JP2019211112A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 流路管の管内が仕切られてなる複数の流路の間の圧力の偏りを抑えることができる熱交換器を提供する。【解決手段】 熱交換器１０は、外部の熱交換対象物としての半導体モジュール１に対する熱交換面２０ａとなる外表面を有する流路管２０と、流路管２０の管内を熱媒体が流れる２つの流路２８，２９に仕切るプレート状の仕切部材２３と、を備え、仕切部材２３には、２つの流路２８，２９を連通させる連通孔２４が設けられている。【選択図】図５

Description

本発明は、熱交換器に関する。

従来、半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュールの冷却のために使用される熱交換器が知られている。この熱交換器は、１つの半導体モジュールを両側から挟み込むように積層された複数の流路管を有し、これら複数の流路管が連通するように構成されている。この熱交換器によれば、高温側の半導体モジュールとその両側の流路管を流れる冷却媒体との間の熱交換によって、半導体モジュールが冷却される。

この熱交換器では、半導体モジュールとの間の熱交換性能を向上させるために、各流路管の管内を冷却媒体が並流するように複数の流路に仕切る仕切部材を設けるのが好ましい。また、熱交換性能の更なる向上を図るために、仕切部材によって仕切られた複数の流路のそれぞれを更に複数の流路に分割するプレート状のインナーフィンを設けるのが好ましい。

そこで、下記の特許文献１に開示の熱交換器は、積層状に配置された複数の流路管のそれぞれの管内が中間プレートによって２つの主流路に仕切られ、且つ２つの主流路のそれぞれがインナーフィンによって複数の細流路に仕切られるように構成されている。この熱交換器は、インナーフィンによって伝熱面積を増やすことで、半導体モジュールとの間の熱交換性能を向上させることができる。

特開２０１６−２０５８０２号公報

ところが、特許文献１に開示の熱交換器では、半導体モジュールの発熱量の上昇に伴って流路管の主流路を流れる冷却媒体が沸騰しやすくなる。そして、冷却媒体の沸騰が生じると、主流路の圧力が高まるため流路管に冷却媒体が流れにくくなる。また、２つの主流路の間で圧力の偏りが発生したときには、２つの主流路のいずれか一方に冷却媒体が流れやすくなり、他方に冷却媒体が流れにくくなることによって流量の偏りが生じる。そして、冷却媒体の流量の偏りが熱交換器の熱交換性能を低下させる要因になるという問題がある。

また、このような問題は、半導体モジュールの冷却のために使用される熱交換器以外の熱交換器や、冷却媒体のみならず加熱媒体のような熱媒体が流れる流路管を備える熱交換器においても同様に起こり得る。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、流路管の管内が仕切られてなる複数の流路の間の圧力の偏りを抑えることができる熱交換器を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、
外部の熱交換対象物（１）に対する熱交換面（２０ａ）となる外表面を有する流路管（２０）と、
上記流路管の管内を熱媒体（Ｃ）が流れる複数の流路（２８，２９）に仕切るプレート状の仕切部材（２３）と、
を備え、
上記仕切部材には、上記複数の流路のうちの少なくとも２つの流路を連通させる連通孔（２４，１２４，２２４，３２４）が設けられている、熱交換器（１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０，７１０，８１０）、
にある。

上記の熱交換器において、流路管の管内を流れる熱媒体は、この流路管の外表面である熱交換面を介して外部の熱交換対象物との間で熱交換が行われる。流路管の管内は、プレート状の仕切部材によって複数の流路に仕切られており、熱媒体がこれら複数の流路のそれぞれを流れる。複数の流路のうちの少なくとも２つの流路は、仕切部材に設けられた連通孔を通じて連通する。

これにより、例えば熱媒体の沸騰などによって少なくとも２つの流路の間で圧力の偏りが生じたときでも、高圧側の流路の圧力を仕切部材の連通孔を通じて低圧側の流路に分散させることによって、この圧力の偏りが小さくなるように抑えることができる。

以上のごとく、上記の態様によれば、流路管の管内が仕切られてなる複数の流路の間の圧力の偏りを抑えることができる熱交換器を提供できる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、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ものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１の熱交換器の概要を示す平面図。 図１の熱交換器の第１流路管の分解斜視図。 図１の熱交換器の第２流路管の分解斜視図。 図１の熱交換器の第３流路管の分解斜視図。 図３の第２流路管の断面構造を示す断面図。 図５中の連通孔について内周面の表面積と開口部の開口面積とについて説明するための図。 図５において連通孔の効果を説明するための図。 実施形態２の熱交換器について図５に対応した断面図。 実施形態３の熱交換器について図５に対応した断面図。 実施形態４の熱交換器について図５に対応した断面図。 実施形態５の熱交換器について図５に対応した断面図。 実施形態６の熱交換器について図５に対応した断面図。 実施形態７の熱交換器について図５に対応した断面図。 実施形態８の熱交換器について図５に対応した断面図。 実施形態９の熱交換器について図５に対応した断面図。

以下、熱交換器に係る実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

なお、本明細書の図面では、特に断わらない限り、熱交換器を構成する複数の流路管の積層方向を矢印Ｘで示し、積層方向Ｘと直交する幅方向を矢印Ｙで示し、積層方向Ｘと幅方向Ｙのいずれにも直交する高さ方向を矢印Ｚで示すものとする。

（実施形態１）
図１及び図２に示されるように、実施形態１の熱交換器１０は、いずれも発熱部品である外部の複数の半導体モジュール１を冷却するためのものである。従って、この熱交換器１０を、「冷却器」或いは「冷却装置」ということもできる。

半導体モジュール１は、ハイブリッド自動車などに搭載される電子部品であり、直流電力を交流電力に変換するＩＧＢＴ等の半導体素子を内蔵するように構成されている。この半導体モジュール１は、扁平形状を有し、特に図示しないものの、パワー端子と、制御回路基板に電気的に接続される制御端子と、を備えている。

複数の半導体モジュール１には、２つの第１の半導体モジュール１Ａと、３つの第２の半導体モジュール１Ｂと、６つの第３の半導体モジュール１Ｃと、３つの第４の半導体モジュール１Ｄと、が含まれている。

ここで、第１の半導体モジュール１Ａは、昇圧コンバータとして使用される。第２の半導体モジュール１Ｂは、エンジン（図示省略）により駆動され且つエンジンの始動用モータとして動作するモータジェネレータのためのインバータとして使用される。第３の半導体モジュール１Ｃは、主駆動輪として前輪（図示省略）を駆動するモータジェネレータのためのインバータとして使用される。第４の半導体モジュール１Ｄは、従動輪として後輪（図示省略）を駆動するモータジェネレータのためのインバータとして使用される。これら複数の半導体モジュール１が熱交換器１０に一体的に組付けられることによって熱交換ユニットが形成される。

なお、これらの半導体モジュール１の用途や数は、これに限定されるものではなく、必要に応じて適宜に変更可能である。また、半導体モジュール１の数や、その他の条件に応じて流路管２０の数が適宜に設定される。

熱交換器１０は、複数の流路管２０と、熱媒体Ｃを流入方向Ｄ１に流すための流入ヘッダー部３０と、熱媒体Ｃを流出方向Ｄ３に流すための流出ヘッダー部４０と、を備えている。この熱交換器１０のこれらの構成要素は、アルミニウム等の熱伝導性に優れた材料からなるのが好ましい。

流路管２０は、積層方向Ｘを厚み方向とし幅方向Ｙを長手方向とする扁平形状の配管として構成されている。複数の流路管２０は、半導体モジュール１を両面から挟み込むための隙間１３を隔てて互いに等間隔で積層されている。このため、隙間１３に挿入された半導体モジュール１は、積層方向Ｘの両側の２つの流路管２０のそれぞれを流れる熱媒体Ｃによって冷却される。

流路管２０に流す熱媒体Ｃとして、例えば、水やアンモニア等の自然冷媒、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、フロリナート（登録商標）等のフッ化炭素系冷媒、ＨＣＦＣ１２３、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒等の冷却媒体を用いることができる。

流入ヘッダー部３０及び流出ヘッダー部４０はいずれも、積層方向Ｘを長手方向として延在し、且つ幅方向Ｙに離れて互いに平行に延在する配管として構成されている。

流入ヘッダー部３０は、熱媒体Ｃが流入する入口パイプ１１に接続されている。流入ヘッダー部３０と入口パイプ１１との接続管３１は、複数の流路管２０の積層方向Ｘの両端面のうちの一方に設けられている。また、流入ヘッダー部３０は、複数の流路管２０のそれぞれの入口開口に連通している。

流出ヘッダー部４０は、熱媒体Ｃが流出する出口パイプ１２に接続されている。流出ヘッダー部４０と出口パイプ１２との接続管４１は、複数の流路管２０の積層方向Ｘの両端面のうち接続管３１が設けられている端面に設けられている。また、この流出ヘッダー部４０は、複数の流路管２０のそれぞれの出口開口に連通している。

このため、入口パイプ１１から流入した熱媒体Ｃは、流入ヘッダー部３０を流入方向Ｄ１に流れるとともに、複数の流路管２０のそれぞれに分岐して並流方向Ｄ２に流れる。そして、熱媒体は、複数の流路管２０のそれぞれから流出ヘッダー部４０に合流した後に、流出ヘッダー部４０を出口パイプ１２に向けて流出方向Ｄ３に流れて出口パイプ１２から流出する。

第１流路管２０Ａは、複数の流路管２０のうち入口パイプ１１及び出口パイプ１２に最も近い位置にある１つの流路管である。第３流路管２０Ｃは、複数の流路管２０のうち入口パイプ１１及び出口パイプ１２から最も離れた位置にある１つの流路管である。第２流路管２０Ｂは、流路管２０Ａと流路管２０Ｃとの間の位置にある流路管である。

図２に示されるように、第１流路管２０Ａは、積層方向Ｘに互いに対向配置された第１ケース部材２１Ａ及び第２ケース部材２２Ａと、これら第１ケース部材２１Ａと第２ケース部材２２Ａとの間に設けられたプレート状の仕切部材２３と、仕切部材２３を挟んで積層方向Ｘの両側に配置された２つのインナーフィン２５，２６と、を備えている。

第１ケース部材２１Ａには、接続管３１及び接続管４１が設けられている。第２ケース部材２２Ａには、流入ヘッダー部３０を構成する接続管３２と、流出ヘッダー部４０を構成する接続管４２と、が設けられている。この第２ケース部材２２Ａの外表面は、半導体モジュール１に対する熱交換面２０ａとなる。

そして、第１ケース部材２１Ａと第２ケース部材２２Ａがロウ付けによって互いに接合され、これにより密閉された内部空間２７に仕切部材２３が配置されている。このとき、仕切部材２３は、第１流路管２０Ａの管内の内部空間２７を、熱媒体Ｃが２つの流路２８，２９を並流するように仕切る。

図３に示されるように、第２流路管２０Ｂは、積層方向Ｘに互いに対向配置された第１ケース部材２１Ｂ及び第２ケース部材２２Ｂと、を備え、また第１流路管２０Ａの場合と同一構造の仕切部材２３及びインナーフィン２５，２６を備えている。

第１ケース部材２１Ｂには、流入ヘッダー部３０を構成する接続管３３と、流出ヘッダー部４０を構成する接続管４３と、が設けられている。第２ケース部材２２Ｂには、流入ヘッダー部３０を構成する接続管３４と、流出ヘッダー部４０を構成する接続管４４と、が設けられている。第１ケース部材２１Ｂ及び第２ケース部材２２Ａのそれぞれの外表面は、半導体モジュール１に対する熱交換面２０ａとなる。

そして、第１ケース部材２１Ｂと第２ケース部材２２Ｂがロウ付けによって互いに接合され、これにより密閉された内部空間２７に仕切部材２３が配置されている。このとき、仕切部材２３は、第２流路管２０Ｂの管内の内部空間２７を、第１流路管２０Ａの場合と同様に、熱媒体Ｃが２つの流路２８，２９を並流するように仕切る。

図４に示されるように、第３流路管２０Ｃは、積層方向Ｘに互いに対向配置された第１ケース部材２１Ｃ及び第２ケース部材２２Ｃと、を備え、また第１流路管２０Ａの場合と同一構造の仕切部材２３及びインナーフィン２５，２６を備えている。

第１ケース部材２１Ｃには、流入ヘッダー部３０を構成する接続管３５と、流出ヘッダー部４０を構成する接続管４５と、が設けられている。この第１ケース部材２１Ｃの外表面は、半導体モジュール１に対する熱交換面２０ａとなる。

そして、第１ケース部材２１Ｃと第２ケース部材２２Ｃがロウ付けによって互いに接合され、これにより密閉された内部空間２７に仕切部材２３が配置されている。このとき、仕切部材２３は、第３流路管２０Ｃの管内の内部空間２７を、第１流路管２０Ａの場合と同様に、熱媒体Ｃが２つの流路２８，２９を並流するように仕切る。

以下に、３つの流路管２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの内部構造について説明する。なお、これらの内部構造は同一であるため、ここでは、図５を参照しながら第２流路管２０Ｂの内部構造についてのみ説明し、残りの２つの流路管２０Ａ，２０Ｂの内部構造についての説明を省略する。

図５に示されるように、２つのインナーフィン２５，２６はいずれも、積層方向Ｘ及び高さ方向Ｚによって定まる平面についての断面が波型形状となるように構成されている。即ち、図５中の右側のインナーフィン２５は、仕切部材２３に対向する凸部２５ａと凹部２５ｂが交互に複数形成された波型断面形状を有する。同様に、図５中の左側のインナーフィン２６は、仕切部材２３に対向する凸部２６ａと凹部２６ｂが交互に複数形成された波型断面形状を有する。

インナーフィン２５は、複数の凸部２５ａのそれぞれにおいて仕切部材２３の接合部２３ａにロウ付けによって接合され、複数の凹部２５ｂのそれぞれにおいて第１ケース部材２１Ａの内面にロウ付けによって接合されている。インナーフィン２５の凸部２５ａ及び凹部２５ｂが高さ方向Ｚに交互に配置されているため、仕切部材２３によって仕切られた第１流路２８は、インナーフィン２５によって複数の細流路２８ａに分割される。

インナーフィン２６は、複数の凸部２６ａのそれぞれにおいて仕切部材２３の接合部２３ａにロウ付けによって接合され、複数の凹部２６ｂのそれぞれにおいて第２ケース部材２２Ａの内面にロウ付けによって接合されている。インナーフィン２６の凸部２６ａ及び凹部２６ｂが高さ方向Ｚに交互に配置されているため、仕切部材２３によって仕切られた第２流路２９は、インナーフィン２６によって複数の細流路２９ａに分割される。

なお、流路２８では、複数の細流路２８ａの間での熱媒体Ｃの移動が可能になっている。このため、複数の細流路２８ａのそれぞれの圧力が同じであり、この圧力が流路２８の圧力になる。同様に、流路２９では、複数の細流路２９ａの間での熱媒体Ｃの移動が可能になっている。このため、複数の細流路２９ａのそれぞれの圧力が同じであり、この圧力が流路２９の圧力になる

仕切部材２３には、複数の連通孔２４が高さ方向Ｚに離間して設けられている。複数の連通孔２４はいずれも、仕切部材２３のうち２つのインナーフィン２５，２６の凸部２５ａ，２６ａが接合されていない非接合部２３ｂに設けられている。連通孔２４は、仕切部材２３をその厚み方向である積層方向Ｘ１に貫通することによって、第１流路２８と第２流路２９とを互いに連通させるように構成されている。連通孔２４は、内径が積層方向Ｘ１について一定の貫通孔である。

本構成によれば、複数の連通孔２４を通じて、第１流路２８と第２流路２９との間での熱媒体Ｃの移動が可能になる。この場合、連通孔２４は、第１流路２８と第２流路２９との間に圧力や流量の偏りが生じるのを抑える機能を果たす。この連通孔２４の数は、必要に応じて適宜に設定可能である。

複数の連通孔２４は、仕切部材２３のうち積層方向Ｘについて半導体モジュール１に対向する対向領域Ｔに少なくとも設けられている。この対向領域Ｔは、半導体モジュール１からの入熱の影響によって、特に熱媒体Ｃが沸騰して圧力上昇し易い領域である。

図６に示されるように、連通孔２４は、内周面２４ａの表面積Ｓａが開口部２４ｂ（図中の斜線で示される領域を参照）の開口面積Ｓｂの２倍を上回るように構成されている。ここで、内周面２４ａは、縦寸法が仕切部材２３の厚み寸法Ｈに相当し、横寸法が連通孔２４の開口部２４ｂの円周長さＬに相当する。また、開口面積Ｓｂは、連通孔２４が設けられる前の仕切部材２３の片面の表面積に相当する。

従って、本構成を「連通孔２４の内周面２４ａの表面積Ｓａを含めた仕切部材２３全体の表面積が、連通孔２４が設けられていない仕切部材２３全体の表面積を上回る。」ということもできる。

次に、実施形態１の作用効果について説明する。

ここでは、熱交換器１０の熱媒体Ｃと半導体モジュール１との間での熱移動について、特に第２流路管２０Ｂを例示して説明する。

図１に示されるように、熱交換器１０の流入ヘッダー部３０から第２流路管２０Ｂの管内に熱媒体Ｃが流入する。第２流路管２０Ｂの管内を流れる熱媒体Ｃは、この第２流路管２０Ｂの両側の外表面である熱交換面２０ａを介して外部の半導体モジュール１との間で熱交換が行われる。

図５に示されるように、第２流路管２０Ｂの管内は、プレート状の仕切部材２３によって第１流路２８及び第２流路２９に仕切られており、熱媒体Ｃがこれら２つの流路２８，２９を同一方向である並流方向Ｄ２（図１参照）に並流する。

図７に示されるように、第１流路２８では、第１ケース部材２１Ｂの熱交換面２０ａを介して右側の半導体モジュール１からの発熱量Ｑ１が入熱される。同様に、第２流路２９では、第２ケース部材２２Ｂの熱交換面２０ａを介して左側の半導体モジュール１からの発熱量Ｑ２が入熱される。

ここで、第１流路２８及び第２流路２９のいずれにおいても熱媒体Ｃの沸騰が生じていないときには、第１流路２８の圧力Ｐ１と第２流路２９の圧力Ｐ２は概ね同じ値になり、且つ第１流路２８を流れる熱媒体Ｃの流量Ｌ１と第２流路２９を流れる熱媒体Ｃの流量Ｌ２も概ね同じ値になる。

これに対して、発熱量Ｑ１が発熱量Ｑ２を上回って第１流路２８においてのみ熱媒体Ｃの沸騰が生じたときには、第１流路２８の圧力Ｐ１が第２流路２９の圧力Ｐ２を上回ることによって圧力の偏りが発生する。この圧力の偏りによって、第１流路２８における熱媒体Ｃの流量Ｌ１が低下し、且つ第２流路２９における熱媒体Ｃの流量Ｌ２が増加するような流量の偏りを生じる。そして、この流量の偏りは、半導体モジュール１と熱交換器１０との間の熱交換性能を悪化させる要因になる。

このとき、本実施形態では、２つの流路２８，２９は、仕切部材２３に設けられた連通孔２４を通じて連通している。このため、２つの流路２８，２９の間で圧力の偏りが生じたときでも、高圧側の第１流路２８の圧力Ｐ１を仕切部材２３の連通孔２４を通じて低圧側の第２流路２９に分散させることによって、この圧力の偏りが小さくなるように抑えることができる。圧力Ｐ１が圧力Ｐ２に近づいて圧力の偏りが解消されることによって、流量の偏りが軽減され、第１流路２８における熱媒体Ｃの流量Ｌ１が回復する。その結果、仕切部材２３に連通孔２４が設けられていない場合に比べて、半導体モジュール１と熱交換器１０との間の熱交換性能を向上させることができる。

また、仕切部材２３の連通孔２４を利用して圧力の偏りを解消することによって、熱交換器１０を保護する効果が得られる。

なお、特に図示しないものの、上述の第２流路管２０Ｂについての説明は、第１流路管２０Ａ及び第３流路管２０Ｃについて参照することができる。第１流路管２０Ａ及び第３流路管２０Ｃはいずれも、積層方向Ｘの片面が熱交換面２０ａであため、熱交換面２０ａが両面にある第２流路管２０Ｂに比べると、２つの流路２８，２９のいずれか一方で熱媒体Ｃの沸騰が起こり易く、２つの流路２８，２９の間で圧力の偏りが生じ易い。

上記の熱交換器１０によれば、２つの流路２８，２９のそれぞれを複数の細流路２８ａ，２９ａに分割するインナーフィン２５，２６を設けることによって、熱媒体Ｃの熱交換のための伝熱面積を増やして熱交換性能を向上させることができる。

上記の熱交換器１０によれば、波型断面形状を有するインナーフィン２５，２６を使用することによって、２つの流路２８，２９のそれぞれを複数の細流路２８ａ，２９ａに分割するための構造を簡素化することができる。

上記の熱交換器１０によれば、仕切部材２３の非接合部２３ｂに連通孔２４を設けるため、仕切部材２３のみに貫通加工を施せばよく、連通孔２４の加工が簡単になる。

上記の熱交換器１０によれば、連通孔２４を内周面２４ａの表面積Ｓａが開口部２４ｂの開口面積Ｓｂの２倍を上回るように構成することによって、連通孔２４を設ける前よりも仕切部材２３の表面積を増やすことができる。このとき、仕切部材２３の表面積は伝熱面積になるため、連通孔２４を設ける前に比べて熱交換性能を向上させることができる。

上記の熱交換器１０によれば、仕切部材２３の対向領域Ｔのように、熱媒体Ｃの沸騰による圧力上昇が生じ易い領域に連通孔２４を設けるため、この連通孔２４を通じて高圧側の流路の圧力を低圧側の流路に応答性良く分散させることができる。
なお、この連通孔２４は、熱媒体Ｃの沸騰を前提とするものではなく、熱媒体Ｃが沸騰しなくても高圧側の圧力を低圧側に分散させる効果を有することは勿論である。

以下、上記の実施形態１に関連する他の実施形態について図面を参照しつつ説明する。他の実施形態において、実施形態１の要素と同一の要素には同一の符号を付しており、当該同一の要素についての説明を省略する。

（実施形態２）
図８に示されるように、実施形態２の熱交換器１１０は、第２流路管２０Ｂの仕切部材２３に設けられた連通孔２４の位置が、実施形態１の熱交換器１０に対して相違している。特に図示しないものの、この熱交換器１１０において、第１流路管２０Ａ及び第３流路管２０Ｃも第２流路管２０Ｂと同様の構造を有する。

連通孔２４は、仕切部材２３のうちインナーフィン２５，２６の凸部２５ａ，２６ａとの接合部２３ａに設けられており、非接合部２３ｂには設けられていない。このため、連通孔２４は、仕切部材２３とその両側の２つの凸部２５ａ，２６ａを貫通するように構成されている。この連通孔２４が設けられている接合部２３ａは、半導体モジュール１からの熱がインナーフィン２５，２６の凸部２５ａ，２６ａを通じて導入され易く、熱媒体Ｃの発生が起こりやすい箇所である。
その他の構成は、実施形態１と同様である。

上記の熱交換器１１０によれば、熱媒体Ｃの沸騰による圧力上昇が生じ易い領域に連通孔２４を設けるため、この連通孔２４を通じて高圧側の流路の圧力を低圧側の流路に応答性良く分散させることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。

（実施形態３）
図９に示されるように、実施形態３の熱交換器２１０は、第２流路管２０Ｂの仕切部材２３に設けられた連通孔２４の位置が、実施形態１の熱交換器１０に対して相違している。特に図示しないものの、この熱交換器２１０において、第１流路管２０Ａ及び第３流路管２０Ｃも第２流路管２０Ｂと同様の構造を有する。

連通孔２４は、仕切部材２３のうちインナーフィン２５，２６の凸部２５ａ，２６ａとの接合部２３ａと非接合部２３ｂの両方に設けられている。
その他の構成は、実施形態１と同様である。

上記の熱交換器２１０によれば、仕切部材２３に連通孔２４を概ね均等に配置することによって、高圧側の流路の圧力を低圧側の流路に分散させるための応答性を向上させることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。

（実施形態４）
図１０に示されるように、実施形態４の熱交換器３１０は、第２流路管２０Ｂの仕切部材２３に設けられた連通孔２４の位置が、実施形態３の熱交換器２１０に対して相違している。特に図示しないものの、この熱交換器２１０において、第１流路管２０Ａ及び第３流路管２０Ｃも第２流路管２０Ｂと同様の構造を有する。

連通孔２４は、実施形態３の熱交換器２１０の場合に比べると、仕切部材２３の対向領域Ｔのみに限定して設けられている。
その他の構成は、実施形態３と同様である。

上記の熱交換器３１０によれば、連通孔２４の数を抑えることによって連通孔２４の加工に要するコストを低く抑えることができる。また、熱媒体Ｃの沸騰による圧力上昇が生じ易い対向領域Ｔに連通孔２４を残すことによって、高圧側の流路の圧力を低圧側の流路に分散させるための応答性を低下するのを防ぐことができる。
その他、実施形態３と同様の作用効果を奏する。

（実施形態５）
図１１に示されるように、実施形態５の熱交換器４１０は、第２流路管２０Ｂの仕切部材２３に設けられた連通孔１２４の構造が、実施形態４の熱交換器３１０に対して相違している。特に図示しないものの、この熱交換器２１０において、第１流路管２０Ａ及び第３流路管２０Ｃも第２流路管２０Ｂと同様の構造を有する。

連通孔１２４は、内周面にねじ溝が形成されたねじ孔として構成されおり、内径が積層方向Ｘ１について一定である連通孔２４とは異なる。この連通孔１２４は、内周面の表面積（伝熱面積）が連通孔２４を上回る。
その他の構成は、実施形態４と同様である。

上記の熱交換器４１０によれば、連通孔２４に比べて伝熱面積が大きい連通孔１２４を仕切部材２３に設けることによって、熱交換性能を向上させることができる。
その他、実施形態４と同様の作用効果を奏する。

なお、この実施形態５に特に関連する変更例として、実施形態１〜３のそれぞれにおいて、連通孔２４を連通孔１２４に置き換えた構造を採用することもできる。

（実施形態６）
図１２に示されるように、実施形態６の熱交換器５１０は、第２流路管２０Ｂの仕切部材２３に設けられた連通孔２２４の構造が、実施形態４の熱交換器３１０に対して相違している。特に図示しないものの、この熱交換器２１０において、第１流路管２０Ａ及び第３流路管２０Ｃも第２流路管２０Ｂと同様の構造を有する。

連通孔２２４は、仕切部材２３の厚み方向である積層方向Ｘに対して斜めに延在するように構成されている。この連通孔２２４は、内周面の表面積（伝熱面積）が連通孔２４を上回る。
その他の構成は、実施形態４と同様である。

上記の熱交換器５１０によれば、連通孔２４に比べて伝熱面積が大きい連通孔２２４を仕切部材２３に設けることによって、熱交換性能を向上させることができる。
その他、実施形態４と同様の作用効果を奏する。

なお、この実施形態６に特に関連する変更例として、実施形態１〜３のそれぞれにおいて、連通孔２４を連通孔２２４に置き換えた構造を採用することもできる。

（実施形態７）
図１３に示されるように、実施形態７の熱交換器６１０は、第２流路管２０Ｂの仕切部材２３に設けられた連通孔３２４の構造が、実施形態６の熱交換器５１０に対して相違している。特に図示しないものの、この熱交換器２１０において、第１流路管２０Ａ及び第３流路管２０Ｃも第２流路管２０Ｂと同様の構造を有する。

連通孔３２４は、仕切部材２３の厚み方向である積層方向Ｘに対して斜めに延在し、且つ内周面にねじ溝が形成されたねじ孔として構成されている。この連通孔３２４は、内周面の表面積（伝熱面積）が連通孔２２４を上回る。
その他の構成は、実施形態６と同様である。

上記の熱交換器６１０によれば、連通孔２２４に比べて伝熱面積が大きい連通孔３２４を仕切部材２３に設けることによって、熱交換性能を向上させることができる。
その他、実施形態６と同様の作用効果を奏する。

なお、この実施形態６に特に関連する変更例として、実施形態１〜３のそれぞれにおいて、連通孔２４を連通孔３２４に置き換えた構造を採用することもできる。

（実施形態８）
図１４に示されるように、実施形態８の熱交換器７１０は、第２流路管２０Ｂの管内に設けられた２つのインナーフィン１２５，１２６の構造が、実施形態１の熱交換器１０に対して相違している。特に図示しないものの、この熱交換器２１０において、第１流路管２０Ａ及び第３流路管２０Ｃも第２流路管２０Ｂと同様の構造を有する。

仕切部材２３の連通孔２４を第１連通孔としたとき、インナーフィン１２５には、複数の細流路２８ａのうち互いに隣接する２つの細流路２８ａを連通させる第２連通孔１２５ｃが設けられている。同様に、インナーフィン１２６には、複数の細流路２９ａのうち互いに隣接する２つの細流路２９ａを連通させる第２連通孔１２６ｃが設けられている。
その他の構成は、実施形態１と同様である。

上記の熱交換器７１０によれば、第１流路２８と第２流路２９との間に圧力や流量の偏りが生じるのを連通孔２４によって抑えるとともに、第１流路２８の複数の細流路２８ａの間に圧力や流量の偏りが生じるのを第２連通孔１２５ｃによって抑え、且つ第２流路２９の複数の細流路２９ａの間に圧力や流量の偏りが生じるのを第２連通孔１２６ｃによって抑えることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。

なお、この実施形態８に特に関連する変更例として、実施形態２〜７のそれぞれにおいて、インナーフィン２５，２６をインナーフィン１２５，１２６に置き換えた構造を採用することもできる。

（実施形態９）
図１５に示されるように、実施形態９の熱交換器８１０は、第２流路管２０Ｂの構造が、実施形態１の熱交換器１０に対して相違している。特に図示しないものの、この熱交換器２１０において、第１流路管２０Ａ及び第３流路管２０Ｃも第２流路管２０Ｂと同様の構造を有する。

第２流路管２０Ｂの管内には、インナーフィン２５，２６が設けられていない。
その他の構成は、実施形態１と同様である。

上記の熱交換器７１０によれば、熱交換器１０に比べて構造を簡素化することができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。

なお、この実施形態９に特に関連する変更例として、実施形態２〜８のそれぞれにおいて、インナーフィン２５，２６或いはインナーフィン１２５，１２６が省略された構造を採用することもできる。

本発明は、上述の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変更が考えられる。例えば、上述の実施形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

上述の実施形態では、熱交換対象物としての半導体モジュール１との間で熱交換を行う熱交換器について例示したが、これに代えて、半導体モジュール１以外を熱交換対象物にすることもできる。

上述の実施形態では、熱媒体Ｃとして冷却媒体を使用する熱交換器に対して、仕切部材２３に連通孔２４を設ける構造を適用する場合について例示したが、これに代えて、加熱媒体を使用する熱交換器に対して本構構造を適用することもできる。

上述の実施形態では、流路管の管内が仕切部材２３によって２つの流路に仕切られる場合について例示したが、これに代えて、流路管の管内が仕切部材２３によって３つ以上の流路に仕切られる構造を採用することもできる。この場合、３つ以上の流路のうちの少なくとも２つの流路が連通孔２４に相当する領域によって連通するように構成される。

１ 半導体モジュール（熱交換対象物）
１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０，７１０，８１０ 熱交換器
２０ 流路管
２０ａ 熱交換面
２３ 仕切部材
２３ａ 接合部
２３ｂ 非接合部
２４，１２４，２２４，３２４ 連通孔（第１連通孔）
２４ａ 内周面
２４ｂ 開口部
２５，２６，１２５，１２６ インナーフィン
２５ａ，２６ａ 凸部
２５ｂ，２６ｂ 凹部
１２５ｃ，１２６ｃ 第２連通孔
２８ 第１流路（流路）
２９ 第２流路（流路）
２８ａ，２９ａ 細流路
Ｃ 熱媒体
Ｓａ 表面積
Ｓｂ 開口面積
Ｔ 対向領域
Ｘ 積層方向（厚み方向）

Claims (10)

1. 外部の熱交換対象物（１）に対する熱交換面（２０ａ）となる外表面を有する流路管（２０）と、
   上記流路管の管内を熱媒体（Ｃ）が流れる複数の流路（２８，２９）に仕切るプレート状の仕切部材（２３）と、
   を備え、
   上記仕切部材には、上記複数の流路のうちの少なくとも２つの流路を連通させる連通孔（２４，１２４，２２４，３２４）が設けられている、熱交換器（１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０，７１０，８１０）。
2. 上記流路管の管内に上記複数の流路のそれぞれを複数の細流路（２８ａ，２９ａ）に分割するように設けられたインナーフィン（２５，２６，１２５，１２６）を備える、請求項１に記載の熱交換器。
3. 上記インナーフィンは、上記仕切部材に対向する凸部（２５ａ，２６ａ）と凹部（２５ｂ，２６ｂ）が交互に複数形成された波型断面形状を有し、上記凸部において上記仕切部材に接合されるように構成されている、請求項２に記載の熱交換器。
4. 上記連通孔は、上記仕切部材のうち上記インナーフィンの上記凸部との接合部（２３ａ）に設けられている、請求項３に記載の熱交換器。
5. 上記連通孔は、上記仕切部材のうち上記インナーフィンの上記凸部が接合されていない非接合部（２３ｂ）に設けられている、請求項３に記載の熱交換器。
6. 上記仕切部材の上記連通孔を第１連通孔としたとき、上記インナーフィンには、上記複数の細流路のうち互いに隣接する２つの細流路を連通させる第２連通孔（１２５ｃ，１２６ｃ）が設けられている、請求項２〜５のいずれか一項に記載の熱交換器。
7. 上記連通孔は、内周面（２４ａ）の表面積（Ｓａ）が開口部（２４ｂ）の開口面積（Ｓｂ）の２倍を上回るように構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱交換器。
8. 上記連通孔は、上記仕切部材の厚み方向（Ｘ）に対して斜めに延在するように構成されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の熱交換器。
9. 上記連通孔は、ねじ孔として構成されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の熱交換器。
10. 上記連通孔は、上記仕切部材のうち上記熱交換対象物と対向する対向領域（Ｔ）に設けられている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の熱交換器。

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