專利名稱：移動體用冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對裝設(shè)在鐵路車輛等移動體上的半導(dǎo)體元件等發(fā)熱體進 行冷卻的移動體用冷卻裝置，更詳細(xì)而言，涉及利用由于上述移動體行駛而產(chǎn) 生的行駛風(fēng)的移動體用冷卻裝置。
背景技術(shù)：
在以往的用于對裝設(shè)在鐵路車輛等移動體上的半導(dǎo)體元件等發(fā)熱體進行 冷卻的移動體用冷卻裝置中，將半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的熱量散熱的冷卻翅片是與車 輛的行進方向平行配置的(例如參照專利文獻l)。
專利文獻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)體元件的溫度保護裝置有可能工作。為防止溫度保護裝置工作， 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 動體的移動而產(chǎn)生的行駛風(fēng)，可以使冷卻性能提高的移動體用冷卻裝置。
本發(fā)明所涉及的移動體冷卻裝置安裝在移動體上，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，具有形成槽的多個冷卻翅片，上述槽的方向與 移動體的移動方向傾斜。本發(fā)明安裝在移動體上，包括散熱器，該散熱器設(shè)置有安裝有應(yīng)進行冷 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 的多個冷卻翅片的冷卻翅片組部，槽的方向與移動體的移動方向傾斜，所以， 槽的長度縮短，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。
具體實施例方式
實施方式l
圖1及圖2表示用于實施本發(fā)明的實施方式1;圖1是表示安裝在車輛上 的作為移動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的移動方向A成規(guī)定的角度e (圖 2)進行配設(shè)的互相平行的多個平板狀翅片4c構(gòu)成，由該平板狀翅片4c形成槽4f，槽4f供隨著車體l的移動而產(chǎn)生的空氣流即行駛風(fēng)流通(詳細(xì)情況后 述)。本實施方式中，在基底部4a上粘合有四個應(yīng)進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)之間進行熱交換，進行散熱，從而 冷卻半導(dǎo)體元件5。另外，在車體l反向行駛時，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)流動的方向，車體1的移動方向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。
實施方式2
圖3是表示本發(fā)明的實施方式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、移動體1的移動方向的平行方向及垂直方向的狹縫4d、 4e，形成被分割為四個冷卻翅片組部14b的形態(tài)，平板狀 翅片14c的平均長度是平板狀翅片4c的平均長度的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。
雖然四個冷卻翅片組部14b的平板狀翅片14c的表面積總計只是圖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 造鋁合金進行制造。
下面說明動作。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)之間進行熱交換， 進行冷卻。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，形成被分割為四個冷卻翅片組部14b的形態(tài)，則槽14f的平均長度為槽4f 的45%，行駛風(fēng)通過槽14f內(nèi)時壓力損耗減小，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分割為上下兩個的形態(tài)(整體分割為四個的形態(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可以進一步實現(xiàn)小型化、輕量化。
實施方式3
圖4是表示本發(fā)明的實施方式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隔開的總共四個冷卻翅片組部24b。這樣的 散熱器24中，由圖3下方的兩個冷卻翅片組部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所示的實施方式2 —樣，因此對相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同符號，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 進一步提高。車體l的移動方向相反時，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，在分割為四個的基底部 上分別設(shè)置上述冷卻翅片組部14b、 24b。
實施方式4
圖5是表示本發(fā)明的實施方式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的延長線上。各折流板9a的尺寸都一樣。
下面說明動作。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)之間進行熱交換， 進行冷卻。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。
實施方式5
圖6是表示本發(fā)明的實施方式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，進一步增大折流效果。 實施方式6
圖7是表示本發(fā)明的實施方式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，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所示的實施方式1 一樣，所以 對相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同的符號，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，會有更多行駛風(fēng)通過槽64f內(nèi)，冷卻效果提高。
實施方式7
圖8是本發(fā)明的實施方式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， 距離基底板4a的高度在平板狀翅片的長度方向上如圖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所示的實施方式1 一樣，所以對相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同的符號，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，在以上的各實施方式中，說明了移動體是電車的車體的情況，但在 汽車或其他移動體時也能取得同樣的效果。
權(quán)利要求
1.一種移動體冷卻裝置，安裝在移動體上，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，具有形成槽的多個冷卻翅片，所述槽的方向與所述移動體的移動方向傾斜。
2. 如權(quán)利要求1所述的移動體冷卻裝置，其特征在于，所述冷卻翅片組 部具有設(shè)置在與所述移動體的移動方向平行的方向及與所述移動體的移動方 向垂直的方向中的至少一個方向上的狹縫。
3. 如權(quán)利要求2所述的移動體冷卻裝置，其特征在于，所述冷卻翅片組 部具有設(shè)置在與所述移動體的移動方向平行的方向上的一條平行方向的狹縫， 所述多個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中任一項所述的移動體冷卻裝置，其特征在于，在 所述散熱器上，在所述槽的延長方向上設(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中任一項所述的移動體冷卻裝置，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體的移動而產(chǎn)生的行駛風(fēng)，可以使冷卻性能提高的移動體用冷卻裝置。由與安裝有應(yīng)進行冷卻的半導(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體的車體(1)的行駛方向傾斜的方向。隨著車體(1)的移動而產(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B61C17/00GK101516713SQ20078003424
公開日2009年8月26日 申請日期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 申請人:三菱電機株式會社