(57)【要約】【課題】簡便で工程管理が容易な製造方法によって、冷媒の圧力損失を低減することができる冷却器を提供することである。【解決手段】ＨＶインバータ用冷却器１０は、２面ロウ付けされた天板１３と底板１４とを含み、天板１３と底板１４との間に冷媒流通部１５が形成された冷却器本体１１と、導入パイプ１２ａ及び排出パイプ１２ｂと、を備え、冷却器本体１１に設置される発熱体である半導体素子５０を冷却する冷却器であって、冷却器本体１１の側面部１８には、導入パイプ１２ａ（排出パイプ１２ｂ）が挿入可能な開口２０が形成され、導入パイプ１２ａは、開口２０に挿入された状態で冷却器本体１１の側面部１８に２面ロウ付けされる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板面が互いに平行に配置され２面ロウ付けされた天板と底板とを含み、天板と底板との間に冷媒流通部が形成された平板形状の冷却器本体と、
冷却器本体に取り付けられ、冷媒流通部に冷媒を導入し流通させるためのパイプと、
を備え、冷却器本体に設置される発熱体を冷却する冷却器において、
冷却器本体の側面部には、パイプが挿入可能な開口が形成され、
パイプは、当該開口に挿入されて冷却器本体の側面部に２面ロウ付け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、冷却器に関し、特に、ハイブリッド車両に搭載されるインバータ用の冷却器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動機を駆動源として搭載したハイブリッド車両等の電動車両が普及してきた。一般的なハイブリッド車両には、電動機の他に、充放電可能なバッテリ、バッテリの直流電力を電動機駆動用の三相交流電力に変換等するインバータなどが搭載されている。インバータは、半導体素子のスイッチング動作によって電力変換を行うものであり、スイッチング動作によって半導体素子が発熱する。故に、この熱を除去して半導体素子の過熱を防止するために冷却器が取り付けられる。一般的なインバータ用の冷却器は、内部に冷媒の冷媒流通部が形成された平板形状（パネル形状）の冷却器本体と、冷却器本体に取り付けられ、冷媒を冷媒流通部に導入・冷媒流通部から排出するためのパイプと、から構成されている。
【０００３】
ここで、図４を用いて、従来のインバータ用冷却器の一例について説明する。図４（ａ）は、冷却器本体１００において導入パイプ１０１が取り付けられる部分を示す図であり、図４（ｂ）は、当該部分の断面を示す図である。同図に示すように、従来のインバータ用冷却器では、導入パイプ１０１が、冷却器本体１００の上面に取り付けられている。したがって、図４（ｂ）を見ればよく解るように、冷媒流通部１０３に導入される冷媒の流れは、導入パイプ１０１の接合部において急峻に変化する。
【０００４】
また、本発明に関連する技術として、冷却器のパイプ取り付け構造が特許文献１に開示されている。特許文献１には、断面半円状の溝部（３）が形成された互いに整合する一対のプレート（４）を有し、溝部（３）に出入口パイプ（５）が嵌着されて、それら各部品の各接触部間が互いにロウ付け固定された冷却器のパイプ取付け構造が開示されている。また、特許文献１には、溝部（３）の弧状スリット（８）に第２突条（７）が嵌着し且つ、第１突条（６）が溝部（３）の縁に接触した状態で一対のプレート（４）が組み立てられると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８‐２１１１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の技術（従来の冷却器）には、次のような問題がある。例えば、図４に示すインバータ用冷却器では、パイプ（導入パイプ１０１）の接合部における冷媒流れの変化が急峻（図４（ｂ）参照）であるため圧力損失が大きく、また、パイプを正確にロウ付けするためにはパイプを冶具で固定しながらロウ付けする必要がある等の問題がある。
【０００７】
また、特許文献１に記載されたパイプ取付け構造では、天板、底板に相当する２枚のプレートにパイプを挟んだ状態でロウ付けされるので、ロウ付け精度を確保するためには、各部材について厳格な寸法公差が求められるという問題がある。当該構造では、３つの部材が１点に組み合わさる点、即ち、各部材に由来する３つの面をロウ付けする３面ロウ付けが存在するため、隙間管理（工程管理）は容易ではない。
【０００８】
本発明の目的は、簡便で工程管理が容易な製造方法によって、冷媒の圧力損失を低減することができる冷却器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る冷却器は、板面が互いに平行に配置され２面ロウ付けされた天板と底板とを含み、天板と底板との間に冷媒流通部が形成された平板形状の冷却器本体と、冷却器本体に取り付けられ、冷媒流通部に冷媒を導入し流通させるためのパイプと、を備え、冷却器本体に設置される発熱体を冷却する冷却器において、冷却器本体の側面部には、パイプが挿入可能な開口が形成され、パイプは、当該開口に挿入されて冷却器本体の側面部に２面ロウ付けされていることを特徴とする。
【００１０】
ここで、天板又は底板の端部が板面に対して略垂直となるように曲げ加工されて、冷却器本体の側面部を形成することが好ましい。例えば、底板の端部が曲げ加工されて側面部を形成し、当該側面部と天板とが２面ロウ付けされることで密閉された内部空間である冷媒流通部が形成される。この場合、パイプは、底板に２面ロウ付けされることになる。なお、パイプは円筒形状を有し、開口はパイプ形状に適合する円形開口であることが好ましい。
【００１１】
上記構成によれば、パイプを冷却器本体の側面部（例えば、底板の一部）に形成された開口に挿入した状態（横ざしした状態）で２面ロウ付けできるので、パイプを冶具で固定することなく容易にロウ付けすることができる。また、２面ロウ付けにおいては、３面ロウ付けほど各部材に厳格な寸法公差が要求されないので、工程管理の負荷を軽減することができる。さらに、パイプが冷却器本体の側面部に横ざしされるため、パイプの接合部における冷媒流れの急峻な変化を抑制でき圧力損失を低減することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る冷却器によれば、簡便で工程管理が容易な製造方法によって、冷媒の圧力損失を低減することができる。即ち、本発明に係る冷却器は、冷媒流れの急峻な変化を抑制でき、且つ簡便で高精度なロウ付けが可能であるパイプの接合形態を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態であるＨＶインバータ用冷却器を模式的に示す図である。
【図２】図１に示すＨＶインバータ用冷却器において、導入パイプ及び導入パイプが取り付けられる冷却器本体の一部を拡大した図である。
【図３】図２のＡ‐Ａ線断面図である。
【図４】従来技術の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る冷却器の実施形態について、図面を用いて以下詳細に説明する。なお、本実施形態では、一例として、ハイブリッド車両のインバータ用冷却器１０（以下、ＨＶインバータ用冷却器１０とする）について説明する。
【００１５】
図１に示すように、ＨＶインバータ用冷却器１０は、冷却器本体１１と、冷却器本体１１に取り付けられる２本のパイプ（導入パイプ１２ａ及び排出パイプ１２ｂ）と、から構成される。ＨＶインバータ用冷却器１０の冷却器本体１１は、図１（ａ）に示すように、上方（天面部１６側）から見ると矩形形状を有している。そして、導入パイプ１２ａ及び排出パイプ１２ｂは、当該矩形形状の短辺に、各パイプの長手方向が矩形形状の長辺方向に沿うように取り付けられている。また、ＨＶインバータ用冷却器１０の冷却器本体１１は、図１（ｂ）に示すように、所定の厚みを有する平板形状（パネル形状）である。
【００１６】
冷却器本体１１は、半導体素子５０が設置される天板１３と、天板１３に対向して設けられる底板１４と、を含み、天板１３と底板１４との間に冷媒が流通する冷媒流通部１５（図３参照）が形成された平板形状の所謂ヒートシンクである。冷却器本体１１を構成する天板１３及び底板１４は、それぞれの板面が平行に配置され、ロウ付けにより互いに接合されている。ここで、板面とは、天板１３及び底板１４において、面積の大きな平坦面を意味し、厚み方向に沿う４つの側面と区別される。なお、天板１３の板面が冷却器本体１１の天面部１６であり、底板１４の板面が冷却器本体１１の底面部１７である。
【００１７】
具体的には、底板１４の端部が曲げ加工され、その曲げ加工された部分と天板１３とがロウ付けされる。即ち、底板１４の端部が曲げ加工されて側面部１８を形成し、当該側面部１８と天板１３とが２面ロウ付けされることで密閉された内部空間である冷媒流通部１５が形成される。このように、天板１３と底板１４とは、その間にパイプを挟むことなく両部材の２面が接触して２面ロウ付けされる。
【００１８】
天板１３には、その板面上、即ち、冷却器本体１１の天面部１６上に半導体素子５０が設置される。半導体素子５０は、スイッチング動作により発熱する発熱体であって、絶縁基板５１を介してロウ付けにより接合される。半導体素子５０としては、通常、電動機駆動用素子、発電機駆動用素子、昇圧機能用素子が挙げられ、それぞれに別けて、複数の絶縁基板５１上に搭載される。
【００１９】
底板１４には、その端部の曲げ加工された部分に導入パイプ１２ａ及び排出パイプ１２ｂが取り付けられる。なお、詳しくは後述の図３に示すように、導入パイプ１２ａ及び排出パイプ１２ｂが取り付けられる部分には、パイプ形状に適合した開口２０が形成されており、各パイプは当該開口２０に挿入されて取り付けられる。底板１４の曲げ加工された部分は、冷却器本体１１の側面部１８であるから、導入パイプ１２ａ及び排出パイプ１２ｂは、冷却器本体１１の側面部１８に取り付けられていることを意味する。図１（ｂ）からよく解るように、導入パイプ１２ａ及び排出パイプ１２ｂは、冷却器本体１１の長手方向に沿うように側面部１８に横ざしされている。
【００２０】
冷媒流通部１５は、天板１３及び底板１４との間に挟まれた冷媒が流通する密閉空間である。冷媒流通部１５には、冷媒の流れ規定する図示しないフィンが設けられる。フィンは、波板形状を有しており、波板形状の各頂部が天板１３及び底板１４にそれぞれロウ付けにより接合されている。また、冷却器本体１１には、図示しないハイブリッド車両にボルト等を用いて固定するための締結部１９も設けられている。
【００２１】
冷却器本体１１の側面部１８にロウ付けされる導入パイプ１２ａ及び排出パイプ１２ｂは、冷媒流通部１５に冷媒を導入し流通させるための部材である。導入パイプ１２ａ及び排出パイプ１２ｂは、例えば、矩形形状を有する冷却器本体１１の対向する短辺に、対角に取り付けられる。導入パイプ１２ａには、図示しない冷媒タンクにつながる供給管が接続され、冷媒は、導入パイプ１２ａから冷媒流通部１５に導入される。そして、冷媒流通部１５を流れた冷媒は、冷媒タンクにつながる戻し管が接続された排出パイプ１２ｂから排出される。なお、冷媒としては、腐食防止性能・凍結防止性能を有するＬＬＣ（ロングライフクーラント）を使用することができる。
【００２２】
ここで、図２及び図３を用いて、導入パイプ１２ａの取り付け構造について詳細に説明する。図２は、導入パイプ１２ａ及び導入パイプ１２ａが取り付けられる冷却器本体１１の一部を拡大した図であり、図３は、図２のＡ‐Ａ線断面図である。なお、ここでは、導入パイプ１２ａのみを示すが、ＨＶインバータ用冷却器１０において、排出パイプ１２ｂの取り付け構造は、導入パイプ１２ａの取り付け構造と同じである。
【００２３】
図２及び図３に示すように、導入パイプ１２ａの直径は、冷媒流通部１５の厚みよりもやや大きいため、導入パイプ１２ａが取り付けられる部分の天板１３は上方に曲げ加工されると共に、底板１４も天板１３の形状に沿うように加工されて、導入パイプ１２ａの取り付け部分を確保している。なお、導入パイプ１２ａの直径や冷媒流通部１５の厚み等は、必要に応じて適宜変更することができる。
【００２４】
図２に示すように、導入パイプ１２ａは、冷却器本体１１の側面部１８を形成する底板１４の一部に取り付けられている。導入パイプ１２ａは、冷媒が流れるパイプ流路２１を有する円筒形状のパイプである。導入パイプ１２ａには、第１フランジ２２と第２フランジ２３とが設けられ、冷媒タンクにつながる供給管の接続に利用される。また、第２フランジ２３は、開口２０の周縁に当接して導入パイプ１２ａの挿入位置を規定する機能を有する。
【００２５】
図３に示すように、底板１４（側面部１８）には、導入パイプ１２ａが挿入可能な開口２０が形成されている。開口２０は、導入パイプ１２ａの形状と同じ円形状を有し、その開口径は、導入パイプ１２ａの外径と略同等で導入パイプ１２ａが挿入可能なサイズに設定されている。なお、底板１４において開口２０が形成される部分は、上記のように、天板１３の形状に沿って曲げ加工されると共に、例えば、冷却器本体１１の長手方向に沿って膨出加工され、当該膨出加工された部分の先端を切断することで開口２０を形成することができる。
【００２６】
上記のように、開口２０は、膨出加工された部分に形成されるので、開口２０に挿入された導入パイプ１２ａは、その外周面が、開口２０周縁の底板１４の内面に当接して支持される。開口２０周縁の底板１４の内面には、ロウ材層２４が設けられている。したがって、導入パイプ１２ａの外周面と底板１４の内面とが接触した状態で２面ロウ付けして、冷却器本体１１に導入パイプ１２ａを接合することができる。
【００２７】
なお、ロウ材としては、低融点のアルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金）を用いることができる。ロウ材層２４は、１０〜２００μｍ程度の厚みを有するように低融点のアルミニウム合金を塗布することで形成される。ロウ材層２４は、底板１４の内面だけでなく天板１３の内面にも設けられており、天板１３及び底板１４は、内面同士が接触した状態で２面ロウ付けされている。ＨＶインバータ用冷却器１０の各構成部材のロウ付け工程は、通常、同時に行われる。当該ロウ付け工程の加熱温度は、通常、約６００℃である。
【００２８】
以上のように、ＨＶインバータ用冷却器１０は、２面ロウ付けされた天板１３と底板１４とを含み、天板１３と底板１４との間に冷媒流通部１５が形成された冷却器本体１１と、導入パイプ１２ａ及び排出パイプ１２ｂと、を備え、底板１４の端部が曲げ加工されて形成された冷却器本体１１の側面部１８に、導入パイプ１２ａ及び排出パイプ１２ｂが２面ロウ付けされている。なお、冷却器本体１１の側面部１８には、各パイプ形状に適合する開口２０が形成されており、各パイプ（導入パイプ１２ａ）は、当該開口２０に挿入された状態で２面ロウ付けされる。
【００２９】
上記構成を備えたＨＶインバータ用冷却器１０によれば、導入パイプ１２ａを開口２０に横ざしに挿入した状態で２面ロウ付けして、冷却器本体１１の側面部１８（底板１４）に導入パイプ１２ａを接合することができる。したがって、導入パイプ１２ａを冶具で固定することなく容易にロウ付けできるし、各構成部材には、３面ロウ付けのように厳格な寸法公差が要求されない。そして、図３に示すように、導入パイプ１２ａの横ざし形状の効果によって、導入パイプ１２ａの接合部における冷媒流れの急峻な変化を抑制でき圧力損失を低減することができる。
【００３０】
１０  ＨＶインバータ用冷却器、１１  冷却器本体、１２ａ  導入パイプ、１２ｂ  排出パイプ、１３  天板、１４  底板、１５  冷媒流通部、１６  天面部、１７  底面部、１８  側面部、１９  締結部、２０  開口、２１  パイプ流路、２２  第１フランジ、２３  第２フランジ、２４  ロウ材層、５０  半導体素子、５１  絶縁基板、１００  冷却器本体、１０１  導入パイプ、１０３  冷媒流通部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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