JP2018037496A - 冷却器及びそれを備えた冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却部材をケースの内面の所定位置に精度よく位置決めすることができ、冷却対象部材の冷却効率の低下を抑制できる冷却器及びそれを備えた冷却装置を提供する。【解決手段】冷却装置１２の冷却器１０Ａは、複数の冷却フィン４７を有する冷却部材１６をケース１４内の冷媒流路３２に配設した状態で冷媒を流通させることにより、ケース１４の外表面に設けられた半導体モジュール３００を冷却する。ケース１４の内面には、冷却部材１６をケース１４に対して位置決めする位置決め部１８が設けられている。【選択図】図２

Description

複数の冷却フィンを有する冷却部材をケース内の冷媒流路に配設した状態で冷媒を流通させることにより、前記ケースの外表面に設けられた冷却対象部材を冷却する冷却器及びそれを備えた冷却装置に関する。

例えば、特許文献１には、冷却器と半導体モジュールとを交互に積層することにより半導体モジュールを冷却器によって両側から冷却する冷却装置が開示されている。この冷却器は、ケースの内面の所定位置にろう付けにより固定された冷却部材を備えている。

特開２００８−１６６４２３号公報

しかしながら、上述したような特許文献１のような従来技術では、ケースの内面の所定位置に冷却部材を位置決めするための位置決め部が設けられていない。そのため、冷却部材が所定位置からずれてケースの内面にろう付けされることがあり、半導体モジュール（冷却対象部材）の冷却効率が低下するおそれがある。

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、冷却部材をケースの内面の所定位置に精度よく位置決めすることができ、冷却対象部材の冷却効率の低下を抑制できる冷却器及びそれを備えた冷却装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る冷却器は、複数の冷却フィンを有する冷却部材をケース内の冷媒流路に配設した状態で冷媒を流通させることにより、前記ケースの外表面に設けられた冷却対象部材を冷却する冷却器であって、前記ケースの内面には、前記冷却部材を前記ケースに対して位置決めする位置決め部が設けられていることを特徴とする。

このような構成によれば、位置決め部によって冷却部材をケースの内面の所定位置に精度よく位置決めすることができるため、冷却対象部材の冷却効率の低下を抑制できる。

上記の冷却器において、前記ケースは、扁平形状に形成され、各前記冷却フィンは、前記ケースの厚さ方向に沿って延在し、前記位置決め部は、前記ケースの内面から当該ケースの厚さ方向に沿って突出していてもよい。

このような構成によれば、冷却器のコンパクト化を図ることができるとともに冷却フィンと冷媒との熱交換を効果的に行うことができる。また、位置決め部により冷却部材をケースの内面の所定位置に対して容易に位置決めすることができる。

上記の冷却器において、前記ケースは、前記冷却部材を支持する支持板部と、前記支持板部から延出した側板部と、を含み、前記位置決め部は、前記側板部の内面から突出していてもよい。

このような構成によれば、支持板部、側板部及び位置決め部を一体的にプレス成形することができるため、冷却器の製造工数を低減することができるとともに位置決め部の剛性を比較的高めることができる。

上記の冷却器において、前記位置決め部には、前記冷媒が接触してもよい。

このような構成によれば、冷却対象部材から位置決め部に伝達した熱を冷媒に放熱することができる。また、位置決め部によって冷却フィンと側板部との間の冷媒の圧力損失（流通抵抗）を大きくすることができるため、冷却部材の中央側の冷媒の流通量を比較的大きくすることができる。これにより、冷却対象部材の冷却効率を向上させることができる。

上記の冷却器において、前記冷却部材は、複数の前記冷却フィンが延出したベース部を有し、前記位置決め部は、前記ベース部を位置決めしてもよい。

このような構成によれば、冷却部材をケースの内面の所定位置に容易に位置決めすることができる。

上記の冷却器において、前記ベース部は、平面視で四角形状に形成され、前記位置決め部は、前記ベース部における前記冷媒の上流側の角部に接触又は近接していてもよい。

このような構成によれば、位置決め部によりベース部の角部の近傍を流通する冷媒の圧力損失（流通抵抗）を大きくすることができるため、冷却部材の中央側の冷媒の流通量を比較的大きくすることができる。これにより、冷却対象部材の冷却効率を一層向上させることができる。

上記の冷却器において、前記ベース部には、前記位置決め部が挿通する挿通孔が形成されていてもよい。

このような構成によれば、冷却部材をケースの内面の所定位置に対して容易且つ精度よく位置決めすることができる。

上記の冷却器において、前記ベース部は、板状に形成され、前記ベース部と前記ケースとの間には、前記ベース部及び前記ケースを互いに接合するろう付け部が設けられていてもよい。

このような構成によれば、冷却部材をケースに対して容易に固定することができる。また、ベース部が板状であるため、ベース部をケースの内面に対して容易にろう付けすることができる。

上記の冷却器において、複数の前記冷却フィンは、前記冷媒の流通方向に沿って千鳥状に配置された複数の標準ピンを有していてもよい。

このような構成によれば、各標準ピンに対して冷媒を効率的に接触させることができるとともに冷却フィンの構成を簡素化することができる。

上記の冷却器において、複数の前記冷却フィンは、前記ベース部のうち前記標準ピンの延在方向及び前記冷媒の流通方向に直交する幅方向の端部に設けられた側方ピンを有していてもよい。

このような構成によれば、側方ピンにより冷却部材の幅方向端部を流通する冷媒の圧力損失（流通抵抗）を大きくすることができるため、冷却部材の中央側の冷媒の流量を比較的大きくすることができる。これにより、冷却対象部材の冷却効率をより向上させることができる。

上記の冷却器において、各前記冷却フィンは、横断面の外形が円弧形状である第１部位と、前記第１部位から前記冷媒流路の下流側に向かって延出した横断面が略三角形状の第２部位と、を有していてもよい。

このような構成によれば、冷却フィンの背面（冷媒流路の下流側の面）に冷媒を効率的に接触させることができるため、冷却フィンの熱交換の効率を高めることができる。

上記の冷却器において、前記ケースには、前記ケース内に前記冷媒を導入する導入管と、前記ケース内の前記冷媒が導かれる導出管と、が設けられ、前記導入管は、前記ケースのうち前記冷却部材における前記冷媒の流通方向と前記冷却フィンの延在方向とに直交する幅方向の一方の側に設けられ、前記位置決め部は、前記冷却部材よりも上流側の前記幅方向の他方の側に設けられ、前記冷却部材よりも上流側の前記幅方向の一方の側に設けられていなくてもよい。

このような構成によれば、導入管からケース内に導入された冷媒がケース内の幅方向の他方の側に集中して流れることを位置決め部により抑制できる。これにより、ケース内における幅方向の両側に略均一の量の冷媒を流すことができるため、冷却性能を向上させることができる。

上記の冷却器において、前記冷却部材は、前記幅方向の他方の側の端部が前記幅方向の一方の側の端部よりも前記冷却部材における前記冷媒の流通方向の上流側に延出していてもよい。

このような構成によれば、ケース内における幅方向の両側に略均一の量の冷媒を効率的に流すことができる。

上記の冷却器において、前記冷却部材は、平面視で略台形状に形成されていてもよい。

このような構成によれば、簡易な構成により冷却部材における前記幅方向の他方の側の端部を前記幅方向の一方の側の端部よりも上流側に延出させることができる。

本発明に係る冷却装置は、冷却対象部材と冷却器とを交互に積層することにより前記冷却対象部材を前記冷却器によって両側から冷却する冷却装置であって、前記冷却器は、上述した冷却器であることを特徴とする。

このような構成によれば、冷却装置をコンパクトにしつつ冷却対象部材を効率的に冷却することができる。

本発明によれば、位置決め部によって冷却部材をケースの内面の所定位置に精度良く位置決めすることができるため、冷却対象部材の冷却効率の低下を抑制できる。

本発明の第１実施形態に係る冷却装置の正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図４Ａは図３のＩＶＡ−ＩＶＡ線に沿った断面図であり、図４Ｂは図３のＩＶＢ−ＩＶＢ線に沿った断面図である。 第１変形例に係る冷却器の断面図である。 第２変形例に係る冷却器の断面図である。 第３変形例に係る冷却器の断面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。 第４変形例に係る冷却器の断面図である。 図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 第５変形例に係る冷却器の断面図である。 第６変形例に係る冷却器の断面図である。 図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った一部省略断面図である。 図１４Ａは変形例に係る冷却フィンの説明図であり、図１４Ｂは他の変形例に係る冷却フィンの説明図である。 本発明の第２実施形態に係る冷却装置の分解斜視図である。 図１５に示す冷却器の断面図である。 図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿った断面図である。 図１６の変形例に係る冷却器の断面図である。

以下、本発明に係る冷却器及びそれを備えた冷却装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態に係る冷却装置１２は、例えば、ハイブリッド車両用のインバータの一部を構成する複数の半導体モジュール（冷却対象部材）３００を冷却する複数の冷却器１０Ａを備えている。半導体モジュール３００は、トランジスタ及びダイオード等を含んで構成された発熱体である。

冷却装置１２は、冷却器１０Ａと半導体モジュール３００とが交互に積層されるように配置されて構成されている。すなわち、各半導体モジュール３００は、その両側に配置された２つの冷却器１０Ａによって挟持された状態で直接的に冷却される。

図２及び図３に示すように、冷却器１０Ａは、一方向（Ｘ方向）に延在した扁平形状のケース１４と、ケース１４内に配設された冷却部材１６と、ケース１４に対して冷却部材１６を位置決めする複数の位置決め部１８とを有している。ケース１４の構成材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、鉄、鉄合金等の熱伝導率の比較的大きな金属材料が用いられる。ただし、ケース１４の構成材料は、金属材料に限定されず、樹脂材料等の他の材料であってもよい。

図２において、ケース１４は、半導体モジュール３００が配置されるケース本体２０と、ケース本体２０内に冷媒を導入する導入部２２と、ケース本体２０内の冷媒が導かれる導出部２４とを含む。ケース本体２０には、冷媒が流通する冷媒流路３２が形成されている（図３参照）。冷媒としては、例えば、エチレングリコール系の不凍液を混入した水が用いられる。ただし、冷媒は、これに限定されず、例えば、水やアンモニア等の自然冷媒、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、ＨＣＦＣ１２３、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒等であってもよい。

導入部２２は、平面視で矩形状のケース本体２０の長手方向の一端部（Ｘ１方向の端部）に設けられている。図１において、導入部２２には、複数の冷却器１０Ａの積層方向の一方の側（下方）に延出した第１連結管１１と、積層方向の他方の側（上方）に延出した第２連結管１３とが設けられている。第１連結管１１及び第２連結管１３のそれぞれは、導入部２２内に連通している。

導出部２４は、ケース本体２０の長手方向の他端部（Ｘ２方向の端部）に設けられている。導出部２４には、積層方向の一方の側（下方）に延出した第３連結管１５と、積層方向の他方の側（上方）に延出した第４連結管１７とが設けられている。第３連結管１５及び第４連結管１７のそれぞれは、導出部２４内に連通している。

積層方向に互いに隣接する冷却器１０Ａの第１連結管１１と第２連結管１３とは、互いに嵌合された状態で接合されている。積層方向に互いに隣接する冷却器１０Ａの第３連結管１５と第４連結管１７とは、互いに嵌合された状態で接合されている。これにより、複数の冷却器１０Ａが互いに強固に連結される。

積層方向の一端部（最下端）に位置する冷却器１０Ａの第１連結管１１には、各冷却器１０Ａに冷媒を導くための導入管１９が連結されている。積層方向の一端部（最下端）に位置する冷却器１０Ａの第３連結管１５には、各冷却器１０Ａを流通した冷媒が導びかれる排出管２１が連結されている。なお、積層方向の他端部（最上端）に位置する冷却器１０Ａには、第２連結管１３及び第４連結管１７が設けられていない。

このような冷却装置１２では、複数の導入部２２、複数の第１連結管１１及び複数の第２連結管１３は、導入管１９から導かれた冷媒を各ケース本体２０内に供給する供給ヘッダ部２３として機能する。複数の導出部２４、複数の第３連結管１５及び複数の第４連結管１７は、各ケース本体２０内を流通した冷媒を排出管２１に導く排出ヘッダ部２５として機能する。

図３〜図４Ｂに示すように、ケース１４は、断面が略Ｕ字状の第１ケース部３６と、第１ケース部３６を覆う第２ケース部３８とを有する。第１ケース部３６は、冷却部材１６を支持する支持板部４０と、支持板部４０の外縁部から第２ケース部３８側に突出した側板部４２とを含む。このような第１ケース部３６は、平板材をプレス成形することにより容易に製造することができる。第２ケース部３８は、平板状に形成されており、ろう付けによって側板部４２の突出端面に液密又は気密に接合されている。すなわち、第２ケース部３８と側板部４２の突出端面との間には、第２ケース部３８及び側板部４２とを互いに接合するろう付け部４４が設けられている。

冷却部材１６の構成材料は、上述したケース１４の構成材料と同様のものを用いることができる。冷却部材１６は、ケース本体２０内に配設される平板状のベース部４６と、ベース部４６の表面から延出した複数の冷却フィン４７とを有する。

ベース部４６は、平面視で矩形状に形成されている。換言すれば、ベース部４６は、ケース本体２０よりも一回り小さく形成されている。ベース部４６は、側板部４２に対して接触又は近接している。ベース部４６の裏面は、支持板部４０の内面に対してろう付けによって接合されている。すなわち、ベース部４６と支持板部４０との間には、ベース部４６及び支持板部４０を互いに接合するろう付け部５０が設けられている。ベース部４６の各角部には、円形状の挿通孔５２が形成されている。

複数の冷却フィン４７は、ケース１４の厚さ方向に延在した複数の標準ピン４８と複数の側方ピン４９とを有している。図３において、複数の標準ピン４８は、冷媒の流通方向（ベース部４６の長手方向、Ｘ方向）に千鳥状（互い違い）に配置されている。複数の側方ピン４９は、ベース部４６における幅方向（Ｙ方向）の両端部（両側部）に設けられている。

両端に側方ピン４９が位置するピン列（第１ピン列）と両端に側方ピン４９が位置しないピン列（第２ピン列）とは、Ｘ方向に交互に並んでいる。また、第１ピン列の標準ピン４８は、第２ピン列の標準ピン４８に対してＹ方向にオフセットしている。互いに隣接する冷却フィン４７の間隔は同一に設定されている。

標準ピン４８は、横断面が円形状に形成されている。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、標準ピン４８の突出端面は、第２ケース部３８に近接している。標準ピン４８の突出端面と第２ケース部３８との隙間は、寸法公差の範囲内である。標準ピン４８の直径は、互いに隣接する標準ピン４８の間隔と略同一に設定されている。ただし、標準ピン４８の直径は、互いに隣接する標準ピン４８の間隔よりも大きくても小さくてもよい。

図３において、側方ピン４９は、横断面が半円形状に形成されている。側方ピン４９の横断面積は、標準ピン４８の横断面積の略半分に設定されている。側方ピン４９は、その外周面がベース部４６の幅方向内側を向くように設けられている。側方ピン４９の突出長は、標準ピン４８の突出長と同一に設定されている（図４Ｂ参照）。

図３及び図４Ａにおいて、各位置決め部１８は、支持板部４０の内面から第２ケース部３８側に向かって突出している。各位置決め部１８は、ケース１４の厚さ方向に延在し、ベース部４６の各挿通孔５２を挿通している。位置決め部１８は、横断面が円形状に形成されてり、その直径は挿通孔５２の孔径よりも若干小さい。位置決め部１８の突出端面は、ベース部４６よりも第２ケース部３８側に位置する。図４Ａにおいて、位置決め部１８の突出端面は、冷却フィン４７の略半分の高さに位置している。

本実施形態では、位置決め部１８は、支持板部４０に対して一体的に設けられているが、支持板部４０に対して接合されていてもよい。また、位置決め部１８の突出長は、任意に設定可能である。位置決め部１８の突出端面は、例えば、第２ケース部３８の内面に近接していてもよい。

次に、冷却器１０Ａ及び冷却装置１２の製造方法について説明する。

まず、板材をプレス成形することにより第１ケース部３６及び第２ケース部３８を成形し、冷却部材１６（ベース部４６及び冷却フィン４７）を鍛造によって成形する。また、側板部４２の突出端面及びベース部４６の裏面にペースト状のろう材を塗布する。

そして、冷却部材１６を第１ケース部３６内に位置決めする。具体的には、ベース部４６の各挿通孔５２に第１ケース部３６に設けられた各位置決め部１８が挿通されるように冷却部材１６を第１ケース部３６内に挿入する。これにより、第１ケース部３６に対して冷却部材１６が精度よく位置決めされる。そして、第２ケース部３８を第１ケース部３６に対して取り付けた後、冷却器１０Ａをろう材の融点以上に加熱する。これにより、ベース部４６が支持板部４０に対してろう付けされるとともに第２ケース部３８が第１ケース部３６の側板部４２に対してろう付けされる。これにより、冷却器１０Ａが製造されるに至る。

その後、半導体モジュール３００を両側から挟むように冷却器１０Ａを積層する。つまり、冷却器１０Ａと半導体モジュール３００とを交互に積層し、互いに隣接する冷却器１０Ａの第１連結管１１及び第２連結管１３を互いに嵌合させた状態で接合するとともに第３連結管１５及び第４連結管１７を互いに嵌合させた状態で接合する。これにより、冷却装置１２が製造されるに至る。なお、この際、半導体モジュール３００は、ケース本体２０の外表面に接触している。

次に、冷却器１０Ａの動作について説明する。

各半導体モジュール３００を冷却する場合、導入管１９に冷媒を導入する。そうすると、供給ヘッダ部２３を介して各冷却器１０Ａのケース１４内に供給された冷媒は、ケース本体２０内の冷媒流路３２をＸ１方向からＸ２方向に向かって流れる。このとき、冷媒は、互いに隣接する冷却フィン４７の間を流通するため、各冷却フィン４７の外表面とベース部４６の表面に接触する。また、冷媒は、ケース１４の内面に接触する。そして、半導体モジュール３００からケース１４及び冷却部材１６に伝達された熱が冷媒との間で熱交換されることにより、半導体モジュール３００が冷却される。冷媒流路３２を流通した冷媒は、排出ヘッダ部２５を介して排出管２１に排出される。

本実施形態によれば、ケース１４の内面に位置決め部１８が設けられているため、この位置決め部１８によって冷却部材１６をケース１４の内面の所定位置に精度よく位置決めすることができる。これにより、半導体モジュール３００の冷却効率の低下を抑制できる。

また、位置決め部１８は、支持板部４０の内面からケース１４の厚さ方向に沿って突出してベース部４６の挿通孔５２に挿通しているため、冷却部材１６をケース１４に対して容易且つ精度よく位置決めすることができる。さらに、冷却フィン４７が扁平形状のケース１４の厚み方向に延在しているため、冷却器１０Ａのコンパクト化を図ることができるとともに冷却部材１６と冷媒との熱交換を効率的に行うことができる。

本実施形態では、ベース部４６の角部に形成された挿通孔５２に位置決め部１８が挿通している。換言すれば、位置決め部１８は、ベース部４６の角部に近接している。これにより、ベース部４６の角部の近傍を流通する冷媒の圧力損失（流通抵抗）を大きくすることができるため、冷却部材１６（冷媒流路３２）の中央側の冷媒の流通量を比較的大きくすることができる。すなわち、冷媒と冷却部材１６との間の熱交換を効率的に行うことができる。したがって、半導体モジュール３００の冷却効率を向上させることができる。

また、ベース部４６の裏面と支持板部４０の内面との間にベース部４６及び支持板部４０を互いに接合するろう付け部５０を設けているため、冷却部材１６をケース１４に対して容易に固定することができる。また、ベース部４６が板状に形成されているため、ベース部４６の支持板部４０に対して容易にろう付けすることができる。

本実施形態において、複数の冷却フィン４７は、冷媒の流通方向（ベース部４６の長手方向）に沿って千鳥状に配置された複数の標準ピン４８を有している。これにより、各標準ピン４８に対して冷媒を効率的に接触させることができるとともに冷却フィン４７の構成を簡素化することができる。

また、ベース部４６の幅方向の端部に複数の側方ピン４９を設けている。これにより、冷却部材１６の幅方向端部を流通する冷媒の圧力損失（流通抵抗）を大きくすることができるため、冷却部材１６の中央側の冷媒の流量を比較的大きくすることができる。よって、半導体モジュール３００の冷却効率をより向上させることができる。

本実施形態の冷却装置１２では、半導体モジュール３００と冷却器１０Ａとを交互に積層することにより半導体モジュール３００を冷却器１０Ａによって両側から冷却している。そのため、冷却装置１２をコンパクトにしつつ半導体モジュール３００を効率的に冷却することができる。

本実施形態に係る冷却器１０Ａは、挿通孔５２及び位置決め部１８を４組設けた例に限定されない。挿通孔５２及び位置決め部１８は、１組、２組又は３組であってもよい。

本実施形態に係る冷却装置１２は、冷却器１０Ａに代えて以下に説明する冷却器１０Ｂ〜１０Ｇを備えていてもよい。なお、冷却器１０Ｂ〜１０Ｇにおいて、上述した冷却器１０Ａと同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。また、冷却器１０Ｂ〜１０Ｇにおいて、上述した冷却器１０Ａと共通する部分については、冷却器１０Ａと同一の作用効果が得られる。

図５に示すように、第１変形例に係る冷却器１０Ｂは、ケース１４、冷却部材７０及び位置決め部７２を備える。冷却部材７０は、板状のベース部７４、複数の冷却フィン４７を有している。矩形状のベース部７４のＸ２方向の端部におけるＹ方向の中央には、上述した冷却器１０Ａの標準ピン４８に代えて挿通孔７６が形成されている。なお、ベース部７４の各角部には、上述した冷却器１０Ａの挿通孔５２に代えて標準ピン４８が設けられている。

位置決め部７２は、上述した冷却器１０Ａの位置決め部１８と同様に構成され、挿通孔７６を挿通する。位置決め部７２は、支持板部４０に一体的に設けられていてもよいし、支持板部４０に対して接合されていてもよい。また、位置決め部７２の突出長は、任意に設定可能であり、例えば、第２ケース部３８の内面に近接するような長さであってもよい。本変形例に係る冷却器１０Ｂによれば、上述した冷却器１０Ａと同様の作用効果を奏する。

図６に示すように、第２変形例に係る冷却器１０Ｃは、ケース１４、冷却部材８０及び位置決め部８２を備える。冷却部材８０は、板状のベース部８４、複数の冷却フィン４７を有している。矩形状のベース部８４の中央には、上述した冷却器１０Ａの標準ピン４８に代えて挿通孔８６が形成されている。なお、ベース部８４の各角部には、上述した冷却器１０Ａの挿通孔５２に代えて標準ピン４８が設けられている。

位置決め部８２は、上述した冷却器１０Ａの位置決め部１８と同様に構成され、挿通孔８６に挿通している。位置決め部８２は、支持板部４０に一体的に設けられていてもよいし、支持板部４０に対して接合されていてもよい。また、位置決め部８２の突出長は、任意に設定可能であり、例えば、第２ケース部３８の内面に近接するような長さであってもよい。本変形例に係る冷却器１０Ｃによれば、上述した冷却器１０Ａと同様の作用効果を奏する。

図７及び図８に示すように、第３変形例に係る冷却器１０Ｄは、ケース１４、冷却部材９０及び複数（図７では２つ）の位置決め部９２を備える。冷却部材９０は、板状のベース部９４、複数の冷却フィン４７を有している。矩形状のベース部９４には、上述した冷却器１０Ａの挿通孔５２は設けられていない。そのため、ベース部９４の各角部には、標準ピン４８が設けられている。

位置決め部９２は、ベース部９４のＸ２方向の２つの角部の側面に接触するように側板部４２の内面から冷却部材９０が位置する側に突出している。２つの位置決め部９２は、ケース本体２０のＸ２方向の端部においてＹ方向に互いに離間して設けられている。各位置決め部９２は、支持板部４０から冷却フィン４７の半分の高さ位置まで延在している。ただし、各位置決め部９２のケース１４の厚さ方向に沿った寸法は、任意に設定可能であり、例えば、第２ケース部３８に近接するような長さであってもよい。位置決め部９２は、横断面が略半円形状に形成されている（図７参照）。ただし、位置決め部９２の横断面形状は、任意の形状を採用でき、例えば、四角形状等であってもよい。

本変形例では、冷却部材９０を第１ケース部３６内に配置する場合、ベース部９４のＸ２方向の２つの角部の側面のそれぞれを各位置決め部９２に接触させながら冷却部材９０を第１ケース部３６内に挿入する。これにより、冷却部材９０を支持板部４０の内面の所定位置に精度よく位置決めすることができる。

本変形例によれば、位置決め部９２が側板部４２の内面から突出しているため、支持板部４０、側板部４２及び位置決め部９２を一体的にプレス成形することができる。これにより、冷却器１０Ｄの製造工数を低減することができるとともに位置決め部９２の剛性を比較的高めることができる。

また、位置決め部９２は、ベース部９４よりも第２ケース部３８側に位置しているため、冷媒に接触する。そのため、半導体モジュール３００から位置決め部９２に伝達した熱を冷媒に放熱することができる。さらに、位置決め部９２によって冷却フィン４７と側板部４２との間の冷媒の圧力損失（流通抵抗）を大きくすることができるため、冷却部材９０の中央側の冷媒の流通量を比較的大きくすることができる。これにより、半導体モジュール３００の冷却効率を向上させることができる。

本変形例では、ベース部９４に挿通孔を形成する必要がないため、冷却部材９０の製造工数の低減を図ることができる。また、挿通孔を形成しない分、標準ピン４８の数を増やすことができるため、半導体モジュール３００の冷却効率を向上させることができる。

本変形例に係る冷却器１０Ｄは上述した構成に限定されない。冷却器１０Ｄでは、２つの位置決め部９２の少なくとも一方を省略してもよい。位置決め部９２は、支持板部４０に対して非接触であってもよい。

図９及び図１０に示すように、第４変形例に係る冷却器１０Ｅは、ケース１４、冷却部材１００及び位置決め部１０２を備える。冷却部材１００は、板状のベース部１０４、複数の冷却フィン４７を有している。矩形状のベース部１０４のＸ方向中央におけるＹ１方向の端部には、上述した冷却器１０Ａの標準ピン４８に代えて切欠き部１０６が形成されている。切欠き部１０６は、位置決め部１０２の横断面形状に対応した形状を有している。なお、ベース部１０４の各角部には、上述した冷却器１０Ａの挿通孔５２に代えて標準ピン４８が設けられている。

位置決め部１０２は、上述した冷却器１０Ｄの位置決め部９２と同様に構成されている。すなわち、位置決め部１０２は、側板部４２の内面から冷却部材１００が位置する側に突出し、切欠き部１０６に挿通している。位置決め部１０２は、支持板部４０から冷却フィン４７の半分の高さ位置まで延在している。ただし、位置決め部１０２のケース１４の厚さ方向に沿った寸法は、任意に設定可能であり、例えば、第２ケース部３８に近接するような長さであってもよい。位置決め部１０２は、横断面が略半円形状に形成されている（図９参照）。ただし、位置決め部１０２の横断面形状は、任意の形状を採用でき、例えば、四角形状等であってもよい。

本変形例では、冷却部材１００を第１ケース部３６内に配置する場合、ベース部１０４の切欠き部１０６に位置決め部１０２を挿通させながら冷却部材１００を第１ケース部３６内に挿入する。これにより、冷却部材１００を支持板部４０の内面の所定位置に精度よく位置決めすることができる。本変形例に係る冷却器１０Ｅは、上述した冷却器１０Ｄと同様の作用効果を奏する。

図１１に示すように、第５変形例に係る冷却器１０Ｆは、ケース１４、冷却部材１２０及び位置決め部１２２を備える。冷却部材１２０は、板状のベース部１２４、複数の冷却フィン４７を有している。矩形状のベース部１２４の３つの角部には、上述した冷却器１０Ａの挿通孔５２に代えて標準ピン４８が設けられており、冷媒流路３２の下流側の１つの角部には、挿通孔５２に代えて切欠き部１２６が形成されている。切欠き部１２６は、位置決め部１２２の横断面形状に対応した形状を有している。

位置決め部１２２は、上述した冷却器１０Ｄの位置決め部９２と同様に構成されている。すなわち、位置決め部１２２は、側板部４２の内面から冷却部材１２０が位置する側に突出し、切欠き部１２６を挿通している。位置決め部１２２は、支持板部４０から冷却フィン４７の半分の高さ位置まで延在している。ただし、位置決め部１２２のケース１４の厚さ方向に沿った寸法は、任意に設定可能であり、例えば、第２ケース部３８に近接するような長さであってもよい。位置決め部１２２は、横断面が略半円形状に形成されている。ただし、位置決め部１２２の横断面形状は、任意の形状を採用でき、例えば、四角形状等であってもよい。本変形例に係る冷却器１０Ｆは、上述した冷却器１０Ｅと同様の作用効果を奏する。

図１２及び図１３に示すように、第６変形例に係る冷却器１０Ｇは、ケース１４、冷却部材１４０及び複数の位置決め部１４２を備える。冷却部材１４０は、板状のベース部１４４、複数の冷却フィン４７を有している。矩形状のベース部１４４の各角部の裏面には、上述した冷却器１０Ａの挿通孔５２に代えて円形状の凹部１４６が形成されている。位置決め部１４２は、支持板部４０の内面から突出して凹部１４６に嵌合している。このような位置決め部１４２は、支持板部４０をプレス成形することによって得られる。

本変形例によれば、位置決め部１４２を凹部１４６に嵌合することにより、冷却部材１４０を支持板部４０の内面の所定位置に精度よく位置決めすることができる。また、支持板部４０、側板部４２及び位置決め部１４２を一体的にプレス成形することができるため、冷却器１０Ｇの製造工数の低減を図ることができる。

本変形例に係る冷却器１０Ｇは、凹部１４６及び位置決め部１４２を４組設けた例に限定されない。凹部１４６及び位置決め部１４２は、１組、２組又は３組であってもよい。

また、上述した冷却器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃにおいて、挿通孔５２、７６、８６に代えて凹部１４６を設けるとともに位置決め部１８、７２、８２に代えて位置決め部１４２を設けてもよい。

上述した冷却器１０Ａ〜１０Ｇは、冷却フィン４７に代えて図１４Ａに示す冷却フィン１５０を備えていてもよい。図１４Ａに示すように、冷却フィン１５０は、横断面が半円形状である第１部位１５２と、第１部位１５２から冷媒流路３２の下流側に向かって延出した横断面が略正三角形状の第２部位１５４とを有する。すなわち、第１部位１５２は１つの湾曲面１５６を有し、第２部位１５４は、湾曲面１５６に連なる２つの平面１５８ａ、１５８ｂを有している。具体的には、冷却フィン１５０は、第１部位１５２の半円の対称軸Ｌ１がＸ方向に延在するように設けられている。また、第２部位１５４のうちＸ２方向の頂点が前記対称軸Ｌ１上に位置しており、その頂角が約６０度に設定されている。

このような冷却フィン１５０によれば、冷媒流路３２の上流側から導かれて第１部位１５２の湾曲面１５６に衝突した冷媒は、湾曲面１５６に沿ってＹ１方向及びＹ２方向に導かれる。そして、Ｙ１方向に導かれた冷媒は平面１５８ａに沿ってＸ２方向に流れ、Ｙ２方向に導かれた冷媒は平面１５８ｂに沿ってＸ２方向に流れる。つまり、冷却フィン１５０では、冷媒を湾曲面１５６だけでなく冷却フィン１５０の背面（冷媒流路３２の下流側の面、平面１５８ａ、１５８ｂ）に対しても効率的に接触させることができる。そのため、冷却フィン１５０の熱交換の効率を高めることができる。冷却フィン１５０は、上記形状に限定されず、例えば、横断面が扇形に形成されていてもよい。

上述した冷却器１０Ａ〜１０Ｇは、冷却フィン４７に代えて図１４Ｂに示す複数の冷却フィン１６０を備えていてもよい。図１４Ｂに示すように、複数の冷却フィン１６０は、Ｙ方向に等間隔に設けられている。冷却フィン１６０は、複数のピン部１６２がＸ方向に連結して構成されている。ピン部１６２は、横断面が四角形状の中間部１６４と、中間部１６４からＸ１方向に延出した第１延出部１６６と、中間部１６４からＸ２方向に延出した第２延出部１６８とを含む。第１延出部１６６の横断面は、略三角形状に形成されている。つまり、第１延出部１６６は、Ｘ１方向に向かってＹ方向の幅寸法が徐々に小さくなっている。第２延出部１６８は、第１延出部１６６を左右対称にした形状を有している。第１延出部１６６の突出端部は、Ｘ方向に隣接する第２延出部１６８の突出端部に連結している。

このような冷却フィン１６０によれば、冷媒流路３２の冷媒は、第１延出部１６６、中間部１６４及び第２延出部１６８の各平面に確実に接触しながら下流側に流通する。つまり、冷媒を各ピン部１６２の背面側（第２延出部１６８）に対して確実に接触させることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る冷却器１０Ｈを備えた冷却装置１７０について説明する。本実施形態に係る冷却装置１７０において、上述した冷却装置１２と同一の構成については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１５に示すように、冷却装置１７０は、冷却装置本体１７２と、冷却装置本体１７２に設けられた複数の冷却器１０Ｈとを備える。冷却装置本体１７２は、一方向（Ｘ方向）に延在した中空の板状部１７４と、板状部１７４の片方の端部（Ｘ１方向の端部）に設けられた第１配管１７６及び第２配管１７８とを備える。

板状部１７４のＺ１方向の外表面には、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の電子機器３０２が設けられ、板状部１７４のＺ２方向の外表面には、リアクトル３０４、複数の第１接続孔１８０、及び複数の第２接続孔１８２が設けられている。電子機器３０２及びリアクトル３０４は、発熱体である。リアクトル３０４は、板状部１７４のＸ１方向に位置している。

複数の第１接続孔１８０及び複数の第２接続孔１８２は、板状部１７４のＸ２方向に位置している。複数の第１接続孔１８０は、板状部１７４内の冷媒を各冷却器１０Ｈ内に導くためのものであって、板状部１７４の長手方向に沿って等間隔に設けられている。

複数の第２接続孔１８２は、各冷却器１０Ｈ内の冷媒を板状部１７４内に導くためのものであって、板状部１７４の長手方向に沿って等間隔に設けられている。第１接続孔１８０及び第２接続孔１８２のそれぞれの数は、冷却器１０Ｈの数と同じである。第２接続孔１８２は、第１接続孔１８０に対して板状部１７４の幅方向（Ｙ方向）に離間して設けられている。各第１接続孔１８０及び各第２接続孔１８２のそれぞれには、環状のグロメット１８４が嵌入されている。

板状部１７４内には、第１配管１７６から導かれた冷媒を各第１接続孔１８０に導く図示しない第１冷媒流路と、各第２接続孔１８２から導かれた冷媒を第２配管１７８に導く図示しない第２冷媒流路とが形成されている。

複数の冷却器１０Ｈは、複数の半導体モジュール３００を冷却するためのものであって、冷却器１０Ｈと半導体モジュール３００とがＸ方向に交互に積層されるように配置されている。すなわち、各半導体モジュール３００は、その両側に配置された２つの冷却器１０Ｈによって挟持された状態で直接的に冷却される。

図１６に示すように、冷却器１０Ｈは、扁平形状のケース１８６と、ケース１８６内に配設された冷却部材１８８と、ケース１８６内に冷媒を導入する導入管１９０と、ケース１８６内の冷媒が導かれる導出管１９２と、ケース１８６に対して冷却部材１８８を位置決めする位置決め部１９４とを有している。ケース１８６の構成材料としては、例えば、上述したケース１４の構成材料と同様のものが挙げられる。

ケース１８６は、一方向（Ｙ方向）に延在したケース本体１９６と、ケース本体１９６の長手方向の一端部（Ｙ１方向の端部）に設けられた導入部１９８と、ケース本体１９６の長手方向の他端部（Ｙ２方向の端部）に設けられた導出部２００とを含む。ケース本体１９６には、冷媒が流通する冷媒流路２０１が形成されている。

導入管１９０は、導入部１９８からケース本体１９６の幅方向の一方の側（Ｚ１方向）に延出し、グロメット１８４に嵌入されることにより第１接続孔１８０に連通している（図１５参照）。導出管１９２は、導出部２００からＺ１方向に延出し、グロメット１８４に嵌入されることにより第２接続孔１８２に連通している（図１５参照）。

図１７に示すように、ケース１８６は、断面が略Ｕ字状の第１ケース部２０２と、第１ケース部２０２を覆う第２ケース部２０４とを有する。第１ケース部２０２は、冷却部材１８８を支持する支持板部２０８と、支持板部２０８の外縁部から第２ケース部２０４側に突出した側板部２１０とを含む。第２ケース部２０４は、平板状に形成されており、ろう付けによって側板部２１０の突出端面に液密又は気密に接合されている。すなわち、第２ケース部２０４と側板部２１０の突出端面との間には、第２ケース部２０４及び側板部２１０とを互いに接合するろう付け部２１２が設けられている。

冷却部材１８８は、上述した冷却部材１６と同様に構成されており、平板状のベース部２１４とベース部２１４の表面から延出した複数の冷却フィン４７とを有する。冷却フィン４７は、横断面が円形状の複数の標準ピン４８を含む。

ベース部２１４は、平面視で矩形状に形成されている。換言すれば、ベース部２１４は、ケース本体１９６よりも一回り小さく形成されている。ベース部２１４は、側板部２１０に対して接触又は近接している。ベース部２１４の裏面は、支持板部２０８の内面に対してろう付けによって接合されている。すなわち、ベース部２１４と支持板部２０８との間には、ベース部２１４及び支持板部２０８を互いに接合するろう付け部２１６が設けられている。

図１６及び図１７に示すように、位置決め部１９４は、ベース部２１４のＹ１方向の側面に接触するように、側板部２１０の内面のうち冷却部材１８８よりも上流側（Ｙ１方向）のＺ２方向（ケース１８６の幅方向の一方の側）の部位からＺ１方向に向かって突出している。なお、位置決め部１９４は、側板部２１０の内面のうち冷却部材１８８よりも上流側のＺ１方向（ケース１８６の幅方向の他方の側）の部位には設けられていない。

位置決め部１９４は、支持板部２０８から冷却フィン４７の半分の高さ位置まで延在している。ただし、位置決め部１９４のケース１８６の厚さ方向（Ｘ方向）に沿った寸法は、任意に設定可能であり、例えば、第２ケース部２０４に近接するような長さであってもよい。また、位置決め部１９４のＺ方向の突出長は、任意に設定可能である。

このような構成によれば、導入管１９０からケース１８６内に導入された冷媒がケース１８６内のＺ２方向に集中して流れることを位置決め部１９４により抑制できる。これにより、ケース１８６内における幅方向の両側（Ｚ１方向及びＺ２方向の両側）に略均一の量の冷媒を流すことができるため、冷却器１０Ｈの冷却性能を向上させることができる。

本実施形態に係る冷却装置１７０は、冷却器１０Ｈに換えて図１８に示す変形例に係る冷却器１０Ｉを備えていてもよい。図１８に示すように、冷却器１０Ｉは、ケース１８６、冷却部材２１８及び位置決め部２２０を備える。冷却部材２１８は、板状のベース部２２２及び複数の冷却フィン４７を有している。ベース部２２２は、平面視で略台形状に形成されており、Ｚ１方向の下底２２２ａがＺ２方向の上底２２２ｂよりも短い。具体的には、上底２２２ｂが下底２２２ａよりもＹ１方向（導入管１９０が位置する側）に延在している。すなわち、ベース部２２２のうちＹ１方向の側面２２２ｃは、下底２２２ａから上底２２２ｂに向かってＹ１方向に傾斜している。

位置決め部２２０は、側板部２１０の内面から側面２２２ｃに沿って斜めに突出する点のみが上述した位置決め部１９４と異なっている。すなわち、位置決め部２２０は、側板部２１０の内面のうち冷却部材２１８よりも上流側のＺ２方向の部位から側面２２２ｃに沿ってＺ１方向に向かってＹ２方向に斜めに突出している。なお、位置決め部２２０は、側板部２１０の内面のうち冷却部材２１８よりも上流側のＺ１方向の部位には設けられていない。

このような変形例に係る冷却器１０Ｉによれば、冷却部材２１８のＺ２方向の端部がＺ１方向の端部よりも冷却部材２１８における冷媒の流通方向の上流側に延出している。そのため、ケース１８６内における幅方向の両側に略均一の量の冷媒を効率的に流すことができる。

また、冷却部材２１８（ベース部２２２）が平面視で略台形状であるため、簡易な構成により冷却部材２１８のうちＺ２方向の端部をＺ１方向の端部よりも上流側（Ｙ１方向）に延出させることができる。

本発明に係る冷却器及びそれを備えた冷却装置は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０Ａ〜１０Ｉ…冷却器 １２、１７０…冷却装置
１４、１８６…ケース
１６、７０、８０、９０、１００、１２０、１４０、１８８、２１８…冷却部材
１８、７２、８２、９２、１０２、１２２、１４２、１９４、２２０…位置決め部
３２、２０１…冷媒流路 ４０、２０８…支持板部
４２、２１０…側板部
４４、５０、２１２、２１６…ろう付け部
４６、７４、８４、９４、１０４、１２４、１４４…ベース部
４７、１５０、１６０…冷却フィン ４８…標準ピン
４９…側方ピン ５２、７６、８６…挿通孔
１５２…第１部位 １５４…第２部位
３００…半導体モジュール（冷却対象部材）

Claims (15)

1. 複数の冷却フィンを有する冷却部材をケース内の冷媒流路に配設した状態で冷媒を流通させることにより、前記ケースの外表面に設けられた冷却対象部材を冷却する冷却器であって、
   前記ケースの内面には、前記冷却部材を前記ケースに対して位置決めする位置決め部が設けられている、
   ことを特徴とする冷却器。
2. 請求項１記載の冷却器において、
   前記ケースは、扁平形状に形成され、
   各前記冷却フィンは、前記ケースの厚さ方向に沿って延在し、
   前記位置決め部は、前記ケースの内面から当該ケースの厚さ方向に沿って突出している、
   ことを特徴とする冷却器。
3. 請求項１又は２に記載の冷却器において、
   前記ケースは、
   前記冷却部材を支持する支持板部と、
   前記支持板部から延出した側板部と、を含み、
   前記位置決め部は、前記側板部の内面から突出している、
   ことを特徴とする冷却器。
4. 請求項３記載の冷却器において、
   前記位置決め部には、冷媒が接触する、
   ことを特徴とする冷却器。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷却器において、
   前記冷却部材は、複数の前記冷却フィンが延出したベース部を有し、
   前記位置決め部は、前記ベース部を位置決めする、
   ことを特徴とする冷却器。
6. 請求項５記載の冷却器において、
   前記ベース部は、平面視で四角形状に形成され、
   前記位置決め部は、前記ベース部における前記冷媒の上流側の角部に接触又は近接している、
   ことを特徴とする冷却器。
7. 請求項５又は６に記載の冷却器において、
   前記ベース部には、前記位置決め部が挿通する挿通孔が形成されている、
   ことを特徴とする冷却器。
8. 請求項５〜７のいずれか１項に記載の冷却器において、
   前記ベース部は、板状に形成され、
   前記ベース部と前記ケースとの間には、前記ベース部及び前記ケースを互いに接合するろう付け部が設けられている、
   ことを特徴とする冷却器。
9. 請求項５〜８のいずれか１項に記載の冷却器において、
   複数の前記冷却フィンは、前記冷媒の流通方向に沿って千鳥状に配置された複数の標準ピンを有している、
   ことを特徴とする冷却器。
10. 請求項９記載の冷却器において、
    複数の前記冷却フィンは、前記ベース部のうち前記標準ピンの延在方向及び前記冷媒の流通方向に直交する幅方向の端部に設けられた側方ピンを有している、
    ことを特徴とする冷却器。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の冷却器において、
    各前記冷却フィンは、
    横断面の外形が円弧形状である第１部位と、
    前記第１部位から前記冷媒流路の下流側に向かって延出した横断面が略三角形状の第２部位と、を有している、
    ことを特徴とする冷却器。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の冷却器において、
    前記ケースには、
    前記ケース内に前記冷媒を導入する導入管と、
    前記ケース内の前記冷媒が導かれる導出管と、が設けられ、
    前記導入管は、前記ケースのうち前記冷却部材における前記冷媒の流通方向と前記冷却フィンの延在方向とに直交する幅方向の一方の側に設けられ、
    前記位置決め部は、前記冷却部材よりも上流側の前記幅方向の他方の側に設けられ、前記冷却部材よりも上流側の前記幅方向の一方の側に設けられていない、
    ことを特徴とする冷却器。
13. 請求項１２記載の冷却器において、
    前記冷却部材は、前記幅方向の他方の端部が前記幅方向の一方の側の端部よりも前記冷却部材における前記冷媒の流通方向の上流側に延出している、
    ことを特徴とする冷却器。
14. 請求項１３記載の冷却器において、
    前記冷却部材は、平面視で略台形状に形成されている、
    ことを特徴とする冷却器。
15. 冷却対象部材と冷却器とを交互に積層することにより前記冷却対象部材を前記冷却器によって両側から冷却する冷却装置であって、
    前記冷却器は、請求項１〜１４のいずれか１項に記載した冷却器である、
    ことを特徴とする冷却装置。

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