(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスリットを有する中間プレートを複数枚積層し、両外層に外側プレートを重ねることで内部に冷却流路が形成される冷却容器を具備し、前記外側プレートの表面に発熱素子を内蔵する発熱部品が配置されてボルトにより前記冷却容器に固定され、前記冷却流路に冷却媒体を流通させることで前記発熱素子を冷却する積層冷却器であって、
前記中間プレートは、平面形状が長方形に設けられ、その長手方向に所定の間隔を開けて対向する位置に、それぞれ前記ボルトを通すための一方のボルト孔と他方のボルト孔とが形成され、且つ、前記一方のボルト孔と前記他方のボルト孔との間を前記スリットが斜め方向に通り抜けて形成されていることを特徴とする積層冷却器。
【請求項２】
請求項１に記載した積層冷却器において、
前記冷却容器は、前記冷却流路の両端にそれぞれヘッダを有し、前記一方のボルト孔と前記他方のボルト孔との間を斜め方向に通り抜けて形成される前記スリットの両端が直接前記ヘッダに通じていることを特徴とする積層冷却器。
【請求項３】
請求項１または２に記載した積層冷却器において、
前記中間プレートは、それぞれスリットパターンが異なる二種類以上を有し、そのスリットパターンが異なる複数枚の中間プレートが交互に積層されていることを特徴とする積層冷却器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数枚のプレートを積層して内部に冷却流路を形成し、この冷却流路に冷却媒体を流通させて発熱素子を冷却する積層冷却器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、車両用等の大電流を必要とするインバータ装置は、内蔵する発熱素子の発熱量が大きいため、冷却水などを用いた強制的な冷却が必要である。そこで、従来のインバータ装置は、概ね図５の様な構造を有している。つまり、ケース１００にダイカストでフィン１１０を形成し、他のケース１２０と組み合わせて冷却流路１３０を形成している。この構造では、冷却流路１３０を２つのケース１００、１２０で形成する必要があるため、装置全体の構成が複雑になる。また、ケース１００及びケース１２０の表面にインバータモジュールやコンバータ等の発熱部品１４０を密着させて取り付けるため、それぞれケース１００、１２０の表面を平面研削する必要があった。
【０００３】
これに対し本発明者は、図６に示す様に、積層冷却器２００を用いたインバータ装置を考案した。積層冷却器２００は、複数枚のプレートを積層して構成されるもので、内部に冷却流路が形成される。この冷却器２００を使用したインバータ装置は、冷却器２００の両表面にインバータモジュールやコンバータ等の発熱部品１４０を組付けてアッセンブリとし、そのアッセンブリをケース２１０、２２０に組付けて構成される。この場合、上記の図５に示すインバータ装置と比較して装置全体の構成を簡素化でき、且つ冷却器２００が十分な平面度を持っているため、平面研削加工を必要としない。その結果、低コストなインバータ装置を提供できる。
【０００４】
なお、冷却器２００は、例えば図７（ａ）及び（ｂ）に示す様な２種類の中間プレート２３０を交互に積層し、両外層にそれぞれ外側プレートを重ね合わせて構成され、２種類の中間プレート２３０にそれぞれ形成された一組のヘッダ開口部２３１同士及び複数のスリット２３２同士が連通して冷却流路を形成している。この冷却器２００は、外側プレートの表面に複数個の発熱部品１４０がボルト２４０により固定され、内部の冷却流路に通じる一組のパイプ２５０（図６参照）を介して外部の冷却水回路と接続される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の中間プレート２３０には、ボルト２４０を通すためのボルト孔２３３が１個の発熱部品１４０に対し２個形成されている。ここで、図７（ａ）に示す一方の中間プレート２３０は、冷却水の流れ方向（図７（ａ）の上下方向）に沿ってスリット２３２が形成されているので、そのスリット２３２には、一方のヘッダ（両プレート２３０のヘッダ開口部２３１同士が重なって形成される）から流れ込んだ冷却水がそのまま直線的に他方のヘッダへ向かって流れることができる。しかし、発熱素子の取付け位置（図中破線で示す）を通るスリット２３２ａは、２個のボルト孔２３３によって両ヘッダとの間が分断されているため、流路抵抗が大きくなって冷却水が流れにくくなる。その結果、最も冷却を必要とする発熱素子の取付け位置に対して冷却水の流通が悪くなり、発熱素子を効率良く冷却することができないという問題が生じる。
【０００６】
なお、一方の中間プレート２３０において、２個のボルト孔２３３間に形成されるスリット２３２ａ部分は、他方の中間プレート２３０に形成されるスリット２３２を介して冷却水が流れ込むが、他方の中間プレート２３０に形成されるスリット２３２は直接ヘッダと連通していないので、効果的に冷却水を流すことはできない。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、最も冷却を必要とする発熱素子の取付け部分に対し効果的に冷却媒体を流すことができる積層冷却器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の手段）
複数のスリットを有する中間プレートを複数枚積層し、両外層に外側プレートを重ねることで内部に冷却流路が形成される冷却容器を具備し、外側プレートの表面に発熱素子を内蔵する発熱部品が配置されてボルトにより冷却容器に固定され、冷却流路に冷却媒体を流通させることで発熱素子を冷却する積層冷却器であって、
中間プレートは、平面形状が長方形に設けられ、その長手方向に所定の間隔を開けて対向する位置に、それぞれボルトを通すための一方のボルト孔と他方のボルト孔とが形成され、且つ、一方のボルト孔と他方のボルト孔との間をスリットが斜め方向に通り抜けて形成されている。
この構成によれば、一方のボルト孔と他方のボルト孔との間を斜め方向に通るスリットによって冷却流路を構成できるので、冷却流路と直交する様な横方向のスリットを中間プレートに設ける必要がない。その結果、冷却媒体の流れが横方向のスリットによって妨げられることはなく、冷却容器の圧損を低減できる。
【０００８】
（請求項２の手段）
請求項１に記載した積層冷却器において、
冷却容器は、冷却流路の両端にそれぞれヘッダを有し、一方のボルト孔と他方のボルト孔との間を斜め方向に通り抜けて形成されるスリットの両端が直接ヘッダに通じている。  この構成によれば、一方のボルト孔と他方のボルト孔との間を斜め方向に通り抜けて形成されるスリットにヘッダから直接冷却媒体を流すことができるので、最も冷却を必要とする発熱素子の取付け範囲内に効果的に冷却媒体を流すことができる。
【００１０】
（請求項３の手段）
請求項１または２に記載した積層冷却器において、
中間プレートは、それぞれスリットパターンが異なる二種類以上を有し、そのスリットパターンが異なる複数枚の中間プレートが交互に積層されている。
この構成によれば、複雑な流路形状を実現できるので、伝熱面積及び熱伝達率が向上し、冷却性能の高い清掃冷却器を提供できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は中間プレートの平面図、図４は積層冷却器の全体形状を示す斜視図である。
本実施例の積層冷却器１（以下冷却器１と略す）は、内部に形成される冷却流路に冷却水（冷却媒体）を流通させて、発熱部品２（例えば電気自動車の走行用モータを制御するインバータモジュール）に内蔵される発熱素子を冷却するもので、複数枚の中間プレート３（３Ａ、３Ｂ）と２枚の外側プレート４とを積層し、一組のパイプ５を組付けた後、一体ろう付けにより製造される。
【００１２】
ａ）中間プレート３は、一定の厚みを有する金属板（例えばアルミニウム板）の表面にろう材層を有するブレージングシートが使用され、その平面形状が長方形に設けられている（図１参照）。
この中間プレート３は、プレス加工によって図１（ａ）及び（ｂ）に示す２種類が製造され、それぞれ一組のヘッダ開口部６（６ａ、６ｂ）、一組のパイプ取付け部７、複数個のボルト孔８、及び複数のスリット９が設けられている。
【００１３】
ヘッダ開口部６は、中間プレート３の長手方向（図１の上下方向）の両側に設けられ、幅方向（図１の左右方向）に大きく矩形状に開口している。但し、一方の中間プレート３Ａに設けられるヘッダ開口部６ａの方が他方の中間プレート３Ｂに設けられるヘッダ開口部６ｂより長手方向の幅（図１の上下幅）が狭く形成されている。
パイプ取付け部７は、パイプ５を取り付けるための開口部で、中間プレート３の長手方向の両端中央部に形成され、それぞれヘッダ開口部６に通じている。
【００１４】
ボルト孔８は、冷却器１に発熱部品２を固定するためのボルト１０（図４参照）を通す丸孔で、図１に示す様に、両ヘッダ開口部６の間に６箇所開けられている。なお、本実施例では、図４に示す様に、冷却器１に対し３個の発熱部品２が並んで取り付けられ、且つ１個の発熱部品２を２本のボルト１０で固定するため、中間プレート３には、２個一組のボルト孔８（一方のボルト孔８ａと他方のボルト孔８ｂ）が中間プレート３の幅方向に等間隔を置いて開けられている。また、２個一組のボルト孔８（８ａ、８ｂ）は、図１に示す様に、中間プレートの長手方向（図示上下方向）に所定の間隔を開けて対向する位置に形成されている。
【００１５】
スリット９は、両ヘッダ開口部６の間に略一定のピッチ及び略同一のスリット幅で並列に設けられ、且つ中間プレート３に対し斜め方向に形成されている。但し、中間プレート３には、上記のボルト孔８が開けられているため、スリット９の一部は、ボルト孔８によって分断されている。一方、図中の破線Ａで示す領域内を斜め方向に通り抜けるスリット９ａは、ボルト孔８によって分断されることなく、両端まで延びて形成されている。なお、図中の破線Ａで示す領域は、発熱部品２に内蔵されている発熱素子の取付け位置を中間プレート３上に投影した範囲を示すものである。
【００１６】
この２種類の中間プレート３は、図３に示す様に、互いのスリット９の向きが逆方向となる様に交互に積層（何枚ずつでも良い）される。これにより、互いのスリット９同士が連通して網目状に冷却流路が形成され、且つ両プレート３Ａ、３Ｂのヘッダ開口部６ａ、６ｂ同士が重なって入口ヘッダ１１と出口ヘッダ１２が形成される。また、他方の中間プレート３Ｂのヘッダ開口部６ｂと一方の中間プレート３Ａのスリット９の端部とが連通することにより、入口ヘッダ１１と出口ヘッダ１２が冷却流路を介して連通する。
【００１７】
ｂ）外側プレート４は、２種類の中間プレート３を複数枚積層して、その両外層に重ね合わされることにより、冷却器１の上下両面を閉じている。この外側プレート４には、図２に示す様に、６個のボルト孔８が開けられ、プレート表面に発熱部品２が取り付けられて、ボルト１０により固定される。なお、図中の破線Ｂで示す領域は、発熱部品２の取付け範囲を示し、破線Ａで示す領域は、発熱素子が配置されている位置を示す。
ｃ）パイプ５は、外部の冷却水回路（図示しない）と冷却器１とを接続するもので、それぞれパイプ取付け部７に挿入され、入口ヘッダ１１及び出口ヘッダ１２に連通している。
【００１８】
次に、本実施例の作動及び効果を説明する。
外部の冷却水回路から一方のパイプ５を通じて冷却器１に供給された冷却水は、入口ヘッダ１１に流入し、入口ヘッダ１１からスリット９によって形成される冷却流路を流れた後、出口ヘッダ１２を経て他方のパイプ５から再び外部の冷却水回路へ還流する。これにより、発熱部品２に内蔵されている発熱素子が冷却水によって冷却される。
【００１９】
ここで、本実施例の冷却器１は、中間プレート３に設けられるスリット９の一部が、中間プレート３に開けられる一方のボルト孔８ａと他方のボルト孔８ｂとの間（中間プレート３上に投影される発熱素子の取付け範囲内）を斜め方向に横切って形成され、そのまま両端がヘッダに連通している。これにより、発熱素子の取付け範囲内を通るスリット９ａに対し、一方のヘッダから直接冷却水を流すことができ、且つボルト孔８によって分断されることなく、そのまま他方のヘッダへ抜けることができる。この結果、最も冷却を必要とする発熱素子の取付け範囲内に効果的に冷却水を流すことができ、発熱素子を効率良く冷却することができる。
なお、上記実施例では、２種類の中間プレート３を使用しているが、１種類の中間プレート３を１８０度回転して使用しても良い。あるいは、それぞれスリットパターンが異なる３種類以上の中間プレート３を使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】中間プレートの平面図である。
【図２】外側プレートの平面図である。
【図３】２種類の中間プレートを重ね合わせた状態を示す平面図である。
【図４】冷却器の斜視図である。
【図５】従来のインバータ装置の断面図である。
【図６】積層冷却器を使用したインバータ装置の断面図である。
【図７】中間プレートの平面図である（従来例）。
【符号の説明】
１    冷却器（冷却容器）
２    発熱部品
３    中間プレート
４    外側プレート
８    ボルト孔
８ａ  一方のボルト孔
８ｂ  他方のボルト孔
９    スリット
１０    ボルト
１１    入口ヘッダ
１２    出口ヘッダ
【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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【図７】
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