冷却器
【課題】製造コストの増大を招くことなく冷却性能を向上することができる冷却器を提供すること。
【解決手段】本発明による冷却器１は、電子部品２の被冷却部２ｃを冷却する冷却流路３ｂと、冷却流路３ｂに入口３ｆから冷却媒体を導入する導入流路３ｃと、冷却流路３ｂから冷却媒体を出口３ｇへ排出する排出流路３ｄとを含むとともに、導入流路３ｃ及び排出流路３ｄの少なくともいずれかの流路面積は、所定位置においてよりも、入口３ｆ又は出口３ｇから所定位置よりも遠い位置において大きいことを特徴とする。
【解決手段】本発明による冷却器１は、電子部品２の被冷却部２ｃを冷却する冷却流路３ｂと、冷却流路３ｂに入口３ｆから冷却媒体を導入する導入流路３ｃと、冷却流路３ｂから冷却媒体を出口３ｇへ排出する排出流路３ｄとを含むとともに、導入流路３ｃ及び排出流路３ｄの少なくともいずれかの流路面積は、所定位置においてよりも、入口３ｆ又は出口３ｇから所定位置よりも遠い位置において大きいことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば乗用車、トラック、バス等の車両を始めとした輸送用機器、電力供給設備を含む産業用機器又は家庭用機器に用いられる半導体素子等の電子部品の冷却に適用されて好適な冷却器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＩＰＭ（Intelligent Power Module）等のスイッチング素子つまり半導体素子等の電子部品において、部品相互間又は部位毎に冷却効率が異なることは、電子部品に通電される電流の不均一を招き、保守管理が困難となる等の不都合を招き、一般に好ましくない。このため電子部品を冷却する冷却器においては、冷却に供される冷却媒体を電子部品の冷却対象面の全てに均等に分配することが要求される。
【０００３】
このような冷却器として、例えば特許文献１に記載されたような冷却ジャケットが提案されている。この冷却ジャケットは例えば合成樹脂等の非金属材料の成形によって、長方形板状に形成されている。つまり、縦辺の一方である左辺に沿って導入路が形成され、縦辺の他方である右辺に沿って排出路が形成され、導入路と排出路を横辺方向に複数条に延在する主流路で連通させて、主流路の表面側に電気素子を配置することによって冷却ジャケットが構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１７９７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上述した従来技術の冷却ジャケットにおいては、導入路と排出路が冷却ジャケットの縦辺方向に延びる中空構造であるため、冷却ジャケットを一体成形する場合の難易性が増すこととなる。すなわち製造コストの増大を招く。
【０００６】
あるいは、導入路及び導入路と主流路を連通させる導入連通部分と、排出路と排出路と主流路を連通させる排出連通部分とを、それぞれ冷却ジャケットの本体とは別個の別部品として成形して、冷却ジャケットの本体に嵌め込む構成とした場合には、嵌め込み構造固有の問題として、冷却媒体の通流により別部品の本体に対する移動やずれが発生することが問題となる。このため、別部品の本体への固定のための設計が別途必要となり、これによっても製造コストの増大を招く。
【０００７】
加えて、一体成形又は別部品使用のいずれの手法によっても、導入路と排出路を形成するためには、製造時において、縦辺方向にスライド型を挿入する必要があり、縦辺方向における流路断面の選択自由度が制限され、冷却媒体の通流設計の自由度も制限され、冷却性能を高めることが困難となる。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑み、製造コストの増大を招くことなく冷却性能を向上することができる冷却器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の問題を解決するため、本発明による冷却器は、
電子部品の被冷却部を冷却する冷却流路と、
当該冷却流路に入口から冷却媒体を導入する導入流路と、
前記冷却流路から前記冷却媒体を出口へ排出する排出流路と、を含むとともに、
前記導入流路及び前記排出流路の少なくともいずれかの流路面積は、所定位置においてよりも、前記入口又は前記出口から当該所定位置よりも遠い位置において大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、製造コストの増大を招くことなく冷却性能を向上することができる冷却器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る実施例１の冷却器１の一実施形態を示す模式図である。
【図２】実施例１の冷却器１の一実施形態を示す模式図である。
【図３】実施例１の冷却器１の一実施形態を示す模式図である。
【図４】実施例２の冷却器１１の一実施形態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１に示すように、本実施例１の冷却器１は、デバイス２（電子部品）と、ハウジング３とを含んで構成される。デバイス２は、例えばアルミニウム、銅等の熱伝導性の高い材質からなる長方形板状の冷却板２ａの表面上に、素子２ｂが例えば二行三列を一群として二群実装されている。
【００１４】
素子２ｂ内の発熱部分は冷却板２ａに対して熱伝導可能に接触されており、冷却板２ａの背面側には、背面側に突出するフィンを含むフィンエリア２ｃが形成されている。フィンエリア２ｃを構成するフィンの形状は、必要とされる冷却性能に合致させて、図１には図示しないが、ストレートフィン、オフセットフィン、ウェーブフィン等の適宜の形態が選択され適用されている。
【００１５】
ハウジング３は、例えば合成樹脂によって構成され、図１に示すように、冷却板２ａの背面側に対向する位置に、奥側が第一長辺で手前側が第一短辺をなす第一台形を開口３ａとする凹部を有している。この凹部の底面は、図１に示すように、第一台形の第一短辺よりも短い第二長辺を手前に含み、奥側に第二短辺を有する第二台形を表面とする台形柱状の陸部３ｂを有しており、陸部３ｂの縦方向中央には陸部３ｂよりも表側に突出するランド３ｂａを有している。陸部３ｂ及びランド３ｂａの表面は、ハウジング３の背面に対して平行をなしている。
【００１６】
底面の陸部３ｂが形成されない部分、つまり、図１中の左方に形成される縦方向に細長い溝部３ｃと、右方に形成される縦方向に長い溝部３ｄは、ともに、図１中表側から見て、左右対称の縦方向に細長い奥側の辺が手前側の辺よりも長い第三台形をなす。溝部３ｃと溝部３ｄはともに、手前側の深さよりも奥側の深さを深くするように形成されている。
【００１７】
ハウジング３の開口３ａよりも外側には外枠が長方形状で内枠が第一台形をなす枠部３ｅが形成されており、枠部３ｅの図１中手前側部分の左側には、中空円筒状の入口３ｆが手前側に突出させて一体的に形成され、右側には中空円筒状の出口３ｇが手前側に突出させて一体的に形成されている。入口３ｆの内周面は溝部３ｃと図１中縦方向に連通されており、出口３ｇの内周面は溝部３ｄと図１中縦方向に連通されている。
【００１８】
ハウジング３の枠部３ｅの開口３ａよりも外側の縁部には、例えばＯリングやパッキン等の適宜のシール手段が配設されるシールエリア３ｈが形成されている。枠部３ｅのシールエリア３ｈよりも外側には、縦方向三箇所、横方向二箇所の合計六箇所に、図示しないナットが螺合されるナット穴３ｉが穿設される。デバイス２の冷却板２ａにはナット穴３ｉに対応する六箇所の位置に、図示しないナットが挿通されるとともにナットの頭部が収納される取付穴２ｄが形成されている。
【００１９】
シール手段をシールエリア３ｈに配設した後、上述したハウジング３にデバイス２を、図示しないナットを冷却板２ａの取付穴２ｄから挿入して、ナット穴３ｉにナットを螺合することにより、本実施例１の冷却器１が構成される。冷却器１の陸部３ｂのランド３ｂａを除く部分は冷却流路３ｂを構成し、溝部３ｃは導入流路３ｃを構成し、溝部３ｄは排出流路３ｄを構成する。
【００２０】
冷却器１の入口３ｆは、図示しない冷却装置の導入配管が液密に連結され、出口３ｇは、排出配管が液密に連結されて、冷却器１内には冷却媒体が充填される。なお、冷却媒体は、ＬＬＣ（Long life coolant）、水やエチレングリコール等の適宜の液体であってもよく、空気等の気体であってもよい。冷却装置は、図示しない放熱器、冷却媒体循環用のポンプ、冷却媒体タンク等の循環系統を備えており、冷却媒体がこの循環系統を循環されて、脱熱と放熱が循環系統内で行われるよう構成されている。
【００２１】
すなわち、本実施例１の冷却器１は、デバイス２（電子部品）のフィンエリア２ｃ（被冷却部）を冷却する冷却流路３ｂと、冷却流路３ｂに入口３ｆから冷却媒体を導入する導入流路３ｃと、冷却流路３ｂから冷却媒体を出口３ｇへ排出する排出流路３ｄとを含むとともに、導入流路３ｃ及び排出流路３ｄの少なくともいずれかの流路面積は、所定位置においてよりも、入口３ｆ又は出口３ｇから所定位置よりも遠い位置において大きいこととしている。
【００２２】
本実施例１においては、冷却流路３ｂは、導入流路３ｃに交差する図１中右方向に導入流路３ｃが延在する導入方向Ｉつまり図１中縦方向の手前から奥側に向かう方向に幅を有して延在しており、導入方向Ｉの入口３ｆ寄りの入口側から入口側の反対側つまり図１中奥側まで流路面積は徐々に拡大されることとしている。
【００２３】
さらに本実施例１においては、上述した関係と同様の関係を排出流路３ｄ側においても有している。すなわち、冷却流路３ｂは、排出流路３ｄに交差する方向に排出流路３ｄが延在する排出方向Ｏつまり図１中縦方向の奥側から手前側に向かう方向に幅を有して延在しており、排出方向Ｏの出口３ｇ寄りの出口側から出口側の反対側まで流路面積を徐々に拡大されることとしている。
【００２４】
以上の関係を、ハウジング３のみを表現した図２に示す平面図及び断面図を用いて説明する。図２中左図は、図１に示した冷却器１を表面側から視て示す平面図であり、Ｘは横方向を、Ｙは縦方向を示す。横方向Ｘは冷却流路３ｂの延在方向であり、縦方向Ｙは図１における導入方向Ｉであり、反縦方向Ｙは図１における排出方向Ｏである。
【００２５】
図２中右上段は、図２中左図のＡＡ断面を示し、図２中右中段は、図２中左図のＢＢ断面を示し、図２中右下段は、図２中左図のＣＣ断面を示す。なお、図２中左図において、ＡＡ断面は横方向Ｘに垂直で手前側と奥側の冷却流路３ｂの双方を含む断面であり、ＢＢ断面は縦方向Ｙに垂直で奥側の冷却流路３ｂを含む断面であり、ＣＣ断面は縦方向Ｙに垂直で手前側の冷却流路３ｂを含む断面である。図２左図に示すようにＣＣ断面と、入口３ｆの端部との縦方向Ｙにおける距離を所定距離Ｌとし、入口３ｆの端部から所定距離Ｌ離隔した位置を所定位置Ｐとしている。
【００２６】
図２中右上段に示すように、本実施例１の冷却流路３ｂは、陸部３ｂのランド３ｂａが位置しない部分により構成されており、冷却流路３ｂに冷却媒体を導入する導入流路３ｃは、図２中右中段及び下段に示すように、ＣＣ断面においてよりも、ＢＢ断面において、深さ及び幅の大きいものとして、流路面積を大きいものとしている。これとともに、冷却流路３ｂから冷却媒体を排出する排出流路３ｄについても、ＣＣ断面においてよりも、ＢＢ断面において、深さ及び幅の大きいものとして、流路面積を大きいものとしている。
【００２７】
さらに、図２中左図に示すように、導入流路３ｃの平面図内の形状は台形を深さ方向つまり表裏方向に投影した台形柱状とし、導入流路３ｃの側壁はハウジング３の表面及び裏面に対して垂直としている。同様に、排出流路３ｄも、図２中左図に示すように、台形を深さ方向つまり表裏方向に投影した台形柱状とし、側壁をハウジング３の表面及び裏面に対して垂直としている。
【００２８】
図２に示したハウジング３にデバイス２側のフィンエリア２ｃが組み合わされた状態について、図３に示す平面図及び断面図を用いて説明する。図３中左図は、図１に示した冷却器１を表面側からデバイス２を透かして視て示す平面図であり、図２と同様に、Ｘは横方向を、Ｙは縦方向を示す。図３中右上段は、図３中左図のＡＡ断面を示し、図３中右中段は、図３中左図のＢＢ断面を示し、図３中右下段は、図３中左図のＤＤ断面を示す。
【００２９】
なお、図３中左図において、ＡＡ断面は横方向に垂直で手前側と奥側の冷却流路３ｂの双方とフィンエリア２ｃを含む断面であり、ＢＢ断面は縦方向Ｙに垂直で奥側の冷却流路３ｂとフィンエリア２ｃを含む断面であり、ＤＤ断面は縦方向Ｙに垂直で導入流路３ｃ及び入口３ｆの横方向中央を含む断面である。
【００３０】
図３中右上段に示すように、フィンエリア２ｃの高さに対して、陸部３ｂの表面のハウジング３の表面に対してのオフセット量、つまり窪み量は、冷却流路３ｂからフィンエリア２ｃの被冷却面への冷却媒体の効率的な分配を目的としてのクリアランス量を確保するため、わずかに大きく設定される。
【００３１】
これに対して、図３中右中段に示すように、導入流路３ｃの底面と、排出流路３ｄの底面のハウジング３の表面に対してのオフセット量は、冷却媒体の円滑な運搬、搬送を目的として、フィンエリア２ｃの高さに対して、ある程度大きく設定される。ランド３ｂａについては、デバイス２の冷却板２ａの横方向及び縦方向の中央部近傍を支持することを目的として、枠部３ｅと同一の高さに設定している。
【００３２】
図３中右下段に示すように、導入流路３ｃの深さは、入口３ｆから離隔するにつれて徐々に深くなる形態をなし、入口３ｆから離隔する方向、つまり導入方向に冷却媒体が進行するにあたって、図３では図示しない幅の拡大とも併せて、流路面積は徐々に大きく設定される。
【００３３】
導入流路３ｃを流れる冷却媒体は、図３中右下段に示すように、フィンエリア２ｃの底面側から表面側に向かって案内されながら、冷却流路３ｂ内に導入される。ここで管路内を流れる流体の流量は流速と流路面積の積であって、図３中右下段の矢印の太さに示されるように、入口３ｆに近い側の冷却媒体の速度は、遠い側の冷却媒体の速度よりも高く設定される。
【００３４】
本実施例１の冷却器１によれば、上述した特徴事項を含むことによって、以下のように冷却性能面において有利な作用効果を得ることができる。図３中右下段に示すように、冷却媒体の速度を、導入流路３ｃの流路面積の導入方向への漸次の増大に伴わせて、漸次減少させることによって、図３中左図に示す平面図内において、入口３ｆから冷却流路３ｂを経由して出口３ｇに向かう経路のうち、入口３ｆ及び出口３ｇに近い箇所を経由する経路に、遠い箇所を経由する経路よりもより多くの冷却媒体が導入されてしまうことを防止することができる。換言すれば、入口３ｆ及び出口３ｇから遠い箇所を経由する経路に冷却媒体を導くことができる。
【００３５】
これにより、入口３ｆ及び出口３ｇからの離隔量にかかわらずに冷却媒体の冷却流路３ｂへの供給量を均一化することができる。例えば、図３左図に示すように、入口３ｆからの離隔量が大きい順番に、経路をＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４と定義した場合に、より冷却媒体が流れやすい符号番号の大きい経路から符号番号の小さい経路に冷却媒体を導くことができる。これによって、経路Ｒ１〜Ｒ４のいずれの組合せ相互間においても、冷却媒体の供給量を均一化することができる。
【００３６】
また、排出流路３ｄについて入口３ｆ及び出口３ｇから離隔するに従い流路面積を漸次増大することは、流路面積を排出方向に徐々に小さくすることであって、出口３ｇ近傍の圧力損失を高めることを招く。この圧力損失の増大により冷却媒体の通流抵抗の増大を招き、図３中左図に示す平面図内において、入口３ｆから冷却流路３ｂを経由して出口３ｇに向かう経路のうち、入口３ｆ及び出口３ｇに近い箇所を経由する経路に、遠い箇所を経由する経路よりもより多くの冷却媒体が導入されてしまうことを防止することができる。これにより、入口３ｆ及び出口３ｇからの離隔量にかかわらずに冷却媒体の冷却流路３ｂへの供給量を均一化することができる。
【００３７】
以上述べたように、冷却流路３ｂの入口３ｆ及び出口３ｇからの離隔量の異なる箇所間において冷却媒体の供給量を均一化することによって、冷却流路３ｂ内を流れる冷却媒体によるデバイス２のフィンエリア２ｃの冷却効果も、上述した離隔量にかかわらずに均一化することができる。これによって、デバイス２に実装されたいずれの素子２ｂにおいても均等な冷却を行うことができ、通電電流も均一化することができる。すなわち、冷却器１の冷却性能を高めることができる。
【００３８】
さらに、本実施例１の冷却器１によれば、上述した特徴事項を含むことによって、以下のように製造工程面においても有利な作用効果を得ることができる。つまり、図２中左図に示したように、導入流路３ｃ及び排出流路３ｄの流路面積を縦方向Ｙに向けて漸次増大させるにあたって、導入流路３ｃ及び排出流路３ｄの側壁の形態をハウジング３の表面又は表面に対して垂直な面とし、導入流路３ｃ及び排出流路３ｄについて台形を表裏方向に投影した立体形状とすることにより、本実施例１のハウジング３については、合成樹脂を図２中の紙面方向の一方向のプレス成形によって構成することができる。また、プレス成形において用いられる、ハウジング３の凹部に対応する凸形状を有する雄型を抜く工程をより容易にすることができる。
【００３９】
すなわち、本実施例１においては、上述したような流路面積の調節及び設定を、成形が容易な合成樹脂により構成されるハウジング３側のみの変更で行うことができ、デバイス２側については変更する必要がない。このため、設計変更の負荷や、製造工程の増大や複雑化等のコストアップを招くことがない。
【００４０】
特に特許文献１に示された従来技術においては、導入路と排出路を形成するための円柱形状のスライド型を、入口及び出口から挿入した上でプレス成形を行い、プレス成形後にスライド型を抜く必要があったことから、製造工程の増大を招きコストアップの増大を招いていた。これとともに、従来技術においては、流路面積はスライド型を導入方向又は排出方向において同一とせざるを得ない制約を有していた。本実施例１においては、この双方を解消した上で、冷却効率の向上を図ることができる。
【００４１】
加えて、本実施例１によれば、従来技術に示されたものに比べて、導入流路３ｃから冷却流路３ｂへの連通部として表裏方向に貫通する貫通穴を設けることをも廃することができる。すなわち、この観点においても構造を単純化し、製造工程の増大を防止して、コストダウンと図ることができる。また、連通部を別途含む必要もないため、別部品をハウジング３に対して冷却媒体の通流に対して耐久性を有して固定するという対策も講じる必要がない。
【００４２】
さらに、本実施例１によれば、冷却器１の入口３ｆは、図示しない冷却装置の導入配管が液密に連結され、出口３ｇは、排出配管が液密に連結されて、かつ、入口３ｆ及び出口３ｇは同一方向に枠部３ｅに対して突出する形態であるため、冷却装置の配管をより効率的に配置することができる。つまり、図示しない放熱器、冷却媒体循環用のポンプ、冷却媒体タンク等の循環系統の配策に当たりより有利な形態を提供することができる。
【００４３】
上述した実施例１においては、導入流路３ｃ及び排出流路３ｄを、図２左図中縦方向Ｙ全般に亘って徐々に増大させる形態としているが、局所的に増大させる形態とすることもできる。以下それについての実施例２について述べる。以下の説明において、実施例１に示したものと同一又は類似の構成要素については同一の符号を付して、重複する説明は割愛する。
【実施例２】
【００４４】
本実施例２の冷却器１１の実施例１に対する相違点について、ハウジング３のみを表現した平面図と、フィンエリア２ｃを含んで示す断面図である図４を用いて説明する。図４中上図は、本実施例２の冷却器１１を表面側から視て示す平面図であり、図４中下図は、図４中上図のＥＥ断面を示す。なお、図４中上図において、ＥＥ断面は横方向に垂直で冷却流路３ｂ及び入口３ｆの横方向中央を含む断面である。
【００４５】
本実施例２において、冷却流路３ｂに冷却媒体を導入する導入流路３ｃは、図４中下図に示すように、横方向に突出する突起３ｃａ、３ｃｂを含み、縦方向において突起３ｃａ、３ｃｂの部分を除き、流路面積を均一なものとしている。これとともに、冷却流路３ｂから冷却媒体を排出する排出流路３ｄについても、横方向に突出する突起３ｄａ、３ｄｂを含み、縦方向において突起３ｄａ、３ｄｂの部分を除き、流路面積を均一なものとしている。
【００４６】
さらに、図４中上図に示すように、導入流路３ｃの平面図内の形状は縦方向に細長い長方形を深さ方向つまり表裏方向に投影した直方体状とし、導入流路３ｃの側壁はハウジング３の表面及び裏面に対して垂直としている。同様に、排出流路３ｄも、図４中上図に示すように、細長い長方形を深さ方向つまり表裏方向に投影した直方体状とし、側壁をハウジング３の表面及び裏面に対して垂直としている。
【００４７】
図４に示すように本実施例２においても、デバイス２（電子部品）のフィンエリア２ｃ（被冷却部）を冷却する冷却流路３ｂと、冷却流路３ｂに入口３ｆから冷却媒体を導入する導入流路３ｃと、冷却流路３ｂから冷却媒体を出口３ｇへ排出する排出流路３ｄとを含むとともに、導入流路２ｃ及び排出流路３ｄの少なくともいずれかの流路面積は、突起３ｃａ、３ｃｂ又は３ｄａ、３ｄｂが配置される所定位置においてよりも、入口３ｆ又は出口３ｇから所定位置よりも所定範囲において遠い位置において大きいこととしている。
【００４８】
すなわち、本実施例２においては、所定位置において流路面積を縮小する縮小部として、突起３ｃａ、３ｃｂ及び３ｄａ、３ｄｂを含むこととしている。ここで、突起３ｃａ、３ｃｂ、突起３ｄａ、３ｄｂの形状については、図４中上図に示すように、導入流路２ｃ又は排出流路３ｄをなす側壁を一側面とする三角柱状又は楔柱状としている。この三角柱状又は楔柱状の上述した一側面以外の二側面についても、ハウジング３の表面又は背面に対して垂直をなすものとしている。
【００４９】
より具体的には冷却流路３ｂは、導入流路３ｃに交差する方向に導入流路３ｃが延在する導入方向に幅を有して二列（複数列）延在しており、突起３ｃａ、３ｃｂ（縮小部）は二列（複数列）の冷却流路３ｂにそれぞれ対応して設けられる。突起３ｃａについては枠部３ｅに隣接させて設け、突起３ｃｂについてはランド３ｂａに隣接させて設けている。
【００５０】
さらに、冷却流路３ｂは、排出流路３ｄに交差する方向に排出流路３ｄが延在する排出方向に幅を有して二列（複数列）延在しており、突起３ｄａ、３ｄｂ（縮小部）は二列（複数列）の冷却流路３ｂにそれぞれ対応して設けられる。突起３ｄｂについては枠部３ｅに隣接させて設け、突起３ｄａについてはランド３ｂａに隣接させて設けている。
【００５１】
本実施例２の冷却器１１によれば、上述した特徴事項を含むことによって、以下のように冷却性能面において有利な作用効果を得ることができる。図４下図に示すように、冷却媒体の速度を、導入流路３ｃの流路面積の導入方向において、冷却流路２ｂへの導入直前における増大に伴わせて、減少させることによって、図４中上図に示す平面図内において、入口３ｆから冷却流路３ｂを経由して出口３ｇに向かうコの字状の経路のうち、入口３ｆ及び出口３ｇに近い箇所を経由する経路に、遠い箇所を経由する経路よりもより多くの冷却媒体が導入されてしまうことを防止することができる。
【００５２】
これにより、実施例１と同様に、入口３ｆ及び出口３ｇからの離隔量にかかわらずに冷却媒体の冷却流路３ｂへの供給量を均一化することができる。また、排出流路３ｄについて出口３ｇ近傍及びランド３ｂａ近傍で流路面積を減少することは、出口３ｇ近傍及びランド３ｂａ近傍の圧力損失を高めることを招く。この圧力損失の増大により冷却媒体の通流抵抗の増大を招き、入口３ｆから冷却流路３ｂを経由して出口３ｇに向かう経路のうち、入口３ｆ及び出口３ｇに近い箇所を経由する経路に、遠い箇所を経由する経路よりもより多くの冷却媒体が導入されてしまうことを防止することができる。これにより、入口３ｆ及び出口３ｇからの離隔量にかかわらずに冷却媒体の冷却流路３ｂへの供給量を均一化することができる。
【００５３】
すなわち実施例２においても、冷却流路３ｂの入口３ｆ及び出口３ｇからの離隔量の異なる箇所間において冷却媒体の供給量を均一化することができ、これによって、冷却流路３ｂ内を流れる冷却媒体によるデバイス２のフィンエリア２ｃの冷却効果も、上述した離隔量にかかわらずに均一化することができる。つまり、実施例１と同様に、デバイス２に実装されたいずれの素子２ｂにおいても均等な冷却を行うことができ、通電電流も均一化することができ、冷却器１１の冷却性能を高めることができる。
【００５４】
本実施例２の冷却器１１によっても実施例１と同様に、上述した特徴事項を含むことによって、以下のように製造工程面においても有利な作用効果を得ることができる。つまり、図４上図に示したように、突起３ｃａ、３ｃｂ、３ｄａ、３ｄｂと、導入流路３ｃ及び排出流路３ｄの側壁の形態をハウジング３の表面又は表面に対して垂直な面とすることにより、本実施例２のハウジング３についても、合成樹脂を図４中上図の紙面方向の一方向のプレス成形によって成型することができる。
【００５５】
つまり、本実施例２においても、上述したような流路面積の調節及び設定を、成形が容易な合成樹脂により構成されるハウジング３側のみの変更で行うことができ、デバイス２側については変更する必要をなくすことができ、設計変更の負荷や、製造工程の増大等のコストアップを招くことを防止できる。この他本実施例２においても、特許文献１に示された従来技術に対する優位性は実施例１で述べたものと同様に得られる。
【００５６】
以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。
【００５７】
例えば、実施例１において、流路面積を設定するにあたって、導入流路３ｃ及び排出流路３ｄの深さ及び幅をともに調節しているが、深さ又は幅のみの調節とすることももちろん可能である。増加形態についてもリニアに増大させることのみならず、二次関数その他の関数に基づいて増大させることも可能である。
【００５８】
また、実施例１において、図２中左図に示した左右対称の台形についてもあくまで例示的なものであり、左右非対称で例えば、入口３ｆ及び出口３ｇと反対側に直角を有する台形状としてもよい。この場合においては、シール手段の形態を四角形状とし従来技術と共通化することができる。デバイス２内の素子２ｂの設置態様もあくまで例示であり、縦方向Ｙに二群に分けずに均等配置することも可能であって、この場合においてはハウジング３のランド３ｂａについては省略することも可能である。
【００５９】
また、実施例２において、図４中上図においては、突起３ｃａ、３ｃｂ、３ｄａ、３ｄｂについて横方向に突出する形態を示したが、底面から表方向に突出する形態としてもよい。この場合においても、図４中紙面方向における一方向のプレス成形により、ハウジング３を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、冷却器に関するものであり、製造コストの増大を招くことなく冷却性能を向上することができる冷却器を提供することができるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用して有益なものである。もちろん車両以外の家庭用機器、産業用機器に用いられる冷却器に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 冷却器
２ デバイス（電子部品）
２ａ 冷却板
２ｂ 素子
２ｃ フィンエリア（被冷却部）
２ｄ 取付穴
３ ハウジング
３ａ 開口
３ｂ 陸部（冷却流路）
３ｂａ ランド
３ｃ 溝部（導入流路）
３ｄ 溝部（排出流路）
３ｅ 枠部
３ｆ 入口
３ｇ 出口
３ｈ シールエリア
３ｉ ナット穴
１１ 冷却器
３ｃａ 突起（縮小部）
３ｃｂ 突起
３ｄａ 突起
３ｄｂ 突起
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば乗用車、トラック、バス等の車両を始めとした輸送用機器、電力供給設備を含む産業用機器又は家庭用機器に用いられる半導体素子等の電子部品の冷却に適用されて好適な冷却器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＩＰＭ（Intelligent Power Module）等のスイッチング素子つまり半導体素子等の電子部品において、部品相互間又は部位毎に冷却効率が異なることは、電子部品に通電される電流の不均一を招き、保守管理が困難となる等の不都合を招き、一般に好ましくない。このため電子部品を冷却する冷却器においては、冷却に供される冷却媒体を電子部品の冷却対象面の全てに均等に分配することが要求される。
【０００３】
このような冷却器として、例えば特許文献１に記載されたような冷却ジャケットが提案されている。この冷却ジャケットは例えば合成樹脂等の非金属材料の成形によって、長方形板状に形成されている。つまり、縦辺の一方である左辺に沿って導入路が形成され、縦辺の他方である右辺に沿って排出路が形成され、導入路と排出路を横辺方向に複数条に延在する主流路で連通させて、主流路の表面側に電気素子を配置することによって冷却ジャケットが構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１７９７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上述した従来技術の冷却ジャケットにおいては、導入路と排出路が冷却ジャケットの縦辺方向に延びる中空構造であるため、冷却ジャケットを一体成形する場合の難易性が増すこととなる。すなわち製造コストの増大を招く。
【０００６】
あるいは、導入路及び導入路と主流路を連通させる導入連通部分と、排出路と排出路と主流路を連通させる排出連通部分とを、それぞれ冷却ジャケットの本体とは別個の別部品として成形して、冷却ジャケットの本体に嵌め込む構成とした場合には、嵌め込み構造固有の問題として、冷却媒体の通流により別部品の本体に対する移動やずれが発生することが問題となる。このため、別部品の本体への固定のための設計が別途必要となり、これによっても製造コストの増大を招く。
【０００７】
加えて、一体成形又は別部品使用のいずれの手法によっても、導入路と排出路を形成するためには、製造時において、縦辺方向にスライド型を挿入する必要があり、縦辺方向における流路断面の選択自由度が制限され、冷却媒体の通流設計の自由度も制限され、冷却性能を高めることが困難となる。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑み、製造コストの増大を招くことなく冷却性能を向上することができる冷却器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の問題を解決するため、本発明による冷却器は、
電子部品の被冷却部を冷却する冷却流路と、
当該冷却流路に入口から冷却媒体を導入する導入流路と、
前記冷却流路から前記冷却媒体を出口へ排出する排出流路と、を含むとともに、
前記導入流路及び前記排出流路の少なくともいずれかの流路面積は、所定位置においてよりも、前記入口又は前記出口から当該所定位置よりも遠い位置において大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、製造コストの増大を招くことなく冷却性能を向上することができる冷却器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る実施例１の冷却器１の一実施形態を示す模式図である。
【図２】実施例１の冷却器１の一実施形態を示す模式図である。
【図３】実施例１の冷却器１の一実施形態を示す模式図である。
【図４】実施例２の冷却器１１の一実施形態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１に示すように、本実施例１の冷却器１は、デバイス２（電子部品）と、ハウジング３とを含んで構成される。デバイス２は、例えばアルミニウム、銅等の熱伝導性の高い材質からなる長方形板状の冷却板２ａの表面上に、素子２ｂが例えば二行三列を一群として二群実装されている。
【００１４】
素子２ｂ内の発熱部分は冷却板２ａに対して熱伝導可能に接触されており、冷却板２ａの背面側には、背面側に突出するフィンを含むフィンエリア２ｃが形成されている。フィンエリア２ｃを構成するフィンの形状は、必要とされる冷却性能に合致させて、図１には図示しないが、ストレートフィン、オフセットフィン、ウェーブフィン等の適宜の形態が選択され適用されている。
【００１５】
ハウジング３は、例えば合成樹脂によって構成され、図１に示すように、冷却板２ａの背面側に対向する位置に、奥側が第一長辺で手前側が第一短辺をなす第一台形を開口３ａとする凹部を有している。この凹部の底面は、図１に示すように、第一台形の第一短辺よりも短い第二長辺を手前に含み、奥側に第二短辺を有する第二台形を表面とする台形柱状の陸部３ｂを有しており、陸部３ｂの縦方向中央には陸部３ｂよりも表側に突出するランド３ｂａを有している。陸部３ｂ及びランド３ｂａの表面は、ハウジング３の背面に対して平行をなしている。
【００１６】
底面の陸部３ｂが形成されない部分、つまり、図１中の左方に形成される縦方向に細長い溝部３ｃと、右方に形成される縦方向に長い溝部３ｄは、ともに、図１中表側から見て、左右対称の縦方向に細長い奥側の辺が手前側の辺よりも長い第三台形をなす。溝部３ｃと溝部３ｄはともに、手前側の深さよりも奥側の深さを深くするように形成されている。
【００１７】
ハウジング３の開口３ａよりも外側には外枠が長方形状で内枠が第一台形をなす枠部３ｅが形成されており、枠部３ｅの図１中手前側部分の左側には、中空円筒状の入口３ｆが手前側に突出させて一体的に形成され、右側には中空円筒状の出口３ｇが手前側に突出させて一体的に形成されている。入口３ｆの内周面は溝部３ｃと図１中縦方向に連通されており、出口３ｇの内周面は溝部３ｄと図１中縦方向に連通されている。
【００１８】
ハウジング３の枠部３ｅの開口３ａよりも外側の縁部には、例えばＯリングやパッキン等の適宜のシール手段が配設されるシールエリア３ｈが形成されている。枠部３ｅのシールエリア３ｈよりも外側には、縦方向三箇所、横方向二箇所の合計六箇所に、図示しないナットが螺合されるナット穴３ｉが穿設される。デバイス２の冷却板２ａにはナット穴３ｉに対応する六箇所の位置に、図示しないナットが挿通されるとともにナットの頭部が収納される取付穴２ｄが形成されている。
【００１９】
シール手段をシールエリア３ｈに配設した後、上述したハウジング３にデバイス２を、図示しないナットを冷却板２ａの取付穴２ｄから挿入して、ナット穴３ｉにナットを螺合することにより、本実施例１の冷却器１が構成される。冷却器１の陸部３ｂのランド３ｂａを除く部分は冷却流路３ｂを構成し、溝部３ｃは導入流路３ｃを構成し、溝部３ｄは排出流路３ｄを構成する。
【００２０】
冷却器１の入口３ｆは、図示しない冷却装置の導入配管が液密に連結され、出口３ｇは、排出配管が液密に連結されて、冷却器１内には冷却媒体が充填される。なお、冷却媒体は、ＬＬＣ（Long life coolant）、水やエチレングリコール等の適宜の液体であってもよく、空気等の気体であってもよい。冷却装置は、図示しない放熱器、冷却媒体循環用のポンプ、冷却媒体タンク等の循環系統を備えており、冷却媒体がこの循環系統を循環されて、脱熱と放熱が循環系統内で行われるよう構成されている。
【００２１】
すなわち、本実施例１の冷却器１は、デバイス２（電子部品）のフィンエリア２ｃ（被冷却部）を冷却する冷却流路３ｂと、冷却流路３ｂに入口３ｆから冷却媒体を導入する導入流路３ｃと、冷却流路３ｂから冷却媒体を出口３ｇへ排出する排出流路３ｄとを含むとともに、導入流路３ｃ及び排出流路３ｄの少なくともいずれかの流路面積は、所定位置においてよりも、入口３ｆ又は出口３ｇから所定位置よりも遠い位置において大きいこととしている。
【００２２】
本実施例１においては、冷却流路３ｂは、導入流路３ｃに交差する図１中右方向に導入流路３ｃが延在する導入方向Ｉつまり図１中縦方向の手前から奥側に向かう方向に幅を有して延在しており、導入方向Ｉの入口３ｆ寄りの入口側から入口側の反対側つまり図１中奥側まで流路面積は徐々に拡大されることとしている。
【００２３】
さらに本実施例１においては、上述した関係と同様の関係を排出流路３ｄ側においても有している。すなわち、冷却流路３ｂは、排出流路３ｄに交差する方向に排出流路３ｄが延在する排出方向Ｏつまり図１中縦方向の奥側から手前側に向かう方向に幅を有して延在しており、排出方向Ｏの出口３ｇ寄りの出口側から出口側の反対側まで流路面積を徐々に拡大されることとしている。
【００２４】
以上の関係を、ハウジング３のみを表現した図２に示す平面図及び断面図を用いて説明する。図２中左図は、図１に示した冷却器１を表面側から視て示す平面図であり、Ｘは横方向を、Ｙは縦方向を示す。横方向Ｘは冷却流路３ｂの延在方向であり、縦方向Ｙは図１における導入方向Ｉであり、反縦方向Ｙは図１における排出方向Ｏである。
【００２５】
図２中右上段は、図２中左図のＡＡ断面を示し、図２中右中段は、図２中左図のＢＢ断面を示し、図２中右下段は、図２中左図のＣＣ断面を示す。なお、図２中左図において、ＡＡ断面は横方向Ｘに垂直で手前側と奥側の冷却流路３ｂの双方を含む断面であり、ＢＢ断面は縦方向Ｙに垂直で奥側の冷却流路３ｂを含む断面であり、ＣＣ断面は縦方向Ｙに垂直で手前側の冷却流路３ｂを含む断面である。図２左図に示すようにＣＣ断面と、入口３ｆの端部との縦方向Ｙにおける距離を所定距離Ｌとし、入口３ｆの端部から所定距離Ｌ離隔した位置を所定位置Ｐとしている。
【００２６】
図２中右上段に示すように、本実施例１の冷却流路３ｂは、陸部３ｂのランド３ｂａが位置しない部分により構成されており、冷却流路３ｂに冷却媒体を導入する導入流路３ｃは、図２中右中段及び下段に示すように、ＣＣ断面においてよりも、ＢＢ断面において、深さ及び幅の大きいものとして、流路面積を大きいものとしている。これとともに、冷却流路３ｂから冷却媒体を排出する排出流路３ｄについても、ＣＣ断面においてよりも、ＢＢ断面において、深さ及び幅の大きいものとして、流路面積を大きいものとしている。
【００２７】
さらに、図２中左図に示すように、導入流路３ｃの平面図内の形状は台形を深さ方向つまり表裏方向に投影した台形柱状とし、導入流路３ｃの側壁はハウジング３の表面及び裏面に対して垂直としている。同様に、排出流路３ｄも、図２中左図に示すように、台形を深さ方向つまり表裏方向に投影した台形柱状とし、側壁をハウジング３の表面及び裏面に対して垂直としている。
【００２８】
図２に示したハウジング３にデバイス２側のフィンエリア２ｃが組み合わされた状態について、図３に示す平面図及び断面図を用いて説明する。図３中左図は、図１に示した冷却器１を表面側からデバイス２を透かして視て示す平面図であり、図２と同様に、Ｘは横方向を、Ｙは縦方向を示す。図３中右上段は、図３中左図のＡＡ断面を示し、図３中右中段は、図３中左図のＢＢ断面を示し、図３中右下段は、図３中左図のＤＤ断面を示す。
【００２９】
なお、図３中左図において、ＡＡ断面は横方向に垂直で手前側と奥側の冷却流路３ｂの双方とフィンエリア２ｃを含む断面であり、ＢＢ断面は縦方向Ｙに垂直で奥側の冷却流路３ｂとフィンエリア２ｃを含む断面であり、ＤＤ断面は縦方向Ｙに垂直で導入流路３ｃ及び入口３ｆの横方向中央を含む断面である。
【００３０】
図３中右上段に示すように、フィンエリア２ｃの高さに対して、陸部３ｂの表面のハウジング３の表面に対してのオフセット量、つまり窪み量は、冷却流路３ｂからフィンエリア２ｃの被冷却面への冷却媒体の効率的な分配を目的としてのクリアランス量を確保するため、わずかに大きく設定される。
【００３１】
これに対して、図３中右中段に示すように、導入流路３ｃの底面と、排出流路３ｄの底面のハウジング３の表面に対してのオフセット量は、冷却媒体の円滑な運搬、搬送を目的として、フィンエリア２ｃの高さに対して、ある程度大きく設定される。ランド３ｂａについては、デバイス２の冷却板２ａの横方向及び縦方向の中央部近傍を支持することを目的として、枠部３ｅと同一の高さに設定している。
【００３２】
図３中右下段に示すように、導入流路３ｃの深さは、入口３ｆから離隔するにつれて徐々に深くなる形態をなし、入口３ｆから離隔する方向、つまり導入方向に冷却媒体が進行するにあたって、図３では図示しない幅の拡大とも併せて、流路面積は徐々に大きく設定される。
【００３３】
導入流路３ｃを流れる冷却媒体は、図３中右下段に示すように、フィンエリア２ｃの底面側から表面側に向かって案内されながら、冷却流路３ｂ内に導入される。ここで管路内を流れる流体の流量は流速と流路面積の積であって、図３中右下段の矢印の太さに示されるように、入口３ｆに近い側の冷却媒体の速度は、遠い側の冷却媒体の速度よりも高く設定される。
【００３４】
本実施例１の冷却器１によれば、上述した特徴事項を含むことによって、以下のように冷却性能面において有利な作用効果を得ることができる。図３中右下段に示すように、冷却媒体の速度を、導入流路３ｃの流路面積の導入方向への漸次の増大に伴わせて、漸次減少させることによって、図３中左図に示す平面図内において、入口３ｆから冷却流路３ｂを経由して出口３ｇに向かう経路のうち、入口３ｆ及び出口３ｇに近い箇所を経由する経路に、遠い箇所を経由する経路よりもより多くの冷却媒体が導入されてしまうことを防止することができる。換言すれば、入口３ｆ及び出口３ｇから遠い箇所を経由する経路に冷却媒体を導くことができる。
【００３５】
これにより、入口３ｆ及び出口３ｇからの離隔量にかかわらずに冷却媒体の冷却流路３ｂへの供給量を均一化することができる。例えば、図３左図に示すように、入口３ｆからの離隔量が大きい順番に、経路をＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４と定義した場合に、より冷却媒体が流れやすい符号番号の大きい経路から符号番号の小さい経路に冷却媒体を導くことができる。これによって、経路Ｒ１〜Ｒ４のいずれの組合せ相互間においても、冷却媒体の供給量を均一化することができる。
【００３６】
また、排出流路３ｄについて入口３ｆ及び出口３ｇから離隔するに従い流路面積を漸次増大することは、流路面積を排出方向に徐々に小さくすることであって、出口３ｇ近傍の圧力損失を高めることを招く。この圧力損失の増大により冷却媒体の通流抵抗の増大を招き、図３中左図に示す平面図内において、入口３ｆから冷却流路３ｂを経由して出口３ｇに向かう経路のうち、入口３ｆ及び出口３ｇに近い箇所を経由する経路に、遠い箇所を経由する経路よりもより多くの冷却媒体が導入されてしまうことを防止することができる。これにより、入口３ｆ及び出口３ｇからの離隔量にかかわらずに冷却媒体の冷却流路３ｂへの供給量を均一化することができる。
【００３７】
以上述べたように、冷却流路３ｂの入口３ｆ及び出口３ｇからの離隔量の異なる箇所間において冷却媒体の供給量を均一化することによって、冷却流路３ｂ内を流れる冷却媒体によるデバイス２のフィンエリア２ｃの冷却効果も、上述した離隔量にかかわらずに均一化することができる。これによって、デバイス２に実装されたいずれの素子２ｂにおいても均等な冷却を行うことができ、通電電流も均一化することができる。すなわち、冷却器１の冷却性能を高めることができる。
【００３８】
さらに、本実施例１の冷却器１によれば、上述した特徴事項を含むことによって、以下のように製造工程面においても有利な作用効果を得ることができる。つまり、図２中左図に示したように、導入流路３ｃ及び排出流路３ｄの流路面積を縦方向Ｙに向けて漸次増大させるにあたって、導入流路３ｃ及び排出流路３ｄの側壁の形態をハウジング３の表面又は表面に対して垂直な面とし、導入流路３ｃ及び排出流路３ｄについて台形を表裏方向に投影した立体形状とすることにより、本実施例１のハウジング３については、合成樹脂を図２中の紙面方向の一方向のプレス成形によって構成することができる。また、プレス成形において用いられる、ハウジング３の凹部に対応する凸形状を有する雄型を抜く工程をより容易にすることができる。
【００３９】
すなわち、本実施例１においては、上述したような流路面積の調節及び設定を、成形が容易な合成樹脂により構成されるハウジング３側のみの変更で行うことができ、デバイス２側については変更する必要がない。このため、設計変更の負荷や、製造工程の増大や複雑化等のコストアップを招くことがない。
【００４０】
特に特許文献１に示された従来技術においては、導入路と排出路を形成するための円柱形状のスライド型を、入口及び出口から挿入した上でプレス成形を行い、プレス成形後にスライド型を抜く必要があったことから、製造工程の増大を招きコストアップの増大を招いていた。これとともに、従来技術においては、流路面積はスライド型を導入方向又は排出方向において同一とせざるを得ない制約を有していた。本実施例１においては、この双方を解消した上で、冷却効率の向上を図ることができる。
【００４１】
加えて、本実施例１によれば、従来技術に示されたものに比べて、導入流路３ｃから冷却流路３ｂへの連通部として表裏方向に貫通する貫通穴を設けることをも廃することができる。すなわち、この観点においても構造を単純化し、製造工程の増大を防止して、コストダウンと図ることができる。また、連通部を別途含む必要もないため、別部品をハウジング３に対して冷却媒体の通流に対して耐久性を有して固定するという対策も講じる必要がない。
【００４２】
さらに、本実施例１によれば、冷却器１の入口３ｆは、図示しない冷却装置の導入配管が液密に連結され、出口３ｇは、排出配管が液密に連結されて、かつ、入口３ｆ及び出口３ｇは同一方向に枠部３ｅに対して突出する形態であるため、冷却装置の配管をより効率的に配置することができる。つまり、図示しない放熱器、冷却媒体循環用のポンプ、冷却媒体タンク等の循環系統の配策に当たりより有利な形態を提供することができる。
【００４３】
上述した実施例１においては、導入流路３ｃ及び排出流路３ｄを、図２左図中縦方向Ｙ全般に亘って徐々に増大させる形態としているが、局所的に増大させる形態とすることもできる。以下それについての実施例２について述べる。以下の説明において、実施例１に示したものと同一又は類似の構成要素については同一の符号を付して、重複する説明は割愛する。
【実施例２】
【００４４】
本実施例２の冷却器１１の実施例１に対する相違点について、ハウジング３のみを表現した平面図と、フィンエリア２ｃを含んで示す断面図である図４を用いて説明する。図４中上図は、本実施例２の冷却器１１を表面側から視て示す平面図であり、図４中下図は、図４中上図のＥＥ断面を示す。なお、図４中上図において、ＥＥ断面は横方向に垂直で冷却流路３ｂ及び入口３ｆの横方向中央を含む断面である。
【００４５】
本実施例２において、冷却流路３ｂに冷却媒体を導入する導入流路３ｃは、図４中下図に示すように、横方向に突出する突起３ｃａ、３ｃｂを含み、縦方向において突起３ｃａ、３ｃｂの部分を除き、流路面積を均一なものとしている。これとともに、冷却流路３ｂから冷却媒体を排出する排出流路３ｄについても、横方向に突出する突起３ｄａ、３ｄｂを含み、縦方向において突起３ｄａ、３ｄｂの部分を除き、流路面積を均一なものとしている。
【００４６】
さらに、図４中上図に示すように、導入流路３ｃの平面図内の形状は縦方向に細長い長方形を深さ方向つまり表裏方向に投影した直方体状とし、導入流路３ｃの側壁はハウジング３の表面及び裏面に対して垂直としている。同様に、排出流路３ｄも、図４中上図に示すように、細長い長方形を深さ方向つまり表裏方向に投影した直方体状とし、側壁をハウジング３の表面及び裏面に対して垂直としている。
【００４７】
図４に示すように本実施例２においても、デバイス２（電子部品）のフィンエリア２ｃ（被冷却部）を冷却する冷却流路３ｂと、冷却流路３ｂに入口３ｆから冷却媒体を導入する導入流路３ｃと、冷却流路３ｂから冷却媒体を出口３ｇへ排出する排出流路３ｄとを含むとともに、導入流路２ｃ及び排出流路３ｄの少なくともいずれかの流路面積は、突起３ｃａ、３ｃｂ又は３ｄａ、３ｄｂが配置される所定位置においてよりも、入口３ｆ又は出口３ｇから所定位置よりも所定範囲において遠い位置において大きいこととしている。
【００４８】
すなわち、本実施例２においては、所定位置において流路面積を縮小する縮小部として、突起３ｃａ、３ｃｂ及び３ｄａ、３ｄｂを含むこととしている。ここで、突起３ｃａ、３ｃｂ、突起３ｄａ、３ｄｂの形状については、図４中上図に示すように、導入流路２ｃ又は排出流路３ｄをなす側壁を一側面とする三角柱状又は楔柱状としている。この三角柱状又は楔柱状の上述した一側面以外の二側面についても、ハウジング３の表面又は背面に対して垂直をなすものとしている。
【００４９】
より具体的には冷却流路３ｂは、導入流路３ｃに交差する方向に導入流路３ｃが延在する導入方向に幅を有して二列（複数列）延在しており、突起３ｃａ、３ｃｂ（縮小部）は二列（複数列）の冷却流路３ｂにそれぞれ対応して設けられる。突起３ｃａについては枠部３ｅに隣接させて設け、突起３ｃｂについてはランド３ｂａに隣接させて設けている。
【００５０】
さらに、冷却流路３ｂは、排出流路３ｄに交差する方向に排出流路３ｄが延在する排出方向に幅を有して二列（複数列）延在しており、突起３ｄａ、３ｄｂ（縮小部）は二列（複数列）の冷却流路３ｂにそれぞれ対応して設けられる。突起３ｄｂについては枠部３ｅに隣接させて設け、突起３ｄａについてはランド３ｂａに隣接させて設けている。
【００５１】
本実施例２の冷却器１１によれば、上述した特徴事項を含むことによって、以下のように冷却性能面において有利な作用効果を得ることができる。図４下図に示すように、冷却媒体の速度を、導入流路３ｃの流路面積の導入方向において、冷却流路２ｂへの導入直前における増大に伴わせて、減少させることによって、図４中上図に示す平面図内において、入口３ｆから冷却流路３ｂを経由して出口３ｇに向かうコの字状の経路のうち、入口３ｆ及び出口３ｇに近い箇所を経由する経路に、遠い箇所を経由する経路よりもより多くの冷却媒体が導入されてしまうことを防止することができる。
【００５２】
これにより、実施例１と同様に、入口３ｆ及び出口３ｇからの離隔量にかかわらずに冷却媒体の冷却流路３ｂへの供給量を均一化することができる。また、排出流路３ｄについて出口３ｇ近傍及びランド３ｂａ近傍で流路面積を減少することは、出口３ｇ近傍及びランド３ｂａ近傍の圧力損失を高めることを招く。この圧力損失の増大により冷却媒体の通流抵抗の増大を招き、入口３ｆから冷却流路３ｂを経由して出口３ｇに向かう経路のうち、入口３ｆ及び出口３ｇに近い箇所を経由する経路に、遠い箇所を経由する経路よりもより多くの冷却媒体が導入されてしまうことを防止することができる。これにより、入口３ｆ及び出口３ｇからの離隔量にかかわらずに冷却媒体の冷却流路３ｂへの供給量を均一化することができる。
【００５３】
すなわち実施例２においても、冷却流路３ｂの入口３ｆ及び出口３ｇからの離隔量の異なる箇所間において冷却媒体の供給量を均一化することができ、これによって、冷却流路３ｂ内を流れる冷却媒体によるデバイス２のフィンエリア２ｃの冷却効果も、上述した離隔量にかかわらずに均一化することができる。つまり、実施例１と同様に、デバイス２に実装されたいずれの素子２ｂにおいても均等な冷却を行うことができ、通電電流も均一化することができ、冷却器１１の冷却性能を高めることができる。
【００５４】
本実施例２の冷却器１１によっても実施例１と同様に、上述した特徴事項を含むことによって、以下のように製造工程面においても有利な作用効果を得ることができる。つまり、図４上図に示したように、突起３ｃａ、３ｃｂ、３ｄａ、３ｄｂと、導入流路３ｃ及び排出流路３ｄの側壁の形態をハウジング３の表面又は表面に対して垂直な面とすることにより、本実施例２のハウジング３についても、合成樹脂を図４中上図の紙面方向の一方向のプレス成形によって成型することができる。
【００５５】
つまり、本実施例２においても、上述したような流路面積の調節及び設定を、成形が容易な合成樹脂により構成されるハウジング３側のみの変更で行うことができ、デバイス２側については変更する必要をなくすことができ、設計変更の負荷や、製造工程の増大等のコストアップを招くことを防止できる。この他本実施例２においても、特許文献１に示された従来技術に対する優位性は実施例１で述べたものと同様に得られる。
【００５６】
以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。
【００５７】
例えば、実施例１において、流路面積を設定するにあたって、導入流路３ｃ及び排出流路３ｄの深さ及び幅をともに調節しているが、深さ又は幅のみの調節とすることももちろん可能である。増加形態についてもリニアに増大させることのみならず、二次関数その他の関数に基づいて増大させることも可能である。
【００５８】
また、実施例１において、図２中左図に示した左右対称の台形についてもあくまで例示的なものであり、左右非対称で例えば、入口３ｆ及び出口３ｇと反対側に直角を有する台形状としてもよい。この場合においては、シール手段の形態を四角形状とし従来技術と共通化することができる。デバイス２内の素子２ｂの設置態様もあくまで例示であり、縦方向Ｙに二群に分けずに均等配置することも可能であって、この場合においてはハウジング３のランド３ｂａについては省略することも可能である。
【００５９】
また、実施例２において、図４中上図においては、突起３ｃａ、３ｃｂ、３ｄａ、３ｄｂについて横方向に突出する形態を示したが、底面から表方向に突出する形態としてもよい。この場合においても、図４中紙面方向における一方向のプレス成形により、ハウジング３を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、冷却器に関するものであり、製造コストの増大を招くことなく冷却性能を向上することができる冷却器を提供することができるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用して有益なものである。もちろん車両以外の家庭用機器、産業用機器に用いられる冷却器に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 冷却器
２ デバイス（電子部品）
２ａ 冷却板
２ｂ 素子
２ｃ フィンエリア（被冷却部）
２ｄ 取付穴
３ ハウジング
３ａ 開口
３ｂ 陸部（冷却流路）
３ｂａ ランド
３ｃ 溝部（導入流路）
３ｄ 溝部（排出流路）
３ｅ 枠部
３ｆ 入口
３ｇ 出口
３ｈ シールエリア
３ｉ ナット穴
１１ 冷却器
３ｃａ 突起（縮小部）
３ｃｂ 突起
３ｄａ 突起
３ｄｂ 突起
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品の被冷却部を冷却する冷却流路と、当該冷却流路に入口から冷却媒体を導入する導入流路と、前記冷却流路から前記冷却媒体を出口へ排出する排出流路とを含むとともに、前記導入流路及び前記排出流路の少なくともいずれかの流路面積は、所定位置においてよりも、前記入口又は前記出口から当該所定位置よりも遠い位置において大きいことを特徴とする冷却器。
【請求項２】
前記冷却流路は、前記導入流路に交差する方向に前記導入流路が延在する導入方向に幅を有して延在しており、当該導入方向の前記入口寄りの入口側から当該入口側の反対側まで前記流路面積は徐々に拡大されることを特徴とする請求項１に記載の冷却器。
【請求項３】
前記冷却流路は、前記排出流路に交差する方向に前記排出流路が延在する排出方向に幅を有して延在しており、当該排出方向の前記出口寄りの出口側から当該出口側の反対側まで前記流路面積は徐々に拡大されることを特徴とする請求項１に記載の冷却器。
【請求項４】
前記所定位置において前記流路面積を縮小する縮小部を含むことを特徴とする請求項１に記載の冷却器。
【請求項５】
前記冷却流路は、前記導入流路に交差する方向に前記導入流路が延在する導入方向に幅を有して複数列延在しており、前記縮小部は前記複数列の前記冷却流路にそれぞれ対応して設けられることを特徴とする請求項４に記載の冷却器。
【請求項６】
前記冷却流路は、前記排出流路に交差する方向に前記排出流路が延在する排出方向に幅を有して複数列延在しており、前記縮小部は前記複数列の前記冷却流路にそれぞれ対応して設けられることを特徴とする請求項４に記載の冷却器。
【請求項１】
電子部品の被冷却部を冷却する冷却流路と、当該冷却流路に入口から冷却媒体を導入する導入流路と、前記冷却流路から前記冷却媒体を出口へ排出する排出流路とを含むとともに、前記導入流路及び前記排出流路の少なくともいずれかの流路面積は、所定位置においてよりも、前記入口又は前記出口から当該所定位置よりも遠い位置において大きいことを特徴とする冷却器。
【請求項２】
前記冷却流路は、前記導入流路に交差する方向に前記導入流路が延在する導入方向に幅を有して延在しており、当該導入方向の前記入口寄りの入口側から当該入口側の反対側まで前記流路面積は徐々に拡大されることを特徴とする請求項１に記載の冷却器。
【請求項３】
前記冷却流路は、前記排出流路に交差する方向に前記排出流路が延在する排出方向に幅を有して延在しており、当該排出方向の前記出口寄りの出口側から当該出口側の反対側まで前記流路面積は徐々に拡大されることを特徴とする請求項１に記載の冷却器。
【請求項４】
前記所定位置において前記流路面積を縮小する縮小部を含むことを特徴とする請求項１に記載の冷却器。
【請求項５】
前記冷却流路は、前記導入流路に交差する方向に前記導入流路が延在する導入方向に幅を有して複数列延在しており、前記縮小部は前記複数列の前記冷却流路にそれぞれ対応して設けられることを特徴とする請求項４に記載の冷却器。
【請求項６】
前記冷却流路は、前記排出流路に交差する方向に前記排出流路が延在する排出方向に幅を有して複数列延在しており、前記縮小部は前記複数列の前記冷却流路にそれぞれ対応して設けられることを特徴とする請求項４に記載の冷却器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１７４９６３（Ｐ２０１２−１７４９６３Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３６８６１（Ｐ２０１１−３６８６１）
【出願日】平成２３年２月２３日（２０１１．２．２３）
【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２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２３日（２０１１．２．２３）
【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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