[发明专利]自然循环型冷却装置

说明书

技术领域

这里所描述的实施例总体上涉及一种与自然循环液体冷却方法一起使用的冷却装置，在该装置中，没有使用用来提供外部驱动力的冷却剂循环泵，及该装置冷却发热体、例如用在轨道车辆的电力变换器内的半导体装置。

背景技术

通常地，轨道车辆的电力变换器包括：发热体、例如半导体装置；及冷却装置，它冷却这些发热体。沸腾冷却方法和强制循环液体冷却方法用作大功率冷却装置的冷却方法。在以前的冷却方法应用于其中的冷却装置中，由于装置结构的原因，具有高温组合件设置在下侧和低温组合件设置在上侧的配置限制。此外，事实是，具有向着完全停止使用基于氟里昂为基础的冷却剂的国际趋势，而该冷却剂用于这种冷却方法。另一方面，在采用后面冷却方法的冷却装置中，具有伴随着冷却系统的许多结构件如循环泵、导管、流体容器箱、热交换器等等，并且由于这个而具有许多缺点例如增大了安装容积和增大了费用。

近年来，已经提出了一种冷却方法的技术，在该技术中，消除了两个上述冷却方法的缺点。在这种技术中，冷却剂在该系统内自然地循环。更加具体地说，由发热体如半导体装置所产生的沸腾气泡的浮力用作循环驱动力。根据这个自然循环冷却方法，可以构造出没有使用外部驱动力的被动冷却系统。

在使用上述自然循环冷却方法的冷却装置中，用来冷凝所产生的蒸汽的热交换器设置在受热器的上侧上，而发热体连接到该受热器上，及散热器设置在受热器的横向侧部上。就这种结构而言，由于电力变换器内的位置结构，具有这样的情况：由于该装置所占有的空间、设置尺寸大小和该装置的安装的问题，冷却装置的配置方向受到限制。因此整个装置系统的设计自由度减小了。

附图说明

图1是侧视图，它示意性地示出了包括根据第一实施例的自然循环型冷却装置的轨道车辆；

图2是平面视图，它示意性地示出了轨道车辆的底流侧；

图3是前视图，它示意性地示出了根据第一实施例的冷却装置；

图4是冷却装置的受热器的局部剖视透视图；

图5是沿着图4的线A-A所截取的受热器的横剖视图；

图6是沿着图4的线B-B所截取的受热器的横剖视图；

图7是前视图，它示意性地示出了根据第二实施例的自然循环型冷却装置；

图8是侧视图，它示意性地示出了根据第三实施例的自然循环型冷却装置；

图9是横剖视图，它示出了根据第三实施例的冷却装置的受热器的上部的内部结构；

图10是侧视图，它示意性地示出了根据第四实施例的自然循环型冷却装置；

图11是侧视图，它示意性地示出了根据第五实施例的自然循环型冷却装置；

图12是侧视图，它示意性地示出了根据第六实施例的自然循环型冷却装置；及

图13是侧视图，它示意性地示出了根据第七实施例的自然循环型冷却装置。

具体实施方式

参照附图在下文中将描述各种实施例。通常地，根据一个实施例，自然循环型冷却装置包括：受热器，它包括热量接受表面，在该热量接受表面上安装着发热主体，并且在其内装有液相的冷却剂；冷凝器，它设置在受热器的水平横向侧上，并且被构造成冷凝由受热器所产生的蒸汽；散热器，它设置在受热器的水平横向侧部和冷凝器的垂直向下侧部上，并且被构造成冷却从受热器供给来的并且被加热过的冷却剂；蒸汽导管，它被构造成将由受热器所产生的冷却剂的蒸汽供给到冷凝器的入口中；冷凝液体导管，它被构造成把冷凝过的、来自冷凝器出口的冷却剂供给到受热器的冷却剂入口中；冷却剂导管，它被构造成把在受热器中加热过的冷却剂供给到散热器的入口中；及冷却剂循环导管，它被构造成把在散热器中被冷却过的冷却剂从散热器的出口供给到受热器的冷却剂入口中。

(第一实施例)

图1和2各自是侧视图和平面视图，它们示意性示出了包括第一实施例的自然循环型冷却装置的轨道车辆。轨道车辆包括：转向架(truck)12，它设置有轮14；及车辆主体16，它支撑在转向架12上。牵引马达18安装在轮14附近的转向架12上。牵引马达18通过没有被示出的齿轮箱和耦合器把扭矩传递到轮14上。轮14放置在轨道13上。包括电力变换器20在内的各种装置备置在车辆主体16的底部下方。根据该实施例的自然循环型冷却装置10例如被构造成用来冷却构成电力变换器20的半导体装置(发热体)的冷却装置，并且被设置在车辆主体16的底部下方。