JP2008186820A - 発熱体冷却構造及び駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な放熱能力を有する発熱体冷却構造を実現し、更に、その発熱体冷却構造を備えることにより小型化及び省エネルギー化を実現し得る駆動装置を提供する。
【解決手段】発熱体と熱的に接続された放熱面と、放熱面と対向配置された対向面との間に、冷媒空間Ｒが形成され、冷媒空間Ｒに、放熱面から対向面に向けて立設された複数の放熱フィン５６が並列配置されて、複数の放熱フィン５６の夫々の隣接間に冷媒が通流するフィン間通路Ｒｐが形成されている発熱体冷却構造及びそれを備えた駆動装置であって、放熱フィン５６が、冷媒の通流方向に沿って複数の曲部を有する蛇行状に形成されていると共に、放熱フィン５６の両側壁面５６ｃ，５６ｄが、互いに異なる形状に形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、発熱体と熱的に接続された放熱面と、当該放熱面と対向配置された対向面との間に、冷媒空間が形成され、
前記冷媒空間に、前記放熱面から前記対向面に向けて立設された複数の放熱フィンが並列配置されて、当該複数の放熱フィンの夫々の隣接間に前記冷媒が通流するフィン間通路が形成されている発熱体冷却構造、
及び、電動機と、
前記電動機を収容する駆動装置ケースと、
前記電動機を制御するインバータとを備えると共に、前記発熱体冷却構造を、前記インバータを前記発熱体として備えた駆動装置に関する。

電動機を車両の駆動源とする場合、電動機はその制御のためのインバータやそのインバータ制御のためのＥＣＵ等を必要とする。こうしたインバータ等は、電動機に対してパワーケーブルで接続されるものであるため、電動機とは分離させて適宜の位置に配設可能であるが、車載上の便宜性から、電動機を内蔵する駆動装置と一体化させる配置が採られる場合がある。
ところで、現状の技術では、インバータ等の耐熱温度は電動機の耐熱温度に対して低い。そこで、上記のようにインバータ等を、電動機を内蔵する駆動装置と一体化させる場合、インバータ等を熱的に保護すべく、電動機からインバータ等への直接的な熱伝達を遮断する何らかの手段が必要である。また、インバータ等は、自身の素子による発熱で温度上昇するため、耐熱温度以下に保つために冷却を必要とする。

こうした事情から、電動機と、前記電動機を収容する駆動装置ケースと、前記電動機を制御するインバータとを備えた駆動装置において、そのインバータ更には電動機を冷却するための冷却構造を有するものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
かかる特許文献１に記載の駆動装置に備えられる冷却構造は、インバータと熱的に接続された放熱面と、当該放熱面と対向配置され上記駆動装置ケースと熱的に接続された対向面との間に、冷媒空間を形成し、その冷媒空間に、インバータケース側の放熱面から駆動装置ケース側のケース面に向けて立設された複数の放熱フィンを並列配置して、それら複数の放熱フィンの夫々の隣接間に前記冷媒が通流するフィン間通路を形成している。そして、この種の冷却構造は、冷媒ポンプにより上記冷媒空間に供給された冷媒が、上記並列配置された複数のフィン間通路に通流することで、上記放熱面を介してインバータを冷却し、上記対向面を介して電動機を冷却することができる。

また、上記のようなインバータ等の発熱体を冷却するための従来の発熱体冷却構造として、発熱体と熱的に接続された放熱面を切削工具により削り起こすことで、当該放熱面に放熱フィンを起立形成したものが知られている（例えば、特許文献２及び３を参照。）。
かかる特許文献２及び３に記載の発熱体冷却構造は、微小間隔で連続して放熱面を削り起こすことで、互いに並列に配置された複数の放熱フィンを形成し、微小幅のフィン間通路を微細な間隔で形成している。そして、このような構成により、放熱フィンの伝熱面積を拡大し、放熱能力を向上できるとされている。

また、別の発熱体冷却構造として、放熱面から立設された複数の放熱フィンが並列配置されて、当該複数の放熱フィンの夫々の隣接間に冷媒が通流するフィン間通路が形成され、更に、それら放熱フィンが冷媒の通流方向に沿って複数の曲部を有する蛇行状に形成されているものが知られている（例えば、特許文献４参照。）。
かかる特許文献２に記載の発熱体冷却構造は、蛇行状の放熱フィンの複数を並列配置することで、当該複数の放熱フィンの夫々の隣接間に、冷媒の通流方向を屈折させる屈折部分を有する蛇行状のフィン間通路を形成している。そして、このような構成により、放熱フィンの伝熱面積を拡大すると共に、フィン間通路の屈折部分において冷媒の通流方向を屈折させて乱流の発生を促進させることで、放熱能力を向上できるとされている。

国際公開ＷＯ２００４／０２５８０７号公報 特開２００５−１４２２４７号公報 特開２００５−２５４４１７号公報 特開２００６−１００２９３号公報

上記のようなインバータ等の発熱体を冷却するための発熱体冷却構造においては、近年の駆動装置の小型化等に伴って、更なる放熱能力の向上が望まれている。
特に、上記特許文献４に記載の発熱体冷却構造のように蛇行状のフィン間通路に冷媒を通流させた場合でも、放熱フィンの両側壁面が同じ形状に形成されており、よって、フィン間通路の放熱フィンの並列配置方向における通路幅が一様なものであるので、そのフィン間通路を通流する冷媒に十分な乱流を発生させることができず、放熱能力の向上は十分なものでは無かった。

また、放熱能力の向上のために、冷媒ポンプによる冷媒空間への冷媒の供給量を増加させることが考えられるが、冷媒空間における圧力損失が比較的大きいために、冷媒ポンプの大型化及びエネルギ損失の増加等が生じ、問題である。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、良好な放熱能力を有する発熱体冷却構造を実現し、更に、その発熱体冷却構造を備えることにより小型化及び省エネルギー化を実現し得る駆動装置を実現する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る発熱体冷却構造は、発熱体と熱的に接続された放熱面と、当該放熱面と対向配置された対向面との間に、冷媒空間が形成され、
前記冷媒空間に、前記放熱面から前記対向面に向けて立設された複数の放熱フィンが並列配置されて、当該複数の放熱フィンの夫々の隣接間に前記冷媒が通流するフィン間通路が形成されている発熱体冷却構造であって、その第１特徴構成は、前記放熱フィンが、前記冷媒の通流方向に沿って複数の曲部を有する蛇行状に形成されていると共に、
前記放熱フィンの両側壁面が、互いに異なる形状に形成されている点にある。

上記発熱体冷却構造の第１特徴構成によれば、放熱フィンを冷媒通流方向に沿って複数の曲部を有する蛇行状に形成することで、当該複数の放熱フィンの夫々の隣接間に、冷媒の通流方向を屈折させる屈折部分を有する蛇行状のフィン間通路を形成することができる。よって、放熱フィンの伝熱面積を拡大すると共に、フィン間通路の屈折部分において冷媒の通流方向を屈折させて乱流の発生を促進させることで、放熱能力を向上できる。
更に、このように屈折部分を有する蛇行状のフィン間通路に冷媒を通流させる場合において、放熱フィンの両側壁面を互いに異なる形状に形成することで、フィン間通路の複数の放熱フィンの並列配置方向における通路幅を、当該互いに異なる両側壁面に挟まれた部分の通路幅を他の部分とは異ならせる形態で、冷媒の通流方向において変化させることができる。よって、このように通路幅が変化するフィン間通路に冷媒を通流させることで、冷媒の流れにおける乱流の発生を一層促進させて、放熱能力を一層向上することができる。
したがって、本発明により、良好な放熱能力を有する発熱体冷却構造を実現することができる。

本発明に係る発熱体冷却構造の第２特徴構成は、上記発熱体冷却構造の第１特徴構成に加えて、前記複数の曲部の少なくとも一つが、前記放熱フィンの両側壁面を互いに異なる曲状に形成してなる異形曲部として構成され、
前記異形曲部が、一方側の側壁面を弓状に形成し、他方側の側壁面を角状に形成したものである点にある。

上記発熱体冷却構造の第２特徴構成によれば、放熱フィンの曲部を上記異形曲部として形成することで、フィン間通路の通路幅を、当該屈折部分の通路幅を他の部分とは異ならせる形態で、冷媒の通流方向において変化させることができる。よって、このように通路幅が屈折部分で変化する蛇行状のフィン間通路に冷媒を通流させることで、冷媒の通流方向の屈折と通路幅の変化との相乗効果により、冷媒の流れに極めて強い乱流を発生させて、極めて良好な冷却能力を実現することができる。

本発明に係る発熱体冷却構造の第３特徴構成は、上記発熱体冷却構造の第１乃至上記第２の何れかの特徴構成に加えて、前記放熱フィンが、前記放熱面から前記対向面に向けて斜めに立設されている点にある。

上記発熱体冷却構造の第３特徴構成によれば、放熱フィンが対向面に向けて斜めに立設することで、放熱フィンの立設方向における長さを長くすることができるので、放熱フィンの伝熱面積を拡大して、放熱能力を一層向上することができる。

本発明に係る発熱体冷却構造の第４特徴構成は、上記発熱体冷却構造の第１乃至上記第３の何れかの特徴構成に加えて、前記放熱フィンの先端部が、前記対向面に当接されている点にある。

上記発熱体冷却構造の第４特徴構成によれば、放熱フィンの先端部が対向面に当接しているので、一のフィン間通路を通流している冷媒が、その放熱フィンの先端側を通って隣接する他のフィン間通路に流入することを防止して、複数のフィン間通路の夫々に安定して冷媒を通流させることができる。よって、複数のフィン間通路の夫々における放熱能力を略均一なものとすることができる。更に、放熱フィンの先端部が対向面に当接していることで、対向面に伝わる熱をも当該放熱フィンを介して冷媒側に良好に放熱させることができる。

本発明に係る発熱体冷却構造の第５特徴構成は、上記発熱体冷却構造の第１乃至上記第４の何れかの特徴構成に加えて、前記フィン間通路における前記放熱面に、前記冷媒の通流方向に沿って凹凸が配置されている点にある。

上記発熱体冷却構造の第５特徴構成によれば、放熱面に上記凹凸を配置することで、放熱面の伝熱面積を拡大し、更なる放熱能力の向上を図ることができる。
更に、フィン間通路において放熱面に配置された上記凹凸に沿って冷媒が通流することで、冷媒の流れにおける乱流の発生を一層促進させて、放熱能力を一層向上することができる。
尚、放熱面に対して、放熱フィンを形成するのとは別に上記凹凸を設けることができるが、放熱面を切削工具により削り起こすことで放熱面に放熱フィンを起立形成させる場合には、その切削工具の放熱面への当接部の形状を工夫することで、放熱フィンと同時に当該凹凸を形成することができる。

本発明に係る発熱体冷却構造の第６特徴構成は、上記発熱体冷却構造の第１乃至上記第５の何れかの特徴構成に加えて、前記冷媒空間への冷媒流入方向に対する前記フィン間通路への冷媒流入方向の成す角度が鈍角となるように、前記放熱フィンの冷媒流入部側の端部が形成され、
前記フィン間通路からの冷媒流出方向に対する前記冷媒空間からの冷媒流出方向の成す角度が鈍角となるように、前記放熱フィンの冷媒流出部側の端部が形成されている点にある。

上記発熱体冷却構造の第６特徴構成によれば、冷媒空間に流入した冷媒をその流入方向を鈍角で屈折させるだけでフィン間通路に流入させることができ、また、フィン間通路から流出した冷媒を、その流出方向を鈍角に屈折させるだけで冷媒空間から流出させることができる。よって、冷媒空間及びフィン間通路に対して冷媒をスムーズに流入及び流出させ、圧力損失の増大を防止することができる。よって、冷媒空間に冷媒を供給するための冷媒ポンプの小型化や省エネルギー化を実現することができる。

本発明に係る発熱体冷却構造の第７特徴構成は、上記発熱体冷却構造の第１乃至上記第６の何れかの特徴構成に加えて、前記放熱面が前記フィン間通路において凹状に形成されていると共に、
前記放熱面の前記フィン間通路の冷媒流入部及び冷媒流出部の段差が傾斜面で接続されている点にある。

上記発熱体冷却構造の第７特徴構成によれば、放熱面がフィン間通路において凹状に形成することで、放熱面を発熱体側に近接させて、当該放熱面に対して発熱体の熱を良好に伝達させることができる。更に、放熱面のフィン間通路の冷媒流入部及び冷媒流出部の段差が平面状や湾曲状等の傾斜面で接続されているので、フィン間通路に対して冷媒をスムーズに流入及び流出させ、圧力損失の増大を防止することができる。よって、冷媒空間に冷媒を供給するための冷媒ポンプの小型化や省エネルギー化を実現することができる。
尚、放熱面を切削工具により削り起こすことで放熱面に放熱フィンを起立形成させる場合には、その切削工具の放熱面への当接部の形状を工夫することで、放熱フィンと同時に当該傾斜面を形成することができる。

上記目的を達成するための本発明に係る駆動装置の第１特徴構成は、電動機と、
前記電動機を収容する駆動装置ケースと、
前記電動機を制御するインバータとを備えると共に、
請求項１〜６の何れか一項に記載の発熱体冷却構造を、前記インバータを前記発熱体として備えた点にある。

上記駆動装置の第１特徴構成によれば、上記のようにインバータを、電動機を内蔵する駆動装置と一体化させる場合でも、上述した本発明に係る発熱体冷却構造を、インバータを発熱体として備えるので、当該発熱体冷却構造の特徴構成と同様の特徴構成を発揮して、インバータの熱を良好に放熱させて、インバータを熱的に保護することができる。

本発明に係る駆動装置の第２特徴構成は、上記駆動装置の第１特徴構成に加えて、前記駆動装置ケースが、前記放熱面に対して前記対向面側に設けられ、前記駆動装置ケースと前記対向面が熱的に接続されている点にある。

上記駆動装置の第２特徴構成によれば、駆動装置ケースが放熱面に熱的に接続されているので、駆動装置ケース内部の電動機等から発生した熱を、放熱面を介して冷媒側に良好に放熱させることができる。
また、このように駆動装置ケースを放熱面と熱的に接続する場合には、放熱フィンの先端部を対向面に当接させて、放熱面から冷媒側への放熱能力を向上させることもできる。

本発明に係る発熱体冷却構造及びそれを備えた駆動装置の実施の形態について、図面に基づいて説明する。

図２に示すように、本発明を適用した駆動装置（以下、「本駆動装置」と呼ぶ。）は、電動機１と、電動機１を収容する駆動装置ケース２と、電動機１を制御するインバータ３とを備え、本発明を適用した発熱体冷却構造５０（以下、「本冷却構造」と呼ぶ。）を採用している。

尚、本駆動装置は、電気自動車やハイブリッド車等に用いられる駆動装置を構成するもので、駆動装置ケース２は、電動機１としてのモータ又はジェネレータ若しくはそれら両方と、ディファレンシャル装置、カウンタギヤ機構等の付属機構を収容している。
一方、本冷却構造５０は、詳細については後述するが、図１に示すように、インバータ３や電動機１等の発熱体が発生した熱を、冷媒循環路４においてラジエータ４２との間で循環する冷媒に対して放熱させて、当該発熱体を熱的に保護するものである。

上記インバータ３は、バッテリ電源の直流をスイッチング作用で交流（電動機が３相交流電動機の場合は３相交流）に変換するスイッチングトランジスタや付随の回路素子と、それらを配した回路基板からなるパワーモジュールを意味する。
そして、このインバータ３は、図２に示すように、その基板自体又は別部材を基板に取り付けることで基板と一体化されたヒートシンク５３の上面側に取り付けられており、そのヒートシンク５３が上記インバータ３を収容するインバータケース７の底部に固定されている。そして、そのヒートシンク５３の下面が、インバータ３と熱的に接続された放熱面５３ａとして形成されている。
尚、インバータケース７は、内部のインバータ３を雨水や埃から保護すべくインバータ３を覆うように形成されている。

一方、電動機１は、駆動装置ケース２に収容され、その駆動装置ケース２の上面が、当該放熱面５３ａと対向配置され、且つ、電動機１と熱的に接続された対向面２ａが形成されている。
即ち、駆動装置ケース２の上面には、ヒートシンク５３を駆動装置ケース２の上に搭載した状態で、ヒートシンク５３の下面即ち放熱面５３ａとの間に後述する冷媒空間Ｒを形成するための矩形の凹部が形成されている。そして、その凹部の底面が上記対向面２ａとなる。
また、上記駆動装置ケース２の上面とヒートシンク５３の下面との間には、図示は省略するが、上記冷媒空間Ｒを外部に対して密閉するためにシール材が適宜設けられている。
尚、本願において放熱面５３ａ及び対向面２ａがインバータ３及び電動機１と熱的に接続されるとは、インバータ３及び電動機１が発生した熱が直接又は間接的に、当該放熱面５３ａ及び対向面２ａに伝達される状態を言う。

本冷却構造５０は、上記ヒートシンク５３の放熱面５３ａと上記駆動装置ケース２の対向面２ａとの間に冷媒空間Ｒを形成し、当該冷媒空間Ｒに、放熱面５３ａから対向面２ａに向けて立設された複数の放熱フィン５６を並列配置して、当該複数の放熱フィン５６の夫々の隣接間に冷媒が通流するフィン間通路Ｒｐを形成してなる。そして、後述する冷媒循環路に設けられた冷媒ポンプ４１（図１参照）により冷媒空間Ｒに供給された冷媒を、上記並列配置された複数のフィン間通路Ｒｐに通流させることで、上記放熱面５３ａを介してインバータ３が冷却され、更には、上記対向面２ａを介して電動機１が冷却されることになる。

更に、図３に示すように、並列配置された複数の放熱フィン５６は、放熱フィン５６が、冷媒の通流方向に沿って複数の曲部５６ａ，５６ｂを有する蛇行状に形成されている。
具体的には、放熱フィン５６は、特定の方向に屈曲する曲部５６ａと、当該曲部５６ａとは反対に屈曲する曲部５６ｂとを交互に配置した状態で、ジグザグ状に形成されている。
この構成により、複数の放熱フィン５６の夫々の隣接間に形成される夫々のフィン間通路Ｒｐが、冷媒の通流方向を屈折させる屈折部分を有する蛇行状、具体的にはジグザグ状のものとされている。よって、放熱フィン５６の伝熱面積の拡大、及び、冷媒流れにおける乱流の発生促進が図られて、放熱能力が向上されている。

更に、放熱フィン５６の両側壁面が互いに異なる形状に形成されている。具体的には、放熱フィン５６が有する複数の曲部５６ａ，５６ｂの少なくとも一つが、放熱フィン５６の両側壁面５６ｃ，５６ｄを互いに異なる曲状に形成してなる異形曲部５６ａとして構成されており、更に、その異形曲部５６ａが、山部側の側壁面５６ｃを弓状に形成し、谷部側の側壁面５６ｄを角状に形成したものとなっている。
そして、このような構成により、フィン間通路Ｒｐにおいて互いに異なる両側壁面５６ｃ，５６ｄに挟まれた部分の通路幅Ｗ１、即ち一対の曲部５６ａで挟まれた屈折部分の通路幅Ｗ１が、他の部分の通路幅Ｗ２よりも広くなり、当該フィン間通路Ｒｐが、屈折部分で通路幅が拡大変化する蛇行状のものとなる。よって、このようなフィン間通路Ｒｐに冷媒が通流すると、当該冷媒の流速が上記屈折部分において変化するなどして、冷媒の流れにおける乱流の発生が一層促進され、放熱能力が一層向上されることになる。

上記複数の放熱フィン５６は、熱交換面積確保のために、ヒートシンク５３側の放熱面５３ａから駆動装置ケース２側の対向面２ａに向けて冷媒空間Ｒ内に延び出し、冷媒空間Ｒをその厚さ方向に実質上横断する。
更に、当該放熱フィン５６は、図８に示すように、放熱面５３ａから対向面２ａに向けて斜めに且つカールした状態で立設しており、これにより、当該放熱フィン５６の立設方向における長さが長くなり、放熱フィン５６の伝熱面積が拡大され、放熱能力の向上が図られている。

更に、その放熱フィン５６の先端部は、駆動装置ケース２側の対向面２ａに対して、僅かな隙間を介して離間された状態となっている。
尚、当該放熱フィン５６の先端部の一部又は全部を、対向面２ａに対して当接させることで、当該放熱フィン５６と駆動ケース２との熱伝導を許容するように構成しても構わない。即ち、当該放熱フィン５６の先端部を対向面２ａに当接させれば、複数のフィン間通路Ｒｐにおいて、冷媒が放熱フィン５６の先端側を通って相互に行き来することが防止されて安定して冷媒が通流し、放熱能力が略均一なものとなる。更に、電動機１等から対向面２ａに伝わる熱が当該放熱フィン５６を介して冷媒側に良好に放熱されることになる。

更に、図３に示すように、冷媒空間Ｒの一方側の側端部には、当該冷媒空間Ｒに冷媒を流入させる流入側ポート５７と当該冷媒空間Ｒから冷媒を流出させる流出側ポート５８とが互いに平行に接続されている。更に、冷媒空間Ｒにおいて、流入側ポート５７から冷媒空間Ｒの他方側の側端部に延出する冷媒流入部Ｒｉと、流出側ポート５８から冷媒空間Ｒの他方側の側端部に延出する冷媒流出部Ｒｏとが互いに平行に形成されている。そして、冷媒流入部Ｒｉと冷媒流出部Ｒｏとの間を横断する形態で、複数のフィン間通路Ｒｐが並列配置されている。

また、流入側ポート５７から冷媒流入部Ｒｉへの冷媒流入方向に対して、冷媒流入部Ｒｉからフィン間通路Ｒｐへの冷媒流入方向の成す角度θｉが鈍角となるように、放熱フィン５６の冷媒流入部側の端部が上記流入側ポート５７側に屈折する形態で形成されている。この構成により、流入側ポート５７から冷媒流入部Ｒｉに流入した冷媒が、スムーズにフィン間通路Ｒｐに流入するので、圧力損失の増大が防止されている。

更に、フィン間通路Ｒｐから冷媒流出部Ｒｏへの冷媒流出方向に対して、冷媒流出部Ｒｏから流出側ポート５８への冷媒流出方向の成す角度θｏについても鈍角となるように、放熱フィン５６の冷媒流出部側の端部が上記流出側ポート５８側に屈折する形態で形成されている。この構成により、フィン間通路Ｒｐから冷媒流出部Ｒｏに流出した冷媒が、スムーズに流出側ポート５８を通じて冷媒空間Ｒから流出するので、上記と同様に、圧力損失の増大が防止されている。
尚、上記角度θｉ，θｏは、できるだけ１８０度に近い方が望ましいが、流入側ポート５７及び流出側ポート５８の冷媒流入部Ｒｉ及び冷媒流出部Ｒｏに対する配置状態に応じて適宜これらの角度θｉ，θｏを設定することができる。

更に、図４に示すように、フィン間通路Ｒｐにおける放熱面５３ａには、冷媒の通流方向に沿って凹凸が配置されている。具体的には、フィン間通路Ｒｐにおける放熱面５３ａにおいて、放熱フィン５６の異形曲部５６ａ付近を凹部とし、放熱フィン５６の他の曲部５６ｂ付近を凸部とする形態で、それら凹部と凸部とが交互に形成されている。そして、フィン間通路Ｒｐにおいてこの放熱面５３ａに配置された上記凹凸に沿って冷媒が通流することで、冷媒の流れにおける乱流の発生が一層促進されて、放熱能力が一層向上される。

また、上述したような複数の放熱フィン５６は、図５に示すように、アルミニウム、アルミニウム合金、銅合金、ステンレス鋼など熱伝導性が良好な材料で製作したヒートシンク５３の放熱面５３ａを、特殊な形状の切削工具Ｔにより削り起こすことで、当該放熱面５３ａから起立する状態で形成することができる。
即ち、切削工具Ｔの先端形状を、角状に形成された側壁面５６ｄ形状に合わせた山形の先端形状を有する切削工具Ｔを作成し、その切削工具Ｔにより、上記放熱面５３ａを、微小間隔で連続して削り起こすことで、互いに並列に配置された複数の放熱フィン５６が形成される。
そして、この切削工具Ｔによる削りこみ深さや削り角度等の種々の条件を適切に決定することにより、切削工具Ｔの先端の山形頂点により形成される放熱フィン５６の曲部５６ａにおいて、切削工具Ｔに当接する側の側壁面５６ｄが角状に形成されるのに対して、それとは反対側の側壁面５６ｃが引張応力等により弓状に形成されるのである。
尚、このように放熱面５３ａを切削工具Ｔにより削り起こすことで、当該放熱面５３ａに放熱フィン５６を起立形成する場合には、放熱フィン５６の先端部の形状が、各部の削り角度や深さの違いにより波形となる。そして、このような波型の先端部を有する放熱フィン５６をそのまま使用することで、放熱フィン５６の先端部を、駆動装置ケース２側の対向面２ａに対して、一部を当接させ、他部を僅かな隙間を設けて離間させた状態で配置することができる。

更に、上記切削工具Ｔを放熱面５３ａに対して斜めに相対移動させて削りこむことで、放熱面５３ａ側の形状は、切削工具Ｔの先端の山形頂点が最も深い状態の凹凸状となるので、これら複数の放熱フィン５６の隣接間に形成されるフィン間通路Ｒｐにおいて、放熱面５３ａに凹凸（図４参照）が形成されるのである。

上記のように切削工具Ｔによりヒートシンク５３の放熱面５３ａを削り起こして放熱フィン５６を起立形成する場合には、図４に示すように、放熱面５３ａがフィン間通路Ｒｐにおいて冷媒流入部Ｒｉや冷媒流出部Ｒｏに対して凹状に形成されることになるが、放熱面５３ａのフィン間通路Ｒｐの冷媒流入部Ｒｉ及び冷媒流出部Ｒｏの段差が、傾斜面５３ｂで接続されることになる。よって、この構成により、冷媒流入部Ｒｉ及び冷媒流出部Ｒｏのフィン間通路Ｒｐに対する冷媒の流入及び流出がスムーズになり、圧力損失の増大が防止されている。

次に、上記冷媒空間Ｒが接続されている上記冷媒循環路４について、図１に基づいて説明を加える。
冷媒循環路４は、ヒートシンク５３と駆動装置ケース２との間の冷媒空間Ｒを通して単一の冷媒を循環させるものとされている。冷媒循環路４は、圧送源としての冷媒ポンプ４１と、熱交換器としてのラジエータ４２と、それらをつなぐ流路４３，４４，４５とから構成されている。
尚、上述したように、本冷却構造５０は、良好な放熱能力を有すると共に、冷媒の圧力損失の増大を防止することができるので、上記冷媒ポンプ４１の小型化を実現し、更には、当該冷媒ポンプ４１の駆動動力を低くして、省エネルギー化を実現することができる。

尚、冷媒ポンプ４１の駆動モータ等の付属設備については、図示を省略されている。冷媒循環路４の起点としての冷媒ポンプ４１の吐出側流路４３は、冷媒空間Ｒの入口側の流入側ポート５７に接続され、冷媒空間Ｒの出口側の流出側ポート５８は、戻り流路４４を経てラジエータ４２の入口側に接続され、ラジエータ４２の出口側が冷媒ポンプ４１の吸込側流路４５に接続されている。したがって、この冷媒循環路４において、冷却水などの冷媒は、冷媒ポンプ４１から送り出された後、冷媒空間Ｒに形成されたフィン間通路Ｒｐを流れる際にインバータ３を構成するモジュールからの熱と駆動装置ケース２の熱を吸収して加熱され、戻り流路４４を経由でラジエータ４２に送り込まれて空気への放熱により冷却され、冷媒ポンプ４１に戻されて一巡のサイクルを終わる循環を繰り返すことになる。
尚、この冷媒循環路４は、途中、例えば戻り流路４４の部分で、更なる冷却のために駆動装置ケース２内を通る流路とすることもできる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施の形態では、放熱フィン５６を特定の方向に屈曲する曲部５６ａと当該曲部５６ａとは反対に屈曲する曲部５６ｂとを交互に配置したジグザグ状に形成し、当該複数の放熱フィン５６の夫々の隣接間に形成される夫々のフィン間通路Ｒｐをジグザグ状のものとしたが、これら放熱フィン５６及びフィン間通路Ｒｐを上記ジグザグ状以外のあらゆる形状の蛇行状に構成することができる。
例えば、図６に示すように、放熱フィン５６を、特定の方向に屈曲する一対の曲部５６ａと、当該曲部５６ａとは反対に屈曲する一対の曲部５６ｂとを交互に配置した蛇行状に形成することができる。
また、この場合においても、放熱フィン５６が有する複数の曲部５６ａ，５６ｂの少なくとも一つを、放熱フィン５６の両側壁面５６ｃ，５６ｄを互いに異なる曲状に形成してなる異形曲部５６ａとして構成し、更に、その異形曲部５６ａが、山部側の側壁面５６ｃを弓状に形成し、谷部側の側壁面５６ｄを角状に形成することができる。
また、かかる形状の複数の放熱フィン５６の隣接間にフィン間通路Ｒｐを形成する場合においても、図７に示すように、フィン間通路Ｒｐにおける放熱面５３ａに冷媒の通流方向に沿って凹凸を配置して放熱能力を向上したり、更には、放熱面５３ａのフィン間通路Ｒｐの冷媒流入部Ｒｉ及び冷媒流出部Ｒｏの段差を傾斜面５３ｂで接続して圧力損失の増大を防止することができる。

（２）上記実施の形態では、放熱フィン５６を、図８に示すように、放熱面５３ａから対向面２ａに向けて斜めに且つカールした状態で立設したが、別に、放熱フィン５６を、図９に示すように、放熱面５３ａから対向面２ａに向けて斜めに且つ直線状態で立設させたり、図１０に示すように、放熱面５３ａから対向面２ａに向けて真っ直ぐに立設させても構わない。

（３）上記実施の形態では、放熱フィン５６の曲部の少なくとも一つを異形曲部５６ａとすることで、放熱フィン５６の両側壁面を互いに異なる形状に形成したが、別に、放熱フィンの曲部の全部を異形曲部としたり、放熱フィンの曲部以外の部分において両側壁面を互いに異なる形状に形成するなどのように構成しても構わない。

（４）上記実施の形態では、ヒートシンク５３の放熱面５３ａを切削工具Ｔにより削り起こすことで、当該放熱面５３ａに放熱フィン５６を起立形成したが、放熱面に対して別に製作した放熱フィンを溶接したり、放熱フィンをヒートシンクと一体で鋳型で成形するなどのように、別の方法で放熱フィンを形成しても構わない。

（５）上記実施の形態では、本冷却構造５０を本駆動装置のインバータ３や電動機１等の発熱体が発生した熱を冷媒に対して放熱させて当該発熱体を熱的に保護するものとして構成したが、別に、本冷却構造を、別の装置においてインバータや他の電子部品等の発生した熱を冷媒に対して放熱させるように構成しても構わない。

本発明に係る発熱体冷却構造及び駆動装置は、良好な放熱能力を有する発熱体冷却構造、及び、その発熱体冷却構造を備えることにより小型化及び省エネルギー化を実現し得る駆動装置として有効に利用可能である。

発熱体冷却構造の冷媒循環路の状態を示す図 発熱体冷却構造を備えた駆動装置の概略構成を示す側断面図 冷媒空間の状態を示す平面図 冷媒空間の状態を示す立断面図 放熱フィンの形成方法を示す斜視図 別実施形態における冷媒空間の状態を示す平面図 別実施形態における冷媒空間の状態を示す側断面図 放熱フィンの部分側断面図 別実施形態における放熱フィンの部分側断面図 別実施形態における放熱フィンの部分側断面図

符号の説明

１：電動機
２ａ：対向面
３：インバータ
７：インバータケース
５０：発熱体冷却構造
５３ａ：放熱面
５３ｂ：傾斜面
５６：放熱フィン
５６ａ，５６ｂ：曲部
５６ｃ，５６ｄ：側壁面
Ｒ：冷媒空間
Ｒｐ：フィン間通路
Ｒｏ：冷媒流出部
Ｒｉ：冷媒流入部
Ｔ：切削工具
Ｗ１，Ｗ２：通路幅
θｉ，θｏ：角度

Claims (9)

1. 発熱体と熱的に接続された放熱面と、当該放熱面と対向配置された対向面との間に、冷媒空間が形成され、
   前記冷媒空間に、前記放熱面から前記対向面に向けて立設された複数の放熱フィンが並列配置されて、当該複数の放熱フィンの夫々の隣接間に前記冷媒が通流するフィン間通路が形成されている発熱体冷却構造であって、
   前記放熱フィンが、前記冷媒の通流方向に沿って複数の曲部を有する蛇行状に形成されていると共に、
   前記放熱フィンの両側壁面が、互いに異なる形状に形成されている発熱体冷却構造。
2. 前記複数の曲部の少なくとも一つが、前記放熱フィンの両側壁面を互いに異なる曲状に形成してなる異形曲部として構成され、
   前記異形曲部が、一方側の側壁面を弓状に形成し、他方側の側壁面を角状に形成したものである請求項１に記載の発熱体冷却構造。
3. 前記放熱フィンが、前記放熱面から前記対向面に向けて斜めに立設されている請求項１又は２に記載の発熱体冷却構造。
4. 前記放熱フィンの先端部が、前記対向面に当接されている請求項１〜３の何れか一項に記載の発熱体冷却構造。
5. 前記フィン間通路における前記放熱面に、前記冷媒の通流方向に沿って凹凸が配置されている請求項１〜４の何れか一項に記載の発熱体冷却構造。
6. 前記冷媒空間への冷媒流入方向に対する前記フィン間通路への冷媒流入方向の成す角度が鈍角となるように、前記放熱フィンの冷媒流入部側の端部が形成され、
   前記フィン間通路からの冷媒流出方向に対する前記冷媒空間からの冷媒流出方向の成す角度が鈍角となるように、前記放熱フィンの冷媒流出部側の端部が形成されている請求項１〜５の何れか一項に記載の発熱体冷却構造。
7. 前記放熱面が前記フィン間通路において凹状に形成されていると共に、
   前記放熱面の前記フィン間通路の冷媒流入部及び冷媒流出部の段差が傾斜面で接続されている請求項１〜６の何れか一項に記載の発熱体冷却構造。
8. 電動機と、
   前記電動機を収容する駆動装置ケースと、
   前記電動機を制御するインバータとを備えると共に、
   請求項１〜７の何れか一項に記載の発熱体冷却構造を、前記インバータを前記発熱体として備えた駆動装置。
9. 前記駆動装置ケースが、前記放熱面に対して前記対向面側に設けられ、前記駆動装置ケースと前記対向面が熱的に接続されている請求項８に記載の駆動装置。

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