JP2016046322A - 積層式冷却器 - Google Patents

Abstract

【課題】積層式冷却器１において電子部品４を収納するスペースを広げる。【解決手段】積層式冷却器１は、複数本の冷却管２のうち長手方向一方側は、前記隣り合う２本の冷却管２同士が接続されて供給タンク１１を構成する。複数本の冷却管２のうち長手方向他方側は、排出タンク１２を構成する。冷媒入口２４ａのうち中心Ｓａに比べて供給タンク１１の冷媒流路の中心線Ｓ２の方が冷却管２の長手方向中央から離れる方向に位置し、かつ冷媒出口２４ｂのうち中心Ｓｂに比べて排出タンク１２の冷媒流路の中心線Ｓ４の方が冷却管２の長手方向中央から離れる方向に位置するように供給パイプ３０ａ、排出タンク１２、および複数本の冷却管２が構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、積層式冷却器に関するものである。

従来では、積層式冷却器では、所定方向に積層されている複数本の冷却管を備え、複数本の冷却管に流れる冷媒によって、複数の発熱体をそれぞれ冷却するものがある（例えば、特許文献１参照）。

複数本の冷却管は、それぞれの長手方向中央部が熱交換チューブを構成している。複数本の冷却管のそれぞれの長手方向一方側には、並び方向一方側および他方向に突出する突出管が設けられている。複数本の冷却管のそれぞれの長手方向一方側は、複数本の冷却管のうち隣り合う２本の冷却管同士の突出管を接続することにより、それぞれの熱交換チューブに冷媒を分配する供給タンクを構成している。

複数本の冷却管のそれぞれの長手方向他方側には、並び方向一方側および他方向に突出する突出管が設けられている。複数本の冷却管のそれぞれの長手方向他方側は、複数本の冷却管のうち隣り合う２本の冷却管同士の突出管を接続することにより、それぞれの熱交換チューブから冷媒を回収する排出タンクを構成している。

複数本の冷却管のうち並び方向一方側の冷却管には、供給パイプと排出パイプとが接続されている。複数本の冷却管のうち隣り合う２本の熱交換チューブの間において供給タンクおよび排出タンクの間のスペースには、発熱体が配置されている。

このように構成されている積層式冷却器では、供給パイプから供給タンクに冷媒がされると、供給タンクから冷媒が複数本の熱交換チューブのそれぞれに分流される。この分流された分流された冷媒は複数本の熱交換チューブから排出タンクに回収されて、この回収された冷媒は、排出パイプに排出される。複数の発熱体は、それぞれ、前記隣り合う２本の熱交換チューブ内の冷媒によって冷却される。

特開２００６−５０１４号公報

上記積層式冷却器では、上述の如く、複数本の冷却管のうち隣り合う２本の熱交換チューブ毎に前記隣り合う２本の熱交換チューブの間で、かつ第１、第２突出管部の間のスペースに発熱体が配置されている。このため、大きな発熱体を当該スペースに入れられるようにする需要と、積層式冷却器を組み付ける際に当該スペースに対して容易に発熱体を挿入できるようにする需要とがある。

例えば、供給タンクおよび排出タンクの間の間隔を広くすれば、上記スペースを広げることができる。しかし、供給パイプの中心線と供給タンクの中心線とが一致し、かつ排出パイプの中心線と排出タンクの中心線とが一致する積層式冷却器であっては、供給タンクおよび排出タンクの間の間隔を広くすることに伴って、供給パイプおよび排出パイプの間の間隔も広げることが必要になる。

しかし、供給パイプおよび排出パイプの間の距離を広げることができない場合には、供給タンクおよび排出タンクの間の間隔を広げることができないため、上記スペースを広げることができない。すなわち、供給パイプおよび排出パイプの間の距離に制約されて、上記スペースを広げることができない。

本発明は上記点に鑑みて、パイプの位置に関係なく、発熱体を収納するスペースを広げるようにした積層式冷却器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、所定方向に並べられて、それぞれの長手方向中央が冷媒を流通させる熱交換チューブ（２ｃ）を構成する複数本の冷却管（２）を備え、複数本の冷却管のそれぞれの長手方向一方側は、隣り合う２本の冷却管同士が接続されて、それぞれの熱交換チューブに冷媒を分配する供給タンク（１１）を構成し、複数本の冷却管のそれぞれの長手方向他方側は、隣り合う２本の冷却管同士が接続されて、それぞれの熱交換チューブから冷媒を回収する排出タンク（１２）を構成し、複数本の冷却管のうち冷却管の並び方向の一方側或いは他方側に位置する端側冷却管（２）には、供給タンクおよび排出タンクのうちいずれか一方のタンクに連通するパイプ（３０ａ、３０ｂ）が接続され、それぞれの熱交換チューブのうち隣り合う２本の熱交換チューブの間には、発熱体（４）が配置されており、発熱体を隣り合う２本の熱交換チューブ内の冷媒によって冷却する積層式冷却器であって、冷却管の並び方向の一方側或いは他方側に位置する端側冷却管（２）の冷媒流路とパイプの冷媒流路との間の接続部（２４ａ、２４ｂ）の中心（Ｓａ、Ｓｂ）に比べて、一方のタンクの冷媒流路の中心線（Ｓ２、Ｓ４）の方が冷却管の長手方向中央から離れる方向に位置するようにパイプおよび一方のタンクが構成されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、接続部の中心に比べて一方のタンクの冷媒流路の中心線の方が冷却管の長手方向中央から離れる方向に位置する。このため、パイプの位置に関係なく、複数本の冷却管のうち隣り合う２本の熱交換チューブの間において、発熱体を収納するスペースを、広げることができる。

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。

本発明の第１実施形態における積層式冷却器の全体構成を示す断面図である。 図１中のII-II断面図である。 図１の供給タンク付近を示す断面図である。 図１において、中間プレートとそれに取り付けられるインナーフィンとを表した図である。 図１の積層式冷却器の部分拡大図である。 比較例である積層式冷却器の部分拡大図である。 図１の積層式冷却器の冷媒流れを示す図である。 比較例の積層式冷却器の冷媒流れを示す図である。 比較例の積層式冷却器の冷媒流れを示す図である。 本発明の第２実施形態における積層式冷却器をチューブ並び方向ＤＲｓｔの一方側から視た図である。 本発明の第３実施形態における積層式冷却器をチューブ並び方向ＤＲｓｔの一方側から視た図である。 本発明の第４実施形態における積層式冷却器をチューブ並び方向ＤＲｓｔの一方側から視た図である。 本発明の第５実施形態における積層式冷却器をチューブ並び方向ＤＲｓｔの一方側から視た図である。 本発明の第６実施形態における積層式冷却器をチューブ並び方向ＤＲｓｔの一方側から視た図である。

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、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本発明の本実施形態における積層式冷却器１の全体構成を示した図である。図１は積層式冷却器１をチューブ並び方向ＤＲｓｔの一方側から視た図である。

この積層式冷却器１は、その内部を循環する冷媒と熱交換対象とを熱交換させることによりその熱交換対象を冷却する積層型熱交換器である。具体的には、その熱交換対象すなわち被冷却対象は、板状に形成された複数の電子部品４であり、積層式冷却器１は、その電子部品４をその両面から冷却する。積層式冷却器１の冷媒としては、例えばエチレングリコール系の不凍液が混入した水すなわち冷却水が用いられる。なお、図１のチューブ並び方向ＤＲｓｔ、チューブ長手方向ＤＲｔｂ、および後述の図２、図４のチューブ短手方向ＤＲｗは何れも互いに直交する方向である。

上記被冷却対象としての電子部品４は、具体的には、大電力を制御するパワー素子などを収容しており、扁平な直方体形状に形成されている。そして、電子部品４は、その一方の長辺側外周面から電力用電極が延び出し、その他方の長辺側外周面から制御用電極が延びだしている。詳細には、電子部品４は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体素子とダイオードとを内蔵した半導体モジュールである。そして、その半導体モジュールは、自動車の走行用電動機用の電力変換装置を構成している。電力変換装置は、直流電力を交流電力に変換して走行用電動機に出力する回路である。

図１に示すように、積層式冷却器１は、複数本の冷却管２がチューブ並び方向ＤＲｓｔへ積層されることによって構成されている。そして、個々の冷却管２は、そのチューブ長手方向ＤＲｔｂの一端部分に供給タンク構成部２ａを有すると共に、チューブ長手方向ＤＲｔｂの他端部分に排出タンク構成部２ｂを有している。そして、供給タンク構成部２ａと排出タンク構成部２ｂとの間に、それらをつなぐと共に、冷媒が流れるチューブ冷媒流路２ｄを形成している扁平形状の熱交換チューブ２ｃを有している。

その供給タンク構成部２ａは、チューブ並び方向ＤＲｓｔへ積層され、それにより、チューブ冷媒流路２ｄへ冷媒を供給する供給タンク１１を構成している。すなわち、その供給タンク１１は、複数の供給タンク構成部２ａから構成され、複数の熱交換チューブ２ｃの一端がそれぞれ接続されている。

排出タンク構成部２ｂは、チューブ並び方向ＤＲｓｔへ積層され、それにより、チューブ冷媒流路２ｄから排出された冷媒が流入する排出タンク１２を構成している。すなわち、その排出タンク１２は、複数の排出タンク構成部２ｂから構成され、複数の熱交換チューブ２ｃの他端がそれぞれ接続されている。

熱交換チューブ２ｃは、冷却管２のうちチューブ長手方向ＤＲｔｂの中央を構成するものである。熱交換チューブ２ｃは、その一方の扁平面（冷却面）において電子部品４の一方の主平面に接し、他方の扁平面（冷却面）において別の電子部品４の他の主平面にも接するように配置されている。

すなわち、チューブ並び方向ＤＲｓｔにおいて、複数の電子部品４と複数の熱交換チューブ２ｃとが交互に積層配置されている。そして、その複数の電子部品４と複数の熱交換チューブ２ｃとを積層配置した組み立て体におけるチューブ並び方向ＤＲｓｔの両端には更に熱交換チューブ２ｃが配置されている。このような積層配置により、熱交換チューブ２ｃは、チューブ冷媒流路２ｄを流れる冷媒に電子部品４へ放熱させ、複数の電子部品４を両面から冷却する。

本実施形態の複数本の冷却管２のうちチューブ並び方向ＤＲｓｔの一方側の冷却管２（端側の冷却管２）には、供給パイプ３０ａ、および排出パイプ３０ｂが接続されている。

本実施形態の供給パイプ３０ａは、その冷媒流路において、軸心（中心線）に直交する断面が円形になるように形成されている。供給パイプ３０ａは、その中心線Ｓ１が供給タンク１１の中心線Ｓ２に平行になっている。供給タンク１１の中心線Ｓ２の方が供給パイプ３０ａの中心線Ｓ１に比べてチューブ長手方向ＤＲｔｂの中央から離れる方向に位置するように、供給タンク１１および供給パイプ３０ａが構成されている。このため、冷媒入口２４ａの中心Ｓａに比べて、供給タンク１１の冷媒流路の中心線Ｓ２の方が冷却管２の長手方向中央から離れる方向に位置するように、供給パイプ３０ａおよび供給タンク１１が構成されている。

ここで、図２に示すように、供給パイプ３０ａの内周３１ａは、供給タンク１１の内周１１ａの内側に配置されている。供給パイプ３０ａの内周３１ａは、供給タンク１１の内周１１ａのうちチューブ長手方向ＤＲｔｂの中央側に位置する。供給パイプ３０ａの内周３１ａは、供給パイプ３０ａの冷媒流路の外周を示している。供給タンク１１の内周１１ａは、供給タンク１１（具体的には、管路形成部２２４）の冷媒流路の外周を示している。

本実施形態の排出パイプ３０ｂは、その冷媒流路において、軸心（中心線）に直交する断面が円形になるように形成されている。排出パイプ３０ｂは、その中心線Ｓ３が排出タンク１２の中心線Ｓ４に平行になっている。排出タンク１２の中心線Ｓ４の方が、排出パイプ３０ｂの中心線Ｓ３に比べて、チューブ長手方向ＤＲｔｂの中央から離れる方向に位置するように、排出タンク１２および排出パイプ３０ｂが構成されている。このため、冷媒出口２４ｂの中心Ｓｂに比べて、排出タンク１２の冷媒流路の中心線Ｓ４の方が冷却管２の長手方向中央から離れる方向に位置するように、排出タンク１２および排出パイプ３０ｂが構成されている。

ここで、図２に示すように、排出パイプ３０ｂの内周３１ｂは、排出タンク１２の内周１２ａの内側に配置されている。排出パイプ３０ｂの内周３１ｂは、排出タンク１２の内周１２ａのうちチューブ長手方向ＤＲｔｂの中央側に位置する。排出パイプ３０ｂの内周３１ｂは、排出パイプ３０ｂの冷媒流路の外周を示している。排出タンク１２の内周１２ａは、排出タンク１２（具体的には、管路形成部２２４）の冷媒流路の外周を示している。

図３は、積層式冷却器１の供給タンク１１付近を示す断面図である。冷却管２は、例えばアルミニウム合金などの高い熱伝導性をもつ金属板製のプレートを積層し、これらプレートをろう付けなどの接合技術により接合して構成されている。具体的には、図３および図４に示すように、冷却管２は、一対の外殻プレート２７と中間プレート２８とから構成されている。その一対の外殻プレート２７は、冷却管２の外殻を成しチューブ並び方向ＤＲｓｔに並んで配置されている。また、中間プレート２８は、その一対の外殻プレート２７の間に配置されている。

言い換えれば、熱交換チューブ２ｃは一対の外殻プレート２７と中間プレート２８とから構成され、一対の外殻プレート２７は供給タンク構成部２ａと排出タンク構成部２ｂとにまでそれぞれ延設されている。そして、中間プレート２８は、熱交換チューブ２ｃ内から供給タンク構成部２ａ内および排出タンク構成部２ｂ内へそれぞれ延設されている。

外殻プレート２７は、チューブ並び方向ＤＲｓｔへ突き出るように設けられた突出管部２２を、供給タンク構成部２ａおよび排出タンク構成部２ｂを構成する部位に有している。その突出管部２２は、チューブ並び方向ＤＲｓｔへ開口している。そして、複数本の冷却管２の突出管部２２が互いに接合されることにより、複数本の冷却管２がチューブ並び方向ＤＲｓｔへ連結され、供給タンク１１及び排出タンク１２がそれぞれ構成される。

また、外殻プレート２７は、突出管部２２の付け根部周辺すなわち突出管部２２の基部周辺に、所定の径方向幅をもって環状に形成されたダイヤフラム部２３を有している。そのダイヤフラム部２３は、供給タンク構成部２ａおよび排出タンク構成部２ｂにおいて、そのタンク構成部２ａ、２ｂの内部へ向けてチューブ並び方向ＤＲｓｔに窪んでいる。

本実施形態の各ダイヤフラム部２３は、積層式冷却器１の組み立て時にてチューブ並び方向ＤＲｓｔへの押圧力により容易に変形可能に形成されている容易変形部を構成している。各ダイヤフラム部２３は、供給タンク１１（或いは、排出タンク１２）のうち各ダイヤフラム部２３以外の部位に比べて剛性が小さくなっている。

また、外殻プレート２７の突出管部２２は、インロー接続される。すなわち、チューブ並び方向ＤＲｓｔに接続されている２つの突出管部２２のうち、一方の突出管部２２は、インロー接続において外側に配置される段付き大径突出管部２２３となっており、他方の突出管部２２は、その大径突出管部２２３の内側に挿入配置される小径突出管部２２２となっている。従って、冷却管２を構成する一対の外殻プレート２７の一方は、突出管部２２としての大径突出管部２２３を有し、一対の外殻プレート２７の他方は、突出管部２２としての小径突出管部２２２を有している。

そして、供給タンク１１および排出タンク１２の各々において、小径突出管部２２２が大径突出管部２２３へ嵌合されることにより、その小径突出管部２２２および大径突出管部２２３は、１つの管路形成部２２４を構成している。その管路形成部２２４は、各タンク１１、１２において冷媒をチューブ並び方向ＤＲｓｔへ流す円管状のタンク管路２２４ａを形成している。つまり、隣り合う冷却管２の突出管部２２同士が嵌合されその突出管部２２の側壁同士が接合されることにより、互いの供給タンク構成部２ａ同士が連通し、互いの排出タンク構成部２ｂ同士が連通する。

すなわち、複数本の冷却管２において隣り合う２本の冷却管のうちチューブ長手方向ＤＲｔｂの一方側は、前記隣り合う２本の冷却管毎に１つの管路形成部２２４を介して接続されて供給タンク１１を構成している。複数本の冷却管２において隣り合う２本の冷却管のうちチューブ長手方向ＤＲｔｂの他方側は、前記隣り合う２本の冷却管毎に１つの管路形成部２２４を介して接続されて排出タンク１２を構成している。

図３に示すように、大径突出管部２２３は、その内部に小径突出管部２２２を受け容れる。大径突出管部２２３内に形成された段部は、小径突出管部２２２の挿入長さを規制するための規制部分として機能する。小径突出管部２２２の先端は段部に当接して、軸方向すなわちチューブ並び方向ＤＲｓｔへの小径突出管部２２２の挿入長さが規制される。大径突出管部２２３の内面と、小径突出管部２２２の外面との間には、その組み付け過程では挿入可能な程度の隙間があるが、両者はろう付けにより接合され、隙間は閉じられ、密封される。

接合後の突出管部２２は、それらの軸方向すなわちチューブ並び方向ＤＲｓｔにおいて、ダイヤフラム部２３が塑性変形する程度の加圧力を受けても坐屈しない程度の剛性を提供する。

外殻プレート２７の外側縁部には、図３に示すように、チューブ並び方向ＤＲｓｔに立ち上がる外周壁面２７４と、その外周壁面２７４から外側へ広がる細い幅のフランジ部２７５とが形成されている。フランジ部２７５は、並び方向と垂直な方向に広がる平面を提供している。

一対の外殻プレート２７は、それぞれのフランジ部２７５を相対向させ、そのフランジ部２７５で中間プレート２８の縁部を挟むようにして配置されている。そして、その一対の外殻プレート２７および中間プレート２８は、ろう付けにより接合されている。

ここで、複数本の冷却管２のうちチューブ並び方向ＤＲｓｔの一方側に設けられた端部用の冷却管２には、冷媒入口２４ａ、および冷媒出口２４ｂが形成されている。冷媒入口２４ａ、および冷媒出口２４ｂは、それぞれ、チューブ並び方向ＤＲｓｔの一方側に開口されている。冷媒入口２４ａは、複数本の冷却管２のうちチューブ並び方向ＤＲｓｔの一方側の冷却管２および供給パイプ３０ａの間の接続部を構成している。冷媒出口２４ｂは、複数本の冷却管２のうちチューブ並び方向ＤＲｓｔの一方側の冷却管２および排出パイプ３０ｂの間の接続部を構成している。図１に示すように、積層式冷却器１のうちチューブ並び方向ＤＲｓｔの他方側に設けられた端部用の外殻プレート２７（図２参照）は、突出管部２２を有していなく、閉鎖されている。

また、熱交換チューブ２ｃの斜視図である図４に示すように、冷却管２は、熱交換チューブ２ｃを構成する部位に、中間プレート２８を挟んでチューブ並び方向ＤＲｓｔに積層されて一対を成すインナーフィン２９を有している。そのインナーフィン２９は、中間プレート２８と外殻プレート２７との間に配置されており、波形状に成形され冷媒の熱交換を促進する。言い換えれば、熱交換チューブ２ｃにおいて中間プレート２８と外殻プレート２７との間にはチューブ冷媒流路２ｄが形成されており、インナーフィン２９はそのチューブ冷媒流路２ｄ内に配設されている。そして、外殻プレート２７、中間プレート２８、及びインナーフィン２９は、互いにろう付け接合されることにより、冷却管２を構成している。

次に、本実施形態の積層式冷却器１の作動について説明する。

まず、供給パイプ３０ａから冷媒が冷媒入口２４ａを通して供給タンク１１に導入される。この供給タンク１１から冷媒が複数の熱交換チューブ２ｃのそれぞれに分配される。この分配された冷媒は、複数の熱交換チューブ２ｃをそれぞれ通過した後、排出タンク１２に回収される。この回収された冷媒は、冷媒出口２４ｂから排出パイプ３０ｂに排出される。このように冷媒が流れることにより、複数の電子部品４は、それぞれ、複数の熱交換チューブ２ｃのうち対応する２本の熱交換チューブ２ｃ内の冷媒により冷却される。

次に、本実施形態の積層式冷却器１の組み立てについて説明する。

まず、第１の工程において、ダイヤフラム部２３が変形する前の積層式冷却器１、および複数の電子部品４を別々に用意する。

次に、第２の工程において、積層式冷却器１の複数の熱交換チューブ２ｃのうち隣り合う２本の熱交換チューブ２ｃの間に電子部品４を前記隣り合う２本の熱交換チューブ２ｃ毎に配置する。

次に、第３の工程において、積層式冷却器１に対してチューブ並び方向ＤＲｓｔに押圧力を加える。この押圧力は、積層式冷却器１をチューブ並び方向ＤＲｓｔに圧縮する。具体的には、押圧力は、上記特許文献１と同様に、突出管部２２を通じてダイヤフラム部２３に加えられると、図３に示すごとく、ダイヤフラム部２３が冷却管２の内側に向かって変形する。

すなわち、押圧力により、外殻プレート２７毎のダイヤフラム部２３は、供給タンク構成部２ａおよび排出タンク構成部２ｂにおいて、そのタンク構成部２ａ、２ｂの内部へ向けてチューブ並び方向ＤＲｓｔに窪む。このとき、複数本の冷却管２のうち隣り合う２本の冷却管２（すなわち、隣り合う２本の熱交換チューブ２ｃ）の間の間隔が狭められる。つまり、ダイヤフラム部２３が変形することにより、前記隣り合う２本の熱交換チューブ２ｃの間の間隔が狭められる。このため、前記隣り合う２本の熱交換チューブ２ｃと電子部品４とが密着して、電子部品４が前記隣り合う２本の熱交換チューブ２ｃによって挟持されている状態となる。以上により、積層式冷却器１の組み立てが終了する。

以上説明した本実施形態によれば、積層式冷却器１は、チューブ並び方向ＤＲｓｔに並べられている複数本の冷却管２を備える。複数本の冷却管２のうち長手方向一方側は、前記隣り合う２本の冷却管２の突出管部２２同士が接続されて、それぞれの熱交換チューブ２ｃに冷媒を分配する供給タンク１１を構成する。複数本の冷却管２のうち長手方向他方側は、前記隣り合う２本の冷却管２の突出管部２２同士が接続されて、それぞれの熱交換チューブ２ｃから冷媒を回収する排出タンク１２を構成する。複数本の冷却管２のうち冷却管２のチューブ並び方向ＤＲｓｔの一方側の冷却管２には、供給タンク１１に連通する供給パイプ３０ａと排出タンク１２に連通する排出パイプ３０ｂとが接続されている。複数本の熱交換チューブ２ｃのうち隣り合う２本の熱交換チューブ２ｃの間には、電子部品４が前記隣り合う２本の熱交換チューブ２ｃ毎に配置されている。電子部品４は前記隣り合う２本の熱交換チューブ２ｃ内の冷媒によって冷却される。冷媒入口２４ａの中心Ｓａに比べて、供給タンク１１の冷媒流路の中心線Ｓ２の方が冷却管２の長手方向中央から離れる方向に位置するように供給パイプ３０ａおよび供給タンク１１が構成されている。冷媒出口２４ｂの中心Ｓｂに比べて、排出タンク１２の冷媒流路の中心線Ｓ４の方が冷却管２の長手方向中央から離れる方向に位置するように、排出パイプ３０ｂおよび排出タンク１２が構成されている。冷媒入口２４ａは、複数本の冷却管２のうちチューブ並び方向ＤＲｓｔの一方側の冷却管２と供給パイプ３０ａとの間の接続部である。冷媒出口２４ｂは、複数本の冷却管２のうちチューブ並び方向ＤＲｓｔの一方側の冷却管２と排出パイプ３０ｂとの間の接続部である。

したがって、冷媒入口２４ａの中心Ｓａに比べて、供給タンク１１の冷媒流路の中心線Ｓ２の方が冷却管２の長手方向中央から離れる方向に位置する。冷媒出口２４ｂのうち中心Ｓｂに比べて、排出タンク１２の冷媒流路の中心線Ｓ４の方が冷却管２の長手方向中央から離れる方向に位置する。このため、図５の従来の積層式冷却器１Ａに比べて、電子部品４を収納するスペースを広げることができる（図６参照）。

図５は、供給パイプ３０ａの中心線Ｓ１と供給タンク１１の中心線Ｓ２とが重なる従来の積層式冷却器１Ａの一部を示している。図６は、本実施形態の供給パイプ３０ａの中心線Ｓ１および供給タンク１１の中心線Ｓ２の間の寸法ｄＮに対応して、電子部品４を収納するスペースをチューブ長手方向ＤＲｔｂに広げる具体例を示している。

以上により、供給パイプ３０ａおよび排出パイプ３０ｂの間の距離を維持したまま、供給タンク１１、排出タンク１２、および２本の熱交換チューブ２ｃの間において、電子部品４を収納するスペースを、広げることができる。

本実施形態では、供給パイプ３０ａの内周３１ａは、供給タンク１１（具体的には、突出管部２２）の内周１１ａの内側に配置されている。このため、供給パイプ３０ａの軸線方向から視て、冷媒入口２４ａは、供給タンク１１の冷媒流路内に配置されている。したがって、供給パイプ３０ａおよび供給タンク１１の間の冷媒流れＲの抵抗は、図８の従来技術の場合に比べて大きくなるものの、図９の比較例の場合に比べて、小さくすることができる。すなわち、供給パイプ３０ａおよび供給タンク１１の間の冷媒流れＲの抵抗の増大を抑えることができる。

同様に、排出パイプ３０ｂの内周３１ｂは、排出タンク１２（具体的には、突出管部２２）の内周１２ａの内側に配置されている。このため、排出パイプ３０ｂの軸線方向から視て、冷媒出口２４ｂは、排出タンク１２の冷媒流路内に配置されている。したがって、排出パイプ３０ｂおよび排出タンク１２の間の冷媒流れＲの抵抗の増大を抑えることができる。

なお、図７は、本実施形態の積層式冷却器１Ａにおける冷媒流れＲを示している。図８は、供給パイプ３０ａの中心線Ｓ１と供給タンク１１の中心線Ｓ２とが重なる従来の積層式冷却器１Ａにおいて冷媒流れＲを示している。図９は、供給パイプ３０ａが供給タンク１１の内周１１ａからオフセットした積層式冷却器１Ｂにおいて冷媒流れＲを示している。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、供給パイプ３０ａの内周３１ａを供給タンク１１の内周１１ａのうちチューブ長手方向ＤＲｔｂの中央側に配置した例について説明したが、これに代えて、本第２実施形態では、図１０に示すように、供給パイプ３０ａ、および排出パイプ３０ｂを構成してもよい。

本実施形態では、冷媒入口２４ａの中心Ｓａに比べて供給タンク１１の冷媒流路の中心線Ｓ２の方が冷却管２の長手方向中央から離れる方向に位置し、かつ供給パイプ３０ａの内周３１ａが供給タンク１１の内周１１ａのうちチューブ短手方向ＤＲｗの一方側（図１０中上側）に位置するように供給パイプ３０ａおよび供給パイプ３０ａが構成されている。

本実施形態では、冷媒出口２４ｂの中心Ｓｂに比べて排出タンク１２の冷媒流路の中心線Ｓ４の方が冷却管２の長手方向中央から離れる方向に位置し、かつ排出パイプ３０ｂの内周３１ｂが排出タンク１２の内周１２ａのうちチューブ長手方向ＤＲｔｂの一方側（図１０中上側）に位置するように排出タンク１２および排出パイプ３０ｂが構成されている。

図１０は、図２に相当するもので、供給パイプ３０ａの内周３１ａが供給タンク１１の内周１１ａのうちチューブ短手方向ＤＲｗの一方側に位置し、排出パイプ３０ｂの内周３１ｂが排出タンク１２の内周１２ａのうちチューブ長手方向ＤＲｔｂの一方側に位置する具体例を示す。図１０において、図１と同一の符号は、同一のものを示している。

（第３実施形態）
上記第１実施形態では、供給パイプ３０ａや供給タンク１１の冷媒流路の断面形状を円形にした例について説明したが、これに代えて、第３実施形態では、供給パイプ３０ａや供給タンク１１の冷媒流路の断面形状を楕円形にした例について説明する。

図１１は、本発明の第３実施形態における積層式冷却器の断面図であって、図２に相当している。

本実施形態では、上記第１実施形態と同様、冷媒入口２４ａの中心Ｓａに比べて、供給タンク１１の冷媒流路の中心線Ｓ２の方が冷却管２の長手方向中央から離れる方向に位置し、かつ冷媒出口２４ｂの中心Ｓｂに比べて、排出タンク１２の冷媒流路の中心線Ｓ４の方が冷却管２の長手方向中央から離れる方向に位置するように、供給パイプ３０ａ、排出パイプ３０ｂ、供給タンク１１および排出タンク１２が構成されている。

特に、本実施形態では、供給パイプ３０ａの内周３１ａは、軸線方向から視て楕円形になっている。供給タンク１１の内周１１ａは、軸線方向から視て楕円形になっている。同様に、排出パイプ３０ｂの内周３１ｂは、および排出タンク１２の内周１２ａは、それぞれ、軸線方向から視て楕円形になっている。

なお、上記第３実施形態では、供給パイプ３０ａや供給タンク１１の冷媒流路の断面形状を楕円形にした例について説明したが、これに限らず、供給パイプ３０ａや供給タンク１１の冷媒流路の断面形状を楕円形以外の形状（例えば、三角形、四角形）にしてもよい。排出パイプ３０ｂや排出タンク１２の冷媒流路の断面形状においても同様である。

（第４実施形態）
上記第１〜３の実施形態では、複数本の冷却管２のうちチューブ並び方向ＤＲｓｔの一方側の冷却管２に供給パイプ３０ａおよび排出パイプ３０ｂを接続した積層式冷却器１について説明したが、これに代えて、本第４実施形態では、次のように、積層式冷却器１において供給パイプ３０ａおよび排出パイプ３０ｂを配置する。

図１２は、本発明の第４実施形態における積層式冷却器１の断面図であって、図１に相当している。図１２において、図１と同一符号は、同一のものを示している。

本実施形態における積層式冷却器１では、複数本の冷却管２のうちチューブ並び方向ＤＲｓｔの一方側の冷却管２に供給パイプ３０ａが接続され、複数本の冷却管２のうちチューブ並び方向ＤＲｓｔの他方側の冷却管２に排出パイプ３０ｂが接続されている。

以上説明した本実施形態によれば、冷媒入口２４ａの中心Ｓａに比べて、供給タンク１１の冷媒流路の中心線Ｓ２の方が冷却管２の長手方向中央から離れる方向に位置する。冷媒出口２４ｂのうち中心Ｓｂに比べて、排出タンク１２の冷媒流路の中心線Ｓ４の方が冷却管２の長手方向中央から離れる方向に位置する。このため、上記第１実施形態と同様、電子部品４を収納するスペースを広げることができる。

（第５実施形態）
上記第１〜第４の実施形態では、冷媒入口２４ａの中心Ｓａに比べて供給タンク１１の冷媒流路の中心線Ｓ２が冷却管２の長手方向中央から離れる方向に位置し、かつ冷媒出口２４ｂの中心Ｓｂに比べて排出タンク１２の冷媒流路の中心線Ｓ４の方が冷却管２の長手方向中央から離れる方向に位置する例について説明したが、これに代えて、次のようにしてもよい。

本実施形態では、図１３に示すように、冷媒入口２４ａの中心Ｓａに比べて供給タンク１１の冷媒流路の中心線Ｓ２の方が冷却管２の長手方向中央から離れる方向に位置し、かつ冷媒出口２４ｂの中心Ｓｂと排出タンク１２の冷媒流路の中心線Ｓ４とが重なるように、供給パイプ３０ａ、排出パイプ３０ｂ、供給タンク１１および排出タンク１２が構成されている。

図１３は、本発明の第５実施形態における積層式冷却器１の断面図であって、図１に相当している。図１３において、図１と同一符号は、同一のものを示している。

（第６実施形態）
上記第１〜第５の実施形態では、供給パイプ３０ａの内周３１ａを供給タンク１１の内周１１ａの内側に配置したが、これに代えて、本第６実施形態では、供給タンク１１の内周１１ａが供給パイプ３０ａの内周３１ａの内側に配置される例について説明する。

図１４は、本発明の第５実施形態における積層式冷却器１の断面図であって、図１に相当している。図１３において、図１と同一符号は、同一のものを示している。

本実施形態では、供給タンク１１の中心線Ｓ２の方が供給パイプ３０ａの中心線Ｓ１に比べてチューブ長手方向ＤＲｔｂの中央から離れる方向に位置し、かつ供給タンク１１の内周１１ａが供給パイプ３０ａの内周３１ａの内側に配置されるように供給タンク１１および供給パイプ３０ａが構成されている。

さらに、排出タンク１２の中心線Ｓ４の方が排出パイプ３０ｂの中心線Ｓ３に比べて、チューブ長手方向ＤＲｔｂの中央から離れる方向に位置し、かつ排出タンク１２の内周１２ａが排出パイプ３０ｂの内周３１ｂの内側に配置されるように排出パイプ３０ｂおよび排出タンク１２が構成されている。

以上説明した本実施形態によれば、冷媒入口２４ａの中心Ｓａに比べて供給タンク１１の冷媒流路の中心線Ｓ２の方が冷却管２の長手方向中央から離れる方向に位置し、かつ冷媒出口２４ｂの中心Ｓｂに比べて排出タンク１２の冷媒流路の中心線Ｓ４の方が冷却管２の長手方向中央から離れる方向に位置するように、供給パイプ３０ａ、排出パイプ３０ｂ、供給タンク１１、および排出タンク１２が構成されている。このため、上記第１実施形態と同様、供給タンク１１、排出タンク１２、および隣り合う２本の熱交換チューブ２ｃの間において、電子部品４を収納するスペースを供給パイプ３０ａや排出パイプ３０ｂの位置に関係なく、広げることができる。

本実施形態では、供給タンク１１の内周１１ａは、供給パイプ３０ａの内周３１ａの内側に配置されている。よって、供給パイプ３０ａの軸線方向から視て、冷媒入口２４ａ内に、供給タンク１１の冷媒流路が配置されている。このため、供給パイプ３０ａおよび供給タンク１１の間の冷媒流れＲの抵抗の増大を抑えることができる。

本実施形態では、排出タンク１２の内周１２ａは、排出パイプ３０ｂの内周３１ｂの内側に配置されている。よって、排出パイプ３０ｂの軸線方向から視て、冷媒出口２４ｂ内に、排出タンク１２の冷媒流路が配置されている。このため、排出パイプ３０ｂおよび排出タンク１２の間の冷媒流れＲの抵抗の増大を抑えることができる。

（他の実施形態）
上記第５実施形態では、冷媒入口２４ａの中心Ｓａに比べて、供給タンク１１の冷媒流路の中心線Ｓ２の方が冷却管２の長手方向中央から離れる方向に位置し、かつ冷媒出口２４ｂの中心Ｓｂと排出タンク１２の冷媒流路の中心線Ｓ４とが重なるようした例について説明したが、これに代えて、次のようにしてもよい。

すなわち、冷媒入口２４ａの中心Ｓａと供給タンク１１の冷媒流路の中心線Ｓ２とが重なり、かつ冷媒出口２４ｂの中心Ｓｂに比べて排出タンク１２の冷媒流路の中心線Ｓ４の方が冷却管２の長手方向中央から離れる方向に位置するように、供給パイプ３０ａ、排出パイプ３０ｂ、供給タンク１１、および排出タンク１２が構成されている。

さらに、上記第４実施形態においても、上記第５実施形態と同様に、冷媒入口２４ａの中心Ｓａに比べて供給タンク１１の冷媒流路の中心線Ｓ２の方が冷却管２の長手方向中央から離れる方向に位置し、かつ冷媒出口２４ｂの中心Ｓｂと排出タンク１２の冷媒流路の中心線Ｓ４とが重なるように、供給パイプ３０ａ、排出パイプ３０ｂ、供給タンク１１、および排出タンク１２を構成してもよい。

或いは、上記第４実施形態においても、冷媒入口２４ａの中心Ｓａと供給タンク１１の冷媒流路の中心線Ｓ２とが重なり、かつ冷媒出口２４ｂの中心Ｓｂに比べて排出タンク１２の冷媒流路の中心線Ｓ４の方が冷却管２の長手方向中央から離れる方向に位置するように、供給パイプ３０ａ、排出パイプ３０ｂ、供給タンク１１、および排出タンク１２を構成してもよい。

上記第１〜第６の実施形態では、本発明の冷却器を自動車用の積層型冷却器とした例について説明したが、これに代えて、本発明の冷却器を自動車用の積層型冷却器以外の冷却器としてもよい。

上記第１〜第６の実施形態では、本発明に係る被冷却対象を電子部品４とした例について説明したが、これに代えて、本発明に係る被冷却対象を電子部品４以外の発熱体としてもよい。

上記第１〜第６の実施形態では、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に本発明の冷却器を適用した例について説明したが、これに代えて、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置に本発明の冷却器を適用してもよい。或いは、電力変換装置以外の装置に本発明の冷却器を適用してもよい。

上記第１〜第６の実施形態では、複数本の冷却管２のうち２本の冷却管２の間を管路形成部２２４を介して接続した例について説明したが、これに代えて、複数本の冷却管２のうち２本の冷却管２の間を蛇腹状に形成されているベローズパイプを挟んで接続してもよい。この場合、ベローズパイプを圧縮することにより、複数本の熱交換チューブ２ｃのうち隣り合う２本の熱交換チューブ２ｃの間の間隔が狭められる。このため、前記隣り合う２本の熱交換チューブ２ｃと電子部品４とが密着することができる。

上記第１〜第６の実施形態では、本発明の冷却器を、複数の冷却管２を圧縮して熱交換チューブ２ｃと電子部品４とを密着した積層式冷却器１とした例について説明したが、これに限らず、複数の冷却管２を圧縮しない構造を有し、かつ熱交換チューブ２ｃ内の冷媒で電子部品４を冷却する冷却器を本発明の冷却器としてもよい。

上記第１〜第６の実施形態では、供給パイプ３０ａの中心線Ｓ１と供給タンク１１の中心線Ｓ２とが平行になるようにした例について説明したが、これに代えて、供給パイプ３０ａの中心線Ｓ１と供給タンク１１の中心線Ｓ２とが平行にならないようにしてもよい。さらに、排出パイプ３０ｂの中心線Ｓ３と排出タンク１２の中心線Ｓ４とが平行になる場合に限らず、排出パイプ３０ｂの中心線Ｓ３と排出タンク１２の中心線Ｓ４と平行にならないようにしてもよい。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

１ 積層式冷却器
２ 冷却管
２ｃ 熱交換チューブ
４ 電子部品（発熱体）
１１ 供給タンク
１２ 排出タンク
３０ａ 供給パイプ（パイプ）
３０ｂ 排出パイプ（パイプ）
２４ａ 冷媒入口（接続部）
２４ｂ 冷媒出口（接続部）

Claims (6)

1. 所定方向に並べられて、それぞれの長手方向中央が冷媒を流通させる熱交換チューブ（２ｃ）を構成する複数本の冷却管（２）を備え、
   前記複数本の冷却管のそれぞれの長手方向一方側は、前記隣り合う２本の冷却管同士が接続されて、前記それぞれの熱交換チューブに冷媒を分配する供給タンク（１１）を構成し、
   前記複数本の冷却管のそれぞれの長手方向他方側は、前記隣り合う２本の冷却管同士が接続されて、前記それぞれの熱交換チューブから冷媒を回収する排出タンク（１２）を構成し、
   前記複数本の冷却管のうち前記冷却管の並び方向の一方側或いは他方側に位置する端側冷却管（２）には、前記供給タンクおよび前記排出タンクのうちいずれか一方のタンクに連通するパイプ（３０ａ、３０ｂ）が接続され、
   前記それぞれの熱交換チューブのうち隣り合う２本の熱交換チューブの間には、発熱体（４）が配置されており、
   前記発熱体を前記隣り合う２本の熱交換チューブ内の冷媒によって冷却する積層式冷却器であって、
   前記冷却管の並び方向の一方側或いは他方側に位置する前記端側冷却管（２）の冷媒流路と前記パイプの冷媒流路との間の接続部（２４ａ、２４ｂ）の中心（Ｓａ、Ｓｂ）に比べて、前記一方のタンクの冷媒流路の中心線（Ｓ２、Ｓ４）の方が前記冷却管の長手方向中央から離れる方向に位置するように前記パイプおよび前記一方のタンクが構成されていることを特徴とする積層式冷却器。
2. 前記冷却管の並び方向の一方側或いは他方側に位置する前記端側冷却管（２）の冷媒流路と前記パイプの冷媒流路との間の接続部が、前記一方のタンクの冷媒流路内に配置されるように前記パイプおよび前記一方のタンクが構成されていることを特徴とする請求項１に記載の積層式冷却器。
3. 前記冷却管の並び方向の一方側或いは他方側に位置する前記端側冷却管（２）には、前記供給タンクに連通する前記パイプとしての第１パイプ（３０ａ）と前記排出タンクに連通する前記パイプとしての第２パイプ（３０ｂ）とがそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の積層式冷却器。
4. 前記冷却管の並び方向の一方側に位置する前記端側冷却管には、前記供給タンクに連通する前記パイプとしての第１パイプ（３０ａ）が接続されており、
   前記冷却管の並び方向の他方側に位置する前記端側冷却管には、前記排出タンクに連通する前記パイプとしての第２パイプ（３０ｂ）が接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の積層式冷却器。
5. 前記第１パイプの冷媒流路および前記端側冷却管の冷媒流路の間の接続部（２４ａ）の中心（Ｓａ）に比べて、前記供給タンクの冷媒流路の中心線（Ｓ２）の方が前記冷却管の長手方向中央から離れる方向に位置するように前記第１パイプおよび前記供給タンクが構成されており、
   前記第２パイプの冷媒流路および前記端側冷却管の冷媒流路の間の接続部（２４ｂ）の中心（Ｓｂ）に比べて、前記排出タンクの冷媒流路の中心線（Ｓ４）の方が前記冷却管の長手方向中央から離れる方向に位置するように、前記第２パイプおよび前記排出タンクが構成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の積層式冷却器。
6. 前記第１、第２のパイプのうちいずれか一方のパイプの冷媒流路および前記端側冷却管の冷媒流路の間の接続部（２４ａ、２４ｂ）の中心（Ｓａ、Ｓｂ）に比べて、前記供給タンクおよび前記排出タンクのうち前記一方のパイプに連通する一方のタンクの冷媒流路の中心線（Ｓ２、Ｓ４）の方が前記冷却管の長手方向中央から離れる方向に位置するように前記一方のパイプおよび前記一方のタンクが構成されており、
   前記第１、第２のパイプのうち他方のパイプの冷媒流路および前記端側冷却管の冷媒流路の間の接続部（２４ａ、２４ｂ）の中心（Ｓａ、Ｓｂ）と、前記供給タンクおよび前記排出タンクのうち前記他方のパイプに連通する他方のタンクの冷媒流路の中心線（Ｓ２、Ｓ４）とが重なるように前記他方のパイプおよび前記他方のタンクが構成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の積層式冷却器。

Images