JP6201942B2 - 冷却器 - Google Patents

Description

本明細書が開示する技術は、湾曲している冷媒流路を備えた冷却器に関する。

液体の冷媒を用いる冷却器は、冷却対象を取り付ける取付板の裏面に面するように冷媒流路が設けられている。また、冷却能力を高めるため、取付面の裏面に複数のフィンを設けることがある。複数のフィンは、冷媒流の方向に沿って伸びているとともに冷媒流の方向と直交する方向に並んで設けられる。他方、取付板に平行な面内で冷媒流路を湾曲させる場合がある。これは、冷却対象と取付板との接触範囲が広くて小アスペクト比である場合に、その広い接触範囲を幅の狭い冷媒流路でカバーするためである。このとき、複数のフィンは、冷媒流路の湾曲に沿うように湾曲させることになる。そのような湾曲した冷媒流路の一例として、冷媒流路がＵ字形状に湾曲しており、Ｕ字の湾曲部に複数のフィンが設けられた冷却器が特許文献１に開示されている。また、湾曲した冷媒流路を有する冷却器の別の例が特許文献２に開示されている。

特開２０１３−１７１８９６号公報 特開２０１１−０１８７２９号公報

ところで、様々な理由により、冷却対象を取り付ける取付板を傾斜させることがある。取付板の裏面に沿っている冷媒流路も水平面に対して傾斜することになる。このとき、冷媒流路の湾曲部の鉛直方向の位置がその上流側に続く部位と下流側に続く部位よりも高くなる場合、冷却器に冷媒を注入した際などに冷媒流路に侵入した空気が湾曲部に残ってしまうことがある。冷媒注入後、冷媒を循環させるポンプ出力を高めれば空気を湾曲部から追い出すことはできるが、ポンプ出力を高めることは消費電力を増やすので好ましくない。

本明細書は、上記のごとく取付板が傾斜しており、Ｕ字状の冷媒流路の湾曲部の鉛直方向の位置がその上流側に続く部位と下流側に続く部位よりも高くなっている冷却器において、冷却器内部の構造を工夫することで、湾曲部に留まった空気を追い出し易くする技術を提供する。

本明細書が対象とする冷却器は、冷却対象を取り付ける取付板の裏面に面しているＵ字状の冷媒流路を有する。その冷媒流路は、冷却対象が接する範囲に対向しているとともに、湾曲している湾曲部と、湾曲部より冷媒流の上流側に位置している上流部と、湾曲部より冷媒流の下流側に位置している下流部を備えている。上流部と下流部は平行に伸びている。湾曲部には、冷媒流の方向に沿って伸びているとともに冷媒流の方向と直交する方向に並んでいる複数のフィンが取付板の裏面に設けられている。冷媒流路の湾曲部の鉛直方向の位置が上流部と下流部よりも高くなるように冷媒流路が傾斜している。

上記のごとく冷媒流路が傾斜している場合、冷媒を注入する際、冷媒液面が徐々に高くなっていくが、湾曲部の湾曲外側の鉛直方向で最も高い箇所に空気が残ってしまう。本明細書が開示する技術は、複数のフィンの上流端の位置関係を工夫し、冷却器使用時（即ち冷媒を循環させている間）、湾曲部における冷媒流路の湾曲内側での流量（単位断面積当たりの流量、以下、同じ）を減らし、湾曲外側での流量を増やして流速を高めることで、湾曲部の湾曲外側に残っている空気を追い出し易くする。

湾曲部の湾曲外側の流量を増加させるため、複数のフィンの上流端（上流側の端部）の冷媒流方向の位置を次の通り定める。複数のフィンを、その上流端が上流部に達するように設ける。湾曲部の湾曲最内側のフィンを除く各フィンの上流端を、湾曲部にてその各フィンと湾曲内側で隣接するフィンの上流端に対して冷媒流の方向で同じ位置かそれよりも下流側に位置させる。なお、湾曲部の湾曲最内側のフィンを除くのは、それよりも内側のフィンが存在しないからである。そして、少なくとも一つのフィンの上流端を、湾曲部にてその一つのフィンと湾曲内側で隣接するフィンの上流端よりも冷媒流下流側に位置させる。

理解を助けるため、複数のフィンの上流端の位置関係の幾つかの具体的態様を挙げる。一つは、湾曲の最外側のフィンを除く残り全てのフィンの上流端を冷媒流方向で同位置とし、最外側のフィンのみをそれよりも下流側に位置させる。別の例は、湾曲の内側から外側にかけて、フィン上流端の位置を徐々に下流側にずらす。さらに別の例は、総数Ｎ本のフィンのうち、湾曲内側のＭ本（Ｍ＜Ｎ）のフィンの上流端を、冷媒流方向で同位置とし、残り（Ｎ−Ｍ）本のフィンの上流端を、Ｍ本のフィンの上流端よりも下流側に位置させる。いずれの態様も、少なくとも一つのフィンの上流端がそのフィンと湾曲内側で隣接するフィンの上流端よりも下流に位置し、残りのフィンは、そのフィンと湾曲内側で隣接するフィンの上流端と冷媒流方向で同じ位置がそれよりも下流に位置することになる。

上記のフィン上流端の配置の効果を説明する。冷媒流は、フィンの上流端に到達する前、上流部のフィン上流端よりも上流では一様であるが、フィンの上流端にぶつかり、乱される。冷媒流の乱れは、流路抵抗となり、それよりも上流側（即ちフィンよりも上流側）で冷媒を流れ難くする。湾曲内側のフィンの上流端は、湾曲外側のフィンよりも上流側に位置するので、上流部のフィンよりも上流側にて、流路内側は流路外側よりも上流側で流路抵抗が高まり、その結果流路外側の流量が流路内側よりも増える。ここで、流路内側（流路外側）とは、冷媒流路の上流部を取付板に垂直な方向に見たときに、冷媒流の方向に沿って湾曲部の湾曲内側（湾曲外側）に至る部位を意味する。なお、以下では、説明の便宜上、下流部に対しても流路内側（流路外側）という表現を用いる。下流部における流路内側（流路外側）は、冷媒流路の下流部を取付板に垂直な方向に見たときに、冷媒流の方向に沿って、湾曲部の湾曲内側（湾曲外側）に続く部位を意味する。

上流部のフィンよりも上流において、流路外側の冷媒流量が流路内側よりも増えるので、湾曲部の湾曲外側の冷媒流量も増え、流速が高まる。その結果、湾曲部の湾曲外側に残った空気を追い出し易くなる。本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明の実施の形態で説明する。

第１実施例の冷却器を含む電力変換装置の車載構造を説明する側面図である。 上板を外した冷却器の平面図である。 図２におけるIII−III線に沿った断面図である。 第２実施例における冷却器の上板を外した平面図である。 第３実施例における冷却器の上板を外した平面図である。

（第１実施例）図面を参照して第１実施例の冷却器２を説明する。まず、図１を参照して冷却器２の車載構造を説明する。図１は、電気自動車（不図示）に搭載されたトランスミッション９１と、その上面に固定された電力変換装置９２を模式的に表した側面図である。図１では、トランスミッション９１と電力変換装置９２は二点鎖線で描いてあり、電力変換装置９２に組み込まれた冷却器２だけを実線で描いてある。符号９３と９４が示す二点鎖線は、冷却器２に取り付けられた冷却対象を表している。なお、図中のＦＨＶ座標系においてＦ軸正方向が車両前方に相当し、Ｈ軸方向が車両の横方向（車幅方向）に相当し、Ｖ軸方向が車両上方に相当する。なお、電気自動車は水平な地面に置かれているものとする。即ち、図中の座標系のＦＨ平面が水平面に相当する。

トランスミッション９１は、複軸横置きタイプであり、３本のシャフトＴ１〜Ｔ３が車幅方向（Ｈ方向）に伸びている。３本のシャフトを有するため、側面方向（図中のＨ方向）からみると、その上面が、車両前方へ向かうにつれて低くなるように傾斜している。トランスミッション９１は、走行用のモータ（不図示）も内蔵している。電力変換装置９２は、バッテリ（不図示）の直流電力を交流電力に変換してモータ（不図示）に供給する。電力変換装置９２とモータとの間のパワーケーブルは短い方がよいので、電力変換装置９２は、モータを内蔵するトランスミッション９１の上面に固定される。前述したようにトランスミッション９１の上面が傾斜しているので、電力変換装置９２も傾斜している。なお、図中の符号Ｅが示す矢印が水平方向を表しており、符号Ｓが示す直線はトランスミッション９１の上面に平行な直線である。符号Ｃは、水平方向とトランスミッション上面とがなす角度（傾斜角度）を示している。傾斜角度は、例えば２０度である。即ち、電力変換装置９２はトランスミッション９１の上面に固定されるため、その傾斜角度はトランスミッション９１の上面と同じ傾斜角度となる。

電力変換装置９２の構造の詳しい説明は省略するが、電力変換装置９２は内部に冷却器２を備えている。冷却器２の上板（後述）に、冷却対象である部品９３、９４が取り付けられている。部品９３は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータであり、部品９４は、例えば、リアクトルである。冷却器２は、電力変換装置９２の底面に対して平行に取り付けられている。電力変換装置９２そのものが傾斜しているため、冷却器２も傾斜している。水平方向に対する冷却器２の傾斜角度は、トランスミッション９１の上面の傾斜角Ｃと同じであり、例えば２０度である。なお、図１では理解を助けるため、冷却器２を平板型の筐体として描いてあるが、冷却器２は、電力変換装置９２のケースに一体に形成されていてもよい。

冷却器２には、冷媒供給管と冷媒排出管が連結されている。冷媒供給管は、冷却器２の車両前側で連結されている。冷媒排出管も同様に、冷却器２の車両前側で連結されている。図１に良く表されているように、冷却器２は、冷媒供給管（及び冷媒排出管）が連結されている車両前側（図中の座標系におけるＦ軸正方向）が、車両後側よりも低く位置している。詳しくは後述するが、冷却器２には、Ｕ字状の冷媒流路が設けられており、Ｕ字の一方の端に冷媒供給管が接続され、他方の端に冷媒排出管が接続される。Ｕ字の底に相当する冷媒流路の湾曲部は、冷却器２の後側（車両後方側）に位置し、冷媒流路の部位の中で鉛直方向の位置が最も高くなる。なお、図１におけるＸＹＺ座標系は、そのＸＹ平面が傾斜した冷却器２の上板と平行になるように設定されている座標系である。Ｚ軸は、傾斜した冷却器２の上面の法線方向に相当する。

冷却器２について説明する。図２は、上板１５（図３参照）を外した冷却器２の平面図である。なお、図２のＸＹＺ座標系は、図１に示したＸＹＺ座標系であり、Ｘ軸が水平方向を意味しないことに留意されたい。なお、Ｙ軸は水平方向に伸びている。図３は、図２のIII−III線に沿って見た断面図である。なお、図３では、上板１５を図示してある。図２は、湾曲部２３（詳しくは後述）の湾曲を含む平面（図中のＸＹ平面）の法線方向（Ｚ軸方向）からみたときの冷媒流路の全体図である。別言すれば、図２は、冷媒流路２０を上板１５（図３参照）に垂直な方向からみたときの図である。

冷却器２の構造を図２、３を参照して説明する。図２と図３では、冷却対象の部品（ＤＣ−ＤＣコンバータ９３とリアクトル９４）を仮想線で描いてある。ＤＣ−ＤＣコンバータ９３とリアクトル９４は、冷却器２の上板１５の上面に取り付けられる。ＤＣ−ＤＣコンバータ９３とリアクトル９４を効果的に冷却するために、冷却器２の冷媒流路２０は、上板１５の裏面に面して設けられている。別言すれば、冷媒流路２０は、上板１５に平行に設けられている。図２によく示されているように、冷媒流路２０は、Ｕ字型に湾曲している。なお、冷媒は液体であり、典型的には水でよい。すなわち、冷却器２は、液冷式である。

冷却器２の一端（図中Ｘ軸の正方向の端）に冷媒入口３が設けられている。冷媒入口３に、不図示の冷媒供給管が接続される。図２において冷媒入口３の左側の矢印が冷媒流の向きを表している。冷媒流路２０は、冷媒入口３から、冷媒の流れる方向の下流側に向かって、拡幅部２１、上流定幅部２２、湾曲部２３、下流定幅部２４、縮幅部２５で構成される。縮幅部２５の下流に冷媒出口７が設けられている。

拡幅部２１は、冷媒入口３に続く部位であり、冷媒流の方向（Ｘ軸負方向）に進むにつれて、図中のＺ軸方向（上板１５に垂直な方向）からみたときの幅（Ｙ軸方向の流路幅）が徐々に大きくなっている。

上流定幅部２２は、冷媒流の方向で拡幅部２１に続く部位であり、Ｚ軸方向からみたときの幅が一定であり、図中Ｘ軸方向に沿って直線的に伸びている。湾曲部２３は、上流定幅部２２に続く部位であり、半円状に１８０度カーブしている。下流定幅部２４は、湾曲部２３に上流定幅部２２とは反対側から続く部位であり、図中Ｘ軸方向に沿って直線的に伸びている。別言すれば、下流定幅部２４は、上流定幅部２２と平行に伸びている。下流定幅部２４は、上流定幅部２２と同様に、Ｚ軸方向からみたときの幅が一定である。

縮幅部２５は、下流定幅部２４に続く部位であり、冷媒流の方向（Ｘ軸正方向）に進むにつれて、Ｚ軸方向からみたときの横幅（Ｙ軸方向の流路幅）が徐々に小さくなっている。冷媒出口７は、縮幅部２５に続く部位であり、冷却器２からの冷媒の出口に相当する。冷媒出口７に、不図示の冷媒排出管が接続される。図２によく示されているように、冷媒入口３と冷媒出口７は、冷却器２の同じ側端に設けられている。拡幅部２１と上流定幅部２２を併せて上流部２６と称する。また、下流定幅部２４と縮幅部２５を併せて下流部２７と称する。上流部２６（下流部２７）は、冷媒流路２０において湾曲部２３の上流側（下流側）の部位に相当する。

図１に示すように、ＦＨＶ座標系におけるＨ軸は水平方向を向いており、ＸＹＺ座標系のＹ軸は、Ｈ軸と平行であるから、Ｙ軸も水平方向を向いている。そうすると図２から明らかなとおり、冷却器２は、冷媒入口３と冷媒出口７を結ぶ直線が水平方向を向くように配置される。また、ＸＹＺ座標系のＸ軸は、その正方向に向けて、水平面に対して約２０度で下方に傾斜している。それゆえ、冷媒流路２０は、湾曲部２３が、上流部２６と下流部２７よりも鉛直方向で高く位置することになる。

冷却器２内部のＵ字型に湾曲する冷媒流路２０は、拡幅部２１、上流定幅部２２、湾曲部２３、下流定幅部２４、及び、縮幅部２５により構成される。上流定幅部２２と下流定幅部２４は、仕切壁１６によって仕切られている。仕切壁１６については、図３も参照されたい。図２中の符号Ｑが示す矢印は冷媒の流れの方向を示している。冷媒入口３から流入した冷媒は、拡幅部２１、上流定幅部２２、湾曲部２３、下流定幅部２４、縮幅部２５を順に通過して、冷媒出口７より流出する。したがって、上流定幅部２２における冷媒の流れ方向と下流定幅部２４における冷媒の流れ方向は互いに逆方向となる。

冷媒流路２０の内部には複数のフィン３１、３２、３３、３４が設けられている。フィン３１−３４は、冷却対象であるＤＣ−ＤＣコンバータ９３とリアクトル９４を取り付ける上板１５の裏面に設けられている。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ９３は、上流定幅部２２と下流定幅部２４の上に配置されており、リアクトル９４は、湾曲部２３の上に配置されている。フィン３１−３４は、冷却器２の冷却効率を高めるために設けられている。フィン３１−３４は、冷媒流の方向に沿って伸びている。フィン３１−３４は、湾曲部２３にて、冷媒流の方向と直交する方向に並んでいる。フィン３１−３４は、平行に伸びている。なお、フィン間を流れる冷媒の流速を高めるために、湾曲部２３の流路幅を下流に向かうにつれて徐々に僅かに狭くすることで、隣接するフィンの間の幅も徐々に狭くしてもよい。しかしながら、その場合であっても、湾曲部２３の流路幅の狭まりは僅かずつであり、フィン３１−３４は、概ね平行といえる。

全てのフィン３１−３４の上流端（冷媒流に沿って上流側の端部）は、上流部２６に位置している。より厳密には、全てのフィン３１−３４の上流端は、上流定幅部２２に位置している。フィンにより冷却器２と冷媒との接触面積が増えることで、冷却器２から冷媒への伝熱が促進される。

フィン３１は冷媒流路２０の湾曲部２３の最内側に配置されている。フィン３２、３３、３４は、フィン３１より湾曲部２３の湾曲の外側に位置しており、フィン３２、３３、３４は、この順でフィン３１から湾曲の内側から外側へと並んでいる。フィン３４が、全フィンのなかで湾曲の最外側に位置する。フィン３２、３３は、フィン３１とフィン３４の間に配置されている。図３に示すように、フィン３１の横断面（冷媒の流れ方向に直交する断面）は、高さ方向（Ｚ軸方向）に細長い長方形である。他のフィン３２、３３、３４もフィン３１と同様の横断面形状を有している。フィン３１−３４は等間隔に並んでいる。フィン３１−３４により、冷媒流路２０は、複数の細長流路に区切られる。

先に述べたように、冷却器２は、湾曲部２３が上流部と下流部よりも鉛直方向で高くなるように傾斜している。そのような冷却器２に最初に冷媒を注入する際、冷媒の液面高さが徐々に高くなっていき、湾曲部２３の複数の細長流路は、湾曲の内側から冷媒で満たされていく。湾曲部２３の湾曲の最外側の細長流路（図３の符号Ｗ３が示す細長流路）は鉛直方向で最も高く位置しており、ここにわずかな空気が残ってしまう。この残った空気は、冷却器２を使用する際、即ち、冷媒を循環させる際に、冷媒の流れによって追い出してしまうことが望ましい。冷媒を圧送するポンプの出力を高めれば残った空気を追い出すことはできるが、それではポンプの消費電力が増加してしまう。実施例の冷却器２は、複数のフィン３１−３４の上流端３１ａ−３４ａのレイアウトを工夫することによって、湾曲の最外側の細長流路Ｗ３における冷媒流の流速を増加させ、残った空気を押し出し易くする。冷却器２は、フィンの上流端のレイアウトの他にも、湾曲部２３に残った空気を押し出し易くする構造を備えている。以下、湾曲部２３の空気を追い出し易くする構造を説明する。

冷却器２は、以下に列挙する特徴を有している。（１）フィン３４の上流端３４ａを、上流定幅部２２において、他のフィン３１−３３の上流端３１ａ−３３ａより下流側に位置させている。（２）下流定幅部２４に、補助フィン１４が設けている。（３）下流定幅部２４の流路断面積を上流定幅部２２の流路断面積よりも小さくしている。以下、夫々の特徴について説明する。

特徴（１）について説明する。冷却器２のフィン３１−３４は、それらの上流端の位置関係に特徴を有している。フィン３１−３４の夫々の上流端は上流定幅部２２内に位置している。フィン３１−３３の上流端３１ａ、３２ａ、３３ａは冷媒流方向で同位置に位置している。そして、湾曲部２３の湾曲の最外側に位置しているフィン３４の上流端３４ａは、フィン３１−３３の上流端３１ａ−３３ａよりも冷媒流の下流側に位置している。一方、フィン３１−３４の下流端（冷媒流に沿った下流側の端部）は、下流定幅部２４内に位置している。フィン３１−３４の下流端は、冷媒流方向の同位置にある。

冷媒流は、フィン３１−３４の上流端とぶつかり、乱される。フィン３１−３３の上流端３１ａ−３３ａは、フィン３４の上流端３４ａよりも上流側に位置する。従って、上流定幅部２２において、湾曲部２３の湾曲内側に続く部位では、湾曲外側に続く部位よりも上流側で乱れが生じる。なお、先に述べたように、上流定幅部２２において、湾曲部２３の湾曲内側（外側）に続く部位を、流路内側（流路外側）と称することがある。

冷媒の乱れは流路抵抗となり、その上流側でも冷媒を流れ難くする。流路抵抗は、流路内側が流路外側よりも上流で高くなる。それゆえ、流路内側の流量が減り、流路外側の流量が増える。符号Ｗ１が示す細長流路における単位断面積当たりの流量が減り、符号Ｗ２が示す細長流路（流路幅は他の細長流路の２倍である）における単位断面積当たりの流量が増加する。その結果、湾曲部２３の湾曲最外側の細長流路（符号Ｗ３が示す細長流路）の流速が高まる。湾曲最外側の細長流路の流速が高まることで、空気を追い出し易くなる。

特徴（２）について説明する。下流定幅部２４には、フィン３１−３４に続くように補助フィン１４が設けられている。補助フィン１４は、一定幅で直線的に伸びる下流定幅部２４の延設方向と異なり、冷媒流の上流から下流にかけて、湾曲部２３の湾曲の内側から続く領域（流路内側）から、湾曲の外側から続く領域（流路外側）に向けて伸びている。この補助フィン１４は、次の効果を奏する。湾曲部２３の湾曲の外側は湾曲の内側よりも流路長さが長くなるので流路抵抗が大きく、流速が低下し易い。補助フィン１４は、下流定幅部２４において、流速が大きい流路内側の冷媒を流路外側へ誘導する。湾曲部２３の下流側であっても流速が早くなれば、その上流（即ち、湾曲部２３における湾曲外側）の流速も引き上げられる。補助フィン１４により、湾曲部２３における流路外側の流速を高め、細長流路Ｗ３の空気を追い出し易くする。

特徴（３）について説明する。図３に示すように流路全体の高さ（Ｚ軸方向の流路全体の高さ）は、上流定幅部２２と下流定幅部２４で同じである。一方、流路全体の幅（Ｙ軸方向の流路全体の幅）は上流定幅部２２よりも下流定幅部２４が狭い。図中の符号Ｌ１が上流定幅部２２における流路全体の幅を示しており、符号Ｌ２が下流定幅部２４における流路全体の幅を示している。上流定幅部２２の流路全体の幅Ｌ１＞下流定幅部２４の流路全体の幅Ｌ２である。従って、上流定幅部２２の流路断面積よりも下流定幅部２４の流路断面積が小さいことが解る。

特徴（３）の効果について説明する。一般に、流量が一定であれば、流路断面積が小さくなるにつれて流速は速くなる。特徴（３）の構成によれば、下流定幅部２４の流路断面積が上流定幅部２２の流路断面積よりも小さくなることで、冷媒入口３から冷媒出口７へ向かうにつれて流路断面積を小さくすることができる。即ち、上流から下流に向かうにつれて冷媒の流速を高めることができる。冷媒の流速を高めることにより、冷媒流路内に溜まる空気を冷媒出口へ追い出し易くする。

第１実施例の冷却器２におけるフィン上流端の位置の効果を確認するシミュレーションを行った。比較対象として、フィン３１−３３の上流端の位置をフィン３４の上流端と同じとした冷却器を採用した。このシミュレーションの結果、最外側の細長流路Ｗ３の流量が約１５％増加することが確認された。

また、上流端３１ａ−３３ａが上流定幅部２２に位置するようにフィン３１−３３を上流側に伸ばしたことによって、上流定幅部２２と下流定幅部２４の上に配置したＤＣ−ＤＣコンバータ９３に対する冷却効率が副次的に高まった。

（第２実施例）図４を参照して、第２実施例の冷却器４０について説明する。図４は、図２と同様に、上板を外した冷却器４０の平面図である。冷却器４０は、フィン４１−４４が第１実施例と異なる以外は、第１実施例と構成は同じである。即ち、図１と同様に、湾曲部２３が上流部２６（拡幅部２１と上流定幅部２２）と下流部２７（縮幅部２５と下流定幅部２４）よりも鉛直方向で高く位置している。

以下、第１実施例と構成が異なるフィン４１−４４について説明する。フィン４１−４４は、その上流端のレイアウトが第１実施例と異なる。フィン４１−４４の上流端４１ａ−４４ａは、上流定幅部２２内に位置している。フィン４１、４２の上流端４１ａ、４２ａは、冷媒流方向の同位置に位置している。フィン４３が上流端４３ａは、湾曲部２３にてフィン４３と湾曲内側で隣接するフィン４２の上流端４２ａの位置よりも冷媒流の下流側に位置している。フィン４４の上流端４４ａは、湾曲部２３にて湾曲内側で隣接するフィン４３の上流端４３ａと冷媒流方向の同位置に位置している。

以下、フィン４１、４２を流路内側のフィンと称し、フィン４３と４４を流路外側のフィンと称する。上記の構成により、上流定幅部２２において、流路内側のフィン４１、４４の上流端４１ａ、４２ａで冷媒流が乱される（流路抵抗が大きくなる）。上流端４１ａ、４２ａと冷媒流方向の同位置において流路外側にはフィンが無いので（流路外側のフィン４３、４４の上流端４３ａ、４４ａはもう少し下流側に位置する）、冷媒はスムーズに流れる（流路内側と比較して流路抵抗が小さい）。従って、上流端４１ａ、４２ａよりやや上流側から、冷媒の一部は流路外側へと流れ、流路外側の流量が増える。その結果、湾曲部２３の最外側の細長流路Ｗ３の流量が増え、流速が高まる。それゆえ、湾曲部２３の最外側の細長流路Ｗ３に残った空気を追い出し易くなる。

（第３実施例）図５を参照して、第３実施例の冷却器５０について説明する。図５は、図２と同様に、上板を外した冷却器５０の平面図である。冷却器５０は、フィン５１−５４が第１実施例と異なる以外は、第１実施例と構成は同じである。即ち、図１と同様に、湾曲部２３が上流部２６（拡幅部２１と上流定幅部２２）と下流部２７（縮幅部２５と下流定幅部２４）よりも鉛直方向で高く位置している。

以下、第１実施例と構成が異なるフィン５１−５４について説明する。フィン５１−５４は、その上流端のレイアウトが第１実施例と異なる。フィン５１−５４の上流端５１ａ−５４ａは上流定幅部２２内に位置している。図５に示すように、上流端５１ａ−５４ａは、湾曲の内側から外側にかけて徐々に段階的に下流側に位置するように配置されている。別言すれば、フィン５２〜５４は、一つのフィンの上流端が、湾曲部２３にてその一つのフィンと湾曲内側で隣接するフィンの上流端の位置よりも冷媒流の下流側に位置している。

このような構成によれば、上流定幅部２２では、流路外側から内側へいくほど、上流で冷媒の乱れが始まる。別言すれば、上流定幅部２２では、流路内側から外側へいくほど、下流まで冷媒がスムーズに流れる。流路外側にいくほど冷媒流量が大きくなり、湾曲部２３にて湾曲の最外側の細長流路Ｗ３の流速が高まる。その結果、鉛直方向の位置が最も高い細長流路Ｗ３に残った空気を追い出し易くなる。

実施例の冷却器に関する留意点を述べる。第１実施例の冷却器２では、複数のフィンのうち、最外側のフィンを除く残りのフィンの上流端が、上流定幅部にて冷媒流方向の同位置に位置している。湾曲部２３において、複数のフィンによって区画される複数の細長流路のうち、湾曲の最外側の細長流路に空気が集中する。第１実施例の構造は、湾曲の最外側の細長流路における流速が高まり、空気を追い出し易くなる。

また、実施例の冷却器では、下流定幅部の流路断面積が上流定幅部の流路断面積よりも小さい。そのような構成によれば、冷媒入口から冷媒出口へ向かうにつれて冷媒の流速を高めることができる。冷媒の流速を高めることにより、冷媒流路内に溜まる空気を冷媒出口へ追い出し易くすることができる。

さらにまた、実施例の冷却器では、下流定幅部に冷媒を流路内側から流路外側に向けて誘導する補助フィン１４が設けられている。湾曲部の湾曲の外側は湾曲の内側よりも流路長さが長くなるので流路抵抗が大きく、流速が低下し易い。下流定幅部に補助フィン１４を設け、流速が大きい流路内側の冷媒を流路外側へ誘導することにより、流路外側の流量を多くして、湾曲部の湾曲外側での冷媒の流速を早め、湾曲部に留まる空気を下流へと追い出し易くすることができる。

フィンの数は、実施例に有るように４本とは限らない。４本以上であっても良いし、４本以下であっても良い。

いずれの実施例でも、フィンの上流端は、上流定幅部に位置している。フィンの上流端は、上流定幅部よりもさらに上流の拡幅部に位置してもよい。ただし、フィンが拡幅部まで伸びている場合、フィンは、上流定幅部と拡幅部の境界にて、拡幅部の流路側壁に沿って屈曲させることになる。特許文献１（特開２０１３−１７１８９６号公報）に、流路最内側のフィンが上記のごとく屈曲しているフィンを有する冷却器が開示されている（ただし、湾曲部が上流部と下流部よりも鉛直方向で高く位置するとの記載はない）。特許文献１の冷却器では、流路最内側のフィンは、湾曲部にて湾曲外側で隣接するフィンの上流端を覆うように伸びている。拡幅部では、そもそも流れが乱れるので、最内側のフィンの上流端を他のフィンの上流端よりも上流側に位置させても、冷媒流の一部を外側へ向ける効果は小さい。それよりも、実施例の冷却器のように、一定の幅で直線状に伸びている上流定幅部にて（即ち、冷媒流が安定した部位にて）、内側のフィンの上流端を外側のフィンの上流端よりも上流側に位置させる方が、冷媒流の一部を外側に向けさせる効果がより一層期待できる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２、４０、５０：冷却器
３：冷媒入口
７：冷媒出口
１２：筐体
１４：補助フィン
１５：上板
１６：仕切壁
２０：冷媒流路
２１：拡幅部
２２：上流定幅部
２３：湾曲部
２４：下流定幅部
２５：縮幅部
２６：上流部
２７：下流部
３１、３２、３３、３４、４１、４２、４３、４４、５１、５２、５３、５４：フィン
３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａ、５１ａ、５２ａ、５３ａ、５４ａ：上流端
９１：トランスミッション
９２：電力変換装置
９３：ＤＣ−ＤＣコンバータ（冷却対象）
９４：リアクトル（冷却対象）

Claims (5)

1. 冷却対象を取り付ける取付板の裏面に面しているＵ字状の冷媒流路を有する冷却器であり、
   Ｕ字状の前記冷媒流路は、
   前記冷却対象が接する範囲に対向しているとともに、湾曲している湾曲部と、
   前記湾曲部より冷媒流上流側に位置する上流部と、
   前記上流部と平行に伸びており、前記湾曲部より冷媒流下流側に位置する下流部と、
   前記湾曲部にて取付板の裏面に立設されており、冷媒流の方向に沿って伸びているとともに冷媒流の方向と直交する方向に並んでいる複数のフィンと、
   を備えており、
   前記冷媒流路は、前記湾曲部が、前記上流部及び前記下流部よりも鉛直方向で高く位置するように傾斜しており、
   前記複数のフィンの上流端は、前記上流部に達しており、
   前記湾曲部の湾曲最内側のフィンを除く残りの各フィンの上流端は、前記湾曲部にて当該各フィンと湾曲内側で隣接するフィンの上流端に対して冷媒流の方向で同じ位置かそれよりも下流側に位置しており、
   少なくとも一つのフィンの上流端は、前記湾曲部にて当該一つのフィンと湾曲内側で隣接するフィンの上流端よりも冷媒流下流側に位置している、
   ことを特徴とする冷却器。
2. 前記上流部は、取付板に垂直な方向からみたときに、幅が冷媒流下流側に向かって拡がる拡幅部と、当該拡幅部の冷媒流下流側に続くとともに前記湾曲部の冷媒流上流側に接続している幅一定で直線状の上流定幅部とを含んでおり、
   前記複数のフィンの上流端は前記上流定幅部に位置している、
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷却器。
3. 前記複数のフィンのうち、前記湾曲部の湾曲最外側のフィンを除く残りのフィンの上流端が冷媒流の方向で同位置に位置していることを特徴とする請求項２に記載の冷却器。
4. 前記下流部は、前記湾曲部に続いており、取付板に垂直な方向からみたときに幅一定で直線状の下流定幅部を含んでおり、
   前記下流定幅部の流路断面積が前記上流定幅部の流路断面積よりも小さいことを特徴とする請求項２または３に記載の冷却器。
5. 前記下流定幅部に、冷媒を、前記湾曲部の湾曲外側に続く領域に向けて誘導する補助フィンが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の冷却器。

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