)前后方向堵塞各細(xì)長(zhǎng)流路30的起立端的開(kāi)口的結(jié)構(gòu)下，經(jīng)前端開(kāi)口流入的空氣的質(zhì)量流量下降，也就能夠預(yù)料到功率半導(dǎo)體元件2的冷卻效率會(huì)有下降。因此， 該例是一個(gè)可以在例如熱負(fù)荷較低、冷卻裝置周?chē)諝饬鞯牧魉佥^高的情況下等可采用的結(jié)構(gòu)。此外，可以適當(dāng)改變各堵塞部41的朝向中央一側(cè)延長(zhǎng)的延長(zhǎng)長(zhǎng)度，將各細(xì)長(zhǎng)流路30 的起立端的開(kāi)口設(shè)置在該中央部。如圖3(b)所示，還可以這樣，不是沿整個(gè)前后方向由堵塞部41堵塞各細(xì)長(zhǎng)流路30的起立端的開(kāi)口，而是至少設(shè)置三個(gè)堵塞部41，分別堵塞散熱部 3的前端部、后端部以及中央部，以獲得由各堵塞部41帶來(lái)的整流效果。此外，圖3(b)所示之例相比，在圖3(c)所示之例中省略了突出部42。圖3(d)所示之例，省略了堵塞部41，僅設(shè)置有對(duì)應(yīng)于散熱片31的起立端的、從散熱部3的前端緣朝著前后方向的前方和從散熱部3的后端緣朝著前后方向的后方突出的平板狀突出部42。在散熱部3的前端部?jī)H設(shè)置突出部42之例也能夠獲得抑制各細(xì)長(zhǎng)流路30 內(nèi)的流速下降的效果。但是與設(shè)置了堵塞部41和突出部42之例(參照?qǐng)D1) 一比較，還是設(shè)置了堵塞部41和突出部42時(shí)的抑制效果高。圖4示出改變了散熱部3中的各散熱片的形狀之例。在該例中，散熱部3所具有的不是上述梯形散熱片31，而是其前端緣和后端緣分別與散熱面112垂直相交的矩形散熱片32。在圖4(a)所示之例中，對(duì)具有該矩形散熱片32的散熱部3，在其前端部設(shè)置了堵塞部41，在其后端部設(shè)置了突出部42。在圖4(b)所示之例中，在其前端部和后端部分別僅設(shè)置有堵塞部41。在圖4(c)所示之例中，使其前端部和后端部的堵塞部41分別在前后方向上延伸，沿整個(gè)前后方向堵塞各細(xì)長(zhǎng)流路30的起立端的開(kāi)口。在圖4(d)所示之例中，針對(duì)圖4(c)所示之例省略了各突出部42。在圖4(e)所示之例中，在其前端部和后端部分別僅設(shè)置有突出部42。與梯形散熱片31相比，散熱部3的散熱片32為矩形時(shí)，在各細(xì)長(zhǎng)流路30內(nèi)流動(dòng)的空氣流的流速下降。此外，對(duì)圖4(a) 圖4(e)所示之例做了比較，從流速下降抑制效果和流速提高效果兩結(jié)果皆能收到這一點(diǎn)來(lái)看，圖4(a)所示之例冷卻裝置1的冷卻效率最有效；與圖4(a)所示之例相比，圖4(b)所示之例流速下降抑制效果下降；與圖4(a)所示之例相比，圖4 (e)所示之例流速下降抑制效果下降。而且，如上所述，圖4 (c)、圖4 (d)所示各例，在不考慮各細(xì)長(zhǎng)流路30內(nèi)的熱傳遞的情況下，流速下降抑制效果最高，但是冷卻效率有時(shí)卻會(huì)比圖4(a)所示情形低。圖5示出使散熱部3中各散熱片33的形狀為倒梯形之例。也就是說(shuō)，在該各例中， 各散熱片33的前端緣和后端緣分別從其基端朝起立端(亦即，圖5中從上朝下)向著前后方向外側(cè)以同樣的角度傾斜。這樣一來(lái)，各散熱片33便形成為相對(duì)于前后方向?qū)ΨQ(chēng)的倒梯形(在圖5所示那樣的安裝在鐵道車(chē)輛91上的狀態(tài)下，上邊比下邊短的所謂的梯形)。與圖4(a)到圖4(e)所示各例一樣，在圖5 (a)所示之例中，對(duì)具有該倒梯形散熱片33的散熱部3在其前端部和后端部分別設(shè)置有堵塞部41和突出部42 ；在圖5(b)所示之例中，在其前端部和后端部分別僅設(shè)置有堵塞部41 ；在圖5(c)所示之例中，使其前端部和后端部的堵塞部41分別沿前后方向延伸，沿整個(gè)前后方向堵塞各細(xì)長(zhǎng)流路30的起立端的開(kāi)口 ；圖5(d) 所示之例中，省略圖5(c)所示之例中的各突出部42 ；在圖5(e)所示之例中，在其前端部和后端部分別僅設(shè)置有突出部42。與上述梯形散熱片31 —樣，在使散熱部3的散熱片33為倒梯形時(shí)，具有在各細(xì)長(zhǎng)流路30內(nèi)流動(dòng)的空氣流的流速比采用矩形散熱片32時(shí)高的效果。此外，對(duì)圖5(a) 圖 5(e)所示之例所做的比較和對(duì)圖4(a) 圖4(e)所示之例所做的比較相同，這里省略對(duì)其再次做說(shuō)明。使散熱部3的散熱片為倒梯形之例和為梯形之例，在冷卻效果這一點(diǎn)上幾乎沒(méi)有差別，但是因?yàn)楫?dāng)假定散熱部3的前后方向上的長(zhǎng)度相等時(shí)，倒梯形散熱片33在基端的前后方向上的長(zhǎng)度比梯形散熱片31在基端的前后方向上的長(zhǎng)度短，所以其不利之處是在沿前后方向排列布置功率半導(dǎo)體元件2之際自由度下降。此外，可以采用例如以下做法布置平板狀突出部42來(lái)取代將平板狀突出部42布置成沿水平方向延伸。也就是說(shuō)，將散熱部3的前端部的突出部42布置為朝著前后方向的前方向下傾斜，另一方面，將后端部的突出部42布置為朝著前后方向的后方向下傾斜。這樣做也能夠收到抑制各細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的流速下降的效果和在散熱熱部的后端部的增速效果。 但是，在該情況下，在傾斜配置的突出部42朝上的面會(huì)接收行駛風(fēng)，阻力增大，并且有時(shí)候從增大突出部42的安裝強(qiáng)度、減少自激振動(dòng)等的發(fā)生等方面來(lái)看都不利。在如上所述將平板狀突出部42布置成沿水平方向延伸的情況下，不會(huì)有這樣的不利之處。而且，能夠充分地獲得抑制細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的流速下降的效果、散熱部的后端部的增速效果。所述堵塞部41還可以不是沿散熱部3的排列方向延伸的一張板狀部件，而是對(duì)排列在散熱部3的排列方向上的各細(xì)長(zhǎng)流路的位于起立端的開(kāi)口分別進(jìn)行堵塞的小片狀部件。但是，圖2等所示板狀堵塞部41相對(duì)于散熱片31的起立端具有“接合空間”，所以有利于安裝堵塞部41。在上述各例中，使散熱部3中所包括的所有散熱片31的形狀都相同，但除此以外， 還可以將不同形狀的散熱片31組合起來(lái)使用。這里所公開(kāi)的冷卻裝置1對(duì)例如單軌電車(chē)、路面電車(chē)等軌道上行駛并且其行駛方向有正向和反向的車(chē)輛也適用。例如對(duì)利用來(lái)自所安電池的電能行駛的自家用車(chē)、巴士以及卡車(chē)等電動(dòng)汽車(chē)也適用。因?yàn)檫@樣的電動(dòng)汽車(chē)不是行駛方向可以反向，而是前進(jìn)方向和后退方向不同，所以并不一定非要使其成為相對(duì)于前后方向?qū)ΨQ(chēng)的形狀。例如，可以考慮著前進(jìn)時(shí)冷卻裝置1的冷卻效率，適當(dāng)采用前后方向上非對(duì)稱(chēng)的形狀。實(shí)施例
下面，參照附圖對(duì)實(shí)際實(shí)施的與本技術(shù)相關(guān)的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。首先，對(duì)根據(jù)數(shù)值流體解析對(duì)各種冷卻裝置1中的空氣流進(jìn)行解析所得的解析結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。為模擬布置在鐵道車(chē)輛的底盤(pán)下而暴露在行駛風(fēng)里的冷卻裝置而將冷卻裝置1布置在規(guī)定流速的風(fēng)洞內(nèi)的上壁。圖6示出了對(duì)該布置在規(guī)定流速的風(fēng)洞內(nèi)的上壁的冷卻裝置1的空氣流進(jìn)行的 3維數(shù)值流體解析的結(jié)果。這里，在以下所示各例中的冷卻裝置1中，散熱片的前后方向上的長(zhǎng)度設(shè)定為690mm，散熱片的高度設(shè)定為120mm上。風(fēng)洞內(nèi)的流速設(shè)定為15m/s。圖6 圖8示出了作為現(xiàn)有例1包括矩形散熱片31的冷卻裝置1之例的數(shù)值流體解析結(jié)果。在該例中，未安裝所述堵塞部41和突出部42。具體而言，圖6是在Z方向(亦即與紙面垂直相交的方向)的規(guī)定剖面上(具體而言，相當(dāng)于細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的剖面)基于各網(wǎng)點(diǎn)的流速的等速度線圖；圖7是將散熱部3的前端部(亦即圖6中矩形散熱片32的左端部)附近放大后的速度矢量分布圖；圖8是將散熱部3的后端部(亦即圖6中矩形散熱片 32的右端部)附近放大后的速度矢量分布圖。此外，圖7和圖8中的數(shù)字(例如“11.4 7.6”等)表示該區(qū)域的流速范圍，該數(shù)字與圖6的凡例中的數(shù)字相對(duì)應(yīng)。相對(duì)于此，圖9 圖11示出的是對(duì)實(shí)施例1做出的數(shù)值流體解析結(jié)果，該實(shí)施例 1的情況如下針對(duì)包括矩形散熱片32的冷卻裝置1，在該散熱部3的前后兩端部分別安裝有所述堵塞部41和突出部42。與上述一樣，圖9是基于相當(dāng)于細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的XY斷面上各網(wǎng)點(diǎn)的流速的等速度線圖；圖10是將散熱部3的前端部(亦即圖9中矩形散熱片32的左端部)附近放大后的速度矢量分布圖；圖11是將散熱部3的后端部(亦即圖9矩形散熱片 32的右端部)附近放大后的速度矢量分布圖。首先，對(duì)圖6和圖9做一比較可知在現(xiàn)有例1中，細(xì)長(zhǎng)流路30內(nèi)從前后方向(亦即X方向)中央部朝向后端部存在流速下降的區(qū)域(例如圖6中沒(méi)有畫(huà)陰影線、流速在 11. 4 7. 6m/s的區(qū)域)。相對(duì)于此，在實(shí)施例1中不存在該流速下降區(qū)域，流速下降得以抑制。為比較實(shí)施例1和現(xiàn)有例1中散熱部3的前端部的空氣流而對(duì)圖7和圖10做一比較的話，可知情況如下在沒(méi)有堵塞部41和突出部42的現(xiàn)有例1中，散熱部3的前端部附近特別是起立端(亦即圖7中的下端)附近，速度矢量的方向稍微有點(diǎn)朝下(換句話說(shuō)， 從散熱片32的基端朝向起立端的方向)?？烧J(rèn)為上述情況之原因如下因?yàn)樵谏岵?的前端(亦即入口端)，通過(guò)面積急劇地減少了相當(dāng)于各散熱片32的厚度那么大，所以即將從散熱部3的前端流入各細(xì)長(zhǎng)流路30內(nèi)的空氣流就會(huì)逃離該散熱部3而流動(dòng)。相對(duì)于此，在具有堵塞部41和突出部42的實(shí)施例1中，在散熱部3的前端部附近，所述逃走空氣流與堵塞部41和突出部42發(fā)生沖突，而被變更為沿著該堵塞部41和突出部42那樣的沿水平方向上的空氣流。因此，在細(xì)長(zhǎng)流路30內(nèi)，高流速區(qū)域(例如流速19 15.2m/s的區(qū)域)形成為朝著后方延伸。因此可以這樣認(rèn)為上述細(xì)長(zhǎng)流路30內(nèi)流速下降區(qū)域之有無(wú)是由于該前端部的堵塞部41和突出部42之有無(wú)決定的。為比較實(shí)施例1和現(xiàn)有例1中散熱部3的后端部的空氣流進(jìn)行比較而對(duì)圖8和圖 11做一比較的話，則情況如下與沒(méi)有堵塞部41和突出部42的現(xiàn)有例1相比，在具有堵塞部41和突出部42的實(shí)施例1中，在散熱部3的后端部附近特別是堵塞部41的前端緣附近速度矢量的方向稍微有點(diǎn)朝上，在散熱部3的后端部附近存在現(xiàn)有例1中所不存在的高流速區(qū)域(例如流速在19 15. 2m/s的區(qū)域)?？烧J(rèn)為上述情況之原因如下由于堵塞部41和突出部42之存在而存在要從細(xì)長(zhǎng)流路30的起立端開(kāi)口朝著細(xì)長(zhǎng)流路30內(nèi)流入的空氣流，在實(shí)施例1中正是由于該流入空氣流高流速區(qū)域才存在于散熱部3的后端部附近。接下來(lái)，圖12是根據(jù)所述數(shù)值解析結(jié)果，針對(duì)包括實(shí)施例1和現(xiàn)有例1的各例， 計(jì)算出細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的Π平面的平均流速并對(duì)該平均流速做了比較的圖，橫軸對(duì)應(yīng)于TL平面的位置(位置Omm對(duì)應(yīng)于矩形散熱片32的前端；位置690mm對(duì)應(yīng)于矩形散熱片32的后端)，縱軸表示平均速度(m/s)。該圖所示各例不僅有在矩形散熱片32沒(méi)有設(shè)置堵塞部41 和突出部42之例即現(xiàn)有例1 (參照?qǐng)D6)和在矩形散熱片32的散熱部分別在其前端部和后端部設(shè)置了堵塞部41和突出部42之例即實(shí)施例1 (參照?qǐng)D9)，還有以下各例并對(duì)以下各例省略了圖示。即，在矩形散熱片32的散熱部在前端部?jī)H設(shè)置有堵塞部41之例(實(shí)施例2)、 在矩形散熱片32的散熱部在前端部?jī)H設(shè)置有突出部42之例(實(shí)施例幻、在矩形散熱片32 的散熱部在前端部設(shè)置有堵塞部41和突出部42之例(實(shí)施例4)、在矩形散熱片32的散熱部在后端部?jī)H設(shè)置有堵塞部41之例(比較例1)、在矩形散熱片32的散熱部在后端部?jī)H設(shè)置有突出部42之例(比較例2、以及在矩形散熱片32的散熱部在后端部設(shè)置有堵塞部41 和突出部42之例(比較例3)。由圖12可知在沒(méi)有堵塞部41和突出部42的現(xiàn)有例1中，前端部的平均流速較高(例如稍微大于13m/s)，但伴隨著靠近后端部，流速下降幅度升高，在后端部平均流速降低到了 8. 5m/s左右。這與圖6中的數(shù)值解析結(jié)果所示那樣從中央部朝向后端部存在低流速區(qū)域是相對(duì)應(yīng)的。另一方面，在相當(dāng)于在前端部設(shè)置堵塞部41或者突出部42或者堵塞部41和突出部42 二者都設(shè)置之例的實(shí)施例2、3、1、4中，前端部的平均流速較低(例如在實(shí)施例4中稍大于12m/s)，但是伴隨著靠近后端部，流速下降幅度變低，在散熱部3的后端部也維持住了一個(gè)較高的平均流速(例如實(shí)施例4中稍大于lOm/s)。進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)探討分析的話，在僅設(shè)置堵塞部41的實(shí)施例2和僅設(shè)置突出部42的實(shí)施例3中，實(shí)施例2的流速下降幅度低，因此流速下降抑制效果高。而且，當(dāng)對(duì)實(shí)施例2、實(shí)施例3以及設(shè)置了堵塞部41和突出部42的實(shí)施例4做一比較時(shí)，實(shí)施例4的流速下降幅度最低，流速下降抑制效果就最高。這表明實(shí)施例4的流速下降抑制效果比將實(shí)施例2的抑制效果和實(shí)施例3的抑制效果簡(jiǎn)單結(jié)合起來(lái)所得的效果還要高。接下來(lái)，對(duì)相當(dāng)于在后端部設(shè)置堵塞部41或者突出部42或者堵塞部41和突出部 42都設(shè)置之例的比較例1、2、3進(jìn)行研究分析可知在這些比較例1、2、3中流速下降幅度與現(xiàn)有例大致相同，但幾乎得不到流速下降抑制效果。但是，在堵塞部41和突出部42都設(shè)置在散熱部3的后端部的比較例3中，在該后端部平均流速提高了。這樣的增速效果在堵塞部41和突出部42 二者既設(shè)置在前端部又設(shè)置在后端部的實(shí)施例1中也看到了。也就是說(shuō)， 當(dāng)對(duì)實(shí)施例1和實(shí)施例4進(jìn)行比較時(shí)，實(shí)施例1在后端部的平均流速比實(shí)施例4高。由以上研究探討結(jié)果可知，通過(guò)在散熱部3的前端部至少設(shè)置上堵塞部41或者突出部42，便能夠收到抑制細(xì)長(zhǎng)流路30內(nèi)的流速下降的流速下降抑制效果。對(duì)該堵塞部41 和突出部42做了比較得知設(shè)置堵塞部41時(shí)抑制流速下降效果高，堵塞部41和突出部42 二者都設(shè)置時(shí)，抑制流速下降的效果由于相乘效果而最高。而且，通過(guò)在散熱部3的后端部設(shè)置堵塞部41和突出部42，則能夠獲得該后端部的增速效果；通過(guò)在前端部和后端部分別設(shè)置堵塞部41和突出部42，則能夠獲得上述流速下降抑制效果和增速效果兩效果，在抑制流速下降這一方面最有效。特別是在細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)，因?yàn)榭諝饬鞯臏囟劝殡S著靠近下游側(cè)而累積性地升高，所以當(dāng)發(fā)熱體所發(fā)出的熱量在流動(dòng)方向上很均勻時(shí)，在散熱部3的后端部的空氣流的溫度會(huì)最高。在該情況下，后端部的增速效果會(huì)對(duì)抑制該最高溫度起到極其有效的作用。圖13是對(duì)具有不同的散熱片形狀的冷卻裝置1計(jì)算出細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的^平面上的空氣流的平均速度以對(duì)上述不同情況下的冷卻裝置1的空氣流做比較的圖。與以上所述相同，橫軸表示^平面的位置，縱軸表示平均速度(m/S)。在該圖中所示做了比較之各例的情況如下在矩形散熱片32上沒(méi)有設(shè)置堵塞部41和突出部42之例即現(xiàn)有例1 (參照?qǐng)D 6)、各散熱片的前端緣和后端緣分別從其基端朝著起立端前后方向的中央一側(cè)以同樣的角度傾斜的梯形散熱片31上沒(méi)有設(shè)置堵塞部41和突出部42之例即現(xiàn)有例2 (圖示省略)、在具有矩形散熱片32的散熱部其前端部和后端部分別設(shè)置有堵塞部41和突出部42之例即實(shí)施例1 (參照?qǐng)D9)、在矩形散熱片32的散熱部其前端部和后端部分別設(shè)置有堵塞部41和突出部42且將各堵塞部41朝著中央一側(cè)延伸而沿整個(gè)前后方向堵塞各細(xì)長(zhǎng)流路30的起立端的開(kāi)口之例即實(shí)施例5 (參照?qǐng)D16)、在梯形散熱片31的散熱部其前端部和后端部分別設(shè)置有堵塞部41和突出部42之例即實(shí)施例6 (參照?qǐng)D14、1 、在梯形散熱片31的散熱部其前端部和后端部分別設(shè)置有堵塞部41和突出部42且將各堵塞部41朝著中央一側(cè)延伸而沿整個(gè)前后方向堵塞堵塞各細(xì)長(zhǎng)流路30的起立端的開(kāi)口之例即實(shí)施例7(圖示省略)。首先，對(duì)沒(méi)有設(shè)置堵塞部41和突出部42的現(xiàn)有例1和現(xiàn)有例2做一比較，則矩形散熱片32的現(xiàn)有例1相比，梯形散熱片31的現(xiàn)有例2細(xì)長(zhǎng)流路30內(nèi)的流速值大。在現(xiàn)有例2中，也是流速伴隨著靠近后端部而下降，其下降幅度和現(xiàn)有例1 一樣大，現(xiàn)有例1和現(xiàn)有例2大致相同。梯形散熱片31比矩形散熱片32的流速高，梯形散熱片31和矩形散熱片 32的流速下降幅度大致相等。這一傾向在對(duì)堵塞部41和突出部42的條件相同的實(shí)施例1 和實(shí)施例6進(jìn)行比較的過(guò)程中、實(shí)施例5和實(shí)施例7進(jìn)行比較的過(guò)程中同樣看到。對(duì)實(shí)施例1和實(shí)施例6進(jìn)行研究探討的結(jié)果表明，無(wú)論是矩形散熱片32，還是梯形散熱片31，皆如上所述，通過(guò)在前端部和后端部分別設(shè)置堵塞部41和突出部42，則流速下降抑制效果和增速效果皆能夠獲得。圖14是在對(duì)應(yīng)于實(shí)施例6的數(shù)值解析結(jié)果中將該前端部附近放大后的圖，圖15是將該后端部附近放大后的圖。圖14中很明確，在梯形散熱片 31的散熱部也是如此，通過(guò)在前端部設(shè)置堵塞部41和突出部42，該散熱部3的前端附近的逃走空氣流便會(huì)與堵塞部41和突出部42發(fā)生沖突而被變更為沿著堵塞部41和突出部42 那樣的水平方向上的空氣流?？梢哉J(rèn)為流速下降抑制效果是因此而獲得的。如圖15所示， 由于后端部的堵塞部41和突出部42之存在，特別是在堵塞部41的前端緣附近速度矢量的方向朝上，在該前端緣附近靠后的地方速度矢量的方向成為順著堵塞部41和突出部42那樣的近似水平方向。這樣的傾向如圖9 圖11所示，與在矩形散熱片32的散熱部的前端部和后端部分別設(shè)置堵塞部41和突出部42的實(shí)施例1相同。如上所述，梯形散熱片31因?yàn)榱魉傧鄬?duì)變高，所以在具有梯形散熱片31的散熱部的前端部和后端部分別設(shè)置有堵塞部41和突出部42的實(shí)施例6中，以相對(duì)較高的流速流入細(xì)長(zhǎng)流路30內(nèi)的空氣流在被抑制了其流速下降的狀態(tài)下朝后端一側(cè)流動(dòng)，并且在該后端部稍微有點(diǎn)增速地流出。像實(shí)施例5、實(shí)施例7那樣，通過(guò)沿整個(gè)前后方向堵塞各細(xì)長(zhǎng)流路30的起立端的開(kāi)口，流速就幾乎不會(huì)下降。可以認(rèn)為出現(xiàn)該情況的原因如下由于各細(xì)長(zhǎng)流路30成為僅前端和后端敞開(kāi)的流路(亦即封閉流路)，因此便不存在經(jīng)各細(xì)長(zhǎng)流路30的起立端的開(kāi)口的流入和流出，而是已從前端流入的空氣流維持著該流速?gòu)暮蠖肆鞒?。例如，圖16示出了對(duì)應(yīng)于實(shí)施例5的數(shù)值解析結(jié)果。該圖很明顯地示出流速相對(duì)較高的區(qū)域從前端部延伸到后端部，流速幾乎沒(méi)有下降。因此，對(duì)矩形散熱片32和梯形散熱片31做了比較得知，還是梯形散熱片31流速高，對(duì)于提高冷卻裝置1的冷卻效率有效。通過(guò)對(duì)梯形散熱片31設(shè)置堵塞部41和突出部 42 (包括沿整個(gè)前后方向堵塞細(xì)長(zhǎng)流路30的起立端的開(kāi)口)，流速下降也得到抑制，再加上相對(duì)高的流速，從提高冷卻裝置1的冷卻效率來(lái)看會(huì)更加有效。因?yàn)樘菪紊崞?1的起立端的長(zhǎng)度預(yù)先變短了，所以即使在梯形散熱片31上設(shè)置突出部42(和堵塞部41)而使得前后方向上的長(zhǎng)度加長(zhǎng)，也還是能夠使散熱部3甚至是冷卻裝置1的全長(zhǎng)例如與包括矩形散熱片32的冷卻裝置大致相同。也就是說(shuō)，從不增大尺寸即能夠使冷卻性能提高這一點(diǎn)來(lái)看，有利的也是梯形散熱片31。圖17示出了對(duì)包括倒梯形散熱片33的冷卻裝置1周?chē)目諝饬鬟M(jìn)行解析所得結(jié)果。圖17是計(jì)算出細(xì)長(zhǎng)流路內(nèi)的^平面的平均速度并進(jìn)行了比較的圖。該圖中所示各比較之例的情況如下，并省略圖示各比較之例。在各散熱片的前端緣和后端緣分別從其基端朝著起立端前后方向的外側(cè)以同樣的角度傾斜的倒梯形散熱片33中沒(méi)有設(shè)置堵塞部41和突出部42之例的現(xiàn)有例3、在倒梯形散熱片33的散熱部的前端部和后端部分別設(shè)置了堵塞部41和突出部42之例的實(shí)施例8。首先，對(duì)現(xiàn)有例3和圖13等所示現(xiàn)有例1(亦即在矩形散熱片32上沒(méi)有設(shè)置堵塞部41和突出部42之例)以及現(xiàn)有例2 (亦即，在梯形散熱片31沒(méi)有設(shè)置堵塞部41和突出部42之例)做一比較可知現(xiàn)有例3的流速比現(xiàn)有例1高，這一點(diǎn)現(xiàn)有例3和現(xiàn)有例2 — 樣?，F(xiàn)有例3和現(xiàn)有例2的流速情況如下前端流速比12m/s稍大，后端流速在lOm/s左右，該流速值二例大致相同，并且該流速下降的幅度也大致相等。因此，與梯形散熱片31 — 樣，利用倒梯形散熱片33也能夠收到流速比矩形散熱片32高的效果。另一方面，僅采用倒梯形散熱片33，將得不到流速下降抑制效果等。接下來(lái)，對(duì)實(shí)施例8和現(xiàn)有例3進(jìn)行比較，在前端部和后端部分別設(shè)置了堵塞部41 和突出部42的實(shí)施例8，和矩形散熱片32、梯形散熱片31時(shí)一樣，流速下降抑制效果和增速效果都能收到。對(duì)梯形散熱片31 (參照實(shí)施例6、圖13等)和倒梯形散熱片33 (實(shí)施例8)做了比較，流速值和流速下降幅度大致相等，梯形散熱片31和倒梯形散熱片33沒(méi)有很明顯的差
已最后，參考圖18對(duì)以下實(shí)測(cè)結(jié)果做說(shuō)明。即，該實(shí)測(cè)結(jié)果是，將模擬發(fā)熱體安裝在實(shí)際制造出的各種冷卻裝置1上，并將各種冷卻裝置1布置在風(fēng)洞內(nèi)，通過(guò)測(cè)量發(fā)熱體的溫度確認(rèn)出的冷卻裝置1的冷卻效果。這里，對(duì)以下各例分別做了比較，即，對(duì)包括矩形散熱片32的冷卻裝置1沒(méi)有設(shè)置堵塞部41和突出部42之例(現(xiàn)有例1，參照?qǐng)D6)、對(duì)包括矩形散熱片32的冷卻裝置1設(shè)置了堵塞部41和突出部42且將堵塞部41延長(zhǎng)而沿整個(gè)前后方向堵塞細(xì)長(zhǎng)流路30的起立端的開(kāi)口之例(實(shí)施例5，參照?qǐng)D16)、對(duì)包括梯形散熱片31 的冷卻裝置1沒(méi)有設(shè)置堵塞部41和突出部42之例(現(xiàn)有例2，省略圖示)、對(duì)包括梯形散熱片31的冷卻裝置1設(shè)置了堵塞部41和突出部42且將堵塞部41延長(zhǎng)而沿整個(gè)前后方向堵塞細(xì)長(zhǎng)流路30的起立端的開(kāi)口之例(實(shí)施例7，省略圖示)、對(duì)包括梯形散熱片31的冷卻裝置1設(shè)置了堵塞部41和突出部42之例(實(shí)施例6，參照?qǐng)D14和圖15)。雖然未圖示， 在各例的冷卻裝置1中，在其前后方向上安裝了四個(gè)模擬發(fā)熱體，并且在其中央一側(cè)布置了模擬發(fā)熱體，測(cè)量的是模擬發(fā)熱體的溫度。圖18示出的是橫軸表示風(fēng)洞入口的平均流速(m/s)，縱軸表示發(fā)熱體的最高溫度的上升值CC )，對(duì)所述現(xiàn)有例1、2和實(shí)施例5、6、7進(jìn)行比較后的比較結(jié)果。由該圖可知， 在各個(gè)流速下，現(xiàn)有例1中最高溫度的上升值最高，冷卻效果最低。接著，所得結(jié)果是實(shí)施例5冷卻效果低。如上所述，在不考慮熱傳遞的情況下，通過(guò)沿整個(gè)前后方向堵塞細(xì)長(zhǎng)流路30的起立端的開(kāi)口，抑制流速下降的效果最高，但是根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，冷卻效率未必高。對(duì)這一現(xiàn)象做出了以下推測(cè)即使伴隨著熱傳遞，細(xì)長(zhǎng)流路30 內(nèi)的溫度上升，空氣密度和粘度發(fā)生變化，也不存在經(jīng)各細(xì)長(zhǎng)流路30的起立端的開(kāi)口的流入和流出，因此而對(duì)前后方向上的空氣流造成了不良影響。也就是說(shuō)，因?yàn)榧?xì)長(zhǎng)流路30內(nèi)的空氣流的溫度從其入口一側(cè)(也就是前端)朝向出口一側(cè)(也就是后端)逐漸上升，所以空氣密度伴隨著該溫度上升而下降，空氣粘度伴隨著該溫度上升而上升。因?yàn)榘殡S著密度下降(換句話說(shuō)體積增加)，體積流量上升，并且伴隨著粘度上升空氣與散熱片間的摩擦增大，所以伴隨著靠近出口一側(cè)阻力增大。在像實(shí)施例5那樣沿整個(gè)前后方向堵塞細(xì)長(zhǎng)流路 30的起立端的開(kāi)口并僅讓其前端和后端敞開(kāi)著的情況下，受靠近出口一側(cè)的阻力增大的影響，被取入冷卻裝置的空氣的質(zhì)量流量減少。其結(jié)果是導(dǎo)致冷卻裝置的冷卻效率下降。對(duì)實(shí)施例7和實(shí)施例6做了比較，也是沿整個(gè)前后方向堵塞細(xì)長(zhǎng)流路30的起立端的開(kāi)口的實(shí)施例7的冷卻效率比僅堵塞前端部和后端部的實(shí)施例6低，與上述相同。但是，實(shí)施例5的情況是，伴隨著流速升高，最高溫度的上升值減小，流速為20m/s 時(shí)，能夠收到例如與現(xiàn)有例2 —樣大的冷卻效果。有關(guān)這一點(diǎn)，在對(duì)實(shí)施例7和實(shí)施例6的比較過(guò)程中，當(dāng)流速相對(duì)較低時(shí)(例如7. 5m/s)，實(shí)施例7和實(shí)施例6 二例的最高溫度的上升值之差在3°C左右。相對(duì)于此，當(dāng)流速相對(duì)較高時(shí)(例如20m/s)，實(shí)施例7和實(shí)施例6 二例的最高溫度的上升值之差小到1°C左右。因此，像實(shí)施例5、實(shí)施例7那樣，在沿整個(gè)前后方向堵塞細(xì)長(zhǎng)流路30的起立端的開(kāi)口的情況下，例如熱負(fù)荷低而導(dǎo)致朝著出口一側(cè)空氣溫度上升(也就是說(shuō)，物性值變化)變小那樣的情況下，具有對(duì)流速高的空氣流獲得充分大的冷卻效果的可能性。包括梯形散熱片31的冷卻裝置1中設(shè)置了堵塞部41和突出部42的實(shí)施例6的結(jié)果是，最高溫度的上升值最低，冷卻效率最高。對(duì)此做出這是以下三個(gè)效果結(jié)合之結(jié)果的推測(cè)。即，如上所述，由梯形散熱片31帶來(lái)的高流速效果、由設(shè)置在前端部的堵塞部41和突出部42帶來(lái)的抑制流速下降的效果以及由設(shè)置在后端部的堵塞部41和突出部42帶來(lái)的增速效果。-產(chǎn)業(yè)實(shí)用性-綜上所述，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)高冷卻效果的冷卻裝置，因此本發(fā)明作為安裝在移動(dòng)體上而利用行駛風(fēng)對(duì)各種機(jī)器進(jìn)行冷卻的冷卻裝置很有用。
權(quán)利要求
1.一種冷卻裝置，其包括具有安裝面和散熱面且在該安裝面上安裝有至少一個(gè)發(fā)熱體的底板和由豎著設(shè)立在所述底板的散熱面上的多個(gè)散熱片構(gòu)成的散熱部，該冷卻裝置被安裝在移動(dòng)體上而暴露在伴隨著該移動(dòng)體的移動(dòng)所產(chǎn)生的行駛風(fēng)中，其特征在于各個(gè)所述散熱片從所述散熱面突出地自與該散熱面接觸的基端朝著起立端延伸，并且從與所述行駛風(fēng)的流動(dòng)方向的上游端相對(duì)應(yīng)的前端朝著與所述行駛風(fēng)的流動(dòng)方向的下游端相對(duì)應(yīng)的后端在前后方向上延伸；在所述散熱部，多個(gè)所述散熱片相互間留有規(guī)定間隔地布置在與所述前后方向垂直的排列方向上，由此而在相鄰的所述散熱片之間形成多條細(xì)長(zhǎng)流路，多條所述細(xì)長(zhǎng)流路中的各條細(xì)長(zhǎng)流路的口在該散熱片的所述前端、后端以及起立端皆敞開(kāi)且多條所述細(xì)長(zhǎng)流路中的各條細(xì)長(zhǎng)流路沿所述前后方向延伸；所述散熱部還具有空氣流調(diào)整部，該空氣流調(diào)整部設(shè)置在所述散熱片的起立端的前端且跨越所述前后方向的規(guī)定范圍延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于所述空氣流調(diào)整部為堵塞部，該堵塞部從所述散熱片的起立端的前端朝著所述前后方向的后方延伸而設(shè)，由此而在所述散熱部的至少前端部堵塞各條所述細(xì)長(zhǎng)流路的位于起立端的開(kāi)口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于所述空氣流調(diào)整部為平板狀突出部，該平板狀突出部從所述散熱片的起立端的前端朝著所述前后方向的前方延伸而設(shè)，由此而自所述散熱片的前端緣向前方突出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于所述空氣流調(diào)整部為平板狀空氣流調(diào)整部，該平板狀空氣流調(diào)整部夾著所述散熱部的前端緣朝前方方向和后方方向延伸而設(shè)，由此而在所述散熱部的至少前端部堵塞各條所述細(xì)長(zhǎng)流路的位于起立端的開(kāi)口且從所述散熱片的前端緣向前方突出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4項(xiàng)中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻裝置，其特征在于所述散熱部進(jìn)一步具有安裝在該散熱部的后端一側(cè)的空氣流調(diào)整部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷卻裝置，其特征在于在該散熱部的前端一側(cè)和后端一側(cè)分別安裝有所述空氣流調(diào)整部，以使所述散熱部成為相對(duì)于所述前后方向保持對(duì)稱(chēng)的形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6項(xiàng)中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻裝置，其特征在于所述空氣流調(diào)整部延伸而設(shè)，以跨越從所述散熱片的前端到后端的整個(gè)區(qū)域堵塞各條所述細(xì)長(zhǎng)流路的位于起立端的開(kāi)口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7項(xiàng)中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻裝置，其特征在于各個(gè)所述散熱片形成為各個(gè)所述散熱片的前端緣和后端緣分別傾斜于所述前后方向的梯形。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的冷卻裝置，其特征在于各個(gè)所述散熱片形成為各個(gè)所述散熱片的前端緣和后端緣分別從所述基端朝著起立端向所述前后方向中央一側(cè)傾斜且該前端緣和后端緣相對(duì)于所述前后方向保持對(duì)稱(chēng)的梯形。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種冷卻裝置。該冷卻裝置被安裝在移動(dòng)體上而暴露在伴隨著該移動(dòng)體移動(dòng)所產(chǎn)生的行駛風(fēng)里，包括底板具有多個(gè)散熱片的散熱部。散熱部至少在該散熱部的前端部具有設(shè)置在各細(xì)長(zhǎng)流路的起立端(亦即遠(yuǎn)離底板一側(cè)的那一端)的前端并跨越前后方向的規(guī)定范圍延伸的空氣流調(diào)整部。
文檔編號(hào)H01L23/467GK102356014SQ20108001233
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者三木啟治, 安東賢二 申請(qǐng)人:住友精密工業(yè)株式會(huì)社