JP4445566B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、主に直交流の変換を行うインバーターの冷却に用いられる熱交換器の技術分野に属する。

従来では、平坦な底部を有する鍋型のケーシングの開口をベースプレートで閉塞し、内部にインナーフィンを配置し、閉塞した内部に冷却水を流すことにより、サイリスタや各種電力用コンデンサ等の冷却を行っている。なお、ケーシングとベースプレート、インナーフィンはろう付けで固定されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、アルミダイキャスト等の鋳造工程により製造したケース体の設置面に溝として設けられた冷却水通路の内壁から突出させて多数のフィンを機械加工で設け、この冷却水通路を部材で閉塞し、冷却水を冷却水通路に流すことにより冷却を行っているものもある（例えば、特許文献２。）。
特開２００２−１７０９１５号公報（第２−４頁、全図） 特開２００７−２０２３０９号公報（第２−１１頁、全図）

このように、従来にあっては、製造工数がかかることにより製造コストが高いという問題があった。

本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、製造コストを低くしつつ、熱交換性能と液密性能を充分に確保することができる熱交換器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、基板及び、前記基板に立設した熱交換促進部からなる第１部材と、板材状で基端面から凹んだ流路が形成された第２部材を、前記流路外となる前記熱交換促進部を切除し、残存する前記熱交換促進部が前記流路内に配置されるように、前記第１部材と前記第２部材の基端面が接合され、前記流路は、直進部と曲がり部で蛇行するよう形成され、前記曲がり部に配置される前記熱交換促進部を切除し、前記流路が蛇行するように流路を仕切る前記第２部材の部分は直線部を途中で斜めにして次ぎの直線部に移るようにオフセットさせ、前記第１部材と前記第２部材は、摩擦攪拌接合により接合した、ことを特徴とする。

本発明では、基板及び、前記基板に立設した熱交換促進部からなる第１部材と、板材状で基端面から凹んだ流路が形成された第２部材を、前記流路外となる前記熱交換促進部を切除し、残存する前記熱交換促進部が前記流路内に配置されるように、前記第１部材と前記第２部材の基端面が接合される。
よって、本発明にあっては、製造コストを低くしつつ、熱交換性能と液密性能を充分に確保することができる。
また、流路は、直進部と曲がり部で蛇行するよう形成され、曲がり部に配置される熱交換促進部を切除したため、熱交換促進部が存在しない曲がり部で良好に流れの方向をターンさせ、冷却効率を充分にする蛇行した流路の流れを実現することができる。
また、前記曲がり部では、基端面からの流路深さ距離Ｈが、熱交換促進部のアッパーケースから先端までの距離ｈより大きいため、熱交換促進部の熱交換面積を大きくして冷却効率を向上でき、距離Ｈと距離ｈの差の部分により冷却水の流れ方向を変更させ、蛇行させて、蛇行により、より熱交換面積を大きくして充分な冷却を得るようにできる。
また、前記流路が蛇行するように流路を仕切る前記第２部材の部分は直線部を途中で斜めにして次ぎの直線部に移るようにオフセットさせたことで、前記流路の直進部を流れる冷却水の流量や流速を変更することができ、これにより、熱交換性能を高めることができる。
また、アッパーケースとロワケースは、摩擦攪拌接合により接合したため、高温割れやブローホールの溶接時の膨れ等を生じることなく、水密性の良好な接合を行うことができる。

以下、本発明の熱交換器を実現する実施の形態を、請求項１，２，４，５，６，１０に係る発明に対応する実施例１と、請求項１，３に係る発明に対応する実施例２と、請求項１，７に係る発明に対応する実施例３と、請求項１，４，５，６，８，９に係る発明に対応する実施例４に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の熱交換器の平面図である。図２は実施例１の熱交換器の正面図である。図３は図１のＡ−Ａ断面図である。
実施例１では、車両の駆動に用いるインバーターにおいて、電源供給を行うパワーモジュール１を熱交換器２により冷却する。パワーモジュール１と熱交換器２との組付け構造については後述する。
熱交換器２は、放熱フィン３、アッパーケース４、ロワケース５を主要な構成とし、図１〜図３に示す流路２１に冷却水を流すことにより冷却を行うものである。

図４は実施例１の放熱フィンが設けられたアッパーケースの平面図である。図５は実施例１の放熱フィンが設けられたアッパーケースの正面図である。
放熱フィン３は、アッパーケース４の下面から下方に突出した矩形の舌片である。図１、図２に示すように同じ方向を長手方向として、所定の間隔で複数配置されたものである。実施例１ではアッパーケース４から押し出し工法により形成されたものとする。
実施例１において、放熱フィン３、アッパーケース４はアルミを材質とするものとする。放熱フィン３は、アッパーケース４と一体にアルミで形成されるため高い伝熱性を有し、熱交換する表面積を広くすることにより熱交換を促進する。

アッパーケース４は、矩形板状のアルミ部材であり、下面には放熱フィン３が複数配列して設けられる。そして、放熱フィン３が設けられている範囲が、冷却水の流路２１の上壁となる。
放熱フィン３、アッパーケース４についてさらに説明する。
図６は実施例１の放熱フィンがアッパーケースに押し出し工法で設けられた状態を示す説明平面図である。図７は実施例１の放熱フィンがアッパーケースに押し出し工法で設けられた状態を示す説明正面図である。

アッパーケース４に放熱フィン３を設ける場合には、図６、図７に示すように、アッパーケース４の下面全体に放熱フィン３が同じ長手方向で所定の間隔となるように設ける。このように均一に放熱フィン３を設けることにより、偏って押し出し形状を複雑にすることなく、流路２１の変更機種への対応高く、放熱フィン３が設けられる。
そして、図６、図７に示す１面に設けた放熱フィン３の不要部分を切除することにより、つまり流路２１の部分以外を切除することにより図４、図５に示す放熱フィン３が形成される。

図８は実施例１の熱交換器のロワケースの平面図である。図９は実施例１の熱交換器のロワケースの正面図である。
ロワケース５は、矩形板状の上面を基端面５１とし、基端面５１から凹むようにして流路部５２が形成されている。流路部５２は、長手方向に伸びる直進部５２１と、曲がり部５２２からなり、蛇行する流れとなる形状である。
ここで、実施例１の放熱フィン３は、流路部５２の直進部５２１に収容される部分のみに設けるものとし、曲がり部５２２に収容される部分は切除される。

さらにロワケース５には、図８において正面側となる側面から内部の流路部５２の始端部及び終端部と連通する連通路５３，５４を設けるようにし、冷却水の取り入れ口、排出口とする。
また、流路部５２を蛇行させるよう流路を仕切るロワケース５の部分は、図８に示すように、直線状に設けるのみでなく、直線を途中で斜めにし、次の直線に移る言わばオフセットするように設けて、冷却水の流量や流速を変更する部分を設けるようにすればよい。

次に、アッパーケース４とロワケースの組付構造、及びパワーモジュールの取付構造について説明する。
図１０は実施例１の熱交換器にパワーモジュールを取り付けてインバーターで用いる状態を示す説明断面図である。図１１は実施例１の熱交換器にパワーモジュールを取り付けてインバーターで用いる状態の説明分解図である。なお、パワーモジュール１については、内部構造を省略した断面形状で図に示す。
実施例１では、図１〜図３、図１０、図１１に示すようにアッパーケース４の下面に突出するように設けられている放熱フィン３が、ロワケース５の流路部５２内に収容されるようにして、アッパーケース４の下面とロワケース５の上面である基端面５１を当接させる。

そして、摩擦攪拌接合工法により、水密性のある流路２１を形成するように、アッパーケース４とロワケース５を接合する。
摩擦攪拌接合は、例えば特開２００２−２１０５７０公報に示すように、２つの被接合部材の合わせ部分にピンを回転させながら移動することにより、摩擦熱により母材を攪拌させる接合方法である。これにより溶かし込み材や余肉を有することなく接合を行える。
実施例１では、ロワケース５の流路部５２の開口端となる上端部に、基端面５１から矩形に凹んだ部分を設け、そこにアッパーケース４の矩形板状部分を嵌合させるようにし、流路２１を形成しない重なり部分で摩擦攪拌接合を行うように、摩擦攪拌接合部２２を設けるようにする。つまり熱交換器２は、図２に示すようにロワケース５の基端面５１にアッパーケース４の下面を合わせる構造でも、このように、ロワケース５に設けた凹んだ部分にアッパーケース４を嵌合させるものであってもよい。

このようにして、内部に放熱フィン３を備えた流路２１を形成した熱交換器２のアッパーケース４の上面に、パワーモジュール１を載せるように配置する。
パワーモジュール１には締結用孔１１を設けておくようにし、アッパーケース４の締結用孔１１と重なる位置には貫通孔４１を設けておくようにし、ロワケース５の締結用孔１１と重なる位置にはねじ孔５５を設けておくようにする。
そして、ボルト６を締結用孔１１と貫通孔４１に貫通させ、ねじ孔５５に締結するようにして、パワーモジュール１を熱交換器２に取り付ける。すると、パワーモジュール１の底面がアッパーケース４の上面に面接した状態となる。

作用を説明する。
[パワーモジュールの冷却作用]
実施例１の熱交換器２では、連通路５３に冷却水を注入し，連通路５４から冷却水を排水させる。この冷却水は、例えばインバーターが車両の駆動に用いられるものとすれば、空調システム、あるいは別個に設けられる冷却システムから冷却水を得るようにし、供給される冷却水が冷却に有効な状態になるよう循環されるものとする。実施例１では冷却水として説明するが、冷媒であればよい。

冷却水は連通路５３から流路２１のロワケース５の直進部５２１の部分を直進する。この直進部５２１の部分では、放熱フィン３により表面積広く熱交換が行われ、熱交換が促進される。また、この直進部５２１の部分では、放熱フィン３により複数の小流路が並列し、互いの小流路同士はあまり流通しない状態となる。
そして、流路２１のロワケース５の曲がり部５２２の部分では、放熱フィン３が設けられていない部分であるので、曲がり部５２２の形状によりほぼ１８０°、流れの向きが変わる。そして、次の直進部５２１の部分へと流れる。このようにして、冷却水は蛇行して流れ、多くの水量が流れつつ流路２１内にあることにより、そして放熱フィン３により広い面積と接触することにより効率よく冷却が行われる。

また、冷却の際には、アッパーケース４の上面に冷却対象物であるパワーモジュール１が面接していることになる。そのため、放熱フィン３の冷却は同じ部材の熱伝達によりアッパーケース４の上面で行われることになり、非常に効率がよい。
また、放熱フィン３をアッパーケース４からの押し出し成形とすることより、アッパーケース４はアルミ鋳物品より材質特性上、熱伝導率が向上し、放熱フィン３の形状を単純化しても放熱性能を維持でき、通水抵抗の低減を図る放熱フィン３の形状にすることができる。
さらに、放熱フィン３をアッパーケース４からの押し出し成形とすることより、アルミ鋳物品とするよりもファイン形状化、つまり、薄肉、低ピッチにすることが可能になる。そのため、フィン形状を単純化しても放熱性能を維持することができ、通水抵抗も低減される。

[不具合なく水密性の良好な接合を得る作用]
実施例１の熱交換器では、アッパーケース４とロワケース５の接合を、摩擦攪拌接合により行う。そのため、アッパーケース４とロワケース５の一方、または両方をアルミダイキャスト製としても、溶接時の高温割れや、ブローホールの溶接時の膨れ（膨張・破裂）等を生じることがなく、良好な水密性を得ることができる。
摩擦攪拌接合は、接合とともにシールも可能であることから、パッキン、Ｏリング、液状ガスケット等のシール材や取り付け用ネジ等を省くことが可能となり、部品点数削減と組み付け加工工数低減を得ることになる。
また、摩擦攪拌接合は、接合時の発生温度を低く抑えることができ、且つ加工温度に曝される部位を少なくすることができるために熱歪みが少なく、アッパーケース４及びロワケース５の歪みを無視できるレベルにする。

次に、効果を説明する。
実施例１の熱交換器にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
(1)アッパーケース４及び、アッパーケース４に立設した放熱フィン３からなるアッパーケース４及び放熱フィン３と、板材状で基端面５１から凹んだ流路部５２が形成されたロワケース５を、流路外となる放熱フィン３を切除し、残存する放熱フィン３が流路２１の内部に配置されるように、アッパーケース４とロワケース５の基端面５１が接合されるため、製造コストを低くしつつ、熱交換性能と水密性能を充分に確保することができる。

(2)流路２１は、直進部５２１と曲がり部５２２で蛇行するよう形成され、曲がり部５２２に配置される放熱フィン３を切除したため、放熱フィン３が存在しない曲がり部５２２で良好に流れの方向をターンさせ、冷却効率を充分にする蛇行した流路２１の流れを実現することができる。

(4)アッパーケース４とロワケース５は、摩擦攪拌接合により接合したため、高温割れやブローホールの溶接時の膨れ等を生じることなく、水密性の良好な接合を行うことができる。

(5)ロワケース５、又はアッパーケース４とロワケース５は、アルミダイキャストにより形成されたものであるため、コストを低く抑え、高い生産性で熱交換器２を製造することができる。

(6)アッパーケース４の外周面を冷却面にしたため、放熱フィン３を設けた部材を冷却面とし、効率よく冷却を行うことができる。

(10)アッパーケース４とロワケース５に分割し、アッパーケース４を、板状部分と、板状部分から放熱フィン３を立設させて一体に形成し、ロワケース５を、基端面５１から凹んだ形状の流路部５２を形成させた板状材で形成し、アッパーケース４とロワケース５を接合した際に、流路外となるアッパーケース４の放熱フィン３を切除し、残存する放熱フィン３が流路内に配置されるように、アッパーケース４とロワケース５の基端面を接合するため、製造コストを低くしつつ、熱交換性能と水密性能を充分に確保することができる。

実施例２の熱交換器は、冷却水の流路の曲がり部においても放熱フィンがあるようにし、その下方の深い部分で流れをターンさせるようにした例である。
構造を説明する。
図１２は実施例２の熱交換器の平面図である。図１３は実施例２の熱交換器の正面図である。図１４は図１２のＢ−Ｂ断面図である。図１５は図１２のＣ−Ｃ断面図である。

実施例２では、図１２、図１４に示すように、放熱フィン３は、曲がり部５２２においても存在するよう長手方向を長くする。なお、放熱フィン３の高さは同じとし、長手方向に延長したものにする。
まず、放熱フィン３のアッパーケース４の流路側面からの先端まで、言い換えると、放熱フィン３の基端から先端までの距離をｈとする。さらに、ロワケース５の流路部５２の曲がり部５２２において、基端面５１から曲がり部５２２の底となる壁面までの距離、言い換えると曲がり部５２２の深さ距離をＨとする。
そして、この距離Ｈが距離ｈより大きくなるように曲がり部５２２の深さを深くするロワケース５の形状にする（図１５参照）。

作用を説明する。
[放熱効率を向上させる作用]
実施例２の熱交換器では、ロワケース５の曲がり部５２２の部分の流路２１において、放熱フィン３を設けるようにする。これにより、放熱フィン３の熱交換面積が大きくなるため、冷却効率が向上する。
そして、放熱フィン３の深さ方向の距離ｈより、基端面５１から流路部５２の底までの深さ方向の距離Ｈが大きくなるようにする。

冷却水は、この放熱フィン３より深く、放熱フィン３に仕切られることがない下方位置で、流れ方向をターンし、徐々に深さが浅くなるようにして、放熱フィン３で複数に仕切られた次の直進部５２１へ流れていくようになる。
また、図１２、図１４に示すように、放熱フィン３の長手方向の端部と、曲がり部５２２の長手方向の壁面との間には、わずかに間隙を設けているので、ここでは、冷却水が下方に向かうようにして、下方で、流れ方向をターンさせる。

このように、実施例２では、放熱フィン３の熱交換面積を増やすことができ、また、深さ方向でターンすることにより、熱交換器２内に位置する冷却水の量を増やすことができ、冷却水の冷却容量を増加させることができる。これにより実施例２の熱交換器２では、冷却効率が向上する。

効果を説明する。
実施例２の熱交換器では、上記(1)の効果に加えて、以下の効果を有する。
(3)流路２１は、直進部５２１と曲がり部５２２で蛇行するよう形成され、曲がり部５２２では、基端面５１からの流路深さ距離Ｈが、放熱フィン３のアッパーケース４から先端までの距離ｈより大きいため、放熱フィン３の熱交換面積を大きくして冷却効率を向上でき、距離Ｈと距離ｈの差の部分により冷却水の流れ方向を変更させ、蛇行させて、蛇行により、より熱交換面積を大きくして充分な冷却を得るようにできる。

実施例３は、曲がり部に、冷却水の流れが方向を変更しつつ流れることができる熱交換促進部を設けた例である。
構造を説明する。
図１６は実施例３の熱交換器における曲がり部の熱交換促進部の例の説明図である。図１７は実施例３の熱交換器における曲がり部の熱交換促進部の別の例の説明図である。
実施例３では、図１６に示すように、曲がり部５２２の部分で、アッパーケース４から放熱部３１（熱交換促進部）を立設する。
放熱部３１は、蛇行の直進部５２１の流れ方向に対して、斜めとなる矩形舌片状の小放熱部３１１を直進方向に複数配置し、これとハの字を形成するように、この斜め角度が逆となる矩形舌片状の小放熱部３１２を直進方向位置をずらして配置し、且つ個々が間隙を有するように設ける。そして、小放熱部３１１と小放熱部３１２で構成した列３１３を隣の列３１３を間隔を空けて並列させる配置にする。

また、放熱部３２として、図１７に示すものを設けてもよい。図１７に示す放熱部３２では、円柱状のピン３２１を、蛇行の直進部５２１の流れ方向に複数配置し、その隣りに、直進部５２１の流れ方向の位置をずらして、円柱状のピン３２２を、蛇行の直進部５２１の流れ方向に複数配置する。これを列３２３とし、同様に構成した列３２４を間隔を空けて並列させる配置にする。

作用を説明する。
[流れ方向の変更を許容しつつ熱交換を促進する作用]
実施例３の図１６の構成のものは、列３１３と列３１４の間を通るように直進方向の流れを許容する。そして、それぞれの列においては、小放熱部３１１と小放熱部３１２の間を通るようにすると、直進方向の流れと異なる方向へ流れることが可能となる。これにより、直進もターンも可能にしつつ、曲がり部５２２においても熱交換が促進するようにする。
また、図１７の構成のものは、列３２３と列３２４の間を通るように直進方向の流れを許容する。そして、それぞれの列においても、ピン３２１とピン３２２の間を通るようにすれば、直進方向に流れることができ、また、直進方向の流れと異なる方向へ流れることも可能となる。これにより、直進もターンも可能にしつつ、曲がり部５２２においても熱交換が促進するようにする。

効果を説明する。
実施例３の熱交換器にあっては、上記(1)の効果に加えて、以下の効果を有する。
(7)流路２１は、ロワケース５の直進部５２１と曲がり部５２２で蛇行するよう形成され、曲がり部５２２の放熱部３２は、アッパーケース４に小放熱部３１１と小放熱部３１２又は、ピン３２１とピン３２２を複数立設する構成であり、且つ流れの直進と曲がりを許容するようそれぞれ間隙を有する配置にしたため、曲がり部５２２において、流れをターンさせて蛇行させるようにして充分な冷却を行うようにし、さらに、曲がり部５２２においても熱交換を促進させることができる。

実施例４の熱交換器は、流路２１の流れのターンを１回とし、アッパーケース４へ設ける放熱フィン３の組を２条にした例である。
まず構成を説明する。
図１８は実施例４の熱交換器の平面図である。図１９は実施例４の熱交換器にパワーモジュールを取り付けてインバーターで用いる状態を示す説明断面図である。図２０は実施例４の熱交換器にパワーモジュールを取り付けてインバーターで用いる状態の説明分解図である。
実施例４では、図１８に示すように、流路２１の直線に流す部分を左右に設け、ターンを１回とし、左右１対となったパワーモジュール１を、流路２１の左右の直線部分に上下に対応させる配置にしている。

実施例４のアッパーケース４の構造を説明する。
図２１は実施例１の熱交換器の放熱フィンが設けられたアッパーケースの底面図である。図２２は実施例１の熱交換器の放熱フィンが設けられたアッパーケースの正面図である。図２３は実施例１の熱交換器の放熱フィンがアッパーケースに押し出し工法で設けられた状態を示す説明底面図である。

実施例４のアッパーケース４は、放熱フィン３の複数からなる組を左右にそれぞれに設けるようにする。その１組は放熱フィン３を複数並列に配置したものである。そして、図２３に示すように、押し出し工法で、押し出しが可能なように一様な形状にしつつ、図２３の範囲A1,A2,A3は、押し出し形状によって、放熱フィン３のない部分を形成する。そして、その後に図２１の範囲B1〜B4の部分、つまり押し出し方向の両端部分を加工で削除して、図２１、図２２に示すアッパーケース４を形成する。

次に実施例４のロワケース５について説明する。
図２４は実施例４の熱交換器のロワケースの平面図である。図２５は実施例４の熱交換器のロワケースの底面図である。図２６は実施例４の熱交換器のロワケースの正面図である。図２７は図２４のＤ−Ｄ断面図である。図２８は図２４のＥ−Ｅ断面図である。
実施例４のロワケース５では、まず、摩擦攪拌接合部２２を内側に含む部分をその周囲より一段高くした形状にする。一段高くした内側部分を第１上面部５１１、その周囲を第２上面部５１２として図２４〜図２８に示す。
そして、この第１上面部５１１からアッパーケース４を嵌合させる凹部５６を設け、この凹部５６からさらに下方に凹ませるようにして、流路部５２を設ける。

流路部５２は、実施例１と同様に直進部５２１と曲がり部５２２からなるが、実施例１と異なり蛇行する流路ではなく、Ｕターンするように、往路と復路で構成される。そのため、ロワケース５の一方の側面に開口させて連通路５３、連通路５４を設け、それぞれ左右の直進部５２１に接続する。
曲がり部５２２は、直進部５２１より深さを深くして、この部分に突出した放熱フィン３の下方に流路部分を存在させる。
直進部５２１の連通路５３、５４と接続する端部では、図２７に示すように、深さを深くした部分５２１ａを設け、この部分５２１ａに連通路５３、５４を接続する。
実施例４における連通路５３、５４は口径を大きくして冷却水を多く入水し、排水する。
そして、左右の直進部５２１は曲がり部５２２でターンする流路部分を形成するように接続される。この曲がり部５２２では、深さを直進部５２１より深くする。なお、ロワケース５のねじ孔については後述する。

また、図２５、図２６に示すように、ロワケース５の側面及び下面には、凹んだ形状となった部分を設けるようにする。これを支持部５７とする。支持部５７において、凹ませる部分は、ロワケース５の上面を凹ませることなく、側面及び下面を凹ませるようにする。支持部５７はロワケース５のダイキャストの容量を少なくさせる省略部分であり、且つ摩擦攪拌接合の際にロワケース５を固定する部分となる。

次に実施例４におけるアッパーケース４とロワケース５の組付構造について説明する。
図２９は実施例４の熱交換器における摩擦攪拌接合部の説明図である。なお、図２９内の()内は経路例を示すための順序を示すための数字である。
実施例４では、左右の直進部５２１の間を所定の間隔にする。そして、左右の組で２条となるように設けた複数の放熱フィン３が、ロワケース５の流路部５２内に収容されるようにして、アッパーケース４をロワケース５の凹部５６に嵌合させる。
そして、摩擦攪拌接合工法により、水密性のある流路２１を形成する。
摩擦攪拌接合では、アッパーケース４とロワケース５の合わせ部分を下方に突出した突起部と突起部の基端部となるショルダを回転させながら押し当て、アッパーケース４とロワケース５の合わせ部分に沿って移動させることにより摩擦攪拌接合を行う。実施例４では、図２９に符号１００で示すように、摩擦攪拌接合を行う加工具を押し当てた後の移動経路が、１経路となるようにする。これにより、左右の直進部５２１の間の中央は、左右に摩擦攪拌接合部２２が位置する。

そして、実施例４では、摩擦攪拌接合後にパワーモジュール１を取り付けるためのネジ孔２３を設ける。その際には、摩擦攪拌接合部２２の一部を加工するように設ける。なお、このネジ孔２３は、接合されたアッパーケース４の厚みを超えてロワケース５に至る深さで設ける。その次に、アッパーケース４の上面とロワケース５の第１上面部５１１、第２上面部５１２が同じ高さの１面となるように加工を行なう。第１上面部５１１と第２上面部５１２を設けることにより、第２上面部５１２の加工代を非常に小さくする。

そして、熱交換器２の上面にパワーモジュール１を載置し、パワーモジュール１に設けられた締結用孔１１にボルト６を貫通させてネジ孔２３に締結し、パワーモジュール１を熱交換器２に取り付ける。すると、パワーモジュール１の底面がアッパーケース４の上面に、非常に密着して、面接した状態となる。

次に作用を説明する。
[アッパーケースの切除加工量を抑制する作用]
実施例４の熱交換器２では、図２１の範囲A1〜A3の範囲が、図２３に示すように予め押し出し加工の際に省略された形状で、一様な断面形状に製造される。そのため、図２３の押し出し方向に一様な断面形状の状態から、図２１の形状にするためには、図２１に範囲B1〜B4で示す部分のみを切除すればよく、加工工数、材料コスト等が非常に節約される。

[良好な水密性の確保と生産性の両立について]
実施例４では、熱交換器２へ冷却水を送る側の性能、パワーモジュール１の冷却要求から、流路２１として比較的、流量を多く流し、左右の直進部５２１がそれぞれ、左右一対のパワーモジュール１の左右それぞれを冷却する構成にしている。さらに、パワーモジュール１との接触面を、加工量を抑制しつつ削除する加工をして密着性を高め、冷却効率を高めている。
また、摩擦攪拌接合はその加工経路が図２９に示すように１経路となるようにして、加工工数が抑制されている。また、摩擦攪拌接合時は支持部５７でロワケース５を支持するとともに、凹形状を用いて強く位置を維持する。この支持部５７は、ロワケース５を軽量化、省材料化する省略部分を兼ねる。

そして、左右の直進部５２１の間の中央の両側を摩擦攪拌接合部２２とし、摩擦攪拌接合部２２と一部重なるようにネジ孔２３を設けることにより、良好な水密性が確保されつつ、締結により密着させることが可能となる。また、中央以外の部分を含め、ネジ孔２３は摩擦攪拌接合部２２と一部重なるように設けるため、熱交換器２及びパワーモジュール１の密着による冷却効率を高めつつ、熱交換器２及びパワーモジュール１の小型化に寄与する。
また、ネジ孔２３は、ロワケース５に達する深さで設け、パワーモジュール１の固定強度を強くする。なお、摩擦攪拌接合部２２は加工具の突起部分が最も接合部深さの深い部分となる。接合強度や水密性を含む接合性能への配慮としてネジ孔２３の重なる部分は、この部分とは重ならないようにしている。
このように、実施例４の熱交換器では、要求された冷却性能、水密性を充分に満たしつつ、製造コストを非常に抑制している。

効果を説明する。実施例４の熱交換器にあっては、上記(1),(4),(5),(6)に加えて以下の効果を有する。
(8)アッパーケース４は、板形状部分と放熱フィン３が押し出し加工又は引き抜き加工により一体に形成され、押し出し又は引き抜き方向の両端部分で且つ流路外となる放熱フィン３の範囲B1〜B4を切除された放熱フィン３の残存部を備え、アッパーケース４とロワケース５の接合される基端面は、摩擦攪拌接合されるため、放熱フィン３の切除箇所をさらに減らし、製造コストをさらに低くしつつ、熱交換性能と水密性能を充分に確保することができる。

(9)摩擦攪拌接合部２２と少なくとも一部が重なる位置で且つロワケース５に達する孔深さで設けられ、パワーモジュール１を少なくともアッパーケース４の外周面に面接させて締結するネジ孔２３を備えたため、パワーモジュール１、熱交換器２を小型にしつつ、パワーモジュール１を強度高く固定することができ、密着性をよくして冷却性を向上させることができる。

以上、本発明の熱交換器を実施例１〜実施例４に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

（他の実施例）
図３０〜図３２は、熱交換促進部の他の例を示す説明断面図である。
放熱フィン３（熱交換促進部）は、アッパーケース４から、図３０に示すように切り起して切り起しフィン３３としても、また、コルゲートフィン３４としてもよい。
また、放熱フィン３は、図３１に示すようにクリンプ工法によりクリンプフィン３５としてもよい。
また、放熱フィン３は、図３２に示すように別部材をロー付けで取り付けてロー付けフィン３６としても、半田付けにより半田付けフィン３７としてもよい。
さらに、放熱フィン３には、図３３に示す波型や図３４に示す角Ｒ形状の部分を設けるようにしてもよい。

また、実施例では、放熱フィン３を押し出し工法で設けたが、引き抜き工法であってもよい。

実施例１の熱交換器の平面図である。 実施例１の熱交換器の正面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 実施例１の放熱フィンが設けられたアッパーケースの平面図である。 実施例１の放熱フィンが設けられたアッパーケースの正面図である。 実施例１の放熱フィンがアッパーケースに押し出し工法で設けられた状態を示す説明平面図である。 実施例１の放熱フィンがアッパーケースに押し出し工法で設けられた状態を示す説明正面図である。 実施例１の熱交換器のロワケースの平面図である。 実施例１の熱交換器のロワケースの正面図である。 実施例１の熱交換器にパワーモジュールを取り付けてインバーターで用いる状態を示す説明断面図である。 実施例１の熱交換器にパワーモジュールを取り付けてインバーターで用いる状態の説明分解図である。 実施例２の熱交換器の平面図である。 実施例２の熱交換器の正面図である。 図１２のＢ−Ｂ断面図である。 図１２のＣ−Ｃ断面図である。 実施例３の熱交換器における曲がり部の熱交換促進部の例の説明図である。 実施例３の熱交換器における曲がり部の熱交換促進部の別の例の説明図である。 実施例４の熱交換器の平面図である。 実施例４の熱交換器にパワーモジュールを取り付けてインバーターで用いる状態を示す説明断面図である。 実施例４の熱交換器にパワーモジュールを取り付けてインバーターで用いる状態の説明分解図である。 実施例１の熱交換器の放熱フィンが設けられたアッパーケースの底面図である。 実施例１の熱交換器の放熱フィンが設けられたアッパーケースの正面図である。 実施例１の熱交換器の放熱フィンがアッパーケースに押し出し工法で設けられた状態を示す説明底面図である。 実施例４の熱交換器のロワケースの平面図である。 実施例４の熱交換器のロワケースの底面図である。 実施例４の熱交換器のロワケースの正面図である。 図２４のＤ−Ｄ断面図である。 図２４のＥ−Ｅ断面図である。 実施例４の熱交換器における摩擦攪拌接合部の説明図である。 熱交換促進部の他の例を示す説明断面図である。 熱交換促進部の他の例を示す説明断面図である。 熱交換促進部の他の例を示す説明断面図である。 熱交換促進部の他の例を示す説明図である。 熱交換促進部の他の例を示す説明図である。

符号の説明

１ パワーモジュール
１１ 締結用孔
２ 熱交換器
２１ 流路
２２ 摩擦攪拌接合部
２３ ネジ孔
３ 放熱フィン
４ アッパーケース
４１ 貫通孔
５ ロワケース
５１ 基端面
５１１ 第１上面部
５１２ 第２上面部
５２ 流路部
５２１ 直進部
５２１ａ 深さを深くした部分
５２２ 曲がり部
５３ 連通路
５４ 連通路
５５ ねじ孔
５６ 凹部
５７ 支持部
６ ボルト
３１ 放熱部
３１１ 小放熱部
３１２ 小放熱部
３１３ 列
３１４ 列
３２ 放熱部
３２１ ピン
３２２ ピン
３２３ 列
３２４ 列
３３ 切り起しフィン
３４ コルゲートフィン
３５ クリンプフィン
３６ ロー付けフィン
３７ 半田付けフィン
１００ （摩擦攪拌接合を行う加工具を押し当てた後の移動経路を示す）符号
A1〜A3 （フィン形状を押し出しで設けない）範囲
B1〜B4 （フィン形状を切除する）範囲

Claims (3)

1. 基板及び、前記基板に立設した熱交換促進部からなる第１部材と、
   板材状で基端面から凹んだ流路が形成された第２部材を、
   前記流路外となる前記熱交換促進部を切除し、残存する前記熱交換促進部が前記流路内に配置されるように、前記第１部材と前記第２部材の基端面が接合され、
   前記流路は、直進部と曲がり部で蛇行するよう形成され、
   前記曲がり部に配置される前記熱交換促進部を切除し、
   前記流路が蛇行するように流路を仕切る前記第２部材の部分は直線部を途中で斜めにして次ぎの直線部に移るようにオフセットさせ、
   前記第１部材と前記第２部材は、摩擦攪拌接合により接合した、
   ことを特徴とする熱交換器。
2. 請求項１記載の熱交換器において、
   前記曲がり部では、前記基端面からの流路深さ距離Ｈが、前記熱交換促進部の前記基板から先端までの距離ｈより大きい、
   ことを特徴とする熱交換器。
3. 請求項１または２に記載の熱交換器において、
   前記曲がり部の前記熱交換促進部は、前記基板に小片を複数立設する構成であり、且つ前記小片が流れの直進と曲がりを許容するようそれぞれ間隙を有する配置にした、
   ことを特徴とする熱交換器。

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