(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取り付けられ、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、
前記冷却容器は、前記複数枚の中間プレートの間に仕切りプレートを介在させて、自身の厚さ方向に前記冷却流路をＵターンさせることで、前記仕切りプレートの上側と下側とで冷却性能が異なり、且つ、前記冷却容器の同一側面に前記冷却流路の入口と出口が設けられており、
前記中間プレートは、前記複数のスリットが略一定のピッチで並列して設けられ、
前記冷却容器の厚さ方向で前記仕切りプレートの上側に配される前記中間プレートと前記仕切りプレートの下側に配される前記中間プレートは、並列する前記スリット同士間のピッチあるいは前記スリットの幅が異な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、自身の厚さ方向で前記仕切りプレートの上側に配される前記中間プレートの枚数と前記仕切りプレートの下側に配される前記中間プレートの枚数が異な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、
前記冷却容器は、一方の外側プレートの表面に発熱量の大きい発熱素子を内蔵する発熱部品が取り付けられ、他方の外側プレートの表面に発熱量の小さい発熱素子を内蔵する発熱部品が取り付けられ、且つ前記仕切りプレートに対し前記一方の外側プレート側の方が前記他方の外側プレート側より冷却性能が高くなる様に構成されていることを特徴とする積層冷却器。
【請求項４】
請求項３に記載した積層冷却器において、
前記冷却容器は、前記仕切りプレートの上側と下側とで冷却性能が高い方から冷却媒体を流入させるように構成したことを特徴とする積層冷却器。
【請求項５】
請求項３に記載した積層冷却器において、
前記冷却容器は、前記仕切りプレートの上側と下側とで冷却性能が低い方から冷却媒体を流入させるように構成した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水路を形成し、この冷却水路に冷却水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、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、本発明者は、図９に示す様に、複数枚のプレートを積層して内部に冷却水路を形成した積層冷却器１００を用いたインバータ装置Ａを考案した。
積層冷却器１００は、外側プレートの表面にインバータモジュールや平滑コンバータ等の発熱部品１１０がボルト１２０により固定され、内部の冷却水路に通じる一組のパイプ１３０を介して外部の冷却水回路と接続される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、一組のパイプ１３０をそれぞれ冷却器１００の両側面に取り付けると、パイプ１３０に接続するホースの取り回しが複雑になり、車両への搭載性が悪化する要因となる。
そこで、例えば図１０に示す様に、冷却器１００の内部に仕切り板１４０を設けて左側水路と右側水路とを形成し、左側水路から右側水路へ冷却水をＵターンさせる構造にすれば、冷却器１００の同一側面に一組のパイプ１３０を取り付けることができるので、上記の問題を解決できる。
【０００４】
しかし、図１０に示した様に、冷却水路を単純にＵターンさせる構造では、冷却器１００の表面（発熱部品１１０の取り付け面）に左側と右側とで大きな温度分布を生じるため、効果的な冷却が期待できないという問題がある。
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、複数枚のプレートを積層して構成される積層冷却器において、冷却水路がＵターンする構造を有し、且つ発熱部品が取り付けられるプレート表面での温度分布を低減できる積層冷却器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の手段）
本発明の冷却容器は、複数枚の中間プレートの間に仕切りプレートを介在させて、自身の厚さ方向に冷却流路をＵターンさせることで、仕切りプレートの上側と下側とで冷却性能が異なり、且つ、冷却容器の同一側面に冷却流路の入口と出口が設けられて、冷却容器の同一側面に冷却流路の入口と出口が設けられている。
また、中間プレートは、複数のスリットが略一定のピッチで並列して設けられ、
冷却容器の厚さ方向で仕切りプレートの上側に配される中間プレートと仕切りプレートの下側に配される中間プレートは、並列するスリット同士間のピッチあるいはスリットの幅が異なることを特徴とする。
上記の構成によれば、発熱部品が取り付けられる冷却容器の同一表面上（外側プレートの表面上）に大きな温度分布を生じることがないので、発熱部品を冷却するために必要な冷却性能を確保できる。
また、冷却流路を冷却容器の厚さ方向にＵターンさせることにより、仕切りプレートの上側と下側とで冷却性能が異なる様に構成することが可能である。
さらに、仕切りプレートの上側と下側とで、各中間プレートに設けられるスリット同士間のピッチあるいはスリットの幅を変えることにより、仕切りプレートの上側と下側とで冷却性能を異ならせることができる。
【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、自身の厚さ方向で仕切りプレートの上側に配される中間プレートの枚数と仕切りプレートの下側に配される中間プレートの枚数が異なることを特徴とする。
この場合、仕切りプレートの上側と下側とで、中間プレートの枚数を変えることにより、冷却性能を異ならせることができる。
【０００９】
（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、
冷却容器は、一方の外側プレートの表面に発熱量の大きい発熱素子を内蔵する発熱部品が取り付けられ、他方の外側プレートの表面に発熱量の小さい発熱素子を内蔵する発熱部品が取り付けられ、且つ仕切りプレートに対し一方の外側プレート側の方が他方の外側プレート側より冷却性能が高くなる様に構成されていることを特徴とする。
【００１０】
発熱量の大きい発熱素子を内蔵する発熱部品と、発熱量の小さい発熱素子を内蔵する発熱部品とを一つの冷却容器に取り付けて冷却する場合は、一般に発熱量の大きい発熱素子の方が高い冷却性能を要求される。従って、仕切りプレートの上側と下側とで冷却性能が異なる場合は、その冷却性能が高い方の外側プレート（一方の外側プレート）に発熱量の大きい発熱素子を内蔵する発熱部品を取付けた方が効率的に冷却を行うことができる。
【００１１】
（請求項４の手段）
請求項３に記載した積層冷却器において、
冷却容器は、仕切りプレートの上側と下側とで冷却性能が高い方から冷却媒体を流入させるように構成したことを特徴とする。
冷却性能が高い方の外側プレートに発熱量の大きい発熱素子を内蔵する発熱部品を取付けた場合、冷却性能が高い方から冷却媒体を流入させた方が、その逆の場合（冷却性能が低い方から冷却媒体を流入させる）より、それぞれの冷却性能に応じた冷却効果を得ることができる。
【００１２】
（請求項５の手段）
請求項３に記載した積層冷却器において、
冷却容器は、仕切りプレートの上側と下側とで冷却性能が低い方から冷却媒体を流入させるように構成したことを特徴とする。
発熱素子は、発熱量が小さくても低い温度に保つ必要があるもの（例えば平滑コンデンサ、フォトカプラ等）がある。
そこで、冷却性能が低い方の外側プレートに発熱量の小さい発熱素子を内蔵する発熱部品を取付ける場合は、冷却性能が低い方から冷却媒体を流入させた方が前記発熱素子（発熱量が小さくても低い温度に保つ必要があるもの）を効果的に冷却することができる。
【００１３】
【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。
（実施例）
図１は積層冷却器１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水路に冷却水を流通させて、発熱部品２（例えば電気自動車用のインバータモジュールと平滑コンバータ）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、３Ｃ、３Ｄ）と１枚の仕切りプレート４、及び２枚の外側プレート５とを積層し、一組のパイプ６（６Ａ、６Ｂ）を組付けた後、一体ろう付けにより製造される。
【００１４】
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具備したブレージングシートを使用する。
この中間プレート３は、仕切りプレート４の上側に冷却水路を形成する２種類の中間プレート３Ａ、３Ｂ（図２参照）と、仕切りプレート４の下側に冷却水路を形成する２種類の中間プレート３Ｃ、３Ｄ（図３参照）を有し、それぞれプレス加工によって製造される。
【００１５】
中間プレート３Ａ〜３Ｄは、図２及び図３に示す様に、それぞれ一組のヘッダ開口部７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）、パイプ取付け部８（８ａ、８ｂ）、複数個のボルト孔９、及び複数のスリット１０が設けられている。
ヘッダ開口部７は、中間プレート３の長手方向（図２及び図３の上下方向）の両側に設けられ、幅方向（図２及び図３の左右方向）に大きく矩形状に開口している。但し、中間プレート３Ａ、３Ｃに設けられるヘッダ開口部７ａ、７ｃの方が中間プレート３Ｂ、３Ｄに設けられるヘッダ開口部７ｂ、７ｄより長手方向の幅（図２及び図３の上下幅）が狭く形成されている。
【００１６】
パイプ取付け部８は、パイプ６を取り付けるための開口部で、各中間プレート３にそれぞれ１箇所設けられ、一方のヘッダ開口部７に通じている。但し、中間プレート３Ａ、３Ｂに設けられるパイプ取付け部８ａと、中間プレート３Ｃ、３Ｄに設けられるパイプ取付け部８ｂとは、幅方向の位置が異なる様に形成される（図２及び図３参照）。
ボルト孔９は、冷却器１に発熱部品２を固定するためのボルト１１（図１参照）を通す丸孔で、両ヘッダ開口部７の間に６箇所開けられている。
【００１７】
スリット１０は、両ヘッダ開口部７の間に略一定のピッチ、及び略同一のスリット幅で複数並列して設けられ、且つ中間プレート３に対し斜め方向に形成されている。
上記の中間プレート３Ａ〜３Ｄは、図４及び図５に示す様に、ヘッダ開口部７が同じ位置に設けられる２種類同士（３Ａと３Ｂ、３Ｃと３Ｄ）を、互いのスリット１０の向きが逆方向となる様に交互に重ね合わされる（何枚ずつでも良い）。これにより、互いのスリット１０同士が連通して網目状に冷却水路が形成され、且つ中間プレート３Ａ、３Ｂのヘッダ開口部７同士及び中間プレート３Ｃ、３Ｄのヘッダ開口部７同士が重なってヘッダ１２が形成される。
【００１８】
また、中間プレート３Ａ、３Ｂでは、中間プレート３Ｂのヘッダ開口部７ｂと中間プレート３Ａに設けられたスリット１０の端部とが連通することにより、ヘッダと冷却水路とが連通する。
同様に、中間プレート３Ｃ、３Ｄでは、中間プレート３Ｄのヘッダ開口部７ｄと中間プレート３Ｃに設けられたスリット１０の端部とが連通することにより、ヘッダと冷却水路とが連通する。
【００１９】
ｂ）仕切りプレート４は、図６に示す様に、６個のボルト孔９と、矩形状に開口するヘッダ連通口４ａとを有している。このヘッダ連通口４ａは、仕切りプレート４の長手方向で片側のみに形成され、中間プレート３Ａ、３Ｂによって形成される一方のヘッダと中間プレート３Ｃ、３Ｄによって形成される一方のヘッダとを連通している。これにより、冷却器１の内部には、中間プレート３Ａ、３Ｂによって形成される上側の冷却水路と中間プレート３Ｃ、３Ｄによって形成される下側の冷却水路とが仕切りプレート４のヘッダ連通口４ａを介して連通するＵ字状の冷却水路が形成される。
【００２０】
ｃ）外側プレート５は、上記の中間プレート３と仕切りプレート４を積層して、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５には、図７に示す様に、６個のボルト孔９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１１により固定される（図１参照）。
ｄ）パイプ６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、一方のパイプ取付け部８ａに取り付けられる入口パイプ６Ａと、他方のパイプ取付け部８ｂに取り付けられる出口パイプ６Ｂから成る（図１参照）。
【００２１】
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入口パイプ６Ａに供給される冷却水は、図８に示す様に、入口パイプ６Ａからヘッダ１２を経て上側の冷却水路を流れた後、仕切りプレート４のヘッダ連通口４ａを通って下側の冷却水路へＵターンし、更に下側の冷却水路を流れた後、ヘッダ１２を経て出口パイプ６Ｂから流出し、再び外部の冷却水回路へ還流する。
【００２２】
この構成によれば、発熱部品２が取り付けられる冷却器１の同一表面上（外側プレート５の表面上）に大きな温度分布を生じることがないので、発熱部品２を冷却するために必要な冷却性能を確保できる。また、冷却器１の同一側面に入口パイプ６Ａと出口パイプ６Ｂを取り付けることができるので、入口パイプ６Ａ及び出口パイプ６Ｂに接続するホース（図示しない）の取り回しが容易であり、車両への搭載性を向上できる。
【００２３】
なお、発熱部品２としてインバータモジュールと平滑コンバータを有するインバータ装置では、一般にインバータモジュールの方が発熱量が大きいので、平滑コンバータより高い冷却性能が要求される。従って、発熱量が異なる２種類の発熱部品２を冷却する場合は、高い冷却性能が要求される発熱部品２（発熱量が大きい方）側の冷却水路から冷却水を流入させる方が良い。即ち、上記の実施例では、上側の外側プレート５に発熱量の大きい発熱部品２を取り付けて、下側の外側プレート５に発熱量の小さい発熱部品２を取り付けた方が、両方の発熱部品２を効率的に冷却することができる。
但し、発熱量が小さくても、より低温な冷却が求められる発熱部品２を有する場合は、その発熱量の小さい発熱部品２を冷却性能が低い下側の外側プレート５に取り付ける場合でも、下側の冷却水路から冷却水を流入させた方が良い。
【００２４】
（変形例）
上記の実施例では、各中間プレート３のスリットを略一定のピッチで設けているが、上記の様に発熱量が異なる２種類の発熱部品２を冷却する場合は、仕切りプレート４の上側と下側とでスリットのピッチあるいはスリット幅を変更しても良い。即ち、あまり冷却性能が要求されない側（本実施例では仕切りプレート４の下側）に使用される中間プレート３では、スリットのピッチを大きく、あるいはスリット幅を小さくして、冷却性能を必要最小限まで低下させても良い。この場合、冷却水が流れる際に発生する圧力損失を低く抑えることができるので、小型のポンプでも十分な流量を得ることができ、省エネルギ、低コストなシステムを実現できる。
【００２５】
また、仕切りプレート４より上側と下側とで、それぞれ中間プレート３の枚数を変更することにより、上側の冷却性能と下側の冷却性能とに差を持たせることもできる。即ち、あまり冷却性能が要求されない側（本実施例では仕切りプレート４の下側）に使用される中間プレート３の枚数を少なくして、冷却性能を必要最小限まで低下させても良い。この場合、冷却器１の薄型化、低コスト化に効果がある。
【００２６】
更に、上記実施例では、仕切りプレート４の上側と下側とで、それぞれ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】冷却器の斜視図である。
【図２】中間プレートの平面図である。
【図３】中間プレートの平面図である。
【図４】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５】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６】仕切りプレートの平面図である。
【図７】外側プレートの平面図である。
【図８】冷却水の流れ方向を示す冷却器の模式図である。
【図９】従来のインバータ装置の断面図である。
【図１０】冷却水の流れ方向を示す冷却器の模式図である（従来技術）。
【符号の説明】
１    積層冷却器（冷却容器）
２    発熱部品
３    中間プレート
４    仕切りプレート
５    外側プレート
６Ａ  入口パイプ（入口）
６Ｂ  出口パイプ（出口）
１０    スリット
【図１】
0004306120.tif 000002
【図２】
0004306120.tif 000003
【図３】
0004306120.tif 000004
【図４】
0004306120.tif 000005
【図５】
0004306120.tif 000006
【図６】
0004306120.tif 000007
【図７】
0004306120.tif 000008
【図８】
0004306120.tif 000009
【図９】
0004306120.tif 000010
【図１０】
0004306120.tif 000011