特許 6011432 空冷式冷却器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6011432

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月19日

(54)【発明の名称】空冷式冷却器

(51)【国際特許分類】

   H05K 7/20 20060101AFI20161006BHJP

   H01L 23/467 20060101ALI20161006BHJP

【ＦＩ】

   H05K7/20 H

   H05K7/20 G

   H01L23/46 C

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-86057(P2013-86057)

(22)【出願日】2013年4月16日

(65)【公開番号】特開2014-209520(P2014-209520A)

(43)【公開日】2014年11月6日

【審査請求日】2015年8月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】青山 周平

【審査官】 久松 和之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−３４８５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２６１１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／００２３１６６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平７−４５７６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｈ０１Ｌ ２３／４６７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に第１の冷媒流路が形成されるとともに、外面に発熱部品を搭載する搭載面が形成され、該搭載面の反対側の内面が第１内面となる熱交換部と、
内部に第２の冷媒流路が形成されており、この第２の冷媒流路の一端が前記第１の冷媒流路に連通し、かつ、前記第２の冷媒流路における前記搭載面と直交する方向の幅が前記一端から前記第２の冷媒流路の他端に向けて大きくなるように形成される前記第１内面と連続する第２内面を有するとともに、前記他端に軸流ファンが設けられる拡管部と、を備え、
前記軸流ファンの駆動に伴い前記第１の冷媒流路及び前記第２の冷媒流路に気体状の冷媒が流れる空冷式冷却器であって、
前記拡管部は、前記第２内面に、外部側に凸となる凸面を有し、該凸面は、少なくとも軸流ファンの羽根に対向する位置に形成されており、
前記拡管部は、前記他端と前記凸面との間に傾斜部を有し、
前記凸面の前記他端側端部は、前記搭載面と直交し前記軸流ファンの回転中心を通る断面において、前記搭載面と直交する方向の位置が、前記羽根の端部と一致又は前記羽根の端部より羽根の外周側に位置していることを特徴とする空冷式冷却器。

【請求項2】

内部に第１の冷媒流路が形成されるとともに、外面に発熱部品を搭載する搭載面が形成され、該搭載面の反対側の内面が第１内面となる熱交換部と、
内部に第２の冷媒流路が形成されており、この第２の冷媒流路の一端が前記第１の冷媒流路に連通し、かつ、前記第２の冷媒流路における前記搭載面と直交する方向の幅が前記一端から前記第２の冷媒流路の他端に向けて大きくなるように形成される前記第１内面と連続する第２内面を有するとともに、前記他端に軸流ファンが設けられる拡管部と、を備え、
前記軸流ファンの駆動に伴い前記第１の冷媒流路及び前記第２の冷媒流路に気体状の冷媒が流れる空冷式冷却器であって、
前記拡管部は、前記第２内面に、外部側に凸となる凸面を有し、該凸面は、少なくとも軸流ファンの羽根に対向する位置に形成されており、
前記凸面は曲面であり、球面状をなすことを特徴とする空冷式冷却器。

【請求項3】

前記凸面は曲面であり、前記搭載面と直交し前記軸流ファンの回転中心を通る断面において、前記第２の冷媒流路の前記一端の幅と前記第２の冷媒流路の前記他端の幅との差である拡張幅の半分より大きな曲率半径としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空冷式冷却器。

【請求項4】

前記第１の冷媒流路にのみフィンが設けられることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の空冷式冷却器。

【請求項5】

前記発熱部品は半導体素子であり、前記拡管部における前記搭載面と直交する方向の外部側に前記半導体素子の制御基板が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の空冷式冷却器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発熱部品を冷却する空冷式冷却器に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体素子など、通電に伴い発熱する発熱部品は冷却器によって冷却されている。例えば、特許文献１に記載のインバータ装置では、発熱素子を含む主回路部を冷却している。
特許文献１に記載のインバータ装置は、主回路部が設けられたケースが制御盤の機器取付板に固定されている。ケースと機器取付板との間には空間が形成されており、この空間が冷媒通路として機能している。インバータ装置は、冷却ファンを備えており、この冷却ファンが駆動することで流れる冷媒によって主回路部が冷却される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平９−２３７９９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、冷却器に形成された冷媒流路を冷媒が流れるときの圧力損失が大きくなると、流速の低下を招き、主回路部（発熱素子）に対する冷却効率が低下する。また、インバータ装置の小型化を図るなどの目的から冷却器を小型化することが望まれている。

【0005】

本発明は、このような従来技術の問題点になされたものであり、その目的は、圧力損失を低減しつつ、小型化することができる空冷式冷却器を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決する空冷式冷却器は、内部に第１の冷媒流路が形成されるとともに、外面に発熱部品を搭載する搭載面が形成され、該搭載面の反対側の内面が第１内面となる熱交換部と、内部に第２の冷媒流路が形成されており、この第２の冷媒流路の一端が前記第１の冷媒流路に連通し、かつ、前記第２の冷媒流路における前記搭載面と直交する方向の幅が前記一端から前記第２の冷媒流路の他端に向けて大きくなるように形成される前記第１内面と連続する第２内面を有するとともに、前記他端に軸流ファンが設けられる拡管部と、を備え、前記軸流ファンの駆動に伴い前記第１の冷媒流路及び前記第２の冷媒流路に気体状の冷媒が流れる空冷式冷却器であって、前記拡管部は、前記第２内面に、外部側に凸となる凸面を有し、該凸面は、少なくとも軸流ファンの羽根に対向する位置に形成されており、前記拡管部は、前記他端と前記凸面との間に傾斜部を有し、前記凸面の前記他端側端部は、前記搭載面と直交し前記軸流ファンの回転中心を通る断面において、前記搭載面と直交する方向の位置が、前記羽根の端部と一致又は前記羽根の端部より羽根の外周側に位置していることを要旨とする。

【0007】

これによれば、第２内面における軸流ファンの羽根に対向する位置に凸面が形成されることで、第２内面が直線状に形成される場合に比べて、軸流ファンから第２内面までの離間距離を長くすることができる。したがって、圧力損失を低減させ、空冷式冷却器の小型化を図ることができる。

【0008】

また、圧力損失が大きくなることを抑制しつつ、空冷式冷却器の外側に空きスペースを確保できる。この空きスペースに、例えば、基板などを設けることで、空冷式冷却器の大型化を抑制しつつ、基板を設けることができる。また、羽根の端部に対して第２内面との離間距離を長くすることができ、羽根全体として第２内面との離間距離が長くなる。なお、「凸面の他端側端部が、羽根の端部と一致する」とは、凸面の他端側端部と羽根の端部との搭載面と直交する位置が完全に一致する場合のみを示すものではなく、製造上の誤差程度であれば許容するものである。したがって、凸面の他端側端部が、羽根の端部よりも若干内周側に位置していてもよい。
上記課題を解決する空冷式冷却器は、内部に第１の冷媒流路が形成されるとともに、外面に発熱部品を搭載する搭載面が形成され、該搭載面の反対側の内面が第１内面となる熱交換部と、内部に第２の冷媒流路が形成されており、この第２の冷媒流路の一端が前記第１の冷媒流路に連通し、かつ、前記第２の冷媒流路における前記搭載面と直交する方向の幅が前記一端から前記第２の冷媒流路の他端に向けて大きくなるように形成される前記第１内面と連続する第２内面を有するとともに、前記他端に軸流ファンが設けられる拡管部と、を備え、前記軸流ファンの駆動に伴い前記第１の冷媒流路及び前記第２の冷媒流路に気体状の冷媒が流れる空冷式冷却器であって、前記拡管部は、前記第２内面に、外部側に凸となる凸面を有し、該凸面は、少なくとも軸流ファンの羽根に対向する位置に形成されており、前記凸面は曲面であり、球面状をなすことを要旨とする。
これによれば、軸流ファンにおける冷媒が流れる円形状の冷媒流路に対し、第２の冷媒流路の他端を円滑につないで、圧力損失を低減させることができる。

【0009】

上記空冷式冷却器について、前記凸面は曲面であり、前記搭載面と直交し前記軸流ファンの回転中心を通る断面において、前記第２の冷媒流路の前記一端の幅と前記第２の冷媒流路の前記他端の幅との差である拡張幅の半分より大きな曲率半径としたことが好ましい。

【0010】

これによれば、搭載面と拡管部のなす角にアールが形成されにくく、アールによって搭載面が狭くなることが抑制される。

【0013】

上記空冷式冷却器について、前記第１の冷媒流路にのみフィンが設けられることが好ましい。
これによれば、第１の冷媒流路に設けたフィンにより、熱交換部との熱交換が促進される。また、第２の冷媒流路にフィンが設けられていると、フィンが軸流ファンの羽根によって発生する回転流をさえぎる壁となり、フィンによって冷媒の流れが阻害されるおそれがある。第２の冷媒流路にはフィンが設けられないので、第２の冷媒流路での冷媒の流れが阻害されにくい。
上記空冷式冷却器について、前記発熱部品は半導体素子であり、前記拡管部における前記搭載面と直交する方向の外部側に前記半導体素子の制御基板が設けられていることが好ましい。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、圧力損失を低減しつつ、小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１の実施形態の空冷式冷却器を示す斜視図。

【図2】第１の実施形態の空冷式冷却器を示す図１の２−２線断面図。

【図3】第１の実施形態の空冷式冷却器を示す図１の３−３線断面図。

【図4】第１の実施形態の拡管部の拡大図。

【図5】第２の実施形態の空冷式冷却器を示す斜視図。

【図6】第２の実施形態の軸流ファンの配置付近を示す斜視図。

【図7】第２の実施形態の空冷式冷却器を示す図５の７−７線断面図。

【図8】比較例の空冷式冷却器を簡略的に示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

（第１の実施形態）
以下、空冷式冷却器の第１の実施形態について説明する。
図１に示すように、半導体モジュール１０は、空冷式冷却器２０に発熱部品としての半導体素子１１が搭載されている。半導体モジュール１０は、例えば、直流電力を交流電力に変換して出力するインバータを構成している。以下の説明において、水平面を図中のＸ，Ｙ方向で規定するとともに、水平面に直交する上下方向をＸ，Ｙ方向に直交するＺ方向で規定して説明を行う。

【0017】

図１及び図２に示すように、空冷式冷却器２０は、四角筒状をなす熱交換部２１を有している。熱交換部２１の内部には、第１の冷媒流路２２が形成されている。第１の冷媒流路２２は、一端に空冷式冷却器２０の外部に開口する第１の開口部２３を有する。熱交換部２１の一面（外面）は、半導体素子１１が搭載される搭載面２４とされている。また、搭載面２４とは反対側の内面（外部に搭載面２４が形成される壁部の内面）を、第１内面２５とする。本実施形態の空冷式冷却器２０は、熱交換部２１の搭載面２４が上方向を向くように、水平方向に配置されている。第１の冷媒流路２２は、Ｘ方向に延びている。なお、図２は搭載面２４に直交し、後述の軸流ファン５１の羽根５４の回転中心を通る面における断面図である。

【0018】

空冷式冷却器２０は、熱交換部２１と連設される拡管部３１を有している。拡管部３１の内部には、Ｘ方向に延びる第２の冷媒流路３２が形成されている。第２の冷媒流路３２は、一端が第１の冷媒流路２２の他端と連通されている。第２の冷媒流路３２は、他端に空冷式冷却器２０の外部に開口する第２の開口部３３を有する。第２の開口部３３は、第１の開口部２３よりも開口面積が大きい。また、第２の冷媒流路３２の他端には、軸流ファン５１が設けられている。

【0019】

軸流ファン５１は、四角箱状をなす筐体５２を有している。筐体５２の内部には、Ｘ方向に貫通する円形状の貫通孔５３が形成されている。この貫通孔５３には、羽根５４が設けられており、貫通孔５３の軸を中心として羽根５４が回ることで、貫通孔５３の軸方向に冷媒が流れる。本実施形態では、第２の開口部３３の大きさと、筐体５２のＸ方向の面の大きさは、略同一となっており、第２の開口部３３の４つの各縁部は、筐体５２のＸ方向の面の各縁部と対向している。

【0020】

軸流ファン５１は、吸引ファンであって、空冷式冷却器２０の内部（第１の冷媒流路２２及び第２の冷媒流路３２）に存在する気体状の冷媒を第２の開口部３３から引き出す。したがって、軸流ファン５１の駆動に伴い、空冷式冷却器２０の内部では、第１の開口部２３から第２の開口部３３に向けて気体状の冷媒（例えば、空気）が流れる。

【0021】

図３に示すように、熱交換部２１の内部には、Ｚ方向に延びる板状のフィン４１が、Ｙ方向に複数設けられている。フィン４１は、第１の冷媒流路２２にのみ設けられており、（つまり、第１内面２５に設けられており）第２の冷媒流路３２には設けられていない。

【0022】

次に、拡管部３１について詳しく説明する。
図４に示すように、拡管部３１は、第１内面２５と対向する内面が第１の冷媒流路２２と略一致する内面と、第２の冷媒流路３２の一端から他端に向けて第２の冷媒流路３２の幅を大きくするように形成され、第１内面２５と連続する第２内面３７とを有して構成されている。なお、第２の冷媒流路３２の幅とは、第２の冷媒流路３２における搭載面２４と直交する方向の大きさであり、第２の冷媒流路３２におけるＺ方向の大きさと一致する。

【0023】

拡管部３１は、搭載面２４と軸流ファン５１との間の部位に、搭載面２４から軸流ファン５１に向けて上方向に傾斜する壁部３４を有する。この壁部３４が設けられることで、第２の冷媒流路３２の幅は、一端から他端に向けて大きくなる。第２内面３７は、壁部３４の内面である。

【0024】

壁部３４の内面である第２内面３７には、第２の冷媒流路３２の外部側に向けて凸となる凸面としての曲面３５が形成されている。曲面３５は、軸流ファン５１の羽根５４のＸ方向に対向する位置に形成されている。また、曲面３５の他端側端部３５１（曲面３５における第２の冷媒流路３２の他端側の端部）は、搭載面２４と直交する方向であるＺ方向の位置が、軸流ファン５１の羽根５４の端部５４１と貫通孔５３の壁面との間に位置し、本実施形態では図４に破線で示すように特に端部５４１に一致した位置になっている。なお、「曲面３５の他端側端部３５１と端部５４１とのＺ方向の位置が一致している」とは、他端側端部３５１と端部５４１とが完全に一致する場合のみを示すものではなく、製造上の誤差程度の範囲であれば許容するものである。したがって、端部３５１が端部５４１よりも若干内周側に位置していてもよい。

【0025】

ここで、第２の冷媒流路３２の一端の流路幅Ｗ１（幅）と第２の冷媒流路３２の他端の流路幅Ｗ２（幅）の差を拡張幅ΔＷとする。このとき、第１の冷媒流路２２を流れる冷媒の流れ方向（Ｘ方向）の断面、すなわち搭載面２４に直交し、軸流ファン５１の羽根５４の回転中心を通る面における断面において、曲面３５の曲率半径Ｒは、拡張幅ΔＷの半分（ΔＷ／２）より大きく設定されている。本実施形態では、曲面３５は、真円の一部をなす円弧状をなし、中心は第１内面２５の平面上に位置している。このため、曲面３５の半径と曲率半径Ｒは同一長となっている。なお、本実施形態のように、搭載面２４が平坦面をなしている場合には、拡管部３１における最も流路幅が大きくなる部分Ｐを通り、かつ、搭載面２４と平行をなす平行線Ｌ１から搭載面２４までの寸法ａ（平行線Ｌ１から熱交換部２１に向けて垂直線を延ばしたときの垂直線の寸法）を拡張幅ΔＷと近似することもできる。なお、曲面３５の一端のＸ方向位置は、拡管部３１の一端のＸ方向位置と一致している。

【0026】

壁部３４には、第２内面３７のうち曲面３５の端部３５１より他端（第２の冷媒流路３２の他端）側であって、拡管部３１の他端と曲面３５との間に、傾斜部３６が設けられている。傾斜部３６は、拡管部３１の他端に向けて直線状に延びている。

【0027】

次に、本実施形態の空冷式冷却器２０の作用について比較例の空冷式冷却器と比較しつつ説明を行う。なお、比較例の空冷式冷却器は、拡管部の形状を除いて実施形態の空冷式冷却器２０と同一の構成を有する。このため、拡管部を除く部分には、実施形態の空冷式冷却器２０と同一の符号を付し、拡管部についてのみ説明を行う。

【0028】

図８に示すように、比較例の空冷式冷却器１００の拡管部１０１は、搭載面２４から拡管部１０１の他端に向けて直線状に延びる壁部１０２を有している。壁部１０２は、拡管部１０１の他端に向けて直線状に延びている。

【0029】

一般に、空冷式冷却器を小型化するためには、Ｚ方向の寸法を小さくすることが考えられる。しかしながら、軸流ファン５１の規格（寸法）の関係から、軸流ファン５１が設けられる第２の開口部３３の大きさは、軸流ファン５１の大きさに合わせる必要がある。したがって、第２の開口部３３のＺ方向の寸法は、小さくしにくく、半導体素子１１が搭載される熱交換部２１のＺ方向の寸法のみを小さくしている。また、第２の開口部３３のＺ方向の寸法を維持しつつ、第１の冷媒流路２２と軸流ファン５１とを繋げるために、一端と他端で第２の冷媒流路３２の幅が異なる拡管部１０１を用いて軸流ファン５１と熱交換部２１を繋いでいる。

【0030】

拡管部１０１の形状を図中に符号２００（一点鎖線）で示すように、四角筒状にする場合、第２の冷媒流路３２の内部に渦流が発生し、冷媒の流れを阻害するおそれがある。このため、壁部１０２を直線状に傾斜させることで、第２の冷媒流路３２の内部に渦流が発生することを抑制している。

【0031】

しかしながら、壁部１０２を直線状に傾斜させた場合、軸流ファン５１の軸方向（貫通孔５３の軸方向）、すなわち、Ｘ方向における軸流ファン５１と壁部１０２の内面との離間距離ｄ１が、拡管部１０１を四角筒状とする場合に比べて短くなる。離間距離ｄ１が短くなると、圧力損失が増大する原因となり、冷媒の流速の低下を招くおそれがある。また、離間距離ｄ１を長くするために、図中に符号３００（二点鎖線）で示すように、壁部１０２の傾斜を緩やかにすることも考えられるが、この場合には、拡管部１０１のＸ方向の寸法が大きくなり、そのままだと半導体素子１１の搭載面２４が狭くなってしまうため、必要な搭載面２４の大きさを確保しようとすると、全体として空冷式冷却器１００のＸ方向の寸法が大きくなり、空冷式冷却器１００の小型化を阻害する。

【0032】

本実施形態の空冷式冷却器２０では、拡管部３１の第２内面３７に空冷式冷却器２０の外部側に向けて凸となる曲面３５を軸流ファン５１の羽根５４と対向する位置に形成したので、拡管部３１のＸ方向の寸法を大きくすることなく、軸流ファン５１と拡管部３１のＸ方向の離間距離ｄ１を長くすることができる。このため、比較例の空冷式冷却器１００に比べて圧力損失が低減されており、半導体素子１１に対する冷却効率が向上されている。

【0033】

また、曲面３５の端部３５１の搭載面２４と直交する方向の位置が、軸流ファン５１の羽根５４の端部５４１と一致する位置に設けたので、羽根５４の端部５４１に対して離間距離ｄ１を長くすることができ、羽根５４全体として離間距離ｄ１を長くすることができる。

【0034】

また、曲率半径Ｒが拡張幅ΔＷの半分より大きい曲面３５を設けることで、壁部３４の傾斜を緩やかにして離間距離ｄ１を長くする必要がなく、拡管部３１がＸ方向に大型化することが抑制されるとともに、壁部３４と搭載面２４とのなす角にアールが形成されにくい（壁部３４と搭載面２４とのなす角がピン角になりやすい）。このため、拡管部３１を設けることで、搭載面２４が狭くなることが抑制されている。

【0035】

また、図４に示すように、半導体モジュール１０の上部に半導体モジュール１０の制御用の基板Ｂなどを設ける場合がある。このとき、曲面３５が、拡管部３１の他端に至るまで延びて傾斜部３６がなくなると、基板Ｂの厚み分だけ半導体モジュール１０がＺ方向に大型化してしまうおそれがある。即ち基板Ｂの搭載スペースが狭くなる。壁部３４に傾斜部３６を設けることで生じる段差によって、空きスペースを確保でき、この空きスペースに基板Ｂを設けることで、半導体モジュール１０のＺ方向への大型化を抑制している。また、拡管部３１と曲面３５との間に生じる段差は斜状なので、圧力損失の増大を招きにくい。

【0036】

したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）第２内面３７に、外部側に向けて凸となる曲面３５を軸流ファン５１の羽根５４に対向する位置に形成したので、拡管部３１のＸ方向を大きくすることなく、離間距離ｄ１を長くすることができる。したがって、圧力損失を低減させ、空冷式冷却器２０の小型化を図ることができる。

【0037】

（２）曲面３５の端部３５１の搭載面２４と直交する方向の位置が、軸流ファン５１の羽根５４の端部５４１と一致する位置に設けたので、羽根５４の端部５４１に対して離間距離ｄ１を長くすることができ、羽根５４全体として離間距離ｄ１が長くなる。

【0038】

（３）壁部３４に曲率半径Ｒが拡張幅ΔＷの半分よりも大きい曲面３５を設けることで、軸流ファン５１と拡管部３１とのＸ方向の離間距離ｄ１を長くしやすい。また、壁部３４と搭載面２４とのなす角にアールが形成されにくいので、搭載面２４が狭くなることが抑制される。

【0039】

（４）壁部３４には、曲面３５と拡管部３１の他端との間に傾斜部３６が設けられている。拡管部３１の他端と曲面３５との間に生じる段差は、斜状なので、圧力損失が大きくなることを抑制しつつ、空冷式冷却器２０の外側（傾斜部３６のＸ方向側）に空きスペースを確保できる。この空きスペースに例えば基板Ｂなどを設けることで、空冷式冷却器２０の大型化を抑制しつつ、基板Ｂを設けることができる。

【0040】

（５）フィン４１は、第１の冷媒流路２２にのみ設けられ、第２の冷媒流路３２には設けられていない。軸流ファン５１が駆動し、第１の冷媒流路２２から第２の冷媒流路３２に冷媒が流れるときには、流路幅が大きくなる。このため、第１の冷媒流路２２から第２の冷媒流路３２に流れた冷媒は、第２の冷媒流路３２内に拡散していく。このとき、フィン４１が、第２の冷媒流路３２に設けられていると、フィン４１が軸流ファン５１の羽根５４によって発生する回転流をさえぎる壁となり、結果フィン４１によって冷媒の拡散が阻害されるおそれがある。本実施形態のように、第２の冷媒流路３２にフィン４１を設けないことで、第２の冷媒流路３２での冷媒の拡散が阻害されにくい。

【0041】

（第２の実施形態）
以下、空冷式冷却器の第２の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、第１の実施形態と重複する部分については説明を省略し、第１の実施形態との相違点のみを説明する。

【0042】

図５に示すように、本実施形態空の冷式冷却器６０の拡管部６１は、搭載面２４から拡管部６１の他端に向けて延びる壁部６２を有している。壁部６２は、球体を四分割した形状をなしている。すなわち、壁部６２の内面は、Ｘ方向，Ｙ方向，Ｚ方向のいずれの方向での断面形状であっても断面に円弧を有する球面状となっている。拡管部６１は、一端から他端に向けて第２の冷媒流路３２のＺ方向の寸法及びＸ方向の寸法が大きくなっていく。

【0043】

拡管部６１の他端には、壁部６２の外周縁からＺ方向に向けて延設される取付部６３が設けられている。この取付部６３は、軸流ファン５１の筐体５２の外形に合わせて形成されており、筐体５２の四隅のうち、上方向の二隅５２ａ，５２ｂと（図６参照）対向するように設けられている。

【0044】

図６に示すように、軸流ファン５１は、筐体５２を貫通した取付ネジ７１が空冷式冷却器６０に螺合されることで第２の開口部３３に取り付けられている。取付ネジ７１は、筐体５２の四隅に設けられており、四隅のうち、取付部６３と対向する二隅５２ａ，５２ｂに設けられた取付ネジ７１は、取付部６３に螺合されている。

【0045】

図７に示すように、拡管部６１の球面のＺ方向の断面形状（曲面６４）は円弧状をなしている。この円弧は、筐体５２の貫通孔５３と対応しており、貫通孔５３の周縁に拡管部６１の他端が沿うようになっている。すなわち、第２の冷媒流路３２（第２の開口部３３）は、二隅５２ａ，５２ｂと対向しないようになっている。また、球面の他端側端部はいずれも羽根５４の外周端部より外周側に位置している。なお、本実施形態のように、拡管部６１の断面形状が球面状をなす場合、第２の冷媒流路３２の一端及び他端の幅は、Ｙ方向の位置によって変動する。このような場合、第１の冷媒流路２２を流れる冷媒の流れ方向の断面（搭載面２４に直交し羽根５４の回転中心を通る断面）において、曲面６４が拡張幅ΔＷの半分より大きな曲率半径Ｒを有していればよい。

【0046】

次に、本実施形態の空冷式冷却器６０の作用について説明する。
例えば、第２の開口部３３が四角状に開口している場合（拡管部６１の断面形状が四角をなしている場合）には、第２の開口部３３が筐体５２の四隅と対向する。このため、第１の開口部２３から第２の開口部３３に向けて冷媒が流れると、筐体５２の四隅において渦が発生しやすく、圧力損失の原因となる。本実施形態において、拡管部６１は球面状をなしており、第２の開口部３３が円弧を有している。軸流ファン５１の貫通孔５３は、軸流ファン５１における冷媒が流れる冷媒流路であり、円形状をなしている。このため、第２の開口部３３と貫通孔５３が円滑につながれる。第２の開口部３３と軸流ファン５１が接触する部分を少なくでき、拡管部６１に流れた冷媒を貫通孔５３に誘導することができる。このため、圧力損失が低減されている。

【0047】

したがって、上記実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）〜（５）に加えて、以下の効果を得ることができる。
（６）壁部６２の曲面６４は、球面状をなしている。このため、第２の冷媒流路３２を流れる冷媒を軸流ファン５１の貫通孔５３に誘導することができ、圧力損失が低減される。

【0048】

なお、実施形態は、以下のように変更してもよい。
○ 曲面３５の他端側端部３５１は、搭載面２４と直交する方向であるＺ方向の位置が、軸流ファン５１の羽根５４の端部５４１と一致した位置でなくてもよい。他端側端部３５１は、端部５４１より羽根５４の外周側に位置していてもよい。この場合も、羽根５４の端部５４１に対して離間距離ｄ１を長くすることができ、全体として離間距離を長くすることができる。

【0049】

○ 凸面として曲面３５、球面（曲面６４）の例を示したが、図８の比較例より離間距離を確保できれば、曲面でなくてもよい。例えば、凸面は、第２内面３７を屈曲させた面であってもよい。しかし、曲面や球面の法が渦流の発生を抑制できる。

【0050】

○ 曲面３５の曲率半径は、拡張幅ΔＷの半分よりも小さくてもよい。
○ 第１の実施形態の壁部３４には、傾斜部３６は設けられていなくてもよい。すなわち、壁部３４の内面の全面を曲面３５としてもよい。

【0051】

○ 第１の冷媒流路２２のフィン４１は設けられていなくてもよい。また、フィン４１は、第２の冷媒流路３２まで延びていてもよい。
○ フィン４１の形状は板状以外であってもよい。例えば、ピン状のフィンを用いてもよい。

【0052】

○ 曲面３５，６４は、第１の冷媒流路２２を流れる冷媒の流れ方向の断面形状が楕円の一部をなす円弧状をなしていてもよい。
○ 発熱部品として半導体素子１１を採用したが、コンデンサや抵抗を採用してもよい。

【0053】

○ 第１の冷媒流路２２及び第２の冷媒流路３２は、断面形状が四角筒状以外でもよく、多角筒状をなしていればよい。
○ 軸流ファン５１は、押込式のファンであってもよい。すなわち、空冷式冷却器２０，６０を流れる冷媒は、第２の開口部３３から第１の開口部２３に向けて流れてもよい。

【0054】

○ 取付部６３は設けられていなくてもよい。
○ 第１の開口部２３側にも拡管部を設けてもよい。すなわち、実施形態では、第１の冷媒流路２２の一方の端部に拡管部３１，６１を介して軸流ファン５１を設けているが、第１の冷媒流路２２の両方の端部に拡管部を介して軸流ファン５１を設けてもよい。

【符号の説明】

【0055】

１１…半導体素子、２０，６０…空冷式冷却器、２１…熱交換部、２２…第１の冷媒流路、２３…第１の開口部、２４…搭載面、３１，６１…拡管部、３２…第２の冷媒流路、３３…第２の開口部、３４，６２…壁部、３５，６４…曲面、３６…傾斜部、５１…軸流ファン。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】