JP6455417B2 - 積層型冷却器 - Google Patents

Description

本発明は、発熱体を冷却する積層型冷却器に関する。

従来、積層型冷却器として、複数の冷却管を有し、発熱体と冷却管とを交互に積層して構成されるものがある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の積層型冷却器では、複数の冷却管の積層方向の一端側に位置する冷却管に対して冷媒を供給する供給パイプ、および冷媒を排出する排出パイプを接続する構成となっている。

特開２００７−５３３０７号公報

この種の積層型冷却器について本発明者らが検討したところ、複数の冷却管の積層体に対して積層方向の外力が加わると、積層方向の一端側に位置する冷却管が変形して、供給パイプや排出パイプといったパイプ部が傾倒してしまうことが判った。このように、導入パイプや排出パイプが傾倒すると、別部品と干渉してしまうことが懸念される。

本発明は上記点に鑑みて、複数の冷却管の積層方向に作用する外力によってパイプ部が傾倒することを抑制可能な積層型熱交換器を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、発熱体を冷却する積層型冷却器を対象としている。上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、内部に冷媒の流通路を有する複数の冷却管（３１１）が、隣り合う冷却管の間に発熱体を配置する隙間があいた状態で積層された積層体（３１）と、複数の冷却管のうち、積層体の積層方向の一端側に位置する一端側冷却管（３１１ａ）に隣接して配置された構造体（３２）と、を備える。

積層体は、複数の冷却管それぞれに接続されて冷媒を分配する分配側タンク部（３１２）、および複数の冷却管それぞれに接続されて流通路を通過した冷媒を集合させる集合側タンク部（３１３）を含んでいる。

そして、構造体は、積層体の分配側タンク部に連通する流入側連通穴（３３１）、および積層体の集合側タンク部に連通する流出側連通穴（３３２）が形成されたプレート部（３３）と、流入側連通穴を介して複数の冷却管の流通路に冷媒を供給する供給パイプ部（３４）と、流出側連通穴を介して複数の冷却管の流通路を通過した冷媒を外部に排出する排出パイプ部（３５）と、を有している。

また、プレート部は、流入側連通穴と流出側連通穴との間に構造体および積層体を収容する筐体（１１）の一部（１１２）に支持される支持部位（３３ａ）、並びに、流入側連通穴および流出側連通穴の周囲に供給パイプ部および排出パイプ部が接続される接続部位（３３ｂ）を有している。さらに、接続部位の積層方向の厚みは、支持部位の積層方向の厚みよりも大きくなっている。

これによれば、一端側冷却管と供給パイプ部および排出パイプ部との間にプレート部が介在する構成となっているので、積層型冷却器に対して積層方向の外力が加わったとしても、一端側冷却管が変形してしまうことを抑制することができる。

ここで、積層型冷却器に対して積層方向の外力が加わった場合、プレート部における供給パイプ部および排出パイプ部が接続される接続部位に対して、曲げ応力が作用する。

そこで、プレート部における供給パイプ部および排出パイプ部が接続される接続部位の積層方向の厚みを、筐体の一部に支持される支持部位の積層方向の厚みに比べて大きくしている。これによれば、プレート部の接続部位における曲げ応力に対する強度を確保することができる。

従って、請求項１に記載の発明によれば、複数の冷却管の積層方向に作用する外力によって供給パイプ部や排出パイプ部といったパイプ部が傾倒してしまうことを抑制することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態の積層型冷却器を備える電力変換器の概略構成図である。 第１実施形態の積層型冷却器の概略構成図である。 図２の矢印IIIの方向から見た積層型冷却器の矢視図である。 第１実施形態の積層型冷却器のプレート部を示す概略図である。 比較例の積層型冷却器の概略構成図である。 比較例の積層型冷却器に対して積層方向に外力を加えた際の状態を示す概略構成図である。 第１実施形態の積層型冷却器に対して積層方向に外力を加えた際の状態を示す概略構成図である。 第２実施形態の積層型冷却器の概略構成図である。 第２実施形態の積層型冷却器のプレート部を示す概略図である。 第３実施形態の積層型冷却器の概略構成図である。 第４実施形態の積層型冷却器の概略構成図である。 第５実施形態の積層型冷却器の概略構成図である。 第６実施形態の積層型冷却器を適用した電力変換器の概略構成図である。 第６実施形態の積層型冷却器の概略構成図である。

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、各実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。

以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。

（第１実施形態）
本実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。本実施形態では、積層型冷却器３を電力変換装置１に適用した例について説明する。電力変換装置１は、車両に搭載されたＤＣ−ＤＣコンバータ等に採用される。なお、本実施形態では、後述する積層型冷却器３の冷却管３１１が積層された方向を積層方向Ｄａ、積層方向Ｄａに直交すると共に冷却管３１１の長手方向を長手方向Ｄｂ、積層方向Ｄａに直交すると共に冷却管３１１の短手方向を短手方向Ｄｃとして説明する。

図１に示すように、電力変換装置１は、半導体ユニット１０および半導体ユニット１０を収容する筐体１１を備える。半導体ユニット１０は、スイッチング素子等の半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュール２、および半導体モジュール２を冷却する積層型冷却器３で構成される。本実施形態では、半導体モジュール２が積層型冷却器３の冷却対象となる発熱体を構成する。

筐体１１は、外殻をなすハウジング部１１１を備える。ハウジング部１１１の積層方向Ｄａの一端側の壁部には、後述する積層型冷却器３の供給パイプ部３４および排出パイプ部３５を外部に挿通させる一対の貫通穴１１１ａ、１１１ｂが形成されている。

筐体１１の内部には、積層型冷却器３のうち、供給パイプ部３４と排出パイプ部３５との間の部位を支持する冷却器支持部１１２がハウジング部１１１に対して一体に形成されている。

また、筐体１１の内部には、半導体ユニット１０に対して積層方向Ｄａへ外力を付与する加圧部材１１３が配置されている。加圧部材１１３は、ハウジング部１１１のうち、一対の貫通穴１１１ａ、１１１ｂ、および冷却器支持部１１２に対向する他端側の壁部に接した状態で配置されている。

半導体ユニット１０は、冷却器支持部１１２と接する側の反対側から加わる加圧部材１１３の外力によって、積層方向Ｄａに押圧された状態で保持されている。なお、加圧部材１１３は、積層型冷却器３の冷却管３１１と発熱体である半導体モジュール２との密着性を高める部材として機能する。

半導体モジュール２は、例えば、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子を内蔵したモジュールである。半導体モジュール２は、スイッチング素子を樹脂でモールドすることで、外殻が直方体形状に形成されている。

図２、図３に示すように、積層型冷却器３は、複数の冷却管３１１が、隣り合う冷却管３１１の間に発熱体である半導体モジュール２を配置する隙間をあけた状態で積層された積層体３１を備える。積層体３１は、冷却管３１１の内部を流れる冷媒と冷却管３１１の外側に配置された半導体モジュール２とを熱交換させる熱交換部を構成する。

積層体３１は、内部に冷媒の流通路が形成された複数の冷却管３１１、複数の冷却管３１１それぞれに接続された一対のタンク部３１２、３１３を有する。なお、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、水やアンモニア等の自然冷媒、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷媒、メタノール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒を採用することができる。

冷却管３１１は、アルミニウムや銅等の熱伝導性に優れた金属製のプレートを積層し、これらを接合した扁平チューブで構成されている。具体的には、冷却管３１１は、図示しないが、一対の外殻プレートと、一対の外殻プレートの間に配された中間プレートと、外殻プレートおよび中間プレートの間に配された波形状のインナーフィンとを有する。そして、外殻プレートおよび中間プレートの間には、冷媒が流通する流通路が形成されている。なお、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、水やアンモニア等の自然冷媒、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷媒、メタノール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒を採用することができる。

冷却管３１１は、その長手方向Ｄａの中央部であって、発熱体である半導体モジュール２と接触する部位の両側に、一対のタンク部３１２、３１３が接続されている。すなわち、冷却管３１１の長手方向Ｄａの両端側には、一対のタンク部３１２、３１３が接続されている。

一対のタンク部３１２、３１３は、複数の冷却管３１１それぞれを連結させる連結部材である。一対のタンク部３１２、３１３の内部には、複数の冷却管３１１内部の流通路を連通させる連通路が形成されている。

一対のタンク部３１２、３１３は、その一方が、冷媒を分配する分配側タンク部３１２を構成し、他方が複数の冷却管３１１の流通路を通過した冷媒を集合させる集合側タンク部３１３を構成する。

本実施形態の一対のタンク部３１２、３１３は、複数の冷却管３１１それぞれの長手方向Ｄｂの両端側にて積層方向Ｄａに突出する筒状部同士をろう付け等の接合技術により接合することで形成される。

また、積層型冷却器３は、複数の冷却管３１１のうち、積層体３１の積層方向Ｄａの一端側に位置する一端側冷却管３１１ａに隣接して配置された構造体３２を備える。構造体３２は、一端側冷却管３１１ａに接するプレート部３３、プレート部３３に接続された一対のパイプ部３４、３５を有する。

プレート部３３は、一端側冷却管３１１ａの強度を高めるための補強部材である。プレート部３３には、長手方向Ｄｂの一端側に積層体３１の分配側タンク部３１２に連通する流入側連通穴３３１、長手方向Ｄｂの他端側に積層体３１の集合側タンク部３１３に連通する流出側連通穴３３２が形成されている。各連通穴３３１、３３２は、積層方向Ｄａに沿って延びるように形成されている。また、プレート部３３は、流入側連通穴３３１と流出側連通穴３３２との間の部位が筐体１１の一部に支持されている。プレート部３３の詳細については後述する。

供給パイプ部３４は、プレート部３３の流入側連通穴３３１を介して複数の冷却管３１１の流通路に冷媒を供給する部材である。供給パイプ部３４は、筒状に構成されており、プレート部３３の流入側連通穴３３１を形成する部位に接続されている。

排出パイプ部３５は、プレート部３３の流出側連通穴３３２を介して複数の冷却管３１１の流通路に冷媒を供給する部材である。排出パイプ部３５は、筒状に構成されており、プレート部３３の流出側連通穴３３２を形成する部位に接続されている。

供給パイプ部３４、および排出パイプ部３５は、それぞれ積層方向Ｄａに延びるようにプレート部３３に対して立設されている。図１に示すように、供給パイプ部３４、および排出パイプ部３５は、筐体１１の一対の貫通穴１１１ａ、１１１ｂに挿通され、その一部が筐体１１の外部まで延出している。

本実施形態の構造体３２を構成するプレート部３３、供給パイプ部３４、および排出パイプ部３５は、同種の金属（例えば、アルミニウム）により構成されている。そして、供給パイプ部３４、および排出パイプ部３５は、ろう付け等の接合技術によりプレート部３３に対して接合されている。

次に、本実施形態のプレート部３３の詳細について、図４を参照して説明する。図４は、プレート部３３の正面図である。なお、図４に示す点線で囲む網掛け部分は、プレート部３３に接する冷却器支持部１１２を示している。

図４に示すように、プレート部３３は、流入側連通穴３３１と流出側連通穴３３２との間に筐体１１の冷却器支持部１１２に支持される支持部位３３ａを有する。また、プレート部３３は、流入側連通穴３３１および流出側連通穴３３２の周囲に供給パイプ部３４および排出パイプ部３５が接続される接続部位３３ｂを有する。

ここで、積層型冷却器３に対して積層方向Ｄａの外力が加わった場合、プレート部３３における供給パイプ部３４および排出パイプ部３５が接続される接続部位３３ｂに対して、曲げ応力が作用する。

そこで、本実施形態では、プレート部３３の接続部位３３ｂにおける積層方向の厚みＴαを、支持部位３３ａにおける積層方向Ｄａの厚みＴβよりも大きくすることで、プレート部３３の接続部位３３ｂにおける曲げ応力に対する強度を確保している。

本実施形態では、一端側冷却管３１１ａを充分に補強するため、プレート部３３の支持部位３３ａの厚みＴβを冷却管３１１の積層方向Ｄａの厚みより大きくしている。このため、本実施形態では、冷却管３１１、支持部位３３ａ、接続部位３３ｂの順に積層方向Ｄａの厚みが大きくなっている。

次に、本実施形態の積層型冷却器３の作動について説明する。積層型冷却器３では、構造体３２の供給パイプ部３４から供給された冷媒が、プレート部３３の流入側連通穴３３１を介して、積層体３１の分配側タンク部３１２に流入する。分配側タンク部３１２に流入した冷媒は、複数の冷却管３１１の流通路を流通する。

この際、複数の冷却管３１１に狭持された発熱体である半導体モジュール２は、複数の冷却管３１１の流通路を流通する冷媒と熱交換する。これにより、半導体モジュール２が冷却される。

複数の冷却管３１１の流通路にて半導体モジュール２と熱交換した冷媒は、集合側タンク部３１３に流入する。そして、集合側タンク部３１３に流入した冷媒は、プレート部３３の流出側連通穴３３２を介して、排出パイプ部３５から排出される。

このように構成される積層型冷却器３は、複数の冷却管３１１の間に発熱体である半導体モジュール２を配置する空間を確保する必要がある。そこで、積層型冷却器３では、例えば、複数の冷却管３１１の間に半導体モジュール２よりも若干大きい厚みを有するスペーサ治具ＳＪを挟み、この状態で、積層方向Ｄａに外力を加えることで、複数の冷却管３１１の間に半導体モジュール２の配置空間を確保している。

ここで、図５は、比較例の積層型冷却器ＣＥの概略構成図である。また、図６は、比較例の積層型冷却器ＣＥに対して積層方向Ｄａに外力を加えた際の状態を示す概略構成図である。

比較例の積層型冷却器ＣＥは、供給パイプ部３４、および排出パイプ部３５を一端側冷却管３１１ａに対して直接接続している点が本実施形態の積層型冷却器３と相違している。なお、説明の便宜状、図５、図６では、比較例の積層型冷却器ＣＥにおける本実施形態の積層型冷却器３と同様の構成について同一の参照符号を付している。

比較例の積層型冷却器ＣＥは、図５に示すように、本実施形態の構造体３２のプレート部３３に相当する構成が設けられておらず、供給パイプ部３４、および排出パイプ部３５が一端側冷却管３１１ａに対して直接接続している。

比較例の積層型冷却器ＣＥに対して、複数の冷却管３１１の間にスペーサ治具ＳＪを挟んだ状態で積層方向Ｄａに外力を加えると、図６に示すように、一端側冷却管３１１ａが変形し、供給パイプ部３４、および排出パイプ部３５が内側に傾倒する。

供給パイプ部３４、および排出パイプ部３５が傾倒すると、例えば、供給パイプ部３４、および排出パイプ部３５を筐体１１のハウジング部１１１の一対の貫通穴１１１ａ、１１１ｂに挿通する際に、一対の貫通穴１１１ａ、１１１ｂと干渉する。この結果、筐体１１に積層型冷却器３を組み付けることができなくなってしまう。このことは、複数の冷却管３１１の間にスペーサ治具ＳＪを挟んだ状態に限らず、複数の冷却管３１１の間に半導体モジュール２を挟んだ状態においても同様である。

これに対して、本実施形態の積層型冷却器３は、一端側冷却管３１１ａと供給パイプ部３４および排出パイプ部３５との間にプレート部３３を介在させる構成としている。このため、図７に示すように、複数の冷却管３１１の間にスペーサ治具ＳＪを挟んだ状態で積層方向Ｄａに外力を加えても、一端側冷却管３１１ａの変形を抑制することができる。

特に、本実施形態の積層型冷却器３は、プレート部３３の接続部位３３ｂの厚みを支持部位３３ａよりも大きくしているので、プレート部３３の接続部位３３ｂにおける曲げ応力に対する強度を充分に確保することができる。このため、複数の冷却管３１１の間にスペーサ治具ＳＪを挟んだ状態で積層方向Ｄａに外力を加えても、供給パイプ部３４および排出パイプ部３５が傾倒してしまうことを抑制することができる。このことは、複数の冷却管３１１の間にスペーサ治具ＳＪを挟んだ状態に限らず、複数の冷却管３１１の間に半導体モジュール２を挟んだ状態においても同様である。

以上説明した本実施形態の積層型冷却器３は、一端側冷却管３１１ａと供給パイプ部３４および排出パイプ部３５との間にプレート部３３が介在する構成となっている。このため、積層型冷却器３に対して積層方向Ｄａの外力が加わったとしても、一端側冷却管３１１ａが変形してしまうことを抑制することができる。

ここで、積層型冷却器３に対して積層方向Ｄａの外力が加わった場合、プレート部３３における供給パイプ部３４および排出パイプ部３５が接続される接続部位３３ｂに対して曲げ応力が作用する。

そこで、本実施形態の積層型冷却器３は、プレート部３３の接続部位３３ｂにおける積層方向Ｄａの厚みＴαを、筐体１１の一部に支持される支持部位３３ａにおける積層方向Ｄａの厚みＴβよりも大きくしている。このため、プレート部３３の接続部位３３ｂにおける曲げ応力に対する強度を充分に確保することができる。

従って、本実施形態の積層型冷却器３によれば、複数の冷却管３１１の積層方向Ｄａに作用する外力によって、供給パイプ部３４や排出パイプ部３５といったパイプ部が傾倒してしまうことを抑制することができる。この結果、供給パイプ部３４や排出パイプ部３５が別部品と干渉してしまうことを防止可能となる。

ここで、本実施形態の如く、プレート部３３を介して、一端側冷却管３１１ａに対して供給パイプ部３４および排出パイプ部３５を接続する場合、各パイプ部３４、３５とプレート部３３との接続部におけるシール性を確保することが重要となる。

ところが、例えば、供給パイプ部３４および排出パイプ部３５とプレート部３３とを電位の異なる異種の金属で構成すると、各部材の間の電位差によって各部材の接続部が腐食してしまうことがある。

そこで、本実施形態の積層型冷却器３では、構造体３２を構成する供給パイプ部３４および排出パイプ部３５とプレート部３３とを同種の金属（例えば、アルミニウム）で構成している。これによれば、供給パイプ部３４および排出パイプ部３５とプレート部３３との電位が同等となるので、プレート部３３、供給パイプ部３４、および排出パイプ部３５の接続部における腐食を抑えることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図８、図９を参照して説明する。本実施形態では、プレート部３３の接続部位３３ｂに供給パイプ部３４および排出パイプ部３５の根元側の部位が挿入された状態で固定する一対の筒状部３３３、３３４が設けられている点が第１実施形態と相違している。

図８に示すように、本実施形態のプレート部３３は、供給パイプ部３４および排出パイプ部３５と接する部位に接続部位３３ｂに供給パイプ部３４および排出パイプ部３５を挿入した状態で固定する一対の筒状部３３３、３３４が設けられている。

一対の筒状部３３３、３３４は、積層方向Ｄａにおいて、供給パイプ部３４および排出パイプ部３５側に向かって突出している。一対の筒状部３３３、３３４は、一方に流入側連通穴３３１が形成され、他方に流出側連通穴３３２が形成されている。

本実施形態のプレート部３３は、図９に示すように、プレート部３３の接続部位３３ｂのうち、積層方向Ｄａの厚みが最も薄い部位の厚みＴαが、支持部位３３ａにおける積層方向Ｄａの厚みＴβよりも大きくなっている。

また、本実施形態では、プレート部３３の支持部位３３ａの厚みＴβを冷却管３１１の積層方向Ｄａの厚みより小さくしている。なお、第１実施形態と同様に、プレート部３３の支持部位３３ａの厚みＴβを冷却管３１１の積層方向Ｄａの厚みより大きくしてもよい。

その他の構成は、第１実施形態と同様である。本実施形態では、第１実施形態と同様に、プレート部３３の接続部位３３ｂの厚みＴαを、支持部位３３ａの厚みＴβよりも大きくしている。このため、プレート部３３の接続部位３３ｂにおける曲げ応力に対する強度を充分に確保することができる。

特に、本実施形態では、供給パイプ部３４および排出パイプ部３５をプレート部３３の一対の筒状部３３３、３３４に対して挿入した状態で固定する構成としている。これによれば、供給パイプ部３４および排出パイプ部３５とプレート部３３との接合強度が大きくなるので、供給パイプ部３４や排出パイプ部３５といったパイプ部の傾倒を一層抑制することが可能となる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について、図１０を参照して説明する。本実施形態では、供給パイプ部３４Ａおよび排出パイプ部３５Ａを樹脂製の筒状部材で構成している点が第１実施形態と相違している。

図１０に示す本実施形態の積層型冷却器３は、構造体３２の構成要素のうち、プレート部３３がアルミニウム等の金属で構成され、供給パイプ部３４Ａおよび排出パイプ部３５Ａが樹脂製の筒状部材で構成されている。

供給パイプ部３４Ａには、プレート部３３の流入側連通穴３３１の内壁に対向する部位にＯリング等のシール部材３４１が配置されている。また、供給パイプ部３４Ａには、プレート部３３の外側の平坦面に対向する部位にもＯリング等のシール部材３４２が配置されている。

同様に、排出パイプ部３５Ａには、プレート部３３の流出側連通穴３３２の内壁に対向する部位にＯリング等のシール部材３５１が配置されている。また、排出パイプ部３５Ａには、プレート部３３の外側の平坦面に対向する部位にもＯリング等のシール部材３５２が配置されている。

その他の構成は、第１実施形態と同様である。本実施形態では、プレート部３３の積層方向Ｄａの厚みが第１実施形態と同様に設定されているので、プレート部３３の接続部位３３ｂにおける曲げ応力に対する強度を充分に確保することができる。

特に、本実施形態では、プレート部３３をアルミニウム等の金属で構成し、供給パイプ部３４Ａおよび排出パイプ部３５Ａを樹脂製の筒状部材で構成している。これによれば、プレート部３３、供給パイプ部３４Ａ、および排出パイプ部３５Ａの接続部における異種金属の接触による腐食を抑えることができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について、図１１を参照して説明する。本実施形態では、構造体３２を構成するプレート部３３と、供給パイプ部３４Ｂおよび排出パイプ部３５Ｂとを電位の異なる異種金属で構成している点が第１実施形態と相違している。

図１１に示す本実施形態の積層型冷却器３は、構造体３２の構成要素のうち、供給パイプ部３４Ｂおよび排出パイプ部３５Ｂがプレート部３３よりも強度的の優れた金属で構成されている。

具体的には、本実施形態では、プレート部３３をアルミニウムで構成し、供給パイプ部３４Ｂおよび排出パイプ部３５Ｂをアルミニウムよりも強度的に優れたステンレスで構成している。なお、プレート部３３と、供給パイプ部３４Ｂおよび排出パイプ部３５Ｂは、供給パイプ部３４Ｂおよび排出パイプ部３５Ｂがプレート部３３よりも強度的の優れた金属で構成されていれば、アルミニウムやステンレス以外の金属で構成されていてもよい。

また、本実施形態の供給パイプ部３４Ｂは、プレート部３３の流入側連通穴３３１に対して圧入した状態で固定されている。同様に、本実施形態の排出パイプ部３５Ｂは、プレート部３３の流出側連通穴３３２に対して圧入した状態で固定されている。

その他の構成は、第１実施形態と同様である。本実施形態では、プレート部３３の積層方向Ｄａの厚みが第１実施形態と同様に設定されているので、プレート部３３の接続部位３３ｂにおける曲げ応力に対する強度を充分に確保することができる。

特に、本実施形態では、供給パイプ部３４Ｂおよび排出パイプ部３５Ｂをプレート部３３よりも強度的の優れた金属で構成している。このため、プレート部３３の接続部位３３ｂにおける曲げ応力に対する強度をより高くすることができるので、供給パイプ部３４や排出パイプ部３５といったパイプ部の傾倒を一層抑制することが可能となる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態について、図１２を参照して説明する。本実施形態では、構造体３２を構成するプレート部３３Ｃと、供給パイプ部３４Ｃおよび排出パイプ部３５Ｃとを一体成形物で構成している点が第１実施形態と相違している。

図１２に示す本実施形態の積層型冷却器３は、構造体３２を構成するプレート部３３Ｃと、供給パイプ部３４Ｃおよび排出パイプ部３５Ｃとを別部材同士の接合ではなく、一体成形物で構成している。本実施形態の供給パイプ部３４Ｃおよび排出パイプ部３５Ｃは、プレート部３３Ｃの接続部位３３ｂから積層方向Ｄａに延伸されている。
このような構造体３２は、アルミニウム等の金属ブロックを切削加工、穴あけ加工等の各種加工を施すことで成形することができる。なお、本実施形態の構造体３２は、第１実施形態と同様に、プレート部３３Ｃの接続部位３３ｂの厚みが、支持部位３３ａの厚みよりも大きくなっている。

また、本実施形態では、複数の冷却管３１１のうち、積層体３１の積層方向Ｄａの他端側に位置する他端側冷却管３１１ｂに対して、積層体３１の内部を流通する冷媒中の気体を外部に導くガス抜き配管４が接続されている。なお、他端側冷却管３１１ｂは、複数の冷却管３１１のうち、構造体３２から最も離れた冷却管である。

その他の構成は、第１実施形態と同様である。本実施形態では、プレート部３３の積層方向Ｄａの厚みが第１実施形態と同様に設定されているので、プレート部３３の接続部位３３ｂにおける曲げ応力に対する強度を充分に確保することができる。

特に、本実施形態では、プレート部３３Ｃと、供給パイプ部３４Ｃおよび排出パイプ部３５Ｃとを別部材同士の接合ではなく、一体成形物で構成している。これによれば、構造体３２のうち、支持部位３３ａの周囲における積層方向Ｄａの厚みが、接続部位３３ｂの厚みに供給パイプ部３４Ｃや排出パイプ部３５Ｃの厚みを加えた厚みとなる。このため、構造体３２のうち、支持部位３３ａの周囲における曲げ応力に対する強度を充分に確保することができる。

また、本実施形態の如く、プレート部３３Ｃと、供給パイプ部３４Ｃおよび排出パイプ部３５Ｃを一体成形物として構成することで、各構成要素の接続部の腐食を抑制することができる。

さらに、本実施形態の如く、構造体３２を１つの部品で構成しているので、積層型冷却器３の部品点数を第１実施形態に比べて少なくすることができる。この結果、部品管理の工数等の削減により、製造コストの低減を図ることが可能となる。

さらにまた、複数の冷却管３１１のうち、他端側冷却管３１１ｂに対してガス抜き配管４を接続する構成としている。これによれば、複数の冷却管３１１の流通路での気体の滞留を防止して、発熱体である半導体モジュール２の冷却能力の向上を図ることができる。なお、ガス抜き配管４からの冷媒漏れを避けるために、ガス抜き配管４が上方に位置するように、積層型冷却器３を搭載することが望ましい。

（第６実施形態）
次に、第２実施形態について、図１３、図１４を参照して説明する。本実施形態では、プレート部３３の支持部位３３ａと一端側冷却管３１１ａとの間に隙間をあけている点が第１実施形態と相違している。

図１３に示すように、本実施形態の電力変換装置１は、積層体３１の一端側冷却管３１１ａと構造体３２のプレート部３３との間に発熱体である半導体モジュール２を配置する隙間をあけた状態で、積層体３１と構造体３２とが接続されている。

ここで、一端側冷却管３１１ａと構造体３２のプレート部３３との間に配置される半導体モジュール２は、片面側だけで冷却されることになる。このため、一端側冷却管３１１ａと構造体３２のプレート部３３との間には、複数の半導体モジュール２のうち、発熱量の小さい発熱体を配置することが望ましい。

図１４に示すように、本実施形態の積層体３１は、プレート部３３の支持部位３３ａと一端側冷却管３１１ａとの間に半導体モジュール２を配置する隙間があいている。この状態で、本実施形態の積層体３１は、プレート部３３の接続部位３３ｂが分配側タンク部３１２および集合側タンク部３１３を介して一端側冷却管３１１ａに接続されている。

ここで、プレート部３３の支持部位３３ａと一端側冷却管３１１ａとの間に発熱体である半導体モジュール２を介在させる構成では、プレート部３３の支持部位３３ａが半導体モジュール２を介して一端側冷却管３１１ａに支持されることになる。これにより、プレート部３３の支持部位３３ａの強度が大きくなる。

これに対して、プレート部３３の接続部位３３ｂは、各タンク部３１２、３１３を介して一端側冷却管３１１ａに接続されるだけなので、その強度が大きくならない。このため、単に、プレート部３３の接続部位３３ｂの厚みを支持部位３３ａの厚みよりも大きくするだけでは、曲げ荷重に対する強度が不足してしまうことが懸念される。

そこで、本実施形態では、接続部位３３ｂの積層方向Ｄａの厚みＴαを、支持部位３３ａにおける積層方向Ｄａの厚みＴβに一端側冷却管３１１ａの積層方向の厚みＴγを加算した厚み（＝Ｔβ＋Ｔγ）よりも大きくしている。

その他の構成は、第１実施形態と同様である。本実施形態では、プレート部３３の積層方向Ｄａの厚みが第１実施形態と同様に設定されているので、プレート部３３の接続部位３３ｂにおける曲げ応力に対する強度を確保することができる。

特に、本実施形態では、積層体３１の一端側冷却管３１１ａと構造体３２のプレート部３３との間に発熱体である半導体モジュール２を配置する隙間をあけた状態で、積層体３１と構造体３２とを接続する構成としている。

これによれば、プレート部３３と一端側冷却管３１１ａとの間に半導体モジュール２を配置することが可能となる。この結果、新たに冷却管３１１を追加することなく、積層型冷却器３で冷却可能な発熱体の数を増やすことができる。

また、本実施形態では、接続部位３３ｂの積層方向Ｄａの厚みＴαを、支持部位３３ａにおける積層方向Ｄａの厚みＴβに一端側冷却管３１１ａの積層方向の厚みＴγを加算した厚みよりも大きくしている。これによれば、プレート部３３と一端側冷却管３１１ａとの間に半導体モジュール２を配置する構成としても、プレート部３３の接続部位３３ｂにおける曲げ荷重に対する強度を充分に確保することができる。

ここで、上述の如く、本実施形態の構成では、接続部位３３ｂの厚みＴαを、支持部位３３ａの厚みＴβに一端側冷却管３１１ａの厚みＴγを加算した厚みよりも大きくすることが望ましいが、これに限定されない。単に、接続部位３３ｂの厚みＴαを、支持部位３３ａの厚みＴβよりも大きくする構成としてもよい。

（他の実施形態）
以上、本開示の実施形態について説明したが、上述の実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のように種々変形可能である。

上述の各実施形態では、車載された電力変換装置１に対して積層型冷却器３を適用する例について説明したが、これに限定されない。例えば、定置型の電力変換装置１に対して積層型冷却器３を適用してもよい。また、積層型冷却器３の適用対象は、電力変換装置に限らず、発熱体を具備する様々な装置に対して広く適用可能である。

上述の第５実施形態の如く、複数の冷却管３１１のうち、他端側冷却管３１１ｂに対してガス抜き配管４を接続する例について説明したが、これに限定されない。例えば、他端側冷却管３１１ｂに対してガス抜き配管４を接続しない構成としてもよい。また、第５実施形態以外の実施形態において、複数の冷却管３１１のうち、他端側冷却管３１１ｂに対してガス抜き配管４を接続するようにしてもよい。

上述の実施形態において、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。

上述の実施形態において、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ない。

上述の実施形態において、構成要素等の形状、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形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。

２ 半導体モジュール（発熱体）
３１ 積層体
３１１ 冷却管
３１１ａ 一端側冷却管
３２ 構造体
３３ プレート部
３３ａ 支持部位
３３ｂ 接続部位
３４ 供給パイプ部
３５ 排出パイプ部

Claims (5)

1. 複数の発熱体（２）を冷却する積層型冷却器であって、
   内部に冷媒の流通路を有する複数の冷却管（３１１）が、隣り合う前記冷却管の間に前記発熱体を配置する隙間があいた状態で積層された積層体（３１）と、
   前記複数の冷却管のうち、前記積層体の積層方向の一端側に位置する一端側冷却管（３１１ａ）に隣接して配置された構造体（３２）と、を備え、
   前記積層体は、前記複数の冷却管それぞれに接続されて冷媒を分配する分配側タンク部（３１２）、および前記複数の冷却管それぞれに接続されて前記流通路を通過した冷媒を集合させる集合側タンク部（３１３）を含んでおり、
   前記構造体は、
   前記積層体の前記分配側タンク部に連通する流入側連通穴（３３１）、および前記積層体の前記集合側タンク部に連通する流出側連通穴（３３２）が形成されたプレート部（３３）と、
   前記流入側連通穴を介して前記複数の冷却管の前記流通路に冷媒を供給する供給パイプ部（３４）と、
   前記流出側連通穴を介して前記複数の冷却管の前記流通路を通過した冷媒を外部に排出する排出パイプ部（３５）と、を有しており、
   前記プレート部は、前記流入側連通穴と前記流出側連通穴との間に前記構造体および前記積層体を収容する筐体（１１）の一部（１１２）に支持される支持部位（３３ａ）、並びに、前記流入側連通穴および前記流出側連通穴の周囲に前記供給パイプ部および前記排出パイプ部が接続される接続部位（３３ｂ）を有しており、
   前記接続部位の前記積層方向の厚みは、前記支持部位の前記積層方向の厚みよりも大きくなっている積層型冷却器。
2. 前記構造体は、前記プレート部、前記供給パイプ部、および前記排出パイプ部が一体成形物として構成されており、
   前記供給パイプ部および前記排出パイプ部は、前記接続部位から前記積層方向に延伸している請求項１に記載の積層型冷却器。
3. 前記構造体は、前記プレート部、前記供給パイプ部、および前記排出パイプ部それぞれが同種の金属で構成されている請求項１または２に記載の積層型冷却器。
4. 前記プレート部は、前記支持部位と前記一端側冷却管との間に前記発熱体を配置する隙間があいた状態で、前記接続部位が前記分配側タンク部および前記集合側タンク部を介して前記一端側冷却管に接続されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の積層型冷却器。
5. 前記接続部位における前記積層方向の厚みは、前記支持部位における前記積層方向の厚みに前記一端側冷却管における前記積層方向の厚みを加算した厚みよりも大きくなっている請求項４に記載の積層型冷却器。

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