JP2008166423A - 冷却管およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部品数を削減した冷却管およびその製造方法を提供する。
【解決手段】複数の電子部品を両面から冷却する積層型冷却器に用いられる扁平形状の冷却管２であって、扁平形状の厚み方向に接合して、扁平形状の外殻を構成すると共に、この外殻の内部に冷媒が流通される冷媒流路を構成する一対の外殻プレート２０１と、この一対の外殻プレート２０１の間に配設されて、冷媒流路を上記厚み方向に複数の流路に分割する中間プレート２０２と、複数の流路に配設される波形状のインナフィン２０３とを備え、中間プレート２０２とインナフィン２０３とは、一体インナフィン部材１００として一体成形されている。
【選択図】図９

Description

本発明は、複数の電子部品を両面から挟持して冷却する積層型冷却器に用いられる冷却管に関するものであり、例えば、ハイブリッド車両用インバータに用いられる半導体モジュールを冷却する積層型冷却器に適用して好適である。

従来、複数の電子部品を両面から挟持して冷却する積層型冷却器に用いられる冷却管として、例えば特許文献１に示されるものが知られている。すなわち、この冷却管は、扁平形状の冷却管内部に、冷却管の第１面側に配設される電子部品に接触する第１冷媒流路と、冷却管の第２面側に配設される電子部品に接触する第２冷媒流路とを有して構成されている。これにより、第１面側の電子部品と第２面側の電子部品との間で発熱量が異なる場合に、発熱量の大きいほうの電子部品の熱が冷媒を介して発熱量が小さいほうの電子部品に伝わることを防止して、冷却能力を向上させている。

さらに、第１、第２冷媒流路内にインナフィンを設けて、電子部品が接触する位置において冷媒流路を複数に区画することで、冷媒と冷却管との間の伝熱面積を増大させて、冷却能力を向上させている。

このような冷却管は、例えば、一対の外殻プレートを互いに接合させて冷却管の外殻を構成する所謂ドロンカップ構造により構成することができる。このようなドロンカップ構造の場合には、一対の外殻プレートの間に中間プレートを配設して、これにより冷媒流路を２段に分割し、さらに各外殻プレートと中間プレートの間にインナフィン部材を配設して、上記冷却管を構成している。
特開２００５−１９１５２７号公報

しかしながら、上記ドロンカップ構造の冷却管を構成する際には、一対の外殻プレートと中間プレートという３点の部品に加えて、第１、第２冷媒流路にそれぞれ配設される少なくとも２つのインナフィン部材が必要となる。また、インナフィン部材は、通常は、上記のように電子部品が接触する領域に応じて、第１、第２冷媒流路にそれぞれ複数配設されるため、これによってさらに部品数が増加している。

さらには、このような冷却管を複数積層することで積層型冷却器を構成するので、冷却器全体の部品数は非常に大きなものとなる。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、部品数を削減した冷却管およびその製造方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明は、複数の電子部品（６）を両面から冷却する積層型冷却器（１）に用いられる扁平形状の冷却管であって、扁平形状の厚み方向に接合して、扁平形状の外殻を構成すると共に、外殻の内部に冷媒が流通される冷媒流路（２１）を構成する一対の外殻プレート（２０１）と、一対の外殻プレート（２０１）の間に配設されて、冷媒流路（２１）を厚み方向に複数の流路（２１１、２１２）に分割する中間プレート（２０２）と、複数の流路（２１１、２１２）に配設される波形状のインナフィン（２０３）とを備え、中間プレート（２０２）とインナフィン（２０３）とは、一体インナフィン部材（１００）として一体成形されていることを特徴としている。

このように、従来の個別の部材により構成していた中間プレート（２０２）とインナフィン（２０３）とを一体成形することにより、冷却管（２）を構成する部品数を削減することができる。また、部品数を削減することで、冷却管（２）の組立工数も削減することができる。

一体インナフィン部材（１００）は、例えば、請求項２に記載の発明のように、平面状のプレート部材（１００ａ）を折り曲げ成形することにより構成することができる。プレート部材（１００ａ）に、中間プレート（２０２）を構成する中間プレート部（２０２ａ）と、インナフィン（２０３）を構成する波形状のインナフィン部（２０３ａ）とを境界線を介して並列に形成して、このプレート部材（１００ａ）を、インナフィン部（２０３ａ）が中間プレート部（２０２ａ）の面に接するように境界線に沿って折り曲げることで、一体インナフィン部材（１００）を構成することができる。このようにして、一体インナフィン部材（１００）を容易に構成することができる。

請求項３に記載の発明のように、中間プレート（２０３）によって、冷媒流路（２１）が第１冷媒流路（２１１）と第２冷媒流路（２１２）との２段に分割されていると共に、請求項４に記載の発明のように、第１冷媒流路（２１１）と第２冷媒流路（２１２）との対応する位置に設けられるインナフィン（２０３）を１組として、例えば外殻プレート（２０１）の外側面に接触させて電子部品（６）が配設される領域に応じて、冷媒流通方向に所定の間隔で並設される複数組のインナフィン（２０３）を備えるような場合には、一体インナフィン部材（１００）は、複数組のインナフィン（２０３）のうちの少なくとも１組を有するように構成することができる。

具体的には、例えば、請求項５に記載の発明のように、複数組のインナフィン（２０３）のうちの１組を有する一体インナフィン部材（１００）を構成して、このような一体インナフィン部材（１００）を、冷媒流通方向に上記所定の間隔で複数並設することができる。

このような１組のインナフィン（２０３）を有する一体インナフィン部材（１００）は、簡単な構造とすることができるので、例えば請求項２に記載の発明のような折り曲げ成形により、容易に構成することができる。また、このように複数の一体インナフィン部材（１００）を所定の間隔で冷媒流路（２１）に配設することで、所定の間隔部分においては中間プレート（２０３）がない構成とすることができ、これにより、上流側で一対の外殻プレート（２０１）の外側面にそれぞれ接触して配設される電子部品（６）の発熱量が大きく異なる場合などに、下流側での冷却能力を向上させることができる。

あるいは、請求項６に記載の発明のように、上記複数組のインナフィン（２０３）を全て有する一体インナフィン部材（５００、６００）を構成することもできる。この場合、冷却管（２）を一対の外殻プレート（２０１）と１つの一体インナフィン部材（５００、６００）とで構成することができるので、部品数および組立工数をさらに削減することができる。

一体インナフィン部材（１００）は、請求項７に記載の発明のように、金属材料からなる第１芯材（３０５）の両面にろう材（２０５）を配した板材により構成するとよい。これにより、一体インナフィン部材（１００）における中間プレート（２０２）とインナフィン（２０３）の間、一体インナフィン部材（１００）と外殻プレート（２０１）の間をろう付けによって接合することが可能である。

また、請求項８に記載の発明のように、一体インナフィン部材（１００）に用いる第１芯材（３０５）は、外殻プレート（２０１）に用いる第２芯材（３００）よりも電位的に卑となる材料により構成することが望ましい。このように一体インナフィン部材（１００）を外殻プレート（２０１）よりも腐食電位が低い材料で構成することで、外殻プレート（２０１）よりも優先的に一体インナフィン部材（１００）を腐食させて、外殻プレート（２０１）の孔食を防ぐことができる。

請求項９に記載の発明のように、一体インナフィン部材（６００）が、その中間プレート（２０２）の周縁部から延出するように、一対の外殻プレート（２０１）の間を接合するための接合部（６０５）を備えた構成とすると、例えば請求項７に記載の発明のように両面にろう材を配した板材により一体インナフィン部材（６００）を構成することで、このろう材により外殻プレート（２０１）間を接合することが可能である。

この場合、はろう材を配する必要がないため、請求項１０に記載の発明のように、外殻プレート（２０１）の内側面に犠牲陽極材（２０４）からなる層を設けることができ、これにより、この犠牲陽極材（２０４）を選択的に腐食させて、外殻プレート（２９１）の孔食を防ぐことができる。

なお、本発明の冷却管は、請求項１１に記載の発明のように、ハイブリッド車両用インバータに用いられる複数の半導体モジュール（６）を両面から冷却する積層型冷却器（１）に適用して好適である。

請求項１２に記載の発明は、複数の電子部品（６）を両面から冷却する積層型冷却器（１）に用いられる扁平形状の冷却管の製造方法であって、平面状の中間プレート部（２０２ａ）と波形状のインナフィン部（２０３ａ）とが境界線を介して並列に形成されているプレート部材（１００ａ）を構成し、プレート部材（１００ａ）を上記境界線に沿って折り曲げることにより、中間プレート部（２０２ａ）の面にインナフィン部（２０３ａ）を接触させて、中間プレート（２０２）とインナフィン（２０３）とを一体に備えた一体インナフィン部材（１００）を構成し、扁平形状の外殻を構成する一対の外殻プレート（２０１）の間に一体インナフィン部材（１００）を配設して冷却管（２）を構成することを特徴としている。

このように、中間プレート部（２０２ａ）とインナフィン部（２０３ａ）とを有するプレート部材（１００ａ）を折り曲げ成形することで、中間プレート（２０２）とインナフィン（２０３）とを一体に備えた一体インナフィン部材（１００）を容易に構成することができる。また、このように中間プレート（２０２）とインナフィン（２０３）を一体成形とすることで、冷却管（２）を構成する部品数を削減することができ、冷却管（２）の組立工数も削減することができる。

因みに、上記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を示す一例である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図９を用いて説明する。本実施形態は、本発明に係る冷却管２を、ハイブリッド車両用インバータの一部を構成する半導体モジュール６（本発明の電子部品に対応）を冷却する冷却積層型冷却器１（以下、冷却器）に適用したものである。半導体モジュール６は、ＩＧＢＴとダイオードとを内蔵して構成されている。

まず、冷却器１の全体構成について図１を用いて説明する。図１は冷却器１の全体構成を示す正面図である。冷却器１は、複数の半導体モジュール６を両面から冷却するもので、冷媒５を流通させる冷媒流路２１を設けた扁平形状の複数の冷却管２が、半導体モジュール６を両面から挟持するように複数個積層配置されて構成されている。なお、本実施形態においては、図１に示すように、各冷却管２の各外側面にそれぞれ２つの半導体モジュール６が接触するように配設されている。

複数の冷却管２は、積層方向の両端にそれぞれ配された第１外側冷却管２ａと第２外側冷却管２ｂ、これらの間に配された複数の内側冷却管２ｃとを有している。なお、詳細は後述するが、これらの各冷却管２には、図１の左側から右側に向かって冷媒５が流通する。

第２外側冷却管２ｂと内側冷却管２ｃとは同様の構成のもので、その冷媒流通方向両端部において積層方向に開口しており、この開口部から突出するように突出管部２２が設けられている。突出管部２２は、開口部から図１に示す積層方向下方に突出する内側突出管部２２２と、上方に突出する外側突出管部２２３とからなり、隣合う内側冷却管２ｃの内側突出管部２２２と外側突出管部２２３の間を嵌合させると共に、これらの突出管部２２２、２２３の側壁同士を接合することにより、冷却器１の両端に供給ヘッダ部１１および排出ヘッダ部１２が形成されている。

第２外側冷却管２ｂの外側突出管部２２３は、積層方向上方に隣接した内側冷却管２ｃの内側突出管部２２２と嵌合および接合されて、上記のように供給ヘッダ部１１および排出ヘッダ部１２を形成している。一方、第２外側冷却管２ｂ両端部の２つの内側突出管部２２２には、それぞれ、冷媒５を冷却器１に導入するための冷媒導入口３１と、冷媒５を冷却器１から排出するための冷媒排出口３２とがそれぞれ接続されている。

第１外側冷却管２ａは、その両端部の下面側においてのみ開口しており、この開口部から突出するように内側突出管部２２２を有している。この内側突出管部２２２は、下方に隣接した内側冷却管２ｃの外側突出管部２２３と嵌合および接合されて、供給ヘッダ部１１および排出ヘッダ部１２を形成している。

なお、冷却管２を構成する材料の詳細については後述するが、本冷却器１では、冷却管２、冷媒導入口３１、冷媒排出口３２はすべてアルミニウムによって構成されている。

また、本実施形態では、冷媒５としては、エチレングリコール系の不凍液が混入した水を用いている。冷媒５としては、これ以外にも、水やアンモニアなどの自然冷媒や、フロリナートなどのフッ化炭素系冷媒、ＨＣＦＣ１２３、ＨＦＣ１３４ａなどのフロン系冷媒、メタノール、アルコールなどのアルコール系冷媒、アセトンなどのケトン系冷媒などを用いることができる。

つぎに、各冷却管２の詳細な構成について図２および図３を用いて説明する。ここでは、上記内側冷却管２ｃおよび第２外側冷却管２ｂについて説明するが、第１外側冷却管２ａの構成についても上記の異なる点を除いてほぼ同様である。

図２は冷却管２の断面斜視図であり、ここに示すように、本実施形態においては、冷却管２を所謂ドロンカップ構造としている。すなわち、冷却管２は、一対の外殻プレート２０１を互いに接合させることによって扁平形状の外殻が構成されており、この一対の外殻プレート２０１の間に、供給ヘッダ部１１側端部から排出ヘッダ部１２側端部へ向けて冷媒が流通する冷媒流路２１が形成されている。

そして、これら外殻プレート２０１の外側面に接触するように、半導体モジュール６が配設される。上記のように、半導体モジュール６は、各外側面に２つずつ、冷媒流通方向に並設される。

冷却管２は、さらに、外殻プレート２０１の間に配された中間プレート２０２と、中間プレート２０２と外殻プレート２０１との間に配された波形状のインナフィン２０３とを有して構成されている。

中間プレート２０２とその両側の外殻プレート２０１との間には、それぞれ第１冷媒流路２１１、第２冷媒流路２１２が形成されている。すなわち、冷却管２の冷媒流路２１は、中間プレート２０２によって、冷却管２の厚み方向に２段に分割されている。インナフィン２０３は、第１冷媒流路２１１および第２冷媒流路２１２を、供給ヘッダ部１１側から排出ヘッダ部１２側に向かう複数の流路に区画している。

そして、この第１冷媒流路２１１および第２冷媒流路２１２において、中間プレート２０２およびインナフィン２０３は、図３に示すように、冷媒流通方向に２個配設されており、これらの間には、１ｍｍ以上の隙間δが形成されている。このようにして、中間プレート２０２およびインナフィン２０３は、半導体モジュール６が冷却管２と接触する領域全体を含みそれよりも大きい領域に形成されている。

本実施形態においては、中間プレート２０２およびインナフィン２０３は、これらが一体成形されてなる一体インナフィン部材１００により構成されている。以下、一体インナフィン部材１００の詳細について図４〜図７を用いて説明する。図４は、一体インナフィン部材１００を示す斜視図であり、図５は一体インナフィン部材１００を構成するプレート部材１００ａを示す斜視図である。

一体インナフィン部材１００は、上記のように、中間プレート２０２とインナフィン２０３とが一体成形されてなるもので、中間プレート２０２の両面にインナフィン２０３が形成されている。

一体インナフィン部材１００は、図５に示すプレート部材１００ａを折り曲げ成形することにより形成されている。プレート部材１００ａは、その中央部に中間プレート２０２を構成する平面状の中間プレート部２０２ａを有し、その両側にインナフィン２０３を構成する波形状のインナフィン部２０３ａを有している。

図６は、プレート部材１００ａを折り曲げ成形して一体インナフィン部材１００を形成する途中の状態を示している。ここに示すように、プレート部材１００ａの一方のインナフィン部２０３ａは、中間プレート部２０２ａの一方の面（第１冷媒流路２１１側の面）に接するように、中間プレート部２０２ａとの境界線に沿って折り曲げられて、これにより、第１冷媒流路２１１においてインナフィン２０３を構成している。プレート部材１００ａの他方のインナフィン部２０３ａは、中間プレート部２０２ａのもう一方の面（第２冷媒流路２１２側の面）に接するように同様に折り曲げられて、これにより、第２冷媒流路２１２においてインナフィン２０３を構成している。

なお、本実施形態においては、外殻プレート２０１の厚さを０．４ｍｍほどとしており、中間プレート２０１およびインナフィン２０３の厚さを０．２ｍｍほどとしている。また、図７に拡大して示すように、外殻プレート２０１はアルミニウムからなる芯材３００（本発明の第２芯材に対応）の内側面にろう材２０５を配して構成されており、中間プレート２０２およびインナフィン２０３は、亜鉛を含有するアルミニウムの芯材３０５（本発明の第１芯材に対応）の両面にろう材２０５を配して構成されている。

つぎに、本実施形態における冷却器１の製造方法について、図５〜図９を用いて説明する。図８は冷却器１の製造方法を示す工程図である。まず、プレート部材１００ａを構成するための板材を準備して、これを用いてプレス成形によりインナフィン部２０３ａを形成し、図５に示すようなプレート部材１００ａを２つ構成する。

これらのプレート部材１００ａを、図６に示すようにして折り曲げ成形することにより、一体インナフィン部材１００を２つ構成する。

一方、外殻プレート２０１を構成するための板材を準備して、これを用いてプレス成形により、一対の外殻プレート２０１を形成する。

つぎに、図９に示すように、一対の外殻プレート２０１の間に２つの一体インナフィン部材１００を配して、冷却管２を組み立てる。

なお、第１外側冷却管２ａは、一方の外殻プレート２０１に開口部および外側突出管部２２３が形成されないことを除いて、内側冷却管２ｃおよび第２外側冷却管２ｂと同様に、上記のようにして構成される。

組み立てられた冷却管２は、図１に示すように、複数積層されて、隣合う冷却管２の内側突出管２２２と外側突出管２２３とが嵌合され、さらに第２外側冷却管２ｂの内側突出管２２２に冷媒導入口３１および冷媒排出口３２が嵌合される。このようにして冷却器１が構成される。

冷却器１は炉に入れられて、ろう材の融点に加熱され、これにより、その全体がろう付けされる。外殻プレート２０１および一体インナフィン部材１００の表面には、上記のようにろう材２０５が配されているので、このろう付けにより、各冷却管２において、外殻プレート２０１間がその周縁部において接合されると共に、インナフィン２０４の波状端部が中間プレート２０２表面および外殻プレート２０１内面に接合される。また、冷却器１においては、隣合う冷却管２の突出管部２２の間、および第２外側冷却管２ｂと冷媒導入口３１、冷媒排出口３２との間が接合されて、冷却器１が完成する。

そして、完成した冷却器１の冷却管２の間に半導体モジュール６が配設される。このとき、半導体モジュール６は、冷却管２に直接接触させて配設されるか、あるいは、半導体モジュール６と冷却管２との間に、セラミック等の絶縁板や、熱伝導性グリス等を介在させて配設される。

半導体モジュール６を冷却管２の間に配設した後、冷却器１全体を上下から押さえつけて、冷却管２の間隔が半導体モジュール６の厚さと同等となるようにする。このとき、各冷却管２においては、突出管部２２の根元が冷却管２側に食い込んで、これにより、冷却管２の間隔が減少し、冷却管２の間に半導体モジュール６が保持される。

図１に示すように、冷却器１に冷媒導入口３１から冷媒５が導入されると、供給ヘッダ部１１から各冷却管２に冷媒５が流入する。各冷却管２においては、冷媒５は、中間プレート２０２およびインナフィン２０３が形成されている部分においては、第１冷媒流路２１１と第２冷媒流路２１２とに分割されると共にインナフィン２０３によって複数に区画された流路を流通し、このとき半導体モジュール６との間で熱交換を行って、半導体モジュール６を冷却する。

その後、中間プレート２０２およびインナフィン２０３が配設されていない冷却管２の冷媒流通方向中央部分の上記隙間δにおいては、インナフィン２０３により形成された冷媒５の流れの境界層が一旦消滅する。また、この隙間δ部分においては、第１、第２冷媒流路２１１、２１２も、一旦、１つの冷媒流路２１となる。

そして、冷却管２下流側の中間プレート２０２およびインナフィン２０３が配設されている部分においては、冷媒５は上記上流側と同様に流通して半導体モジュール６を冷却する。

冷媒５は、このようにして各冷却管２内を流通した後、各冷却管２の排出ヘッダ部１２側端部から流出し、排出ヘッダ部１２を流通して冷媒排出口３２から冷却器１外部に排出される。

以上のように、本実施形態においては、中間プレート２０２とインナフィン２０３とを一体インナフィン部材１００として一体成形することにより、従来に比較して、各冷却管２を構成する部品数を削減している。これによって、冷却管２の組立工数も削減される。また、このように、各冷却管２の部品数および組立工数を削減することで、このような冷却管２を積層して構成される冷却器１全体としての部品数および組立工数を大きく削減することができる。

一体インナフィン部材１００は、本実施形態におけるように、中間プレート部２０２ａとインナフィン部２０３ａとを有するプレート部材１００ａを構成して、これを折り曲げ成形することで、容易に構成することができる。

また、本実施形態おいては、冷却管２が半導体モジュール６と接触する領域において、冷媒流路２１を第１冷媒流路２１１と第２冷媒流路２１２とに分割していることにより、第１冷媒流路２１１側に接触する半導体モジュール６と第２冷媒流路２１２側に接触する半導体モジュール６とで発熱量が異なる場合でも、発熱量の大きいほうの半導体モジュール６の熱が、発熱量の小さいほうの半導体モジュールに伝わって温度を上昇させることがないようにしている。

さらに、冷却管２が半導体モジュール６と接触する領域において、第１冷媒流路２１１と第２冷媒流路２１２とにそれぞれインナフィン２０３を配設することで、冷却管２と冷媒５との間の伝熱面積を確保して、半導体モジュール６を確実に冷却することができるようにしている。

また、冷媒流通方向に並設される２つの一体インナフィン部材１００の間に１ｍｍ以上の隙間δを形成することで、インナフィン２０３により形成された冷媒５の流れの境界層を隙間δにおいて一旦消滅させて、これにより冷却管２の下流側における冷却能力の低下を防いでいる。

さらに、２つの一体インナフィン部材１００の隙間δには中間プレート２０２も設けられていないので、ここで一旦、第１、第２冷媒流路２１１、２１２は１つの冷媒流路２１となる。これにより、上流側で第１冷媒流路２１１に接触する半導体モジュール６と第２冷媒流路２１２に接触する半導体モジュール６とで発熱量が大きく異なる場合などに、下流側での冷却能力を向上させることができる。

本実施形態においては、一体インナフィン部材１００を構成する板材の芯材に亜鉛を含有させることで、一体インナフィン部材１００は外殻プレート２０１よりも腐食電位が低い構成とし、これにより、インナフィン２０３や中間プレート２０２を優先的に腐食させて、外殻プレート２０１の孔食（腐食により孔が開くこと）を防いでいる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図１０、図１１に示す。上記第１実施形態においては、冷却管２の冷媒流通方向上流側と下流側に２つの一体インナフィン部材１００を配設したのに対して、本実施形態においては、１つのインナフィン部材５００を冷却管２の冷媒流通方向全体に渡って配設している。

一体インナフィン部材５００は、図１０に示すように、冷却管２の冷媒流通方向全体に渡って配設される中間プレート２０２を有し、さらにこの中間プレート２０２の両面にそれぞれ２つずつのインナフィン２０３を有して構成されている。

このように、本実施形態においては、中間プレート２０２が冷却管２の冷媒流通方向全体に渡って設けられていることにより、冷媒流路２１は、冷媒流通方向全体に渡って第１冷媒流路２１１と第２冷媒流路２１２とに分割されている。

そして、第１冷媒流路２１１と第２冷媒流路２１２とにおいて、インナフィン２０３は、上記第１実施形態と同様に、それぞれ２つ、上流側と下流側とに１ｍｍ以上の隙間δを設けて配設されている。これにより、半導体モジュール６が冷却管２と接触する領域全体を含みそれよりも大きい領域において、第１冷媒流路２１１および第２冷媒流路２１２は複数の流路に区画されている。

一体インナフィン部材５００は、図１１に示すような平面状のプレート部材５００ａを折り曲げ成形することにより形成される。プレート部材５００ａは、中間プレート２０２を構成する中間プレート部５０２ａの両側に、それぞれ２つずつ、計４つのインナフィン部５０３ａを有している。

中間プレート部５０２ａの片側に設けられた２つインナフィン部５０３ａは、中間プレート部５０２ａの第１冷媒流路２１１側の面に接するように、中間プレート部５０２ａとの境界線に沿って折り曲げられて、これにより、第１冷媒流路２１１においてインナフィン２０３を構成している。中間プレート部５０２ａのもう片方側に設けられた２つのインナフィン部５０３ａは、中間プレート部５０２ａの第２冷媒流路２１２側の面に接するように同様に折り曲げられて、これにより、第２冷媒流路２１２においてインナフィン２０３を構成している。

なお、本実施形態における冷却管２の上記以外の構成は、上記第１実施形態と同様である。

つぎに、本実施形態における冷却管２の製造方法について、主として上記第１実施形態と異なる点を説明する。上記第１実施形態では、２つのプレート部材１００ａにより一体インナフィン部材１００を２つ形成したのに対して、本実施形態においては、図１１に示すような１つのプレート部材５００ａにより、図１０に示すような１つの一体インナフィン部材５００を形成する。

具体的には、板材を用いてプレス成形によりプレート部材５００ａを形成し、これを折り曲げ成形して、一体インナフィン部材５００を構成する。

そして、この一体インナフィン部材５００を、上記第１実施形態と同様にして構成した一対の外殻プレート２０１の間に配して、冷却管２を組み立てる。さらに、冷却管２を複数積層して冷却器１を組み立て、全体をろう付けする。これにより、冷却器１の各部が接合されて、冷却器１が完成する。

本実施形態の冷却管２においては、供給ヘッダ部１１から流入した冷媒５は、第１冷媒流路２１１と第２冷媒流路２１２に分割されて流通し、またインナフィン２０３が設けられている領域においては、インナフィン２０３により複数に区画された流路を流通する。

インナフィン２０３が配設されていない冷却管２の冷媒流通方向中央部分の隙間δにおいては、上記第１実施形態と同様に、インナフィン２０３により形成された冷媒５の流れの境界層は一旦消滅する。

しかし、上記第１実施形態においては、この隙間δにおいて第１冷媒流路２１１と第２冷媒流路２１２が一旦１つの冷媒流路２１となる構成であったのに対して、本実施形態においては、冷媒５はこの隙間δを第１冷媒流路２１１と第２冷媒流路２１２に分割されたまま流通する。

以上のように、本実施形態においては、上記第１実施形態において上流側と下流側に個別に設けた２つの一体インナフィン部材１００を、１つの一体インナフィン部材５００として構成することで、冷却管２の部品数をさらに削減している。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図１２〜図１４に示す。本実施形態においては、上記第２実施形態の一体インナフィン部材５００と類似の一体インナフィン部材６００を設けて、さらに、この一体インナフィン部材６００の周縁部に外殻プレート２０１間を接合するための接合部６０５を形成している。

図１２は、本実施形態における一体インナフィン部材６００の構成を示す斜視図である。ここに示すように、一体インナフィン部材６００は、冷却管２の冷媒流通方向全体に渡って配設される中間プレート２０２を有し、さらにこの中間プレート２０２の両面にそれぞれ２つずつのインナフィン２０３を有して構成されている。さらに、一体インナフィン部材６００の周縁部には接合部６０５が設けられており、この接合部６０５は、一対の外殻プレート２０１が接合される部分に対応している。

本実施形態においては、中間プレート２０２が冷却管２の冷媒流通方向全体に渡って設けられていることにより、上記第２実施形態と同様、冷媒流路２１は、冷媒流通方向全体に渡って第１冷媒流路２１１と第２冷媒流路２１２とに分割されている。

そして、第１冷媒流路２１１と第２冷媒流路２１２とにおいて、インナフィン２０３は、それぞれ２つ、上流側と下流側とに１ｍｍ以上の隙間δを設けて配設されている。これにより、半導体モジュール６が冷却管２と接触する領域全体を含みそれよりも大きい領域において、第１冷媒流路２１１および第２冷媒流路２１２は複数の流路に区画されている。

一体インナフィン部材６００は、図１３に示すような平面状のプレート部材６００ａを折り曲げ成形することにより形成される。プレート部材６００ａは、中間プレート２０２を構成する中間プレート部６０２ａの両側に、それぞれ２つずつ、計４つのインナフィン部６０３ａを有している。さらに、中間プレート部６０２ａの周縁部から延出するようにして、拡張部６０５ａが設けられている。

中間プレート部６０２ａの片側に設けられた２つインナフィン部６０３ａは、中間プレート部６０２ａの第１冷媒流路２１１側の面に接するように、中間プレート部６０２ａとの境界線に沿って折り曲げられて、これにより、第１冷媒流路２１１においてインナフィン２０３を構成している。中間プレート部６０２ａのもう片方側に設けられた２つインナフィン部６０３ａは、中間プレート部６０２ａの第２冷媒流路２１２側の面に接するように同様に折り曲げられて、これにより、第２冷媒流路２１２においてインナフィン２０３を構成している。

また、プレート部材６００ａの拡張部６０５ａは、一体インナフィン部材６００の接合部６０５に対応しており、プレート部材６００ａが折り曲げ成形により一体インナフィン部材６００に構成された状態において、拡張部６０５ａは接合部６０５を構成している。

なお、本実施形態においては、図１４に示すように、一体インナフィン部材６００は、上記第１および第２実施形態と同様に、亜鉛を含有したアルミニウムの芯材３０５の両面にろう材２０５を配した板材によって構成されている、一方、外殻プレート２０１は、上記第１および第２実施形態ではアルミニウムからなる芯材３００の内側にろう材２０５を配した構成であったのに対して、本実施形態では、アルミニウムからなる芯材３００の内側に犠牲陽極材２０４からなる層を有した構成となっている。

本実施形態における冷却管２の上記以外の構成は、上記第１および第２実施形態と同様である。

つぎに、本実施形態における冷却管２の製造方法について、主として上記第２実施形態と異なる点を説明する。板材を用いてプレス成形により図１３に示すようなプレート部材６００ａを形成し、これを折り曲げ成形して、図１２に示すような一体インナフィン部材６００を形成する。

この一体インナフィン部材６００を、上記第１および第２実施形態と同様にして構成した一対の外殻プレート２０１の間に配して、冷却管２を組み立てる。このとき、上記第１および第２実施形態では、外殻プレート２０１間が周縁部において直接接するような構成であったのに対して、本実施形態では、外殻プレート２０１の間に一体インナフィン部材６００の接合部６０５が配される構成となっている。

また、本実施形態においては、上記のように、一体インナフィン部材６００は、上記第１および第２実施形態と同様に、亜鉛を含有したアルミニウムの芯材３０５の両面にろう材２０５を配した板材によって構成されており、従って、接合部６０５もその両面にろう材２０５からなる層を有している。

従って、上記のように組み立てた冷却管２を、複数積層させて冷却器１を構成した後、この冷却器１全体をろう材２０５の融点に加熱すると、一対の外殻プレート２０１間は、接合部６０５を介して、接合部６０５両面のろう材により接合される。

以上のように、本実施形態においては、中間プレート２０２およびインナフィン２０３を１つの一体インナフィン部材６００として構成することで、冷却管２の部品数を削減している。

また、本実施形態においては、一体インナフィン部材６００が接合部６０５を有しており、この接合部６０５両面に配されたろう材２０５により外殻プレート２０１間が接合されるため、外殻プレート２０１の内側面にろう材を配する必要がない。そこで、本実施形態においては、外殻プレート２０１の内側面に犠牲陽極材２０４を配して、これにより、犠牲陽極材２０４を選択的に腐食させて、外殻プレート２０１の芯材３００の腐食を防いでいる。

（その他の実施形態）
上記各実施形態においては、一体インナフィン部材１００、５００、６００を構成するプレート部材１００ａ、５００ａ、６００ａは、中間プレート部２０２ａ、５０２ａ、６０２ａの両側に冷媒流通方向に沿ってインナフィン部２０３ａ、５０３ａ、６０３ａが形成されている構成であったが、プレート部材の構成はこれに限らず、折り曲げ成形により中間プレート２０２の両面側にインナフィン２０３を形成できるような構成であればよく、例えば図１５に示すように、中間プレート部２０２ａの片側に２つのインナフィン部２０３ａが並べて形成されていてもよい。このようなプレート部材は、２つのインナフィン部２０３ａを中間プレート部２０２ａに対して巻きつけるようにして折り曲げることで、上記第１実施形態と同様の一体インナフィン部材１００を構成することができる。

上記各実施形態においては、冷却管２の冷媒流路２１は、中間プレート２０２により第１冷媒流路２１１と第２冷媒流路２１２とに分割されている構成であったが、中間プレート２０２により冷媒流路２１が３段以上に分割されている構成であってもよい。

例えば、中間プレート２０２により冷媒流路２１が３段に分割されている場合には、図１６に示すような、２つの中間プレート部２０２ａと３つのインナフィン部２０３ａとを有するプレート部材を構成して、このプレート部材を上記第１実施形態と類似の方法で折り曲げることで、一体インナフィン部材を構成することができる。

上記各実施形態では、各冷却管２の各外側面に接触させて半導体モジュール６が２つずつ配設される構成であったが、これに限らず、例えば３つずつ配設される構成であってもよい。この場合、上記第１実施形態と同様に、１組のインナフィン２０３を備える一体インナフィン部材１００を各冷却管２に３つ配設してもよいし、あるいは、上記第２、第３実施形態と同様に、３つのインナフィン２０３を備える一体インナフィン部材を各冷却管２に１つ配設してもよい。

このように、各冷却管２に接触させる半導体モジュール６の数を増やすことで、冷却器１全体で冷却する半導体モジュール６の数が固定である場合には、積層する冷却管２の数を減らすことができ、さらには、その場合の冷却管２の中間プレート２０２およびインナフィン２０３を上記第２、第３実施形態におけるように１つの一体インナフィン部材により構成することで、冷却器１全体での部品数を大きく削減することができる。

上記各実施形態では、本発明の冷却管２を有する積層型冷却器１を、ハイブリッド車両用インバータに用いられる半導体モジュール６の冷却に適用したが、これに限らず、例えば、産業機器のモータ駆動インバータや、ビル空調用のエアコンインバータなどに用いられる半導体モジュールの冷却に適用することができる。また、モジュールではなく、パワートランジスタ、パワーＦＥＴ、ＩＧＢＴなどの電子部品の冷却に適用することもできる。

第１実施形態における冷却器の全体構成を示す正面図である。 第１実施形態における冷却管の構成を示す断面斜視図である。 図１にＩＩＩ−ＩＩＩで示す位置における矢視断面図である。 第１実施形態における一体インナフィン部材の構成を示す斜視図である。 第１実施形態におけるプレート部材の構成を示す斜視図である。 第１実施形態における一体インナフィン部材の製造方法を示す説明図である。 第１実施形態における冷却管の構成の詳細を示す拡大断面図である。 第１実施形態における冷却器の製造方法を示す工程図である。 第１実施形態における冷却管の構成を示す分解斜視図である。 第２実施形態における一体インナフィン部材の構成を示す斜視図である。 第２実施形態におけるプレート部材の構成を示す斜視図である。 第３実施形態における一体インナフィン部材の構成を示す斜視図である。 第３実施形態におけるプレート部材の構成を示す斜視図である。 第３実施形態における冷却管の構成の詳細を示す拡大断面図である。 他の実施形態におけるプレート部材の構成を示す斜視図である。 他の実施形態におけるプレート部材の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１ 積層型冷却器
２ 冷却管
６ 半導体モジュール（電子部品）
２１ 冷媒流路
１００ 一体インナフィン部材
１００ａ プレート部材
２１１ 第１冷媒流路
２１２ 第２冷媒流路
２０１ 外殻プレート
２０２ 中間プレート
２０２ａ 中間プレート部
２０３ インナフィン
２０３ａ インナフィン部
２０４ 犠牲陽極材
２０５ ろう材
３００ 芯材（第２芯材）
３０５ 芯材（第１芯材）
５００ 一体インナフィン部材
５００ａ プレート部材
５０２ａ 中間プレート部
５０３ａ インナフィン部
６００ 一体インナフィン部材
６００ａ プレート部材
６０２ａ 中間プレート部
６０３ａ インナフィン部
６０５ 接合部

Claims (12)

1. 複数の電子部品（６）を両面から冷却する積層型冷却器（１）に用いられる扁平形状の冷却管であって、
   前記扁平形状の厚み方向に接合して、前記扁平形状の外殻を構成すると共に、前記外殻の内部に冷媒が流通される冷媒流路（２１）を構成する一対の外殻プレート（２０１）と、
   前記一対の外殻プレート（２０１）の間に配設されて、前記冷媒流路（２１）を前記厚み方向に複数の流路（２１１、２１２）に分割する中間プレート（２０２）と、
   前記複数の流路（２１１、２１２）に配設される波形状のインナフィン（２０３）とを備え、
   前記中間プレート（２０２）と前記インナフィン（２０３）とは、一体インナフィン部材（１００）として一体成形されていることを特徴とする冷却管。
2. 前記一体インナフィン部材（１００）は平面状のプレート部材（１００ａ）を折り曲げ成形することにより構成されており、
   前記プレート部材（１００ａ）には、前記中間プレート（２０２）を構成する中間プレート部（２０２ａ）と、前記インナフィン（２０３）を構成する前記波形状のインナフィン部（２０３ａ）とが、互いに境界線を介して並列に形成されており、
   前記一体インナフィン部材（１００）は、前記インナフィン部（２０３ａ）が前記中間プレート部（２０２ａ）の面に接するように、前記境界線に沿って前記プレート部材（１００ａ）を折り曲げることにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却管。
3. 前記冷媒流路（２１）は、前記中間プレート（２０３）により第１冷媒流路（２１１）と第２冷媒流路（２１２）とに分割されていることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却管。
4. 前記第１冷媒流路（２１１）と前記第２冷媒流路（２１２）との対応する位置に設けられるインナフィン（２０３）を１組として、冷媒流通方向に所定の間隔で並設される複数組のインナフィン（２０３）を前記インナフィンとして備え、
   前記一体インナフィン部材（１００）は、前記複数組のインナフィン（２０３）のうちの少なくとも１組を有することを特徴とする請求項３に記載の冷却管。
5. 前記一体インナフィン部材（１００）は、前記複数組のインナフィン（２０３）のうちの１組を有し、
   前記一体インナフィン部材（１００）は、前記冷媒流通方向に前記所定の間隔で複数並設されることを特徴とする請求項４に記載の冷却管。
6. 前記一体インナフィン部材（５００、６００）は、前記複数組のインナフィン（２０３）を全て有することを特徴とする請求項４に記載の冷却管。
7. 前記一体インナフィン部材（１００）は、金属材料からなる第１芯材（３０５）の両面にろう材（２０５）を配した板材により構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか1つに記載の冷却管。
8. 前記外殻プレート（２０１）は、金属材料からなる第２芯材（３００）を有して構成されており、
   前記第１芯材（３０５）は、前記第２芯材（３００）よりも電位的に卑となる材料により構成されていることを特徴とする請求項７に記載の冷却管。
9. 前記一体インナフィン部材（６００）は、前記中間プレート（２０２）の周縁部から延出する接合部（６０５）を備えており、
   前記接合部（６０５）は前記一対の外殻プレート（２０１）の間に配設されて、前記一対の外殻プレート（２０１）間を接合していることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の冷却管。
10. 前記外殻プレート（２０１）は、内側面に犠牲陽極材（２０４）からなる層を有することを特徴とする請求項９に記載の冷却管。
11. 前記電子部品は、ハイブリッド車両用インバータに用いられる半導体モジュール（６）であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の冷却管。
12. 複数の電子部品（６）を両面から冷却する積層型冷却器（１）に用いられる扁平形状の冷却管の製造方法であって、
    平面状の中間プレート部（２０２ａ）と波形状のインナフィン部（２０３ａ）とが境界線を介して並列に形成されているプレート部材（１００ａ）を構成し、
    前記プレート部材（１００ａ）を前記境界線に沿って折り曲げることにより、前記中間プレート部（２０２ａ）の面に前記インナフィン部（２０３ａ）を接触させて、中間プレート（２０２）とインナフィン（２０３）とを一体に備えた一体インナフィン部材（１００）を構成し、
    前記扁平形状の外殻を構成する一対の外殻プレート（２０１）の間に前記一体インナフィン部材（１００）を配設して、冷却管（２）を構成することを特徴とする冷却管の製造方法。

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