(57)【要約】冷却器（４）は、天板（１０）と冷却ケース（３０）との間に配置されているピンフィン（２０）に対して冷媒（４０）が流れるものである。冷却ケース（３０）において冷媒（４０）が流れる流れ方向に延びる側壁面（３２）と、ピンフィン（２０）において側壁面（３２）に一番近い端部分（２０ａ）との間の隙間（Ｓ１）で、流れ方向において冷媒（４０）の直線状流れを防止する流動防止手段が設けられている。この流動防止手段は、冷却ケース（３０）の側壁面（３２）からこの側壁面（３２）に垂直な方向に延びる突起（３５）である。この突起（３５）により、隙間（Ｓ１）で冷媒（４０）の直線状流れが生じなくなり、ピンフィン（２０）に当接して冷却機能を発揮する冷媒の流速が増加する。この結果、乱流が生じ易くなり、冷却性能が向上する。
2012114475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天板と冷却ケースとの間に配置されているフィン部材に対して冷媒が流れる冷却器において、
前記冷却ケースにおいて前記冷媒が流れる流れ方向に延びる側壁面と、前記フィン部材において前記側壁面に一番近い端部分との間の隙間で、前記流れ方向における前記冷媒の直線状流れを防止する流動防止手段が設けられていることを特徴とする冷却器。
【請求項２】
請求項１に記載された冷却器において、
前記流動防止手段は、前記冷却ケースの側壁面からこの側壁面に垂直な方向に延びる突起であることを特徴とする冷却器。
【請求項３】
請求項１に記載された冷却器において、
前記流動防止手段は、前記流れ方向に延びていて前記冷却ケースの側壁面と前記フィン部材の端部分との間に介装される第１弾性変形部材であることを特徴とする冷却器。
【請求項４】
請求項１に記載された冷却器において、
前記流動防止手段は、前記フィン部材の端部分のうち前記冷却ケースの側壁面に対向する対向面に組付けられていて前記冷却ケースの側壁面を押圧する第２弾性変形部材であることを特徴とする冷却器。
【請求項５】
請求項１に記載された冷却器において、
前記冷却ケースの底壁部には、前記隙間に連通していて前記隙間に向けて冷媒を供給する連通口が設けられ、
前記流動防止手段は、前記連通口から前記隙間に向けて流れる冷媒の流れであることを特徴とする冷却器。
【請求項６】
請求項２乃至請求項５の何れかに記載された冷却器において、
前記フィン部材は、前記天板に一体成形されていて前記天板に対向する前記冷却ケースの底壁面に向けて延びる複数のピンフィンであり、
前記複数のピンフィンの先端に、前記冷却ケースの底壁面を押圧する第３弾性変形部材がそれぞれ組付けられていることを特徴とする冷却器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天板と冷却ケースとの間に配置されているフィン部材に対して冷媒が流れる冷却器に関し、特に、冷却性能が向上した冷却器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車等では、インバータ装置（電力変換装置）により電力変換が行われていて、半導体素子を搭載するインバータ装置には、半導体素子を冷却することができる冷却器が搭載されている。このようなインバータ装置では、近年、小型化及び軽量化が求められるとともに高出力化が求められているため、半導体素子の発熱量が増加している。このため、インバータ装置の動作の安定を保つために、冷却性能（熱伝達率）が向上した冷却器が求められている。【０００３】
そこで、冷却性能が向上する冷却器として、例えば下記特許文献１に記載された冷却器がある。図１８に示したように、下記特許文献１に記載された冷却器１０４では、天板１１０と冷却ケース１３０とがボルト１７０を介して組付けられていて、冷却ケース１３０の底壁面１３１に向けて伸びるフィン部材１２０が、天板１１０に一体成形されている。そして、フィン部材１２０の先端１２０ｂと冷却ケース１３０の底壁面１３１との間には、１ｍｍ〜３ｍｍ程度の隙間Ｓ２が形成されていて、この隙間Ｓ２にシート状の冷媒流動防止部材１２１が設けられている。この冷媒流動防止部材１２１により、冷媒が隙間Ｓ２に流れ込まなくなる。この結果、フィン部材１２０に当接して冷却機能を発揮する冷媒の流速が増加し、乱流が生じ易くなる。こうして、冷却性能が向上することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許文献１  特開２００７−１１００２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記した冷却器１０４においては、図１８及び図１９に示したように、冷却ケース１３０において冷媒が流れる流れ方向に延びる側壁面１３２と、フィン部材１２０において側壁面１３２に一番近い端部分１２０ａとの間の隙間Ｓ１を流れる冷媒１４０が考慮されていない。即ち、上記した隙間Ｓ１によって、隙間Ｓ１を流れる直線状流れＬＳが生じる。これにより、フィン部材１２０に当接して冷却機能を発揮する冷媒、即ち主流ＭＳの流速が低下する。この結果、主流ＭＳのレイノルズ数が低下して、主流ＭＳに乱流が生じ難くなる。こうして、従来の冷却器１０４において、隙間Ｓ１によって未だ冷却性能が低下するという問題があった。【０００６】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、冷却性能が向上した冷却器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の一態様における冷却器は、天板と冷却ケースとの間に配置されているフィン部材に対して冷媒が流れるものであって、前記冷却ケースにおいて前記冷媒が流れる流れ方向に延びる側壁面と、前記フィン部材において前記側壁面に一番近い端部分との間の隙間で、前記流れ方向における前記冷媒の直線状流れを防止する流動防止手段が設けられていることを特徴とする冷却器。【０００８】
（２）また、本発明の上記態様における冷却器において、前記流動防止手段は、前記冷却ケースの側壁面からこの側壁面に垂直な方向に延びる突起であることが好ましい。【０００９】
（３）また、本発明の上記態様における冷却器において、前記流動防止手段は、前記流れ方向に延びていて前記冷却ケースの側壁面と前記フィン部材の端部分との間に介装される第１弾性変形部材であることが好ましい。【００１０】
（４）また、本発明の上記態様における冷却器において、前記流動防止手段は、前記フィン部材の端部分のうち前記冷却ケースの側壁面に対向する対向面に組付けられていて前記冷却ケースの側壁面を押圧する第２弾性変形部材であることが好ましい。【００１１】
（５）また、本発明の上記態様における冷却器において、前記冷却ケースの底壁部には、前記隙間に連通していて前記隙間に向けて冷媒を供給する連通口が設けられ、前記流動防止手段は、前記連通口から前記隙間に向けて流れる冷媒の流れであることが好ましい。【００１２】
（６）また、本発明の上記態様における冷却器において、前記フィン部材は、前記天板に一体成形されていて前記天板に対向する前記冷却ケースの底壁面に向けて延びる複数のピンフィンであり、前記複数のピンフィンの先端に前記冷却ケースの底壁面を押圧する第３弾性変形部材がそれぞれ組付けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
上記した冷却器の作用及び効果について説明する。【００１４】
上記構成（１）では、流動防止手段によって、冷却ケースの側壁面とフィン部材の端部分との間の隙間で、流れ方向における冷媒の直線状流れが生じない。これにより、従来の冷却器に比して、フィン部材に当接して冷却機能を発揮する冷媒、即ち主流の流速が増加する。この結果、主流がフィン部材によって大きく乱れる。よって、乱流が生じ易くなり、冷却性能を向上させることができる。【００１５】
上記構成（２）では、突起を冷却ケースの側壁面に一体成形することで、流動防止手段を簡単に設けることができる。【００１６】
上記構成（３）では、第１弾性変形部材を冷却ケースの側壁面とフィン部材の端部分との間に介装することで、流動防止手段を簡単に設けることができる。【００１７】
上記構成（４）では、第２弾性変形部材がシート状の弾性部材ではないため、第２弾性変形部材と冷媒との接触面積を小さくすることができる。これにより、冷媒による第２弾性変形部材の腐食を小さくすることができ、腐食によって異物が発生することを軽減することができる。また、第２弾性変形部材がシート状の弾性部材ではないため、第２弾性変形部材による流動摩擦抵抗を小さくすることができる。これにより、主流の流速の低下を抑えることができる。【００１８】
上記構成（５）では、冷却ケースの側壁面とフィン部材の端部分との間の隙間に新たな部材を設ける必要がない。このため、フィン部材を冷却ケースに組付ける際に、流動防止手段による組付け性の悪化を防止することができる。【００１９】
上記構成（６）では、各ピンフィンの先端と冷却ケースの底壁面との間の隙間に、第３弾性変形部材が介在されため、この隙間に冷媒の直線状流れが生じない。これにより、主流の流速が増加し、主流が各ピンフィンによって大きく乱れる。よって、乱流が生じ易くなり、冷却性能を向上させることができる。また、第３弾性変形部材がシート状ではないため、第３弾性変形部材と冷媒との接触面積を小さくすることができる。これにより、冷媒による第３弾性変形部材の腐食を小さくすることができ、腐食によって異物が発生することを軽減することができる。また、第３弾性変形部材がシート状ではないため、第３弾性変形部材による流動摩擦抵抗を小さくすることができる。これにより、主流の流速の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電力変換装置を概略的に示した全体構成図である。
【図２】図１に示した冷却器の分解斜視図である。
【図３】図１に示した冷却器のＡ−Ａ方向から見た断面図である。
【図４】図３に示した冷却器のＢ−Ｂ方向から見た断面図である。
【図５】図４に示したＣ部分の拡大図である。
【図６】冷却ケースの斜視図である。
【図７】図６に示したＤ部分の拡大図である。
【図８】図３に示したピンフィンと冷却ケースの側壁面の部分拡大図である。
【図９】第２実施形態において冷却ケースを示した斜視図である。
【図１０】ゴムシートが設けられている場合の図８相当の断面図である。
【図１１】第３実施形態においてピンフィンを示した斜視図である。
【図１２】図１１に示したＥ部分の拡大図である。
【図１３】ゴムカバーが設けられている場合の図８相当の断面図である。
【図１４】第４実施形態において冷却器を示した斜視図である。
【図１５】図１４に示したＦ−Ｆ方向から見た断面図である。
【図１６】図１５に示したＧ部分の拡大図である。
【図１７】副流が生じている場合の図８相当の断面図である。
【図１８】従来の冷却器の縦断側面図である。
【図１９】従来の冷却器においてフィン部材と冷却ケースの側壁面の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に係る冷却器について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、冷却器４が適用されている電力変換装置１を概略的に示した全体構成図である。この電力変換装置１は、例えばハイブリッド自動車や電機自動車に搭載されているものであり、図１に示したように、半導体素子２と絶縁基板３と冷却器４とを備えている。
【００２２】
半導体素子２は、インバータ回路を構成する電子部品である。この半導体素子２は、例えば、ＩＧＢＴ又はダイオード等であり、スイッチングにより発熱する発熱体である。半導体素子２は、絶縁基板３の上に半田付けによって接合されている。
【００２３】
絶縁基板３は、半導体素子２と冷却器４とを電気的に絶縁状態にするものである。この絶縁基板３は、例えば、ＤＢＡ基板である。絶縁基板３は、冷却器４の上にロウ付けによって接合されている。ここで、半導体素子２及び絶縁基板３は、冷却器４の上に１個搭載されているが、複数個搭載されていても良い。
【００２４】
冷却器４は、半導体素子２のスイッチングにより生じる熱を冷却するものである。ここで、図２は、図１に示した冷却器の分解斜視図である。また、図３は、図１に示した冷却器のＡ−Ａ方向から見た断面図である。また、図４は、図３に示した冷却器のＢ−Ｂ方向から見た断面図である。冷却器４は、図２〜図４に示したように、天板１０と、フィン部材としての複数のピンフィン２０と、冷却ケース３０とを備えている。この冷却器４では、平面視において、縦方向寸法が約８ｃｍであり、横方向寸法が約５ｃｍである。
【００２５】
天板１０は、冷却ケース３０に対して蓋部材として機能するものである。天板１０は、例えば熱伝導率の良いアルミニウムで構成されている。この天板１０は平板状であり、この天板１０の下面に各ピンフィン２０が一体成形されている。そして、図２〜図４に示したように、各ピンフィン２０が冷却ケース３０の開口部３０ａに嵌合し、且つＯリング５０が冷却ケース３０の凹部３０ｂに嵌合している状態で、天板１０が図示しないボルトを介して冷却ケース３０に組付けられている。なお、天板１０と冷却ケース３０とが溶接によって組付けられていても良い。
【００２６】
各ピンフィン２０は、冷媒４０との接触面積を大きくするためのものである。各ピンフィン２０は、図２及び図３に示したように、円柱状であって、天板１０の下面と対向する冷却ケース３０の下壁面３１に向かって延びている。各ピンフィン２０の径は、約１〜３ｍｍ程度である。各ピンフィン２０は、天板１０に半導体素子２が接合されている部分、即ち天板１０の中央部に、冷間鍛造又は鋳造によって一体成形されている。
【００２７】
冷却ケース３０は、冷媒４０が流動するためのケースである。冷却ケース３０は、例えば熱伝導率の良いアルミニウムで構成されている。この冷却ケース３０は、図２に示したように、開口部３０ａと凹部３０ｂとを有し、開口部３０ａを囲むように下壁面３１と側壁面３２と前壁面３３と後壁面３４とを有する。下壁面３１には、前壁面３３寄りに冷媒４０が流入する流入孔３１ａが形成されていて、後壁面３４寄りに冷媒４０が流出する流出孔３１ｂが形成されている。
【００２８】
冷媒４０は、天板１０及び各ピンフィン２０に伝えられた熱を冷やすものである。この冷媒４０は、例えばＬＬＣ等である。なお、冷媒４０は、液体に限られるものではなく、気体であっても良い。冷媒４０は、流入孔３１ａから流入して流出孔３１ｂから流出した後に、循環するようになっている。
【００２９】
ここで、図３の黒い矢印で示した方向が、冷媒４０が流れる流れ方向である。また、図３の白い矢印で示した方向が、冷却ケース１０の側壁面３２に垂直な方向（以下、「垂直方向」と呼ぶ）である。流れ方向と垂直方向は直交している。図３に示したように、各ピンフィン２０は、千鳥状（ジグザグ）に配置されている。即ち、流れ方向から見たとき、流れ方向の前方に配置されている各ピンフィン２０と、流れ方向の後方に配置されている各ピンフィン２０とは、垂直方向にオフセットしている。これにより、冷媒４０が各ピンフィン２０に当接する際、冷媒４０の流れは分散して乱れ、乱流が生じることになる。この結果、熱交換が促進されて、冷媒４０の冷却機能が発揮される。このように、各ピンフィン２０に当接して冷却機能を発揮する冷媒を、主流ＭＳ（図８参照）と呼ぶこととする。
【００３０】
ところで、各ピンフィン２０が冷間鍛造によって成形されている場合には、図５に示したように、冷却ケース３０の側壁面３２と各ピンフィン２０において側壁面３２に一番近い端部分２０ａとの間には、約１ｃｍ程度の隙間Ｓ１が生じる。また、各ピンフィン２０が鋳造によって成形されている場合であっても、数百μｍ程度の隙間Ｓ１が生じる。なお、図５は、図４に示したＣ部分の拡大図である。隙間Ｓ１は、各ピンフィン２０を冷却ケース３０の開口部３０ａに嵌合するために必要なものである。このため、従来の冷却器においては、隙間Ｓ１で流れ方向における冷媒４０の直線状流れ（図１９参照）が生じて、主流ＭＳの流速が低下する。この結果、乱流が生じ難くなり、冷却性能が低下していた。
【００３１】
そこで、本実施形態においては、隙間Ｓ１で流れ方向における冷媒４０の直線状流れを防止する流動防止手段が設けられている。以下、流動防止手段の構成について、図６及び図７を用いて説明する。図６は、冷却ケース３０の斜視図である。図７は、図６に示したＤ部分の拡大図である。
【００３２】
図６及び図７に示したように、冷却ケース３０の側壁面３２には、垂直方向に延びる複数の突起３５（流動防止手段）が形成されている。各突起３５は、半円柱状であり、冷間鍛造又は鋳造によって側壁面３２に一体成形されている。このため、各突起３５は、冷却ケース３０と同じ材質（アルミニウム等）で構成されている。また、各突起３５は、側壁面３２に対して流れ方向に所定間隔空けて設けられている。ここで、図８は、図３に示したピンフィン２０と冷却ケース３０の側壁面３２の部分拡大図である。
【００３３】
図８において、流れ方向の最も前方であり且つ垂直方向に並ぶ各ピンフィン２０を第１フィン群２０Ａと呼ぶ。また、第１フィン群２０Ａより流れ方向の後方であり且つ垂直方向に並ぶ各ピンフィン２０を第２フィン群２０Ｂと呼ぶ。また、第２フィン群２０Ｂの後方であり且つ垂直方向に並ぶ各ピンフィン２０を第３フィン群２０Ｃと呼ぶ。
【００３４】
第１フィン群２０Ａと第３フィン群２０Ｃとは、垂直方向にオフセットしていない。このため、第１フィン群２０Ａの端部分２０Ａａと側壁面３２との間の隙間Ｔ１は、第３フィン群２０Ｃの端部分２０Ｃａと側壁面３２との間の隙間Ｔ３と同じ大きさである。一方、第２フィン群２０Ｂは、第１，第３フィン群２０Ａ，２０Ｃに対して、垂直方向にオフセットしている。このため、第２フィン群２０Ｂの端部分２０Ｂａと側壁面３２との間の隙間Ｔ２は、隙間Ｔ１，Ｔ３より小さい。
【００３５】
このように各ピンフィン２０が配置されているため、比較的大きな隙間Ｔ１，Ｔ３に突起３５が配置され、比較的小さな隙間Ｔ２に突起３５が配置されていない。この結果、各ピンフィン２０を冷却ケース３０の開口部３０ａに嵌合する際に、フィン群２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの端部分２０Ａａ，２０Ｂａ，２０Ｃａと突起３５との干渉が軽減され、組付け性の悪化が軽減される。
【００３６】
次に、突起３５の作用効果について説明する。突起３５が側壁面３２に形成されているため、側壁面３２と各ピンフィン２０の端部分２０ａとの間の隙間Ｓ１（図８において隙間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）に、流れ方向における冷媒４０の直線状流れが生じない。これにより、従来の冷却器に比して、主流ＭＳの流速が増加し、主流ＭＳが各ピンフィン２０によって大きく乱れる。この結果、乱流が生じ易くなり、冷却性能を向上させることができる。また、突起３５は側壁面３２に一体成形されたものであるため、簡単な構成により流動防止手段が設けられている。
【００３７】
ところで、図５に示したように、各ピンフィン２０の先端２０ｂと冷却ケース３０の底壁面３１との間には、約１〜３ｍｍ程度の隙間Ｓ２が生じる。この隙間Ｓ２は、天板１０と冷却ケース３０とを組付ける際に必要なものである。なぜなら、天板１０と冷却ケース３０とをボルト又は溶接によって接合する際に、各ピンフィン２０の先端２０ｂと底壁面３１とが接触する（隙間Ｓ２がゼロである）と、Ｏリング５０によるシール性が保証し難くなるためである。しかし、隙間Ｓ２で冷媒４０の直線状流れが生じると、主流ＭＳの流速が低下し、冷却性能が低下することになる。
【００３８】
そこで、本実施形態においては、上記した問題に対処すべく、各ピンフィン２０の先端２０ｂにゴム片（第３弾性変形部材）２１が組付けられている。このゴム片２１は、弾性変形することによって冷却ケース３０の下壁面３１を押圧している。これにより、天板１０と冷却ケース３０とを組付ける際に、隙間Ｓ２にゴム片２１を介在しつつ、Ｏリング５０によるシール性を保証することができる。そして、隙間Ｓ２にゴム片２１が介在されているため、隙間Ｓ２に冷媒４０の直線状流れが生じない。これにより、主流ＭＳの流速が増加し、主流ＭＳが各ピンフィン２０によって大きく乱れる。よって、乱流が生じ易くなり、冷却性能を向上させることができる。
【００３９】
また、各ゴム片２１の大きさは、平面視において、各ピンフィン２０の大きさ（径が約１〜３ｍｍ程度）と同程度である。即ち、各ゴム片２１は、上記特許文献１に記載されたようなシート状の冷媒流動防止部材１２１（図１８参照）ではない。このため、各ゴム片２１と冷媒４０との接触面積は、上記した冷媒流動防止部材１２１と冷媒との接触面積に比して、小さい。これにより、冷媒４０による各ゴム片２１の腐食は、冷媒流動防止部材１２１を用いた場合に比して、小さくなる。この結果、腐食によって異物が発生することを軽減することができる。
【００４０】
更に、各ゴム片２１と冷媒４０との接触面積が冷媒流動防止部材１２１と冷媒との接触面積に比して小さいため、各ゴム片２１による流動摩擦抵抗は、冷媒流動摩擦部材１２１による流動摩擦抵抗に比して、小さい。これにより、各ゴム片２１を用いた場合には、冷媒流動防止部材１２１を用いた場合に比して、主流ＭＳの流速の低下を抑えることができ、冷却性能を向上させることができる。なお、ゴムで構成されたゴム片２１に換えて、ウレタン樹脂やシリコン樹脂で構成された樹脂片（第３弾性変形部材）を用いても良い。
【００４１】
上述した実施形態の作用効果について説明する。冷却ケース３０の流入孔３１ａから流入した冷媒４０は、各ピンフィン２０に当接する。これにより、冷媒４０の流れは分散して乱れ、乱流が生じる。この結果、熱交換が促進され、冷媒４０の冷却機能が発揮される。
【００４２】
ところで、冷却ケース３０の側壁面３２には、各突起３５が形成されている。このため、側壁面３２と各ピンフィン２０の端部分２０ａとの間の隙間Ｓ１で、流れ方向における冷媒４０の直線状流れが生じない。これにより、従来の冷却器に比して、各ピンフィン２０に当接して冷却機能を発揮する冷媒、即ち主流ＭＳの流速が増加する。この結果、主流ＭＳが各ピンフィン２０によって大きく乱れる。よって、本実施形態の冷却器４によれば、乱流が生じ易くなり、冷却性能を向上させることができる。
【００４３】
次に、第２実施形態について、図９及び図１０を用いて説明する。図９は、第２実施形態の冷却ケース３０を示した斜視図である。図１０は、ゴムシート３６が設けられている場合の図８相当の断面図である。図９に示したように、冷却ケース３０の側壁面３２には、ゴムシート（第１弾性変形部材）３６が接着されている。なお、ゴムシート３６は、側壁面３２に接着しておらず、側壁面３２に接触するだけでも良い。
【００４４】
ゴムシート３６は、流れ方向に延びていて、シート状である。また、図９に示したように、ゴムシート３６の高さ寸法は、側壁面３２の高さ寸法、即ち冷却ケース３０の開口部３０ａの深さ寸法と同じである。このゴムシート３６は、弾性変形することにより、側壁面３２とピンフィン２０の端部分２０ａ（図１０において端部分２０Ｂａ）との間に介装されている。このゴムシート３６が、隙間Ｓ１（図６参照）で流れ方向における冷媒４０の直線状流れを防止する流動防止手段である。なお、ゴムで構成されたゴムシート３６に換えて、ウレタン樹脂やシリコン樹脂で構成された樹脂シート（第１弾性変形部材）を用いても良い。第２実施形態のその他の構成については、第１実施形態の構成と同様であるため、その説明を省略する。
【００４５】
第２実施形態によれば、ゴムシート３６を冷却ケース３０の側壁面３２とピンフィン２０の端部分２０ａとの間に介装するだけであるため、流動防止手段を簡単に設けることができる。第２実施形態のその他の作用効果については、第１実施形態の作用効果と同様であるため、その説明を省略する。
【００４６】
次に、第３実施形態について、図１１〜図１３を用いて説明する。図１１は、天板１０に一体成形されているピンフィン２０を示した斜視図である。図１２は、図１１に示したＥ部分の拡大図である。図１３は、ゴムカバー３７が設けられている場合の図８相当の断面図である。
【００４７】
ゴムカバー（第２弾性変形部材）３７は、図１２及び図１３に示したように、ピンフィン２０の各端部分２０ａのうち冷却ケース３０の側壁面３２に最も近く且つ側壁面３２に対向する対向面２０ｃに組付けられている。即ち、ゴムカバー３７は、図１３において、第１，第３フィン群２０Ａ，２０Ｃの端部分２０Ａａ，２０Ｃａの周面に組付けられておらず、第２フィン群２０Ｂの端部分２０Ｂａの周面（対向面２０ｃ）に組付けられている。
【００４８】
ゴムカバー３７は、図１３に示したように、平面視においてＣ字状に形成されていて、冷却ケース３０の側壁面３２を押圧している。また、図１２に示したように、ゴムカバー３７の高さ寸法は、ピンフィン２０の高さ寸法と同じである。なお、ゴムカバー３７の高さ寸法は、側壁面３２の高さ寸法、即ち冷却ケース３０の開口部３０ａの深さ寸法と同じであっても良い。このゴムカバー３７が、隙間Ｓ１（図６参照）で流れ方向における冷媒４０の直線状流れを防止する流動防止手段である。なお、ゴムで構成されたゴムカバー３７に換えて、ウレタン樹脂やシリコン樹脂で構成された樹脂カバー（第２弾性変形部材）を用いても良い。第３実施形態のその他の構成については、第１実施形態の構成と同様であるため、その説明を省略する。
【００４９】
第３実施形態によれば、ゴムカバー３７がシート状の弾性部材ではないため、ゴムカバー３７と冷媒４０との接触面積を小さくすることができる。これにより、冷媒４０によるゴムカバー３７の腐食を小さくすることができ、腐食によって異物が発生することを軽減できる。また、ゴムカバー３７がシート状の弾性部材でないため、ゴムカバーによる流動摩擦抵抗を小さくすることができる。これにより、主流ＭＳの流速の低下を抑えることができる。第３実施形態のその他の作用効果については、第１実施形態の作用効果と同様であるため、その説明を省略する。
【００５０】
次に、第４実施形態について、図１４〜図１７を用いて説明する。図１４は、第４実施形態の冷却器を示した斜視図である。図１５は、図１４に示したＦ−Ｆ方向から見た断面図である。図１４及び図１５に示したように、冷却ケース３０の底壁部ＢＷには、第２ケース６０が組付けられている。第２ケース６０は、上方が開口しているケースであり、ピンフィン２０の下方に設けられている。第２ケース６０の下壁部６１の中央には、冷媒４０が流入する流入孔６１ａが形成されている。ここで、図１６は、図１５に示したＧ部分の拡大図である。
【００５１】
図１６に示したように、冷却ケース３０の底壁部ＢＷには、側壁面３２とピンフィン２０の端部分２０ａとの間の隙間Ｓ１に連通する連通口３２ａが設けられている。この連通口３２ａの幅寸法は、約数百μｍ〜約１ｃｍ程度である。なお、連通口３２ａは、スリット状に形成されているが、丸孔であっても良い。この連通口３２ａにより、第２ケース６０内に流入した冷媒４０は、連通口３２ａから隙間Ｓ１に向けて噴流するようになっている。連通口３２ａから隙間Ｓ１に向けて流れる冷媒４０を副流ＮＳと呼ぶこととする。ここで、図１７は、副流ＮＳが生じている場合の図８相当の断面図である。
【００５２】
図１７に示したように、副流ＮＳは、第２フィン群２０Ｂの端部分２０Ｂａ（ピンフィン２０の端部分２０ａ）と側壁面３２との間で、図１７の紙面上方に向かって噴流している。この副流ＮＳの流速は、主流ＭＳの流速が大きく低下することを防止するため、主流ＭＳの流速に比して十分小さい。この副流ＮＳが、隙間Ｓ１（図１６参照）で流れ方向における冷媒４０の直線状流れを防止する流動防止手段である。これにより、乱流が生じ易くなり、冷却性能を向上させることができる。第４実施形態のその他の構成は、第１実施形態の構成と同様であるため、その説明を省略する。
【００５３】
第４実施形態によれば、冷却ケース３０の側壁面３２とピンフィン２０の端部分２０ａとの間の隙間Ｓ１に新たな部材を設ける必要がない。このため、ピンフィン２０を冷却ケース３０に組付ける際に、流動防止手段による組付け性の悪化を防止することができる。第４実施形態のその他の作用効果は、第１実施形態の作用効果と同様であるため、その説明を省略する。
【００５４】
以上、本発明に係る冷却器において、本発明はこれに限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、各実施形態において、フィン部材としてピンフィン２０を用いたが、フィン部材としてコルゲートフィンを用いても良い。コルゲートフィンを用いる場合には、流れ方向から見たときに、フィンの山部及び谷部が垂直方向にオフセットしているコルゲートフィンを用いる。そして、冷却ケース３０の側壁面３２とコルゲートフィンにおいて側壁面３２に一番近い端部分（垂直方向における端部分）との間の隙間に流動防止手段を設ければ良い。
【符号の説明】
【００５５】
１          電力変換装置
２          半導体素子
３          絶縁基板
４          冷却器
１０        天板
２０        ピンフィン
２０ａ      端部分
２０ｂ      先端
２０ｃ      対向面
２１        ゴム片
３０        冷却ケース
３０ａ      開口部
３１        底壁面
３２        側壁面
３２ａ      連通口
３５        突起
３６        ゴムシート
３７        ゴムカバー
４０        冷媒
５０        Ｏリング
６０        第２ケース
ＭＳ        主流
ＮＳ        副流
Ｓ１，Ｓ２  隙間
ＢＷ        底壁部
【図１】
2012114475.tif 000003
【図２】
2012114475.tif 000004
【図３】
2012114475.tif 000005
【図４】
2012114475.tif 000006
【図５】
2012114475.tif 000007
【図６】
2012114475.tif 000008
【図７】
2012114475.tif 000009
【図８】
2012114475.tif 000010
【図９】
2012114475.tif 000011
【図１０】
2012114475.tif 000012
【図１１】
2012114475.tif 000013
【図１２】
2012114475.tif 000014
【図１３】
2012114475.tif 000015
【図１４】
2012114475.tif 000016
【図１５】
2012114475.tif 000017
【図１６】
2012114475.tif 000018
【図１７】
2012114475.tif 000019
【図１８】
2012114475.tif 000020
【図１９】
2012114475.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月29日(2011.8.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天板と冷却ケースとの間に配置されているフィン部材に対して冷媒が流れる冷却器に関し、特に、冷却性能が向上した冷却器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車等では、インバータ装置（電力変換装置）により電力変換が行われていて、半導体素子を搭載するインバータ装置には、半導体素子を冷却することができる冷却器が搭載されている。このようなインバータ装置では、近年、小型化及び軽量化が求められるとともに高出力化が求められているため、半導体素子の発熱量が増加している。このため、インバータ装置の動作の安定を保つために、冷却性能（熱伝達率）が向上した冷却器が求められている。
【０００３】
そこで、冷却性能が向上する冷却器として、例えば下記特許文献１に記載された冷却器がある。図１８に示したように、下記特許文献１に記載された冷却器１０４では、天板１１０と冷却ケース１３０とがボルト１７０を介して組付けられていて、冷却ケース１３０の底壁面１３１に向けて伸びるフィン部材１２０が、天板１１０に一体成形されている。そして、フィン部材１２０の先端１２０ｂと冷却ケース１３０の底壁面１３１との間には、１ｍｍ〜３ｍｍ程度の隙間Ｓ２が形成されていて、この隙間Ｓ２にシート状の冷媒流動防止部材１２１が設けられている。この冷媒流動防止部材１２１により、冷媒が隙間Ｓ２に流れ込まなくなる。この結果、フィン部材１２０に当接して冷却機能を発揮する冷媒の流速が増加し、乱流が生じ易くなる。こうして、冷却性能が向上することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１１００２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記した冷却器１０４においては、図１８及び図１９に示したように、冷却ケース１３０において冷媒が流れる流れ方向に延びる側壁面１３２と、フィン部材１２０において側壁面１３２に一番近い端部分１２０ａとの間の隙間Ｓ１を流れる冷媒１４０が考慮されていない。即ち、上記した隙間Ｓ１によって、隙間Ｓ１を流れる直線状流れＬＳが生じる。これにより、フィン部材１２０に当接して冷却機能を発揮する冷媒、即ち主流ＭＳの流速が低下する。この結果、主流ＭＳのレイノルズ数が低下して、主流ＭＳに乱流が生じ難くなる。こうして、従来の冷却器１０４において、隙間Ｓ１によって未だ冷却性能が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、冷却性能が向上した冷却器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明における冷却器は、天板と冷却ケースとの間に配置されているフィン部材に対して冷媒が流れるものであって、前記冷却ケースにおいて前記冷媒が流れる流れ方向に延びる側壁面と、前記フィン部材において前記側壁面に一番近い端部分との間の隙間で、前記流れ方向における前記冷媒の直線状流れを防止する流動防止手段が設けられ、前記流動防止手段は、前記流れ方向に延びていて前記冷却ケースの側壁面と前記フィン部材の端部分との間に介装される第１弾性変形部材であることを特徴とする。
【０００８】
（２）本発明における冷却器は、天板と冷却ケースとの間に配置されているフィン部材に対して冷媒が流れるものであって、前記冷却ケースにおいて前記冷媒が流れる流れ方向に延びる側壁面と、前記フィン部材において前記側壁面に一番近い端部分との間の隙間で、前記流れ方向における前記冷媒の直線状流れを防止する流動防止手段が設けられ、前記流動防止手段は、前記フィン部材の端部分のうち前記冷却ケースの側壁面に対向する対向面に組付けられていて前記冷却ケースの側壁面を押圧する第２弾性変形部材であることを特徴とする。
【０００９】
（３）本発明における冷却器は、天板と冷却ケースとの間に配置されているフィン部材に対して冷媒が流れるものであって、前記冷却ケースにおいて前記冷媒が流れる流れ方向に延びる側壁面と、前記フィン部材において前記側壁面に一番近い端部分との間の隙間で、前記流れ方向における前記冷媒の直線状流れを防止する流動防止手段が設けられ、前記冷却ケースの底壁部には、前記隙間に連通していて前記隙間に向けて冷媒を供給する連通口が設けられ、前記流動防止手段は、前記連通口から前記隙間に向けて流れる冷媒の流れであることを特徴とする。
【００１０】
（４）また、本発明の上記態様における冷却器において、前記フィン部材は、前記天板に一体成形されていて前記天板に対向する前記冷却ケースの底壁面に向けて延びる複数のピンフィンであり、前記複数のピンフィンの先端に前記冷却ケースの底壁面を押圧する第３弾性変形部材がそれぞれ組付けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
上記した冷却器の作用及び効果について説明する。
【００１２】
上記構成（１）（２）（３）では、流動防止手段によって、冷却ケースの側壁面とフィン部材の端部分との間の隙間で、流れ方向における冷媒の直線状流れが生じない。これにより、従来の冷却器に比して、フィン部材に当接して冷却機能を発揮する冷媒、即ち主流の流速が増加する。この結果、主流がフィン部材によって大きく乱れる。よって、乱流が生じ易くなり、冷却性能を向上させることができる。
【００１３】
特に、上記構成（１）では、第１弾性変形部材を冷却ケースの側壁面とフィン部材の端部分との間に介装することで、流動防止手段を簡単に設けることができる。
【００１４】
特に、上記構成（２）では、第２弾性変形部材がシート状の弾性部材ではないため、第２弾性変形部材と冷媒との接触面積を小さくすることができる。これにより、冷媒による第２弾性変形部材の腐食を小さくすることができ、腐食によって異物が発生することを軽減することができる。また、第２弾性変形部材がシート状の弾性部材ではないため、第２弾性変形部材による流動摩擦抵抗を小さくすることができる。これにより、主流の流速の低下を抑えることができる。
【００１５】
特に、上記構成（３）では、冷却ケースの側壁面とフィン部材の端部分との間の隙間に新たな部材を設ける必要がない。このため、フィン部材を冷却ケースに組付ける際に、流動防止手段による組付け性の悪化を防止することができる。
【００１６】
また、上記構成（４）では、各ピンフィンの先端と冷却ケースの底壁面との間の隙間に、第３弾性変形部材が介在されるため、この隙間に冷媒の直線状流れが生じない。これにより、主流の流速が増加し、主流が各ピンフィンによって大きく乱れる。よって、乱流が生じ易くなり、冷却性能を向上させることができる。また、第３弾性変形部材がシート状ではないため、第３弾性変形部材と冷媒との接触面積を小さくすることができる。これにより、冷媒による第３弾性変形部材の腐食を小さくすることができ、腐食によって異物が発生することを軽減することができる。また、第３弾性変形部材がシート状でないため、第３弾性変形部材による流動摩擦抵抗を小さくすることができる。これにより、主流の流速の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】電力変換装置を概略的に示した全体構成図である。
【図２】図１に示した冷却器の分解斜視図である。
【図３】図１に示した冷却器のＡ−Ａ方向から見た断面図である。
【図４】図３に示した冷却器のＢ−Ｂ方向から見た断面図である。
【図５】図４に示したＣ部分の拡大図である。
【図６】冷却ケースの斜視図である。
【図７】図６に示したＤ部分の拡大図である。
【図８】図３に示したピンフィンと冷却ケースの側壁面の部分拡大図である。
【図９】第１実施形態において冷却ケースを示した斜視図である。
【図１０】ゴムシートが設けられている場合の図８相当の断面図である。
【図１１】第２実施形態においてピンフィンを示した斜視図である。
【図１２】図１１に示したＥ部分の拡大図である。
【図１３】ゴムカバーが設けられている場合の図８相当の断面図である。
【図１４】第３実施形態において冷却器を示した斜視図である。
【図１５】図１４に示したＦ−Ｆ方向から見た断面図である。
【図１６】図１５に示したＧ部分の拡大図である。
【図１７】副流が生じている場合の図８相当の断面図である。
【図１８】従来の冷却器の縦断側面図である。
【図１９】従来の冷却器においてフィン部材と冷却ケースの側壁面の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る冷却器について、図面を参照しながら以下に説明する。そこで、後述する本発明の第１，第２，第３実施形態に係る冷却器を説明する前に、先ず、図１〜図８を用いて比較例の冷却器４を説明する。図１は、冷却器４が適用されている電力変換装置１を概略的に示した全体構成図である。この電力変換装置１は、例えばハイブリッド自動車や電機自動車に搭載されているものであり、図１に示したように、半導体素子２と絶縁基板３と冷却器４とを備えている。
【００１９】
半導体素子２は、インバータ回路を構成する電子部品である。この半導体素子２は、例えば、ＩＧＢＴ又はダイオード等であり、スイッチングにより発熱する発熱体である。半導体素子２は、絶縁基板３の上に半田付けによって接合されている。
【００２０】
絶縁基板３は、半導体素子２と冷却器４とを電気的に絶縁状態にするものである。この絶縁基板３は、例えば、ＤＢＡ基板である。絶縁基板３は、冷却器４の上にロウ付けによって接合されている。ここで、半導体素子２及び絶縁基板３は、冷却器４の上に１個搭載されているが、複数個搭載されていても良い。
【００２１】
冷却器４は、半導体素子２のスイッチングにより生じる熱を冷却するものである。ここで、図２は、図１に示した冷却器の分解斜視図である。また、図３は、図１に示した冷却器のＡ−Ａ方向から見た断面図である。また、図４は、図３に示した冷却器のＢ−Ｂ方向から見た断面図である。冷却器４は、図２〜図４に示したように、天板１０と、フィン部材としての複数のピンフィン２０と、冷却ケース３０とを備えている。この冷却器４では、平面視において、縦方向寸法が約８ｃｍであり、横方向寸法が約５ｃｍである。
【００２２】
天板１０は、冷却ケース３０に対して蓋部材として機能するものである。天板１０は、例えば熱伝導率の良いアルミニウムで構成されている。この天板１０は平板状であり、この天板１０の下面に各ピンフィン２０が一体成形されている。そして、図２〜図４に示したように、各ピンフィン２０が冷却ケース３０の開口部３０ａに嵌合し、且つＯリング５０が冷却ケース３０の凹部３０ｂに嵌合している状態で、天板１０が図示しないボルトを介して冷却ケース３０に組付けられている。なお、天板１０と冷却ケース３０とが溶接によって組付けられていても良い。
【００２３】
各ピンフィン２０は、冷媒４０との接触面積を大きくするためのものである。各ピンフィン２０は、図２及び図３に示したように、円柱状であって、天板１０の下面と対向する冷却ケース３０の下壁面３１に向かって延びている。各ピンフィン２０の径は、約１〜３ｍｍ程度である。各ピンフィン２０は、天板１０に半導体素子２が接合されている部分、即ち天板１０の中央部に、冷間鍛造又は鋳造によって一体成形されている。
【００２４】
冷却ケース３０は、冷媒４０が流動するためのケースである。冷却ケース３０は、例えば熱伝導率の良いアルミニウムで構成されている。この冷却ケース３０は、図２に示したように、開口部３０ａと凹部３０ｂとを有し、開口部３０ａを囲むように下壁面３１と側壁面３２と前壁面３３と後壁面３４とを有する。下壁面３１には、前壁面３３寄りに冷媒４０が流入する流入孔３１ａが形成されていて、後壁面３４寄りに冷媒４０が流出する流出孔３１ｂが形成されている。
【００２５】
冷媒４０は、天板１０及び各ピンフィン２０に伝えられた熱を冷やすものである。この冷媒４０は、例えばＬＬＣ等である。なお、冷媒４０は、液体に限られるものではなく、気体であっても良い。冷媒４０は、流入孔３１ａから流入して流出孔３１ｂから流出した後に、循環するようになっている。
【００２６】
ここで、図３の黒い矢印で示した方向が、冷媒４０が流れる流れ方向である。また、図３の白い矢印で示した方向が、冷却ケース１０の側壁面３２に垂直な方向（以下、「垂直方向」と呼ぶ）である。流れ方向と垂直方向は直交している。図３に示したように、各ピンフィン２０は、千鳥状（ジグザグ）に配置されている。即ち、流れ方向から見たとき、流れ方向の前方に配置されている各ピンフィン２０と、流れ方向の後方に配置されている各ピンフィン２０とは、垂直方向にオフセットしている。これにより、冷媒４０が各ピンフィン２０に当接する際、冷媒４０の流れは分散して乱れ、乱流が生じることになる。この結果、熱交換が促進されて、冷媒４０の冷却機能が発揮される。このように、各ピンフィン２０に当接して冷却機能を発揮する冷媒を、主流ＭＳ（図８参照）と呼ぶこととする。
【００２７】
ところで、各ピンフィン２０が冷間鍛造によって成形されている場合には、図５に示したように、冷却ケース３０の側壁面３２と各ピンフィン２０において側壁面３２に一番近い端部分２０ａとの間には、約１ｃｍ程度の隙間Ｓ１が生じる。また、各ピンフィン２０が鋳造によって成形されている場合であっても、数百μｍ程度の隙間Ｓ１が生じる。なお、図５は、図４に示したＣ部分の拡大図である。隙間Ｓ１は、各ピンフィン２０を冷却ケース３０の開口部３０ａに嵌合するために必要なものである。このため、従来の冷却器においては、隙間Ｓ１で流れ方向における冷媒４０の直線状流れ（図１９参照）が生じて、主流ＭＳの流速が低下する。この結果、乱流が生じ難くなり、冷却性能が低下していた。
【００２８】
そこで、この冷却器４においては、隙間Ｓ１で流れ方向における冷媒４０の直線状流れを防止するようになっている。以下、冷媒４０の直線状流れを防止するための構成について、図６及び図７を用いて説明する。図６は、冷却ケース３０の斜視図である。図７は、図６に示したＤ部分の拡大図である。
【００２９】
図６及び図７に示したように、冷却ケース３０の側壁面３２には、垂直方向に延びる複数の突起３５が形成されている。各突起３５は、半円柱状であり、冷間鍛造又は鋳造によって側壁面３２に一体成形されている。このため、各突起３５は、冷却ケース３０と同じ材質（アルミニウム等）で構成されている。また、各突起３５は、側壁面３２に対して流れ方向に所定間隔空けて設けられている。ここで、図８は、図３に示したピンフィン２０と冷却ケース３０の側壁面３２の部分拡大図である。
【００３０】
図８において、流れ方向の最も前方であり且つ垂直方向に並ぶ各ピンフィン２０を第１フィン群２０Ａと呼ぶ。また、第１フィン群２０Ａより流れ方向の後方であり且つ垂直方向に並ぶ各ピンフィン２０を第２フィン群２０Ｂと呼ぶ。また、第２フィン群２０Ｂの後方であり且つ垂直方向に並ぶ各ピンフィン２０を第３フィン群２０Ｃと呼ぶ。
【００３１】
第１フィン群２０Ａと第３フィン群２０Ｃとは、垂直方向にオフセットしていない。このため、第１フィン群２０Ａの端部分２０Ａａと側壁面３２との間の隙間Ｔ１は、第３フィン群２０Ｃの端部分２０Ｃａと側壁面３２との間の隙間Ｔ３と同じ大きさである。一方、第２フィン群２０Ｂは、第１，第３フィン群２０Ａ，２０Ｃに対して、垂直方向にオフセットしている。このため、第２フィン群２０Ｂの端部分２０Ｂａと側壁面３２との間の隙間Ｔ２は、隙間Ｔ１，Ｔ３より小さい。
【００３２】
このように各ピンフィン２０が配置されているため、比較的大きな隙間Ｔ１，Ｔ３に突起３５が配置され、比較的小さな隙間Ｔ２に突起３５が配置されていない。この結果、各ピンフィン２０を冷却ケース３０の開口部３０ａに嵌合する際に、フィン群２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの端部分２０Ａａ，２０Ｂａ，２０Ｃａと突起３５との干渉が軽減され、組付け性の悪化が軽減される。
【００３３】
次に、突起３５の作用効果について説明する。突起３５が側壁面３２に形成されているため、側壁面３２と各ピンフィン２０の端部分２０ａとの間の隙間Ｓ１（図８において隙間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）に、流れ方向における冷媒４０の直線状流れが生じない。これにより、従来の冷却器に比して、主流ＭＳの流速が増加し、主流ＭＳが各ピンフィン２０によって大きく乱れる。この結果、乱流が生じ易くなり、冷却性能を向上させることができる。また、突起３５は側壁面３２に一体成形されたものであって、簡単に構成することができるものである。
【００３４】
ところで、図５に示したように、各ピンフィン２０の先端２０ｂと冷却ケース３０の底壁面３１との間には、約１〜３ｍｍ程度の隙間Ｓ２が生じる。この隙間Ｓ２は、天板１０と冷却ケース３０とを組付ける際に必要なものである。なぜなら、天板１０と冷却ケース３０とをボルト又は溶接によって接合する際に、各ピンフィン２０の先端２０ｂと底壁面３１とが接触する（隙間Ｓ２がゼロである）と、Ｏリング５０によるシール性が保証し難くなるためである。しかし、隙間Ｓ２で冷媒４０の直線状流れが生じると、主流ＭＳの流速が低下し、冷却性能が低下することになる。
【００３５】
そこで、上記した問題に対処すべく、各ピンフィン２０の先端２０ｂにゴム片（第３弾性変形部材）２１が組付けられている。このゴム片２１は、弾性変形することによって冷却ケース３０の下壁面３１を押圧している。これにより、天板１０と冷却ケース３０とを組付ける際に、隙間Ｓ２にゴム片２１を介在しつつ、Ｏリング５０によるシール性を保証することができる。そして、隙間Ｓ２にゴム片２１が介在されているため、隙間Ｓ２に冷媒４０の直線状流れが生じない。これにより、主流ＭＳの流速が増加し、主流ＭＳが各ピンフィン２０によって大きく乱れる。よって、乱流が生じ易くなり、冷却性能を向上させることができる。
【００３６】
また、各ゴム片２１の大きさは、平面視において、各ピンフィン２０の大きさ（径が約１〜３ｍｍ程度）と同程度である。即ち、各ゴム片２１は、上記特許文献１に記載されたようなシート状の冷媒流動防止部材１２１（図１８参照）ではない。このため、各ゴム片２１と冷媒４０との接触面積は、上記した冷媒流動防止部材１２１と冷媒との接触面積に比して、小さい。これにより、冷媒４０による各ゴム片２１の腐食は、冷媒流動防止部材１２１を用いた場合に比して、小さくなる。この結果、腐食によって異物が発生することを軽減することができる。
【００３７】
更に、各ゴム片２１と冷媒４０との接触面積が冷媒流動防止部材１２１と冷媒との接触面積に比して小さいため、各ゴム片２１による流動摩擦抵抗は、冷媒流動摩擦部材１２１による流動摩擦抵抗に比して、小さい。これにより、各ゴム片２１を用いた場合には、冷媒流動防止部材１２１を用いた場合に比して、主流ＭＳの流速の低下を抑えることができ、冷却性能を向上させることができる。なお、ゴムで構成されたゴム片２１に換えて、ウレタン樹脂やシリコン樹脂で構成された樹脂片（第３弾性変形部材）を用いても良い。
【００３８】
上述した冷却器４の作用効果について説明する。冷却ケース３０の流入孔３１ａから流入した冷媒４０は、各ピンフィン２０に当接する。これにより、冷媒４０の流れは分散して乱れ、乱流が生じる。この結果、熱交換が促進され、冷媒４０の冷却機能が発揮される。
【００３９】
ところで、冷却ケース３０の側壁面３２には、各突起３５が形成されている。このため、側壁面３２と各ピンフィン２０の端部分２０ａとの間の隙間Ｓ１で、流れ方向における冷媒４０の直線状流れが生じない。これにより、従来の冷却器に比して、各ピンフィン２０に当接して冷却機能を発揮する冷媒、即ち主流ＭＳの流速が増加する。この結果、主流ＭＳが各ピンフィン２０によって大きく乱れる。よって、この冷却器４によれば、乱流が生じ易くなり、冷却性能を向上させることができる。
【００４０】
次に、本発明に係る第１実施形態について、図９及び図１０を用いて説明する。図９は、第１実施形態の冷却ケース３０を示した斜視図である。図１０は、ゴムシート３６が設けられている場合の図８相当の断面図である。図９に示したように、冷却ケース３０の側壁面３２には、ゴムシート（第１弾性変形部材）３６が接着されている。なお、ゴムシート３６は、側壁面３２に接着しておらず、側壁面３２に接触するだけでも良い。
【００４１】
ゴムシート３６は、流れ方向に延びていて、シート状である。また、図９に示したように、ゴムシート３６の高さ寸法は、側壁面３２の高さ寸法、即ち冷却ケース３０の開口部３０ａの深さ寸法と同じである。このゴムシート３６は、弾性変形することにより、側壁面３２とピンフィン２０の端部分２０ａ（図１０において端部分２０Ｂａ）との間に介装されている。このゴムシート３６が、隙間Ｓ１（図６参照）で流れ方向における冷媒４０の直線状流れを防止する流動防止手段である。なお、ゴムで構成されたゴムシート３６に換えて、ウレタン樹脂やシリコン樹脂で構成された樹脂シート（第１弾性変形部材）を用いても良い。第１実施形態の冷却器のその他の構成については、上述した比較例の冷却器４の構成と同様であるため、その説明を省略する。
【００４２】
第１実施形態によれば、ゴムシート３６を冷却ケース３０の側壁面３２とピンフィン２０の端部分２０ａとの間に介装するだけであるため、流動防止手段を簡単に設けることができる。第１実施形態のその他の作用効果については、上述した比較例の冷却器４の作用効果と同様であるため、その説明を省略する。
【００４３】
次に、第２実施形態について、図１１〜図１３を用いて説明する。図１１は、天板１０に一体成形されているピンフィン２０を示した斜視図である。図１２は、図１１に示したＥ部分の拡大図である。図１３は、ゴムカバー３７が設けられている場合の図８相当の断面図である。
【００４４】
ゴムカバー（第２弾性変形部材）３７は、図１２及び図１３に示したように、ピンフィン２０の各端部分２０ａのうち冷却ケース３０の側壁面３２に最も近く且つ側壁面３２に対向する対向面２０ｃに組付けられている。即ち、ゴムカバー３７は、図１３において、第１，第３フィン群２０Ａ，２０Ｃの端部分２０Ａａ，２０Ｃａの周面に組付けられておらず、第２フィン群２０Ｂの端部分２０Ｂａの周面（対向面２０ｃ）に組付けられている。
【００４５】
ゴムカバー３７は、図１３に示したように、平面視においてＣ字状に形成されていて、冷却ケース３０の側壁面３２を押圧している。また、図１２に示したように、ゴムカバー３７の高さ寸法は、ピンフィン２０の高さ寸法と同じである。なお、ゴムカバー３７の高さ寸法は、側壁面３２の高さ寸法、即ち冷却ケース３０の開口部３０ａの深さ寸法と同じであっても良い。このゴムカバー３７が、隙間Ｓ１（図６参照）で流れ方向における冷媒４０の直線状流れを防止する流動防止手段である。なお、ゴムで構成されたゴムカバー３７に換えて、ウレタン樹脂やシリコン樹脂で構成された樹脂カバー（第２弾性変形部材）を用いても良い。第２実施形態の冷却器のその他の構成については、上述した比較例の冷却器４の構成と同様であるため、その説明を省略する。
【００４６】
第２実施形態によれば、ゴムカバー３７がシート状の弾性部材ではないため、ゴムカバー３７と冷媒４０との接触面積を小さくすることができる。これにより、冷媒４０によるゴムカバー３７の腐食を小さくすることができ、腐食によって異物が発生することを軽減できる。また、ゴムカバー３７がシート状の弾性部材でないため、ゴムカバーによる流動摩擦抵抗を小さくすることができる。これにより、主流ＭＳの流速の低下を抑えることができる。第２実施形態のその他の作用効果については、上述した比較例の冷却器４の作用効果と同様であるため、その説明を省略する。
【００４７】
次に、第３実施形態について、図１４〜図１７を用いて説明する。図１４は、第３実施形態の冷却器を示した斜視図である。図１５は、図１４に示したＦ−Ｆ方向から見た断面図である。図１４及び図１５に示したように、冷却ケース３０の底壁部ＢＷには、第２ケース６０が組付けられている。第２ケース６０は、上方が開口しているケースであり、ピンフィン２０の下方に設けられている。第２ケース６０の下壁部６１の中央には、冷媒４０が流入する流入孔６１ａが形成されている。ここで、図１６は、図１５に示したＧ部分の拡大図である。
【００４８】
図１６に示したように、冷却ケース３０の底壁部ＢＷには、側壁面３２とピンフィン２０の端部分２０ａとの間の隙間Ｓ１に連通する連通口３２ａが設けられている。この連通口３２ａの幅寸法は、約数百μｍ〜約１ｃｍ程度である。なお、連通口３２ａは、スリット状に形成されているが、丸孔であっても良い。この連通口３２ａにより、第２ケース６０内に流入した冷媒４０は、連通口３２ａから隙間Ｓ１に向けて噴流するようになっている。連通口３２ａから隙間Ｓ１に向けて流れる冷媒４０を副流ＮＳと呼ぶこととする。ここで、図１７は、副流ＮＳが生じている場合の図８相当の断面図である。
【００４９】
図１７に示したように、副流ＮＳは、第２フィン群２０Ｂの端部分２０Ｂａ（ピンフィン２０の端部分２０ａ）と側壁面３２との間で、図１７の紙面上方に向かって噴流している。この副流ＮＳの流速は、主流ＭＳの流速が大きく低下することを防止するため、主流ＭＳの流速に比して十分小さい。この副流ＮＳが、隙間Ｓ１（図１６参照）で流れ方向における冷媒４０の直線状流れを防止する流動防止手段である。これにより、乱流が生じ易くなり、冷却性能を向上させることができる。第３実施形態の冷却器のその他の構成は、上述した比較例の冷却器４の構成と同様であるため、その説明を省略する。
【００５０】
第３実施形態によれば、冷却ケース３０の側壁面３２とピンフィン２０の端部分２０ａとの間の隙間Ｓ１に新たな部材を設ける必要がない。このため、ピンフィン２０を冷却ケース３０に組付ける際に、流動防止手段による組付け性の悪化を防止することができる。第３実施形態のその他の作用効果は、上述した比較例の冷却器４の作用効果と同様であるため、その説明を省略する。
【００５１】
以上、本発明に係る冷却器において説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、各実施形態において、フィン部材としてピンフィン２０を用いたが、フィン部材としてコルゲートフィンを用いても良い。コルゲートフィンを用いる場合には、流れ方向から見たときに、フィンの山部及び谷部が垂直方向にオフセットしているコルゲートフィンを用いる。そして、冷却ケース３０の側壁面３２とコルゲートフィンにおいて側壁面３２に一番近い端部分（垂直方向における端部分）との間の隙間に流動防止手段を設ければ良い。
【符号の説明】
【００５２】
１                電力変換装置
２                半導体素子
３                絶縁基板
４                冷却器
１０              天板
２０              ピンフィン
２０ａ            端部分
２０ｂ            先端
２０ｃ            対向面
２１              ゴム片
３０              冷却ケース
３０ａ            開口部
３１              底壁面
３２              側壁面
３２ａ            連通口
３５              突起
３６              ゴムシート
３７              ゴムカバー
４０              冷媒
５０              Ｏリング
６０              第２ケース
ＭＳ              主流
ＮＳ              副流
Ｓ１，Ｓ２        隙間
ＢＷ              底壁部
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天板と冷却ケースとの間に配置されているフィン部材に対して冷媒が流れる冷却器において、
前記冷却ケースにおいて前記冷媒が流れる流れ方向に延びる側壁面と、前記フィン部材において前記側壁面に一番近い端部分との間の隙間で、前記流れ方向における前記冷媒の直線状流れを防止する流動防止手段が設けられ、
前記流動防止手段は、前記流れ方向に延びていて前記冷却ケースの側壁面と前記フィン部材の端部分との間に介装される第１弾性変形部材であることを特徴とする冷却器。
【請求項２】
天板と冷却ケースとの間に配置されているフィン部材に対して冷媒が流れる冷却器において、
前記冷却ケースにおいて前記冷媒が流れる流れ方向に延びる側壁面と、前記フィン部材において前記側壁面に一番近い端部分との間の隙間で、前記流れ方向における前記冷媒の直線状流れを防止する流動防止手段が設けられ、
前記流動防止手段は、前記フィン部材の端部分のうち前記冷却ケースの側壁面に対向する対向面に組付けられていて前記冷却ケースの側壁面を押圧する第２弾性変形部材であることを特徴とする冷却器。
【請求項３】
天板と冷却ケースとの間に配置されているフィン部材に対して冷媒が流れる冷却器において、
前記冷却ケースにおいて前記冷媒が流れる流れ方向に延びる側壁面と、前記フィン部材において前記側壁面に一番近い端部分との間の隙間で、前記流れ方向における前記冷媒の直線状流れを防止する流動防止手段が設けられ、
前記冷却ケースの底壁部には、前記隙間に連通していて前記隙間に向けて冷媒を供給する連通口が設けられ、
前記流動防止手段は、前記連通口から前記隙間に向けて流れる冷媒の流れであることを特徴とする冷却器。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載された冷却器において、
前記フィン部材は、前記天板に一体成形されていて前記天板に対向する前記冷却ケースの底壁面に向けて延びる複数のピンフィンであり、
前記複数のピンフィンの先端に、前記冷却ケースの底壁面を押圧する第３弾性変形部材がそれぞれ組付けられていることを特徴とする冷却器。
【国際調査報告】
2012114475.tif 000022
2012114475.tif 000023
2012114475.tif 000024
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