JP2010117040A - Cooling member and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、伝熱部材の溝部に冷媒導入管を圧入して成る冷却部材、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a cooling member formed by press-fitting a refrigerant introduction pipe into a groove portion of a heat transfer member, and a manufacturing method thereof.
伝熱部材の溝部にパイプ等を接合する技術が、下記の特許文献に開示されている。伝熱部材の溝部に冷媒導入管を圧入して成る冷却部材を製造する場合、図6(a)に示すように、伝熱部材101の表面103に溝口105を開放した溝部107に、直径φの冷媒導入管109を進入させ、押型111を用いて冷媒導入管109を溝部107に押付ける。これにより、同図(b)に示すように冷媒導入管109は溝部107の内周面に密接するよう塑性変形する。
Techniques for joining a pipe or the like to the groove portion of the heat transfer member are disclosed in the following patent documents. When manufacturing a cooling member formed by press-fitting a refrigerant introduction pipe into the groove portion of the heat transfer member, as shown in FIG. 6A, a diameter φ is formed in the
また、冷媒導入管109の外周(πφ)、及び溝部107の内周面の周長Lには、それぞれ寸法誤差が含まれるので、図6(c)に示すように冷媒導入管109が溝部107の内周面に密接するに至らず、両者間に隙間が残ることがある。この場合、伝熱部材101から冷媒導入管109への伝熱が妨げられる。また、冷媒導入管109に捩れ方向の外力が加わると、冷媒導入管109が伝熱部材101に対して回転する不具合が起こる。或いは、同図(d)に示すように、溝部107に無理に押込まれた冷媒導入管109が谷形に曲折することがある。この場合、冷媒導入管109の内部の断面積が狭くなり、冷媒導入管109に導入される冷媒の流れが妨げられる。
Further, since the outer circumference (πφ) of the
しかしながら、伝熱部材101、及び冷媒導入管109は、互いの製造過程が異なるため、両者の寸法を一元的に管理するのは難しく、冷却部材の品質が上記のように不安定になることは避けられない。
本発明は、冷媒導入管の外周又は溝部の内周面の周長に寸法誤差が含まれていても、伝熱部材から冷媒導入管への良好な伝熱を実現でき、しかも冷媒導入管に導入される冷媒の良好な流れを確保できる冷却部材、及びその製造方法を提供することを目的とする。更に本発明の目的とするところは、冷媒導入管に加わる捩れ方向の外力に対して、冷媒導入管を伝熱部材に強固に保持できる冷却部材、及びその製造方法を提供することにある。 The present invention can realize good heat transfer from the heat transfer member to the refrigerant introduction pipe even if the outer circumference of the refrigerant introduction pipe or the circumferential length of the inner peripheral surface of the groove portion includes a dimensional error, and further to the refrigerant introduction pipe. It aims at providing the cooling member which can ensure the favorable flow of the introduce | transduced refrigerant | coolant, and its manufacturing method. A further object of the present invention is to provide a cooling member that can hold the refrigerant introduction tube firmly to the heat transfer member against a torsional external force applied to the refrigerant introduction tube, and a method for manufacturing the same.
本発明は上記目的を達成するため、伝熱部材の表面に溝口を開放した溝部に、冷媒導入管を圧入した冷却部材であって、前記溝部は、その内周面の曲率中心を前記溝口の内方に位置し、かつ前記溝口の幅に前記内周面の周長を加算した長さが前記冷媒導入管の外周よりも短く、前記冷媒導入管は、前記内周面に密接する周曲部と、前記溝口を塞ぎ前記表面から突出する面状部とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a cooling member in which a refrigerant introduction tube is press-fitted into a groove portion having a groove opening on a surface of a heat transfer member, and the groove portion has a center of curvature of an inner peripheral surface of the groove opening. A length obtained by adding the circumferential length of the inner circumferential surface to the width of the groove opening is shorter than the outer circumference of the refrigerant introduction tube, and the refrigerant introduction tube is a circumferential curve closely contacting the inner circumferential surface. And a planar portion that closes the groove and protrudes from the surface.
また、本発明は、溝口の内方に内周面の曲率中心を位置し、かつ前記溝口の幅に前記内周面の周長を加算した長さが前記冷媒導入管の外周よりも短い形状の溝部を有する伝熱部材に対して、前記溝部に冷媒導入管を挿入し、前記冷媒導入管を前記溝部に押付ける押型で、前記冷媒導入管を前記内周面に密接するよう塑性変形させることを特徴とする。 Further, the present invention provides a shape in which the center of curvature of the inner peripheral surface is located inward of the groove opening, and the length obtained by adding the peripheral length of the inner peripheral surface to the width of the groove opening is shorter than the outer periphery of the refrigerant introduction pipe With respect to the heat transfer member having the groove portion, a refrigerant introduction tube is inserted into the groove portion, and the refrigerant introduction tube is plastically deformed so as to be in close contact with the inner peripheral surface by a pressing die that presses the refrigerant introduction tube against the groove portion. It is characterized by that.
本発明に係る冷却部材は次の方法によって製造される。即ち、伝熱部材の溝部に冷媒導入管を挿入し、冷媒導入管を押型で溝部に押付ける。これにより塑性変形する冷媒導入管が、溝部の内周面に密接した時点で、冷媒導入管は溝部の溝口に完全に没入しない。同時に、冷媒導入管の全幅が溝口よりも広くなるので、伝熱部材と冷媒導入管との接合が完了する。 The cooling member according to the present invention is manufactured by the following method. That is, the refrigerant introduction tube is inserted into the groove portion of the heat transfer member, and the refrigerant introduction tube is pressed against the groove portion with a pressing die. As a result, when the refrigerant introduction pipe that is plastically deformed comes into close contact with the inner peripheral surface of the groove, the refrigerant introduction pipe does not completely immerse into the groove opening of the groove. At the same time, since the entire width of the refrigerant introduction pipe is wider than the groove opening, the joining of the heat transfer member and the refrigerant introduction pipe is completed.
従って、本発明に係る冷却部材の製造方法によれば、冷媒導入管の外周、及び溝部の内周面の周長にそれぞれ寸法誤差が含まれていても、伝熱部材と冷媒導入管とが接合された時点で、両者間に隙間が残ることはない。このため、本発明に係る冷却部材によって製造される冷却部材は、伝熱部材から冷媒導入管の周曲部への良好な伝熱を実現できるものである。 Therefore, according to the manufacturing method of the cooling member according to the present invention, the heat transfer member and the refrigerant introduction tube are not affected even if dimensional errors are included in the outer circumference of the refrigerant introduction tube and the circumferential length of the inner circumferential surface of the groove. At the time of joining, there is no gap left between them. For this reason, the cooling member manufactured by the cooling member according to the present invention can realize good heat transfer from the heat transfer member to the circumferentially curved portion of the refrigerant introduction pipe.
また、本発明に係る冷却部材において押型が冷媒導入管を押付ける力を、冷媒導入管が溝部に完全に没入しない程度に設定しておけば、冷媒導入管が無理な力で曲折するのを予防し、冷媒導入管に面状部を形成できる。このため、冷媒導入管の塑性変形による断面積の減少を抑制できるので、本発明に係る冷却部材によって製造される冷却部材は、冷媒導入管に導入される冷媒の良好な流れを確保できるものである。 Further, in the cooling member according to the present invention, if the pressing force of the pressing die against the refrigerant introduction pipe is set to such an extent that the refrigerant introduction pipe does not completely enter the groove portion, the refrigerant introduction pipe can be bent with an excessive force. It is possible to prevent and form a planar portion in the refrigerant introduction pipe. For this reason, since the reduction of the cross-sectional area due to plastic deformation of the refrigerant introduction pipe can be suppressed, the cooling member manufactured by the cooling member according to the present invention can secure a good flow of the refrigerant introduced into the refrigerant introduction pipe. is there.
本発明に係る冷却部材、及びその製造方法の実施形態について説明する。図1(a)は、溝部1の溝口3を表面5に開放された伝熱部材7と、溝部1に対向する平坦な押圧面9を有する押型11と、溝部1に挿入された冷媒導入管13を示している。押型11は図に表れていないプレス機械のラムに型工具として取付けられている。このプレス機械が押型11を矢印P方向に動作させる過程で、冷媒導入管13を同図(b)に示すよう塑性変形させることにより、冷却部材15を製造することができる。詳しくは以下に述べる。
Embodiments of a cooling member and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described. FIG. 1A shows a
図2に示すように、溝部1は、その内周面17の曲率中心Oを溝口3の内方に位置させている。2つの角部19,21は、楕円形に沿って湾曲する内周面17と、溝口3の内側面23とが隣接する箇所である。内周面17の周長は、角部19から角部21に及ぶ内周面17の長さを意味するが、本実施例では、角部19から表面5までの厚みEと、角部21から表面5までの厚みEが加算されるものとする。従って、内周面17の周長がLのとき、A+L+2E<πGとなり、溝部1は、溝口3の幅Aに内周面17の周長を加算した長さ(A+L)が冷媒導入管13の外周(πG)よりも短くなるという条件を満たしている。
As shown in FIG. 2, the
表1はA〜Gの寸法を示している。以下で寸法の単位は総て[mm]であるとする。A〜Gの寸法を算定する手順について、冷媒導入管13の直径が9.52で±0.08の誤差を含む場合を例に説明する。先ず、溝口3の幅Aが冷媒導入管13の直径の最大値9.60以上になるようにA=9.7±0.1とする。溝口3の幅Aの最大値Amax =9.8である。最大値Amax と楕円の長径である内周面17の全幅Bの最小値Bmin との差を2で除したオーバーハング量が少なくとも0.4(Aの約4%)となるように、式1に基づきBmin =10.6を算出する。伝熱部材7に溝部1が成形されるときの誤差を±0.1と見積もれば、Bの値を10.7±0.1と定めることができる。
Table 1 shows dimensions A to G. In the following, it is assumed that the units of dimensions are all [mm]. The procedure for calculating the dimensions A to G will be described by taking as an example a case where the diameter of the
続いて、厚みE=0.44であると仮定し、2つの角部19,21の両方に接する楕円の短径を変化させたときの内周面17の周長の計算値を求める。図3は、楕円の短径の半分に相当する半短径を横軸に表し、内周面17の周長の計算値を縦軸に表したグラフである。冷媒導入管13の外周(πG)の最小値は約29.7であるので、この最小値よりも内周面17の周長が短くなる条件は、楕円の半短径が同図の破線で仕切った値以下になることである。例えば、πG<29のときはC<4となる。
Subsequently, assuming that the thickness E = 0.44, the calculated value of the peripheral length of the inner
冷却部材15の製造方法は次の通りである。図面は特に断らない限り図1(a),(b)を参照する。最初に、伝熱部材7の溝部1に挿入された冷媒導入管13を押型11で溝部1に押付けることにより、塑性変形する冷媒導入管13を溝部1の内周面17に密接させる。この時点で、冷媒導入管13は溝部1の溝口3に完全に没入しない。これは、溝口3の幅に内周面17の周長を加算した長さが、冷媒導入管13の外周よりも短い分、冷媒導入管13の一部が伝熱部材7の表面5から突出するためである。また、溝部1の曲率中心Oは溝口3よりも伝熱部材7の内方に位置している。このため、上記のように冷媒導入管13が溝部1の内周面17に密接した時点で、冷媒導入管13の幅が溝口3よりも広くなり、伝熱部材7からの冷媒導入管13の離脱が規制されるので、伝熱部材7と冷媒導入管13との接合が完了する。
The manufacturing method of the
従って、以上に述べた方法によれば、伝熱部材7の表面5から冷媒導入管13を突出させた状態で、冷媒導入管13が溝部1の内周面17に密接するので、冷媒導入管13の外周、及び溝部1の内周面17の周長にそれぞれ寸法誤差が含まれていても、伝熱部材7と冷媒導入管13とが接合された時点で、両者間に隙間が残ることはない。このため、冷却部材15は、伝熱部材7から冷媒導入管13の周曲部25への良好な伝熱を実現できるものとなる。周曲部25は、溝部1の内周面17に倣って冷媒導入管13が楕円形に塑性変形した部位である。更に、内周面17の断面が、溝口3の幅方向に長径を沿わせた楕円形であるので、冷媒導入管13に加わる捩れ方向の外力に対して、伝熱部材7に冷媒導入管13を強固に保持することができる。
Therefore, according to the method described above, since the
また、以上に述べた方法は、押型11が冷媒導入管13を押付ける力を、冷媒導入管13が溝部1に完全に没入することなく、冷媒導入管13が表面5から冷媒導入管13が突出する程度に設定しているので、冷媒導入管13が無理な力で曲折するのを予防し、冷媒導入管13に面状部27を形成することができる。面状部27は、押型11の押圧面9に倣って冷媒導入管13が平坦な形状に塑性変形した部位である。
Further, in the method described above, the
図4は、面状部27の凹み量Δtを楕円の長径B(内周面17の全幅)で除して得られる凹み率を横軸に表し、凹み率の増加に従い冷媒導入管13を流れる冷媒の圧力損失が増える割合を圧損増加率として縦軸に表したグラフである。同グラフから、圧損増加率を3以下にするには、凹み率を0.3以下に抑える必要のあることが判る。これを実現するために、押型11が冷媒導入管13を押付ける力は、伝熱部材7の表面5から面状部27の突出する高さtが、冷媒導入管13の肉厚よりも小さくなるよう調整されている。
4 shows the dent ratio obtained by dividing the dent amount Δt of the
尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施できる。例えば、内周面17の断面は楕円形に限らず、図5(a)に示すように、溝口3の幅方向に長軸を沿わせた長円形であれば良い。この場合、溝部1の内周面17は円弧部19と直線状の底面21とを組合せた形状であっても良い。また、同図(b)に示すように、内周面17の曲率中心Oが2つ以上であっても良い。
It should be noted that the present invention can be implemented in a mode in which various improvements, modifications, or variations are added based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. For example, the cross section of the inner
本発明は、パワーモジュール等の発熱する電気部品を冷却するための冷却部材を製造するのに有益な技術である。 The present invention is a technique useful for manufacturing a cooling member for cooling a heat generating electrical component such as a power module.
1…溝部、3…溝口、5…表面、7…伝熱部材、11…押型、13…冷媒導入管、15…冷却部材、17…内周面、25…周曲部、27…面状部。
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