(57)【要約】【課題】簡単な構造で通風ダクトの強度を向上でき、通風ダクトに生じる振動を低減することができる冷却器を提供する。【解決手段】冷却器１００の通風ダクト５は、板材を曲げて形成され一対の側壁部５１の上端を天板部５２で連結してなるカバー部材５４と、カバー部材５４の両側壁部５１の下端部をベースブロック１に接続する一対のチャンネル５５と、パイプ３の下端を貫通した状態で支持しカバー部材５４に接続される下部連結板５６と、パイプ３の上端を貫通した状態で支持しカバー部材５４に接続される上部連結板５７とを有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体が装着されるベースブロックと、該ベースブロックの前記発熱体の装着面とは他方面に埋設され冷媒が収容された複数のタンクと、該タンクの側面に相互に平行に立設した状態で接続される複数のパイプと、複数の前記パイプを貫通させた状態で該パイプに取り付けられた複数の放熱フィンと、前記ベースブロックに取り付けられ前記パイプ及び前記放熱フィンの周囲を囲んで前記タンクの長手方向に沿った送風路を形成する通風ダクトとを備え、前記通風ダクトは、板材を曲げて形成され一対の側壁部の上端を天板部で連結してなるカバー部材と、前記カバー部材の両側壁部の下端部を前記ベースブロックに接続する一対のチャンネルと、前記パイプの下端を貫通した状態で支持し前記カバー部材に接続される下部連結板と、前記パイプの上端を貫通した状態で支持し前記カバー部材に接続される上部連結板とを有する構成とさ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、電気車両等のパワートランジスタやサイリスタ等の半導体素子を利用した制御機器等の冷却に使用する冷却器に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワートランジスタやサイリスタ等の半導体素子を利用した制御機器等の冷却に使用する冷却器として、例えば特許文献１及び特許文献２に示すようなパイプを用いた冷却器が知られている。
特許文献１に記載の冷却器は、半導体素子等の発熱体の熱を受けるベースブロック（受熱用ブロック）に、断面積の大きな複数本のタンクを埋設するとともに、タンクの露出部分の側面に複数の細いパイプを立設させ、そのパイプに複数のフィンを取り付けた構成とされ、発熱体の熱を外気によって冷却することができるようになっている。
【０００３】
また、特許文献２に記載の冷却器（冷却装置）は、ベースブロック（受熱板）の外面側に、内部に冷媒を流通する複数のパイプの一端部が取り付けられるとともに、各パイプの他端部に複数の放熱フィンが取り付けられた構成とされており、特許文献１の冷却器と同様に、発熱体の熱を外気により冷却することができる。
そして、このような冷却器においては、多くの場合、放熱フィンの周囲を通風ダクトで覆うことにより、車両走行時に通風ダクト内に外気を良好に送風して冷却できるようになっている。なお、特許文献２に記載される冷却器においては、通風ダクト内に外気を強制的に送風する送風ファンを設けることで、車両の走行、停止に関わらず一定の冷却作用を確保することができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４‐１２５３８１号公報
【特許文献２】特許第２７５９５８７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、上記のような通風ダクトを用いた構造の冷却器においては、車両の走行時に通風ダクトが振動して、割れ等の破損が生じることがあった。そこで、従来から、通風ダクトの外側に強め輪となるアングル等の強度部材を溶接する等して、振動を抑制するための種々の対策がなされている。しかし、車両の高速化等によって通風ダクトに生じる振動条件はより一層過酷なものとなってきており、振動を抑えるための通風ダクトのさらなる強度向上が求められている。
【０００６】
また、特許文献２に記載の冷却器においては、パイプの放熱フィン側の端部を連結部材で連結して固定部（通風ダクト等）に支持することにより、走行風によるパイプの振動を抑制することが記載されているが、通風ダクトが振動する環境下では、通風ダクトの振動によってパイプを破損するおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、簡単な構造で通風ダクトの強度を向上でき、通風ダクトに生じる振動を低減することができる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】
【０００８】
本発明の冷却器は、発熱体が装着されるベースブロックと、該ベースブロックの前記発熱体の装着面とは他方面に埋設され冷媒が収容された複数のタンクと、該タンクの側面に相互に平行に立設した状態で接続される複数のパイプと、複数の前記パイプを貫通させた状態で該パイプに取り付けられた複数の放熱フィンと、前記ベースブロックに取り付けられ前記パイプ及び前記放熱フィンの周囲を囲んで前記タンクの長手方向に沿った送風路を形成する通風ダクトとを備え、前記通風ダクトは、板材を曲げて形成され一対の側壁部の上端を天板部で連結してなるカバー部材と、前記カバー部材の両側壁部の下端部を前記ベースブロックに接続する一対のチャンネルと、前記パイプの下端を貫通した状態で支持し前記カバー部材に接続される下部連結板と、前記パイプの上端を貫通した状態で支持し前記カバー部材に接続される上部連結板とを有する構成とされていることを特徴とする。
【０００９】
冷却器の冷却部は、ベースブロック、タンク、パイプ及び放熱フィンにより構成されているが、これらの冷却部は、板材を折り曲げて形成された通風ダクトよりも剛性が高いものとなっている。
そして、通風ダクトは、下部連結板及び上部連結板によってパイプと接続状態とされており、全体の剛性が高められている。また、下部連結板及び上部連結板に複数のパイプを貫通させた状態で支持することにより、通風ダクトとパイプを安定した状態で固定することができる。
したがって、通風ダクトに生じる振動を低減することができる。
【００１０】
また、連結板を設けるという簡単な構造により強度を向上させることができ、通風ダクトの外側にアングル等の強度部材を溶接する等の複雑な作業を必要としないので、通風ダクトの外観の意匠性を向上させることもできる。
さらに、通風ダクトの下部連結板により、放熱フィンが配置される送風路とその下方空間とが区切られており、外気が送風路を通る際に付着する雨水等の水分がベースブロックに付着することが防止される。このため、ベースブロックに装着される電子部品（発熱体）と水分との接触が確実に防止され、雨水等による電子部品の故障を回避することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、通風ダクトの内側に連結板を設けるという簡単な構造で通風ダクトの強度を向上でき、通風ダクトに生じる振動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態の冷却器を示す正面図である。
【図２】図１に示す冷却器の左側面図である。
【図３】図１に示す冷却器の上面図である。
【図４】図３のＡ‐Ａ線に沿う断面図である。
【図５】タンクに立設したパイプを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の冷却器の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１から図４は、本発明の一実施形態の冷却器１００を示している。この冷却器１００は、図１及び図４に示すように、発熱体９が装着されるベースブロック１と、そのベースブロック１に装着される発熱体９の装着面１１とは他方面（反対面）１２に埋設される複数のタンク２と、タンク２の側面に立設した状態で接続される複数のパイプ３と、複数のパイプ３を貫通させた状態とし、これらパイプ３に取り付けられた複数の放熱フィン４と、ベースブロック１に取り付けられ、パイプ３及び放熱フィン４の周囲を囲んでタンク２の長手方向に沿った送風路５０を形成する通風ダクト５とを備える。
【００１４】
ベースブロック１は、熱伝導性に優れる熱容量の大きなアルミニウムや銅等の金属により形成されている。そして、ベースブロック１は、下面側の装着面１１に電子部品等の発熱体９が装着され、その発熱体９の装着面１１とは他方面１２に、タンク２が埋設されている。
【００１５】
タンク２は、図４に示すように、断面が円形状のパイプで形成されている。そして、タンク２の側面に、複数の細いパイプ３が立設して設けられている。パイプ３は、図５に示すように、各パイプ２の側面（図４では上面）に一定間隔をおいて相互に平行（一列）に並べられている。タンク２とパイプ３とは、内部空間を一体としてろう付けにより接合され、内部に水やパーフルオロカーボン等の冷媒が収容されている。
これらタンク２及びパイプ３は、アルミニウム又は銅により形成されている。
【００１６】
このように、複数のパイプ３が取り付けられたタンク２を、図１及び図４に示すように、ベースブロック１に複数個並列に配置することにより、パイプ３をマトリクス状に配置している。なお、タンク２の半分以上がベースブロック１に埋め込まれた状態とされ、はんだ付け等によりベースブロック１とタンク２とが一体に接合されている。このため、ベースブロック１とタンク２との間の熱移動が円滑に行われるようになっている。
【００１７】
また、パイプ３には、熱伝導率に優れたアルミニウムや銅からなる薄い板状の放熱フィン４が、パイプ３を貫通させた状態で串刺しにされたように複数枚重ねて取り付けられている。放熱フィン４には、薄板の所定位置に、例えばバーリング加工等により形成された複数の貫通孔（図示略）が設けられており、これらの貫通孔にパイプ３を圧入することにより、放熱フィン４は各ヒートシンク３と一体に取り付けられている。なお、パイプ３を拡管することにより放熱フィン４を取り付けることもできる。
【００１８】
通風ダクト５は、図４に示すように、板材を曲げて形成され、一対の側壁部５１の上端を天板部５２で連結してなるカバー部材５４と、カバー部材５４の両側壁部５１の下端部をベースブロック１に接続する一対のチャンネル５５と、パイプ３の下端を貫通した状態で支持しカバー部材５４に接続される下部連結板５６と、パイプ３の上端を貫通した状態で支持しカバー部材５４に接続される上部連結板５７とを有する構成とされる。
なお、カバー部材５４の両側壁部５１の下端部には、つば部５３が設けられており、このつば部５３をチャンネル５５と締結することにより、チャンネル５５を介してカバー部材５４をベースブロック１に固定する構成とされている。
【００１９】
下部連結板５６及び上部連結板５７には、パイプ３を通す複数の貫通孔（図示略）が設けられており、下部連結板５６及び上部連結板５４は、貫通孔にパイプ３を貫通させた状態でカバー部材５４の両側壁部５１に接続されている。なお、放熱フィン４は、これら下部連結板５６と上部連結板５７との間に配置されている。また、下部連結板５６及び上部連結板５７の貫通孔は、バーリング加工等により形成することができる。
【００２０】
また、チャンネル５５は、溝型により形成されており、開口部を外方に向けた状態でベースブロック１の上に、平行に固定される。そして、チャンネル５５に下部連結板５６を載置するとともに、下部連結板５６にカバー部材５４のつば部５３を重ねて配置することにより、下部連結板５６がチャンネル５５とカバー部材５４のつば部５３との間に挟まれた状態で固定されるようになっている。
また、本実施形態においては、図１及び図４に示すように、通風ダクト５のカバー部材５４を構成する側壁部５１と天板部５２とは、１枚の板材をコの字状に成形することにより一体に形成されており、両チャンネル５５の間を跨ぐように取り付けられている。
【００２１】
通風ダクト５とベースブロック１とで囲まれた空間は、下部連結板５６によって、放熱フィン４が配置される送風路５０と、その下方の空間５５とに区切られている。また、送風路５０の両端部（入口及び出口）には、フランジ状の継手板６が設けられている。
【００２２】
また、本実施形態の冷却器１００は、次のように組み立てることができる。
まず、図５に示すように、タンク２とパイプ３とを一体に接合しておく。そして、ベースブロック１には、予め所定位置にタンク２を嵌め込むための凹溝（図示略）を形成しておく。
【００２３】
次に、側壁部５１と天板部５２とが一体に形成されたカバー部材５４に、上部連結板５７をボルト８３で固定する。そして、この上部連結板５７が固定されたカバー部材５４を、ベースブロック１に被せる。この際、上部連結板５７の貫通孔にパイプ３の上端を圧入することにより、パイプ３と上部連結板５７とが互いに支持された状態となる。
最後に、チャンネル５５、下部連結板５６、カバー部材５４のつば部５３をボルト８２で締結して、下部連結板５６を、チャンネル５５とカバー部材５４との間に挟んだ状態で固定することにより、冷却器１００を組み立てることができる。
【００２４】
このように構成された冷却器１００においては、発熱体９から発生した熱がベースブロック１に伝わり、さらにベースブロック１からタンク２に伝わってタンク２内の冷媒を蒸発させる。蒸発した冷媒は、パイプ３内を上昇し、熱はパイプ３を介して放熱フィン４を伝わって大気中に放出される。そして、パイプ３内を上昇した冷媒は、熱を放出した後、凝縮してパイプ３内を降下して、タンク２内に戻る。冷媒がこのような循環を繰り返すことにより、発熱体９から発生する熱を大気中に放出して、発熱体９の温度上昇を抑えて安定した性能を発揮させることができるようになっている。
【００２５】
本実施形態の冷却器１００においては、通風ダクト５は、カバー部材５４の両側壁部５１が、下部連結板５６及び上部連結板５７によって、パイプ３と接続状態とされており、通風ダクト５の下部から上部にかけて全体の剛性が高められている。また、下部連結板５６及び上部連結板５７に複数のパイプ３を貫通させた状態で支持することにより、通風ダクト５とパイプ３を安定した状態で固定することができる。
したがって、通風ダクト５に生じる振動を低減することができる。
【００２６】
また、送風路５０内に連結板を設けるという簡単な構造により、通風ダクト５の強度を向上させることができ、通風ダクト５の外側にアングル等の強度部材を溶接する等の複雑な作業を必要としないので、通風ダクト５の外観の意匠性を向上させることもできる。
さらに、通風ダクト５の下部連結板５６により、放熱フィン４が配置される送風路５０とその下方空間５８とが区切られており、外気が送風路５０を通る際に付着する雨水等の水分がベースブロック１に付着することが防止される。このため、ベースブロックに装着される電子部品（発熱体９）と水分との接触が確実に防止され、雨水等による電子部品の故障を回避することができる。
【００２７】
また、上記本実施形態の冷却器１００を実際に作製し、振動付加試験を行ったところ、従来の冷却器（下部連結板５６と上部連結板５７が無く、通風ダクト５の外側を強め輪により支持した構造）に対して発生する応力が約半分に抑えられ、通風ダクト５全体の強度を向上できることが確認できた。
【００２８】
なお、本発明は上記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、放熱フィン４は、上記実施形態にように、全部のパイプ３を貫通させた状態で取り付ける構成とする他、いくつかのブロックに分けて、複数個のパイプ３毎に分けて取り付ける構成とすることもできる。
【符号の説明】
【００２９】
１  ベースブロック
２  タンク
３  パイプ
４  放熱フィン
５  通風ダクト
６  継手板
９  発熱体
１１  装着面
１２  他方面
５０  送風路
５１  側壁部
５２  天板部
５３  つば部
５４  カバー部材
５５  チャンネル
５６  下部連結板
５７  上部連結板
５８  下方空間
８１〜８３  ボルト
１００  冷却器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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