JP6350336B2 - 冷却器 - Google Patents

Description

本発明は、発熱体を両面から冷却する複数の冷却管が積層された冷却器に関するものである。

従来、この種の冷却器として、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に記載された冷却器は複数の冷却管を有し、半導体モジュールまたは電子部品である冷却対象と冷却管とが積層方向へと交互に積層されて構成されている。そして、その冷却対象を挟持する冷却管同士の相互間隔は全て同一というものではなく、異なる大きさのものを含んでいる。

また、特許文献１の冷却器は、冷却管同士の相互間隔を調整する連結管を有しており、その連結管は、冷却管から積層方向へ突き出た突出管部に対して積層方向に拝み合わせとなるように接合されている。また、特許文献１の図示からすると、連結管の管壁の厚みは、突出管部の管壁の厚みと同じである。

特開２０１４−１８７１１８号公報

特許文献１の冷却器は、積層方向への厚みが相互に異なる複数種類の冷却対象を冷却する。例えば、これらの複数種類の冷却対象の何れでも発熱量が同じというわけはなく、その複数種類の冷却対象が、低発熱体と、その低発熱体よりも発熱量が大きい高発熱体とを含んでいる場合が想定される。そのような場合、冷却器には、低発熱体だけを冷却する冷却管と、低発熱体と高発熱体との両方を冷却する冷却管と、高発熱体だけを冷却する冷却管とが混在する。そして、冷却器の冷却性能を改善するという観点からすれば、低発熱体だけを冷却する冷却管へ流れる冷却媒体流量よりも、それ以外の冷却管へ流れる冷却媒体流量を相対的に増やし、低発熱体よりも高発熱体を重点的に冷却するようにすることが望ましいと考えられる。

また、冷却管の突出管部に接合された連結管は、冷却対象の自重等の影響により曲げ荷重を受け易いので、その連結管の剛性不足が懸念される。

本発明は上記点に鑑みて、冷却管同士の間に介装される連結管を設けることで冷却器の冷却性能を改善することを目的とする。さらに、その連結管の剛性不足を回避することも目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、複数の発熱体（１４）を挟持すると共に積層方向（ＤＲｓｔ）へ積層され互いに連結された複数の冷却管（１２）の中を流れる冷却媒体と発熱体とを熱交換させることでその発熱体を冷却する冷却器であって、
積層方向に交差する積層交差方向（ＤＲｔｂ）において複数の発熱体のうちの第１の発熱体（１４１）を挟んで配置されると共に積層方向へ突き出た筒状の一対の第１突出管部（２１ａ、２３ａ）を有し、複数の冷却管に含まれる第１冷却管（１２６）と、
一対の第１突出管部に対し対向するように突き出た筒状の一対の第２突出管部（２１ｂ、２３ｂ）を有し、複数の冷却管に含まれ、第１の発熱体を第１冷却管との間に挟持する第２冷却管（１２７）と、
一対の第１突出管部のうちの一方の第１突出管部（２１ａ）と一対の第２突出管部のうち一方の第１突出管部に対向する一方の第２突出管部（２１ｂ）との間に介装されその一方の第１突出管部とその一方の第２突出管部とを連通させる一方側連結管（３６）と、
一対の第１突出管部のうちの他方の第１突出管部（２３ａ）と一対の第２突出管部のうち他方の第１突出管部に対向する他方の第２突出管部（２３ｂ）との間に介装されその他方の第１突出管部とその他方の第２突出管部とを連通させる他方側連結管（３８）とを備え、
一方側連結管のうちの筒状部分（３６１）は一方の第１突出管部のうちの筒状部分（２１１ａ）および一方の第２突出管部のうちの筒状部分（２１１ｂ）と比較して肉厚に形成され、且つ、他方側連結管のうちの筒状部分（３８１）は他方の第１突出管部のうちの筒状部分（２３１ａ）および他方の第２突出管部のうちの筒状部分（２３１ｂ）と比較して肉厚に形成されていることを特徴とする。

上述の請求項１に記載の発明によれば、一方側連結管のうちの筒状部分は一方の第１突出管部のうちの筒状部分および一方の第２突出管部のうちの筒状部分と比較して肉厚に形成され、且つ、他方側連結管のうちの筒状部分は他方の第１突出管部のうちの筒状部分および他方の第２突出管部のうちの筒状部分と比較して肉厚に形成されているので、第１冷却管と第２冷却管との間に介装される一方側連結管および他方側連結管の剛性不足を回避することが可能である。さらに、連結管を肉厚化することにより連結管に流れる流量を制御できるため、冷却管内に流れる流量の制御、冷却性能を調整できる。

また、請求項３に記載の発明では、積層方向において第２冷却管を挟んで第１冷却管とは反対側に配置され、複数の冷却管に含まれ、複数の発熱体のうち第１の発熱体よりも発熱量が大きい第２の発熱体（１４２）を第２冷却管との間に挟持する第３冷却管（１２８）と、
複数の冷却管から成る冷却管群（１２１）に対し積層方向における一方に設けられ、冷却管群の外部から流入する冷却媒体をその冷却管群へ流す流入部（３１）とを備え、
第１冷却管は、第２冷却管に対し、冷却媒体の流れにおいて流入部から遠い後段側に配置されていることを特徴とする。

上述の請求項３に記載の発明によれば、第１の発熱体は第１冷却管と第２冷却管との間に挟持され、その第１の発熱体よりも発熱量が大きい第２の発熱体は第２冷却管と第３冷却管との間に挟持され、第１冷却管は第２冷却管に対し後段側に配置されると共に一方側連結管および他方側連結管がその第１冷却管と第２冷却管との間に介装されているので、第１の発熱体を冷却する第１冷却管よりも、第１の発熱体に加え第２の発熱体を冷却する第２冷却管へ、流入部からの冷却媒体をより多く流すことが可能である。その結果、第１の発熱体よりも高発熱である第２の発熱体を重点的に冷却し、冷却器の冷却性能を改善することが可能である。

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実施形態における冷却器１０の全体構成を示した図である。 図１におけるII部分を断面図示した断面図である。 第１実施形態と対比される比較例において図１のII部分を断面図示した断面図であって、第１実施形態の図２に相当する図である。 第２実施形態において図１のII部分を断面図示した断面図であって、第１実施形態の図２に相当する図である。 第１実施形態の変形例における冷却器１０の全体構成を示した図であって、第１実施形態の図１に相当する図である。

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冷却器１０の全体構成を示した図である。図１に示す冷却器１０は、複数の熱交換チューブとしての冷却管１２が積層されて成る熱交換器である。詳細に言えば、冷却器１０は積層型冷却器であり、図１に示すように、複数の冷却管１２と冷却媒体導入パイプ３１と冷却媒体排出パイプ３２と入口側連結管３６と出口側連結管３８とを備えている。そして、その複数の冷却管１２は互いに連結されており、複数の発熱体１４を挟持すると共に一方向である管積層方向ＤＲｓｔへ積層されている。

この構成により、図１の冷却器１０は、複数の冷却管１２の中を流れる冷却媒体と発熱体１４とを熱交換させることで、被冷却体である発熱体１４を冷却する。冷却器１０の冷却媒体としては、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。

具体的に、冷却管１２に挟持される複数の発熱体１４は、管積層方向ＤＲｓｔに或る程度の厚みを有するように形成された電気部品であり、通電されることにより発熱する。また、冷却器１０の冷却対象としての複数の発熱体１４には、管積層方向ＤＲｓｔの厚みが互いに異なる複数種類の発熱体１４１、１４２が含まれる。例えば、第１の発熱体１４１と、第１の発熱体１４１よりも管積層方向ＤＲｓｔの厚みが小さい第２の発熱体１４２とが含まれる。そのため、冷却器１０の中で複数の発熱体１４を挟持した部分において複数の冷却管１２のうちの互いに隣接する冷却管同士の相互間隔ΔＴＢ１、ΔＴＢ２は、複数の異なる大きさを含んでいる。

第１の発熱体１４１および第２の発熱体１４２は、例えば自動車用の電力変換器を構成している。第１の発熱体１４１は、リアクトルおよびコンデンサ等の電子部品を含んで構成されている。また、第２の発熱体１４２は、半導体素子等を内蔵したパワーカード（略してＰＣという）と呼ばれる半導体モジュールである。このような構成のため、第２の発熱体１４２は、単位時間当たりの発熱量が第１の発熱体１４１よりも大きい高発熱体であり、第１の発熱体１４１は低発熱体である。すなわち本実施形態では、複数の発熱体１４のうち単位時間当たりの発熱量が小さいものほど、管積層方向ＤＲｓｔにおける発熱体１４の厚みが大きくなっている。

冷却器１０は、特許文献１の積層型冷却器と同様に、図１に示す発熱体１４をその発熱体１４の両面から冷却する。すなわち、各発熱体１４の両面にはそれぞれ冷却管１２が接触して配置されており、各冷却管１２は、その冷却管１２に接触する発熱体１４を冷却する。なお、図１では、見易い図示とするために、発熱体１４に点ハッチングを付し発熱体１４の外形を二点鎖線で表示している。

図１に示すように、複数の冷却管１２は冷却管群１２１を成している。その複数の冷却管１２は、発熱体１４を挟んで発熱体１４と交互に、冷却管１２の積層方向である管積層方向ＤＲｓｔへ積層されている。そして、個々の冷却管１２は、例えば特開２００６−５０１４号公報の積層型冷却器が有する冷却管と同様の構造となっている。

すなわち、冷却管１２は全体として扁平形状を成し、図２の断面図に示すように、冷却管１２の一方側の外形を構成する第１管外形部材１２３と、冷却管１２の他方側の外形を構成する第２管外形部材１２４と、それらの部材１２３、１２４の間に介装される中間プレート部材１２５とを有している。そして、冷却管１２は、それらの３つの部材１２３、１２４、１２５が管積層方向ＤＲｓｔに積層されると共に相互にロウ付けされることで構成されている。図２は、図１におけるII部分を断面図示した断面図である。

そして、第１管外形部材１２３および第２管外形部材１２４は、第１管外形部材１２３と第２管外形部材１２４とが接合されることでその内側に空間が生じるように形成されており、冷却管１２では、互いに接合された第１管外形部材１２３および第２管外形部材１２４の内側の空間に冷却媒体が流れる。また、中間プレート部材１２５は冷却管１２の全体にわたって第１管外形部材１２３と第２管外形部材１２４との間に介装されているので、冷却管１２内における冷却媒体の流れは、第１管外形部材１２３と中間プレート部材１２５との間と、第２管外形部材１２４と中間プレート部材１２５との間との両方に形成されるが、その両方の冷却媒体流れは互いに同様の流れとなる。

冷却管１２は上記のように３つの部材１２３、１２４、１２５から構成されるが、機能的に見ると図１に示すように、冷却管１２は、冷却媒体が流入する入口部２０と、冷却媒体が流出する出口部２２と、入口部２０と出口部２２との間に設けられた中間部２４とを有している。

その冷却管１２の入口部２０は、管積層方向ＤＲｓｔに交差する積層交差方向である冷却管１２の長手方向すなわち管長手方向ＤＲｔｂにおいて、冷却管１２の中で一方側に配置されている。また、冷却管１２の出口部２２は、管長手方向ＤＲｔｂにおいて冷却管１２の中で他方側に配置されている。また、冷却管１２の中間部２４は扁平形状を成し、管長手方向ＤＲｔｂにおいて入口部２０と出口部２２との間に設けられ、その入口部２０と出口部２２とをつないでいる。なお、管積層方向ＤＲｓｔおよび管長手方向ＤＲｔｂは、図１に示すように、正確には互いに直交する方向である。

冷却管１２の入口部２０は管積層方向ＤＲｓｔへ積層され、それにより、中間部２４内へ冷却媒体を流す入口ヘッダ部２９を構成している。従って、入口ヘッダ部２９には複数の中間部２４の一端がそれぞれ連結されている。詳細には、入口ヘッダ部２９は、複数の入口部２０の他に入口側連結管３６を含んで構成されている。

詳細には図１および図２に示すように、冷却管１２は各々、管積層方向ＤＲｓｔに隣り合う冷却管１２の入口部２０同士を相互に接続するための２つの入口突出管部２１を入口部２０の一部として有している。この２つの入口突出管部２１は円筒形状を成し、その入口突出管部２１の軸方向が管積層方向ＤＲｓｔになるように配置されている。そして、２つの入口突出管部２１は、入口部２０において管積層方向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、隣り合う冷却管１２の入口突出管部２１同士が直列的に接続されることで、その隣り合う冷却管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。具体的には、隣り合う冷却管１２の互いに対向して開口する入口突出管部２１同士は、入口側連結管３６の配置箇所を除き、その入口突出管部２１同士のうちの一方が他方へ管積層方向ＤＲｓｔに挿入された上でロウ付けされることにより一体的に接合されている。また、入口部２０内に位置する中間プレート部材１２５の部位には入口部貫通孔１２５ａが形成されている。２つの入口突出管部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。

また、図１に示すように、管積層方向ＤＲｓｔにおける入口ヘッダ部２９の一端には冷却媒体導入パイプ３１が接続されている。そして、その入口ヘッダ部２９の一端には、冷却管群１２１の外部から冷却媒体が冷却媒体導入パイプ３１を介して矢印ＦＷｉｎのように流入する。すなわち、冷却媒体導入パイプ３１は、冷却管群１２１に対し管積層方向ＤＲｓｔにおける一方に設けられ、冷却管群１２１の外部から流入する冷却媒体をその冷却管群１２１へ流す流入部となっている。従って、冷却媒体は冷却媒体導入パイプ３１を介して各冷却管１２の入口部２０へ流入する。

また、冷却媒体導入パイプ３１は、このように管積層方向ＤＲｓｔにおける入口ヘッダ部２９の一端にだけ接続されるので、入口ヘッダ部２９の他端には入口突出管部２１が設けられていない。従って、冷却管群１２１のうち冷却媒体導入パイプ３１および冷却媒体排出パイプ３２から管積層方向ＤＲｓｔに沿って最も離れた最後段の冷却管１２は、他の冷却管１２とは異なり入口突出管部２１を１つしか有しておらず、その入口突出管部２１は最後段の冷却管１２にて管積層方向ＤＲｓｔにおける冷却媒体導入パイプ３１側に突き出ている。

冷却管１２の出口部２２は、上述した入口部２０と対称的に構成されている。すなわち、出口部２２は、管積層方向ＤＲｓｔへ積層され、それにより、中間部２４内からへ排出された冷却媒体が流入する出口ヘッダ部３０を構成している。従って、出口ヘッダ部３０には、複数の中間部２４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、出口ヘッダ部３０は、複数の出口部２２の他に出口側連結管３８を含んで構成されている。なお、図２は入口ヘッダ部２９の一部を示す図であるが、出口ヘッダ部３０は入口ヘッダ部２９と同様の構造を有しているので、図２には、出口ヘッダ部３０の構成要素の符号が入口ヘッダ部２９の構成要素の符号の後に併記されている。

詳細には図１に示すように、冷却管１２は各々、管積層方向ＤＲｓｔに隣り合う冷却管１２の出口部２２同士を相互に接続するための２つの出口突出管部２３を出口部２２の一部として有している。この２つの出口突出管部２３は円筒形状を成し、その出口突出管部２３の軸方向が管積層方向ＤＲｓｔになるように配置されている。そして、２つの出口突出管部２３は、出口部２２において管積層方向ＤＲｓｔの両側へそれぞれ突き出るように成形されている。冷却管１２の各々において、出口突出管部２３および入口突出管部２１は、管長手方向ＤＲｔｂに発熱体１４を挟んで一対を成すように対称配置されている。

そして、隣り合う冷却管１２の出口突出管部２３同士が直列的に接続されることで、その隣り合う冷却管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。具体的には、隣り合う冷却管１２の互いに対向して開口する出口突出管部２３同士は、出口側連結管３８の配置箇所を除き、その出口突出管部２３同士のうちの一方が他方へ管積層方向ＤＲｓｔに挿入された上でロウ付けされることにより一体的に接合されている。また、出口部２２内に位置する中間プレート部材１２５の部位には出口部貫通孔１２５ｂが形成されている。２つの出口突出管部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。

また、図１に示すように、管積層方向ＤＲｓｔにおける出口ヘッダ部３０の一端には冷却媒体排出パイプ３２が接続されている。そして、冷却媒体が冷却管群１２１から冷却媒体排出パイプ３２を介して矢印ＦＷｏｕｔのように流出する。すなわち、冷却媒体排出パイプ３２は、冷却管群１２１に対し管積層方向ＤＲｓｔにおける一方に設けられ、冷却管群１２１から流出する冷却媒体を冷却管群１２１の外部へと流す流出部となっている。従って、冷却媒体は各冷却管１２の出口部２２から冷却媒体排出パイプ３２を介して冷却器１０の外部へと流出する。

また、冷却媒体排出パイプ３２は、このように管積層方向ＤＲｓｔにおける出口ヘッダ部３０の一端にだけ接続されるので、出口ヘッダ部３０の他端には出口突出管部２３が設けられていない。従って、上記最後段の冷却管１２は、他の冷却管１２とは異なり出口突出管部２３を１つしか有しておらず、その出口突出管部２３は最後段の冷却管１２にて管積層方向ＤＲｓｔにおける冷却媒体導入パイプ３１側に突き出ている。

図１に示すように、冷却管１２の中間部２４は、管積層方向ＤＲｓｔを扁平形状の厚み方向として配置されている。中間部２４は、管積層方向ＤＲｓｔにおける一方の扁平面２４１において発熱体１４の一方の主平面に接し、他方の扁平面２４２において別の発熱体１４の他方の主平面にも接している。すなわち、管積層方向ＤＲｓｔにおいて、複数の発熱体１４と複数の中間部２４とが交互に積層配置されている。中間部２４の扁平面２４１、２４２は発熱体１４に対し直接接触していてもよいが、本実施形態では、発熱体１４表面にグリスが塗布されており、そのグリスを介して発熱体１４に接触している。

このような積層配置により、中間部２４は、中間部２４内を流れる冷却媒体に発熱体１４の熱を吸熱させ、複数の発熱体１４を両面から冷却する。言い換えれば、中間部２４の一方および他方の扁平面２４１、２４２はそれぞれ、発熱体１４を冷却する冷却面として機能する。また、複数の中間部２４は、その複数の中間部２４の相互間に配置された発熱体１４を挟持している。

図１の冷却器１０では、冷却器１０が冷却する複数の発熱体１４のうち第１の発熱体１４１は冷却媒体導入パイプ３１および冷却媒体排出パイプ３２から管積層方向ＤＲｓｔに沿って最も離れて（言い換えれば、最も遠くに）配置されている。すなわち、第２の発熱体１４２は何れも管積層方向ＤＲｓｔにおいて、第１の発熱体１４１と冷却媒体導入パイプ３１および冷却媒体排出パイプ３２との間に配置されている。

従って、第１の発熱体１４１は、上記最後段の冷却管１２である第１冷却管１２６と、その第１冷却管１２６に対して管積層方向ＤＲｓｔの冷却媒体導入パイプ３１側に隣接する冷却管１２である第２冷却管１２７との間に挟持されている。

なお、本実施形態では、管積層方向ＤＲｓｔにおいて第２冷却管１２７を挟んで第１冷却管１２６とは反対側に配置された冷却管１２、すなわち第２冷却管１２７に対し冷却媒体導入パイプ３１側に隣接する冷却管１２を第３冷却管１２８と呼ぶものとする。この第３冷却管１２８は、第２の発熱体１４２を第２冷却管１２７との間に挟持している。

また、第１冷却管１２６の入口突出管部２１は管長手方向ＤＲｔｂにおいて第１の発熱体１４１に対する一方に配置されているので、その第１冷却管１２６の入口突出管部２１を一方の第１突出管部２１ａと呼ぶものとする。また、第１冷却管１２６の出口突出管部２３は管長手方向ＤＲｔｂにおいて第１の発熱体１４１に対する他方に配置されているので、その第１冷却管１２６の出口突出管部２３を他方の第１突出管部２３ａと呼ぶものとする。これと同様に、第２冷却管１２７の２つの入口突出管部２１のうち上記一方の第１突出管部２１ａに対し対向するように突き出た入口突出管部２１を一方の第２突出管部２１ｂと呼び、第２冷却管１２７の２つの出口突出管部２３のうち上記他方の第１突出管部２３ａに対し対向するように突き出た出口突出管部２３を他方の第２突出管部２３ｂと呼ぶものとする。

入口側連結管３６および出口側連結管３８は円筒形状を成し、それぞれの連結管３６、３８の軸方向が管積層方向ＤＲｓｔになるように配置されている。入口側連結管３６および出口側連結管３８は何れも、隣接する冷却管１２同士の間隔を拡大するための部材である。すなわち、管積層方向ＤＲｓｔにおける第１の発熱体１４１の厚みが第２の発熱体１４２の厚みよりも大きいので、入口側連結管３６および出口側連結管３８は、第１冷却管１２６と第２冷却管１２７との間に配置される。

そして、図１に示すように、管積層方向ＤＲｓｔにおける第１の発熱体１４１の厚みが複数の発熱体１４全部の中で最も厚いので、入口側連結管３６および出口側連結管３８は、複数の発熱体１４を挟持した部分において第１冷却管１２６と第２冷却管１２７との相互間隔ΔＴＢ１が複数の冷却管１２のうちの互いに隣接する冷却管１２同士の相互間隔ΔＴＢ１、ΔＴＢ２の中で最も大きくなるように設けられている。その冷却管１２同士の相互間隔ΔＴＢ１、ΔＴＢ２とは、具体的には、発熱体１４を挟持する冷却管１２の中間部２４同士の相互間隔である。

ここで、第１冷却管１２６の一方の扁平面２４１および第２冷却管１２７の他方の扁平面２４２はそれぞれ、第１の発熱体１４１に対して当接する当接面になっており、第２冷却管１２７の一方の扁平面２４１および第３冷却管１２８の他方の扁平面２４２はそれぞれ、第２の発熱体１４２に対して当接する当接面になっている。すなわち、これら扁平面２４１、２４２に着目して表現すれば、入口側連結管３６および出口側連結管３８は、第１冷却管１２６の一方の扁平面２４１と第２冷却管１２７の他方の扁平面２４２との間隔である相互間隔ΔＴＢ１が、第２冷却管１２７の一方の扁平面２４１と第３冷却管１２８の他方の扁平面２４２との間隔である相互間隔ΔＴＢ２よりも広くなるように設けられている。

具体的には図１および図２に示すように、入口側連結管３６は、第１冷却管１２６が有する一方の第１突出管部２１ａと第２冷却管１２７が有する一方の第２突出管部２１ｂとの間に介装された一方側連結管である。そして、入口側連結管３６は、その一方の第１突出管部２１ａと一方の第２突出管部２１ｂとを連通させる。

また、出口側連結管３８は、第１冷却管１２６が有する他方の第１突出管部２３ａと第２冷却管１２７が有する他方の第２突出管部２３ｂとの間に介装された他方側連結管である。そして、出口側連結管３８は、その他方の第１突出管部２３ａと他方の第２突出管部２３ｂとを連通させる。

各連結管３６、３８に対する第１および第２冷却管１２６、１２７の連結構造は、図２に示すようになっている。すなわち、一方の第１突出管部２１ａと入口側連結管３６との連結部分、一方の第２突出管部２１ｂと入口側連結管３６との連結部分、他方の第１突出管部２３ａと出口側連結管３８との連結部分、および、他方の第２突出管部２３ｂと出口側連結管３８との連結部分の何れでも、その連結部分にて互いに連結される一方が他方へ管積層方向ＤＲｓｔに挿入されている。

詳細に言えば、一方の第１突出管部２１ａは入口側連結管３６へ管積層方向ＤＲｓｔに挿入された上でロウ付けされ、入口側連結管３６は一方の第２突出管部２１ｂへ管積層方向ＤＲｓｔに挿入された上でロウ付けされている。これらのロウ付けにより、一方の第１突出管部２１ａ、一方の第２突出管部２１ｂ、および入口側連結管３６は一体的に接合されている。

これと同様に、他方の第１突出管部２３ａは出口側連結管３８へ管積層方向ＤＲｓｔに挿入された上でロウ付けされ、出口側連結管３８は他方の第２突出管部２３ｂへ管積層方向ＤＲｓｔに挿入された上でロウ付けされている。これらのロウ付けにより、他方の第１突出管部２３ａ、他方の第２突出管部２３ｂ、および出口側連結管３８は一体的に接合されている。

また、図２に示すように、各連結管３６、３８の構成材の材厚ｔ１、ｔ２は何れも、第１管外形部材１２３の材厚ｔ３および第２管外形部材１２４の材厚ｔ４と比較して厚くなっている。従って、入口側連結管３６のうちの筒状部分３６１は、一方の第１突出管部２１ａのうちの筒状部分２１１ａおよび一方の第２突出管部２１ｂのうちの筒状部分２１１ｂの何れと比較しても肉厚に形成されている。同様に、出口側連結管３８のうちの筒状部分３８１は、他方の第１突出管部２３ａのうちの筒状部分２３１ａおよび他方の第２突出管部２３ｂのうちの筒状部分２３１ｂの何れと比較しても肉厚に形成されている。例えば本実施形態では、各連結管３６、３８の構成材の材厚ｔ１、ｔ２は互いに同じであり、第１管外形部材１２３の材厚ｔ３と第２管外形部材１２４の材厚ｔ４とは互いに同じである。

また、図２において冷却媒体が流れる流路について見ると、入口側連結管３６の中で最も小さい管内径φＢは、第３冷却管１２８からの冷却媒体を入口側連結管３６へ流すように第２冷却管１２７内に形成された流路２０１の最小径φＡよりも小さくなっている。例えば、その流路２０１の最小径φＡは、第２冷却管１２７の入口部２０における２つの入口突出管部２１および入口部貫通孔１２５ａのうちの最小内径になる。具体的に本実施形態では、入口側連結管３６のうち、一方の第２突出管部２１ｂに挿入されている側の先端における管内径が入口側連結管３６の最小の管内径φＢとなっている。

図１に示すように、本実施形態の第１冷却管１２６は冷却管群１２１の中で最後段の冷却管１２であるので、その第１冷却管１２６は、冷却器１０内での冷却媒体の流れにおいて冷却管群１２１の中で冷却媒体導入パイプ３１から最も離れて配置されている。そして、第１冷却管１２６、第２冷却管１２７、および第３冷却管１２８は、管積層方向ＤＲｓｔに沿って冷却媒体導入パイプ３１側へと、第１冷却管１２６、第２冷却管１２７、第３冷却管１２８の順に並んで配置されている。要するに、第２冷却管１２７は、第３冷却管１２８よりも入口側連結管３６および出口側連結管３８から離れた後段側に配置され、第１冷却管１２６は、その第２冷却管１２７よりも後段側に配置されている。

従って、第３冷却管１２８の入口部２０から第２冷却管１２７の入口部２０へ流入した冷却媒体は、一方の第２突出管部２１ｂから入口側連結管３６を介して一方の第１突出管部２１ａへ流入する。そして、第１冷却管１２６の出口部２２内の冷却媒体は、他方の第１突出管部２３ａから出口側連結管３８と他方の第２突出管部２３ｂとを順に介して第３冷却管１２８の出口部２２へ流入する。

このように形成された冷却器１０では、図１に示すように冷却媒体導入パイプ３１から入口ヘッダ部２９へ入った冷却媒体は、その入口ヘッダ部２９に含まれる各冷却管１２の入口部２０から中間部２４へとそれぞれ流れる。複数の中間部２４では冷却媒体は互いに並列的に流れ、その中間部２４内を流れる冷却媒体は、中間部２４に接する発熱体１４と熱交換させられる。そして、それぞれの中間部２４から流出する冷却媒体は、出口ヘッダ部３０に含まれる各冷却管１２の出口部２２へと流れる。出口部２２に入った冷却媒体は冷却媒体排出パイプ３２へと流れ、冷却媒体排出パイプ３２から冷却器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、図２に示すように、入口側連結管３６の筒状部分３６１は、第１冷却管１２６が有する一方の第１突出管部２１ａの筒状部分２１１ａと第２冷却管１２７が有する一方の第２突出管部２１ｂの筒状部分２１１ｂとの何れと比較しても肉厚に形成されている。そして、出口側連結管３８の筒状部分３８１は、第１冷却管１２６が有する他方の第１突出管部２３ａの筒状部分２３１ａと第２冷却管１２７が有する他方の第２突出管部２３ｂの筒状部分２３１ｂとの何れと比較しても肉厚に形成されている。従って、入口側連結管３６および出口側連結管３８の剛性不足を回避することが可能である。

例えば、本実施形態と対比される比較例として図３に示すような構成の冷却器１０が挙げられる。図３は、本実施形態と対比される比較例において図１のII部分を断面図示した断面図であって、本実施形態の図２に相当する図である。その図３の比較例では、第１管外形部材１２３の材厚ｔ３は本実施形態の第１管外形部材１２３の材厚ｔ３と同じであり、第２管外形部材１２４の材厚ｔ４は本実施形態の第２管外形部材１２４の材厚ｔ４と同じである。そして、図３の比較例では、各連結管３６、３８の構成材の材厚ｔ１、ｔ２と第１管外形部材１２３の材厚ｔ３と第２管外形部材１２４の材厚ｔ４とが互いに同じになっている。要するに、図３の比較例は、各連結管３６、３８の構成材の材厚ｔ１、ｔ２が本実施形態のものよりも薄いことを除いて本実施形態と同じである。

このような比較例と本実施形態とを比較したとすれば、本実施形態の入口側連結管３６および出口側連結管３８の方が比較例のものよりも高剛性になっているので、本実施形態では、上述したように入口側連結管３６および出口側連結管３８の剛性不足を回避することが可能である。

また、本実施形態によれば、図２に示すように、一方の第１突出管部２１ａと入口側連結管３６との連結部分、一方の第２突出管部２１ｂと入口側連結管３６との連結部分、他方の第１突出管部２３ａと出口側連結管３８との連結部分、および、他方の第２突出管部２３ｂと出口側連結管３８との連結部分の何れでも、その連結部分にて互いに連結される一方が他方へ管積層方向ＤＲｓｔに挿入されている。従って、その一方が他方へ管積層方向ＤＲｓｔに挿入されている連結部分において上記一方および他方の軸心同士を組立時に合わせる位置決め性を、例えば特許文献１のような拝み合わせによる連結部分と比較して向上させることが可能である。また、本実施形態のような上記挿入による連結部分は、上記拝み合わせによる連結部分と比較して曲げ強度の確保が容易である。

また、本実施形態によれば、第１冷却管１２６、第２冷却管１２７、および第３冷却管１２８は、第３冷却管１２８の入口部２０から第２冷却管１２７へ流入した冷却媒体が一方の第２突出管部２１ｂから入口側連結管３６を介して一方の第１突出管部２１ａへ流入すると共に、第１冷却管１２６内の冷却媒体が他方の第１突出管部２３ａから出口側連結管３８と他方の第２突出管部２３ｂとを順に介して第３冷却管１２８の出口部２２へ流入するように配置されている。すなわち、第１冷却管１２６は、第２冷却管１２７に対し、冷却媒体の流れにおいて冷却媒体導入パイプ３１から遠い後段側に配置されている。

従って、低発熱体としての第１の発熱体１４１を冷却する第１冷却管１２６よりも、第１の発熱体１４１に加え高発熱体としての第２の発熱体１４２を冷却する第２冷却管１２７へ、冷却媒体導入パイプ３１からの冷却媒体をより多く流すことが可能である。その結果、第１の発熱体１４１よりも高発熱である第２の発熱体１４２を重点的に冷却することが可能である。

また、本実施形態によれば、第１冷却管１２６は、冷却媒体の流れにおいて冷却管群１２１の中で冷却媒体導入パイプ３１から最も遠くに配置されている。従って、複数の発熱体１４のうち低発熱体としての第１の発熱体１４１だけを冷却するための冷却媒体の流量Ｖｗ（図２参照）よりも、高発熱体としての第２の発熱体１４２を冷却するための冷却媒体の流量Ｖｗを大きくすることができる。その結果、上記と同様に、第１の発熱体１４１よりも高発熱である第２の発熱体１４２を重点的に冷却することが可能である。

また、本実施形態によれば、図２に示すように、入口側連結管３６は、その入口側連結管３６の中で最も小さい管内径φＢが第２冷却管１２７の流路２０１の最小径φＡよりも小さくなるように形成されている。そして、入口ヘッダ部２９内において、その管内径φＢの箇所は、その最小径φＡの箇所に対して冷却媒体流れの下流側に位置している。従って、第２冷却管１２７へ流入する冷却媒体の流通抵抗を大きくせずに、第１冷却管１２６へ流入する冷却媒体の流通抵抗（言い換えれば、通水抵抗）を大きくすることが可能である。

そのため、第１冷却管１２６の中間部２４へ流入する流量Ｖｗよりも第２冷却管１２７の中間部２４へ流入する流量Ｖｗが大きくなる方向へ、それらの流量Ｖｗの差を容易に拡大することが可能である。要するに、第１の発熱体１４１と比較して発熱量が大きい第２の発熱体１４２を冷却する冷却管１２の中間部２４へ、冷却媒体を優先的に分配することができる。

（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４は、本実施形態において図１のII部分を断面図示した断面図であって、第１実施形態の図２に相当する図である。本実施形態では、入口側連結管３６の中で最小の管内径φＣとなっている部位が前述の第１実施形態と異なっている。

具体的に図４に示すように、本実施形態の冷却器１０では、入口側連結管３６の筒状部分３６１が部分的に括れて縮管している。すなわち、入口側連結管３６は、入口側連結管３６のうち管積層方向ＤＲｓｔにおける途中の位置にて部分的に縮管している。入口側連結管３６において、その縮管した部分の内径が最小の管内径φＣとなっている。そして、入口側連結管３６の中で最も小さい管内径φＣは、第３冷却管１２８からの冷却媒体を入口側連結管３６へ流すように第２冷却管１２７内に形成された流路２０１の最小径φＡよりも小さくなっている。

従って、第１実施形態と同様に、第２冷却管１２７へ流入する冷却媒体の流通抵抗を大きくせずに、第１冷却管１２６へ流入する冷却媒体の流通抵抗を大きくすることが可能である。そして、例えばパワーカード等の第２の発熱体１４２を冷却する冷却管１２の中間部２４へ、冷却媒体を優先的に分配することができる。なお、本実施形態において出口側連結管３８も図４に示すように、入口側連結管３６と同様に部分的に縮管して形成されている。

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、各連結管３６、３８に対する第１および第２冷却管１２６、１２７の連結構造は、何れの連結箇所でも一方が他方へ管積層方向ＤＲｓｔに挿入される構造となっているが、それらの連結箇所の全部ではなく一部で挿入以外の構造たとえば上記一方が他方に突き合わされる構造等により上記一方が他方に連結されていても差し支えない。要するに、各連結管３６、３８と第１および第２冷却管１２６、１２７の各突出管部２１ａ、２１ｂ、２３ａ、２３ｂとの複数の連結部分のうちの少なくとも一の連結部分にて、互いに連結される一方が他方へ挿入されているだけでもよい。

（２）上述の第１実施形態において、第１の発熱体１４１は、最後段の冷却管１２と、その最後段の冷却管１２に対して管積層方向ＤＲｓｔの冷却媒体導入パイプ３１側に隣接する冷却管１２との間に挟持されているが、第１の発熱体１４１を挟持する２つの冷却管１２の一方が最後段の冷却管１２である必要はない。例えば、図５のように第１の発熱体１４１が配置されていても差し支えない。このことは第２実施形態についても同様である。

この図５は、第１実施形態の変形例における冷却器１０の全体構成を示した図であって、第１実施形態の図１に相当する図である。ここで、第１冷却管１２６および第２冷却管１２７は第１の発熱体１４１を挟持する冷却管１２であり、第１冷却管１２６は、第２冷却管１２７よりも後段側に配置されるものである。従って、図５の冷却器１０では、冷却管１２の階層で最後段の冷却管１２から１段だけ冷却媒体導入パイプ３１側の冷却管１２すなわち１段だけ前段側の冷却管１２が第１冷却管１２６に該当する。そして、その第１冷却管１２６から更に１段だけ前段側の冷却管１２が第２冷却管１２７に該当し、その第２冷却管１２７から更に１段だけ前段側の冷却管１２が第３冷却管１２８に該当する。

（３）上述の各実施形態において、冷却器１０に冷却される複数の発熱体１４のうち第１の発熱体１４１は１つであるが、２つ以上であっても差し支えない。

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 冷却管
１２６ 第１冷却管
１２７ 第２冷却管
１４１ 第１の発熱体
２１ａ 一方の第１突出管部
２１ｂ 一方の第２突出管部
２３ａ 他方の第１突出管部
２３ｂ 他方の第２突出管部
３６ 入口側連結管（一方側連結管）
３８ 出口側連結管（他方側連結管）

Claims (7)

1. 複数の発熱体（１４）を挟持すると共に積層方向（ＤＲｓｔ）へ積層され互いに連結された複数の冷却管（１２）の中を流れる冷却媒体と前記発熱体とを熱交換させることで該発熱体を冷却する冷却器であって、
   前記積層方向に交差する積層交差方向（ＤＲｔｂ）において前記複数の発熱体のうちの第１の発熱体（１４１）を挟んで配置されると共に前記積層方向へ突き出た筒状の一対の第１突出管部（２１ａ、２３ａ）を有し、前記複数の冷却管に含まれる第１冷却管（１２６）と、
   前記一対の第１突出管部に対し対向するように突き出た筒状の一対の第２突出管部（２１ｂ、２３ｂ）を有し、前記複数の冷却管に含まれ、前記第１の発熱体を前記第１冷却管との間に挟持する第２冷却管（１２７）と、
   前記一対の第１突出管部のうちの一方の第１突出管部（２１ａ）と前記一対の第２突出管部のうち前記一方の第１突出管部に対向する一方の第２突出管部（２１ｂ）との間に介装され該一方の第１突出管部と該一方の第２突出管部とを連通させる一方側連結管（３６）と、
   前記一対の第１突出管部のうちの他方の第１突出管部（２３ａ）と前記一対の第２突出管部のうち前記他方の第１突出管部に対向する他方の第２突出管部（２３ｂ）との間に介装され該他方の第１突出管部と該他方の第２突出管部とを連通させる他方側連結管（３８）とを備え、
   前記一方側連結管のうちの筒状部分（３６１）は前記一方の第１突出管部のうちの筒状部分（２１１ａ）および前記一方の第２突出管部のうちの筒状部分（２１１ｂ）と比較して肉厚に形成され、且つ、前記他方側連結管のうちの筒状部分（３８１）は前記他方の第１突出管部のうちの筒状部分（２３１ａ）および前記他方の第２突出管部のうちの筒状部分（２３１ｂ）と比較して肉厚に形成されていることを特徴とする冷却器。
2. 前記一方の第１突出管部と前記一方側連結管との連結部分、前記一方の第２突出管部と前記一方側連結管との連結部分、前記他方の第１突出管部と前記他方側連結管との連結部分、および、前記他方の第２突出管部と前記他方側連結管との連結部分のうちの少なくとも一の連結部分では、互いに連結される一方が他方へ前記積層方向に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却器。
3. 前記積層方向において前記第２冷却管を挟んで前記第１冷却管とは反対側に配置され、前記複数の冷却管に含まれ、前記複数の発熱体のうち前記第１の発熱体よりも発熱量が大きい第２の発熱体（１４２）を前記第２冷却管との間に挟持する第３冷却管（１２８）と、
   前記複数の冷却管から成る冷却管群（１２１）に対し前記積層方向における一方に設けられ、前記冷却管群の外部から流入する前記冷却媒体を該冷却管群へ流す流入部（３１）とを備え、
   前記第１冷却管は、前記第２冷却管に対し、前記冷却媒体の流れにおいて前記流入部から遠い後段側に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却器。
4. 前記第１冷却管は、前記冷却媒体の流れにおいて前記冷却管群の中で前記流入部から最も遠くに配置されていることを特徴とする請求項３に記載の冷却器。
5. 前記複数の発熱体を挟持した部分において前記複数の冷却管のうちの互いに隣接する冷却管同士の相互間隔（ΔＴＢ１、ΔＴＢ２）は、複数の異なる大きさを含み、
   前記一方側連結管および前記他方側連結管は、前記複数の発熱体を挟持した部分において前記第１冷却管と前記第２冷却管との相互間隔（ΔＴＢ１）が前記複数の冷却管のうちの互いに隣接する冷却管同士の相互間隔の中で最も大きくなるように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。
6. 前記一方側連結管および前記他方側連結管は、前記第１の発熱体に対して当接する前記第１冷却管の当接面と前記第２冷却管の当接面との間隔（ΔＴＢ１）が、前記第２の発熱体に対して当接する前記第２冷却管の当接面と前記第３冷却管の当接面との間隔（ΔＴＢ２）よりも広くなるように設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載の冷却器。
7. 前記一方側連結管は、該一方側連結管の最も小さい管内径（φＢ、φＣ）が、前記第３冷却管からの前記冷却媒体を前記一方側連結管へと流すように前記第２冷却管内に形成された流路（２０１）の最小径（φＡ）よりも小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１つに記載の冷却器。

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