リアクトル冷却装置
【課題】温度上昇が大きくなり易い高発熱部であるコイルを備えるリアクトルを効率的に冷却する。
【解決手段】リアクトル冷却装置１０は、コア２およびコイル３を有するリアクトル１と、隣接する少なくとも２つのコイル２の周囲に設けられ、リアクトル１を冷却する冷却媒体が流れる冷却媒体流路５とを備え、隣接する２つのコイル３で挟まれている冷却媒体流路５の断面積は、隣接する２つのコイル２で挟まれていない冷却媒体流路５の断面積よりも大きい。
【解決手段】リアクトル冷却装置１０は、コア２およびコイル３を有するリアクトル１と、隣接する少なくとも２つのコイル２の周囲に設けられ、リアクトル１を冷却する冷却媒体が流れる冷却媒体流路５とを備え、隣接する２つのコイル３で挟まれている冷却媒体流路５の断面積は、隣接する２つのコイル２で挟まれていない冷却媒体流路５の断面積よりも大きい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コア及びコイルを有するリアクトルの冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バッテリの電圧をスイッチのオンオフによって昇圧する昇圧コンバータが車両には備えられている。昇圧コンバータには、鉄心等の磁性体であるコアに、銅線等のコイルを巻き付けたリアクトルが用いられている。このリアクトルにおいては、高周波化、高リップル電流化等により小型化を図っている。そして、リアクトルのコイルを効率的に冷却する技術が開示されている（例えば、特許文献４、６を参照）。
【特許文献１】特許第３６９２７１４号公報
【特許文献２】特開平５−１９０３５９号公報
【特許文献３】特許第２６４５４５９号公報
【特許文献４】特開２００６−４１３５３号公報
【特許文献５】特開２００４−２７３６５７号公報
【特許文献６】特開平１１−２８８８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
高周波化、高リップル電流化等によりリアクトルの小型化を図る反面、発熱密度が高くなり、各部の保証温度を保持することが困難となる。特に、高発熱部であるコイルの温度上昇が大きくなる。リアクトルの温度が、保証温度の上限値近傍となった場合には、出力を制限してリアクトルの発熱を抑えることが一般的となる。出力を制限しない場合、リアクトルの温度が上昇することになるため、リアクトルを効率的に冷却することが望まれる。
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、リアクトルを効率的に冷却することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明においては、上述した課題を解決するために、以下の手段を採用する。すなわち、本発明は、コアおよびコイルを有するリアクトルと、隣接する少なくとも２つの前記コイルの周囲に設けられ、前記リアクトルを冷却する冷却媒体が流れる冷却媒体流路とを備え、隣接する２つの前記コイルで挟まれている前記冷却媒体流路の断面積は、隣接する２つの前記コイルで挟まれていない前記冷却媒体流路の断面積よりも大きいリアクトル冷却装置である。
【０００６】
冷却媒体流路を流れる冷却媒体の流量は、冷却媒体流路の断面積に比例して大きくなる。上記リアクトル冷却装置において、隣接する２つのコイルで挟まれている冷却媒体流路の断面積は、当該コイルで挟まれていない冷却媒体流路の断面積よりも大きい。したがって、隣接する２つのコイルで挟まれている冷却媒体流路を流れる冷却媒体の流量は、当該コイルで挟まれていない冷却媒体流路を流れる冷却媒体の流量よりも大きい。隣接する２つのコイルで挟まれている箇所は、当該コイルで挟まれていない箇所よりも高温度になり易い。冷却媒体流路を流れる冷却媒体の流量が大きくなれば冷却媒体の冷却効果が促進されるため、隣接する２つのコイルで挟まれている箇所をより冷却することができ、リアクトルを効率的に冷却することができる。
【０００７】
また、上記リアクトル冷却装置において、前記冷却媒体流路に接続され、前記冷却媒体
流路に前記冷却媒体を供給する冷却媒体供給流路を更に備え、隣接する２つの前記コイルで挟まれている前記冷却媒体流路内における冷却媒体の流れる方向と、前記冷却媒体供給流路から前記冷却媒体流路への前記冷却媒体が流入する方向とは略同一方向であるようにしてもよい。隣接する２つのコイルで挟まれている冷却媒体流路内における冷却媒体の流れる方向と、前記冷却媒体供給流路から前記冷却媒体流路への前記冷却媒体が流入する方向とが略同一方向である場合、冷却媒体流路内における冷却媒体の圧力損失が少ないため、冷却媒体は隣接する２つのコイルで挟まれている冷却媒体流路を流れ易くなる。その結果、隣接する２つのコイルで挟まれている冷却媒体流路を流れる冷却媒体によって当該コイルをより冷却することができ、リアクトルを効率的に冷却することができる。
【０００８】
また、上記リアクトル冷却装置において、前記冷却媒体流路に接続され、前記冷却媒体流路から前記冷却媒体が排出される冷却媒体排出流路を更に備え、隣接する２つの前記コイルで挟まれている前記冷却媒体流路内における冷却媒体の流れる方向と、前記冷却媒体流路から前記冷却媒体排出流路への前記冷却媒体が排出される方向とは略同一方向であるようにしてもよい。隣接する２つのコイルで挟まれている冷却媒体流路内における冷却媒体の流れる方向と、冷却媒体流路から冷却媒体排出流路への冷却媒体が排出される方向とが略同一方向である場合、冷却媒体流路内における冷却媒体の圧力損失が少ないため、冷却媒体は隣接する２つのコイルで挟まれている冷却媒体流路を流れ易くなる。その結果、隣接する２つのコイルで挟まれている冷却媒体流路を流れる冷却媒体によって当該コイルをより冷却することができ、リアクトルを効率的に冷却することができる。
【０００９】
また、上記リアクトル冷却装置において、前記冷却媒体流路は、絶縁性の積層チューブであり、前記コイルと接するように配置されていてもよい。上記積層チューブは絶縁性であるため、積層チューブとコイルとの間に他の絶縁部材を設ける必要が無く、コイルと接するように絶縁性の積層チューブをコイルの周囲に設けることができ、リアクトル冷却装置の小型化を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るリアクトル冷却装置によれば、リアクトルを効率的に冷却することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本実施形態に係るリアクトル冷却装置の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００１２】
本実施形態に係るリアクトル冷却装置１０の第一の実施例について図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施例に係るリアクトル冷却装置１０が備えるリアクトル１の上面図である。リアクトル１は、鉄心等のＵ字型のコア２に、銅線等のコイル３Ａ、３Ｂを巻き付けて構成されている。より詳細には、リアクトル１は、２つのコア２の端部を対向させて当接し、コア２の湾曲していない直線部分にコイル３Ａ、３Ｂを巻き付けることにより構成されている。
【００１３】
図２は、本実施例に係るリアクトル冷却装置１０の断面図である。コア２には、コア２とコイル３Ａ、３Ｂとを絶縁するためのボビン４が装着されている。コイル３Ａ、３Ｂの周囲には、リアクトル１を冷却するための冷却媒体（冷却液）が流れる冷却媒体流路５が設けられている。冷却媒体流路５の内部を冷却媒体が流れることにより、コイル３Ａ、３Ｂと冷却媒体との間で熱交換が行われ、リアクトル１の冷却が行われる。
【００１４】
冷却媒体流路５には、冷却媒体流路５に冷却媒体を供給するための冷却媒体供給流路６が接続されており、冷却媒体供給流路６から冷却媒体流路５に冷却媒体が供給される。す
なわち、冷却媒体流路５と冷却媒体供給流路６とは連通しており、冷却媒体供給流路６を流れる冷却媒体は冷却媒体流路５に流入する。
【００１５】
冷却媒体流路５には、冷却媒体流路５から冷却媒体を排出するための冷却媒体排出流路７が接続されており、冷却媒体流路５から冷却媒体排出流路７に冷却媒体が排出される。すなわち、冷却媒体流路５と冷却媒体排出流路７とは連通しており、冷却媒体流路５を流れる冷却媒体は冷却媒体排出流路７に流入する。
【００１６】
冷却媒体流路５、冷却媒体供給流路６及び冷却媒体排出流路７は、絶縁性の積層チューブであり、液体や気体を輸送するための管状成形体あるいは管状空間を有する成形体である。積層チューブを冷却媒体流路５として使用した場合、コイル３Ａ、３Ｂと接するように積層チューブをコイル３Ａ、３Ｂの周囲に配置することが可能となる。なお、冷却媒体供給流路６は、図示しないポンプと接続されており、ポンプを駆動させることにより、冷却媒体供給流路６から冷却媒体流路５に冷却媒体が供給され、冷却媒体流路５から冷却媒体排出流路７に冷却媒体が排出される。
【００１７】
図２に示す太矢印は、冷却媒体が冷却媒体供給流路６、冷却媒体流路５及び冷却媒体排出流路７を流れる方向を示している。図２では、冷却媒体供給流路６から冷却媒体流路５へ冷却媒体が流入する方向は縦方向であり、コイル３Ａ、３Ｂの配列方向は横方向である。したがって、冷却媒体供給流路６から冷却媒体流路５へ冷却媒体が流入する方向は、コイル３Ａ、３Ｂの配列方向と交差している。
【００１８】
図２に示すように、コイル３Ａ、３Ｂの間には冷却媒体流路５が設けられている。図２では、コイル３Ａ、３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５は、縦方向に伸長している。したがって、コイル３Ａ、３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５の伸長方向は、コイル３Ａ、３Ｂの配列方向と交差している。また、図２では、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５内における冷却媒体の流れる方向は縦方向である。ここで、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５内における冷却媒体の流れる方向と、冷却媒体供給流路６から冷却媒体流路５へ冷却媒体が流入する方向とは略同一方向である。略同一方向である場合、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５内における冷却媒体の流れる方向と、冷却媒体供給流路６から冷却媒体流路５へ冷却媒体が流入する方向とが異なる場合と比較して、冷却媒体流路５内を流れる冷却媒体の圧力損失が減少する。したがって、冷却媒体は、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５を流れ易くなり、コイル３Ａ、３Ｂを効率的に冷却することができる。
【００１９】
図２では、冷却媒体流路５から冷却媒体排出流路７へ冷却媒体が排出される方向は縦方向である。したがって、冷却媒体流路５から冷却媒体排出流路７へ冷却媒体が排出される方向は、コイル３Ａ、３Ｂの配列方向と交差している。ここで、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５内における冷却媒体の流れる方向と、冷却媒体流路５から冷却媒体排出流路７へ冷却媒体が排出される方向とは略同一方向である。略同一方向である場合、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５内における冷却媒体の流れる方向と、冷却媒体流路５から冷却媒体排出流路７へ冷却媒体が排出される方向とが異なる場合と比較して、冷却媒体流路５内を流れる冷却媒体の圧力損失が減少する。したがって、冷却媒体は、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５を流れ易くなり、コイル３Ａ、３Ｂを効率的に冷却することができる。
【００２０】
図２において、点線ａで示す冷却媒体流路５の幅は、点線ｂで示す冷却媒体流路５の幅よりも広くなっている。すなわち、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５の断面積は、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれていない冷却媒体流路５のうち同方向に設けられている冷却媒体流路５の断面積よりも大きい。そのため、コイル３Ａとコイ
ル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５を流れる冷却媒体の流量は、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれていない冷却媒体流路５のうち同方向に設けられている冷却媒体流路５を流れる冷却媒体の流量より大きい。
【００２１】
コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれていない冷却媒体流路５を流れている冷却媒体は、主にコイル３Ａ又はコイル３Ｂの何れかを冷却することになるが、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５を流れている冷却媒体は、コイル３Ａ及びコイル３Ｂの両方を冷却することになる。すなわち、コイル３Ａ及びコイル３Ｂが発熱する場合、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている箇所の温度は、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれていない箇所の温度よりも高くなる。したがって、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５を流れている冷却媒体の温度は、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれていない冷却媒体流路５を流れている冷却媒体の温度よりも上昇する傾向にある。
【００２２】
冷却媒体流路５を流れる冷却媒体の流量を大きくした場合、コイル３Ａ、３Ｂに対する冷却媒体の冷却効果は促進される。本実施例では、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５を流れる冷却媒体の流量を大きくすることで、リアクトル１を効率的に冷却することが可能となる。また、冷却媒体流路５に積層チューブを用いることにより、コイル３Ａ、３Ｂの近傍に冷却媒体流路５を配置することが可能となる。そして、コイル３Ａ、３Ｂの近傍に配置されている冷却媒体流路５に冷却媒体を流すことで、コイル３Ａ、３Ｂと冷却媒体との間の熱抵抗を小さくすることができ、効率の良い熱伝達が実現できる。
【００２３】
例えば、冷却媒体流路５が絶縁性でない場合、コイル３Ａ、３Ｂと冷却媒体流路５との間に絶縁性の部材を設けることにより、コイル３Ａ、３Ｂと冷却媒体流路５とを絶縁する必要がある。冷却媒体流路５に積層チューブを用いることにより、コイル３Ａ、３Ｂと接するように冷却媒体流路５を配置することが可能となる。本実施例のように、冷却媒体流路５として絶縁性の積層チューブを用いた場合、コイル３Ａ、３Ｂと冷却媒体流路５との間に絶縁性の部材を設ける必要性がなくなり、リアクトル冷却装置１０を小型化することが可能となる。
【００２４】
ここで、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５の断面積と、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれていない冷却媒体流路５のうち同方向に設けられている冷却媒体流路５の断面積との比率は、コイル３Ａ、３Ｂの温度上昇率や、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている箇所の温度上昇率などを考慮して決定すればよい。すなわち、コイル３Ａ、３Ｂの温度上昇率や、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている箇所の温度上昇率を実験又はシミュレーションにより求めておき、上記比率を決定すればよい。
【実施例２】
【００２５】
本実施形態に係るリアクトル冷却装置１０の第二の実施例について図面に基づいて詳細に説明する。本実施例に係るリアクトル冷却装置１０と、上述の第一の実施例に係るリアクトル冷却装置１０との相違点は、本実施例に係るリアクトル冷却装置１０が複数のリアクトル１を備えている点である。他の構成および作用は、上述の第一の実施例と同様である。そこで、同一の構成要素については、上述の第一の実施例と同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２６】
図３は、本実施例に係るリアクトル冷却装置１０の断面図である。図３に示すように、コイル３Ａ、３Ｂ、３Ｃ及び３Ｄが同方向（図３では横方向）に配列されるように、リアクトル１Ａ及びリアクトル１Ｂが配置されている。
【００２７】
図３において、点線ｃで示す冷却媒体流路５の幅は、点線ｄで示す冷却媒体流路５の幅
よりも広くなっている。そのため、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５、コイル３Ｂとコイル３Ｃとで挟まれている冷却媒体流路５、コイル３Ｃとコイル３Ｄとで挟まれている冷却媒体流路５を流れる冷却媒体の流量は、コイル３Ａ〜３Ｄによって挟まれていない冷却媒体流路５を流れる冷却媒体の流量より大きい。このように、各コイル３間で挟まれている冷却媒体流路５を流れる冷却媒体の流量を大きくすることで、リアクトル１を効率的に冷却することが可能となる。
【００２８】
図３では、冷却媒体流路５に接続される冷却媒体供給流路６と冷却媒体流路５に接続される冷却媒体排出流路７とは、対向して配置されている。図３に示す冷却媒体供給流路６及び冷却媒体排出流路７の配置位置は例示であり、冷却媒体供給流路６及び冷却媒体排出流路７を任意の位置に配置してもよい。
【００２９】
例えば、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５の直下位置に冷却媒体供給流路６を配置し、コイルＣとコイルＤとで挟まれている冷却媒体流路５の直下位置に冷却媒体排出流路７を配置してもよい。また、例えば、リアクトル１Ａとリアクトル１Ｂとの間の冷却媒体流路５を中心軸として冷却媒体供給流路６と冷却媒体排出流路７とが対角となるように、冷却媒体供給流路６及び冷却媒体排出流路７を配置してもよい。
【００３０】
さらに、図示しないが、本実施例のリアクトル冷却装置１０は、３つ以上のリアクトル１を備えることも可能である。例えば、３相回路の昇圧コンバータシステムの場合は、リアクトル１を３つ備えているため、本実施例のリアクトル冷却装置１０を使用することにより、複数のリアクトル１を近接して配置することが可能となる。
【実施例３】
【００３１】
本実施形態に係るリアクトル冷却装置１０の第三の実施例について図面に基づいて詳細に説明する。図４は、本実施例に係るリアクトル冷却装置１０の断面図である。本実施例に係るリアクトル冷却装置１０は、コア２とコイル３Ａ、３Ｂとを有するリアクトル１を覆うようにリアクトルケース１１が形成されている。コア２、コイル３Ａ、３Ｂ及びリアクトル１は、上述の第一の実施例に係るリアクトル冷却装置１０と同様である。リアクトルケース１１の上部は開口されており、開口された部分にはポッティング材が充填される。
【００３２】
リアクトルケース１１とコイル３Ａ、３Ｂとの間には絶縁体であるボビン１２が設けられており、ボビン１２によりリアクトルケース１１とコイル３Ａ、３Ｂとの間が絶縁されている。コア２とコイル３Ａ、３Ｂとの間には絶縁体であるボビン４が設けられており、ボビン４によりコア２とコイル３Ａ、３Ｂとの間が絶縁されている。コイル３Ａとコイル３Ｂとの間には、熱伝導性の冷却フィン１３が設けられている。図４では図示しないが、コイル３Ａと冷却フィン１３との間には絶縁体であるボビン１２が設けられ、ボビン１２によりコイル３Ａと冷却フィン１３との間が絶縁される。また、図４では図示しないが、コイル３Ｂと冷却フィン１３との間にも、ボビン１２が設けられ、ボビン１２によりコイル３Ｂと冷却フィン１３との間が絶縁される。
【００３３】
冷却フィン１３はヒートシンク１４と接しており、ヒートシンク１４はリアクトル１の下に配置されている。ヒートシンク１４の内部には、冷却媒体が貫流する内部流路１５が設けられている。コイル３Ａ、３Ｂの熱は、冷却フィン１３を介してヒートシンク１４に伝わり、ヒートシンク１４の内部流路１５を流れる冷却媒体と熱交換される。
【００３４】
図４では、冷却フィン１３は、ヒートシンク１４と接するようにヒートシンク１４の上部に設けられているが、冷却フィン１３の一部をヒートシンク１４に埋設させてもよい。すなわち、ヒートシンク１４の上部に窪みを設け、ヒートシンク１４の上部に設けられた
窪みに冷却フィン１３の一部を埋設させてもよい。冷却フィン１３の一部をヒートシンク１４に埋設させることにより、冷却フィン１３からヒートシンク１４への熱伝達を促進させることができる。
【００３５】
ヒートシンク１４に設けられている内部流路１５の出入口には外部流路が接続されており、冷却媒体は外部流路からヒートシンク１４の内部流路１５に流入する。ヒートシンク１４の内部流路１５に流入した冷却媒体が外部流路に流入することにより、冷却媒体はヒートシンク１４の内部流路１５を貫流する。
【００３６】
開口されたリアクトルケース１１の上部からポッティング材を充填する際、リアクトルケース１１内部におけるコイル３Ａ、３Ｂ及び冷却フィン１３等が存在していない空間をポッティング材が埋めることになる。ポッティング材は絶縁性であるため、ポッティング材をボビン１２の代用部材とすることによりリアクトルケース１１にボビン１２を設けない構造としてもよい。
【００３７】
本実施形態に係るリアクトル冷却装置１０の第三の実施例の変形例について説明する。なお、以下に説明する変形例を可能な限り組み合わせて、本実施形態に係るリアクトル冷却装置１０の第三の実施例に適用してもよい。
【００３８】
＜変形例１＞
本実施形態に係るリアクトル冷却装置１０の第三の実施例を以下のように変形してもよい。本変形例では、図５に示すように、冷却フィン１３に替えてヒートパイプ１６をコイル３Ａとコイル３Ｂとの間に設けるようにする。
【００３９】
ヒートパイプ１６は、菅状成形体又は菅状空間を有する成形体である。図５に示すように、コイル３Ａ、３Ｂの配列方向が横方向である場合、ヒートパイプ１６の長手方向（伸長方向）が縦方向となるように、複数のヒートパイプ１６がコイル３Ａとコイル３Ｂとの間に設けられる。すなわち、複数のヒートパイプ１６の長手方向を同一方向に向けて並列させた場合のヒートパイプ１６の配列方向と、コイル３Ａ、３Ｂの配列方向とが交わるように、複数のヒートパイプ１６がコイル３Ａとコイル３Ｂとの間に設けられる。
【００４０】
ヒートパイプ１６の内部には冷却媒体が密閉された状態で封入されている。図５では図示しないが、コイル３Ａとヒートパイプ１６との間及びコイル３Ｂとヒートパイプ１６との間には、絶縁体であるボビン１２がそれぞれ設けられる。コイル３Ａ、３Ｂの熱は、ヒートパイプ１６及びヒートパイプ１６内部の冷却媒体を介してヒートシンク１４に伝わり、ヒートシンク１４の内部流路１５を流れる冷却媒体と熱交換される。
【００４１】
ヒートパイプ１６は、冷却フィン１３と比較して熱輸送量（熱伝達量）が大きい。そのため、ヒートパイプ１６は、冷却フィン１３と同等の熱輸送量を確保しつつ、冷却フィン１３よりも薄くすることが可能となる。したがって、コイル３Ａとコイル３Ｂとの間の距離を短くすることができ、リアクトル１、リアクトルケース１１及びリアクトル冷却装置１０の小型化を実現できる。
【００４２】
図５では、複数のヒートパイプ１６がコイル３Ａとコイル３Ｂとの間に設けられているが、一つのヒートパイプ１６をコイル３Ａとコイル３Ｂとの間に設けるようにしてもよい。一つのヒートパイプ１６をコイル３Ａとコイル３Ｂとの間に設ける場合、内部に空間を有する板状又は直方体状のヒートパイプ１６を用いればよい。
【００４３】
また、ヒートパイプ１６の一部をヒートシンク１４に埋設させてもよい。すなわち、ヒートシンク１４の上面に窪みを設け、ヒートシンク１４の上面に設けられた窪みにヒート
パイプ１６の一部を埋設させてもよい。ヒートパイプ１６の一部をヒートシンク１４に埋設させることにより、ヒートパイプ１６からヒートシンク１４への熱伝達を促進させることができる。
【００４４】
＜変形例２＞
また、本実施形態に係るリアクトル冷却装置１０の第三の実施例を以下のように変形してもよい。本変形例では、図６に示すように、冷却フィン１３に替えて冷却媒体が流れる中央冷却媒体流路１７をコイル３Ａとコイル３Ｂとの間に設けるようにする。この場合、コイル３Ａ、３Ｂの熱は、中央冷却媒体流路１７を流れる冷却媒体と熱交換される。
【００４５】
本変形例では、中央冷却媒体流路１７とコイル３Ａ、３Ｂとの間には、絶縁体であるボビン１２（図示せず）をそれぞれ設けるが、ボビン１２に替えてポッティング材によって中央冷却媒体流路１７とコイル３Ａ、３Ｂとの間を絶縁するようにしてもよい。
【００４６】
また、中央冷却媒体流路１７の出入口には外部流路が接続されており、冷却媒体は外部流路から中央冷却媒体流路１７に流入する。中央冷却媒体流路１７に流入した冷却媒体が外部流路に流入することにより、冷却媒体は中央冷却媒体流路１７を貫流する。
【００４７】
＜変形例３＞
また、本実施形態に係るリアクトル冷却装置１０の第三の実施例を以下のように変形してもよい。本変形例では、コイル３Ａ、３Ｂの上部に金属製プレートを設けるようにする。金属製プレートは、板状の金属部材である。コイル３Ａ、３Ｂの上部に金属製プレートを設ける場合、金属製プレートの平面がコイル３Ａ、コイル３Ｂの上面と平行となるようにする。金属製プレートは、コイル３Ａ、３Ｂの上面の全部を覆うように成形されたものでもよく、コイル３Ａ、３Ｂの上面の一部を覆うように成形されたものでもよい。
【００４８】
コイル３Ａと金属製プレートとの間及びコイル３Ｂと金属製プレートとの間には、絶縁体であるボビン１２やポッティング材を設けるようにする。金属製プレートの少なくとも一辺は、リアクトルケース１１の内壁面に接続させる。金属プレートの少なくとも一辺をリアクトルケース１１の内壁面に接続させることにより、コイル３Ａ、３Ｂの熱は金属製プレートを介してリアクトルケース１１に伝達される。これにより、リアクトル１の放熱性が向上し、リアクトル１を効率良く冷却することが可能となる。
【００４９】
また、金属製プレートを冷却フィン１３に接続させた状態で、コイル３Ａ、３Ｂの上部に設けるようにしてもよい。この場合、金属製プレートをリアクトルケース１１の内壁面に接続させない状態で、コイル３Ａ、３Ｂの上部に設けるようにしてもよい。コイル３Ａとコイル３Ｂとの間に設けられている冷却フィン１３の一辺を金属製プレートに接続させることにより、コイル３Ａ、３Ｂの熱は金属製プレートを介して冷却フィン１３に伝わる。そして、コイル３Ａ、３Ｂの熱は、冷却フィン１３を介してヒートシンク１４に伝わり、ヒートシンク１４の内部流路１５を流れる冷却媒体と熱交換される。
【００５０】
また、金属製プレートを冷却フィン１３に接続させた場合、金属プレートの少なくとも一辺をリアクトルケース１１の内壁面に接続させてもよい。金属プレートの少なくとも一辺をリアクトルケース１１の内壁面に接続させた場合、コイル３Ａ、３Ｂの熱は金属製プレートを介してリアクトルケース１１にも伝達されることになる。
【００５１】
＜変形例４＞
また、本実施形態に係るリアクトル冷却装置１０の第三の実施例を以下のように変形してもよい。本変形例では、コイル３Ａ、３Ｂの上部にヒートパイプ１６を設けるようにする。ヒートパイプ１６は、菅状成形体又は菅状空間を有する成形体である。ヒートパイプ
１６の内部には冷却媒体が密閉された状態で封入されている。コイル３Ａ、３Ｂの上部に複数のヒートパイプ１６を設ける場合、ヒートパイプ１６の長手方向がコイル３Ａ、３Ｂの上面の広がり方向と平行となるようにする。
【００５２】
コイル３Ａ、３Ｂの上部に複数のヒートパイプ１６を設ける場合、コイル３Ａ、３Ｂの上面の全部を覆うように複数のヒートパイプ１６を設けるようにしてもよいし、コイル３Ａ、３Ｂの上面の一部を覆うように複数のヒートパイプ１６を設けるようにしてもよい。コイル３Ａとヒートパイプ１６との間及びコイル３Ｂとヒートパイプ１６との間には、絶縁体であるボビン１２やポッティング材を設けるようにする。
【００５３】
ヒートパイプ１６の少なくとも一端は、リアクトルケース１１の内壁面に接続させる。ヒートパイプ１６の少なくとも一端をリアクトルケース１１の内壁面に接続させることにより、コイル３Ａ、３Ｂの熱はヒートパイプ１６及びヒートパイプ１６内部の冷却媒体を介してリアクトルケース１１に伝達される。これにより、リアクトル１の放熱性が向上し、リアクトル１を効率良く冷却することが可能となる。
【００５４】
また、一つのヒートパイプ１６をコイル３Ａ、３Ｂの上部に設けるようにしてもよい。一つのヒートパイプ１６をコイル３Ａ、３Ｂの上部に設ける場合、内部に空間を有する板状又は直方体状のヒートパイプ１６を用いればよい。
【実施例４】
【００５５】
本実施形態に係るリアクトル冷却装置１０の第四の実施例について図面に基づいて詳細に説明する。本実施例に係るリアクトル冷却装置１０と、上述の第三の実施例に係るリアクトル冷却装置１０との相違点は、コイルＡ及びコイルＢの側面に冷却媒体が流れる側面冷却媒体流路１８が設けられている点である。他の構成および作用は、上述の第三の実施例と同様である。そこで、同一の構成要素については、上述の第三の実施例と同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５６】
図７に示すように、本実施例に係るリアクトル冷却装置１０には、コイル３Ａ、３Ｂの側面に冷却フィン１３と平行するように側面冷却媒体流路１８が設けられている。側面冷却媒体流路１８には冷却媒体が流れており、コイル３Ａ、３Ｂの熱は側面冷却媒体流路１８を流れる冷却媒体と熱交換される。
【００５７】
側面冷却媒体流路１８の出入口には外部流路が接続されており、冷却媒体は外部流路から側面冷却媒体流路１８に流入する。側面冷却媒体流路１８に流入した冷却媒体が外部流路に流入することにより、冷却媒体は側面冷却媒体流路１８を貫流する。
【００５８】
ヒートシンク１４の内部流路１５に接続する外部流路及び側面冷却媒体流路１８に接続する外部流路は、単一の外部流路から分岐させてもよい。すなわち、冷却媒体を外部流路からヒートシンク１４の内部流路１５及び側面冷却媒体流路１８に並列に流入させるようにしてもよい。
【００５９】
また、ヒートシンク１４の内部流路１５の出口に接続する外部流路を側面冷却媒体流路１８の入口に接続させてもよいし、側面冷却媒体流路１８の出口に接続する外部流路をヒートシンク１４の内部流路１５の入口に接続させてもよい。すなわち、冷却媒体をヒートシンク１４の内部流路１５及び側面冷却媒体流路１８に直列に流入させるようにしてもよい。
【００６０】
＜変形例＞
本実施形態に係るリアクトル冷却装置１０の第四の実施例を以下のように変形してもよ
い。本変形例では、図８に示すように、冷却フィン１３に替えて冷却媒体が流れる中央冷却媒体流路１７をコイル３Ａとコイル３Ｂとの間に設けるようにする。コイル３Ａ、３Ｂの熱は、中央冷却媒体流路１７を流れる冷却媒体と熱交換される。
【００６１】
本変形例では、中央冷却媒体流路１７とコイル３Ａ、３Ｂとの間には、絶縁体であるボビン１２（図示せず）をそれぞれ設けるが、ボビン１２に替えてポッティング材によって中央冷却媒体流路１７とコイル３Ａ、３Ｂとの間を絶縁するようにしてもよい。
【００６２】
中央冷却媒体流路１７の出入口には外部流路が接続されており、冷却媒体は外部流路から中央冷却媒体流路１７に流入する。中央冷却媒体流路１７に流入した冷却媒体が外部流路に流入することにより、冷却媒体は中央冷却媒体流路１７を貫流する。
【００６３】
ヒートシンク１４の内部流路１５に接続する外部流路、側面冷却媒体流路１８に接続する外部流路及び中央冷却媒体流路１７は、単一の外部流路から分岐させてもよい。すなわち、冷却媒体を外部流路からヒートシンク１４の内部流路１５、側面冷却媒体流路１８、中央冷却媒体流路１７に並列に流入させるようにしてもよい。
【００６４】
また、側面冷却媒体流路１８の出口に接続する外部流路を中央冷却媒体流路１７の入口に接続させ、中央冷却媒体流路１７の出口に接続する外部流路をヒートシンク１４の内部流路１５の入口に接続させてもよい。すなわち、冷却媒体を側面冷却媒体流路１８、中央冷却媒体流路１７及びヒートシンク１４の内部流路１５に直列に流入させるようにしてもよい。
【００６５】
なお、上述の第三の実施例に係るリアクトル冷却装置１０における変形例１から変形例４を第四の実施例に係るリアクトル冷却装置１０に適用してもよい。さらに、上述の第三の実施例に係るリアクトル冷却装置１０における変形例１から変形例４を可能な限り組み合わせて第四の実施例に係るリアクトル冷却装置１０に適用してもよい。
【００６６】
上述の第一の実施例から第四の実施に係るリアクトル冷却装置１０が備えるリアクトル１は、Ｕ字型のコア２及びコイル３Ａ、３Ｂで構成されている例を示したが、本実施形態はこれに限定されず、他の形状のコア２でリアクトル１を構成してもよい。例えば、Ｉ字型のコア２及びコイル３でリアクトル１を構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】第一の実施例に係るリアクトル冷却装置が備えるリアクトルの上面図である。
【図２】第一の実施例に係るリアクトル冷却装置の断面図である。
【図３】第二の実施例に係るリアクトル冷却装置の断面図である。
【図４】第三の実施例に係るリアクトル冷却装置の断面図である。
【図５】第三の実施例の変形例に係るリアクトル冷却装置の断面図である。
【図６】第三の実施例の変形例に係るリアクトル冷却装置の断面図である。
【図７】第四の実施例に係るリアクトル冷却装置の断面図である。
【図８】第四の実施例の変形例に係るリアクトル冷却装置の断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１、１Ａ、１Ｂ・・・・リアクトル
２・・・・コア
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ・・・・コイル
４・・・・ボビン
５・・・・冷却媒体流路
６・・・・冷却媒体供給流路
７・・・・冷却媒体排出流路
１０・・・・リアクトル冷却装置
１１・・・・リアクトルケース
１２・・・・ボビン
１３・・・・冷却フィン
１４・・・・ヒートシンク
１５・・・・内部流路
１６・・・・ヒートパイプ
１７・・・・中央冷却媒体流路
１８・・・・側面冷却媒体流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コア及びコイルを有するリアクトルの冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バッテリの電圧をスイッチのオンオフによって昇圧する昇圧コンバータが車両には備えられている。昇圧コンバータには、鉄心等の磁性体であるコアに、銅線等のコイルを巻き付けたリアクトルが用いられている。このリアクトルにおいては、高周波化、高リップル電流化等により小型化を図っている。そして、リアクトルのコイルを効率的に冷却する技術が開示されている（例えば、特許文献４、６を参照）。
【特許文献１】特許第３６９２７１４号公報
【特許文献２】特開平５−１９０３５９号公報
【特許文献３】特許第２６４５４５９号公報
【特許文献４】特開２００６−４１３５３号公報
【特許文献５】特開２００４−２７３６５７号公報
【特許文献６】特開平１１−２８８８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
高周波化、高リップル電流化等によりリアクトルの小型化を図る反面、発熱密度が高くなり、各部の保証温度を保持することが困難となる。特に、高発熱部であるコイルの温度上昇が大きくなる。リアクトルの温度が、保証温度の上限値近傍となった場合には、出力を制限してリアクトルの発熱を抑えることが一般的となる。出力を制限しない場合、リアクトルの温度が上昇することになるため、リアクトルを効率的に冷却することが望まれる。
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、リアクトルを効率的に冷却することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明においては、上述した課題を解決するために、以下の手段を採用する。すなわち、本発明は、コアおよびコイルを有するリアクトルと、隣接する少なくとも２つの前記コイルの周囲に設けられ、前記リアクトルを冷却する冷却媒体が流れる冷却媒体流路とを備え、隣接する２つの前記コイルで挟まれている前記冷却媒体流路の断面積は、隣接する２つの前記コイルで挟まれていない前記冷却媒体流路の断面積よりも大きいリアクトル冷却装置である。
【０００６】
冷却媒体流路を流れる冷却媒体の流量は、冷却媒体流路の断面積に比例して大きくなる。上記リアクトル冷却装置において、隣接する２つのコイルで挟まれている冷却媒体流路の断面積は、当該コイルで挟まれていない冷却媒体流路の断面積よりも大きい。したがって、隣接する２つのコイルで挟まれている冷却媒体流路を流れる冷却媒体の流量は、当該コイルで挟まれていない冷却媒体流路を流れる冷却媒体の流量よりも大きい。隣接する２つのコイルで挟まれている箇所は、当該コイルで挟まれていない箇所よりも高温度になり易い。冷却媒体流路を流れる冷却媒体の流量が大きくなれば冷却媒体の冷却効果が促進されるため、隣接する２つのコイルで挟まれている箇所をより冷却することができ、リアクトルを効率的に冷却することができる。
【０００７】
また、上記リアクトル冷却装置において、前記冷却媒体流路に接続され、前記冷却媒体
流路に前記冷却媒体を供給する冷却媒体供給流路を更に備え、隣接する２つの前記コイルで挟まれている前記冷却媒体流路内における冷却媒体の流れる方向と、前記冷却媒体供給流路から前記冷却媒体流路への前記冷却媒体が流入する方向とは略同一方向であるようにしてもよい。隣接する２つのコイルで挟まれている冷却媒体流路内における冷却媒体の流れる方向と、前記冷却媒体供給流路から前記冷却媒体流路への前記冷却媒体が流入する方向とが略同一方向である場合、冷却媒体流路内における冷却媒体の圧力損失が少ないため、冷却媒体は隣接する２つのコイルで挟まれている冷却媒体流路を流れ易くなる。その結果、隣接する２つのコイルで挟まれている冷却媒体流路を流れる冷却媒体によって当該コイルをより冷却することができ、リアクトルを効率的に冷却することができる。
【０００８】
また、上記リアクトル冷却装置において、前記冷却媒体流路に接続され、前記冷却媒体流路から前記冷却媒体が排出される冷却媒体排出流路を更に備え、隣接する２つの前記コイルで挟まれている前記冷却媒体流路内における冷却媒体の流れる方向と、前記冷却媒体流路から前記冷却媒体排出流路への前記冷却媒体が排出される方向とは略同一方向であるようにしてもよい。隣接する２つのコイルで挟まれている冷却媒体流路内における冷却媒体の流れる方向と、冷却媒体流路から冷却媒体排出流路への冷却媒体が排出される方向とが略同一方向である場合、冷却媒体流路内における冷却媒体の圧力損失が少ないため、冷却媒体は隣接する２つのコイルで挟まれている冷却媒体流路を流れ易くなる。その結果、隣接する２つのコイルで挟まれている冷却媒体流路を流れる冷却媒体によって当該コイルをより冷却することができ、リアクトルを効率的に冷却することができる。
【０００９】
また、上記リアクトル冷却装置において、前記冷却媒体流路は、絶縁性の積層チューブであり、前記コイルと接するように配置されていてもよい。上記積層チューブは絶縁性であるため、積層チューブとコイルとの間に他の絶縁部材を設ける必要が無く、コイルと接するように絶縁性の積層チューブをコイルの周囲に設けることができ、リアクトル冷却装置の小型化を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るリアクトル冷却装置によれば、リアクトルを効率的に冷却することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本実施形態に係るリアクトル冷却装置の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００１２】
本実施形態に係るリアクトル冷却装置１０の第一の実施例について図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施例に係るリアクトル冷却装置１０が備えるリアクトル１の上面図である。リアクトル１は、鉄心等のＵ字型のコア２に、銅線等のコイル３Ａ、３Ｂを巻き付けて構成されている。より詳細には、リアクトル１は、２つのコア２の端部を対向させて当接し、コア２の湾曲していない直線部分にコイル３Ａ、３Ｂを巻き付けることにより構成されている。
【００１３】
図２は、本実施例に係るリアクトル冷却装置１０の断面図である。コア２には、コア２とコイル３Ａ、３Ｂとを絶縁するためのボビン４が装着されている。コイル３Ａ、３Ｂの周囲には、リアクトル１を冷却するための冷却媒体（冷却液）が流れる冷却媒体流路５が設けられている。冷却媒体流路５の内部を冷却媒体が流れることにより、コイル３Ａ、３Ｂと冷却媒体との間で熱交換が行われ、リアクトル１の冷却が行われる。
【００１４】
冷却媒体流路５には、冷却媒体流路５に冷却媒体を供給するための冷却媒体供給流路６が接続されており、冷却媒体供給流路６から冷却媒体流路５に冷却媒体が供給される。す
なわち、冷却媒体流路５と冷却媒体供給流路６とは連通しており、冷却媒体供給流路６を流れる冷却媒体は冷却媒体流路５に流入する。
【００１５】
冷却媒体流路５には、冷却媒体流路５から冷却媒体を排出するための冷却媒体排出流路７が接続されており、冷却媒体流路５から冷却媒体排出流路７に冷却媒体が排出される。すなわち、冷却媒体流路５と冷却媒体排出流路７とは連通しており、冷却媒体流路５を流れる冷却媒体は冷却媒体排出流路７に流入する。
【００１６】
冷却媒体流路５、冷却媒体供給流路６及び冷却媒体排出流路７は、絶縁性の積層チューブであり、液体や気体を輸送するための管状成形体あるいは管状空間を有する成形体である。積層チューブを冷却媒体流路５として使用した場合、コイル３Ａ、３Ｂと接するように積層チューブをコイル３Ａ、３Ｂの周囲に配置することが可能となる。なお、冷却媒体供給流路６は、図示しないポンプと接続されており、ポンプを駆動させることにより、冷却媒体供給流路６から冷却媒体流路５に冷却媒体が供給され、冷却媒体流路５から冷却媒体排出流路７に冷却媒体が排出される。
【００１７】
図２に示す太矢印は、冷却媒体が冷却媒体供給流路６、冷却媒体流路５及び冷却媒体排出流路７を流れる方向を示している。図２では、冷却媒体供給流路６から冷却媒体流路５へ冷却媒体が流入する方向は縦方向であり、コイル３Ａ、３Ｂの配列方向は横方向である。したがって、冷却媒体供給流路６から冷却媒体流路５へ冷却媒体が流入する方向は、コイル３Ａ、３Ｂの配列方向と交差している。
【００１８】
図２に示すように、コイル３Ａ、３Ｂの間には冷却媒体流路５が設けられている。図２では、コイル３Ａ、３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５は、縦方向に伸長している。したがって、コイル３Ａ、３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５の伸長方向は、コイル３Ａ、３Ｂの配列方向と交差している。また、図２では、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５内における冷却媒体の流れる方向は縦方向である。ここで、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５内における冷却媒体の流れる方向と、冷却媒体供給流路６から冷却媒体流路５へ冷却媒体が流入する方向とは略同一方向である。略同一方向である場合、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５内における冷却媒体の流れる方向と、冷却媒体供給流路６から冷却媒体流路５へ冷却媒体が流入する方向とが異なる場合と比較して、冷却媒体流路５内を流れる冷却媒体の圧力損失が減少する。したがって、冷却媒体は、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５を流れ易くなり、コイル３Ａ、３Ｂを効率的に冷却することができる。
【００１９】
図２では、冷却媒体流路５から冷却媒体排出流路７へ冷却媒体が排出される方向は縦方向である。したがって、冷却媒体流路５から冷却媒体排出流路７へ冷却媒体が排出される方向は、コイル３Ａ、３Ｂの配列方向と交差している。ここで、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５内における冷却媒体の流れる方向と、冷却媒体流路５から冷却媒体排出流路７へ冷却媒体が排出される方向とは略同一方向である。略同一方向である場合、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５内における冷却媒体の流れる方向と、冷却媒体流路５から冷却媒体排出流路７へ冷却媒体が排出される方向とが異なる場合と比較して、冷却媒体流路５内を流れる冷却媒体の圧力損失が減少する。したがって、冷却媒体は、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５を流れ易くなり、コイル３Ａ、３Ｂを効率的に冷却することができる。
【００２０】
図２において、点線ａで示す冷却媒体流路５の幅は、点線ｂで示す冷却媒体流路５の幅よりも広くなっている。すなわち、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５の断面積は、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれていない冷却媒体流路５のうち同方向に設けられている冷却媒体流路５の断面積よりも大きい。そのため、コイル３Ａとコイ
ル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５を流れる冷却媒体の流量は、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれていない冷却媒体流路５のうち同方向に設けられている冷却媒体流路５を流れる冷却媒体の流量より大きい。
【００２１】
コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれていない冷却媒体流路５を流れている冷却媒体は、主にコイル３Ａ又はコイル３Ｂの何れかを冷却することになるが、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５を流れている冷却媒体は、コイル３Ａ及びコイル３Ｂの両方を冷却することになる。すなわち、コイル３Ａ及びコイル３Ｂが発熱する場合、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている箇所の温度は、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれていない箇所の温度よりも高くなる。したがって、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５を流れている冷却媒体の温度は、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれていない冷却媒体流路５を流れている冷却媒体の温度よりも上昇する傾向にある。
【００２２】
冷却媒体流路５を流れる冷却媒体の流量を大きくした場合、コイル３Ａ、３Ｂに対する冷却媒体の冷却効果は促進される。本実施例では、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５を流れる冷却媒体の流量を大きくすることで、リアクトル１を効率的に冷却することが可能となる。また、冷却媒体流路５に積層チューブを用いることにより、コイル３Ａ、３Ｂの近傍に冷却媒体流路５を配置することが可能となる。そして、コイル３Ａ、３Ｂの近傍に配置されている冷却媒体流路５に冷却媒体を流すことで、コイル３Ａ、３Ｂと冷却媒体との間の熱抵抗を小さくすることができ、効率の良い熱伝達が実現できる。
【００２３】
例えば、冷却媒体流路５が絶縁性でない場合、コイル３Ａ、３Ｂと冷却媒体流路５との間に絶縁性の部材を設けることにより、コイル３Ａ、３Ｂと冷却媒体流路５とを絶縁する必要がある。冷却媒体流路５に積層チューブを用いることにより、コイル３Ａ、３Ｂと接するように冷却媒体流路５を配置することが可能となる。本実施例のように、冷却媒体流路５として絶縁性の積層チューブを用いた場合、コイル３Ａ、３Ｂと冷却媒体流路５との間に絶縁性の部材を設ける必要性がなくなり、リアクトル冷却装置１０を小型化することが可能となる。
【００２４】
ここで、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５の断面積と、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれていない冷却媒体流路５のうち同方向に設けられている冷却媒体流路５の断面積との比率は、コイル３Ａ、３Ｂの温度上昇率や、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている箇所の温度上昇率などを考慮して決定すればよい。すなわち、コイル３Ａ、３Ｂの温度上昇率や、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている箇所の温度上昇率を実験又はシミュレーションにより求めておき、上記比率を決定すればよい。
【実施例２】
【００２５】
本実施形態に係るリアクトル冷却装置１０の第二の実施例について図面に基づいて詳細に説明する。本実施例に係るリアクトル冷却装置１０と、上述の第一の実施例に係るリアクトル冷却装置１０との相違点は、本実施例に係るリアクトル冷却装置１０が複数のリアクトル１を備えている点である。他の構成および作用は、上述の第一の実施例と同様である。そこで、同一の構成要素については、上述の第一の実施例と同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２６】
図３は、本実施例に係るリアクトル冷却装置１０の断面図である。図３に示すように、コイル３Ａ、３Ｂ、３Ｃ及び３Ｄが同方向（図３では横方向）に配列されるように、リアクトル１Ａ及びリアクトル１Ｂが配置されている。
【００２７】
図３において、点線ｃで示す冷却媒体流路５の幅は、点線ｄで示す冷却媒体流路５の幅
よりも広くなっている。そのため、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５、コイル３Ｂとコイル３Ｃとで挟まれている冷却媒体流路５、コイル３Ｃとコイル３Ｄとで挟まれている冷却媒体流路５を流れる冷却媒体の流量は、コイル３Ａ〜３Ｄによって挟まれていない冷却媒体流路５を流れる冷却媒体の流量より大きい。このように、各コイル３間で挟まれている冷却媒体流路５を流れる冷却媒体の流量を大きくすることで、リアクトル１を効率的に冷却することが可能となる。
【００２８】
図３では、冷却媒体流路５に接続される冷却媒体供給流路６と冷却媒体流路５に接続される冷却媒体排出流路７とは、対向して配置されている。図３に示す冷却媒体供給流路６及び冷却媒体排出流路７の配置位置は例示であり、冷却媒体供給流路６及び冷却媒体排出流路７を任意の位置に配置してもよい。
【００２９】
例えば、コイル３Ａとコイル３Ｂとで挟まれている冷却媒体流路５の直下位置に冷却媒体供給流路６を配置し、コイルＣとコイルＤとで挟まれている冷却媒体流路５の直下位置に冷却媒体排出流路７を配置してもよい。また、例えば、リアクトル１Ａとリアクトル１Ｂとの間の冷却媒体流路５を中心軸として冷却媒体供給流路６と冷却媒体排出流路７とが対角となるように、冷却媒体供給流路６及び冷却媒体排出流路７を配置してもよい。
【００３０】
さらに、図示しないが、本実施例のリアクトル冷却装置１０は、３つ以上のリアクトル１を備えることも可能である。例えば、３相回路の昇圧コンバータシステムの場合は、リアクトル１を３つ備えているため、本実施例のリアクトル冷却装置１０を使用することにより、複数のリアクトル１を近接して配置することが可能となる。
【実施例３】
【００３１】
本実施形態に係るリアクトル冷却装置１０の第三の実施例について図面に基づいて詳細に説明する。図４は、本実施例に係るリアクトル冷却装置１０の断面図である。本実施例に係るリアクトル冷却装置１０は、コア２とコイル３Ａ、３Ｂとを有するリアクトル１を覆うようにリアクトルケース１１が形成されている。コア２、コイル３Ａ、３Ｂ及びリアクトル１は、上述の第一の実施例に係るリアクトル冷却装置１０と同様である。リアクトルケース１１の上部は開口されており、開口された部分にはポッティング材が充填される。
【００３２】
リアクトルケース１１とコイル３Ａ、３Ｂとの間には絶縁体であるボビン１２が設けられており、ボビン１２によりリアクトルケース１１とコイル３Ａ、３Ｂとの間が絶縁されている。コア２とコイル３Ａ、３Ｂとの間には絶縁体であるボビン４が設けられており、ボビン４によりコア２とコイル３Ａ、３Ｂとの間が絶縁されている。コイル３Ａとコイル３Ｂとの間には、熱伝導性の冷却フィン１３が設けられている。図４では図示しないが、コイル３Ａと冷却フィン１３との間には絶縁体であるボビン１２が設けられ、ボビン１２によりコイル３Ａと冷却フィン１３との間が絶縁される。また、図４では図示しないが、コイル３Ｂと冷却フィン１３との間にも、ボビン１２が設けられ、ボビン１２によりコイル３Ｂと冷却フィン１３との間が絶縁される。
【００３３】
冷却フィン１３はヒートシンク１４と接しており、ヒートシンク１４はリアクトル１の下に配置されている。ヒートシンク１４の内部には、冷却媒体が貫流する内部流路１５が設けられている。コイル３Ａ、３Ｂの熱は、冷却フィン１３を介してヒートシンク１４に伝わり、ヒートシンク１４の内部流路１５を流れる冷却媒体と熱交換される。
【００３４】
図４では、冷却フィン１３は、ヒートシンク１４と接するようにヒートシンク１４の上部に設けられているが、冷却フィン１３の一部をヒートシンク１４に埋設させてもよい。すなわち、ヒートシンク１４の上部に窪みを設け、ヒートシンク１４の上部に設けられた
窪みに冷却フィン１３の一部を埋設させてもよい。冷却フィン１３の一部をヒートシンク１４に埋設させることにより、冷却フィン１３からヒートシンク１４への熱伝達を促進させることができる。
【００３５】
ヒートシンク１４に設けられている内部流路１５の出入口には外部流路が接続されており、冷却媒体は外部流路からヒートシンク１４の内部流路１５に流入する。ヒートシンク１４の内部流路１５に流入した冷却媒体が外部流路に流入することにより、冷却媒体はヒートシンク１４の内部流路１５を貫流する。
【００３６】
開口されたリアクトルケース１１の上部からポッティング材を充填する際、リアクトルケース１１内部におけるコイル３Ａ、３Ｂ及び冷却フィン１３等が存在していない空間をポッティング材が埋めることになる。ポッティング材は絶縁性であるため、ポッティング材をボビン１２の代用部材とすることによりリアクトルケース１１にボビン１２を設けない構造としてもよい。
【００３７】
本実施形態に係るリアクトル冷却装置１０の第三の実施例の変形例について説明する。なお、以下に説明する変形例を可能な限り組み合わせて、本実施形態に係るリアクトル冷却装置１０の第三の実施例に適用してもよい。
【００３８】
＜変形例１＞
本実施形態に係るリアクトル冷却装置１０の第三の実施例を以下のように変形してもよい。本変形例では、図５に示すように、冷却フィン１３に替えてヒートパイプ１６をコイル３Ａとコイル３Ｂとの間に設けるようにする。
【００３９】
ヒートパイプ１６は、菅状成形体又は菅状空間を有する成形体である。図５に示すように、コイル３Ａ、３Ｂの配列方向が横方向である場合、ヒートパイプ１６の長手方向（伸長方向）が縦方向となるように、複数のヒートパイプ１６がコイル３Ａとコイル３Ｂとの間に設けられる。すなわち、複数のヒートパイプ１６の長手方向を同一方向に向けて並列させた場合のヒートパイプ１６の配列方向と、コイル３Ａ、３Ｂの配列方向とが交わるように、複数のヒートパイプ１６がコイル３Ａとコイル３Ｂとの間に設けられる。
【００４０】
ヒートパイプ１６の内部には冷却媒体が密閉された状態で封入されている。図５では図示しないが、コイル３Ａとヒートパイプ１６との間及びコイル３Ｂとヒートパイプ１６との間には、絶縁体であるボビン１２がそれぞれ設けられる。コイル３Ａ、３Ｂの熱は、ヒートパイプ１６及びヒートパイプ１６内部の冷却媒体を介してヒートシンク１４に伝わり、ヒートシンク１４の内部流路１５を流れる冷却媒体と熱交換される。
【００４１】
ヒートパイプ１６は、冷却フィン１３と比較して熱輸送量（熱伝達量）が大きい。そのため、ヒートパイプ１６は、冷却フィン１３と同等の熱輸送量を確保しつつ、冷却フィン１３よりも薄くすることが可能となる。したがって、コイル３Ａとコイル３Ｂとの間の距離を短くすることができ、リアクトル１、リアクトルケース１１及びリアクトル冷却装置１０の小型化を実現できる。
【００４２】
図５では、複数のヒートパイプ１６がコイル３Ａとコイル３Ｂとの間に設けられているが、一つのヒートパイプ１６をコイル３Ａとコイル３Ｂとの間に設けるようにしてもよい。一つのヒートパイプ１６をコイル３Ａとコイル３Ｂとの間に設ける場合、内部に空間を有する板状又は直方体状のヒートパイプ１６を用いればよい。
【００４３】
また、ヒートパイプ１６の一部をヒートシンク１４に埋設させてもよい。すなわち、ヒートシンク１４の上面に窪みを設け、ヒートシンク１４の上面に設けられた窪みにヒート
パイプ１６の一部を埋設させてもよい。ヒートパイプ１６の一部をヒートシンク１４に埋設させることにより、ヒートパイプ１６からヒートシンク１４への熱伝達を促進させることができる。
【００４４】
＜変形例２＞
また、本実施形態に係るリアクトル冷却装置１０の第三の実施例を以下のように変形してもよい。本変形例では、図６に示すように、冷却フィン１３に替えて冷却媒体が流れる中央冷却媒体流路１７をコイル３Ａとコイル３Ｂとの間に設けるようにする。この場合、コイル３Ａ、３Ｂの熱は、中央冷却媒体流路１７を流れる冷却媒体と熱交換される。
【００４５】
本変形例では、中央冷却媒体流路１７とコイル３Ａ、３Ｂとの間には、絶縁体であるボビン１２（図示せず）をそれぞれ設けるが、ボビン１２に替えてポッティング材によって中央冷却媒体流路１７とコイル３Ａ、３Ｂとの間を絶縁するようにしてもよい。
【００４６】
また、中央冷却媒体流路１７の出入口には外部流路が接続されており、冷却媒体は外部流路から中央冷却媒体流路１７に流入する。中央冷却媒体流路１７に流入した冷却媒体が外部流路に流入することにより、冷却媒体は中央冷却媒体流路１７を貫流する。
【００４７】
＜変形例３＞
また、本実施形態に係るリアクトル冷却装置１０の第三の実施例を以下のように変形してもよい。本変形例では、コイル３Ａ、３Ｂの上部に金属製プレートを設けるようにする。金属製プレートは、板状の金属部材である。コイル３Ａ、３Ｂの上部に金属製プレートを設ける場合、金属製プレートの平面がコイル３Ａ、コイル３Ｂの上面と平行となるようにする。金属製プレートは、コイル３Ａ、３Ｂの上面の全部を覆うように成形されたものでもよく、コイル３Ａ、３Ｂの上面の一部を覆うように成形されたものでもよい。
【００４８】
コイル３Ａと金属製プレートとの間及びコイル３Ｂと金属製プレートとの間には、絶縁体であるボビン１２やポッティング材を設けるようにする。金属製プレートの少なくとも一辺は、リアクトルケース１１の内壁面に接続させる。金属プレートの少なくとも一辺をリアクトルケース１１の内壁面に接続させることにより、コイル３Ａ、３Ｂの熱は金属製プレートを介してリアクトルケース１１に伝達される。これにより、リアクトル１の放熱性が向上し、リアクトル１を効率良く冷却することが可能となる。
【００４９】
また、金属製プレートを冷却フィン１３に接続させた状態で、コイル３Ａ、３Ｂの上部に設けるようにしてもよい。この場合、金属製プレートをリアクトルケース１１の内壁面に接続させない状態で、コイル３Ａ、３Ｂの上部に設けるようにしてもよい。コイル３Ａとコイル３Ｂとの間に設けられている冷却フィン１３の一辺を金属製プレートに接続させることにより、コイル３Ａ、３Ｂの熱は金属製プレートを介して冷却フィン１３に伝わる。そして、コイル３Ａ、３Ｂの熱は、冷却フィン１３を介してヒートシンク１４に伝わり、ヒートシンク１４の内部流路１５を流れる冷却媒体と熱交換される。
【００５０】
また、金属製プレートを冷却フィン１３に接続させた場合、金属プレートの少なくとも一辺をリアクトルケース１１の内壁面に接続させてもよい。金属プレートの少なくとも一辺をリアクトルケース１１の内壁面に接続させた場合、コイル３Ａ、３Ｂの熱は金属製プレートを介してリアクトルケース１１にも伝達されることになる。
【００５１】
＜変形例４＞
また、本実施形態に係るリアクトル冷却装置１０の第三の実施例を以下のように変形してもよい。本変形例では、コイル３Ａ、３Ｂの上部にヒートパイプ１６を設けるようにする。ヒートパイプ１６は、菅状成形体又は菅状空間を有する成形体である。ヒートパイプ
１６の内部には冷却媒体が密閉された状態で封入されている。コイル３Ａ、３Ｂの上部に複数のヒートパイプ１６を設ける場合、ヒートパイプ１６の長手方向がコイル３Ａ、３Ｂの上面の広がり方向と平行となるようにする。
【００５２】
コイル３Ａ、３Ｂの上部に複数のヒートパイプ１６を設ける場合、コイル３Ａ、３Ｂの上面の全部を覆うように複数のヒートパイプ１６を設けるようにしてもよいし、コイル３Ａ、３Ｂの上面の一部を覆うように複数のヒートパイプ１６を設けるようにしてもよい。コイル３Ａとヒートパイプ１６との間及びコイル３Ｂとヒートパイプ１６との間には、絶縁体であるボビン１２やポッティング材を設けるようにする。
【００５３】
ヒートパイプ１６の少なくとも一端は、リアクトルケース１１の内壁面に接続させる。ヒートパイプ１６の少なくとも一端をリアクトルケース１１の内壁面に接続させることにより、コイル３Ａ、３Ｂの熱はヒートパイプ１６及びヒートパイプ１６内部の冷却媒体を介してリアクトルケース１１に伝達される。これにより、リアクトル１の放熱性が向上し、リアクトル１を効率良く冷却することが可能となる。
【００５４】
また、一つのヒートパイプ１６をコイル３Ａ、３Ｂの上部に設けるようにしてもよい。一つのヒートパイプ１６をコイル３Ａ、３Ｂの上部に設ける場合、内部に空間を有する板状又は直方体状のヒートパイプ１６を用いればよい。
【実施例４】
【００５５】
本実施形態に係るリアクトル冷却装置１０の第四の実施例について図面に基づいて詳細に説明する。本実施例に係るリアクトル冷却装置１０と、上述の第三の実施例に係るリアクトル冷却装置１０との相違点は、コイルＡ及びコイルＢの側面に冷却媒体が流れる側面冷却媒体流路１８が設けられている点である。他の構成および作用は、上述の第三の実施例と同様である。そこで、同一の構成要素については、上述の第三の実施例と同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５６】
図７に示すように、本実施例に係るリアクトル冷却装置１０には、コイル３Ａ、３Ｂの側面に冷却フィン１３と平行するように側面冷却媒体流路１８が設けられている。側面冷却媒体流路１８には冷却媒体が流れており、コイル３Ａ、３Ｂの熱は側面冷却媒体流路１８を流れる冷却媒体と熱交換される。
【００５７】
側面冷却媒体流路１８の出入口には外部流路が接続されており、冷却媒体は外部流路から側面冷却媒体流路１８に流入する。側面冷却媒体流路１８に流入した冷却媒体が外部流路に流入することにより、冷却媒体は側面冷却媒体流路１８を貫流する。
【００５８】
ヒートシンク１４の内部流路１５に接続する外部流路及び側面冷却媒体流路１８に接続する外部流路は、単一の外部流路から分岐させてもよい。すなわち、冷却媒体を外部流路からヒートシンク１４の内部流路１５及び側面冷却媒体流路１８に並列に流入させるようにしてもよい。
【００５９】
また、ヒートシンク１４の内部流路１５の出口に接続する外部流路を側面冷却媒体流路１８の入口に接続させてもよいし、側面冷却媒体流路１８の出口に接続する外部流路をヒートシンク１４の内部流路１５の入口に接続させてもよい。すなわち、冷却媒体をヒートシンク１４の内部流路１５及び側面冷却媒体流路１８に直列に流入させるようにしてもよい。
【００６０】
＜変形例＞
本実施形態に係るリアクトル冷却装置１０の第四の実施例を以下のように変形してもよ
い。本変形例では、図８に示すように、冷却フィン１３に替えて冷却媒体が流れる中央冷却媒体流路１７をコイル３Ａとコイル３Ｂとの間に設けるようにする。コイル３Ａ、３Ｂの熱は、中央冷却媒体流路１７を流れる冷却媒体と熱交換される。
【００６１】
本変形例では、中央冷却媒体流路１７とコイル３Ａ、３Ｂとの間には、絶縁体であるボビン１２（図示せず）をそれぞれ設けるが、ボビン１２に替えてポッティング材によって中央冷却媒体流路１７とコイル３Ａ、３Ｂとの間を絶縁するようにしてもよい。
【００６２】
中央冷却媒体流路１７の出入口には外部流路が接続されており、冷却媒体は外部流路から中央冷却媒体流路１７に流入する。中央冷却媒体流路１７に流入した冷却媒体が外部流路に流入することにより、冷却媒体は中央冷却媒体流路１７を貫流する。
【００６３】
ヒートシンク１４の内部流路１５に接続する外部流路、側面冷却媒体流路１８に接続する外部流路及び中央冷却媒体流路１７は、単一の外部流路から分岐させてもよい。すなわち、冷却媒体を外部流路からヒートシンク１４の内部流路１５、側面冷却媒体流路１８、中央冷却媒体流路１７に並列に流入させるようにしてもよい。
【００６４】
また、側面冷却媒体流路１８の出口に接続する外部流路を中央冷却媒体流路１７の入口に接続させ、中央冷却媒体流路１７の出口に接続する外部流路をヒートシンク１４の内部流路１５の入口に接続させてもよい。すなわち、冷却媒体を側面冷却媒体流路１８、中央冷却媒体流路１７及びヒートシンク１４の内部流路１５に直列に流入させるようにしてもよい。
【００６５】
なお、上述の第三の実施例に係るリアクトル冷却装置１０における変形例１から変形例４を第四の実施例に係るリアクトル冷却装置１０に適用してもよい。さらに、上述の第三の実施例に係るリアクトル冷却装置１０における変形例１から変形例４を可能な限り組み合わせて第四の実施例に係るリアクトル冷却装置１０に適用してもよい。
【００６６】
上述の第一の実施例から第四の実施に係るリアクトル冷却装置１０が備えるリアクトル１は、Ｕ字型のコア２及びコイル３Ａ、３Ｂで構成されている例を示したが、本実施形態はこれに限定されず、他の形状のコア２でリアクトル１を構成してもよい。例えば、Ｉ字型のコア２及びコイル３でリアクトル１を構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】第一の実施例に係るリアクトル冷却装置が備えるリアクトルの上面図である。
【図２】第一の実施例に係るリアクトル冷却装置の断面図である。
【図３】第二の実施例に係るリアクトル冷却装置の断面図である。
【図４】第三の実施例に係るリアクトル冷却装置の断面図である。
【図５】第三の実施例の変形例に係るリアクトル冷却装置の断面図である。
【図６】第三の実施例の変形例に係るリアクトル冷却装置の断面図である。
【図７】第四の実施例に係るリアクトル冷却装置の断面図である。
【図８】第四の実施例の変形例に係るリアクトル冷却装置の断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１、１Ａ、１Ｂ・・・・リアクトル
２・・・・コア
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ・・・・コイル
４・・・・ボビン
５・・・・冷却媒体流路
６・・・・冷却媒体供給流路
７・・・・冷却媒体排出流路
１０・・・・リアクトル冷却装置
１１・・・・リアクトルケース
１２・・・・ボビン
１３・・・・冷却フィン
１４・・・・ヒートシンク
１５・・・・内部流路
１６・・・・ヒートパイプ
１７・・・・中央冷却媒体流路
１８・・・・側面冷却媒体流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアおよびコイルを有するリアクトルと、
隣接する少なくとも２つの前記コイルの周囲に設けられ、前記リアクトルを冷却する冷却媒体が流れる冷却媒体流路とを備え、
隣接する２つの前記コイルで挟まれている前記冷却媒体流路の断面積は、隣接する２つの前記コイルで挟まれていない前記冷却媒体流路の断面積よりも大きいリアクトル冷却装置。
【請求項２】
前記冷却媒体流路に接続され、前記冷却媒体流路に前記冷却媒体を供給する冷却媒体供給流路を更に備え、
隣接する２つの前記コイルで挟まれている前記冷却媒体流路内における冷却媒体の流れる方向と、前記冷却媒体供給流路から前記冷却媒体流路への前記冷却媒体が流入する方向とは略同一方向である請求項１に記載のリアクトル冷却装置。
【請求項３】
前記冷却媒体流路に接続され、前記冷却媒体流路から前記冷却媒体が排出される冷却媒体排出流路を更に備え、
隣接する２つの前記コイルで挟まれている前記冷却媒体流路内における冷却媒体の流れる方向と、前記冷却媒体流路から前記冷却媒体排出流路への前記冷却媒体が排出される方向とは略同一方向である請求項１または２に記載のリアクトル冷却装置。
【請求項４】
前記冷却媒体流路は、絶縁性の積層チューブであり、前記コイルと接するように配置されている請求項１から３のいずれか１項に記載のリアクトル冷却装置。
【請求項１】
コアおよびコイルを有するリアクトルと、
隣接する少なくとも２つの前記コイルの周囲に設けられ、前記リアクトルを冷却する冷却媒体が流れる冷却媒体流路とを備え、
隣接する２つの前記コイルで挟まれている前記冷却媒体流路の断面積は、隣接する２つの前記コイルで挟まれていない前記冷却媒体流路の断面積よりも大きいリアクトル冷却装置。
【請求項２】
前記冷却媒体流路に接続され、前記冷却媒体流路に前記冷却媒体を供給する冷却媒体供給流路を更に備え、
隣接する２つの前記コイルで挟まれている前記冷却媒体流路内における冷却媒体の流れる方向と、前記冷却媒体供給流路から前記冷却媒体流路への前記冷却媒体が流入する方向とは略同一方向である請求項１に記載のリアクトル冷却装置。
【請求項３】
前記冷却媒体流路に接続され、前記冷却媒体流路から前記冷却媒体が排出される冷却媒体排出流路を更に備え、
隣接する２つの前記コイルで挟まれている前記冷却媒体流路内における冷却媒体の流れる方向と、前記冷却媒体流路から前記冷却媒体排出流路への前記冷却媒体が排出される方向とは略同一方向である請求項１または２に記載のリアクトル冷却装置。
【請求項４】
前記冷却媒体流路は、絶縁性の積層チューブであり、前記コイルと接するように配置されている請求項１から３のいずれか１項に記載のリアクトル冷却装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２１８４１７（Ｐ２００９−２１８４１７Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６１２７１（Ｐ２００８−６１２７１）
【出願日】平成２０年３月１１日（２００８．３．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１１日（２００８．３．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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