JP2013105842A

JP2013105842A - Cooling device

Info

Publication number: JP2013105842A
Application number: JP2011247711A
Authority: JP
Inventors: Masaru Nakajima; 優中島
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2013-05-30

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To secure junction between a top plate and top portions of a wave of a fin to improve cooling performance.SOLUTION: A plurality of protrusion bent pieces 36 protruding outward (to an upper side) and having tip ends bent inward (to a lower side) are formed in top portions 32 of a wave of a corrugated fin 30. When a cooling device is constituted by holding the corrugated fin 30 by a bottom plate and a top plate, bent portions of the protrusion bent pieces 36 are abutted on the top plate, allowing junction between the top plate and the top portions 32 of the wave of the corrugated fin 30 to be more securely performed by using the bent portions as starting points of brazing between the top plate and the top portions 32 of the wave. Further, when the bent portions are abutted on the top plate, the protrusion bent pieces 36 are pressed and deformed so that the tip ends are further directed inward (to the lower side), to disturb a flow of a cooling medium, allowing heat dissipation of the cooling medium to be preferable.

Description

本発明は、冷却装置に関し、詳しくは、波板状のフィンを底板と天板とによって挟持した状態でフィンと底板と天板とをロー付けし、底板と天板との間のフィンの隙間に冷却媒体を通流することによって天板上に取り付けられた発熱体を冷却する冷却装置に関する。 The present invention relates to a cooling device, and more specifically, the fin, the bottom plate, and the top plate are brazed with the corrugated fins sandwiched between the bottom plate and the top plate, and the gap between the fins between the bottom plate and the top plate. It is related with the cooling device which cools the heat generating body attached on the top plate by letting a cooling medium flow through.

従来、この種の冷却装置としては、冷却板を構成する薄肉平板の冷媒流路に、突起を形成した薄板を内挿するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このように突起を形成した薄板を内挿することにより、冷媒流路を流れる冷媒の流れ方向に、冷却板内面に向かう方向成分を発生させて、冷却板内面と冷媒間の対流熱伝達率を向上させるものとしている。 Conventionally, as this type of cooling device, an apparatus in which a thin plate having protrusions is inserted in a thin flat plate refrigerant flow path constituting the cooling plate has been proposed (for example, see Patent Document 1). By inserting the thin plate having the protrusions in this way, a directional component toward the inner surface of the cooling plate is generated in the flow direction of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path, and the convective heat transfer coefficient between the inner surface of the cooling plate and the refrigerant is increased. It is intended to improve.

特開２００７−２５０７５３号公報JP 2007-250753 A

ハイブリッド車両や電気自動車のモータを駆動するインバータの冷却装置として、波板状のフィンを底板と天板で挟持した状態でロー付けし、底板と天板との間のフィンの隙間に冷却媒体を流して天板状に取り付けられたインバータを冷却するものを用いる場合、冷却性能を確保するためには、天板とフィンの波の頂部との接合が確実に行なわれている必要があるが、天板の製造誤差やフィンの製造誤差などにより天板とフィンの波の頂部との接合が十分に確保できない場合が生じ、冷却性能を低下させてしまう。 As a cooling device for an inverter that drives a motor of a hybrid vehicle or an electric vehicle, brazing is performed with a corrugated fin sandwiched between the bottom plate and the top plate, and a cooling medium is placed in the gap between the bottom plate and the top plate. When using an inverter that cools the inverter mounted on the top plate, it is necessary to ensure that the top plate and the top of the wave of the fin are joined to ensure cooling performance. Due to the manufacturing error of the top plate, the manufacturing error of the fin, etc., there may be a case where the bonding between the top plate and the top of the wave of the fin cannot be secured sufficiently, and the cooling performance is deteriorated.

本発明の冷却装置は、天板とフィンの波の頂部との接合を確保すると共に冷却性能を向上させることを主目的とする。 The cooling device of the present invention mainly aims to improve the cooling performance while securing the bonding between the top plate and the top of the wave of the fin.

本発明の冷却装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The cooling device of the present invention employs the following means in order to achieve the main object described above.

本発明の冷却装置は、
波板状のフィンを底板と天板とによって挟持した状態で前記フィンと前記底板と前記天板とをロー付けし、前記底板と前記天板との間のフィンの隙間に冷却媒体を通流することによって前記天板上に取り付けられた発熱体を冷却する冷却装置において、
前記フィンは、少なくとも前記天板側にロー付けされる側の波の頂部には、頂部が連続する方向に外側に突出して先端が内側に向くよう屈曲する突出屈曲片が複数形成されてなる、
ことを特徴とする。 The cooling device of the present invention comprises:
The fin, the bottom plate, and the top plate are brazed with the corrugated fin sandwiched between the bottom plate and the top plate, and a cooling medium is passed through the gap between the bottom plate and the top plate. In the cooling device for cooling the heating element mounted on the top plate by
The fin is formed with a plurality of projecting bent pieces that protrude outwardly in a direction in which the apex is continuous and bend so that the tip is directed inward at least at the apex of the wave brazed to the top plate side.
It is characterized by that.

この本発明の冷却装置では、波板状のフィンを底板と天板とによって挟持して底板と天板に圧力を作用すると、フィンの天板側に波の頂部に形成された複数の突出屈曲片の外側に突出して先端が内側に向くよう屈曲する屈曲部が天板に当接し、作用された圧力により突出屈曲片の先端を内側に突出させる。この状態でロー付けすれば、突出屈曲片の屈曲部が天板に当接しているから、天板とフィンの波の頂部との接合を確保することができる。この結果、冷却性能を確保することができる。また、突出屈曲片は、先端が内側に突出するから、突出屈曲片によって底板と天板との間のフィンの隙間に流れる冷却媒体の流れを乱すことによって装置の冷却性能を向上させることができる。 In the cooling device of the present invention, when a corrugated plate-like fin is sandwiched between the bottom plate and the top plate and pressure is applied to the bottom plate and the top plate, a plurality of protruding bends formed on the top of the wave on the top plate side of the fin A bent portion that protrudes outward from the piece and bends so that the tip is directed inwardly contacts the top plate, and the tip of the protruding bent piece protrudes inward by the applied pressure. If brazing is performed in this state, the bent portion of the protruding bent piece is in contact with the top plate, so that it is possible to ensure the connection between the top plate and the top of the wave of the fin. As a result, cooling performance can be ensured. Further, since the protruding bent piece protrudes inward, the cooling performance of the apparatus can be improved by disturbing the flow of the cooling medium flowing in the gap between the fins between the bottom plate and the top plate by the protruding bent piece. .

本発明の一実施例としての冷却装置２０を分解して示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which decomposes | disassembles and shows the cooling device 20 as one Example of this invention. コルゲートフィン３０の一部を拡大して示す部分拡大図である。4 is a partially enlarged view showing a part of a corrugated fin 30 in an enlarged manner. FIG. コルゲートフィン３０の突出屈曲片３６を含む波の頂部３２の断面を示す断面図である。4 is a cross-sectional view showing a cross section of a wave top 32 including a protruding bent piece 36 of a corrugated fin 30. FIG. 実施例の冷却装置２０の冷却媒体が流れる様子を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining a mode that the cooling medium of the cooling device 20 of an Example flows.

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.

図１は、本発明の一実施例としての冷却装置２０を分解して示す分解斜視図である。実施例の冷却装置２０は、図示するように、インバータのスイッチング素子などの発熱素子１０（ｎ）を基盤１２（ｎ）を介して間接的に冷却する装置として構成されており、熱伝導性に優れた材料（例えば、ステンレスやアルミなどの金属）により形成された底板２６と、同じく熱伝導性に優れた材料（例えば、ステンレスやアルミなどの金属）により形成された天板２８と、同じく熱伝導性に優れた材料（例えば、ステンレスやアルミなどの金属）により波状に形成され底板２６と天板２８とに挟持されるコルゲートフィン３０と、水やオイルなどの冷却媒体を底板２６と天板２８とによって形成される箱体に供給したり排出したりする供給管２２および排出管２４と、によって構成されている。発熱素子１０（ｎ）は、供給管２２に供給されコルゲートフィン３０の波の隙間を通って排出管２４から排出される冷却媒体によりコルゲートフィン３０，天板２８，基盤１２（ｎ）を介して冷却される。 FIG. 1 is an exploded perspective view showing a cooling device 20 as an embodiment of the present invention in an exploded manner. As shown in the figure, the cooling device 20 of the embodiment is configured as a device that indirectly cools a heating element 10 (n) such as a switching element of an inverter through a base 12 (n). A bottom plate 26 formed of an excellent material (for example, a metal such as stainless steel or aluminum), a top plate 28 formed of a material having a high thermal conductivity (for example, a metal such as stainless steel or aluminum), and the same heat A corrugated fin 30 formed in a wave shape by a material having excellent conductivity (for example, a metal such as stainless steel or aluminum) and sandwiched between the bottom plate 26 and the top plate 28, and a cooling medium such as water or oil as the bottom plate 26 and the top plate. The supply pipe 22 and the discharge pipe 24 are supplied to and discharged from the box formed by the main body 28. The heating element 10 (n) is supplied to the supply pipe 22 through the wave gap of the corrugated fin 30 and discharged from the discharge pipe 24 through the corrugated fin 30, the top plate 28, and the base 12 (n). To be cooled.

図２はコルゲートフィン３０の一部を拡大して示す部分拡大図であり、図３はコルゲートフィン３０の波の頂部３２に沿った断面を示す断面図である。図２，３に示すように、コルゲートフィン３０は、波の頂部３２と波の底部３４とが交互に繰り返す波状に形成されており、波の頂部３２には、付け根部３７から波の頂部３２より外側（上側）に突き出して屈曲部３８で屈曲し更に先端部３９が波の頂部３２より内側（下側）に突き出す突出屈曲片３６が形成されている。 FIG. 2 is a partially enlarged view showing a part of the corrugated fin 30 in an enlarged manner, and FIG. 3 is a sectional view showing a cross section along the wave top 32 of the corrugated fin 30. As shown in FIGS. 2 and 3, the corrugated fin 30 is formed in a wave shape in which a wave top portion 32 and a wave bottom portion 34 are alternately repeated, and the wave top portion 32 includes a wave top portion 32 from a root portion 37. A protruding bent piece 36 that protrudes further outward (upper side), bends at the bent portion 38, and further protrudes inward (lower side) from the top portion 32 of the wave is formed.

図４は、実施例のコルゲートフィン３０を用いて冷却装置２０を構成したときのコルゲートフィン３０の波の頂部３２に沿った断面を用いて冷却媒体により発熱素子１０（ｎ）を冷却している様子を示す説明図である。図示するように、突出屈曲片３６は、外側（上側）に突出した屈曲部３８が天板２８に当接して押さえられることにより、先端部３９が更に内側（下側）に向くように付け根部３７から変形する。実施例の冷却装置２０では、この状態で天板２８とコルゲートフィン３０とをロー付けする。このとき、コルゲートフィン３０に形成された突出屈曲片３６の屈曲部３８は天板２８に当接しているから、この屈曲部３８が天板２８とコルゲートフィン３０の波の頂部３２とのロー付けの起点となり、天板２８とコルゲートフィン３０の波の頂部３２との接合をより確実に行なうものとすることができる。突出屈曲片３６の先端部３９は、冷却媒体の流れを乱すから、冷却媒体の熱の拡散を良好なものとし、冷却装置２０の冷却性能を向上させることができる。 In FIG. 4, the heating element 10 (n) is cooled by the cooling medium using the cross section along the wave top 32 of the corrugated fin 30 when the cooling device 20 is configured using the corrugated fin 30 of the embodiment. It is explanatory drawing which shows a mode. As shown in the figure, the protruding bent piece 36 has a root portion so that the distal end portion 39 is further directed inward (lower side) by pressing the bent portion 38 protruding outward (upper side) against the top plate 28. 37. In the cooling device 20 of the embodiment, the top plate 28 and the corrugated fins 30 are brazed in this state. At this time, since the bent portion 38 of the protruding bent piece 36 formed on the corrugated fin 30 is in contact with the top plate 28, the bent portion 38 is brazed between the top plate 28 and the wave top portion 32 of the corrugated fin 30. Thus, the top plate 28 and the top 32 of the corrugated fin 30 can be joined more reliably. Since the front end 39 of the protruding bent piece 36 disturbs the flow of the cooling medium, the heat diffusion of the cooling medium can be improved, and the cooling performance of the cooling device 20 can be improved.

以上説明した実施例の冷却装置２０によれば、コルゲートフィン３０の波の頂部３２に外側（上側）に突出して先端部３９が内側（下側）に向くよう屈曲する突出屈曲片３６を複数形成しておき、底板２６と天板２８とによってコルゲートフィン３０を挟持して装置を構成することにより、突出屈曲片３６の屈曲部３８と天板２８とを当接させ、この屈曲部３８を天板２８とコルゲートフィン３０の波の頂部３２とのロー付けの起点とすることにより、天板２８とコルゲートフィン３０の波の頂部３２との接合をより確実に行なわせることができる。この結果、天板２８とコルゲートフィン３０との熱伝導を良好なものとし、冷却装置２０の冷却性能を向上させることができる。また、突出屈曲片３６は、屈曲部３８が天板２８に当接して押さえられ、先端部３９が更に内側（下側）に向くように変形するから、冷却媒体の流れを乱し、冷却媒体の熱の拡散を良好なものとすることができる。この結果、冷却装置２０の冷却性能を更に向上させることができる。 According to the cooling device 20 of the embodiment described above, a plurality of protruding bent pieces 36 are formed on the wave top portion 32 of the corrugated fin 30 so as to protrude outward (upper side) and bend so that the front end portion 39 faces inward (lower side). In addition, the corrugated fin 30 is sandwiched between the bottom plate 26 and the top plate 28 to constitute the apparatus, whereby the bent portion 38 of the protruding bent piece 36 and the top plate 28 are brought into contact with each other, and the bent portion 38 is attached to the top plate 28. By using the starting point of brazing between the plate 28 and the wave top 32 of the corrugated fin 30, the top plate 28 and the wave top 32 of the corrugated fin 30 can be more reliably joined. As a result, the heat conduction between the top plate 28 and the corrugated fins 30 can be improved, and the cooling performance of the cooling device 20 can be improved. Further, the protruding bent piece 36 is deformed so that the bent portion 38 is pressed against the top plate 28 and the tip end portion 39 is further directed inward (downward), so that the flow of the cooling medium is disturbed, and the cooling medium The heat diffusion can be improved. As a result, the cooling performance of the cooling device 20 can be further improved.

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、コルゲートフィン３０が「フィン」に相当し、底板２６が「底板」に相当し、天板２８が「天板」に相当する。また、コルゲートフィン３０に形成された突出屈曲片３６が「突出屈曲片」に相当し、発熱素子１０（ｎ）および基盤１２（ｎ）が「発熱体」に相当する。 The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the corrugated fin 30 corresponds to a “fin”, the bottom plate 26 corresponds to a “bottom plate”, and the top plate 28 corresponds to a “top plate”. Further, the protruding bent piece 36 formed on the corrugated fin 30 corresponds to a “projected bent piece”, and the heating element 10 (n) and the base 12 (n) correspond to a “heating element”.

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problem. Therefore, the elements of the invention described in the column of means for solving the problems are not limited. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problems should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problems. It is only a specific example.

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using the Example, this invention is not limited at all to such an Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is with various forms. Of course, it can be implemented.

本発明は、冷却装置の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the manufacturing industry of cooling devices.

１０（ｎ）発熱素子、１２（ｎ）基盤、２０冷却装置、２２供給管、２４排出管、２６底板、２８天板、３０コルゲートフィン、３２頂部、３４底部、３６突出屈曲片、３７付け根部、３８屈曲部、３９先端部。 10 (n) Heating element, 12 (n) base, 20 cooling device, 22 supply pipe, 24 discharge pipe, 26 bottom plate, 28 top plate, 30 corrugated fin, 32 top, 34 bottom, 36 protruding bent piece, 37 root , 38 Bent part, 39 Tip part.

Claims

The fin, the bottom plate, and the top plate are brazed with the corrugated fin sandwiched between the bottom plate and the top plate, and a cooling medium is passed through the gap between the bottom plate and the top plate. In the cooling device for cooling the heating element mounted on the top plate by
The fin is formed with a plurality of projecting bent pieces that protrude outwardly in a direction in which the apex is continuous and bend so that the tip is directed inward at least at the apex of the wave brazed to the top plate side.
A cooling device characterized by that.