JP2008275190A - 冷却器 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却媒体流路を形成する冷却フィン２３がその内部に設けられるケース本体２２と、ケース本体２２に接続される冷却媒体入口配管２０及び冷却媒体出口配管２１と、を備える冷却器１７において、冷却媒体入口配管２０における圧力損失が増大することを防止することを目的とする。
【解決手段】開口部２９を有する袋形状の異物除去部材２８は、その開口部２９が冷却媒体の流れに対向するようにして冷却媒体入口配管２０内に設けられている。冷却媒体の一部は、開口部２９を通じて異物除去部材２８に入り込み、その内部を循環して再び開口部２９から排出される。異物除去部材２８を出た冷却媒体は、ケース本体２２へ向かって流れる。異物除去部材２８の中には、冷却媒体に含まれる異物が溜められる。
【選択図】図６

Description

本発明は、例えば電気自動車のインバータ装置を冷却する冷却器に関する。

従来、冷却器によって、電気自動車やハイブリッド自動車などに使用されるインバータ装置を冷却する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

図１０は、従来の冷却器の斜視図を示す。冷却器１０は、冷却フィン１１を内部に有する中空の直方体形状のケース本体１２と、ケース本体１２に接続される冷却媒体入口配管１３と、冷却媒体出口配管１４と、を有している。ケース本体１２の上面には、図示しないインバータ装置が取り付けられる。また、冷却媒体入口配管１３には、冷却水中の異物を除去するための図示しないフィルターが設けられている。図１０の矢印は、冷却水の流れを示している。

図１１は、図１０のＡ−Ａ断面図を示す。波形に折り返された冷却フィン１１と、ケース本体の上面１５又は下面１６と、で囲まれる領域が冷却媒体用流路となる。図１１において、紙面の裏面から表面に向かう方向に冷却水が流れている。

図示しないウォーターポンプから吐き出された冷却水は、冷却媒体入口配管１３を通ってケース本体１２内部へ供給され、冷却フィン１１によってケース本体１２内部に形成された冷却媒体用流路に導かれる。インバータ装置で発生した熱は、ケース本体１２及び冷却フィン１１に伝導され、冷却水中へ放熱される。これにより、発熱したインバータ装置が冷却される。

冷却性能向上の観点からは、冷却フィン１１の表面積を大きくすることが好ましい。ここで、冷却フィン１１の折り返しの数を多くして冷却フィン１１の表面積を大きくすると、図１１に示す冷却フィン１１の折り返し部の間隔Ｄ１も小さくなり、図１１に示す冷却媒体用流路の幅ｔ１も小さくなる。

特開２００７−３６２１４号公報

ケース本体１２内部の冷却媒体用流路における詰まりを防止するために、冷却媒体入口配管１３に設けられるフィルターの目開きは、図１１に示す冷却媒体用流路の幅ｔ１よりも小さく設定される。冷却フィン１１の折り返しの数を多くして冷却フィン１１の表面積を大きくしている冷却器１０は、図１１に示す冷却媒体用流路の幅ｔ１が小さい。このとき、フィルターの目開きは、その冷却媒体用流路の幅ｔ１よりも更に小さく設定される。これにより、フィルターが抵抗になって冷却媒体入口配管１３における圧力損失が大きくなってしまうという問題があった。

また、フィルターの目開きよりも細かい異物は、フィルターで除去されずにケース本体１２内部に入り込んでいく。そのような微細な異物が冷却フィン１１に付着し、徐々に堆積することによって、冷却フィン１１によって形成された冷却媒体用流路における詰まりが引き起こされるという問題もあった。

本発明は、上述した課題のうち少なくとも１つを解決することができる冷却器を提供することを目的とするものである。

本発明は、冷却媒体用流路を形成する冷却フィンがその内部に設けられるケース本体と、ケース本体に接続される冷却媒体入口配管及び冷却媒体出口配管と、を備える冷却器であって、冷却媒体入口配管内には、開口部を有する袋形状の部材である異物除去部材が設けられていることを特徴とする。

かかる構成によれば、異物除去部材によって冷却媒体に含まれる異物を除去することができると共に、冷却媒体入口配管において大きな圧力損失が発生することを防止できる。

本発明の冷却器であって、異物除去部材には磁石が設けられていることが好適である。かかる構成によれば、冷却媒体に含まれる金属片を磁石に吸引して捕捉することができる。

本発明の冷却器であって、異物除去部材は複数設けられ、隣り合う異物除去部材は、冷却媒体入口配管の冷却媒体が供給される方向から見た平面内において、互いにずれた位置に設けられていることが好適である。かかる構成によれば、冷却媒体に含まれる異物が冷却器のケース本体内部に流入することをより確実に防止できる。

本発明は、冷却媒体用流路を形成する冷却フィンがその内部に設けられるケース本体と、ケース本体に接続される冷却媒体入口配管及び冷却媒体出口配管と、冷却媒体入口配管に設けられ、その目開きが冷却フィンによって形成される冷却媒体用流路の幅よりも小さいフィルターと、を備える冷却器であって、ケース本体内部には、第２のフィンが設けられ、冷却媒体の一部は、第２のフィンによって形成される第２の冷却媒体用流路に導かれ、第２の冷却媒体用流路の幅は、冷却フィンによって形成される冷却媒体用流路の幅よりも小さいことを特徴とする。

かかる構成によれば、フィルターの目開きよりも更に小さい微細な異物が、冷却フィンに付着して冷却媒体用流路の詰まりを引き起こすことを抑制できる。これにより、冷却器の延命化を図ることができる。

本発明の冷却器であって、第２のフィンは、冷却媒体の入口と冷却フィンとの間の領域に配置されていることが好適である。かかる構成によれば、フィルターの目開きよりも更に小さい微細な異物が、冷却フィンに付着して冷却媒体用流路の詰まりを引き起こすことをより効果的に抑制できる。

本発明によれば、冷媒に含まれる異物による冷却器への悪影響を軽減できる。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）を図面に従って説明する。

「実施形態１」
図１は、本実施形態に係る電気自動車用インバータ装置の冷却装置の概略構成図である。冷却装置は、冷却器１７と、ポンプ１８と、放熱器１９と、を備える。ポンプ１８から吐出された冷却媒体は、冷却媒体入口配管２０を介して冷却器１７に供給される。冷却媒体は、例えば水であってもよい。冷却器１７を出た冷却媒体は、冷却媒体出口配管２１を介して放熱器１９へ送られる。放熱器１９は、冷却媒体を外気と熱交換させ、冷却媒体が保有する熱を外部に放出させる。放熱器１９を出た冷却媒体は、再びポンプ１８によって冷却器１７に供給される。

図２は、本実施形態に係る冷却器１７の斜視図である。冷却器１７は、ケース本体２２と、冷却媒体入口配管２０と、冷却媒体出口配管２１と、を有する。ケース本体２２の内部には、波形に折り返された冷却フィン２３が設けられている。ケース本体２２及び冷却フィン２３は、例えば、アルミニウムなどの熱伝導性の高い材料で構成される。ケース本体２２の内部には、仕切部材２４が設けられている。冷却フィン２３は、入口側フィン２３ａと、出口側フィン２３ｂと、を含み、それぞれ仕切部材２４を挟むようにして配置されている。

図３は、図２のＢ−Ｂ断面図である。冷却フィン２３と、ケース本体２２の上面２５又は下面２６と、で囲まれる領域が冷却媒体流路となる。図３の中のｔ２は、冷却媒体流路の平均の幅を示している。

冷却媒体入口配管２０を通ってケース本体２２の内部へ供給される冷却媒体は、入口側フィン２３ａによって形成された冷却媒体流路へ導かれる。入口側フィン２３ａによって形成された冷却媒体流路を出た冷却媒体は、仕切部材２４の先端と、ケース本体２２の１つの側面と、の間の流路を通って出口側フィン２３ｂによって形成された冷却媒体流路へ導かれる。出口側フィン２３ｂによって形成された冷却媒体流路を出た冷却媒体は、冷却媒体出口配管２１を通って放熱器１９へ送られる。

ケース本体２２の外面には、図示しない車両用インバータ装置が取り付けられる。インバータ装置で発生した熱をケース本体２２に伝導させるために、インバータ装置はケース本体２２に密着して取り付けられる。ケース本体２２及び冷却フィン２３に伝導された熱は、冷却媒体中へ放熱される。これにより、発熱したインバータ装置が冷却される。

なお、本実施形態においては、波形に折り返された冷却フィン２３を用いているが、冷却フィンは、冷却媒体流路を形成してインバータ装置から伝導される熱を冷却媒体中に放熱するものであればよい。例えば、複数の板状の冷却フィンをケース本体２２の内部に並列に設けるという態様であってもよい。図４は、そのときのケース本体２２の一部断面図を示す。複数の板状の冷却フィン２３ｃと、ケース本体２２の上面２５及び下面２６と、で囲まれる領域が冷却媒体流路となる。図４の中のｔ３は、冷却媒体流路の幅を示している。

図５は、本実施形態に係る冷却器１７の上面図である。図５の点線で示す２７は、冷却フィン２３によってケース本体２２の内部に形成された冷却媒体流路を表している。冷却媒体入口配管２０内には、後述する異物除去部材２８が複数設けられている。図６は、図５のＣ−Ｃ断面図である。図７は、図６のＤ−Ｄ断面図である。

図６及び図７に示すように、異物除去部材２８は、開口部２９を有する袋形状の部材である。本実施形態においては、異物除去部材２８は、その開口部２９が冷却媒体の流れに対向するようにして冷却媒体入口配管２０内に設けられている。冷却媒体は開口部２９を通じて異物除去部材２８の内部に入り込み、その内部を循環して再び開口部２９から排出される。袋形状の異物除去部材２８の中には冷却媒体に含まれる異物が滞留する。異物除去部材２８を出た冷却媒体は、ケース本体２２へ向かって流れる。なお、本実施形態においては、異物除去部材２８の開口部２９は冷却媒体の流れに対向するようにして設けられているが、これに限らず、袋形状の異物除去部材２８の内部に冷却媒体が入り込み、その中に冷却媒体に含まれる異物を溜めることができるように開口部２９が設けられていればよい。

本実施形態の構成によれば、冷却媒体に含まれる異物を袋形状の異物除去部材２８の内部に溜めることができるので、冷却媒体に含まれる異物がケース本体２２へ流入することを防止できる。そうすると、冷却媒体に含まれる異物を除去するためのフィルターを、冷却媒体入口配管２０に設ける必要がない。これにより、冷却媒体入口配管２０において大きな圧力損失が発生することを防止できる。本実施形態の構成は、冷却性能向上の観点から冷却フィン２３の折り返しの数を多くして冷却フィン２３の表面積を大きくしている冷却器１７において、特に有効である。

本実施形態においては、図６及び図７に示すように、異物除去部材２８の内面に磁石３０を設けている。かかる構成によれば、異物除去部材２８の内部に入り込んできた冷却媒体に含まれる金属片を、磁石３０に吸引して捕捉することができる。なお、本実施形態においては、異物除去部材２８の内面に磁石３０が設けられているが、これに限らず、異物除去部材２８の内部を循環する冷却媒体に含まれる金属片を吸引して捕捉できればよい。例えば、異物除去部材２８の外面に磁石３０を設けてもよい。この場合、異物除去部材２８は、磁石３０から出される磁界が透過し易い材料で構成されることが好ましい。

また、袋形状の異物除去部材２８の内部に入り込んだ冷却媒体は、その内部を循環する過程において、流路の摩擦抵抗によって流動エネルギーの一部が失われ、流速が下がる。これにより、冷却水に含まれる金属片は磁石３０に吸引され易くなり、より確実に金属片を捕捉することができる。

図６及び図７に示すように、異物除去部材２８は冷却媒体入口配管２０内に複数設けられている。隣り合う前記異物除去部材２８は、冷却媒体入口配管２０の冷却媒体が供給される方向から見た平面内において、互いにずれた位置に設けられるのが好ましい。本実施形態においては、隣り合う異物除去部材２８のうちの一方は冷却媒体入口配管２０内の上部に設けられ、他方は冷却媒体入口配管２０内の底部に設けられている。図７に示すように、隣り合う異物除去部材２８は、冷却媒体入口配管２０の冷却媒体が供給される方向から見た平面内において、上下にずれている。冷却媒体入口配管２０内の上側を流れる冷却媒体に含まれる異物は、主に上部に設けられた異物除去部材２８によって除去される。また、冷却媒体入口配管２０内の下側を流れる冷却媒体に含まれる異物は、主に底部に設けられた異物除去部材２８によって除去される。これにより、冷却媒体に含まれる異物がケース本体２２に流入することをより確実に防止できる。

なお、本実施形態においては、冷却媒体入口配管２０内に異物除去部材を複数設けているが、これに限らず、冷却媒体入口配管２０内に異物除去部材２８を１つだけ設けるという態様であってもよい。また、隣り合う異物除去部材２８のうち何れか一方を冷却媒体入口配管２０内の側部に設けてもよい。

ここで、冷却媒体に含まれる異物は、その自重により冷却媒体入口配管２０内の底部に沈殿し易い。冷却媒体入口配管２０内の底部に沈殿してくる異物を確実に除去するためには、冷却媒体入口配管２０内の底部に異物除去部材２８を設けることが好ましい。

「実施形態２」
図８は、本発明の別の実施形態に係る冷却器１７の上面図である。本実施形態においては、冷却媒体入口フィルター３１、ダミーフィン３２が追加されている。その他の構成は上述した実施形態と同一であるため、重複する部分については説明を省略する。

冷却媒体入口フィルター３１は、冷却媒体入口配管２０に設けられている。フィルター３１の目開きは、冷却フィン２３によってケース本体２２の内部に形成された冷却媒体流路の最小の幅よりも小さく設定されている。ダミーフィン３２は、ケース本体２２の内部に設けられている。図８の点線で示す３３は、ダミーフィン３２によってケース本体２２の内部に形成された第２の冷却媒体流路を表している。

図９は、図８のＥ−Ｅ断面図を示す。ダミーフィン３２は、冷却フィン２３と同様に波形に折り返されている。ダミーフィン３２と、ケース本体２２の上面２５又は下面２６と、で囲まれる領域が第２の冷却媒体流路である。図９の中のｔ４は、第２の冷却媒体流路の平均の幅を示している。ダミーフィン３２によって形成された第２の冷却媒体流路の平均の幅ｔ４は、図３に示す冷却媒体流路の平均の幅ｔ２よりも小さい。図９に示されるような第２の冷却媒体流路の断面におけるダミーフィン３２の表面積は、図３に示されるような冷却媒体流路の断面における冷却フィン２３の表面積よりも大きい。

フィルター３１の目開きよりも更に小さい微細な異物がケース本体２２の内部に入り込んできたときに、ダミーフィン３２の表面近傍を通過する微細な異物は、ダミーフィン３２の表面に吸着される。第２の冷却媒体流路の断面におけるダミーフィン３２の表面積は、冷却フィン２３によって形成された冷却媒体流路の断面における冷却フィン２３の表面積よりも大きいため、ダミーフィン３２によって多くの微細な異物が除去される。

本実施形態の構成によれば、冷却媒体に含まれる、フィルター３１で除去できないほどの微細な異物の量を減らすことができ、その微細な異物が冷却フィン２３に付着する量も減らすことができる。そうすると、微細な異物が冷却フィン２３に付着し、徐々に堆積して冷却媒体流路の詰まりを引き起こすまでの時間を遅くすることができる。これにより、冷却器の延命化を図ることができる。

また、本実施形態においては、図８に示すように、ダミーフィン３２は、ケース本体２２の内部における冷却媒体の入口と冷却フィン２３との間の領域に配置されている。冷却媒体入口配管２０を通じてケース本体２２の内部に流入する冷却媒体の一部は、ダミーフィン３２によってケース本体２２の内部に形成された第２の冷却媒体流路に導かれる。第２の冷却媒体流路を出た冷却媒体は、ダミーフィン３２と冷却フィン２３との間の流路を通過して、冷却フィン２３によって形成された冷却媒体流路に導かれる。

本実施形態の構成によれば、フィルター３１の目開きよりも更に小さい微細な異物がケース本体２２の内部に入り込んできたときに、その微細な異物はダミーフィン３２の方に優先的に付着する。これにより、冷却フィン２３によって形成された冷却媒体流路における詰まりの発生をより効果的に抑制できる。

また、図８に示すように、本実施形態においては、ダミーフィン３２は冷却フィン２３と離されてケース本体２２の内部に配置されている。ダミーフィン３２に微細な異物が付着して第２の冷却媒体流路の一部に詰まりが発生したときに、冷却媒体は、詰まりが発生していない第２の冷却媒体流路を通り、ダミーフィン３２と冷却フィン２３との間の流路を通って、冷却フィン２３によって形成された冷却媒体流路に導かれる。すなわち、第２の冷却媒体流路の一部に詰まりが発生しても、冷却フィン２３によって形成された冷却媒体流路がただちに塞がれることはない。

また、図８に示すように、本実施形態においては、互いに隣り合うダミーフィン３２ａ，３２ｂは互いに離されて配置されている。ダミーフィン３２ａ，３２ｂに微細な異物が付着して第２の冷却媒体流路が完全に詰まったときでも、冷却媒体は互いに隣り合うダミーフィン３２ａ，３２ｂの間の流路を通って冷却フィン２３によって形成された冷却媒体流路に流れ込むことができる。

上述したように、ダミーフィン３２には多くの微細な異物が付着するため、第２の冷却媒体流路は詰まりが発生し易い。第２の冷却媒体流路が詰まると、冷却媒体は第２の冷却媒体流路を通過することはできない。そうすると、ダミーフィン３２の冷却性能は著しく低下する。図８に示す第２の冷却媒体流路における冷却媒体の流れ方向の長さＬ１が大きくなると、ケース本体２２において第２の冷却媒体流路が占める領域も大きくなる。すなわち、ケース本体２２において冷却性能を十分に発揮できない領域が増大することになる。本実施形態においては、図８に示す第２の冷却媒体流路における冷却媒体の流れ方向の長さＬ１は、図８に示す冷却フィン２３によって形成された冷却媒体流路における冷却媒体の流れ方向の長さＬ２よりも小さい。かかる構成によれば、ケース本体２２における冷却性能が十分に発揮できない領域を少なくすることができる。これにより、冷却器１７の冷却性能の低下を抑制できる。

なお、本実施形態においては、波形に折り返されたダミーフィン３２を用いているが、ダミーフィン３２は、その幅が冷却フィン２３によって形成された冷却媒体流路の幅よりも小さい第２の冷却媒体流路を形成するものであればよい。例えば、複数の板状のダミーフィンをケース本体２２の内部に並列に設けてもよい。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において実施することができる。例えば、実施形態１と実施形態２とを組み合わせて、実施形態１に係る冷却器１７のケース本体２２の内部に実施形態２に係るダミーフィン３２を設けてもよい。かかる構成によれば、異物除去部材２８で除去されなかった異物が、冷却フィン２３に付着して冷却媒体流路の詰まりを引き起こすことを抑制できる。

また、本実施形態に係る冷却器１７は、電気自動車用インバータ装置の冷却に用いられているが、これに限らず、本実施形態に係る冷却器１７は、様々な発熱する機器の冷却に用いることができる。

第１の実施形態に係る冷却装置の概略構成図である。 第１の実施形態に係る冷却器の斜視図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。 ケース本体内部に板状の冷却フィンを複数設けたときの、ケース本体の一部断面図である。 第１の実施形態に係る冷却器の上面図である。 図５のＣ−Ｃ断面図である。 図６のＤ−Ｄ断面図である。 第２の実施形態に係る冷却器の上面図である。 図８のＥ−Ｅ断面図である。 従来の冷却器の斜視図である。 図１０のＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１０ 冷却器、１１ 冷却フィン、１２ ケース本体、１３ 冷却媒体入口配管、１４ 冷却媒体出口配管、１５ ケース上面、１６ ケース下面、１７ 冷却器、１８ ポンプ、１９ 放熱器、２０ 冷却媒体入口配管、２１ 冷却媒体出口配管、２２ ケース本体、２３ 冷却フィン、２３ａ 入口側フィン、２３ｂ 出口側フィン、２３ｃ 板状の冷却フィン、２４ 仕切部材、２５ ケース上面、２６ ケース下面、２７ 冷却媒体流路、２８ 異物除去部材、２９ 開口部、３０ 磁石、３１ フィルター、３２ ダミーフィン、３３ 第２の冷却媒体流路。

Claims (5)

1. 冷却媒体用流路を形成する冷却フィンがその内部に設けられるケース本体と、
   前記ケース本体に接続される冷却媒体入口配管及び冷却媒体出口配管と、を備える冷却器であって、
   前記冷却媒体入口配管内には、開口部を有する袋形状の部材である異物除去部材が設けられていることを特徴とする冷却器。
2. 請求項１に記載の冷却器であって、
   前記異物除去部材には磁石が設けられていることを特徴とする冷却器。
3. 請求項１又は２に記載の冷却器であって、
   前記異物除去部材は複数設けられ、
   隣り合う前記異物除去部材は、前記冷却媒体入口配管の前記冷却媒体が供給される方向から見た平面内において、互いにずれた位置に設けられていることを特徴とする冷却器。
4. 冷却媒体用流路を形成する冷却フィンがその内部に設けられるケース本体と、
   前記ケース本体に接続される冷却媒体入口配管及び冷却媒体出口配管と、
   前記冷却媒体入口配管に設けられ、その目開きが前記冷却フィンによって形成される冷却媒体用流路の幅よりも小さいフィルターと、を備える冷却器であって、
   前記ケース本体内部には、第２のフィンが設けられ、
   前記冷却媒体の一部は、前記第２のフィンによって形成される第２の冷却媒体用流路に導かれ、
   前記第２の冷却媒体用流路の幅は、前記冷却フィンによって形成される冷却媒体用流路の幅よりも小さいことを特徴とする冷却器。
5. 請求項４に記載の冷却器であって、
   前記第２のフィンは、前記冷却媒体の入口と前記冷却フィンとの間の領域に配置されていることを特徴とする冷却器。

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