JP2017069518A - 冷却器 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却器の冷却効率を向上させること。
【解決手段】ハウジング１３には、冷媒入口２０１から冷媒出口２０２の間において螺旋状の冷媒流路１９が形成されている。冷媒流路１９の一部は、搭載面１６に対して平面視で重なり、冷媒流路１９の一部が、ハウジング１３における搭載面１６とは反対側の面１３ａから搭載面１６に向かって延びている。よって、例えば、直線状の冷媒流路を流れる冷媒に比べると、螺旋状の冷媒流路１９を流れる冷媒は、撹拌されながら流れ易くなる。さらに、ハウジング１３における搭載面１６とは反対側の面１３ａから搭載面１６に向かって延びる冷媒流路１９の一部を流れる冷媒は、搭載面１６に向かって噴出するように流れる。このため、冷媒流路１９を形成するハウジング１３における搭載面１６側の内壁に冷媒が衝突し易くなり、発熱体から発せられてハウジング１３に伝達された熱と冷媒との熱交換が行われ易くなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、発熱体を冷却する冷却器に関する。

ハイブリッド自動車、電気自動車、及び燃料電池を搭載した燃料電池車等は、直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換し、変換された交流電圧によりモータを駆動することによって動力を得ている。よって、このような車両においては、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ装置が搭載されている。インバータ装置は、通電に伴い発熱する半導体素子等の発熱体を備えている。発熱体は、例えば特許文献１のような冷却器（冷却装置）によって冷却される。

特開２００２−９３９７４号公報

このような発熱体は、例えば、モータの高出力化に伴い発熱量が増加する。よって、発熱体を冷却する冷却器に対して、冷却効率の向上が望まれている。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、冷却器の冷却効率を向上させることにある。

上記課題を解決する冷却器は、発熱体の搭載面を有するハウジングを備えた冷却器であって、前記ハウジングには、冷媒入口から冷媒出口の間において螺旋状の冷媒流路が形成されており、前記冷媒流路の少なくとも一部は、前記搭載面に対して平面視で重なり、前記冷媒流路の一部が、前記ハウジングにおける前記搭載面とは反対側の面から前記搭載面に向かって延びている。

これによれば、例えば、直線状の冷媒流路を流れる冷媒に比べると、螺旋状の冷媒流路を流れる冷媒は、撹拌されながら流れ易くなるため、冷媒流路を形成するハウジングの内壁に衝突し易くなり、ハウジングとの熱交換性能が向上する。さらに、ハウジングにおける搭載面とは反対側の面から搭載面に向かって延びる冷媒流路の一部を流れる冷媒は、搭載面に向かって噴出するように流れるため、冷媒流路を形成するハウジングにおける搭載面側の内壁に冷媒が衝突し易くなり、発熱体から発せられてハウジングに伝達された熱と冷媒との熱交換が行われ易くなる。その結果、発熱体を効率良く冷却することができ、冷却器の冷却効率を向上させることができる。

上記冷却器において、前記冷媒流路は、複数本の流路で形成されており、互いの前記流路の一部が、前記螺旋状の中心軸方向において重なり、互いの前記流路が、前記ハウジングにおける前記搭載面とは反対側の面から前記搭載面に向かって延びていることが好ましい。

これによれば、冷媒流路が一本の流路で形成されている場合に比べて、発熱体を効率良く冷却し易くすることができる。また、互いの流路の一部が、螺旋状の中心軸方向において重なり合っているため、互いの流路の一部が、螺旋状の中心軸方向において重なり合っていない場合に比べると、冷却器の小型化を図ることができる。

この発明によれば、冷却器の冷却効率を向上させることができる。

実施形態におけるインバータ装置を示す斜視図。 冷媒流路を示す斜視図。 別の実施形態における冷媒流路を示す斜視図。

以下、冷却器を具体化した一実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。本実施形態の冷却器は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載されるインバータ装置を構成している。インバータ装置は、バッテリから入力される直流電流を交流電流に変換して走行用モータに出力するものである。

図１に示すように、インバータ装置１０は、半導体素子等の発熱体１１と、発熱体１１を冷却する冷却器１２とを備えている。冷却器１２は、外形が直方体形状である金属材料製（例えばアルミニウム製）のハウジング１３と、ハウジング１３における長手方向の一端に連結される有底筒状の冷媒供給ブロック１４と、ハウジング１３における長手方向の他端に連結される有底筒状の冷媒排出ブロック１５とを備えている。冷媒供給ブロック１４には供給配管１４ａが設けられている。冷媒排出ブロック１５には排出配管１５ａが設けられている。ハウジング１３は、発熱体１１が搭載される搭載面１６を有する。

図２に示すように、ハウジング１３には、螺旋状の冷媒流路１９が形成されている。冷媒流路１９は、複数本（本実施形態では二本）の螺旋状の流路２０で形成されている。各流路２０の螺旋状の中心軸Ｌ１は、搭載面１６に沿って延びている。各流路２０（冷媒流路１９）の冷媒入口２０１は、ハウジング１３における長手方向の一方に位置する外側面１３１に開口している。各流路２０（冷媒流路１９）の冷媒出口２０２は、ハウジング１３における長手方向の他方に位置する外側面１３２に開口している。よって、ハウジング１３には、冷媒入口２０１から冷媒出口２０２の間において螺旋状の冷媒流路１９が形成されている。冷媒流路１９には、冷媒（例えば冷却水）が流れる。

各流路２０は、各流路２０の中心軸Ｌ１が互いに平行に並列に配置されるように延びている。各流路２０の一部は、搭載面１６に対して平面視で重なっている。よって、冷媒流路１９の一部は、搭載面１６に対して平面視で重なっている。互いの流路２０は、中心軸Ｌ１方向において互いに重なり合わないように間隔を置いてそれぞれ配置されている。

互いの流路２０は、ハウジング１３における搭載面１６とは反対側の面１３ａから搭載面１６に向かって螺旋方向に沿って延びていく第１延設部２０ａと、搭載面１６からハウジング１３における搭載面１６とは反対側の面１３ａに向かって螺旋方向に沿って延びていく第２延設部２０ｂとが連続して繰り返し形成されることにより構成されている。よって、冷媒流路１９の一部は、ハウジング１３における搭載面１６とは反対側の面１３ａから搭載面１６に向かって延びている。各流路２０の螺旋半径は、冷媒入口２０１から冷媒出口２０２にかけて一定である。

次に、本実施形態の作用について説明する。
供給配管１４ａから冷媒供給ブロック１４内に供給された冷媒は、各流路２０の冷媒入口２０１を介して各流路２０に供給され、各流路２０を流れる。各流路２０は螺旋状であるため、例えば、直線状の冷媒流路を流れる冷媒に比べると、螺旋状の流路２０を流れる冷媒は、撹拌されながら流れ易くなり、流路２０を形成するハウジング１３の内壁に衝突し易くなる。その結果、流路２０を流れる冷媒とハウジング１３との熱交換性能が向上する。

さらに、ハウジング１３における搭載面１６とは反対側の面１３ａから搭載面１６側に向かって延びる流路２０の一部（第１延設部２０ａ）を流れる冷媒は、搭載面１６に向かって噴出するように流れる。このため、流路２０を形成するハウジング１３における搭載面１６側の内壁に冷媒が衝突し易くなり、発熱体１１から発せられてハウジング１３に伝達された熱と冷媒との熱交換が行われ易くなる。その結果、発熱体１１が効率良く冷却される。各流路２０を流れた冷媒は、冷媒出口２０２を介して冷媒排出ブロック１５内にそれぞれ排出され、排出配管１５ａを介して冷却器１２外へ排出される。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）ハウジング１３には、冷媒入口２０１から冷媒出口２０２の間において螺旋状の冷媒流路１９が形成されている。冷媒流路１９の一部は、搭載面１６に対して平面視で重なり、冷媒流路１９の一部が、ハウジング１３における搭載面１６とは反対側の面１３ａから搭載面１６に向かって延びている。これによれば、例えば、直線状の冷媒流路を流れる冷媒に比べると、螺旋状の冷媒流路１９を流れる冷媒は、撹拌されながら流れ易くなるため、冷媒流路１９を形成するハウジング１３の内壁に衝突し易くなり、ハウジング１３との熱交換性能が向上する。さらに、ハウジング１３における搭載面１６とは反対側の面１３ａから搭載面１６に向かって延びる冷媒流路１９の一部を流れる冷媒は、搭載面１６に向かって噴出するように流れる。このため、冷媒流路１９を形成するハウジング１３における搭載面１６側の内壁に冷媒が衝突し易くなり、発熱体１１から発せられてハウジング１３に伝達された熱と冷媒との熱交換が行われ易くなる。その結果、発熱体１１を効率良く冷却することができ、冷却器１２の冷却効率を向上させることができる。

（２）冷媒流路１９は、複数本の流路２０で形成されている。これによれば、冷媒流路１９が一本の流路２０で形成されている場合に比べて、発熱体１１を効率良く冷却し易くすることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図３に示すように、互いの流路２０の一部が、中心軸Ｌ１方向において重なり合っていてもよい。これによれば、互いの流路２０の一部が中心軸Ｌ１方向において重なり合っていない場合に比べると、冷却器１２の小型化を図ることができる。

○ 実施形態において、ハウジング１３の内部で各流路２０の端部同士を連通させて、一本の流路を形成してもよい。この場合、一本の流路の冷媒入口及び冷媒出口は、例えば、ハウジング１３の外側面１３１にそれぞれ開口する。

○ 実施形態において、流路２０の数は、１つ又は３つ以上であってもよい。
○ 実施形態において、流路２０の中心軸Ｌ１が搭載面１６に対して交差する方向に延びるように流路２０をハウジング１３に形成してもよい。

○ 実施形態において、各流路２０の螺旋半径が冷媒入口２０１から冷媒出口２０２にかけて徐々に大きくなっていってもよいし、徐々に小さくなっていってもよい。
○ 実施形態において、各流路２０が、各流路２０の中心軸Ｌ１が互いに交差する方向に延びていてもよい。

○ 実施形態において、冷却水以外の流体を冷媒として用いてもよい。

１１…発熱体、１２…冷却器、１３…ハウジング、１３ａ…面、１６…搭載面、１９…冷媒流路、２０…流路、２０１…冷媒入口、２０２…冷媒出口。

Claims (2)

1. 発熱体の搭載面を有するハウジングを備えた冷却器であって、
   前記ハウジングには、冷媒入口から冷媒出口の間において螺旋状の冷媒流路が形成されており、
   前記冷媒流路の少なくとも一部は、前記搭載面に対して平面視で重なり、
   前記冷媒流路の一部が、前記ハウジングにおける前記搭載面とは反対側の面から前記搭載面に向かって延びていることを特徴とする冷却器。
2. 前記冷媒流路は、複数本の流路で形成されており、互いの前記流路の一部が、前記螺旋状の中心軸方向において重なり、
   互いの前記流路が、前記ハウジングにおける前記搭載面とは反対側の面から前記搭載面に向かって延びていることを特徴とする請求項１に記載の冷却器。

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