JP2016100563A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換流路の流路抵抗を低減する向きに熱交換媒体を流すことができると共に、積層された複数の熱交換チューブに満遍なく熱交換媒体を流すことができる熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換チューブ１２の熱交換流路では、冷媒が一方側側縁部２４４から他方側側縁部２４５へと流れる。従って、複数の熱交換流路全体の流路断面積が拡大し、それにより、チューブ中間部２４において熱交換流路の流路抵抗を低減する向きに冷媒を流すことができる。また、入口連通部２５の絞り部２５１は、入口部２０からの冷媒の流れを絞ってから冷媒をチューブ中間部２４の一方側側縁部２４４へ流すので、低減された熱交換流路の流路抵抗に合わせて熱交換流路への流入側に流路抵抗を容易に与えることができる。そのため、複数の熱交換チューブ１２に満遍なく冷媒を流すことができる。【選択図】図４

Description

本発明は、被熱交換物体と熱交換媒体とを熱交換させる熱交換器の構造に関するものである。

従来、この種の熱交換器として、例えば特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された熱交換器は、上記被熱交換物体としての複数の電子部品を両面から冷却するための積層型冷却器である。具体的に、この熱交換器は、上記熱交換媒体としての冷媒を流通させる冷媒流路を設けた扁平形状の複数の冷却チューブ管と、その複数の冷却チューブ管を連通しその冷却チューブ管へ冷媒を流入させる入口部としての入口側連通部材と、複数の冷却チューブ管を連通しその冷却チューブ管からの冷媒が流入する出口部としての出口側連通部材とを有している。そして、複数の冷却チューブ管はそれぞれ、入口側連通部材と出口側連通部材とを結ぶ出入口方向を長手方向として配置されている。

その複数の冷却チューブ管は、電子部品を両面から挟持できるように積層配置されている。また、複数の冷却チューブ管は２種類の冷却チューブ管から成り、詳細には、複数の冷却チューブ管のうち積層方向の両端に配された２つの外側冷却チューブ管と、これらの間に配された複数の内側冷却チューブ管とから構成されている。その複数の内側冷却チューブ管はそれぞれ、少なくとも、内側冷却チューブ管の第１主面を構成する第１管壁に面した第１冷媒流路と、上記第１主面の反対側の第２主面を構成する第２管壁に面した第２冷媒流路とを有している。すなわち、内側冷却チューブ管は、冷媒流路を内側冷却チューブ管の厚み方向に２段以上積層して有している。

また、冷却チューブ管の相互間には、冷却チューブ管に挟持された電子部品が冷却チューブ管の長手方向に沿って複数配置されている。すなわち、冷却チューブ管の相互間において、複数の電子部品が冷却チューブ管内の冷媒流れ方向に沿って直列に並んで配置されている。

特許第４２６５５０９号公報

特許文献１の熱交換器のように、上記冷却チューブ管としての熱交換チューブ内を熱交換チューブの長手方向に沿って流れる熱交換媒体（冷媒）が、例えば上記電子部品である複数の被熱交換物体と上流側から下流側へ向けて順に直列的に熱交換していく構造では、種々の問題が想定される。

例えば、熱交換媒体と被熱交換物体とを効率良く熱交換させるために、熱交換チューブ内で熱交換媒体が流れる熱交換流路は狭い断面積で多数形成され、この熱交換流路が長く形成されているほど、熱交換チューブ全体としての流路抵抗が大きくなる。そして、熱交換媒体が熱交換チューブ内を熱交換チューブの長手方向に沿って流れる構造では、その長手方向以外の方向に熱交換媒体が流れる構造と比較して熱交換流路が長くなるので、熱交換チューブ全体としての流路抵抗を低減し難いという問題がある。

このよう問題に対し、熱交換チューブの長手方向以外の方向、例えば熱交換チューブの幅方向に沿って熱交換流路を形成し、熱交換器を、熱交換チューブの幅方向へ熱交換媒体を流す構造にするという対策が想定される。

しかしながら、そのように熱交換チューブの幅方向へ熱交換媒体を流す構造を採用した場合、熱交換チューブの流路抵抗が小さくなるが、その流路抵抗が小さく成りすぎることに起因して生じる問題も想定される。具体的には、互いに積層された複数の熱交換チューブのうち熱交換器の中での上流側の熱交換チューブに偏って、例えば熱交換媒体が供給配管を通じて熱交換器に供給される場合にその供給配管に近い側の熱交換チューブに偏って、熱交換媒体が流入することが考えられる。そうなれば、熱交換器の部位によって、被熱交換物体を冷却または加熱する能力にアンバランスが生じることになる。

本発明は上記点に鑑みて、熱交換流路の流路抵抗を低減する向きに熱交換媒体を流すことができると共に、積層された複数の熱交換チューブに満遍なく熱交換媒体を流すことができる熱交換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、被熱交換物体（１４）を挟んでチューブ積層方向（ＤＲｓｔ）へ複数積層された熱交換チューブ（１２）を有し、その熱交換チューブ内の熱交換媒体と被熱交換物体とを熱交換させる熱交換器であって、
熱交換チューブは、チューブ積層方向に交差するチューブ長手方向（ＤＲｔｂ）における一方側に配置され熱交換媒体が流入する入口部（２０）と、チューブ長手方向における他方側に配置され熱交換媒体が流出する出口部（２２）と、入口部と出口部との間に設けられた中間部（２４）と、入口部と中間部とを連通させる入口連通部（２５）とを有し、
中間部は、チューブ積層方向とチューブ長手方向との各々に対して交差するチューブ幅方向（ＤＲｗ）における一方側の側縁部分として設けられ熱交換媒体が入口部から入口連通部を介して流入する一方側側縁部（２４４）と、チューブ幅方向における他方側の側縁部分として設けられ出口部へ熱交換媒体を流出させる他方側側縁部（２４５）と、一方側側縁部から他方側側縁部へと熱交換媒体が流れる熱交換流路（２４６ａ）が形成され熱交換媒体と被熱交換物体とを熱交換させる熱交換部（２４６）とを有し、
入口連通部は、入口部からの熱交換媒体の流れを絞ってからその熱交換媒体を中間部の一方側側縁部へ流す絞り部（２５１）を有していることを特徴とする。

上述の発明によれば、熱交換媒体と被熱交換物体とを熱交換させる熱交換部には、一方側側縁部から他方側側縁部へと熱交換媒体が流れる熱交換流路が形成されているので、上記特許文献１の積層型冷却器のような熱交換器、すなわち単にチューブ長手方向に沿って冷媒を流す熱交換器と比較すると熱交換流路全体の流路断面積が拡大し、熱交換流路の流路抵抗を低減する向きに熱交換媒体を流すことができる。更に、入口連通部は、入口部からの熱交換媒体の流れを絞ってからその熱交換媒体を中間部の一方側側縁部へ流す絞り部を有しているので、低減された熱交換流路の流路抵抗に合わせて熱交換流路への流入側に流路抵抗を容易に与えることができ、熱交換チューブの入口部から出口部にわたる全体の流路抵抗を適切な大きさにして複数の熱交換チューブに満遍なく熱交換媒体を流すことができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した括弧内の各符号は、後述する実施形態に記載の具体的内容との対応関係を示す一例である。

第１実施形態における熱交換器１０の全体構成を示した図である。 第１実施形態において、図１の熱交換器１０を構成する熱交換チューブ１２を図１の矢印II方向から見たII矢視図である。 第１実施形態において、図２の熱交換チューブ１２を単体で示した斜視図である。 図２におけるIV矢視図である。 図３の熱交換チューブ１２を各構成部品に分解して示した分解斜視図である。 図４のVI−VI断面図である。 図４のVII−VII断面図である。 第２実施形態の熱交換器１０において熱交換チューブ１２単体を図２の矢印IVの方向から見た平面図であって、熱交換チューブ１２内の冷媒流路を模式的に表した図である。

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、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態における熱交換器１０の全体構成を示した図である。図１に示す熱交換器１０は、複数の冷却管としての熱交換チューブ１２が積層されて成る熱交換器であり、熱交換チューブ１２内を流れる熱交換媒体としての冷媒と被熱交換物体とを熱交換させることによりその被熱交換物体を冷却する積層型冷却器である。具体的には、その被熱交換物体は、板状に形成された複数の電子部品１４（図２参照）である。また、熱交換器１０の冷媒としては、例えばエチレングリコール系の不凍液すなわち冷却水が用いられる。

この熱交換器１０を構成する熱交換チューブ１２を図１の矢印II方向から見たII矢視図が図２として示されており、その図２では、１つの熱交換チューブ１２とその熱交換チューブ１２の両面に配置された電子部品１４とが抜粋して図示されている。熱交換器１０は、特許文献１の積層型冷却器と同様に、図２に示す電子部品１４をその電子部品１４の両面から冷却する。すなわち、各熱交換チューブ１２の両面にはそれぞれ電子部品１４が接触して配置されており、各熱交換チューブ１２は、その両面それぞれに接触する複数の電子部品１４を冷却する。なお、図１では、電子部品１４の表示は省略されている。

上記被熱交換物体としての電子部品１４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。詳細には、電子部品１４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、自動車用インバータの一部を構成している。

図１に示すように、熱交換器１０は、複数の熱交換チューブ１２を有しており、その複数の熱交換チューブ１２は、電子部品１４を挟んでチューブ積層方向ＤＲｓｔへ積層されている。そして、熱交換チューブ１２単体を示した図３および図４に示すように、熱交換チューブ１２は、冷媒が流入する入口部２０と、冷媒が流出する出口部２２とを有している。その入口部２０は、熱交換チューブ１２の長手方向であるチューブ長手方向ＤＲｔｂにおいて熱交換チューブ１２の中で一方側に配置されており、出口部２２は、チューブ長手方向ＤＲｔｂにおいて熱交換チューブ１２の中で他方側に配置されている。なお、図３は、熱交換チューブ１２を単体で示した斜視図であり、図４は、図２におけるIV矢視図である。図４では、電子部品１４が二点鎖線で示されている。また、チューブ長手方向ＤＲｔｂは、入口部２０と出口部２２とを結ぶ出入口方向と同じである。また、図１のチューブ積層方向ＤＲｓｔ、チューブ長手方向ＤＲｔｂ、および後述のチューブ幅方向ＤＲｗ（図３参照）は何れも互いに直交する方向である。

また、熱交換チューブ１２は、チューブ長手方向ＤＲｔｂにおいて入口部２０と出口部２２との間に設けられた扁平形状の中間部であるチューブ中間部２４と、そのチューブ中間部２４と入口部２０とを連通させる入口連通部２５と、チューブ中間部２４と出口部２２とを連通させる出口連通部２６とを有している。

図１に示すように、熱交換チューブ１２の入口部２０はチューブ積層方向ＤＲｓｔへ積層され、それにより、チューブ中間部２４内へ冷媒を流す入口ヘッダ部２９（図１参照）を構成している。すなわち、その入口ヘッダ部２９は複数の入口部２０から構成され、入口ヘッダ部２９には複数のチューブ中間部２４の一端がそれぞれ連結されている。

詳細には図３に示すように、熱交換チューブ１２は各々、チューブ積層方向ＤＲｓｔに隣り合う熱交換チューブ１２の入口部２０同士を相互に接続するための一対の入口部接続管２１を有している。この一対の入口部接続管２１はその中心軸Ｃ１（図２参照）がチューブ積層方向ＤＲｓｔを向いて配置された円筒形状を成しており、入口部２０からチューブ積層方向ＤＲｓｔの両側へそれぞれ突き出るように成形されている。そして、隣り合う熱交換チューブ１２の入口部接続管２１同士が直列的に接続されることで、その隣り合う熱交換チューブ１２の入口部２０同士は相互に連通し、１つの入口ヘッダ部２９が構成される。従って、入口ヘッダ部２９は複数の入口部２０だけでなく複数の入口部接続管２１も含んで構成されている。

また、図１に示すように、チューブ積層方向ＤＲｓｔにおける入口ヘッダ部２９の一端には冷媒導入パイプ３１が接続されており、その冷媒導入パイプ３１を介して冷媒が矢印ＦＷｉｎのように流入する。すなわち、冷媒は冷媒導入パイプ３１を介して各熱交換チューブ１２の入口部２０へ流入する。

出口部２２は、チューブ積層方向ＤＲｓｔへ積層され、それにより、チューブ中間部２４内からへ排出された冷媒が流入する出口ヘッダ部３０を構成している。すなわち、その出口ヘッダ部３０は複数の出口部２２から構成され、出口ヘッダ部３０には、複数のチューブ中間部２４（図３参照）の入口部２０側とは逆側の他端がそれぞれ連結されている。

詳細には図３に示すように、熱交換チューブ１２は各々、チューブ積層方向ＤＲｓｔに隣り合う熱交換チューブ１２の出口部２２同士を相互に接続するための一対の出口部接続管２３を有している。この一対の出口部接続管２３はその中心軸Ｃ２（図２参照）がチューブ積層方向ＤＲｓｔを向いて配置された円筒形状を成しており、出口部２２からチューブ積層方向ＤＲｓｔの両側へそれぞれ突き出るように成形されている。そして、隣り合う熱交換チューブ１２の出口部接続管２３同士が直列的に接続されることで、その隣り合う熱交換チューブ１２の出口部２２同士は相互に連通し、１つの出口ヘッダ部３０が構成される。従って、出口ヘッダ部３０は複数の出口部２２だけでなく複数の出口部接続管２３も含んで構成されている。

また、図１に示すように、チューブ積層方向ＤＲｓｔにおける出口ヘッダ部３０の一端には冷媒排出パイプ３２が接続されており、その冷媒排出パイプ３２を介して冷媒が矢印ＦＷｏｕｔのように流出する。すなわち、冷媒は各熱交換チューブ１２の出口部２２から冷媒排出パイプ３２を介して熱交換器１０の外部へと流出する。

図２および図３に示すように、チューブ中間部２４は、チューブ積層方向ＤＲｓｔを扁平形状の厚み方向として配置されている。チューブ中間部２４は、その一方の扁平面２４１において電子部品１４の一方の主平面に接し、他方の扁平面２４２において別の電子部品１４の他方の主平面にも接している。すなわち、チューブ積層方向ＤＲｓｔにおいて、複数の電子部品１４と複数のチューブ中間部２４とが交互に積層配置されている。

このような積層配置により、チューブ中間部２４は、チューブ中間部２４内を流れる冷媒に電子部品１４の熱を吸熱させ、複数の電子部品１４を両面から冷却する。また、複数のチューブ中間部２４は、その複数のチューブ中間部２４の相互間に配置された電子部品１４を挟持している。

熱交換チューブ１２の構造に関して図４および図５を用いて説明する。図５は、熱交換チューブ１２を各構成部品に分解して示した分解斜視図である。

図４および図５に示すように、熱交換チューブ１２は、３つの部材１２３、１２４、１２５がチューブ積層方向ＤＲｓｔに積層されることで構成されている。具体的には、熱交換チューブ１２は、第１チューブ部材１２３と第２チューブ部材１２４と中間プレート１２５とを有し、第１チューブ部材１２３と第２チューブ部材１２４とが中間プレート１２５を挟んで相互にロウ付けされることで構成されている。

中間プレート１２５が熱交換チューブ１２の全体にわたって第１チューブ部材１２３と第２チューブ部材１２４との間に介装されているので、熱交換チューブ１２内の冷媒流れは、第１チューブ部材１２３と中間プレート１２５との間と、第２チューブ部材１２４と中間プレート１２５との間との両方に形成されるが、その両方の冷媒流れは互いに同様の流れとなる。

図５に示すように、第１チューブ部材１２３は、チューブ長手方向ＤＲｔｂにおける一端部分に設けられた入口構成部１２３ａと、他端部分に設けられた出口構成部１２３ｂと、その入口構成部１２３ａと出口構成部１２３ｂとの間に設けられた中間構成部１２３ｃと、入口構成部１２３ａと中間構成部１２３ｃとをつなぐ入口側連結部１２３ｄと、出口構成部１２３ｂと中間構成部１２３ｃとをつなぐ出口側連結部１２３ｅと、上記一対の入口部接続管２１の一方と、上記一対の出口部接続管２３の一方とから構成されている。

この第１チューブ部材１２３と同様に、第２チューブ部材１２４は、チューブ長手方向ＤＲｔｂにおける一端部分に設けられた入口構成部１２４ａと、他端部分に設けられた出口構成部１２４ｂと、その入口構成部１２４ａと出口構成部１２４ｂとの間に設けられた中間構成部１２４ｃと、入口構成部１２４ａと中間構成部１２４ｃとをつなぐ入口側連結部１２４ｄと、出口構成部１２４ｂと中間構成部１２４ｃとをつなぐ出口側連結部１２４ｅと、上記一対の入口部接続管２１のうち上記一方とは逆の他方と、上記一対の出口部接続管２３のうち上記一方とは逆の他方とから構成されている。

熱交換チューブ１２の入口部２０（図３参照）は、互いに接合された第１チューブ部材１２３の入口構成部１２３ａと第２チューブ部材１２４の入口構成部１２４ａとから構成されている。それらの入口構成部１２３ａ、１２４ａの間には、入口部２０の内部空間としての入口空間２０ａが形成されている。その入口空間２０ａは、上述した一対の入口部接続管２１（図３参照）内へ連通し、例えばその入口部接続管２１の中心軸Ｃ１（図２参照）を中心とした回転体形状を成している。

また、入口部２０内に位置する中間プレート１２５の部位には入口部貫通孔１２５ａが形成されている。一対の入口部接続管２１の各々および入口部貫通孔１２５ａは互いに同軸になるように配置されている。

熱交換チューブ１２の出口部２２（図３参照）も入口部２０と同様である。すなわち、出口部２２は、互いに接合された第１チューブ部材１２３の出口構成部１２３ｂと第２チューブ部材１２４の出口構成部１２４ｂとから構成されている。それらの出口構成部１２３ｂ、１２４ｂの間には、出口部２２の内部空間としての出口空間２２ａが形成されている。その出口空間２２ａは、上述した一対の出口部接続管２３（図３参照）内へ連通し、例えばその出口部接続管２３の中心軸Ｃ２（図２参照）を中心とした回転体形状を成している。

また、出口部２２内に位置する中間プレート１２５の部位には出口部貫通孔１２５ｂが形成されている。一対の出口部接続管２３の各々および出口部貫通孔１２５ｂは互いに同軸になるように配置されている。

チューブ中間部２４（図３参照）は、中間プレート１２５のうち各チューブ部材１２３、１２４の中間構成部１２３ｃ、１２４ｃの相互間に位置する部位を挟んでその中間構成部１２３ｃ、１２４ｃ同士が互いに接合されることで構成されている。

図４に示すように、チューブ中間部２４は、一方側側縁部２４４と他方側側縁部２４５と熱交換部２４６とから構成されている。その一方側側縁部２４４は、チューブ中間部２４のうち、チューブ中間部２４の幅方向であるチューブ幅方向ＤＲｗにおける一方側の側縁部分となっており、他方側側縁部２４５はチューブ幅方向ＤＲｗにおける他方側の側縁部分となっている。その一方側側縁部２４４および他方側側縁部２４５は、チューブ長手方向ＤＲｔｂに沿って延びるように形成されている。そして、熱交換部２４６は、チューブ幅方向ＤＲｗにおいて一方側側縁部２４４と他方側側縁部２４５との間に設けられている。

熱交換部２４６には複数の熱交換流路２４６ａが形成されている。具体的には、図５に示すように、第１チューブ部材１２３の中間構成部１２３ｃは、熱交換部２４６の内側へ突き出ると共にチューブ長手方向ＤＲｔｂに並んだ複数の流路形成突起１２３ｆを有している。そして、第２チューブ部材１２４の中間構成部１２４ｃは、第１チューブ部材１２３の流路形成突起１２３ｆに対向するように熱交換部２４６の内側へ突き出ると共にチューブ長手方向ＤＲｔｂに並んだ複数の流路形成突起１２４ｆを有している。これらの流路形成突起１２３ｆ、１２４ｆはチューブ幅方向ＤＲｗへ延びるように形成されており、流路形成突起１２３ｆ、１２４ｆは互いに中間プレート１２５を挟んで接合され、それにより、熱交換部２４６（図４参照）の内部空間を分割している。すなわち、熱交換部２４６において流路形成突起１２３ｆ、１２４ｆにより相互に隔てられた複数の熱交換流路２４６ａが、チューブ長手方向ＤＲｔｂに並ぶようにして互いに並列に形成されている。本実施形態では、６本の熱交換流路２４６ａが形成されている。

この熱交換流路２４６ａは、図４および図５に示すように、一方側側縁部２４４と他方側側縁部２４５（図４参照）とをつなぐ冷媒流路であり、熱交換流路２４６ａでは、矢印ＦＬ１のように一方側側縁部２４４から他方側側縁部２４５へと冷媒が流れる。言い換えれば、その熱交換流路２４６ａ内の冷媒流れ方向は、チューブ長手方向ＤＲｔｂに直交もしくは略直交する向き（交差する向き）になっている。要するに、熱交換流路２４６ａ内の冷媒流れ方向はチューブ幅方向ＤＲｗである。そして、熱交換部２４６は、その熱交換流路２４６ａを流れる冷媒と、各チューブ部材１２３、１２４の中間構成部１２３ｃ、１２４ｃに接触して配置された電子部品１４（図２参照）とを熱交換させる。

熱交換チューブ１２の入口連通部２５は、中間プレート１２５のうち各チューブ部材１２３、１２４の入口側連結部１２３ｄ、１２４ｄの相互間に位置する部位を挟んでその入口側連結部１２３ｄ、１２４ｄ同士が互いに接合されることで構成されている。入口連通部２５内には、入口部２０からチューブ中間部２４の一方側側縁部２４４へ冷媒を流す冷媒流路２５ａすなわち媒体通路２５ａが形成されている。

詳細には、入口連通部２５の冷媒流路２５ａの上流端としての入口端部２５ｂは入口空間２０ａの径方向側方に接続され、冷媒流路２５ａの下流端は、一方側側縁部２４４の入口部２０側を構成する入口端部２４４ａに接続されている。従って、入口部２０内の冷媒は、入口部２０から入口連通部２５を介してチューブ中間部２４の一方側側縁部２４４へと流れる。また、入口連通部２５の入口端部２５ｂは回転体形状の入口空間２０ａの径方向側方に接続されているので、チューブ積層方向ＤＲｓｔから見ると、円弧形状を成している。

この入口連通部２５から一方側側縁部２４４へ流入した冷媒は、複数の熱交換流路２４６ａへそれぞれ分配される。すなわち、一方側側縁部２４４は、冷媒を複数の熱交換流路２４６ａの各々へ分配する分配部として機能する。

熱交換チューブ１２の出口連通部２６は上述した入口連通部２５と同様の構成である。詳細に言うと、出口連通部２６は、中間プレート１２５のうち各チューブ部材１２３、１２４の出口側連結部１２３ｅ、１２４ｅの相互間に位置する部位を挟んでその出口側連結部１２３ｅ、１２４ｅ同士が互いに接合されることで構成されている。出口連通部２６内には、チューブ中間部２４の他方側側縁部２４５から出口部２２へ冷媒を流す冷媒流路２６ａが形成されている。

詳細には、出口連通部２６の冷媒流路２６ａの上流端は、他方側側縁部２４５の出口部２２側を構成する出口端部２４５ａに接続され、冷媒流路２６ａの下流端としての出口端部２６ｂは出口空間２２ａの径方向側方に接続されている。従って、他方側側縁部２４５内の冷媒は、他方側側縁部２４５から出口連通部２６を介して出口部２２へと流れる。また、出口連通部２６の出口端部２６ｂは回転体形状の出口空間２２ａの径方向側方に接続されているので、チューブ積層方向ＤＲｓｔから見ると、円弧形状を成している。

他方側側縁部２４５には複数の熱交換流路２４６ａから冷媒が並列的に流入する。すなわち、他方側側縁部２４５は、複数の熱交換流路２４６ａのそれぞれから流出する冷媒を集合させると共に出口部２２へ流す集合部として機能する。

また、図４に示すように、熱交換チューブ１２の入口連通部２５は、冷媒流路２５ａの冷媒流れを絞る絞り部２５１を有している。その絞り部２５１は、入口部２０からの冷媒の流れを絞ってからその冷媒をチューブ中間部２４の一方側側縁部２４４へ流す。

詳細には、その絞り部２５１における冷媒流路２５ａの通路断面積Ａｎ（図７参照）が入口連通部２５の入口端部２５ｂにおける冷媒流路２５ａの通路断面積Ａ０（図６参照）よりも小さくなっている。これにより、入口連通部２５の絞り部２５１は、入口部２０からの冷媒の流れを絞る。なお、図６は、入口端部２５ｂにおける冷媒流れ方向に直交し且つ入口部接続管２１の中心軸Ｃ１を含むVI−VI断面（図４参照）で切断した断面図である。また、図７は、絞り部２５１において冷媒流れ方向に直交するVII−VII断面（図４参照）で切断した断面図である。

上記入口端部２５ｂの通路断面積Ａ０は図６に示されており、図６で点ハッチングにより表された総面積に該当する。詳細に言うと、入口端部２５ｂの通路断面積Ａ０は、その入口端部２５ｂにおける冷媒流れ方向に直交する仮想平面としてのVI−VI断面に投影された入口端部２５ｂでの冷媒流路２５ａの断面積である。

また、絞り部２５１の通路断面積Ａｎは図７に示されており、図７で点ハッチングにより表された総面積に該当する。詳細に言うと、絞り部２５１の通路断面積Ａｎは、絞り部２５１における冷媒流れ方向に直交する仮想平面としてのVII−VII断面に投影された絞り部２５１での冷媒流路２５ａの断面積である。

このように形成された熱交換器１０では、図１に示すように冷媒導入パイプ３１から入口ヘッダ部２９へ入った冷媒は、その入口ヘッダ部２９の一部を構成する各熱交換チューブ１２の入口部２０から入口連通部２５へ流入し、入口連通部２５からチューブ中間部２４の一方側側縁部２４４へと流れる。一方側側縁部２４４へ入った冷媒は、熱交換部２４６に複数形成された熱交換流路２４６ａの各々へ図４の矢印ＦＬ１のように流れると共に、熱交換部２４６に接する電子部品１４と熱交換させられる。そして、各熱交換流路２４６ａから流出する冷媒は他方側側縁部２４５で集合し、他方側側縁部２４５から出口連通部２６を経て、出口ヘッダ部３０の一部を構成する各熱交換チューブ１２の出口部２２へと流れる。出口部２２に入った冷媒は冷媒排出パイプ３２へと流れ、冷媒排出パイプ３２から熱交換器１０の外部へと流出する。

上述したように、本実施形態によれば、熱交換チューブ１２の熱交換流路２４６ａでは、冷媒が一方側側縁部２４４から他方側側縁部２４５へと流れる。従って、上記特許文献１の積層型冷却器のような熱交換器、すなわち単にチューブ長手方向ＤＲｔｂに沿って冷媒を流す熱交換器と比較して、複数の熱交換流路２４６ａ全体の流路断面積が拡大し、それにより、チューブ中間部２４において熱交換流路２４６ａの流路抵抗を低減する向きに冷媒を流すことができる。

また、入口連通部２５の絞り部２５１は、入口部２０からの冷媒の流れを絞ってからその冷媒をチューブ中間部２４の一方側側縁部２４４へ流すので、低減された熱交換流路２４６ａの流路抵抗に合わせて熱交換流路２４６ａへの流入側に流路抵抗を容易に与えることができる。そのため、熱交換チューブ１２の入口部２０から出口部２２にわたる全体の流路抵抗を適切な大きさにして複数の熱交換チューブ１２に満遍なく冷媒を流すことができる。言い換えれば、複数の熱交換チューブ１２それぞれに冷媒を均等に分配することができる。

また、本実施形態によれば、入口部２０からの冷媒はチューブ中間部２４の一方側側縁部２４４にて複数の熱交換流路２４６ａの各々へ分配され、その熱交換流路２４６ａでは、冷媒が一方側側縁部２４４から他方側側縁部２４５へと流れる。すなわち、入口部２０の冷媒は、チューブ長手方向ＤＲｔｂに沿って分散されてから複数の熱交換流路２４６ａへ流入して電子部品１４と熱交換させられる。従って、単に入口部２０から出口部２２へチューブ長手方向ＤＲｔｂに沿って冷媒を流す熱交換器を想定した場合に、その想定した熱交換器と比較して、チューブ長手方向ＤＲｔｂに沿った温度分布において、チューブ中間部２４の熱交換部２４６内を流れる冷媒の温度ばらつきを低減することが可能である。要するに、熱交換部２４６の温度分布の均一化を図ることが可能である。

また、図３に示すように、チューブ長手方向ＤＲｔｂにおけるチューブ中間部２４の長さである熱交換チューブ有効長をＬとし、チューブ幅方向ＤＲｗにおけるチューブ中間部２４の幅である熱交換チューブ有効幅をＷとすれば、本実施形態の熱交換器１０は、一般的な積層型熱交換器と同様に「Ｌ＞Ｗ」の関係になっている。本実施形態の熱交換器１０では、特許文献１の積層型冷却器のように冷媒を流す熱交換器と比較して、複数の熱交換流路２４６ａの冷媒流れに直交する流路断面の面積を合計した総流路断面積を拡大すると共に、熱交換流路２４６ａを流れる冷媒の流速を低減し、かつ、熱交換流路２４６ａの各々の流路長さを縮小することができ、入口部２０から出口部２２までの冷媒の流路抵抗の低減を図ることができる。

なぜなら、本実施形態の冷媒流れでは、熱交換流路２４６ａの総流路断面積は「Ｌ／Ｗ」の比が大きいほど略比例して大きくなり、熱交換流路２４６ａを流れる冷媒の流速は「Ｗ／Ｌ」の比が小さいほど略比例して小さくなり、熱交換流路２４６ａの流路長さは「Ｗ／Ｌ」の比が小さいほど略比例して小さくなるからである。また、入口部２０から出口部２２までの冷媒の流路抵抗は、その殆どが熱交換流路２４６ａにて生じ、「Ｗ／Ｌ」の比が小さいほどその「Ｗ／Ｌ」の３乗に略比例して小さくなるからである。

また、本実施形態によれば、熱交換チューブ１２の入口部２０に入った冷媒を複数の熱交換流路２４６ａへ並行して流すことにより、チューブ長手方向ＤＲｔｂに並ぶ複数の電子部品１４を冷却もしくは加熱する冷媒の温度を均一化することができる。

また、本実施形態によれば、熱交換チューブ１２は積層されて複数設けられている。すなわち、複数のチューブ中間部２４はチューブ積層方向ＤＲｓｔに積層配置され、その複数のチューブ中間部２４の相互間に配置された電子部品１４を挟持する。従って、電子部品１４をその両面から冷却することが可能である。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第１実施形態と異なる点を主として説明し、第１実施形態と同一または均等な部分については省略または簡略化して説明する。

図８は、本実施形態の熱交換器１０（図１参照）において熱交換チューブ１２単体を矢印IV（図２参照）の方向から見た平面図であって、熱交換チューブ１２内の冷媒流路を模式的に表した図である。図８に示すように、本実施形態の熱交換器１０では、熱交換チューブ１２内の冷媒流れが第１実施形態に対して異なっている。

具体的には、熱交換チューブ１２のチューブ中間部２４は、チューブ長手方向ＤＲｔｂに直列に並んだ一方側側縁部２４４、２４９を２つ有すると共に、チューブ長手方向ＤＲｔｂに直列に並んだ他方側側縁部２４５、２４８を２つ有している。この２つの他方側側縁部２４５、２４８は互いに連通している。

また、チューブ中間部２４は、熱交換部２４６、２４７も２つ有しており、その熱交換部２４６、２４７はチューブ長手方向ＤＲｔｂに並んで配置されている。

詳細には、２つの一方側側縁部２４４、２４９のうちの第１の一方側側縁部２４４、２つの他方側側縁部２４５、２４８のうちの第１の他方側側縁部２４５、および、２つの熱交換部２４６、２４７のうちの第１の熱交換部２４６は、チューブ長手方向ＤＲｔｂにおいて入口部２０側に配置されている。

その一方で、２つの一方側側縁部２４４、２４９のうちの第２の一方側側縁部２４９、２つの他方側側縁部２４５、２４８のうちの第２の他方側側縁部２４８、および、２つの熱交換部２４６、２４７のうちの第２の熱交換部２４７は、チューブ長手方向ＤＲｔｂにおいて出口部２２側に配置されている。

そして、第１実施形態の熱交換部２４６と同様に、第１および第２の熱交換部２４６、２４７には、チューブ幅方向ＤＲｗへ冷媒を流す熱交換流路２４６ａ、２４７ａが形成されている。この第１の熱交換部２４６の熱交換流路２４６ａは、矢印ＦＬ２のように第１の一方側側縁部２４４から第１の他方側側縁部２４５へと冷媒を流す。また、第２の熱交換部２４７の熱交換流路２４７ａは、矢印ＦＬ３のように第２の他方側側縁部２４８から第２の一方側側縁部２４９へと冷媒を流す。

また、入口連通部２５は第１実施形態と同様に構成されており、入口部２０と第１の一方側側縁部２４４とを連通させている。出口連通部２６も第１実施形態と同様に構成されており、出口部２２と第２の一方側側縁部２４９とを連通させている。但し、入口連通部２５における冷媒流路２５ａの通路断面積は下流端で最も小さくなっている。すなわち、絞り部２５１は入口連通部２５の下流端に設けられている。

このように形成された熱交換器１０では、冷媒導入パイプ３１（図１参照）から入口ヘッダ部２９へ入った冷媒は、各熱交換チューブ１２の入口部２０から入口連通部２５へ流入し、入口連通部２５からチューブ中間部２４の第１の一方側側縁部２４４へと流れる。この第１の一方側側縁部２４４へ入った冷媒は、第１の熱交換部２４６に複数形成された熱交換流路２４６ａの各々へ流れると共に、第１の熱交換部２４６に接する電子部品１４と熱交換させられる。すなわち、第１の一方側側縁部２４４は、複数の熱交換流路２４６ａへ冷媒を分配する第１分配部として機能する。

そして、第１の熱交換部２４６の各熱交換流路２４６ａから流出する冷媒は第１の他方側側縁部２４５で集合し、第１の他方側側縁部２４５から第２の他方側側縁部２４８へと流れる。すなわち、第１の他方側側縁部２４５は、複数の熱交換流路２４６ａから流出する冷媒を集合させる第１集合部として機能する。

第２の他方側側縁部２４８へ入った冷媒は、第２の熱交換部２４７に複数形成された熱交換流路２４７ａの各々へ流れると共に、第２の熱交換部２４７に接する電子部品１４と熱交換させられる。すなわち、第２の他方側側縁部２４８は、複数の熱交換流路２４７ａへ冷媒を分配する第２分配部として機能する。

そして、第２の熱交換部２４７の各熱交換流路２４７ａから流出する冷媒は第２の一方側側縁部２４９で集合する。すなわち、第２の一方側側縁部２４９は、複数の熱交換流路２４７ａから流出する冷媒を集合させる第２集合部として機能する。

第２の一方側側縁部２４９に集合した冷媒は、第２の一方側側縁部２４９から出口連通部２６を経て出口部２２へと流れる。出口部２２に入った冷媒は冷媒排出パイプ３２（図１参照）へと流れ、冷媒排出パイプ３２から熱交換器１０の外部へと流出する。

前述した第１実施形態では、熱交換チューブ１２は、図４に示すように、６本の熱交換流路２４６ａに並行して冷媒が流れる「６パス」であるが、本実施形態では、図８に示すように、３本の熱交換流路２４６ａ、２４７ａに並行して冷媒が流れる「３パス」となっている。そのため、チューブ中間部２４において熱交換流路２４６ａ、２４７ａの流路抵抗を低減する内部流路抵抗低減効果、およびチューブ長手方向ＤＲｔｂに並ぶ６つの電子部品１４（図４参照）を冷却もしくは加熱する冷媒の温度の均一性は、第１実施形態には劣るが、単にチューブ長手方向ＤＲｔｂに沿って冷媒を流す熱交換器よりも優れている。

また、本実施形態では、前述の第１実施形態と共通の構成から奏される効果を第１実施形態と同様に得ることができる。

（他の実施形態）
（１）上述の各実施形態において、熱交換チューブ１２は複数積層されているが、その熱交換チューブ１２の積層数に限定はない。

（２）上述の各実施形態において、電子部品１４は、熱交換器１０の熱交換チューブ１２に挟持され、それにより熱交換チューブ１２内の冷媒が電子部品１４と熱交換可能になっているが、その電子部品１４は、熱交換チューブ１２に直接接触させた状態で配設されてもよいし、必要に応じて、電子部品１４と熱交換チューブ１２との間に、セラミック等の絶縁板を介在させてもよいし、熱伝導性グリス等を介在させてもよい。

（３）上述の各実施形態において、熱交換部２４６、２４７内に、例えば特許文献１に記載のインナフィンは設けられていないが、インナフィンが熱交換部２４６、２４７内に設けられていても差し支えない。

（４）上述の第１実施形態において、熱交換部２４６には複数の熱交換流路２４６ａが形成されているが、熱交換流路２４６ａは１本であっても差し支えない。第２実施形態の第１および第２の熱交換部２４６、２４７に関しても同様である。

（５）上述の各実施形態において、複数の熱交換流路２４６ａは互いに並列に形成されているが、熱交換流路２４６ａの相互間が完全に遮断されている必要はなく、一方側側縁部２４４から他方側側縁部２４５へと冷媒が流れれば、熱交換流路２４６ａの相互間に連通があっても差し支えない。

（６）上述の各実施形態において、熱交換器１０は、被熱交換物体としての電子部品１４を冷却する装置であるが、被熱交換物体は電子部品１４である必要はなく、例えば、熱交換器１０は、被熱交換物体を暖める機能を備えた加熱装置であっても差し支えない。

（７）上述の各実施形態において、熱交換器１０の冷媒と熱交換させられる被熱交換物体は電子部品１４すなわち固体であるが、その被熱交換物体は気体または液体であっても差し支えない。

（８）上述の各実施形態の熱交換チューブ１２において、入口連通部２５には絞り部２５１が１箇所設けられているが、２箇所以上設けられていても差し支えない。

（９）上述の各実施形態において、熱交換チューブ１２は、第１チューブ部材１２３と第２チューブ部材１２４と中間プレート１２５とから構成されているが、その中間プレート１２５が無く、熱交換チューブ１２は、第１チューブ部材１２３と第２チューブ部材１２４とが積層されることで構成されていても差し支えない。熱交換チューブ１２は、各部材１２３、１２４、１２５の積層以外の方法で構成されても差し支えない。

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。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、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特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。

１２ 熱交換チューブ
１４ 電子部品（被熱交換物体）
２０ 入口部
２２ 出口部
２４ チューブ中間部（中間部）
２４４ 一方側側縁部
２４５ 他方側側縁部
２４６ａ 熱交換流路
２５ 入口連通部
２５１ 絞り部

Claims (4)

1. 被熱交換物体（１４）を挟んでチューブ積層方向（ＤＲｓｔ）へ複数積層された熱交換チューブ（１２）を有し、該熱交換チューブ内の熱交換媒体と前記被熱交換物体とを熱交換させる熱交換器であって、
   前記熱交換チューブは、前記チューブ積層方向に交差するチューブ長手方向（ＤＲｔｂ）における一方側に配置され前記熱交換媒体が流入する入口部（２０）と、前記チューブ長手方向における他方側に配置され前記熱交換媒体が流出する出口部（２２）と、前記入口部と前記出口部との間に設けられた中間部（２４）と、前記入口部と前記中間部とを連通させる入口連通部（２５）とを有し、
   前記中間部は、前記チューブ積層方向と前記チューブ長手方向との各々に対して交差するチューブ幅方向（ＤＲｗ）における一方側の側縁部分として設けられ前記熱交換媒体が前記入口部から前記入口連通部を介して流入する一方側側縁部（２４４）と、前記チューブ幅方向における他方側の側縁部分として設けられ前記出口部へ前記熱交換媒体を流出させる他方側側縁部（２４５）と、前記一方側側縁部から前記他方側側縁部へと前記熱交換媒体が流れる熱交換流路（２４６ａ）が形成され前記熱交換媒体と前記被熱交換物体とを熱交換させる熱交換部（２４６）とを有し、
   前記入口連通部は、前記入口部からの前記熱交換媒体の流れを絞ってから該熱交換媒体を前記中間部の一方側側縁部へ流す絞り部（２５１）を有していることを特徴とする熱交換器。
2. 前記入口連通部は、前記入口部に接続された入口端部（２５ｂ）を有し、前記入口連通部内には、前記入口部から前記中間部へ前記熱交換媒体を流す媒体通路（２５ａ）が形成されており、
   前記絞り部は、該絞り部における前記媒体通路の通路断面積（Ａｎ）が前記入口端部における前記媒体通路の通路断面積（Ａ０）よりも小さくなっていることにより、前記熱交換媒体の流れを絞ることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記入口端部の通路断面積は、前記入口端部における前記熱交換媒体の流れ方向に直交する仮想平面に投影された前記入口端部での前記媒体通路の断面積であり、
   前記絞り部の通路断面積は、前記絞り部における前記熱交換媒体の流れ方向に直交する仮想平面に投影された前記絞り部での前記媒体通路の断面積であることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記熱交換流路は複数設けられ、互いに並列に形成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つに記載の熱交換器。

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