JP2010123663A - Heat exchanger - Google Patents

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JP2010123663A JP2008294331A JP2008294331A JP2010123663A JP 2010123663 A JP2010123663 A JP 2010123663A JP 2008294331 A JP2008294331 A JP 2008294331A JP 2008294331 A JP2008294331 A JP 2008294331A JP 2010123663 A JP2010123663 A JP 2010123663A
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Masa Sawaguchi
雅 沢口
Kazuhiko Matsumoto
和彦 松本
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Marelli Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat exchanger capable of miniaturizing a cooling apparatus to suppress a volume, a weight and a cost of the heat exchanger. <P>SOLUTION: This heat exchanger is a heat exchanger comprising a plurality of radiating fins 3 upright-provided from the under face of an upper case 4 of a straight-ahead moving part 521 toward the inside of the straight-ahead moving part 521, the fins 3 being in a thin plate shape for partitioning the inside of the straight-ahead moving part 521 into a plurality of flows in the same direction to enlarge the contacting area with a cooling water, in which a bent part 522 comprises: a lower turn part 523 enlarging the flow path in a direction opposite to the cooling face (radiating face); and a swelling part 525 swelling so as to cross orthogonally with a flow turned by the bent part 522. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

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。   The present invention belongs to the technical field of heat exchangers used mainly for cooling inverters that perform cross-flow conversion.

従来では、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フィンを設け、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(例えば、特許文献1参照。)。
特開2007−202309号公報(第2−11頁、全図)
Conventionally, fins are provided by projecting from the inner wall of the cooling water passage provided as a groove on the installation surface of the case body manufactured by a casting process such as aluminum die casting, and the cooling water passage is closed with a member to Cooling is performed by flowing in the cooling water passage (see, for example, Patent Document 1).
JP 2007-202309 A (page 2-11, all figures)

しかしながら、従来にあっては、放熱性能を向上させるため、冷却水の水路を、複数回ターンさせて流路長を長くし、又通水抵抗の低減のために流路ターン部のR寸法を大きくしているが、放熱性能高く使用する場合、パワーモジュールより外側にターン部を設定しなければならず、冷却する装置のサイズが必然的に大きくなり、容積、コストの何れも大きくなる問題があった。   However, in the past, in order to improve the heat dissipation performance, the water channel of the cooling water is turned a plurality of times to increase the length of the flow channel, and the R dimension of the flow channel turn portion is reduced to reduce the water flow resistance. Although it is large, when using it with high heat dissipation performance, it is necessary to set the turn part outside the power module, which inevitably increases the size of the cooling device and increases both volume and cost. there were.

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、冷却を行う装置を小型化にでき、容積、重量、コストを抑制することができる熱交換器を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a heat exchanger capable of reducing the size of a cooling device and suppressing the volume, weight, and cost. There is.

上記目的を達成するため、本発明では、被対象物を面接させる放熱面と、放熱面の内部に配設され、熱交換媒体を直進させる直進部、及び前記直進部から次の直進部へ熱交換媒体の流れを変更するターン部で前記放熱面に沿って形成された熱交換媒体の流路と、前記直進部の前記放熱面側の壁面から前記直進部内へ複数立設され、薄板状で前記直進部内を複数の同方向流れに仕切るようにして熱交換媒体との接触面積を大きくする熱交換促進部と、を備え、前記ターン部は、前記放熱面と反対方向に前記流路を拡大した拡大ターン部と、前記ターン部のターンする流れに直交するよう膨出した膨出部と、を備えた、ことを特徴とする。   In order to achieve the above object, in the present invention, a heat radiating surface for contacting an object, a rectilinear portion that is disposed inside the radiating surface and linearly moves a heat exchange medium, and heat from the straight portion to the next straight portion. A heat exchange medium flow path formed along the heat radiating surface at the turn portion that changes the flow of the exchange medium, and a plurality of the linearly extending portion from the wall surface on the heat radiating surface side to the linearly moving portion. A heat exchange facilitating part that increases the contact area with the heat exchange medium so as to partition the straight part into a plurality of flows in the same direction, and the turn part expands the flow path in a direction opposite to the heat dissipation surface. And a bulging portion that bulges perpendicularly to the flow of the turn portion.

よって、本発明にあっては、冷却を行う装置を小型化にでき、容積、重量、コストを抑制することができる。   Therefore, in the present invention, the cooling device can be reduced in size, and the volume, weight, and cost can be suppressed.

以下、本発明の熱交換器を実現する実施の形態を、請求項1〜4に係る発明に対応する実施例に基づいて説明する。   Hereinafter, an embodiment for realizing a heat exchanger according to the present invention will be described based on examples corresponding to the inventions according to claims 1 to 4.

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。
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。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is a plan view of the heat exchanger according to the first embodiment. FIG. 2 is a front view of the heat exchanger according to the first embodiment. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
In the first embodiment, a power module 1 that supplies power is cooled by a heat exchanger 2 in an inverter used for driving a vehicle.
The heat exchanger 2 has a heat radiating fin 3, an upper case 4, and a lower case 5 as main components, and performs cooling by flowing cooling water through a flow path 21 shown in FIGS.

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。
FIG. 4 is a plan view of the upper case provided with the heat dissipating fins of the first embodiment. FIG. 5 is a front view of the upper case provided with the heat dissipating fins of the first embodiment.
The heat radiating fins 3 are rectangular tongue pieces protruding downward from the lower surface of the upper case 4. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the same direction is the longitudinal direction, and a plurality of them are arranged at a predetermined interval. In Example 1, it shall be formed from the upper case 4 by the extrusion method.
In the first embodiment, the radiating fins 3 and the upper case 4 are made of aluminum. Since the radiating fins 3 are formed of aluminum integrally with the upper case 4, the radiating fins 3 have high heat conductivity, and promote heat exchange by increasing the surface area for heat exchange.

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。   The upper case 4 is a rectangular plate-like aluminum member, and a plurality of heat radiation fins 3 are arranged on the lower surface. And the range in which the radiation fin 3 is provided becomes the upper wall of the flow path 21 of the cooling water.

図6は実施例1の熱交換器のロワケースの平面図である。図7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7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。
FIG. 6 is a plan view of the lower case of the heat exchanger according to the first embodiment. FIG. 7 is a front view of the lower case of the heat exchanger according to the first embodiment.
The lower case 5 has a rectangular plate-like upper surface as a base end surface 51, and a flow path portion 52 is formed so as to be recessed from the base end surface 51. The flow path part 52 includes a straight part 521 extending in the longitudinal direction and a bent part 522, and has a shape that forms a meandering flow.
Here, the radiating fins 3 according to the first embodiment are provided only in a portion accommodated in the straight portion 521 of the flow path portion 52, and a portion accommodated in the bent portion 522 is cut off.
Further, the lower case 5 is provided with communication passages 53 and 54 that communicate with the start and end portions of the internal flow passage 52 from the side surface that is the front side in FIG. .

次にロワケース5の曲がり部522、下方ターン部523の部分について詳細に説明する。
図8は図1の一部の拡大図である。図9は図8のロワケースの部分を示す図である。図10は図9のB−B断面図である。
実施例1のロワケース5の流路部52の曲がり部522は、下方ターン部523を備えている。下方ターン部523は、図10に示すように、曲がり部522の深さ(図10の寸法B)を直進部521の深さ(図10の寸法A)よりも深くする。
Next, the bent portion 522 and the lower turn portion 523 of the lower case 5 will be described in detail.
FIG. 8 is an enlarged view of a part of FIG. FIG. 9 is a view showing a portion of the lower case of FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
The bent portion 522 of the flow path portion 52 of the lower case 5 of the first embodiment includes a lower turn portion 523. As shown in FIG. 10, the lower turn portion 523 makes the depth of the bent portion 522 (dimension B in FIG. 10) deeper than the depth of the rectilinear portion 521 (dimension A in FIG. 10).

さらに、冷却水直進方向の外側の端は、曲がり部522と同じとし、冷却水直進方向の内側の端は、放熱フィン3と数mm重なる位置とする(図10の寸法C、寸法D)。さらにこの下方ターン部523の深さ(=寸法B−寸法A)は、長さ(寸法C)より大きくする。実施例1では、長さ:深さ=1:3程度にしている。
このように下方ターン部523が設けられることにより、図2、図3に示すように、ロワケース5は、一部が下方に張り出した形状となる。
Further, the outer end in the straight direction of the cooling water is the same as the bent portion 522, and the inner end in the straight direction of the coolant is overlapped with the radiation fin 3 by several mm (dimensions C and D in FIG. 10). Further, the depth (= dimension B-dimension A) of the lower turn portion 523 is made larger than the length (dimension C). In Example 1, length: depth = 1: 3.
By providing the lower turn portion 523 as described above, as shown in FIGS. 2 and 3, the lower case 5 has a shape in which a part thereof protrudes downward.

図11は図8のC−C断面図である。
図2、図11に示すように、下方ターン部523の冷却水直進方向と直交する方向、つまり図2の左右方向の下端の角部には、C面取りを設け、傾斜した角部524となるようにする。
本実施例1の熱交換器2では、流路部52の直進部521の底は、緩やかな傾斜を介することなく、深さの深い下方ターン部523へ段差を経るよう変更される構成となる。
また、図11に示すように、この曲がり部522及び下方ターン部523において、放熱フィン3は、流路の上壁、つまりアッパーケース4から下方に片持ちで突出した状態となる。言い換えると、直進部521では、放熱フィン3は、流路を仕切るように、下端が直進部521の底面近くに位置するが、曲がり部522及び下方ターン部523においては、底面までの距離が大きく離れた状態となる。
11 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
As shown in FIG. 2 and FIG. 11, a chamfer is provided in the direction perpendicular to the cooling water straight direction of the lower turn portion 523, that is, the lower corner portion in the left-right direction in FIG. 2 to form an inclined corner portion 524. Like that.
In the heat exchanger 2 of the first embodiment, the bottom of the straight part 521 of the flow path part 52 is changed so as to pass through a step to the deeper lower turn part 523 without going through a gentle inclination. .
Further, as shown in FIG. 11, in the bent portion 522 and the lower turn portion 523, the radiating fins 3 are cantilevered downward from the upper wall of the flow path, that is, the upper case 4. In other words, in the rectilinear portion 521, the radiating fin 3 is positioned near the bottom surface of the rectilinear portion 521 so as to partition the flow path, but the bent portion 522 and the lower turn portion 523 have a large distance to the bottom surface. It will be in a separated state.

さらに、流路部52の曲がり部522、下方ターン部523について説明する。
図12は図9のD−D断面図である。
説明上、ロワケース5の直進部521と並んだ隣の直進部521の間を仕切る部分を仕切り部55とする。
図8、図9に示すように、この仕切り部55の延長方向にある曲がり部522の壁面位置には、曲がり部522の流路へ張り出した膨出部525を設ける。この膨出部525の幅は、仕切り部55と略同じとし、その形状は、図8、図9に示すように台形形状とする。また、膨出部525は、図12に示すように、曲がり部522における流路上端から、下方ターン部523の流路下端まで、上下に直線状で張り出す形状で設ける。
Further, the bent part 522 and the lower turn part 523 of the flow path part 52 will be described.
12 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG.
For the sake of explanation, a part that partitions the straight part 521 adjacent to the straight part 521 of the lower case 5 is referred to as a partition part 55.
As shown in FIGS. 8 and 9, a bulging portion 525 that protrudes to the flow path of the bent portion 522 is provided at the wall surface position of the bent portion 522 in the extending direction of the partition portion 55. The width of the bulging portion 525 is substantially the same as that of the partition portion 55, and the shape thereof is a trapezoidal shape as shown in FIGS. Further, as shown in FIG. 12, the bulging portion 525 is provided in a shape protruding linearly from the upper end of the channel in the bent portion 522 to the lower end of the channel in the lower turn portion 523.

また、この膨出部525の張り出し量は、この張り出し方向において、放熱フィン3と数mm重なる位置となる張り出し量にする。つまり、膨出部525の張り出し量である図9、図12の寸法Eは、図10、図12の曲がり部522及び下方ターン部523の長さである寸法Cから、曲がり部522及び下方ターン部523への放熱フィン3の進出量である寸法Dを減算したものより大きくする(寸法E>(寸法C−寸法D))。   In addition, the amount of protrusion of the bulging portion 525 is set to be an amount of protrusion that overlaps with the radiation fin 3 by several mm in the protruding direction. That is, the dimension E in FIG. 9 and FIG. 12 that is the amount of protrusion of the bulging part 525 is the dimension C that is the length of the bent part 522 and the lower turn part 523 in FIG. 10 and FIG. It is made larger than the value obtained by subtracting the dimension D, which is the amount of the radiating fin 3 advancing into the part 523 (dimension E> (dimension C−dimension D)).

次に、この膨出部525と対向する曲がり部522の壁面には、図8、図9に示すように流路部52の内側に向かって凹ませた凹部526を設ける。言い換えると、膨出部525の部分の流路断面積を増加させるよう仕切り部55を内部へ向かって凹ませた凹部526を設ける。この凹部526は、図12に示すように、曲がり部522における流路上端から、下方ターン部523の流路下端まで、上下に直線状で凹む形状で設ける。   Next, a concave portion 526 that is recessed toward the inside of the flow path portion 52 is provided on the wall surface of the bent portion 522 facing the bulging portion 525 as shown in FIGS. In other words, the recessed part 526 which recessed the partition part 55 toward the inside is provided so that the flow-path cross-sectional area of the part of the bulging part 525 may be increased. As shown in FIG. 12, the concave portion 526 is provided in a shape that is linearly dented up and down from the upper end of the channel in the bent portion 522 to the lower end of the channel in the lower turn portion 523.

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。
実施例1では、図1、図3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。
Next, the assembly structure of the upper case 4 and the lower case and the mounting structure of the power module will be described.
In the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 3, the radiating fin 3 provided so as to protrude from the lower surface of the upper case 4 is accommodated in the flow path portion 52 of the lower case 5, so that the upper The lower surface of the case 4 and the base end surface 51 which is the upper surface of the lower case 5 are brought into contact with each other.

そして、摩擦攪拌接合工法や溶接等により、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。
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は底面がアッパーケース4の上面に面接するようにして、締結等により熱交換器2に固定する構造である。
And the upper case 4 and the lower case 5 are joined so that the water-tight flow path 21 may be formed by a friction stir welding method or welding.
In this way, the power module 1 is arranged so as to be placed on the upper surface of the upper case 4 of the heat exchanger 2 in which the flow path 21 including the heat radiation fins 3 is formed.
The power module 1 is structured to be fixed to the heat exchanger 2 by fastening or the like so that the bottom surface is in contact with the upper surface of the upper case 4.

作用を説明する。
[パワーモジュールの冷却作用]
図13は実施例1の熱交換器2の冷却水の流れの説明図である。図14は、図13の冷却水の流れの一部の説明図である。
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。
The operation will be described.
[Power module cooling]
FIG. 13 is an explanatory diagram of the flow of cooling water in the heat exchanger 2 of the first embodiment. FIG. 14 is an explanatory diagram of a part of the flow of the cooling water of FIG.
In the heat exchanger 2 of the first embodiment, cooling water is injected into the communication path 53 and the cooling water is drained from the communication path 54. For example, if the inverter is used for driving the vehicle, the cooling water is obtained from an air conditioning system or a separately provided cooling system, and the supplied cooling water is in an effective state for cooling. It shall be recirculated. Although the first embodiment will be described as cooling water, any refrigerant may be used.

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、流路21の底部が下方ターン部523の深い段差へ移行することにより、冷却水は多くが下方へ流れる(図13の矢印101、矢印102参照)。そして、下方ターン部523では、放熱フィン3が設けられていない部分であるため、次の直進部521の方向へ下方ターン部523を流れるよう側方へほぼ90度向きを変える流れとなる(図13の矢印102、矢印103、矢印104参照)。
The cooling water goes straight from the communication passage 53 through the straight portion 521 of the lower case 5 of the flow path 21. In the straight part 521, heat exchange is performed with a large surface area by the heat radiating fins 3, and heat exchange is promoted. Further, in the straight portion 521, a plurality of small flow paths are arranged in parallel by the heat radiating fins 3, so that the small flow paths do not circulate so much.
And in the part of the curved part 522 of the lower case 5 of the flow path 21, the bottom of the flow path 21 moves to a deep step of the lower turn part 523, so that a large amount of cooling water flows downward (arrow 101 in FIG. (See arrow 102). Since the lower turn portion 523 is a portion where the heat radiating fins 3 are not provided, the direction is changed by 90 degrees to the side so as to flow through the lower turn portion 523 in the direction of the next straight advance portion 521 (see FIG. 13 arrow 102, arrow 103, arrow 104).

ここで、下方ターン部523を次の直進部521の方向へ流れる際(図13の矢印104参照)には、冷却水は当然に、流路上部の曲がり部522においても一部が向きをターンさせる流れを形成している。
すると、ターンする距離が短くなる曲がり部522の流路の上部で、冷却水の流速は速くなる。これを許容しすぎると、次の直進部521では、上記説明のように放熱フィン3により複数の小流路が並列した状態であるため、ターン前の直進部521に近い側、つまりターン内側に配置された複数の小流路に冷却水が流速速く供給される。すると、この流速速く冷却水が流れる部分は他の部分より冷却が進むことになる。
Here, when the lower turn portion 523 flows in the direction of the next straight advance portion 521 (see the arrow 104 in FIG. 13), the cooling water naturally turns partly at the bent portion 522 at the upper portion of the flow path. The flow to make is formed.
Then, the flow rate of the cooling water increases at the upper part of the flow path of the bent portion 522 where the turning distance becomes shorter. If this is allowed too much, the next straight part 521 is in a state where a plurality of small flow paths are arranged in parallel by the radiating fins 3 as described above, so that it is closer to the straight part 521 before the turn, that is, inside the turn. Cooling water is supplied to the arranged small flow paths at a high flow rate. As a result, the portion where the cooling water flows at a higher flow rate is more cooled than the other portions.

すると、アッパーケース4の上面による均一な冷却が困難になる。冷却対象であるパワーモジュール1は、内部に電子部品を実装した回路を有するため、一部に冷却が充分でないものがある場合には、不具合を生じないようにその回路動作を制限しなければならなくなる。そのため、熱交換器2には、均一な冷却が求められる。   Then, uniform cooling by the upper surface of the upper case 4 becomes difficult. Since the power module 1 to be cooled has a circuit in which electronic components are mounted, if there is a part that is not sufficiently cooled, the circuit operation must be limited so as not to cause a malfunction. Disappear. Therefore, the heat exchanger 2 is required to be uniformly cooled.

本実施例1では、曲がり部522及び下方ターン部523のターン外側の壁面に、膨出部525を設けている。膨出部525は、流れが衝突する位置となるため、冷却水は膨出部525を迂回する流れを形成する。すると、ターンする距離が短くなる曲がり部522の流路の上部で、冷却水の流速が速くなることが緩和される。すると、下方ターン部523のより下方で、次の直進部521の方向へ流れる流速は速くなり、上部との流速差が小さくなる。
つまり、下方ターン部523を次の直進部521の方向へ流れる際(図13の矢印104参照)に、冷却水の流速が深さ方向で均一化する。
In the first embodiment, the bulging portion 525 is provided on the outer wall surfaces of the bent portion 522 and the lower turn portion 523. Since the bulging portion 525 is a position where the flow collides, the cooling water forms a flow that bypasses the bulging portion 525. Then, the increase in the flow rate of the cooling water is relieved in the upper part of the flow path of the bent portion 522 where the turning distance is shortened. Then, below the lower turn part 523, the flow velocity flowing in the direction of the next rectilinear portion 521 becomes faster, and the flow velocity difference from the upper part becomes smaller.
That is, when flowing through the lower turn portion 523 toward the next straight advance portion 521 (see the arrow 104 in FIG. 13), the flow rate of the cooling water is made uniform in the depth direction.

また、膨出部525の張り出しは、曲がり部522へ進出している放熱フィン3と重なる位置まで張り出させている。まず、放熱フィン3がその端部を曲がり部522まで進出させていることにより、この部分で、左右方向には、放熱フィン3で小流路に仕切られ、且つ同じ流路上面があるが、下方には大きく開放された流路状態が形成される。そのため、流れは大きく下方にターンする。
それでも、その後に流れはターンする距離の短い曲がり部522でターンしようとする方向性が強いが、重なる位置まで膨出部525が張り出すことにより、流れがより下方ターン部523でターンするように誘導する。これにより、下方ターン部523を次の直進部521の方向へ流れる際(図13の矢印104参照)に、冷却水の流速が深さ方向で、より均一化する。
Further, the protruding portion 525 is extended to a position where it overlaps with the heat dissipating fin 3 that has advanced to the bent portion 522. First, since the radiating fin 3 has its end portion advanced to the bent portion 522, in this portion, the radiating fin 3 is divided into small flow paths by the radiating fin 3 and has the same flow path upper surface. A channel state that is largely open is formed below. Therefore, the flow turns down greatly.
Even then, the flow tends to turn at the bent portion 522 having a short turning distance, but the bulging portion 525 projects to the overlapping position so that the flow turns at the lower turn portion 523. Induce. As a result, when the lower turn portion 523 flows in the direction of the next straight advance portion 521 (see the arrow 104 in FIG. 13), the flow rate of the cooling water becomes more uniform in the depth direction.

さらに、本実施例1では、膨出部525と対向する位置に、凹部526を設けている。そのため、膨出部525を設けた部分の流路断面積が他の部分より小さくなる絞りにならないようにして、全体の冷却水流速を遅くさせない。これにより、膨出部525による均一化と、冷却効率の維持を両立させる。
言い換えると、凹部526は、膨出部525に対向する位置で、ほぼ凹凸の関係となる形状、大きさにしているので、流れをスムーズに膨出部525の部分で蛇行させる。そのため、適度に流れを変化させて均一化しつつ、流速が全体的に低下しないようにして、流れの均一化と、冷却効率の維持を両立させる。
Furthermore, in the first embodiment, a recess 526 is provided at a position facing the bulging portion 525. Therefore, the entire cooling water flow rate is not slowed so that the flow passage cross-sectional area of the portion provided with the bulging portion 525 does not become a throttle that becomes smaller than other portions. Thereby, the uniformity by the bulging part 525 and the maintenance of cooling efficiency are made compatible.
In other words, the concave portion 526 has a shape and a size that are substantially uneven at a position facing the bulging portion 525, so that the flow smoothly meanders at the portion of the bulging portion 525. Therefore, while making the flow moderately change and uniform, the flow velocity is not lowered as a whole, so that the flow is made uniform and the cooling efficiency is maintained.

そして、次の直進部521に近づくと上方へ流れをほぼ90度向きを変えて(図13の矢印104、矢印105、矢印106参照)、さらに次の直進部521へ向きを変えて流れる(図13の矢印106、矢印107参照)。
言わば、流れは下方ターン部523への下方の流れを経由しつつ180度向きを変更する。また、一部の流れは、曲がり部522の放熱フィン3のない端部で180度流れを変更するようにして次に直進部521へ向かう。
また、下方ターン部523においては、C面取り形状にした角部524を設けているので、よりスムーズに冷却水の流れ方向を変更することができる(図13の矢印103、矢印105参照)。
Then, when approaching the next straight part 521, the direction of the flow is changed by approximately 90 degrees upward (see arrows 104, 105, and 106 in FIG. 13), and the direction is changed to the next straight part 521 (see FIG. 13). 13 arrows 106 and 107).
In other words, the flow changes its direction by 180 degrees while passing through the lower flow to the lower turn portion 523. In addition, a part of the flow is changed to 180 degrees at the end of the bent portion 522 where the heat dissipating fins 3 are not provided, and then proceeds to the straight portion 521.
In addition, since the corner portion 524 having a C-chamfered shape is provided in the lower turn portion 523, the flow direction of the cooling water can be changed more smoothly (see arrows 103 and 105 in FIG. 13).

本実施例1では、下方ターン部523を次の直進部521の方向へ流れる際(図13の矢印104参照)に、冷却水の流速が深さ方向で均一化することによって、上方へ向かう流れを左右方向(幅方向)に均一化する。これにより、次の直進部521において、複数並列した小流路での流れが均一な流れとなるように分流される。
さらに実施例1では、次の直進部521の始端となる部分でも、放熱フィン3が曲がり部522へ進出しているので、流れがスムーズに分流され、次の直進部521へ進む。
In the first embodiment, when the lower turn portion 523 flows in the direction of the next rectilinear portion 521 (see the arrow 104 in FIG. 13), the flow rate of the coolant flows upward by equalizing the flow velocity of the cooling water in the depth direction. In the horizontal direction (width direction). Thereby, in the next rectilinear portion 521, the flow is divided so that the flow in the plurality of parallel small flow paths becomes a uniform flow.
Further, in the first embodiment, since the radiating fin 3 has advanced to the bent portion 522 even at the beginning of the next rectilinear portion 521, the flow is diverted smoothly and proceeds to the next rectilinear portion 521.

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。
In this way, the cooling water flows meandering, and cooling is efficiently performed by being in the flow path 21 while a large amount of water is flowing, and by coming into contact with a large area by the radiating fins 3.
Further, at the time of cooling, the power module 1 that is a cooling object is in contact with the upper surface of the upper case 4. Therefore, cooling of the radiation fins 3 is performed on the upper surface of the upper case 4 by heat transfer of the same member, which is very efficient.

[小型化作用]
実施例1の熱交換器2では、直進部521の流れの大部分を下方ターン部523で変更することによって、直進部521の流れ方向に短い曲がり部522にする。そのため、熱交換器2の直進部521の流れ方向長さを短くすることが可能となる。さらに、膨出部525、凹部526による流れの均一化は、曲がり部522、下方ターン部523で行うため、この構成により熱交換器2の直進部521の流れ方向長さを長くすることはない。また、別部材を設けることもない。
[Miniaturization]
In the heat exchanger 2 of the first embodiment, most of the flow of the rectilinear portion 521 is changed by the lower turn portion 523, so that the bent portion 522 is short in the flow direction of the rectilinear portion 521. Therefore, it becomes possible to shorten the flow direction length of the rectilinear portion 521 of the heat exchanger 2. Further, since the flow is uniformized by the bulging portion 525 and the concave portion 526 at the bent portion 522 and the lower turn portion 523, the length in the flow direction of the straight portion 521 of the heat exchanger 2 is not increased by this configuration. . Further, no separate member is provided.

例えば、負荷として3相モータを用いる場合には、3相に対応したパワーモジュール1の構成となるため、チップ等が多く、パワーモジュール1の冷却面積は大きなものとなる。特に出力向上のために、例えばIGBTチップを2パラ(12個+FRD12個)や3パラ(18個+FRD18個)で用いるとパワーモジュール自体の面積が広くなる。   For example, when a three-phase motor is used as a load, the power module 1 has a configuration corresponding to the three phases, so that there are many chips and the cooling area of the power module 1 is large. In particular, in order to improve the output, for example, when the IGBT chip is used in 2 parameters (12 + FRD 12) or 3 parameters (18 + FRD 18), the area of the power module itself is increased.

これに対して、実施例1の熱交換器2では、曲がり部522が短いものになるため、全体の大きさの広さ方向が抑制され小型化されたものとなる。車両への搭載性の点からは、上下左右の全ての方向に制約があり、1方向のみ非常に大きくなることは、致命的な問題である。例えば、この冷却水をターンさせる部分が従来のように、パワーモジュール1の外側に大きく張り出したものは、搭載性が実質的に低下したものとなる。この点について、全体として小型化した実施例1の熱交換器2は有利となる。   On the other hand, in the heat exchanger 2 of Example 1, since the bending part 522 becomes a short thing, the width direction of the whole magnitude | size is suppressed and it becomes what was reduced in size. From the viewpoint of mounting on a vehicle, there is a restriction in all directions, up, down, left and right, and it is a fatal problem that only one direction becomes very large. For example, when the portion where the cooling water is turned overhangs largely outside the power module 1 as in the conventional case, the mountability is substantially reduced. About this point, the heat exchanger 2 of Example 1 reduced in size as a whole becomes advantageous.

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。
Next, the effect will be described.
In the heat exchanger of Example 1, the effects listed below can be obtained.

(1)パワーモジュール1を面接させるアッパーケース4の上面と、アッパーケース4とロワケース5を接合した内部に配設され、冷却水を直進させる直進部521、及び直進部521から次の直進部521へ冷却水の流れを変更する曲がり部522でアッパーケース4の上面に沿って形成された冷却水の流路部52と、直進部521のアッパーケース4の下面から直進部521の内部へ向かって複数立設され、薄板状で直進部521の内部を複数の同方向流れに仕切るようにして冷却水との接触面積を大きくする放熱フィン3を備え、曲がり部522には、冷却面(放熱面)と反対方向に流路を拡大した下方ターン部523と、曲がり部522のターンする流れに直交するよう膨出した膨出部525を備えたため、冷却を行う装置を小型化にでき、容積、重量、コストを抑制することができる。また、より均一な冷却を、小型化を維持して行うことができる。   (1) An upper surface of the upper case 4 that makes contact with the power module 1, an inner portion where the upper case 4 and the lower case 5 are joined, and a rectilinear portion 521 that linearly moves cooling water, and the rectilinear portion 521 to the next rectilinear portion 521. The cooling water flow path portion 52 formed along the upper surface of the upper case 4 at the bent portion 522 that changes the flow of the cooling water, and the lower surface of the upper case 4 of the rectilinear portion 521 toward the inside of the rectilinear portion 521. A plurality of radiating fins 3 that are thin and have a thin plate shape to increase the contact area with the cooling water so as to divide the inside of the rectilinear portion 521 into a plurality of flows in the same direction are provided, and the bent portion 522 has a cooling surface (heat radiating surface). ) And a bulging portion 525 bulging so as to be orthogonal to the turning flow of the bending portion 522, thereby reducing the size of the cooling device. , It is possible to suppress the volume, weight, and cost. Further, more uniform cooling can be performed while maintaining downsizing.

(2)上記(1)において、放熱フィン3の端部を曲がり部522へ進出させ、膨出部525は、放熱フィン3の端部の進出方向と逆方向に膨出する配置とし、進出方向で重なる位置まで張り出す形状にしたため、スムーズに下方ターン部523で流れをターンさせるよう誘導し、均一な流れでターンさせることができる。   (2) In the above (1), the end of the radiating fin 3 is advanced to the bent portion 522, and the bulging portion 525 is arranged to bulge in the direction opposite to the advancing direction of the end of the radiating fin 3, and the advancing direction Therefore, the flow is smoothly guided by the lower turn portion 523 and can be turned with a uniform flow.

(3)上記(1)又は(2)において、膨出部525と対向する曲がり部522の壁面に凹形状の凹部526を設け、膨出部525と凹部526で曲がり部522及び下方ターン部523に蛇行する流路を形成したため、全体の流速を維持しつつ、流れの均一化を行うことができる。   (3) In the above (1) or (2), the concave portion 526 is provided on the wall surface of the bent portion 522 facing the bulging portion 525, and the bent portion 522 and the lower turn portion 523 are formed by the bulging portion 525 and the concave portion 526. Since the meandering flow path is formed, the flow can be made uniform while maintaining the overall flow rate.

(4)上記(2)又は(3)において、曲がり部522へ進出させた放熱フィン3の端部は、アッパーケース4の下面から複数立設された片持ち状態で、下方ターン部523に向かって複数に仕切った流路を開放したため、直進部521での流れをスムーズに下方の下方ターン部523へターンさせ、流れの均一化を行うことができる。   (4) In the above (2) or (3), the end of the radiating fin 3 that has advanced to the bent portion 522 is cantilevered from the lower surface of the upper case 4 toward the lower turn portion 523. Since the flow path partitioned into a plurality of parts is opened, the flow in the straight part 521 can be smoothly turned to the lower turn part 523 below, and the flow can be made uniform.

以上、本発明の熱交換器を実施例1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。
例えば、実施例1では、冷却水としたが温水を流すようにして、熱交換器が取り付けた対象物を暖めるようにしてもよい。
As mentioned above, although the heat exchanger of this invention has been demonstrated based on Example 1, about a concrete structure, it is not restricted to these Examples, The summary of the invention which concerns on each claim of a claim As long as they do not deviate, design changes and additions are permitted.
For example, although the cooling water is used in the first embodiment, the hot water may be flown so as to warm the object to which the heat exchanger is attached.

実施例1の熱交換器の平面図である。It is a top view of the heat exchanger of Example 1. 実施例1の熱交換器の正面図である。It is a front view of the heat exchanger of Example 1. 図1のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 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。It is a top view of the upper case where the radiation fin of Example 1 was provided. 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。It is a front view of the upper case provided with the radiation fin of Example 1. 実施例1の熱交換器のロワケースの平面図である。It is a top view of the lower case of the heat exchanger of Example 1. 実施例1の熱交換器のロワケースの正面図である。It is a front view of the lower case of the heat exchanger of Example 1. 図1の一部の拡大図である。It is a one part enlarged view of FIG. 図8のロワケースの部分を示す図である。It is a figure which shows the part of the lower case of FIG. 図9のB−B断面図である。It is BB sectional drawing of FIG. 図8のC−C断面図である。It is CC sectional drawing of FIG. 図9のD−D断面図である。It is DD sectional drawing of FIG. 実施例1の熱交換器2の冷却水の流れの説明図である。It is explanatory drawing of the flow of the cooling water of the heat exchanger 2 of Example 1. FIG. 図13の冷却水の流れの一部の説明図である。It is explanatory drawing of a part of flow of the cooling water of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 パワーモジュール
2 熱交換器
3 放熱フィン
4 アッパーケース
5 ロワケース
21 流路
51 基端面
52 流路部
53 連通路
54 連通路
521 直進部
522 曲がり部
523 下方ターン部
524 角部
525 膨出部
526 凹部
55 仕切り部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power module 2 Heat exchanger 3 Radiation fin 4 Upper case 5 Lower case 21 Flow path 51 Base end face 52 Flow path part 53 Communication path 54 Communication path 521 Straight advance part 522 Bending part 523 Lower turn part 524 Corner part 525 Swelling part 526 Recessed part 55 Partition

Claims (4)

被対象物を面接させる放熱面と、
放熱面の内部に配設され、熱交換媒体を直進させる直進部、及び前記直進部から次の直進部へ熱交換媒体の流れを変更するターン部で前記放熱面に沿って形成された熱交換媒体の流路と、
前記直進部の前記放熱面側の壁面から前記直進部内へ複数立設され、薄板状で前記直進部内を複数の同方向流れに仕切るようにして熱交換媒体との接触面積を大きくする熱交換促進部と、
を備え、
前記ターン部は、
前記放熱面と反対方向に前記流路を拡大した拡大ターン部と、
前記ターン部のターンする流れに直交するよう膨出した膨出部と、
を備えた、
ことを特徴とする熱交換器。
A heat-dissipating surface for interviewing the object;
Heat exchange formed along the heat dissipating surface in a straight part arranged inside the heat dissipating surface and for moving the heat exchanging medium straight and a turn part for changing the flow of the heat exchanging medium from the straight part to the next straight part. A medium flow path;
Heat exchange promotion that is installed in a plurality from the wall surface on the heat radiating surface side of the rectilinear portion into the rectilinear portion to increase the contact area with the heat exchange medium by partitioning the rectilinear portion into a plurality of flows in the same direction. And
With
The turn part is
An enlarged turn part in which the flow path is enlarged in a direction opposite to the heat dissipation surface;
A bulging portion bulging so as to be orthogonal to the turning flow of the turn portion;
With
A heat exchanger characterized by that.
請求項1に記載の熱交換器において、
前記熱交換促進部の端部を前記ターン部へ進出させ、
前記膨出部は、前記熱交換促進部の端部の進出方向と逆方向に膨出する配置とし、前記進出方向で重なる位置まで張り出す形状にした、
ことを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger according to claim 1,
Advance the end of the heat exchange promotion part to the turn part,
The bulging portion is arranged to bulge in the direction opposite to the advance direction of the end portion of the heat exchange promoting portion, and has a shape protruding to an overlapping position in the advance direction.
A heat exchanger characterized by that.
請求項1又は請求項2に記載の熱交換器において、
前記膨出部と対向する前記ターン部の壁面に凹形状の凹部を設け、前記膨出部と前記凹部で前記ターン部に蛇行する流路を形成した、
ことを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger according to claim 1 or 2,
Provided a concave recess in the wall surface of the turn portion facing the bulging portion, and formed a flow path meandering to the turn portion at the bulging portion and the concave portion,
A heat exchanger characterized by that.
請求項2又は請求項3に記載の熱交換器において、
前記ターン部へ進出させた前記熱交換促進部の端部は、前記放熱面側の壁面から複数立設された片持ち状態で、前記拡大ターン部に向かって複数に仕切った流路を開放した、
ことを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger according to claim 2 or claim 3,
The end portion of the heat exchange promoting portion that has advanced to the turn portion is in a cantilever state standing plurally from the wall surface on the heat radiating surface side, and opens a plurality of flow paths partitioned toward the enlarged turn portion. ,
A heat exchanger characterized by that.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102010054606A1 (en) 2009-12-17 2011-08-25 Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha Injection molding machine has fixed stationary plate, mold, which is fixed at stationary plate and nozzle that is arranged at injection mechanism, where moving mechanism is provided for moving injection mechanism

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102010054606A1 (en) 2009-12-17 2011-08-25 Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha Injection molding machine has fixed stationary plate, mold, which is fixed at stationary plate and nozzle that is arranged at injection mechanism, where moving mechanism is provided for moving injection mechanism

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