(57)【要約】【課題】接合部材自体を変形させることなく、容易且つ効率的に得ることが可能である熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器１０では、第１プレート１２と第２プレート１６との間に、複数の中間プレート１４が積層された積層体１８が配設され、積層体１８に冷媒を流通させる冷却通路２０が形成される。中間プレート１４には、貫通溝２６がそれぞれ設けられ、少なくとも２枚以上の中間プレート１４には、中間プレート１４の縁部から積層体１８の外方に延在する突片２８がそれぞれ設けられる。貫通溝２６同士が積層体１８の積層方向に連通することで冷却通路２０が形成される。突片２８同士が積層されることで固定部３２が形成される。第１プレート１２及び第２プレート１６の各々と積層体１８との積層面同士の間と、中間プレート１４の積層面同士の間のそれぞれは、有機系接着剤を介して気密又は液密に接着されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１プレートと第２プレートの間に冷媒を流通させる冷却通路が形成された熱交換器であって、
前記第１プレートと前記第２プレートとの間に、複数の中間プレートが積層された積層体が配設され、
前記中間プレートには、貫通溝がそれぞれ設けられ、少なくとも２枚以上の前記中間プレートには、該中間プレートの縁部から前記積層体の外方に延在する突片がそれぞれ設けられ、
前記貫通溝同士が、前記積層体の積層方向に連通することで前記冷却通路が形成され、
前記突片同士が積層されることで、位置決め固定に用いられる固定部が形成され、
前記第１プレート及び第２プレートの各々と前記積層体との積層面同士の間と、前記中間プレートの積層面同士の間のそれぞれは、有機系接着剤を介して気密又は液密に接着されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１記載の熱交換器において、
前記冷却通路に前記冷媒を供給する供給口及び前記冷却通路から前記冷媒を排出する排出口の少なくとも一方は、前記第１プレート及び前記第２プレートの少なくとも一方に設けられることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１プレートと第２プレートの間に冷媒が流通する冷却通路が形成され、第１プレート及び第２プレートの少なくとも一方を介して、前記冷媒と発熱体とを熱交換させる熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、比較的発熱量が大きいＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等が実装される電子部品等の発熱体を冷却するための熱交換器として、特許文献１に示すものが知られている。この熱交換器は、一端に開口が形成された筐体と、該開口を閉塞するとともに筐体の内部に冷媒を流通させるための冷却通路を形成する底板とを有する。そして、筐体及び底板の少なくとも一方の外壁と発熱体とが熱的に接続されることで、冷却通路を流通する冷媒と発熱体とが前記外壁を介して熱交換可能となる。
【０００３】
ここで、筐体と底板は、冷媒の漏れ等を回避するべく、互いに気密又は液密に接合される。具体的には、筐体の開口近傍の内壁面と、底板の端面とがろう付けによって接合される。ろう付けによる接合は、溶接等による接合とは異なり、筐体及び底板（接合部材）自体が変形する懸念を払拭できるため、該接合部材の変形に伴って前記外壁と発熱体との熱的接続が不十分になることや、発熱体に過大な荷重が生じること等を回避できる点で好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１７１０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、接合部材をろう付けによって接合する場合、例えば、接合部材の接合面を洗浄した後にフラックスを塗布する工程、接合部材を組み立てた状態で加熱炉に投入して加熱する工程、加熱した接合部にろうを押しつけ溶融させることで毛管作用によって接合面間にろうを浸透させる工程、接合部材の接合後に残留したフラックスを除去する工程等、複数の工程を経る必要があり煩雑である。このため、熱交換器を効率的に得ることが困難となり、製造コストも嵩んでしまう。
【０００６】
本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、接合部材自体を変形させることなく、容易且つ効率的に得ることが可能である熱交換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】
前記の目的を達成するために、本発明は、第１プレートと第２プレートの間に冷媒を流通させる冷却通路が形成された熱交換器であって、前記第１プレートと前記第２プレートとの間に、複数の中間プレートが積層された積層体が配設され、前記中間プレートには、貫通溝がそれぞれ設けられ、少なくとも２枚以上の前記中間プレートには、該中間プレートの縁部から前記積層体の外方に延在する突片がそれぞれ設けられ、前記貫通溝同士が、前記積層体の積層方向に連通することで前記冷却通路が形成され、前記突片同士が積層されることで、位置決め固定に用いられる固定部が形成され、前記第１プレート及び第２プレートの各々と前記積層体との積層面同士の間と、前記中間プレートの積層面同士の間のそれぞれは、有機系接着剤を介して気密又は液密に接着されたことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る熱交換器は、第１プレートと複数の中間プレートと第２プレートとを、それぞれの積層面同士の間に有機系接着剤を介在させた状態で積層し、該接着剤を硬化させることで得ることができる。つまり、接合部材である第１プレート、中間プレート、第２プレートはそれぞれ板状であり、これらの接合部材の積層面が接合面となる。この積層面は板状の接合部材の主面に設けられるため、例えば、上記の特許文献１のように底板の端面に接合面を設けるような場合に比して、大きい接合面積を確保することができる。したがって、積層面同士の間を、有機系接着剤を用いて十分強固に接合することが可能となる。
【０００９】
なお、ここでの有機系接着剤は、接合部材自体を変形させることなく前記積層面同士を接着することが可能なものを指し、例えば、常温硬化性の有機系接着剤、又は接合部材に変形が生じる温度よりも低温で硬化する加熱硬化性の有機系接着剤が挙げられる。このような有機系接着剤を用いて接合部材同士を接着しても、接合部材の変形が回避されるため、設定形状通りの熱交換器を高精度に得ることができる。したがって、この熱交換器は、第１プレート及び第２プレートの少なくとも一方と発熱体とを良好に熱的に接続して、熱交換させることができるため、電子部品のような精密機器からなる発熱体に対しても好適に適用することができる。
【００１０】
また、この熱交換器は、上記の通り、積層面同士の間に介在させた上記の接着剤を硬化させるのみの簡素な工程で接合部材を接合でき、ろう付け等の煩雑な工程を経る必要がない分、容易且つ効率的に得ることができ、ひいては、製造コストを低減することができる。
【００１１】
さらに、この熱交換器は、例えば、冷却対象である発熱体と熱的に接続可能となる位置に該熱交換器が固定される際に用いられる固定部が一体に設けられた状態で得られる。つまり、固定部を別途形成する工程や、該固定部を熱交換器に取り付ける工程等を省略することができるため、これによっても、熱交換器の製造効率を向上させることや、製造コストを低減することが可能になる。
【００１２】
さらにまた、上記の通り、この熱交換器では、中間プレートに設ける貫通溝の形状を設定するのみで、所望の形状の冷却通路を形成することができる。このため、例えば、プレス加工等を施した金属板や、複数のフィン等によって、冷却通路を形成するような場合に比して、該冷却通路の設計自由度を向上させることができる。同様に、中間プレートに設ける突片の形状や、突片を設ける中間プレートの枚数及び積層体中の位置を設定するのみで、所望の形状の固定部を形成することができる。これによって、熱交換器を固定する位置の形状等に応じて、種々の形状の固定部を容易に形成することができる。
【００１３】
上記の熱交換器において、前記冷却通路に前記冷媒を供給する供給口及び前記冷却通路から前記冷媒を排出する排出口の少なくとも一方は、前記第１プレート及び前記第２プレートの少なくとも一方に設けられることが好ましい。この場合、例えば、冷却通路の一端に連通するように第１プレート又は第２プレートの少なくとも一方に貫通孔を形成するのみで、熱交換器に冷媒の供給口を設けることができる。同様に、冷却通路の他端に連通するように第１プレート及び第２プレートの少なくとも一方に貫通孔を形成するのみで、熱交換器に冷媒の排出口を設けることができる。したがって、熱交換器を簡素な構成で一層容易に得ることが可能となり、さらなる製造効率の向上及び製造コストの低減を図ることが可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る熱交換器では、接合部材である第１プレート、中間プレート、第２プレートがそれぞれ板状であり、これらの積層面が接合面となるため、比較的大きい接合面積を確保することができる。これによって、積層面同士の間を有機系接着剤を用いても十分強固に接合することが可能となる。このような接着剤を用いることで、接合部材を変形させることなく、しかも、ろう付けのような煩雑な工程を経ることなく、接合部材を接合することができるため、熱交換器を容易且つ効率的に得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る熱交換器の外観斜視図である。
【図２】図１の熱交換器の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る熱交換器について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１７】
本発明に係る熱交換器は、例えば、車両等に搭載されるパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）を構成するインバータ等の比較的発熱量が大きい電子部品等の発熱体を冷却するものとして好適に用いることができる。しかしながら、この熱交換器は、上記の電子部品に限らず、種々の発熱体を冷却することが可能であり、例えば、エンジン冷却用のラジエータ、オイルクーラ、エアーコンディショナの熱交換部を冷却する冷却装置等としても適用することができる。
【００１８】
図１の外観斜視図に示すように、本実施形態に係る熱交換器１０は、第１プレート１２と、複数の中間プレート１４と、第２プレート１６とを有する。具体的には、第１プレート１２と第２プレート１６の間に、複数の中間プレート１４が積層された積層体１８が配設され、該積層体１８には、後述するように、冷媒を流通させる冷却通路２０が形成される。
【００１９】
また、第１プレート１２及び第２プレート１６の各々と積層体１８との積層面同士の間と、中間プレート１４の積層面同士の間のそれぞれは、有機系接着剤により気密又は液密に接着されている。有機系接着剤は、第１プレート１２、中間プレート１４、第２プレート１６（以下、これらを接合部材ともいう）を変形させることなく接着することが可能なものであれば、その種類は特に限定されない。この種の接着剤の一例としては、常温硬化性の有機系接着剤や、接合部材に変形が生じる温度よりも低温（例えば、１５０℃）で硬化する加熱硬化性の有機系接着剤が挙げられる。
【００２０】
また、接合部材同士を接着する工程を一層簡素化する観点からは、常温硬化性の有機系接着剤を用いることが好ましい。常温硬化性の有機系接着剤の一例としては、接着剤中の水分又は溶剤が蒸発することで硬化する溶液乾燥型、大気中の水分と反応して硬化する湿気硬化型、硬化剤の添加により硬化する硬化剤混合型（二液混合型）等が挙げられる。
【００２１】
第１プレート１２、中間プレート１４、第２プレート１６のそれぞれは、互いに略等しい大きさの板形状であり、その材料としては、熱伝導性に優れ軽量である等の観点からアルミニウム又はアルミニウム合金を用いることが好ましい。また、冷却通路２０に流通させる冷媒は、気体であっても液体であってもよく、その種類は特に限定されない。
【００２２】
次に、図２の分解斜視図を合わせて参照しつつ、熱交換器１０の各構成要素について具体的に説明する。第１プレート１２には、例えば、冷却通路２０における冷媒の入口側の端部２０ａと連通する供給口２２が形成されている。
【００２３】
複数の中間プレート１４のそれぞれは、冷却通路２０の平面形状と略等しい形状の貫通溝２６が設けられる。また、少なくとも２枚以上の中間プレート１４には、該中間プレート１４の縁部から積層体１８の外方に延在する突片２８がそれぞれ設けられる。突片２８には、例えば、ボルト（不図示）等を挿通することが可能な取付孔３０が形成されている。
【００２４】
つまり、積層体１８では、複数の中間プレート１４の貫通溝２６同士が、積層方向に連通することによって、冷却通路２０が形成される。また、複数の突片２８が積層されることで、取付孔３０が積層方向に連通した固定部３２が形成される。固定部３２は、冷却対象である発熱体（不図示）と熱的に接続可能となる位置に熱交換器１０を固定する際、例えば、取付孔３０を介したボルト止め等を可能とする。
【００２５】
なお、図１及び図２には、熱交換器１０が２枚の中間プレート１４を備え、該中間プレート１４の各々に２つの突片２８が設けられた実施形態が記載されている。しかしながら、中間プレート１４の枚数は、３枚以上の複数であってもよい。この場合、全ての中間プレート１４に突片２８を設けてもよいし、少なくとも２枚以上の中間プレート１４に選択的に突片２８を設けてもよい。すなわち、突片２８が設けられていない中間プレート１４を備えていてもよい。例えば、積層体１８の積層方向における、突片２８が設けられた中間プレート１４の位置を調整することで、該積層方向における固定部３２の位置を調整することが可能になる。また、突片２８の個数も２つに限定されるものではない。
【００２６】
第２プレート１６には、例えば、冷却通路２０における冷媒の出口側の端部２０ｂと連通する排出口３４が形成されている。
【００２７】
基本的には上記のように構成される熱交換器１０は、上記の通り、固定部３２を用いて発熱体と熱的に接続可能となる位置に固定される。また、供給口２２及び排出口３４に、例えば、流入用パイプ及び流出用パイプ（何れも不図示）の一端側がそれぞれ圧入等により気密又は液密に接合される。
【００２８】
これらの流入用パイプ及び流出用パイプの他端側は、冷却装置の冷媒を循環させるポンプ等の機器類（不図示）とそれぞれ接続される。つまり、供給口２２から冷却通路２０に冷媒が供給される。そして、この冷媒は、第１プレート１２及び第２プレート１６の少なくとも一方を介して、発熱体と熱交換しつつ、冷却通路２０を流通した後、排出口３４から排出される。
【００２９】
なお、熱交換器１０では、第１プレート１２及び第２プレート１６の何れか一方側のみを発熱体と熱的に接続してもよいし、第１プレート１２側及び第２プレート１６側の両方を発熱体と熱的に接続してもよい。具体例として、熱交換器１０をＰＣＵ（不図示）に適用した場合、例えば、第１プレート１２側をインバータ（不図示）と熱的に接続し、第２プレート１６側をコンバータ（不図示）と熱的に接続してもよい。この場合、インバータ及びコンバータの両方の発熱体を熱交換器１０によって冷却することが可能となる。
【００３０】
以下、本実施形態に係る熱交換器１０の作用効果を、該熱交換器１０の製造方法との関係で説明する。先ず、第１プレート１２と、複数の中間プレート１４と、第２プレート１６のそれぞれの積層面となる部位に、有機系接着剤を塗布する。次に、第１プレート１２と、複数の中間プレート１４と、第２プレート１６とを積層することで、貫通溝２６を積層方向に連通させて冷却通路２０を形成する。また、冷却通路２０の端部２０ａ、２０ｂの各々に供給口２２及び排出口３４を連通させる。さらに、突片２８を、互いの取付孔３０が連通するように積層して固定部３２を形成する。
【００３１】
次に、上記の接着剤を、その種類に応じた方法で硬化させることで、第１プレート１２と、複数の中間プレート１４（積層体１８）と、第２プレート１６とを気密又は液密に接合する。これによって、熱交換器１０を得ることができる。
【００３２】
すなわち、熱交換器１０では、接合部材である第１プレート１２と、中間プレート１４と、第２プレート１６とがそれぞれ板状であり、これらの積層面が接合面となるため、比較的大きい接合面積を確保することができる。これによって、有機系接着剤を用いても積層面同士の間を十分強固に接合することが可能となる。
【００３３】
このような接着剤を用いることによって、接合部材に変形が生じるような高温での加熱や荷重の付加を行うことなく、該接合部材を接合できるため、設定形状通りの熱交換器１０を高精度に得ることができる。したがって、この熱交換器１０は、第１プレート１２及び第２プレート１６の少なくとも一方と発熱体とを良好に熱的に接続して、熱交換させることができ、電子部品のような精密機器からなる発熱体に対しても好適に適用することができる。
【００３４】
また、上記の通り、積層面同士の間に介在させた上記の接着剤を硬化させるのみの簡素な工程で接合部材を接合して、熱交換器１０を得ることができる。つまり、ろう付け等の煩雑な工程を経る必要がない分、容易且つ効率的に熱交換器１０を得ることができ、ひいては、製造コストを低減することが可能になる。
【００３５】
さらに、熱交換器１０は、固定部３２が一体に設けられた状態で得られるため、例えば、固定部３２を熱交換器１０とは別に形成する工程や、該固定部３２を熱交換器１０に取り付ける工程等を省略することができる。これによっても、熱交換器１０の製造効率を向上させることや、製造コストを低減することが可能になる。
【００３６】
上記の通り、熱交換器１０では、中間プレート１４に設ける貫通溝２６の形状を設定するのみで、所望の形状の冷却通路２０を形成することができる。このため、例えば、プレス加工等を施した金属板や、複数のフィン等によって、冷却通路２０を形成するような場合に比して、該冷却通路２０の設計自由度を向上させることができる。
【００３７】
また、中間プレート１４に設ける突片２８の形状や配置、突片２８を設ける中間プレート１４の枚数及び積層体１８の積層方向における位置を調整するのみで、所望の形状の固定部３２を形成することができる。このため、熱交換器１０を固定する位置の形状等に応じて、種々の形状の固定部３２を容易に形成することができる。
【００３８】
なお、本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは勿論である。
【００３９】
例えば、上記の実施形態では、第１プレート１２に供給口２２を設け、第２プレート１６に排出口３４を設けることとした。これによって、熱交換器１０を簡素な構成で一層容易に得ることが可能となり、製造効率の向上及び製造コストの低減を図ることができる。
【００４０】
しかしながら、供給口２２及び排出口３４は、熱交換器１０の形態や、熱交換器１０の周囲の構成等に応じて、必要な箇所に設けることができ、例えば、積層体１８の側壁等に設けてもよい。このような熱交換器１０を得る場合、例えば、積層体１８の側壁の供給口２２及び排出口３４を形成する箇所に対応する中間プレート１４の縁部に、貫通溝２６に連通する切欠等を設けておけばよい。
【００４１】
また、上記の実施形態では、固定部３２を形成するための突片２８を中間プレート１４にのみ設けたが、第１プレート１２及び第２プレート１６の少なくとも一方に対しても同様にして突片２８を設けることが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１０…熱交換器                        １２…第１プレート
１４…中間プレート                    １６…第２プレート
１８…積層体                          ２０…冷却通路
２０ａ、２０ｂ…端部                  ２２…供給口
２６…貫通溝                          ２８…突片
３０…取付孔                          ３２…固定部
３４…排出口
【図１】
2018009727.tif 000003
【図２】
2018009727.tif 000004