使用冷媒的冷卻器的製作方法

2023-05-28 21:37:51 3

專利名稱：使用冷媒的冷卻器的製作方法
技術領域：
本發明涉及使用冷媒的冷卻器，特別是涉及使用冷媒來冷卻發熱體的冷卻器。
背景技術：
在安裝有旋轉電機的車輛上設置有旋轉電機、蓄電裝置等電器設備的電力控制單 元(Power Control Unit :PCU)。由於PCU包括以高壓大功率工作並進行電力變換的逆變 器電路，因此為了對該逆變器電路進行冷卻而使用冷卻器，所述冷卻器通過使冷媒循環來 散發熱量。該PCU由於安裝在車輛上，因此需要考慮衝擊。 例如，在專利文件1中指出在電動車中，PCU的冷卻流路模塊(block)有散熱片 等，並且其剛性高，因此有可能降低車輛碰撞時的衝擊吸收效果。因此，提出了將冷卻流路 模塊分割成兩個並通過剛性低的接合部件來連接兩者的結構。由此，能夠以本來就具有的 緩衝區來有效地承受並阻隔車輛碰撞時的衝擊。 另外，在專利文件2中，作為車輛用輔助部件的安裝構造而公開了以下構造在剛 性高的懸架鐘形罩的前方以在俯視圖中傾斜的方式配置逆變器，並且通過鎖緊杆來支撐該 逆變器。 一旦對此處施加了衝擊，則該逆變器被懸架鐘形罩引導，逆變器的後退被阻止，逆 變器在沿著趾板的方向上向車寬方向旋轉，由此能夠避免衝擊被施加給趾板，其中所述趾 板為逆變器與車廂之間的間隔部。 專利文件1 :日本專利文件特開2006-82570號公報；
專利文件2 :日本專利文件特開2001-97052號公報。

發明內容
發明所要解決的問題 在現有技術中，當衝擊等外力作用在冷媒供應部或冷媒排出部上時，冷媒可能會 從冷卻器洩漏，其中所述冷媒供應部為向冷卻器導入冷媒的導入部，所述冷媒排出部為從 冷卻器導出冷媒的導出部。 本發明的目的在於提供一種使用冷媒的冷卻器，所述冷卻器即使在由於衝擊等而
產生的外力作用在冷媒的導入部或排出部上時也能夠抑制冷媒的洩漏。 用於解決問題的手段 本發明的使用冷媒的冷卻器是冷卻發熱體的冷卻器，其特徵在於，包括外殼，從 冷媒導入部導入冷媒，並從冷媒排出部排出冷媒；以及優先變形部位，在外殼上形成在冷媒 導入部或冷媒排出部中的至少一者的附近，在有外力作用時優先於其他部位發生變形。
另外，本發明的使用冷媒的冷卻器是冷卻發熱體的冷卻器，其特徵在於，包括冷 媒流經的外殼；固定部，用於將外殼固定在外部上，在沒有冷媒流經的部位從外殼的外形突 出設置；導入部，具有從外殼的外形突出的形狀，將冷媒導入外殼；排出部，具有從外殼的 外形突出的形狀，將冷媒從外殼排出；以及低剛性部分，在外殼上設置在導入部或排出部中 的至少一者的附近並設置在與固定部不同的部分上，該低剛性部分是使外殼的剛性局部地降低並在有外力作用時優先於其他部位發生變形的優先變形部位。 另外，本發明的使用冷媒的冷卻器優選的是，在低剛性部分和固定部之間設置有 切口部，所述切口部沿著導入部或排出部的突出形狀設置。 另外，本發明的使用冷媒的冷卻器優選的是，低剛性部分沿著導入部或排出部的
突出形狀設置，是板的厚度比其他部分薄的部分。 發明的效果 根據上述構成方式中的至少一個，使用冷媒的冷卻器具有優先變形部位，所述優 先變形部位形成在外殼的冷媒導入部或冷媒排出部中的至少一者的附近，並且當有外力作 用時優先於其他部位發生變形。由此，當有外力作用時，能夠抑制冷媒從冷卻器洩漏。
另外，根據上述構成方式中的至少一個，使用冷媒的冷卻器設置有低剛性部分，所 述低剛性部分設置在導入部或排出部中的至少一者的附近並設置在與固定部不同的部分 上，並且是使外殼的剛性局部地變低而在有外力作用時優先於其他部位發生變形的優先變 形部位。例如，即使對冷卻器施加外力、從導入部或排出部作用了使外殼變形的力，也會在 低剛性部分發生變形，其中所述導入部或排出部從外殼突出。由此，能夠抑制冷媒從冷卻器 洩漏。


圖1是說明本發明的實施方式的冷卻器配置在安裝於混合動力汽車上的PCU中的 情況的俯視圖； 圖2是與圖l對應的正面圖； 圖3是本發明的實施方式中的冷卻器的剖面圖； 圖4是與圖3對應的底面圖； 圖5是表示當對本發明的實施方式的冷卻器施加了衝擊力F時的情況的圖； 圖6是表示當對現有技術的結構的冷卻器施加了衝擊力F時的情況的圖。 符號說明 10車輛 12PCU 14變換器盒 16螺栓 18 7令女某 20、21冷卻器 22底板 23、25突出部 24、26、27、29固定部 28頂板 30外殼 32流入側管 34流出側管 36 、38固定孔
40、42切口部
具體實施例方式
以下，利用附圖對本發明的實施方式進行詳細的說明。以下說明安裝有發動機和 旋轉電機的混合動力汽車中的PCU的冷卻器，但只要是在受到衝擊的情況下可能發生破損 的冷卻器就可以適用本發明，所述冷卻器可以是PCU用的冷卻器之外的冷卻器，也可以是 安裝在混合動力汽車上的冷卻器之外的冷卻器。另外，作為冷卻器所受到的衝擊而說明車 輛在其前部受到側向撞擊的情況，但是根據冷卻器的配置，也可以是受到來自此外的方向 的衝擊的情況。 圖1是說明安裝在車輛10上的PCU 12中的冷卻器20的配置情況的俯視圖。圖2 是與圖1對應的正面圖。車輛10是安裝有未圖示的發動機和旋轉電機並能夠以該發動機 和旋轉電機為動力源來行駛的混合動力汽車。並且，設置有與旋轉電機連接的PCU 12，例 如配置在容納發動機和旋轉電機的車輛前部的發動機艙中。例如在僅安裝有通常的汽油發 動機的車輛中，PCU 12的配置場所可以使用配置有低壓蓄電池的蓄電池託架。在這種情況 下，可以將低壓蓄電池改為配置在其他的場所，例如車輛後部。 PCU 12是將連接、配置在高壓蓄電池等電源和旋轉電機之間的電路元件匯集起來 而單元化了的部件。PCU 12包括以下電路元件在PCU 12與高壓蓄電池之間進行升壓等 電壓變換的高壓電壓變換器、在高壓電壓變換器和旋轉電機之間進行直流電力和交流電力 的變換的逆變器電路、在PCU12與低壓蓄電池之間進行降壓等電壓變換的低壓用DC/DC變 換器、以及旋轉電機控制電路等。並且，由於作為構成電壓變換器、逆變器電路的開關元件 的IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型電晶體)、以及高壓二極體等 在工作時發熱，因此在PCU 12的內部設置有用於冷卻這些部件的冷卻器PCU 12。
PCU 12包括上述各電路元件和冷卻器20並將其集中在一個單元盒內，但是也可 以分成變換器子單元和逆變器子單元並將這些子單元匯集起來作為一個單元，其中所述變 換器子單元集中了 DC/DC變換器部分，所述逆變器子單元集中了高壓電壓變換器、逆變器 電路、旋轉電機控制電路的部分。在這種情況下，能夠共用容納子單元的部件，從而能夠實 現整體的小型化。例如，通過形成為以下結構而能夠共用變換器盒將變換器子單元容納在 變換器盒中並將其用變換器罩覆蓋，另一方面在變換器盒的相反側容納逆變器子單元並將 其用逆變器罩覆蓋。 在這樣來構成的情況下，作為逆變器子單元，在變換器盒上固定冷卻器20，將 IGBT、高壓二極體等發熱元件與冷卻器20直接接觸地配置，將其他的電路元件配置在其他 的電路基板等上，並將這些部件用逆變器罩覆蓋。 這樣，冷卻器20配置在PCU 12的內部，並且在其散熱面上配置有IGBT、高壓二極 管等發熱元件。實際上，高壓電壓變換器、逆變器電路的元件被形成為幾個組件(module), 這多個組件作為發熱組件而通過適當的固定部件以直接接觸的方式被連接固定在冷卻器 20的散熱面上。 在圖1中表示了衝擊力F。該衝擊力F表示當車輛IO例如在其前部側向撞擊路燈 等杆時施加給車身的衝擊力，根據圖1可知，該衝擊力F是對冷卻器20從側面施加的衝擊 力。後面將再次說明衝擊力F和冷卻器20之間的關係。
圖2是為了表示冷卻器20的外觀圖而將在車輛10的正面圖中配置在PCU 12上 的部件拆下後的圖。從正面圖如箭頭所示那樣拆下後的圖為從上表面側觀察冷卻器20的 立體圖。這裡，從上表面側觀察意味著從車輛10的天花板側觀察，與圖1的俯視圖的含義 相同。並且，從該從上表面側觀察的立體圖如白箭頭和旋轉記號所示那樣進行了變換之後 所表示的圖是將該從上表面側觀察的立體圖旋轉了 180度後翻轉上表面側和下表面側並 從下表面側觀察的圖。即，意味著在車輛10中從地表面側觀察。與圖l的俯視圖相對應地 來說，該圖相當於底面圖。 如圖2所示，冷卻器20包括底板22、頂板28、以及配置在這些部件之間的外殼 (shell) 30。在冷卻器20上設置有用於使冷媒流過的流入側管32、流出側管34 ;用於將冷 卻器20固定在PCU 12的適當的部位上的固定孔36、38 ;以及設置在設置有固定孔38的部 分和流出側管34之間並用於在底板22上局部地降低剛性的切口部42。另外，也可以在設 置固定孔36的部分和流入側管32之間設置用於使底板22的剛性局部地變低的切口部40。
圖3和圖4表示了冷卻器20的詳細結構。圖3為剖面圖，圖4為底面圖。底面圖 是與從圖2中的下表面側觀察時的立體圖相對應地從下表面側觀察時的圖。另外，圖3是 沿著圖4中的A-A線截取的剖面圖。以下，利用圖1、圖2的標號來進行說明。
外殼30是用於實現冷媒18在內部流動的冷媒循環的密閉容器。外殼30是俯視 時形狀為矩形的扁平的容器，並且在其一側設置有流入側管32，在另一側設置有流出側管 34，其中所述流入側管32是用於將冷媒18導入其內部的導入部，所述流出側管34是用於 將冷媒18向外部排出的排出部。因此，外殼30是除了流入側管32的流入側開口和流出側 管34的流出側開口之外其他部分都從外部密閉的容器，冷媒18在該外殼30中流動。
作為該外殼30，可以使用以下外殼使兩個將熱傳導性好的材料成形為盤狀而得 到的部件相對，並將所述兩個部件和另外通過拉深加工等成形而得到的流入側管32和流 出側管34分別以不會洩漏流體的方式接合起來。作為材料，可以使用例如鋁等金屬材料， 接合可以使用釺焊技術等金屬間連接技術。 底板22和頂板28的俯視時的形狀比外殼30的俯視時的形狀大一圈，是以機械方 式並以能夠進行熱傳導的方式分別與外殼30的底表面和上表面連接、固定的平板。另外， 底板22和頂板28具有用於將外殼30與外部固定的固定板的功能、以及配置發熱組件的組 件配置板的功能。在圖2至圖4中，省略了與冷卻器20接觸配置的發熱組件的圖示。
為了發揮該作為固定板的功能，底板22和頂板28不僅與外殼30的俯視時的形狀 相似並大一圈，而且具有比外殼30的外形突出的突出部。突出部是指在俯視圖中在不存在 外殼30的外形的部分上存在底板22或項板28的狀態。 突出部有兩種，一種是為了固定流入側管32和流出側管34而沿著這些管的伸出
方向突出的部分。圖4表示了底板22的、沿著流入側管32從外殼30伸出的方向突出的突
出部23、以及沿著流出側管34從外殼30伸出的方向突出的突出部25。 突出部的另一種是作為用於將外殼30經由底板22、頂板28固定在外部上的固定
部而突出的部分。圖4表示了底板22的以下狀態在其大致呈矩形的俯視圖的各四個角分
別設置有用於開設固定孔的固定部。這些固定部是在底板22上比外殼30的外形進一步突
出的部分。 在圖4中特別表示了以下狀態在流入側管32的附近設置有用於開設固定孔36的固定部24、在流出側管34的附近設置有用於開設固定孔38的固定部26。與該固定部 24、26相對應地在頂板28上也設置有比外殼30的外形進一步突出的固定部27、29，在其上 設置有與底板22的固定孔36、38相對應的固定孔。 由於固定部在底板22、項板28上比外殼30的外形突出，因此能夠利用設置在該固 定部上的固定孔將底板22、頂板28相互連接起來。圖3所示的螺栓16是在上述示例中用 於將底板22、頂板28彼此固定在配置冷卻器20的PCU 12的變換器盒14上的緊固部件。 由此，冷卻器20被可靠地固定在變換器盒14上。變換器盒14作為用於固定的基礎部件而 被設計成具有足夠的剛性。 在圖4中，流出側管34的部分的突出部25和其附近的固定部26在通常情況下可 以形成為一體的突出部，但是在兩者之間設置有切口部42。切口部42沿著流出側管34的 伸出形狀設置。該切口部42是在底板22上使其剛性局部地變低了的部分。這是為了 當流 出側管34在其軸向上受到來自外部的衝擊力時，使突出部25相對於固定部26容易變形。
如上所述，作為在底板22上局部地降低了剛性、從而當流出側管34在其軸向上受 到來自外部的衝擊力時突出部25容易局部地發生變形的結構，除了切口部42之外，也可以 使突出部25的部分的板的厚度比其他部分薄。 利用圖5和圖6來說明該結構的作用。以下，對與圖1至圖4相同的部件標註相 同的標號並省略詳細的說明。另外，以下利用圖1至圖4的標號來進行說明。圖5表示了 通過圖3和圖4說明的冷卻器20的右半部分的結構，是表示當對流出側管34施加了衝擊 力F時的情況的圖。圖6表示了具有現有技術中的結構、即在底板22等上未設置切口部40 的結構的冷卻器21的圖，其中所述切口部40是使剛性局部地變低的部分。圖6是與圖5 同樣地表示了當對流出側管34施加了衝擊力F時的情況的圖。另外，衝擊力F是通過圖1 說明的由於車輛10在其前部受到側向撞擊而施加給車身的衝擊力，對於冷卻器20來說是 對於流出側管34向流出側管34的軸向施加的衝擊力，因此在這裡與圖1同樣地表示為衝 擊力F。 在圖5中，一旦對冷卻器20施加了衝擊力F，則流出側管34被壓入，此時以抬起外 殼30的端部的方式變形。在圖5中，以箭頭表示了流出側管34和外殼30被抬起而變形的 方向。此時，固定部26被螺栓16可靠地固定在變換器盒14上而不會被抬起。另一方面， 在固定部26和突出部25之間設置有在底板22上使剛性局部地變低的切口部42，因此一旦 抬起了外殼30的端部，則例如通過釺焊技術等固定在流出側管34上的突出部25也可以被 抬起。因此，即使在對流出側管34施加了衝擊力F並隨之施加了抬起外殼30的變形力時， 也會由於切口部42的作用而能夠與固定部26的固定力無關地使外殼30比較自由地發生 變形，因此不會有過大的力施加在外殼30的材料上，從而能夠抑制外殼30的破損。
在為了比較而進行圖示的圖6中表示了現有技術的結構，即表示了具有在底板22 等上未設置切口部40的結構的冷卻器21，其中所述切口部40是使底板22等的剛性局部 地變低的部分。由於在該冷卻器21上未設置切口部40，因此通過圖4說明的突出部25和 固定部26連續而成為一體。在固定部26中，在螺栓16處可靠地固定了變換器盒14、底板 22、頂板28。因此，例如通過釺焊技術等固定在流出側管34上的突出部25也被可靠地固定 在變換器盒14等上。 在該狀態下，一旦對冷卻器21施加了衝擊力F，則流出側管34被壓入，此時以抬起外殼30的端部的方式變形。在圖6中，也通過箭頭表示了流出側管34的變形方向。此 時，外殼30也被施加了將其抬起的變形力，然而外殼30的下側通過釺焊技術等被可靠地固 定在突出部25上，該突出部25如上所述通過螺栓16被可靠地固定在變換器盒14上。因 此，外殼30的下側、即靠近底板22的一側被固定在變換器盒14上而基本上無法發生變形。 另一方面，外殼30的上側、即靠近頂板28的一側隨著流出側管34的變形而被施加被抬起 的變形力。結果，外殼30的端部被施加大的應力，由此如圖6的B部分所示那樣外殼30可 能會發生破損。如果外殼30發生了破損而在與外部之間開孔，則有可能出現以下的不利後 果冷媒18從該孔向外部流出並侵入到PCU 12的內部，從而與IGBT等高壓工作元件接觸。
另一方面，如通過圖5說明的那樣，在底板22上局部地設置剛性低的部分，形成為 固定有流出側管34的突出部25容易發生變形的結構，由此即使對冷卻器20施加了衝擊力 F，也能夠抑制外殼30的破損。 作為當冷卻器20從外部受到了衝擊力時外殼30不會損傷的結構，如果有必要的 話可以在底板22、頂板28的適當的其他部分處局部地使剛性變低。在圖4中表示了在流入 側管32的附近也設置有切口部40的例子。也可以在頂板28上設置同樣的切口部。當然， 也可以設置板的厚度局部地變薄的部分來代替切口部。
產業上的可利用性 冷卻器20適用於設置在可能會受到衝擊的位置上的冷卻器，例如適用於混合動 力汽車的電力控制單元用的冷卻器。
權利要求
一種使用冷媒的冷卻器，用於冷卻發熱體，其特徵在於，包括外殼，從冷媒導入部導入冷媒，並從冷媒排出部排出冷媒；以及優先變形部位，在外殼上形成在冷媒導入部或冷媒排出部中的至少一者的附近，在有外力作用時優先於其他部位發生變形。
2. —種使用冷媒的冷卻器，用於冷卻發熱體，其特徵在於，包括 冷媒流經的外殼；固定部，用於將外殼固定在外部上，在沒有冷媒流經的部位從外殼的外形突出設置； 導入部，具有從外殼的外形突出的形狀，將冷媒導入外殼； 排出部，具有從外殼的外形突出的形狀，將冷媒從外殼排出；以及低剛性部分，在外殼上設置在導入部或排出部中的至少一者的附近並設置在與固定部 不同的部分上，該低剛性部分是使外殼的剛性局部地降低並在有外力作用時優先於其他部 位發生變形的優先變形部位。
3. 如權利要求2所述的使用冷媒的冷卻器，其特徵在於，在低剛性部分和固定部之間設置有切口部，所述切口部沿著導入部或排出部的突出形 狀設置。
4. 如權利要求2所述的使用冷媒的冷卻器，其特徵在於，低剛性部分沿著導入部或排出部的突出形狀設置，是板的厚度比其他部分薄的部分。
全文摘要
設置在PCU 12上的冷卻器20具有底板22、頂板28、以及配置在它們之間的外殼30，外殼30具有用於使冷媒流經其內部的流入側管32和流出側管34。在底板22上設置有用於將冷卻器20固定在PCU 12的適當的部位上的固定孔36、38。在固定孔38和流出側管34之間設置有切口部42，所述切口部42用於在底板22上局部地降低剛性以使得當對冷卻器20施加了衝擊力時外殼30不會發生破損。也可以在設置有固定孔36的部分和流入側管32之間設置切口部40。
文檔編號H05K7/20GK101779095SQ200880103178
公開日2010年7月14日 申請日期2008年8月6日 優先權日2007年8月14日
發明者朝倉健 申請人:豐田自動車株式會社