(57)【要約】【課題】冷却器における平面視での投影面積の減少を図ること。【解決手段】供給側ヘッダ２１が、平面視において流路１３ａと重なっている。これによれば、供給側ヘッダ２１及び排出側ヘッダ２２の両方が、平面視において流路１３ａと重なっておらず、平面視において隣り合うように配置されている場合に比べると、冷却器１２における平面視での投影面積の減少が図れる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体の搭載面を有し、複数のフィンを備える箱状のハウジングと、
前記ハウジングに形成されるとともに前記ハウジング内に冷媒を供給する供給口と、
前記ハウジングに形成されるとともに前記ハウジング内の冷媒を排出する排出口と、
前記ハウジング内において前記供給口に連続するとともに前記供給口よりも前記冷媒の流れ方向の下流に形成される供給側ヘッダと、
前記ハウジング内において前記排出口に連続するとともに前記排出口よりも前記冷媒の流れ方向の上流に形成される排出側ヘッダと、を備え、
前記供給側ヘッダと前記排出側ヘッダとの間には前記フィンで形成された冷媒の流路が設けられており、
前記供給側ヘッダ及び前記排出側ヘッダのうち少なくとも一方が、平面視において前記流路と重なっていることを特徴とする冷却器。
【請求項２】
前記ハウジングの底面は前記フィンと接する突出面を備えることを特徴とする請求項１に記載の冷却器。
【請求項３】
前記供給側ヘッダが、平面視において前記流路と重なっており、
前記排出側ヘッダが、平面視において前記流路と重なっておらず、前記流路の隣に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷却器。
【請求項４】
前記供給口が、前記供給口の中心軸方向において、前記供給側ヘッダの一部と、前記フィンの一部とにそれぞれ重なっていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の冷却器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱体を冷却する冷却器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車、電気自動車、及び燃料電池を搭載した燃料電池車等は、直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換し、変換された交流電圧によりモータを駆動することによって動力を得ている。よって、このような車両においては、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ装置が搭載されている。インバータ装置は、通電に伴い発熱する半導体素子等の発熱体を備えている。発熱体は、例えば特許文献１のような冷却器（ヒートシンク）によって冷却される。
【０００３】
図６に示すように、特許文献１のヒートシンク１００は、一面が開口するとともに発熱体１１０の搭載面１０１ａを有する有底箱状の伝熱容器１０１と、伝熱容器１０１の開口を閉鎖する板状の蓋１０２とを有する。蓋１０２の内面には、円錐形状の突起１０３（フィン）が複数突設されている。また、ヒートシンク１００は、冷却流体（冷媒）を送入する冷却流体送入口１０４（供給口）と、冷却流体を送出する冷却流体送出口１０５（排出口）とを有する。さらに、ヒートシンク１００の内部の冷却流体送入口１０４の下流には、冷却流体を分配する分配用ヘッダ１０６（供給側ヘッダ）が設けられるとともに、ヒートシンク１００の内部の冷却流体送出口１０５の上流には、冷却流体を合流させる合流用ヘッダ１０７（排出側ヘッダ）が設けられている。分配用ヘッダ１０６及び合流用ヘッダ１０７は、平面視において複数の突起１０３とは重なっておらず、平面視において複数の突起１０３を挟んだ両側に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０２８９８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、特許文献１のヒートシンク１００は、分配用ヘッダ１０６及び合流用ヘッダ１０７が、平面視において複数の突起１０３とは重なっておらず、平面視において複数の突起１０３を挟んだ両側に配置されているため、ヒートシンク１００における平面視での投影面積が増加する。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、冷却器における平面視での投影面積の減少を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する冷却器は、発熱体の搭載面を有し、複数のフィンを備える箱状のハウジングと、前記ハウジングに形成されるとともに前記ハウジング内に冷媒を供給する供給口と、前記ハウジングに形成されるとともに前記ハウジング内の冷媒を排出する排出口と、前記ハウジング内において前記供給口に連続するとともに前記供給口よりも前記冷媒の流れ方向の下流に形成される供給側ヘッダと、前記ハウジング内において前記排出口に連続するとともに前記排出口よりも前記冷媒の流れ方向の上流に形成される排出側ヘッダと、を備え、前記供給側ヘッダと前記排出側ヘッダとの間には前記フィンで形成された冷媒の流路が設けられており、前記供給側ヘッダ及び前記排出側ヘッダのうち少なくとも一方が、平面視において前記流路と重なっている。
【０００８】
これによれば、供給側ヘッダ及び排出側ヘッダの両方が、平面視において流路と重なっておらず、平面視において流路と隣り合うように配置されている場合に比べると、冷却器における平面視での投影面積の減少を図ることができる。
【０００９】
上記冷却器において、前記ハウジングの底面は前記フィンと接する突出面を備えることが好ましい。
これによれば、ハウジングの底面が突出面を備えていない場合に比べると、ハウジングの底面の冷媒との接触面積を大きくすることができる。そして、発熱体から発せられてハウジングを介してフィンに伝達された熱が突出面に伝達されて、ハウジングの底面を有する壁から放熱されるため、発熱体を冷却し易くすることができる。
【００１０】
上記冷却器において、前記供給側ヘッダが、平面視において前記流路と重なっており、
前記排出側ヘッダが、平面視において前記流路と重なっておらず、前記流路の隣に形成されていることが好ましい。
【００１１】
これによれば、排出側ヘッダと流路とが、平面視において重なっている場合に比べると、搭載面が延びる平面方向に直交する方向において、ハウジング内における排出側ヘッダの領域を大きくすることができる。その結果、排出側ヘッダを流れる冷媒の流れをスムーズにすることができる。
【００１２】
上記冷却器において、前記供給口が、前記供給口の中心軸方向において、前記供給側ヘッダの一部と、前記フィンの一部とにそれぞれ重なっていることが好ましい。
これによれば、供給口から供給された冷媒は、フィンの一部に衝突しながら供給側ヘッダに供給される。よって、発熱体から発せられてハウジングを介してフィンに伝達された熱が、冷媒と熱交換され易くなり、発熱体を冷却し易くすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、冷却器における平面視での投影面積の減少を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は実施形態におけるインバータ装置を示す断面図、（ｂ）は（ａ）における１−１線断面図。
【図２】別の実施形態におけるインバータ装置を示す断面図。
【図３】別の実施形態におけるインバータ装置を示す断面図。
【図４】別の実施形態におけるインバータ装置を示す断面図。
【図５】別の実施形態におけるインバータ装置を示す断面図。
【図６】従来例におけるヒートシンク及び発熱体を示す分解斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、冷却器を具体化した一実施形態を図１にしたがって説明する。本実施形態の冷却器は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載されるインバータ装置を構成している。インバータ装置は、バッテリから入力される直流電流を交流電流に変換して走行用モータに出力するものである。
【００１６】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、インバータ装置１０は、半導体素子等の発熱体１１と、発熱体１１を冷却する冷却器１２とを備えている。冷却器１２は、金属材料製（例えばアルミニウム製）の箱状のハウジング１３を備えている。ハウジング１３は、一面が開口する有底長四角箱状の本体１４と、本体１４の開口を閉鎖する平板状の蓋１５とを有している。蓋１５の外面は、発熱体１１が搭載される搭載面１５ａを有している。本実施形態では、発熱体１１が、金属製の基板を介して蓋１５の外面に二つ搭載されている。よって、蓋１５の外面は、搭載面１５ａを二つ有している。なお、発熱体１１はセラミック基板を介して搭載面１５ａに搭載されていてもよいし、モジュール化された発熱体１１が搭載面１５ａに搭載されていてもよい。
【００１７】
本体１４は、底壁１４ａと、底壁１４ａの周縁から立設される四つの側壁１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅとを有する。各側壁１４ｂ，１４ｃは互いに対向するとともに、各側壁１４ｄ，１４ｅは互いに対向している。
【００１８】
底壁１４ａの内面には、平板状の金属板１６が設けられている。金属板１６は、底壁１４ａの内面にロウ付けされることにより底壁１４ａの内面に接合されている。金属板１６における蓋１５の内面に対向する上面１６ａは、蓋１５の内面に平行に延びている。金属板１６における側壁１４ｂに対向する側面１６ｂは、側壁１４ｂの内面に接している。金属板１６における側壁１４ｃに対向する側面１６ｃは、側壁１４ｃの内面に接している。金属板１６における側壁１４ｄに対向する側面１６ｄは、側壁１４ｄの内面から離れている。金属板１６における側壁１４ｅに対向する側面１６ｅは、側壁１４ｅの内面から離れている。
【００１９】
底壁１４ａ及び金属板１６は、ハウジング１３における搭載面１５ａとは反対側の壁を形成している。そして、底壁１４ａの内面の一部、金属板１６の上面１６ａ及び側面１６ｄ，１６ｅは、ハウジング１３における搭載面１５ａとは反対側の壁の内面である底面を形成している。
【００２０】
側壁１４ｂには、供給口１７及び排出口１８が形成されている。供給口１７は円孔状であり、金属板１６の側面１６ｄよりも側壁１４ｄ寄りであって、且つ底壁１４ａ寄りに配置されている。供給口１７の開口方向は、供給口１７の中心軸Ｌ１に沿った方向である。排出口１８は円孔状であり、金属板１６の側面１６ｅよりも側壁１４ｅ寄りであって、且つ底壁１４ａ寄りに配置されている。排出口１８の開口方向は、排出口１８の中心軸Ｌ２に沿った方向である。供給口１７には、供給用パイプ１７ａが設けられている。排出口１８には、排出用パイプ１８ａが設けられている。供給口１７は、供給用パイプ１７ａから供給される冷媒（例えば冷却水）をハウジング１３内に供給する。排出口１８は、ハウジング１３内の冷媒を排出用パイプ１８ａに排出する。
【００２１】
ハウジング１３内において金属板１６の側面１６ｄと側壁１４ｄとの間には、供給側ヘッダ２１が形成されている。供給側ヘッダ２１は、供給口１７に連続しており、ハウジング１３内において供給口１７よりも冷媒の流れ方向の下流に形成されている。ハウジング１３内において金属板１６の側面１６ｅと側壁１４ｅとの間には、排出側ヘッダ２２が形成されている。排出側ヘッダ２２は、排出口１８に連続しており、ハウジング１３内において排出口１８よりも冷媒の流れ方向の上流に形成されている。金属板１６は、供給側ヘッダ２１と排出側ヘッダ２２とを仕切っている。
【００２２】
蓋１５の内面（ハウジング１３における搭載面１５ａ側の内面）には、柱状のフィン２０（ピンフィン）が複数設けられている。複数のフィン２０は、搭載面１５ａに対応する位置に設けられている。各フィン２０は、蓋１５の内面にロウ付けされている。具体的には、フィン２０の一端は蓋１５の内面にロウ付けされており、フィン２０の他端はハウジング１３における底壁１４ａの内面にロウ付けされていない。フィン２０は、蓋１５の長手方向に沿って等間隔置きに複数並設されるとともに、蓋１５の短手方向に沿って等間隔置きに複数並設されている。複数のフィン２０は千鳥配置されている。各フィン２０は、蓋１５の内面から搭載面１５ａが延びる平面方向（図１（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向）に直交する方向（図１（ａ）において矢印Ｙ１で示す方向）に延びている。各フィン２０における蓋１５の内面からの突出長さはそれぞれ同じである。
【００２３】
供給側ヘッダ２１と排出側ヘッダ２２との間にはフィン２０で形成された冷媒の流路１３ａが設けられている。流路１３ａは、ハウジング１３内において供給口１７に連続するとともに供給口１７よりも冷媒の流れ方向の下流に形成されている。
【００２４】
供給側ヘッダ２１は、フィン２０の他端と底壁１４ａとの間に位置し、且つ平面視においてフィン２０と重なっている。供給側ヘッダ２１は、ハウジング１３内において供給口１７に連続するとともに供給口１７よりも冷媒の流れ方向の下流に形成され、流路１３ａに連続しており、平面視において流路１３ａと重なっている。
【００２５】
排出側ヘッダ２２は、平面視においてフィン２０と重なっておらず、平面方向に直交する方向において蓋１５の内面から底壁１４ａの内面に亘って形成されている。したがって、本実施形態では、平面視において排出側ヘッダ２２と重なる蓋１５の内面の部位には、フィン２０は設けられていない。排出側ヘッダ２２は、ハウジング１３内において排出口１８に連続するとともに排出口１８よりも冷媒の流れ方向の上流に形成され、流路１３ａに連続しており、平面視において流路１３ａと重なっておらず、流路１３ａの隣に形成されている。
【００２６】
平面視において金属板１６と重なる位置に配置されている複数のフィン２０の先端は、金属板１６の上面１６ａに接している。よって、ハウジング１３の底面はフィン２０と接する突出面である上面１６ａを備えている。
【００２７】
供給口１７は、供給口１７の中心軸Ｌ１方向（開口方向）において、供給側ヘッダ２１の一部と、フィン２０の一部とにそれぞれ重なっている。
二つの発熱体１１のうちの一つは、平面視において供給側ヘッダ２１と重なっている。よって、二つの搭載面１５ａのうちの一つは、平面視において供給側ヘッダ２１と重なっている。
【００２８】
次に、本実施形態の作用について説明する。
供給用パイプ１７ａから供給口１７に供給された冷媒は、複数のフィン２０に衝突しながら複数のフィン２０の間の流路１３ａに流れて、供給側ヘッダ２１に供給される。供給側ヘッダ２１に供給された冷媒は、金属板１６に案内されながら、複数のフィン２０の間に向かって均等に分配されながら流れる。そして、複数のフィン２０の間をそれぞれ通過した冷媒は、排出側ヘッダ２２に流出し、排出口１８を介して排出用パイプ１８ａに排出される。発熱体１１から発せられて蓋１５を介してフィン２０に伝達された熱は、冷媒と熱交換されることにより放熱される。その結果、発熱体１１が冷却される。
【００２９】
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）供給側ヘッダ２１が、平面視において流路１３ａと重なっている。これによれば、供給側ヘッダ２１及び排出側ヘッダ２２の両方が、平面視において流路１３ａと重なっておらず、平面視において流路１３ａと隣り合うように配置されている場合に比べると、冷却器１２における平面視での投影面積の減少を図ることができる。
【００３０】
（２）ハウジング１３の底面にはフィン２０と接する金属板１６が設けられている。これによれば、ハウジング１３の底面に金属板１６が設けられない場合に比べると、ハウジング１３の底面の冷媒との接触面積を大きくすることができる。そして、フィン２０と金属板１６の上面１６ａとが接している。これによれば、発熱体１１から発せられてハウジング１３を介してフィン２０に伝達された熱が金属板１６の上面１６ａに伝達されて、ハウジング１３の底面を有する壁から放熱されるため、発熱体１１を冷却し易くすることができる。
【００３１】
（３）供給側ヘッダ２１が、平面視において流路１３ａと重なっており、排出側ヘッダ２２が、平面視において流路１３ａと重なっておらず、流路１３ａの隣に形成されている。これによれば、供給側ヘッダ２１のみならず排出側ヘッダ２２も流路１３ａと平面視において重なっている場合に比べると、搭載面１５ａが延びる平面方向に直交する方向において、ハウジング１３内における排出側ヘッダ２２の領域を大きくすることができる。その結果、排出側ヘッダ２２を流れる冷媒の流れをスムーズにすることができる。
【００３２】
（４）供給口１７は、供給口１７の中心軸Ｌ１方向において、供給側ヘッダ２１の一部と、フィン２０の一部とにそれぞれ重なっている。これによれば、供給口１７から供給された冷媒は、フィン２０の一部に衝突しながら供給側ヘッダ２１に供給される。よって、発熱体１１から発せられてハウジング１３を介してフィン２０に伝達された熱が、冷媒と熱交換され易くなり、発熱体１１を冷却し易くすることができる。
【００３３】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  図２に示すように、排出側ヘッダ２２が、搭載面１５ａが延びる平面方向に直交する方向においてフィン２０よりも搭載面１５ａとは反対側に位置し、且つ平面視においてフィン２０と重なっていてもよい。すなわち、排出側ヘッダ２２が、ハウジング１３内において排出口１８に連続するとともに排出口１８よりも冷媒の流れ方向の上流に形成され、流路１３ａに連続しており、平面視において流路１３ａと重なっていてもよい。これによれば、排出側ヘッダ２２と流路１３ａとが、平面視において重なっておらず、平面視において隣り合うように配置されている場合に比べると、冷却器１２における平面視での投影面積の減少を図ることができる。要は、供給側ヘッダ２１及び排出側ヘッダ２２のうち少なくとも一方が、平面視において流路１３ａと重なっていればよい。また、図２に示す実施形態によれば、平面視において、供給側ヘッダ２１、金属板１６及び排出側ヘッダ２２とそれぞれ重なる蓋１５の内面の部位にフィン２０が設けられている。よって、例えば、平面視において排出側ヘッダ２２と重なる蓋１５の内面の部位にフィン２０が設けられていない場合に比べて、蓋１５の強度が増すため、蓋１５が変形し難くなり、平面度を維持し易くすることができる。
【００３４】
○  図３に示すように、金属板１６の代わりに、複数のフィン２０を、底壁１４ａの内面に接するまで延ばしてもよい。また、底壁１４ａの内面に接するフィン２０の先端部を、底壁１４ａに向かうにつれて徐々に太くなるようにして、供給側ヘッダ２１に供給された冷媒が、排出側ヘッダ２２へ直接流れ込んでしまうことを抑制し易くするようにしてもよい。
【００３５】
○  図４に示すように、金属板１６の代わりに、底壁１４ａの一部を、蓋１５に向けて折り曲げるように塑性変形させることにより、ハウジング１３における搭載面１５ａとは反対側の壁である底壁１４ａの内面において、搭載面１５ａ側に向けて突出する突出面１４ｆを形成してもよい。これによれば、金属板１６を、底壁１４ａの内面に接合することなく、ハウジング１３における搭載面１５ａとは反対側の壁である底壁１４ａの内面に、搭載面１５ａ側に向けて突出する突出面１４ｆを形成することができる。そして、底壁１４ａの外面において、突出面１４ｆを形成したことにより凹設された凹部１４ｇ内に発熱体１１を搭載してもよい。
【００３６】
○  図５に示すように、底壁１４ａの外面において、金属板１６と重なる部位に発熱体１１が搭載されていてもよい。
○  実施形態において、フィン２０は、板状や波状であってもよい。
【００３７】
○  実施形態において、排出口１８が、例えば、側壁１４ｃに形成されていてもよい。
○  実施形態において、供給口１７と排出口１８とが逆であってもよい。すなわち、排出側ヘッダ２２のみが平面視において流路１３ａと重なる構成でもよい。
【００３８】
○  実施形態において、冷却水以外の流体を冷媒として用いてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１１…発熱体、１２…冷却器、１３…ハウジング、１３ａ…流路、１４ｆ…突出面、１５ａ…搭載面、１６ａ…突出面である上面、１７…供給口、１８…排出口、２０…フィン、２１…供給側ヘッダ、２２…排出側ヘッダ。
【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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【図６】
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