[發(fā)明專利]一種液體冷卻器中的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010601124.7
• 申請(qǐng)日: 2010-12-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102123577A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彼得里·卡穆拉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 瓦孔厄伊公司
• 主分類號(hào): H05K7/20
• 分類號(hào): H05K7/20
• 代理公司: 北京邦信陽(yáng)專利商標(biāo)代理有限公司 11012
• 代理人: 黃澤雄;金璽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的主題為使用液體作為熱交換介質(zhì)的冷卻器。

背景技術(shù)

電力電子設(shè)備例如變頻器具有功率密度(即從每單位體積的設(shè)備中獲得的性能)持續(xù)提高的整體發(fā)展趨勢(shì)。在設(shè)備內(nèi)部的功率的處理產(chǎn)生通常與輸出功率成比例的耗散功率和熱量。為了避免功率組件過(guò)熱，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行冷卻，并且肯定是冷卻越有效，設(shè)備的功率密度越高。

最常見(jiàn)的冷卻電力電子設(shè)備的方法是空氣冷卻，其中將冷空氣例如通過(guò)風(fēng)扇吹入安裝有功率組件的冷卻器中。但是，空氣冷卻的功率是有限的，因此當(dāng)功率密度上升過(guò)多時(shí)，需要經(jīng)常使用液體冷卻。這是因?yàn)橐后w例如水的比熱容是空氣的好幾倍，所謂比熱容即每單位質(zhì)量存儲(chǔ)熱量的能力，更具體而言是每單位體積存儲(chǔ)熱量的能力。

在冷卻器上的用液體冷卻的電力電子設(shè)備的主要組件的設(shè)置可以為按照?qǐng)D1的例子。在圖1中，將功率半導(dǎo)體模塊和功率電容器固定于矩形形狀的冷卻器，在該冷卻器的內(nèi)部設(shè)置兩根幾乎沿該冷卻器的總長(zhǎng)穿過(guò)該冷卻器的側(cè)邊的縱向主管，并且在縱管之間在橫向上設(shè)置許多橫管(側(cè)管)用于盡可能地靠近所述主要組件和所述冷卻器的接觸表面來(lái)循環(huán)液體。通常將所述冷卻器設(shè)置為垂直的狀態(tài)，以使得外部接頭12、13中的液體循環(huán)的位置盡可能地低，在這種情況下，接頭或在外部管件中的任何液體泄露都不會(huì)流到電子組件上。

冷卻器的內(nèi)部管道系統(tǒng)的例子示于圖2中，其中，將較窄的橫管21設(shè)置在寬闊的主管22和23之間，所述主管與外部液體循環(huán)相連，耗散功率實(shí)際上經(jīng)由所述橫管傳遞至液體中。在例如專利公開(kāi)US?6,032,726和US?7,320,359中已經(jīng)公開(kāi)了這種類型的冷卻器裝置。

如上所述的這類液體冷卻器的正確運(yùn)作要求幾乎相同量的液體流經(jīng)由所有橫管循環(huán)。冷卻器的排氣即從冷卻器除去空氣尤為重要，因?yàn)榭赡艽嬖谟跈M管內(nèi)的靜止氣泡會(huì)完全阻礙液體的流動(dòng)，并因此阻礙向流動(dòng)的液體中的熱量傳遞。

當(dāng)來(lái)自外部的供給于冷卻器的液量足夠多時(shí)，通過(guò)圖2這種類型的導(dǎo)管配置實(shí)現(xiàn)的液體冷卻運(yùn)行良好。但是在實(shí)際條件下，液量有時(shí)可能過(guò)少，在這種情況下，液體可能僅經(jīng)過(guò)最底部的橫管、即那些位置最靠近外部接頭的橫管進(jìn)行循環(huán)，并且空氣留在最頂部的管中。這類位于不含液體的管道處的功率組件的冷卻功率當(dāng)然小于預(yù)期值，在最壞的可能情形中可能導(dǎo)致組件的過(guò)熱和受損。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的是為了獲得一種新型裝置，通過(guò)所述裝置在冷卻器的內(nèi)部液體管道內(nèi)產(chǎn)生盡可能均勻的液體流，更具體而言，產(chǎn)生盡可能均勻的低流量的液體流，避免了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷并且改善了例如圖2這種類型的冷卻器的液體循環(huán)。采用本發(fā)明的裝置可以達(dá)到上述目的，所述裝置以獨(dú)立權(quán)利要求的特征部分中所公開(kāi)的內(nèi)容為特征。本發(fā)明的其他優(yōu)選實(shí)施方案為從屬權(quán)利要求的主題。

根據(jù)本發(fā)明，在引導(dǎo)液體離開(kāi)冷卻器的主管(輸出管)內(nèi)安裝管狀附加部件，從而引導(dǎo)流出的液體主要經(jīng)過(guò)兩條路徑，其中，第一路徑經(jīng)過(guò)所述輸出管的底部(最靠近外部接頭)，第二路徑經(jīng)過(guò)所述輸出管的頂部。

根據(jù)本發(fā)明設(shè)置液體流動(dòng)，以使得僅總流量的一部分、優(yōu)選約50％適于經(jīng)過(guò)所述第一路徑。

根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)第一孔徑實(shí)現(xiàn)液體流的第一路徑，所述孔徑可以為位置靠近所述附加部件底端或位于所述輸出接頭中的孔、位于這些部分的末端的狹縫或在這些部分之間保留的空隙。相應(yīng)地，通過(guò)第二孔徑實(shí)現(xiàn)所述液體流的第二路徑，所述孔徑可以為位置靠近所述附加部件頂端的孔、位于所述附加部件的頂端的狹縫或在所述附加部件的頂端和所述輸出管的頂端之間保留的空隙。可實(shí)現(xiàn)的有利的實(shí)施方案例如，將流出的液體全部引入固定于所述輸出接頭的附加部件中，并且前述的第一路徑經(jīng)過(guò)在所述附加部件上所開(kāi)的孔P，將這些孔設(shè)置在與所述附加部件的縱軸相同的水平位置上，且位于輸出接頭和最底部的橫管之間，并且前述的第二路徑被實(shí)施為使所述附加部件比主管短到可以使得自由液體可以經(jīng)由頂端流入所述附加部件中的程度。為了清楚的目的，在描述本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明中，將這樣的優(yōu)選實(shí)施方案用作實(shí)施例。

以某種可靠的方式，例如采用螺紋連接或通過(guò)膠粘，將所述附加部件固定于冷卻器、固定于所述輸出管的接頭或者其他接頭。所述附加部件和所述孔的形狀優(yōu)選為圓形，但是如本領(lǐng)域技術(shù)人員所容易理解的那樣，其他類型的形狀例如多邊形，都可能落入相同的發(fā)明構(gòu)思的范圍內(nèi)。