JP2013050277A - クーリングモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】沸騰冷却器専用の送風機を廃止することができるクーリングモジュールを提供する。
【解決手段】車両に搭載される冷凍サイクル内を循環する冷媒と空気とを熱交換させるコンデンサ１と、パワーカード３と熱媒体との熱交換により熱媒体を沸騰気化させることでパワーカード３を冷却する蒸発部２１と、熱媒体と空気との熱交換により熱媒体を凝縮させることで熱媒体の熱を空気に放熱する凝縮部２２とを有する沸騰冷却器２と、コンデンサ１および凝縮部２２の双方に空気を送風する送風機４とを備え、コンデンサ１および凝縮部２２を、送風空気の流れ方向に対して並列的に配置された状態で一体化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載される冷凍サイクル内を循環する冷媒と空気とを熱交換させる熱交換器と、冷却対象物で発生する熱により熱媒体を沸騰させて冷却対象物から吸熱する沸騰冷却器とを備えるクーリングモジュールに関するものである。

従来、車両に搭載されるパワーカードやインバータ素子等の冷却対象物を冷却するために、冷却対象物で発生する熱により熱媒体を沸騰させて冷却対象物から吸熱する沸騰冷却器が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この沸騰冷却器は、内部に熱媒体を収容するとともに外部に冷却対象物が取り付けられた熱媒体槽、熱媒体槽の上部に設けられるとともに熱媒体槽で蒸発した熱媒体を冷却液化する凝縮部とを備えている。

特許第３４８７３８２号

ところで、上記特許文献１に記載の従来技術では、沸騰冷却器の凝縮部は、熱媒体と空気との熱交換により熱媒体を凝縮させるように構成されている。したがって、車両に搭載されているコンデンサ等の熱交換器に空気を供給する送風機とは別に、凝縮部に空気を供給するための沸騰冷却器専用の送風機が必要となるため、部品点数が増大して、コストアップに繋がる。

本発明は上記点に鑑みて、沸騰冷却器専用の送風機を廃止することができるクーリングモジュールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車両に搭載される冷凍サイクル内を循環する冷媒と空気とを熱交換させる熱交換器（１）と、冷却対象物（３）と熱媒体との熱交換により熱媒体を沸騰気化させることで冷却対象物（３）を冷却する蒸発部（２１）と、熱媒体と空気との熱交換により熱媒体を凝縮させることで熱媒体の熱を空気に放熱する凝縮部（２２）とを有する沸騰冷却器（２）と、熱交換器（１）および凝縮部（２２）の双方に空気を送風する送風機（４）とを備え、熱交換器（１）および凝縮部（２２）は、送風空気の流れ方向に対して並列的に配置された状態で一体化されていることを特徴とする。

これによれば、送風機（４）により熱交換器（１）および凝縮部（２２）の双方に空気を送風することができるので、沸騰冷却器（２）専用の送風機を廃止することができる。

また、熱交換器（１）および凝縮部（２２）を、送風空気の流れ方向に対して並列的に配置された状態で一体化することで、熱交換器（１）および凝縮部（２２）の双方に、送風空気を直接供給することができる。

すなわち、熱交換器（１）および凝縮部（２２）を、送風空気の流れ方向に対して直列的に配置された状態で一体化した場合、熱交換器（１）および凝縮部（２２）のうち一方には、他方と熱交換することにより昇温された空気が供給されることになる。これに対し、熱交換器（１）および凝縮部（２２）を、送風空気の流れ方向に対して並列的に配置された状態で一体化することで、熱交換器（１）および凝縮部（２２）の双方に、昇温されていない比較的低温な空気を供給することができる。

また、請求項２に記載の発明では、車両に搭載される冷凍サイクル内を循環する冷媒と空気とを熱交換させる熱交換器（１）と、車両に搭載される電子部品（３）と熱媒体との熱交換により熱媒体を沸騰気化させることで電子部品（３）を冷却する蒸発部（２１）と、熱媒体と空気との熱交換により熱媒体を凝縮させることで熱媒体の熱を空気に放熱する凝縮部（２２）とを有する沸騰冷却器（２）と、熱交換器（１）および凝縮部（２２）の双方に空気を送風する送風機（４）とを備え、熱交換器（１）および凝縮部（２２）は、送風空気が蒸発部（２１）を迂回して流れるように一体化されていることを特徴とする。

これによれば、送風機（４）により熱交換器（１）および凝縮部（２２）の双方に空気を送風することができるので、沸騰冷却器（２）専用の送風機を廃止することができる。

また、熱交換器（１）および凝縮部（２２）を、送風空気が蒸発部（２１）を迂回して流れるように一体化することで、電子部品（３）に直接送風空気が当たらないようにできるので、電子部品（３）に水が付着することを抑制できる。すなわち、電子部品（３）を水から保護しながら電子部品（３）を冷却することが可能となる。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のクーリングモジュールにおいて、沸騰冷却器（２）は、蒸発部（２１）で沸騰した熱媒体を凝縮部（２２）に導く蒸気通路（２３）と、凝縮部（２２）で凝縮した熱媒体を蒸発部（２１）に導く凝縮液通路（２４）とを有しており、蒸気通路（２３）および凝縮液通路（２４）の少なくとも一方が、一体化された熱交換器（１）および凝縮部（２２）の最外側に配置されていることを特徴とする。

これによれば、蒸気通路（２３）および凝縮液通路（２４）の少なくとも一方を、熱交換器（１）から離れた位置に配置することができるので、蒸気通路（２３）および凝縮液通路（２４）の少なくとも一方に熱交換器（１）から熱が伝達することを抑制できる。

また、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載のクーリングモジュールにおいて、熱交換器（１）において送風空気と冷媒とを熱交換させる熱交換器側熱交換コア部（１１３）の面積は、凝縮部（２２）において送風空気と熱媒体とを熱交換させる凝縮部側熱交換コア部（２２３）の面積よりも大きいことを特徴とする。

これによれば、必要性能に応じた熱交換器（１）および沸騰冷却器（２）を備えるクーリングモジュールを容易に提供することができる。

また、請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のクーリングモジュールにおいて、凝縮部（２２）は、熱媒体が流通する熱媒体通路を形成する複数の凝縮側チューブ（２２１）と、複数の凝縮側チューブ（２２１）の両端側に配置されて熱媒体の集合あるいは分配を行う一対の凝縮側ヘッダタンク（２２４、２２５）とを有しており、凝縮側チューブ（２２１）は、その長手方向が鉛直方向に平行な向きとなるように車両に搭載されており、凝縮側ヘッダタンク（２２４、２２５）は、その長手方向が水平方向と一致するように、車両に搭載されていることを特徴とする。

これによれば、凝縮側チューブ（２２１）内部において凝縮した熱媒体を、重力により容易に凝縮側ヘッダタンク（２２５）に集合させることができる。

また、請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載のクーリングモジュールにおいて、蒸発部（２１）および凝縮部（２２）は、鉛直方向において直列に配置されており、熱交換器（１）の鉛直方向の長さは、蒸発部（２１）の鉛直方向の長さおよび凝縮部（２２）の鉛直方向の長さの合計と等しいことを特徴とする。

これによれば、一体化した熱交換器（１）および凝縮部（２２）の構造体から蒸発部（２２１）が突出して配置されることを防止できる。このため、クーリングモジュールの配置スペースを縮小することが可能となる。

また、請求項７に記載の発明のように、請求項１ないし３のいずれか１つに記載のクーリングモジュールにおいて、内部に冷媒が流通する熱交換側チューブ（１１１）と、内部に熱媒体が流通する凝縮側チューブ（２２１）と、熱交換側チューブ（１１１）および凝縮側チューブ（２２１）を積層配置して構成されて、冷媒と空気とを熱交換させるとともに、熱媒体と空気とを熱交換させる熱交換部（７０）とを有しており、蒸発部（２１）は、熱交換部（７０）の鉛直方向下側に配置されていてもよい。

また、請求項８に記載の発明のように、請求項７に記載のクーリングモジュールにおいて、さらに、蒸発部（２１）で沸騰した熱媒体を凝縮側チューブ（２２１）の入口側に導く蒸気通路（２３）を備え、蒸気通路（２３）は、熱交換部（７０）における熱交換側チューブ（１１１）および凝縮側チューブ（２２１）の積層方向最外側に設けられていてもよい。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態のクーリングモジュールを車両前方側からみた正面図である。 図１のクーリングモジュールの模式的な断面図である。 第２実施形態のクーリングモジュールを車両前方側からみた正面図である。 図３のクーリングモジュールの模式的な断面図である。 第３実施形態のクーリングモジュールを車両前方側からみた正面図である。 図５のクーリングモジュールの模式的な断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本実施形態のクーリングモジュールは車両用であり、このクーリングモジュールは、通常、エンジン（内燃機関）を走行用駆動源とする車両の前端部に搭載されるものである。図１に本第１実施形態のクーリングモジュールを車両前方側からみた正面図を示し、図２に図１のクーリングモジュールの模式的な断面図を示す。なお、各図に示す上下前後等の方向は車両搭載時の方向を示している。

図１、２に示すように、クーリングモジュールは、車両に搭載される冷凍サイクル内を循環する冷媒と空気とを熱交換させる熱交換器としてのコンデンサ１と、冷却対象物としてのパワーカード３を冷却する蒸発部２１および凝縮部２２を有する沸騰冷却器２と、コンデンサ１および沸騰冷却器２の凝縮部２２の双方に空気を送風する電動式の送風機４と、送風機４を保持するとともに、送風機４により誘起される空気流がコンデンサ１および凝縮部２２の双方に流れるように空気流をガイドするシュラウド５とを備えている。

コンデンサ１は、冷媒と空気とを熱交換させて冷媒を過冷却域まで冷却する、いわゆるサブクールコンデンサである。

図１に示すように、コンデンサ１は、冷媒と空気とを熱交換させる熱交換部１１と、熱交換部１１から流出した冷媒を蓄える受液器１２とを有して構成されている。

熱交換部１１は、冷媒が流通する複数本のチューブ１１１とフィン１１２とを交互に積層してなるコア部１１３、およびチューブ１１１の長手方向両端側に配設されて複数本のチューブ１１１と連通する一対のヘッダタンク１１４、１１５等を有して構成される。

コア部１１３を構成するチューブ１１１は、冷媒が流れる扁平状の管であり、その長径方向が空気流れ方向（紙面垂直方向）と一致すると共に、その長手方向が水平方向に一致するように、上下方向（鉛直方向）において、複数本平行に配置されている。

フィン１１２は、波状に成形され、複数本のチューブ１１１間において、チューブ１１１の両扁平面に接合されている。このフィン１１２により送風空気との伝熱面積を増大させて冷媒と送風空気との熱交換を促進している。

一対のヘッダタンク１１４、１１５は、チューブ１１１の長手方向両端部にてチューブ１１１の長手方向と直交する方向（図１における上下方向）に延びて、複数本のチューブ１１１に連通している。一対のヘッダタンク１１４、１１５は、チューブ１１１が挿入接合されるコアプレート１１４ａ、１１５ａ、コアプレート１１４ａ、１１５ａと共にタンク内空間を構成するタンク本体部１１４ｂ、１１５ｂ等で構成されている。なお、一対のヘッダタンク１１４、１１５としては、押し出し成形により略円筒形状に形成されたものを採用してもよい。

一対のヘッダタンク１１４、１１５のうち右方側のヘッダタンク１１４（以下、第１ヘッダタンクと称する）には、その上端側部位に冷媒入口部１１４ｃが設けられ、その下端側部位に冷媒出口部１１４ｄが設けられている。また、第１ヘッダタンク１１４は、その内部における冷媒入口部１１４ｃと冷媒出口部１１４ｄとの間に、第１仕切板１１６が配置されている。

一対のヘッダタンク１１４、１１５のうち左方側のヘッダタンク１１５（以下、第２ヘッダタンクと称する）には、その内部における第２仕切板１１７が、第１ヘッダタンク１１４内部の第１仕切板１１６と同一高さに配置されている。

コア部１１３のうち、一対のヘッダタンク１１４、１１５の各仕切板１１６、１１７よりも上方側の部位は、冷媒入口部１１４ｃから流入した気相冷媒と空気とを熱交換させて、冷媒を凝縮させる凝縮部１１３ａを構成している。一方、コア部１１３のうち、一対のヘッダタンク１１４、１１５の各仕切板１１６、１１７よりも下方側の部位は、液相冷媒と空気とを熱交換させて、液相冷媒を冷却する過冷却部１１３ｂを構成している。このように、コア部１１３は、冷媒と送風空気との間で熱交換を行う部位である。

なお、熱交換部１１を構成する各部材および受液器１２を構成する部材の一部は、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属材からなり、治具によって仮組みされ、予め各部材の表面に被覆されたろう材によって一体に接合されている。

受液器１２は、気相冷媒と液相冷媒とを分離して、液相冷媒を溜める気液分離手段を構成するもので、一対のヘッダタンク１１４、１１５のうち、第２ヘッダタンク１１５に隣接して設けられている。

受液器１２は、第２ヘッダタンク１１５に接合するための座面部１２１ａを有する有底筒状のモジュレータタンク１２１、およびモジュレータタンク１２１の長手方向一端側（上端側）に形成された上端側開口部を閉塞するタンクキャップ（閉塞部材）１２２等を有して構成される。

モジュレータタンク１２１は、その内部に図示しない乾燥材やフィルタが収容されており、円筒状の筒部１２１ｂ、筒部１２１ｂの下端側の開口部を閉鎖する蓋部１２１ｃからなる。受液器１２の耐圧性を確保するため、モジュレータタンク１２１の筒部１２１ｂは、筒部１２１ｂに段差（縮径部）を設けることなく、押し出し成形等により一体に形成することが望ましい。なお、筒部１２１ｂの座面部１２１ａは、筒部１２１ｂにおける第２ヘッダタンク１１５に対向する部位に形成されており、ろう付けによってモジュレータタンク１２１を第２ヘッダタンク１１５に接合する接合部を構成する。

また、本実施形態のモジュレータタンク１２１の蓋部１２１ｃは、モジュレータタンク１２１の底面を構成している。モジュレータタンク１２１の下端側に形成された開口部は、蓋部１２１ｃがろう付けされることで閉鎖されている。

このように構成されるコンデンサ１では、以下のように冷媒が流れる。すなわち、冷媒入口部１１４ｃから第１ヘッダタンク１１４内部の上方側空間に流入した気相冷媒は、凝縮部１１３ａを第１ヘッダタンク１１４側から第２ヘッダタンク１１５側へと一方向に流れて送風空気と熱交換して凝縮する。そして、凝縮部１１３ａで凝縮された冷媒は、第２ヘッダタンク１１５内部の上方側空間に集合した後、受液器１２の内部に流入する（図１に示す矢印ａ参照）。

受液器１２に溜まった液相冷媒は、第２ヘッダタンク１１５内部の下方側空間に流入する（図１に示す矢印ｂ参照）。そして、第２ヘッダタンク１１５の下方側空間に流入した液相冷媒は、過冷却部１１３ｂを第２ヘッダタンク１１５側から第１ヘッダタンク１１４側へと一方向に流れて空気と熱交換して冷却される。過冷却部１１３ｂにて冷却された液相冷媒は、第１ヘッダタンク１１４の下方側空間に集合した後、冷媒出口部１１４ｄから流出する。

上述したように、沸騰冷却器２は、蒸発部２１と凝縮部２２とを有して構成されている。

蒸発部２１は、電子部品であるパワーカード（パワー素子）３と熱媒体との熱交換により熱媒体を沸騰気化させることでパワーカードを冷却する熱交換器である。凝縮部２２は、蒸発部２１で気化した熱媒体を凝縮させることで熱媒体の熱を送風空気に放熱する熱交換器である。熱媒体としては、水またはアルコール等の蒸発および凝縮可能な流体を採用することができる。

次に、蒸発部２１の構成について説明する。

蒸発部２１は、熱媒体が流通する複数本の蒸発側チューブ２１１を積層してなる蒸発側コア部２１３、および蒸発側チューブ２１１の長手方向両端側に配設されて複数本の蒸発側チューブ２１１と連通する一対の蒸発側ヘッダタンク２１４、２１５等を有して構成される。

蒸発側コア部２１３を構成する蒸発側チューブ２１１は、熱媒体が流れる扁平状の管であり、その長径方向が空気流れ方向（紙面垂直方向）と一致すると共に、その長手方向が上下方向に一致するように、水平方向において、複数本平行に配置されている。

蒸発側コア部２１３、すなわち複数本の蒸発側チューブ２１１の間には、パワーカード３がそれぞれ接合されている。このため、蒸発側チューブ２１１内の熱媒体には、パワーカード３から熱が伝わるようになっている。

一対の蒸発側ヘッダタンク２１４、２１５は、蒸発側チューブ２１１の長手方向両端部にて蒸発側チューブ２１１の長手方向と直交する方向（図１における左右方向）に延びて、複数本の蒸発側チューブ２１１に連通している。

蒸発部２１およびパワーカード３は、パワーカード３を水滴や埃等から保護するための筐体６の内部に収容されている。このため、蒸発部２１およびパワーカード３には、送風空気が直接当たらないようになっている。

次に、凝縮部２２の構成について説明する。

凝縮部２２は、蒸発部２１の上側に配置されている。凝縮部２２は、熱媒体が流通する複数本の凝縮側チューブ２２１と凝縮側フィン２２２とを交互に積層してなる凝縮側コア部２２３、および凝縮側チューブ２２１の長手方向両端側に配設されて複数本の凝縮側チューブ２２１と連通する一対の凝縮側ヘッダタンク２２４、２２５等を有して構成される。

凝縮側コア部２２３を構成する凝縮側チューブ２２１は、熱媒体が流れる扁平状の管であり、その長径方向が空気流れ方向（紙面垂直方向）と一致すると共に、その長手方向が上下方向に一致するように、水平方向において、複数本平行に配置されている。

凝縮側フィン２２２は、波状に成形され、複数本の凝縮側チューブ２２１間において、凝縮側チューブ２２１の両扁平面に接合されている。この凝縮側フィン２２２により送風空気との伝熱面積を増大させて熱媒体と送風空気との熱交換を促進している。

一対の凝縮側ヘッダタンク２２４、２２５は、凝縮側チューブ２２１の長手方向両端部にて凝縮側チューブ２２１の長手方向と直交する方向（図１における左右方向）に延びて、複数本の凝縮側チューブ２２１に連通している。

ところで、沸騰冷却器２は、蒸発部２１で沸騰気化した気相熱媒体を凝縮側チューブ２２１の入口側に導く蒸気通路２３を有している。具体的には、蒸気通路２３は、一対の蒸発側ヘッダタンク２１４、２１５のうち上方側の蒸発側ヘッダタンク２１４（以下、第１蒸発側ヘッダタンクと称する）と、一対の凝縮側ヘッダタンク２２４、２２５のうち上方側の凝縮側ヘッダタンク２２４（以下、第１凝縮側ヘッダタンクと称する）とを連通させるように構成されている。蒸気通路２３は、その長手方向が上下方向に一致するように配置されている。

また、沸騰冷却器２は、凝縮部２２で凝縮液化した液相熱媒体を蒸発側チューブ２１１の入口側に導く凝縮液通路２４を有している。具体的には、凝縮液通路２４は、一対の凝縮側ヘッダタンク２２４、２２５のうち下方側の凝縮側ヘッダタンク２２５（以下、第２凝縮側ヘッダタンクと称する）と、一対の蒸発側ヘッダタンク２１４、２１５のうち下方側の蒸発側ヘッダタンク２１５（以下、第２蒸発側ヘッダタンクと称する）とを連通させるように構成されている。凝縮液通路２４は、その長手方向が上下方向に一致するように配置されている。

蒸気通路２３および凝縮液通路２４は、沸騰冷却器２の左右方向における最外側に配置されている。本実施形態では、蒸気通路２３は沸騰冷却器２の右方側に配置されており、凝縮液通路２４は、沸騰冷却器２の左方側に配置されている。

このように構成される沸騰冷却器２では、蒸発部２１において、高温であるパワーカード３と蒸発側チューブ２１１内の液相熱媒体との間で、熱交換がされる。これにより、パワーカード３の熱量が液相熱媒体に移動することで、液相熱媒体が沸騰して気相熱媒体となり、パワーカード３が冷却される。一方、凝縮部２２では、凝縮側フィン２２２を介して、送風空気と凝縮側チューブ２２１内の気相熱媒体との間で熱交換がされる。これにより、気相熱媒体が凝縮して、液相熱媒体となり、熱媒体の熱が送風空気に放出される。

すなわち、蒸発部２１では、熱媒体とパワーカード３との間での熱交換により、パワーカード３から熱媒体へ放熱させるようになっている。また、凝縮部２２では、蒸発部２１にて吸熱した熱媒体と送風空気との間での熱交換により、熱媒体から送風空気へ放熱させるようになっている。これにより、パワーカード３と送風空気とを熱媒体を介して熱交換させている。

このとき、凝縮部２２は、蒸発部２１よりも上側に配置されているので、気相熱媒体と液相熱媒体との密度差により、沸騰冷却器２内の熱媒体は、蒸発部２１→蒸気通路２３（図１に示す矢印ｃ参照）→凝縮部２２→凝縮液通路２４（図１に示す矢印ｄ参照）→蒸発部２１の順に自然循環する。

このように、本実施形態の沸騰冷却器２は、蒸発部２１および凝縮部２２での熱媒体の熱交換サイクル（沸騰冷却サイクル）を利用して、パワーカード３を送風空気と直接接させることなく、パワーカード３を冷却するようになっている。したがって、パワーカード３と送風空気とを、熱媒体を介して熱交換させることができる。

すなわち、パワーカード３を直接送風空気と熱交換させて冷却する方法も考えられるが、この場合、パワーカード３が外気に対して露出しているので、パワーカード３に水が付着するおそれがある。これに対し、本実施形態では、パワーカード３を送風空気と直接接させることなく、パワーカード３を冷却することができるので、パワーカード３に水が付着することを防止しつつ、パワーカード３を確実に冷却することができる。

ところで、図１に示すように、クーリングモジュールにおいて、コンデンサ１および沸騰冷却器２の凝縮部２２は、送風空気の流れ方向に対して並列的に配置された状態で一体化されている。

本実施形態では、コンデンサ１の鉛直方向の長さが、沸騰冷却器２の長さと等しくなっている。すなわち、コンデンサ１の鉛直方向の長さが、蒸発部２１の鉛直方向の長さおよび凝縮部２２の鉛直方向の長さの合計と等しくなっている。このため、クーリングモジュールにおいて、コンデンサ１および沸騰冷却器２は、送風空気の流れ方向に対して並列的に配置された状態で一体化されている。

また、クーリングモジュールにおいて、コンデンサ１および沸騰冷却器２は、コンデンサ１の第１ヘッダタンク１１４と沸騰冷却器２の凝縮液通路２４との間に断熱材（図示せず）を介した状態で一体化されている。つまり、コンデンサ１の第１ヘッダタンク１１４および沸騰冷却器２の凝縮液通路２４は、断熱材を介して接合されている。これにより、コンデンサ１から沸騰冷却器２への伝熱を遮断することができる。

ここで、蒸気通路２３は、一体化されたコンデンサ１および沸騰冷却器２の左右方向（コンデンサ１および沸騰冷却器２の配置方向）における最外側に配置されている。つまり、クーリングモジュールにおいて、コンデンサ１、沸騰冷却器２および蒸気通路２３は、この順に配置されている。換言すると、蒸気通路２３は、沸騰冷却器２を挟んでコンデンサ１とは反対側に配置されている。本実施形態では、クーリングモジュールにおいて、コンデンサ１、凝縮液通路２４、沸騰冷却器２および蒸気通路２３は、この順に配置されている。

ところで、図１に示すように、クーリングモジュールにおいて、コンデンサ１側のコア部１１３の面積は、凝縮側コア部２２３の面積よりも大きくなっている。より詳細には、コンデンサ１側のコア部１１３の面積は、蒸発側コア部２１３および凝縮側コア部２２３の合計面積よりも大きくなっている。

なお、本実施形態では、通常の使用時において、コンデンサ１は約６０℃、蒸発部２１は約１００℃、凝縮部２２は約４０℃になる。

クーリングモジュールは、送風機４を２つ有している。２つの送風機４は、送風空気の流れ方向に対して並列的に配置されている。また、シュラウド５は、一体化されたコンデンサ１および沸騰冷却器２の空気流れ下流側（車両後方側）に配置されるものであって、コンデンサ１および沸騰冷却器２の背面（車両後方側の面）を覆うようになっている。

図２に示すように、沸騰冷却器２の蒸発部２１の背面は、シュラウド５に覆われている。しかしながら、上述したように、蒸発部２１は筐体６の内部に収容されているので、蒸発部２１に送風空気が直接当たることはない。つまり、コンデンサ１および凝縮部２２は、送風空気が蒸発部２１を迂回して流れるように一体化されている。

以上説明したように、コンデンサ１および凝縮部２２を、送風空気の流れ方向に対して並列的に配置された状態で一体化することで、送風機４によりコンデンサ１および凝縮部２２の双方に空気を送風することができる。このため、沸騰冷却器２専用の送風機を廃止することができる。

ところで、コンデンサ１および凝縮部２２を、送風空気の流れ方向に対して直列的に配置された状態で一体化した場合、コンデンサ１および凝縮部２２のうち一方には、他方と熱交換することにより昇温された空気が供給されることになる。

これに対し、本実施形態では、コンデンサ１および凝縮部２２を、送風空気の流れ方向に対して並列的に配置された状態で一体化しているので、コンデンサ１および凝縮部２２の双方に、昇温されていない比較的低温な空気を直接供給することができる。

また、パワーカード３が接合された蒸発部２１を筐体６に収容する、すなわち、コンデンサ１および凝縮部２２を、送風空気が蒸発部２１を迂回して流れるように一体化することで、パワーカード３に直接送風空気が当たらないようにできる。このため、水に弱い電子部品であるパワーカード３に水が付着することを抑制できる。すなわち、パワーカード３を水から保護しながらパワーカード３を冷却することが可能となる。

また、蒸気通路２３を、一体化されたコンデンサ１および沸騰冷却器２の左右方向における最外側に配置することで、蒸気通路２３をコンデンサ１から離れた位置に配置することができるので、蒸気通路２３にコンデンサ１から熱が伝達することを抑制できる。

また、コンデンサ１側のコア部１１３の面積を、凝縮側コア部２２３の面積よりも大きくすることで、必要性能に応じたコンデンサ１および沸騰冷却器２を備えるクーリングモジュールを容易に提供することができる。さらに、本実施形態のクーリングモジュールを、電気自動車（ＥＶ車）やハイブリッド車（ＨＶ車）に適用して有効である。

また、コンデンサ１の鉛直方向の長さを、蒸発部２１の鉛直方向の長さおよび凝縮部２２の鉛直方向の長さの合計と等しくすることで、一体化したコンデンサ１および凝縮部２２の構造体から蒸発部２１が突出して配置されることを防止できる。すなわち、クーリングモジュールの外形を略矩形状にすることができる。このため、クーリングモジュールの配置スペースを縮小することが可能となる。

また、凝縮側チューブ２２１を、その長手方向が鉛直方向に平行な向きとなるように配置するとともに、凝縮側ヘッダタンク２２４、２２５を、その長手方向が水平方向と一致するように配置することで、凝縮側チューブ２２１内部において凝縮した熱媒体を、重力により容易に凝縮側ヘッダタンク２２５に集合させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図３および図４に基づいて説明する。本第２実施形態は、上記第１実施形態と比較して、蒸発部２１の配置が異なるものである。図３は本第２実施形態のクーリングモジュールを車両前方側からみた正面図、図４に図３のクーリングモジュールの模式的な断面図である。

図３に示すように、本実施形態では、沸騰冷却器２における凝縮部２２の鉛直方向の長さが、コンデンサ１の鉛直方向の長さと等しくなっている。クーリングモジュールにおいて、コンデンサ１およびの凝縮部２２は、送風空気の流れ方向に対して並列的に配置された状態で一体化されている。一方、クーリングモジュールにおいて、蒸発部２１は、一体化されたコンデンサ１および凝縮部２２から、下方側に突出した状態で配置されている。

ここで、蒸気通路２３は、一体化されたコンデンサ１および凝縮部２２の左右方向（コンデンサ１および凝縮部２２の配置方向）における最外側に配置されている。つまり、クーリングモジュールにおいて、コンデンサ１、凝縮部２２および蒸気通路２３は、この順に配置されている。換言すると、蒸気通路２３は、凝縮部２２を挟んでコンデンサ１とは反対側に配置されている。本実施形態では、クーリングモジュールにおいて、コンデンサ１、凝縮液通路２４、凝縮部２２および蒸気通路２３は、この順に配置されている。

図４に示すように、シュラウド５は、一体化されたコンデンサ１および凝縮部２２の背面（車両後方側の面）のみを覆うようになっている。つまり、蒸発部２１の背面、すなわち筐体６の背面は、シュラウド５に覆われていない。したがって、本実施形態のクーリングモジュールは、蒸発部２１に送風空気が直接当たらないように構成されている。

すなわち、本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果を得られるとともに、蒸発部２１に送風空気が直接当たらないようにすることができるので、パワーカード３を水から保護しながらパワーカード３を冷却することが可能となる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図５および図６に基づいて説明する。図５は本第３実施形態のクーリングモジュールを車両前方側からみた正面図、図６に図５のクーリングモジュールの模式的な断面図である。

図５に示すように、本実施形態のクーリングモジュールは、コンデンサ１と沸騰冷却器２の凝縮部２２が一体化された複合型熱交換器７を有している。複合型熱交換器７は、内部に冷媒が流通する冷媒用チューブ１１１と、内部に熱媒体が流通する熱媒体用チューブ２２１とを備えている。

また、複合型熱交換器７は、冷媒用チューブ１１１および熱媒体用チューブ２２１を交互に積層配置して構成された熱交換部７０を備えている。熱交換部７０は、冷媒用チューブ１１１を流通する冷媒と冷媒用チューブ１１１の周囲を流れる空気（送風機４から送風された外気）とを熱交換させるとともに、熱媒体用チューブ２２１を流通する熱媒体と熱媒体用チューブ２２１の周囲を流れる空気（送風機４から送風された外気）とを熱交換させる熱交換部である。

熱交換部７０を構成する冷媒用チューブ１１１および熱媒体用チューブ２２１は、その外表面のうち平坦面同士が互いに平行に、かつ、対向するように所定の間隔を開けて交互に積層配置されている。また、熱交換部７０を構成する冷媒用チューブ１１１は、熱媒体用チューブ２２１の間に配置され、熱媒体用チューブ２２１は、冷媒用チューブ１１１の間に配置されている。

複合型熱交換器７において、熱交換部７０を構成する冷媒用チューブ１１１と熱媒体用チューブ２２１との間に形成される空間は、送風機４によって送風された空気流通する空気通路７１を形成している。そして、この空気通路７１には、冷媒と送風空気との熱交換および熱媒体と送風空気との熱交換を促進するフィン７２が配置されている。このフィン７２としては、伝熱性に優れる金属の薄板を波状に曲げ成形したコルゲートフィンが採用されている。

複合型熱交換器７は、熱交換部７０を構成する冷媒用チューブ１１１および熱媒体用チューブ２２１の積層方向に延びる一対のヘッダタンク７３を備えている。

ヘッダタンク７３には、熱交換部７０を構成する熱媒体用チューブ２２１を流通する熱媒体の集合あるいは分配を行う熱媒体空間７３１と、熱交換部７０を構成する冷媒用チューブ１１１の集合あるいは分配を行う冷媒空間７３２とが形成されている。

ヘッダタンク７３は、冷媒用チューブ１１１および熱媒体用チューブ２２１の双方が固定されるヘッダプレート７３３、ヘッダプレート７３３に固定される中間プレート部材７３４、並びに、タンク形成部材７３５を有している。

タンク形成部材７３５は、ヘッダプレート７３３および中間プレート部材７３４に固定されることによって、その内部に上述した熱媒体空間７３１および冷媒空間７３２を形成するものである。

ところで、複合型熱交換器７において、熱媒体用チューブ２２１が冷媒用チューブ１１１よりも、ヘッダタンク７３側へ突出している。つまり、熱媒体用チューブ２２１のヘッダタンク７３側の端部と冷媒用チューブ１１１のヘッダタンク７３側の端部は、不揃いに配置されている。

中間プレート部材７３４は、ヘッダプレート７３３に固定されることによって、ヘッダプレート７３３との間に冷媒用チューブ１１１に連通する冷媒空間７３２を形成している。

中間プレート部材７３４には、熱媒体用チューブ２２１が貫通する貫通穴（図示せず）が形成されている。これにより、熱媒体用チューブ２２１がタンク形成部材７３５内に形成される熱媒体空間７３１に連通している。

冷媒用チューブ１１１の長手方向一端側（図５の紙面上側）に配置されるヘッダタンク７３の長手方向一端側（図５の紙面左側）には、冷媒空間７３２へ冷媒を流入させる冷媒流入配管７３６が接続されている。また、冷媒用チューブ１１１の長手方向他端側（図５の紙面下側）に配置されるヘッダタンク７３の長手方向一端側（図５の紙面左側）には、冷媒空間７３２から冷媒を流出させる冷媒流出配管７３７が接続されている。

上述した複合型熱交換器７では、熱交換部７０を構成する冷媒用チューブ１１１によりコンデンサ１が構成されており、熱交換部７０を構成する熱媒体用チューブ２２１により沸騰冷却器２の凝縮部２２が構成されている。

また、上述した複合型熱交換器７の冷媒用チューブ１１１、熱媒体用チューブ２２１、ヘッダタンク７３の各構成部品およびフィン７２は、いずれも同一の金属材料（本実施形態では、アルミニウム合金）で形成されている。そして、中間プレート部材７３４を挟み込んだ状態でヘッダプレート７３３とタンク形成部材７３５がかしめによって固定されている。

さらに、かしめ固定された状態の複合型熱交換器７全体を加熱炉内へ投入して加熱し、各構成部品表面に予めクラッドされたろう材を融解させ、さらに、再びろう材が凝固するまで冷却することで、各構成部品が一体にろう付けされる。これにより、コンデンサ１と凝縮部２２とが一体化されている。

ところで、上述した複合型熱交換器７の下方側には、沸騰冷却器２の蒸発部２１が設けられている。蒸発部２１の構成は上記第１実施形態と同様であるので、蒸発部２１の詳細構造については説明を省略する。

複合型熱交換器７の熱交換部７０の面積は、蒸発部２１の蒸発側コア部２１３の面積よりも大きくなっている。また、蒸発部２１は、複合型熱交換器７の一対のヘッダタンク７３のうち下方側のヘッダタンク（以下、下方側ヘッダタンク７３Ｂと称する）に接合されている。より詳細には、蒸発部２１の右側端面と複合型熱交換器７の右側端面とは、隙間なく連続してつながった同一平面、いわゆる面一（ツライチ）とされている。

複合型熱交換器７におけるヘッダタンク７３の長手方向他端側（図５の紙面右側）には、蒸発部２１で沸騰気化した気相熱媒体を熱媒体用チューブ２２１の入口側に導く蒸気通路２３が設けられている。すなわち、蒸気通路２３は、熱交換部７０における冷媒用チューブ１１１および熱媒体用チューブ２１１の積層方向最外側に設けられている。

具体的には、蒸気通路２３は、第１蒸発側ヘッダタンク２１４と、一対のヘッダタンク７３のうち上方側のヘッダタンク（以下、上方側ヘッダタンク７３Ａと称する）の熱媒体空間７３１とを連通させるように構成されている。蒸気通路２３は、その長手方向が上下方向に一致するように配置されている。

蒸発部２１における第２蒸発側ヘッダタンク２１５の長手方向一端側（図５の紙面左側）には、凝縮部２２で凝縮液化した液相熱媒体を蒸発側チューブ２１１の入口側に導く凝縮液通路２４が設けられている。凝縮液通路２４は、蒸気通路２３と蒸発側コア部２１３を挟んで反対側に配置されている。

具体的には、凝縮液通路２４は、下方側ヘッダタンク７３Ｂと第２蒸発側ヘッダタンク２１５とを連通させるように構成されている。凝縮液通路２４は、その長手方向が上下方向に一致するように配置されている。

従って、本実施形態のクーリングモジュールでは、冷媒は、冷媒流入配管７３６→上方側ヘッダタンク７３Ａの冷媒空間７３２（図５に示す矢印ａ参照）→冷媒用チューブ１１１→下方側ヘッダタンク７３Ｂの冷媒空間７３２（図５に示す矢印ｂ参照）→冷媒流出配管７３７の順に流れる。

一方、凝縮部２２は、蒸発部２１よりも上側に配置されているので、気相熱媒体と液相熱媒体との密度差により、熱媒体は、蒸発部２１→蒸気通路２３（図５に示す矢印ｃ参照）→上方側ヘッダタンク７３Ａの熱媒体空間７３１→熱媒体用チューブ２２１→下方側ヘッダタンク７３Ｂの熱媒体空間７３１→凝縮液通路２４（図５に示す矢印ｄ参照）→蒸発部２１の順に自然循環する。

図６に示すように、シュラウド５は、複合型熱交換器７の背面（車両後方側の面）のみを覆うようになっている。つまり、蒸発部２１の背面、すなわち筐体６の背面は、シュラウド５に覆われていない。したがって、本実施形態のクーリングモジュールは、蒸発部２１に送風空気が直接当たらないように構成されている。

すなわち、本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果を得られるとともに、蒸発部２１に送風空気が直接当たらないようにすることができるので、パワーカード３を水から保護しながらパワーカード３を冷却することが可能となる。

なお、上記の説明から明らかなように、本実施形態の冷媒用チューブ１１１は、特許請求の範囲に記載された熱交換側チューブに対応し、熱媒体用チューブ２２１は凝縮側チューブに対応している。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

（１）上記実施形態では、蒸気通路２３を一体化されたコンデンサ１および沸騰冷却器２の左右方向における最外側に配置するとともに、凝縮液通路２４をコンデンサ１と沸騰冷却器２との間に配置した例について説明したが、蒸気通路２３および凝縮液通路２４の配置はこれに限定されない。

例えば、凝縮液通路２４を一体化されたコンデンサ１および沸騰冷却器２の左右方向における最外側に配置するとともに、蒸気通路２３をコンデンサ１と沸騰冷却器２との間に配置してもよいし、蒸気通路２３および凝縮液通路２４の双方を一体化されたコンデンサ１および沸騰冷却器２の左右方向における最外側に配置してもよい。

（２）上記実施形態では、車両に搭載される冷凍サイクル内を循環する冷媒と空気とを熱交換させる熱交換器として、冷媒と空気とを熱交換させて冷媒を凝縮させるコンデンサ１を採用した例について説明したが、これに限らず、熱交換器として、冷媒と空気とを熱交換させて冷媒を蒸発させる蒸発器を採用してもよい。

特に、上記第３実施形態において、熱交換器として蒸発器を採用することで、熱媒体用チューブ２２１を流れる熱媒体が有する熱を、隣接する冷媒用チューブ１１１に伝熱させることができる。これにより、熱媒体用チューブ２２１を流れる熱媒体が有する熱を利用して、冷媒の吸熱作用により生じた霜を溶解させることができる。

１ コンデンサ（熱交換器）
２ 沸騰冷却器
３ パワーカード（冷却対象物、電子部品）
４ 送風機
２１ 蒸発部
２２ 凝縮部
２３ 蒸気通路
２４ 凝縮液通路

Claims (8)

1. 車両に搭載される冷凍サイクル内を循環する冷媒と空気とを熱交換させる熱交換器（１）と、
   冷却対象物（３）と熱媒体との熱交換により前記熱媒体を沸騰気化させることで前記冷却対象物（３）を冷却する蒸発部（２１）と、前記熱媒体と空気との熱交換により前記熱媒体を凝縮させることで前記熱媒体の熱を前記空気に放熱する凝縮部（２２）とを有する沸騰冷却器（２）と、
   前記熱交換器（１）および前記凝縮部（２２）の双方に前記空気を送風する送風機（４）とを備え、
   前記熱交換器（１）および前記凝縮部（２２）は、送風空気の流れ方向に対して並列的に配置された状態で一体化されていることを特徴とするクーリングモジュール。
2. 車両に搭載される冷凍サイクル内を循環する冷媒と空気とを熱交換させる熱交換器（１）と、
   前記車両に搭載される電子部品（３）と熱媒体との熱交換により前記熱媒体を沸騰気化させることで前記電子部品（３）を冷却する蒸発部（２１）と、前記熱媒体と空気との熱交換により前記熱媒体を凝縮させることで前記熱媒体の熱を前記空気に放熱する凝縮部（２２）とを有する沸騰冷却器（２）と、
   前記熱交換器（１）および前記凝縮部（２２）の双方に前記空気を送風する送風機（４）とを備え、
   前記熱交換器（１）および前記凝縮部（２２）は、送風空気が前記蒸発部（２１）を迂回して流れるように一体化されていることを特徴とするクーリングモジュール。
3. 前記沸騰冷却器（２）は、前記蒸発部（２１）で沸騰した前記熱媒体を前記凝縮部（２２）に導く蒸気通路（２３）と、前記凝縮部（２２）で凝縮した前記熱媒体を前記蒸発部（２１）に導く凝縮液通路（２４）とを有しており、
   前記蒸気通路（２３）および前記凝縮液通路（２４）の少なくとも一方が、一体化された前記熱交換器（１）および前記凝縮部（２２）の最外側に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のクーリングモジュール。
4. 前記熱交換器（１）において前記送風空気と前記冷媒とを熱交換させる熱交換器側熱交換コア部（１１３）の面積は、前記凝縮部（２２）において前記送風空気と前記熱媒体とを熱交換させる凝縮部側熱交換コア部（２２３）の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のクーリングモジュール。
5. 前記凝縮部（２２）は、前記熱媒体が流通する熱媒体通路を形成する複数の凝縮側チューブ（２２１）と、前記複数の凝縮側チューブ（２２１）の両端側に配置されて前記熱媒体の集合あるいは分配を行う一対の凝縮側ヘッダタンク（２２４、２２５）とを有しており、
   前記凝縮側チューブ（２２１）は、その長手方向が鉛直方向に平行な向きとなるように前記車両に搭載されており、
   前記凝縮側ヘッダタンク（２２４、２２５）は、その長手方向が水平方向と一致するように、前記車両に搭載されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のクーリングモジュール。
6. 前記蒸発部（２１）および前記凝縮部（２２）は、鉛直方向において直列に配置されており、
   前記熱交換器（１）の鉛直方向の長さは、前記蒸発部（２１）の鉛直方向の長さおよび前記凝縮部（２２）の鉛直方向の長さの合計と等しいことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のクーリングモジュール。
7. 内部に前記冷媒が流通する熱交換側チューブ（１１１）と、
   内部に前記熱媒体が流通する凝縮側チューブ（２２１）と、
   前記熱交換側チューブ（１１１）および前記凝縮側チューブ（２２１）を積層配置して構成されて、前記冷媒と前記空気とを熱交換させるとともに、前記熱媒体と前記空気とを熱交換させる熱交換部（７０）とを有しており、
   前記蒸発部（２１）は、前記熱交換部（７０）の鉛直方向下側に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のクーリングモジュール。
8. さらに、前記蒸発部（２１）で沸騰した前記熱媒体を前記凝縮側チューブ（２２１）の入口側に導く蒸気通路（２３）を備え、
   前記蒸気通路（２３）は、前記熱交換部（７０）における前記熱交換側チューブ（１１１）および前記凝縮側チューブ（２１１）の積層方向最外側に設けられていることを特徴とする請求項７に記載のクーリングモジュール。

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