JP2017130578A - 熱交換器用ヒートシンク及び該ヒートシンクを備えた熱交換器 - Google Patents

熱交換器用ヒートシンク及び該ヒートシンクを備えた熱交換器 Download PDF

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Abstract

【課題】設計の自由度が高く、生産性及び冷却性能に優れ、熱交換器に取り付けられた後の寸法精度が高い熱交換器用ヒートシンク及び該熱交換器用ヒートシンクを有する熱交換器を提供する。【解決手段】ヒートシンク１は、板厚方向に互いに間隔をあけて並んだ複数のフィンプレート２と、複数のフィンプレート２と交差するように配置され、複数のフィンプレート２を保持する連結部品３とを有している。連結部品３は、棒状を呈する基部３１と、基部３１の側面から突出した複数の位置決め凸部３２とを有している。各フィンプレート２は、連結部品３における隣り合う位置決め凸部３２の間の基部３１を差し込む係止溝２１を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換器用ヒートシンク及び該ヒートシンクを備えた熱交換器に関する。
例えばハイブリッド自動車や電気自動車に搭載された駆動用モータの制御などの種々の用途に、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体素子によりスイッチングを行うインバータユニットが用いられている。インバータユニットは、半導体素子や、半導体素子とともに電力変換回路を構成する電子部品等の発熱体を冷却するための熱交換器を有している。熱交換器は、外表面に発熱体が搭載されるジャケットと、ジャケットの内部に収容されるヒートシンクとを有している。熱交換器の性能向上や生産効率向上の観点から、ヒートシンクは、通常、ろう付によりジャケットに接合されている。
ヒートシンクとしては、ベースプレート上に複数のフィンプレートが立設されてなる、いわゆるプレートフィン型ヒートシンクが多用されている。従来、この種のヒートシンクは、押出加工により製造されている。しかし、押出加工は、製造可能な形状に制約があるため、例えばフィンプレートの板厚が薄いヒートシンクや、トング比、即ちフィンプレートのピッチに対する高さの比が大きいヒートシンクを製造することが難しい。このように、従来の技術は、例えばフィンプレートの形状やピッチ、傾き等に制約があり、ヒートシンクの設計の自由度が低いという問題があった。
そこで、ヒートシンクの設計の自由度を高くするため、別々に準備されたフィンプレートとベースプレートとをろう付接合により一体化する技術（特許文献１）や、互いに間隔をおいて並列状に配置された複数のフィンプレートを棒状連結部材により連結する技術（特許文献２）が提案されている。
特開２０１３−１１６４７３号公報 特開２０１５−１２６０５０号公報
しかし、特許文献１のヒートシンクは、ジャケットにろう付する際にフィンプレートとベースプレートとのろう付部が再溶融し、フィンプレートの傾きや位置ずれが起きるおそれがある。フィンプレートの傾きや位置ずれは、熱交換器の冷却性能の低下を招くおそれがあるため、好ましくない。
特許文献２のヒートシンクは、その作製過程において、金属素板に打ち抜き加工を施した後、隣り合うフィンプレートを繋ぐブリッジ部を略Ｓ字状に屈曲する必要がある。また、複数のフィンプレートを連結する際に、フィンプレートの切り欠きに棒状連結部材を圧入する必要がある。これらの作業は、フィンプレートの傾きや変形を発生させ、かえって熱交換器の冷却性能の低下を招くおそれがある。
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、設計の自由度が高く、生産性及び冷却性能に優れ、熱交換器に取り付けられた後の寸法精度が高い熱交換器用ヒートシンク及び該熱交換器用ヒートシンクを有す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、板厚方向に互いに間隔をあけて並んだ複数のフィンプレートと、
該複数のフィンプレートと交差するように配置され、上記複数のフィンプレートを保持する連結部品とを有し、
該連結部品は、棒状を呈する基部と、該基部の側面から突出した複数の位置決め凸部とを有し、
上記各フィンプレートは、上記連結部品における隣り合う上記位置決め凸部の間の上記基部を差し込む係止溝を有している、熱交換器用ヒートシンクにある。
本発明の他の態様は、該熱交換器用ヒートシンクを収容するとともに、発熱体を搭載する発熱体搭載面を外表面に備えたジャケットとを有しており、
該ジャケットは、冷媒が流入する冷媒流入口と、冷媒が流出する冷媒流出口と、上記冷媒流入口と上記冷媒流出口とを繋ぐ冷媒流路とを有しており、
上記熱交換器用ヒートシンクが上記冷媒流路に配置されている、熱交換器にある。
上記熱交換器用ヒートシンク（以下、「ヒートシンク」と省略する。）は、上記複数のフィンプレートと、上記連結部品とを有している。また、上記連結部品における隣り合う上記位置決め凸部の間の上記基部が、上記各フィンプレートの上記係止溝に差し込まれている。
上記ヒートシンクは、押出加工により一体成形された従来のヒートシンクに比べて、上記各フィンプレートの形状や傾き、及び隣り合う上記フィンプレートの間隔等の制約が小さい。それ故、上記ヒートシンクは、従来よりも設計の自由度を高くすることができる。
また、上記フィンプレートの上記係止溝に上記連結部品の基部を差し込むという単純な作業により、上記ヒートシンクを組み立てることができる。それ故、上記ヒートシンクは生産性に優れている。
また、上記ヒートシンクは、上記各フィンプレートの上記係止溝に上記連結部品の基部を差し込むだけで、上記複数のフィンプレートを保持することができる。それ故、フィンプレートを固定するために、上記連結部品を上記複数のフィンプレートに圧入する必要がない。従って、上記ヒートシンクは、組み立て時における上記フィンプレートの傾きや変形の発生を回避することができる。さらに、上記複数のフィンプレートは、上述した態様で上記連結部品に保持されているため、上記ヒートシンクを上記熱交換器の上記ジャケットにろう付する際に、上記フィンプレートが傾く、あるいは位置ずれを起こすなどの問題を回避することができる。
このように、上記ヒートシンクは、組み立て時や上記ジャケットへのろう付の際の上記フィンプレートの位置ずれ等を回避することができる。それ故、上記ヒートシンクは、上記熱交換器に取り付けられた後の寸法精度を従来よりも高くすることができる。
以上のように、上記ヒートシンクは、上記の構成を有していることにより、高い設計の自由度、及び、優れた生産性及び冷却性能を有し、熱交換器に取り付けられた後の寸法精度を高くすることができる。
また、上記熱交換器は、上記ジャケット内に上記ヒートシンクを有しているため、優れた冷却性能を有している。
実施例１における、ヒートシンクの斜視図である。 実施例１における、ヒートシンクの平面図である。 図２のIII−III線矢視断面における、係止溝の近傍を拡大した一部拡大断面図である。 図２のIV−IV線矢視断面図である。 実施例１における、フィンプレートの側面図である。 実施例１における、連結部品の正面図である。 実施例２における、爪部が形成された係止溝の近傍の一部断面図（図３に相当する図）である。 実施例２のフィンプレートにおける、爪部を形成する前の係止溝の近傍の一部拡大図である。 実施例３における、４個の連結部品により複数のフィンプレートを保持しているヒートシンクの斜視図である。 図９のX−X線矢視断面図である。 実施例３における、４箇所の係止溝を有するフィンプレートの側面図である。 実施例４における、狭ピッチ部と広ピッチ部とを有するヒートシンクの斜視図である。 実施例５における、切り起こし部を有するフィンプレートの斜視図である。 実施例６における、ヒートシンクを備えた熱交換器の斜視図である。 実施例６における、熱交換器の平面図である。 図１５のXVI−XVI線矢視断面図である。 図１５のXVII−XVII線矢視断面図である。
上記ヒートシンクにおいて、フィンプレートの形状や間隔は、熱交換器の設計に応じて適宜設定することができる。例えば、上記ヒートシンクは、隣り合う上記フィンプレートの間隔がｄ1である狭ピッチ部と、隣り合う上記フィンプレートの間隔がｄ1よりも広いｄ2である広ピッチ部とを有していてもよい。この場合には、狭ピッチ部における冷媒の流路抵抗が広ピッチ部に比べて高くなるため、より多量の冷媒を広ピッチ部に流通させることができる。これにより、フィンプレートの間に流れる冷媒の流量バランスを調整し、熱交換器の冷却性能を向上させることができる。
また、上記ヒートシンクは、隣り合う上記フィンプレートの間隔が上記フィンプレートの板厚よりも狭い部分を有していてもよい。このような構成を有するヒートシンクは、従来の技術では製造することが難しかった。しかし、上記ヒートシンクにおける隣り合うフィンプレートの間隔は、フィンプレートの板厚方向と平行な方向における、連結部品の位置決め凸部の外寸法を適宜変更することにより自由に調節することができる。それ故、上述した位置決め凸部の外寸法をフィンプレートの板厚よりも小さくすることにより、隣り合う上記フィンプレートの間隔を上記フィンプレートの板厚よりも狭くすることができる。
また、フィンプレートの板幅方向におけるヒートシンクの端面の平面度は０．２ｍｍ以下であることが好ましい。即ち、板幅方向におけるフィンプレートの一方の端面の全てを互いに平行な２枚の平面の間に挟んだときに、２枚の平面の間隔が０．２ｍｍ以下であることが好ましい。同様に、板幅方向におけるフィンプレートの他方の端面の全てを互いに平行な２枚の平面の間に挟んだときに、２枚の平面の間隔が０．２ｍｍ以下であることが好ましい。
この場合には、板幅方向における各フィンプレートの端面をジャケットの内壁面に容易にろう付することができるため、発熱体搭載面に搭載した発熱体からの熱を各フィンプレートに効率よく伝えることができる。その結果、熱交換器の冷却性能をより向上させることができる。熱交換器の冷却性能をより向上させる観点からは、ヒートシンクの端面の平面度を０．１ｍｍ以下とすることがより好ましく、０．０５ｍｍ以下とすることがさらに好ましい。
なお、上述した平面度の測定方法は、実施例において具体的に説明する。
個々のフィンプレートの形状としては、例えば、平板状、曲面板状等の公知の形状を採用することができる。また、フィンプレートの表面に、冷媒の流れを乱すための凹凸や切り起こし等が形成されていてもよい。
複数のフィンプレートは、全て同一の構成を有していてもよいし、一部のフィンプレートが異なる構成を有していてもよい。例えば、一部のフィンプレートの板厚を他のフィンプレートよりも厚くしてもよい。また、一部のフィンプレートの表面に上述した凹凸等を形成し、他のフィンプレートの表面には凹凸等を形成しないこととしてもよい。
フィンプレートの板厚は、０．３ｍｍ以上とすることが好ましい。この場合には、フィンプレートの剛性がより高くなるため、ヒートシンクの組み立て時等におけるフィンプレートの変形や傾きを確実に回避することができる。一方、生産性の観点からは、フィンプレートの板厚を１．５ｍｍ以下とすることがより好ましい。フィンプレートの板厚が１．５ｍｍを超える場合には、プレス加工による製造が難しくなるため、フィンプレートの生産性が低下するおそれがある。
フィンプレートの板幅は特に限定されることはなく、熱交換器の設計に応じて適宜設定することができる。ヒートシンクが熱交換器のジャケット内に収容される場合には、フィンプレートは、板幅方向における両端面がジャケットの内壁面と当接するように構成されていることが好ましい。この場合には、発熱体搭載面に搭載した発熱体からの熱を各フィンプレートに効率よく伝えることができる。その結果、熱交換器の冷却性能をより向上させることができる。
フィンプレートは、板幅方向における個々の端面の平面度が０．２ｍｍ以下であることが好ましい。この場合には、板幅方向における各フィンプレートの両端面をジャケットの内壁面に容易にろう付することができるため、発熱体搭載面に搭載した発熱体からの熱を各フィンプレートに効率よく伝えることができる。その結果、熱交換器の冷却性能をより向上させることができる。
フィンプレートは、連結部品と交差する部分に係止溝を有している。フィンプレートの長手方向における係止溝の位置は、連結部品を取り付けることが可能であれば、特に限定されることはない。例えば、係止溝は、各フィンプレートの長手方向の中央部に形成されていてもよく、長手方向の端部に形成されていてもよい。また、長手方向における係止溝の位置が、隣り合うフィンプレートの係止溝と同一であってもよく、異なっていてもよい。生産性の観点からは、通常、長手方向における係止溝の位置は、隣接するフィンプレートの係止溝と同一である。
係止溝は、各フィンプレートに２箇所以上形成されていることが好ましい。この場合には、複数の連結部品によりフィンプレートの位置を保持することができるため、複数のフィンプレートの位置を容易に安定させることができる。その結果、組み立て後及び熱交換器に取り付けられた後のヒートシンクの寸法精度をより高くすることができる。
上記係止溝は、上記フィンプレートの長手方向の両端部における、板幅方向の両側に形成されており、上記連結部品は、上記フィンプレートの長手方向の両端部において、板幅方向の両側から上記複数のフィンプレートを保持していることがより好ましい。この場合には、４個の連結部品により複数のフィンプレートの位置を確実に安定させることができる。その結果、組み立て後及び熱交換器に取り付けられた後のヒートシンクの寸法精度をより高くすることができる。
上記フィンプレートは、上記係止溝の開口端と底面との間を構成する溝側面に、周囲よりも陥没した切り欠き部を有しているとともに、上記切り欠き部よりも上記係止溝の開口端側に、上記連結部品に押し付けられた爪部を有していることがより好ましい。この場合には、爪部によりフィンプレートを固定することができるため、組み立て後におけるヒートシンクの寸法精度をより高くすることができる。さらに、ヒートシンクを組み立てた後に、連結部品やフィンプレートがヒートシンクから外れることを防止できるため、ヒートシンクをより取り扱いやすくすることができる。
上記爪部は、例えば、各フィンプレートの係止溝に連結部品の基部を差し込んだ後に、係止溝の開口端の近傍を板幅方向に押圧してかしめ加工を行うことにより形成することができる。このかしめ加工における押込深さは、例えば、０．１〜０．５ｍｍにすることができ、０．２〜０．３ｍｍにすることが好ましい。
押込深さが０．１ｍｍ未満の場合には、爪部がフィンプレートに十分に押し付けられず、爪部の効果が得られないおそれがある。一方、押込深さが０．５ｍｍを超える場合には、かしめ加工の際に押し込まれた部分の陥没量が過度に大きくなるため、例えばジャケットにろう付する際に、押し込まれた部分にろうが供給されなくなるおそれがある。
また、かしめ加工においては、係止溝の開口端から、かしめ加工により形成される押込部の中央までの距離が、０．２〜１．０ｍｍの範囲内であることが好ましい。上記の距離が上記特定の範囲よりも短い場合、即ちフィンプレートを押し込む位置が係止溝に近すぎる場合には、爪部のサイズを大きくすることが難しいため、爪部の効果が得られないおそれがある。一方、上記の距離が上記特定の範囲よりも長い場合、即ちフィンプレートを押し込む位置が係止溝から遠すぎる場合には、爪部がフィンプレートに十分に押し付けられず、爪部の効果が得られないおそれがある。
複数のフィンプレートを保持する連結部品は、棒状を呈する基部と、基部の側面から突出した複数の位置決め凸部とを有している。連結部品は、例えば、金属板に打ち抜き加工を施すことにより形成することができる。
連結部品の高さ、即ち、基部の長手方向と直角な方向における、基部と位置決め凸部とを併せた連結部品の外寸法は、１．５ｍｍ以上であることが好ましい。連結部品の高さを上記特定の範囲にすることにより、各フィンプレートの係止溝に隣り合う位置決め凸部の間の基部を容易に差し込むことができる。また、この場合には、連結部品により複数のフィンプレートの位置を容易に安定させることができる。
フィンプレートの位置を安定させる観点からは、連結部品の高さが高い方が好ましい。しかし、連結部品の高さが過度に高い場合には、隣り合うフィンプレートの間に流れる冷媒の流路抵抗が過度に高くなるおそれがある。また、この場合には、各フィンプレートの係止溝に基部を差し込む際の抵抗が大きくなるおそれがある。これらの問題を回避する観点からは、連結部品の高さは、フィンプレートの板幅の半分未満であることが好ましい。
連結部品は、基部がフィンプレートの板幅方向における端面と面一、あるいはフィンプレートの端面よりも陥没するように取り付けられていることが好ましい。この場合には、フィンプレートの端面をジャケットの内壁面に当接させることができるため、発熱体搭載面に搭載した発熱体からの熱を各フィンプレートに効率よく伝えることができる。その結果、熱交換器の冷却性能をより向上させることができる。
上記連結部品は、上記基部が上記フィンプレートの板幅方向の端面と面一となるように取り付けられていることがより好ましい。この場合には、各フィンプレートの端面とともに、連結部品の基部をジャケットの内壁面に容易にろう付することができるため、発熱体からの熱を各フィンプレートにさらに効率よく伝えることができる。その結果、熱交換器の冷却性能をより向上させることができる。
基部の側面からは、複数の位置決め凸部が突出している。位置決め凸部の突出量、即ち基部の長手方向と直角な方向における、位置決め凸部の根元から先端までの距離は、１ｍｍ以上であることが好ましい。位置決め凸部の突出量を上記特定の範囲にすることにより、隣り合う位置決め凸部の間の基部を各フィンプレートの係止溝に容易に差し込むことができる。また、この場合には、連結部品により複数のフィンプレートの位置をより安定させることができる。
上記ヒートシンクを上記ジャケットの冷媒流路に配置することにより、上記熱交換器を構成することができる。ヒートシンクは、例えばろう付によりジャケットの内壁面に接合することができる。
ろう付によりヒートシンクをジャケットに接合する場合、上記フィンプレートの板幅方向における両端面が上記ジャケットの内表面にろう付されていることが好ましい。この場合には、発熱体搭載面に搭載した発熱体からの熱を各フィンプレートに効率よく伝えることができるため、熱交換器の冷却性能をより向上させることができる。
ヒートシンク及びジャケットは、冷却性能の観点から、熱伝導性が高い金属から構成されていることが好ましい。また、車載用のインバータユニット等に組み込まれる熱交換器には、冷却性能のみならず、小型かつ軽量であることが求められている。そのため、車載用の熱交換器においては、ヒートシンク及びジャケットがアルミニウムまたはアルミニウム合金から構成されていることが好ましい。
（実施例１）
上記ヒートシンクの実施例について、図を用いて説明する。図１及び図２に示すように、ヒートシンク１は、板厚方向に互いに間隔をあけて並んだ複数のフィンプレート２と、複数のフィンプレート２と交差するように配置され、複数のフィンプレート２を保持する連結部品３とを有している。図６に示すように、連結部品３は、棒状を呈する基部３１と、基部３１の側面から突出した複数の位置決め凸部３２とを有している。そして、図３及び図５に示すように、各フィンプレート２は、連結部品３における隣り合う位置決め凸部３２の間の基部３１を差し込む係止溝２１を有している。
以下において、ヒートシンク１における、フィンプレート２の長手方向に平行な方向を「縦方向Ｘ」、フィンプレート２の並び方向に平行な方向を「横方向Ｙ」、フィンプレート２の板幅方向に平行な方向と「高さ方向Ｚ」ということがある。ヒートシンク１の方向に関するこれらの記載は便宜上のものである。
図１及び図２に示すように、本例のヒートシンク１は、直方体状を呈しており、縦方向Ｘの外寸法と横方向Ｙの外寸法とが略同一である。ヒートシンク１は、１個の連結部品３により複数のフィンプレート２を保持している。本例のヒートシンク１における、隣り合うフィンプレート２の間隔は１．０ｍｍである。連結部品３は、縦方向Ｘにおけるヒートシンク１の一方の端部に配置され、横方向Ｙに延在している。また、連結部品３は、高さ方向Ｚにおける片側から複数のフィンプレート２に取り付けられている。
フィンプレート２の板幅方向におけるヒートシンク１の各端面の平面度は、具体的には以下の方法により測定することができる。まず、ヒートシンク１を定盤上に載置して、各フィンプレート２の板幅方向における一対の端面２２（２２ａ、２２ｂ）のうちいずれか一方の端面２２ａ（図５参照）を定盤に当接させる。次いで、ハイトゲージを用いて、各フィンプレート２の他方の端面２２ｂの高さを種々の位置において測定する。そして、測定結果のうち最大の高さと最小の高さとの差を、フィンプレート２の板幅方向におけるヒートシンク１の一方の端面の平面度とする。また、ヒートシンク１を裏返して上記と同様の測定を行うことにより、ヒートシンク１の他方の端面の平面度を測定することができる。
ヒートシンク１は、図５に示すフィンプレート２を板厚方向に互いに間隔をあけて複数枚並べた後、図３及び図４に示すように、連結部品３における隣り合う位置決め凸部３２の間の基部３１を各フィンプレート２の係止溝２１に差し込むことにより、組み立てることができる。
ヒートシンク１の各部について、より詳細に説明する。図５に示すように、フィンプレート２は、側面視において略長方形状を呈している。フィンプレート２は、例えば、アルミニウム板またはアルミニウム合金板に打ち抜き加工を施すことにより作製することができる。なお、本例のフィンプレート２は、板厚１．０ｍｍのアルミニウム合金板に打ち抜き加工を施すことにより作製されている。また、フィンプレート２の板幅は１０．０ｍｍである。
本例のフィンプレート２は、その長手方向の一方の端部２３における板厚方向の片側に、１箇所の係止溝２１を有している。図３に示すように、係止溝２１は、フィンプレート２の板幅方向の端面２２に略平行な底面２１１と、底面２１１に垂直な一対の溝側面２１２とを有している。係止溝２１の深さは、係止溝２１に差し込まれる基部３１の高さと略同一である。これにより、連結部品３は、基部３１がフィンプレート２の板幅方向の端面２２と面一となるように取り付けられている。また、例えば図３に示すように、係止溝２１に基部３１が差し込まれた状態において、基部３１とフィンプレート２との間にはわずかなクリアランスが形成されている。なお、基部３１とフィンプレート２とのクリアランスは、通常０．０２ｍｍ程度である。
図６に示すように、連結部品３は、正面視において長方形状を呈する基部３１と、基部３１の側面から突出し、四角柱状を呈する複数の位置決め凸部３２とを有している。連結部品３は、例えば、アルミニウム板またはアルミニウム合金板に打ち抜き加工を施すことにより作製することができる。なお、本例の連結部品３は、板厚１．０ｍｍのアルミニウム合金板に打ち抜き加工を施すことにより作製されている。
図４に示すように、連結部品３の高さ、即ち基部３１の長手方向と直角な方向（高さ方向Ｚ）における、基部３１と位置決め凸部３２とを併せた連結部品３の外寸法は、各フィンプレート２の板幅の１／２よりも低い。具体的には、本例の連結部品３の高さは３．０ｍｍである。また、位置決め凸部３２の突出量、即ち基部３１の長手方向と直角な方向（高さ方向Ｚ）における、位置決め凸部３２の根元３２０から先端面３２１までの距離は１．５ｍｍである。
図４に示すように、位置決め凸部３２は、基部３１が係止溝２１に差し込まれた状態において、隣り合うフィンプレート２の間に配置されている。このとき、図には示さないが、位置決め凸部３２とフィンプレート２との間には、わずかなクリアランスが形成されている。なお、位置決め凸部３２とフィンプレート２とのクリアランスは、通常０．０２ｍｍ程度である。
次に、本例のヒートシンク１の作用効果を説明する。ヒートシンク１は、複数のフィンプレート２と、連結部品３とを有している。また、連結部品３における隣り合う位置決め凸部３２の間の基部３１が、各フィンプレート２の係止溝２１に差し込まれている。
ヒートシンク１は、フィンプレート２と連結部品３とを別々に製造することができるため、押出加工により一体成形された従来のヒートシンクに比べて、各フィンプレート２の形状や傾き、及び隣り合うフィンプレート２の間隔等の制約が小さい。それ故、ヒートシンク１は、従来よりも設計の自由度を高くすることができる。
また、フィンプレート２の係止溝２１に連結部品３の基部３１を差し込むという単純な作業により、ヒートシンク１を組み立てることができる。それ故、ヒートシンク１の生産性を従来よりも向上させることができる。
また、ヒートシンク１は、フィンプレート２の係止溝２１に連結部品３の基部３１を差し込むだけで、複数のフィンプレート２を保持することができる。このとき、横方向Ｙにおけるフィンプレート２の位置ずれは、連結部品３の位置決め凸部３２により規制される。また、縦方向Ｘにおけるフィンプレート２の位置ずれは、連結部品３の基部３１により規制される。
そのため、ヒートシンク１は、従来のように、フィンプレート２を固定するために連結部品３を複数のフィンプレート２に圧入する必要がない。従って、ヒートシンク１は、組み立て時におけるフィンプレート２の傾きや変形の発生を回避することができる。さらに、複数のフィンプレート２は、上述した態様で連結部品３に保持されているため、ヒートシンク１を熱交換器のジャケットにろう付する際に、フィンプレート２が傾く、あるいは位置ずれを起こすなどの問題を回避することができる。
このように、ヒートシンク１は、組み立て時やジャケットへのろう付の際のフィンプレート２の位置ずれ等を回避することができる。それ故、ヒートシンク１は、熱交換器に取り付けられた後の寸法精度を従来よりも高くすることができる。
以上のように、ヒートシンク１は、高い設計の自由度、及び、優れた生産性及び冷却性能を有し、熱交換器に取り付けられた後の寸法精度を高くすることができる。
また、連結部品３は、基部３１がフィンプレート２の板幅方向の端面２２と面一となるように取り付けられている。それ故、ヒートシンク１は、熱交換器の内表面にろう付する際に、各フィンプレート２の端面２２とともに、連結部品３の基部３１をジャケットの内表面に容易にろう付することができる。その結果、発熱体からの熱を各フィンプレート２にさらに効率よく伝え、熱交換器の冷却性能をより向上させることができる。
（実施例２）
本例は、フィンプレート２０２のかしめ加工により、連結部品３を固定する爪部２５（図７参照）を形成したヒートシンク１０２の例である。図には示さないが、本例のヒートシンク１０２は、板厚方向に互いに間隔をあけて並んだ複数のフィンプレート２０２と、複数のフィンプレート２０２と交差するように配置され、複数のフィンプレート２０２を保持する連結部品３とを有している。なお、本例の連結部品３は、実施例１と同様の構成を有している。
図には示さないが、フィンプレート２０２は、側面視において略長方形状を呈している。また、フィンプレート２０２は、その長手方向の一方の端部２３における板厚方向の片側に、１箇所の係止溝２６を有している。
図８に示すように、係止溝２６は、フィンプレート２０２の板幅方向の端面２２に略平行な底面２６１と、底面２６１に垂直な一対の溝側面２６２とを有している。係止溝２６の深さは、係止溝２６に差し込まれる基部３１の高さと略同一である。図には示さないが、係止溝２６に基部３１が差し込まれた状態において、基部３１とフィンプレート２０２との間にはわずかなクリアランスが形成されている。
また、フィンプレート２０２は、係止溝２６の開口端２６３と底面２６１との間を構成する溝側面２６２に、周囲よりも陥没した切り欠き部２６４を有している。本例の切り欠き部２６４は、溝側面２６２における板幅方向の略中央部に形成されている。また、本例の切り欠き部２６４は、半円形断面を有し、板厚方向に延びた溝である。
フィンプレート２０２に爪部２５を形成するためのかしめ加工は、係止溝２６に連結部品３の基部３１を差し込んだ後に、フィンプレート２０２の板幅方向の端面２２における開口端２６３の近傍を、その周囲よりも陥没するように押し込むことにより行われる。かしめ加工により開口端２６３の近傍が押し込まれると、図７に示すように押込部２２１が形成されるとともに、切り欠き部２６４よりも開口端２６３側の溝側面２６２が基部３１側に突出する。その結果、フィンプレート２０２が基部３１に押し付けられる。以上によりフィンプレート２０２に爪部２５を形成し、連結部品３を固定することができる。
その他は実施例１と同様である。なお、図７及び図８において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に説明のない限り実施例１と同様の構成要素等を示す。
本例のフィンプレート２０２は、係止溝２６の開口端２６３と底面２６１との間を構成する溝側面２６２に、周囲よりも陥没した切り欠き部２６４を有しているとともに、切り欠き部２６４よりも係止溝２６の開口端２６３側に、連結部品３に押し付けられた爪部２５を有している。そのため、爪部２５によりフィンプレート２０２を固定し、組み立て後におけるヒートシンク１０２の寸法精度をより高くすることができる。さらに、ヒートシンク１０２を組み立てた後に、連結部品３やフィンプレート２０２がヒートシンク１０２から外れることを防止できるため、ヒートシンク１０２をより取り扱いやすくすることができる。その他、本例のヒートシンク１０２は、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
（実施例３）
本例は、図９に示すように、４個の連結部品３（３ａ、３ｂ）により複数のフィンプレート２０３を保持しているヒートシンク１０３の例である。ヒートシンク１０３は、図１１に示す複数のフィンプレート２０３と、複数のフィンプレート２０３を保持する４個の連結部品３とを有している。
図１１に示すように、フィンプレート２０３は、側面視において略長方形状を呈している。フィンプレート２０３の係止溝２１は、フィンプレート２０３の長手方向の両端部２３、２４における、板幅方向の両側に形成されている。また、図９及び図１０に示すように、連結部品３は、フィンプレート２０３の長手方向の両端部２３、２４において、板幅方向の両側から複数のフィンプレート２０３を保持している。
図９及び図１０に示すように、４個の連結部品３（３ａ、３ｂ）のうち２個の連結部品３ａは、フィンプレート２０３の長手方向における一方の端部２３に取り付けられている。これら２個の連結部品３ａは、図１０に示すように、位置決め凸部３２の先端面３２１同士が対面するように配置されている。また、図には示さないが、フィンプレート２０３の長手方向における他方の端部２４に取り付けられた残り２個の連結部品３ｂも、一方の端部２３に取り付けられた連結部品３ａと同様に、位置決め凸部３２の先端面３２１同士が対面するように配置されている。
連結部品３ａ、３ｂは、実施例１と同一の構成を有している。それ故、図１０に示すように、互いに対面する先端面３２１の間に隙間Ｃが形成されている。ヒートシンク１０３は、これらの隙間Ｃを介して隣り合うフィンプレート２０３の間に冷媒を流入させ、または、隣り合うフィンプレート２０３の間から冷媒を排出することができる。その他は実施例１と同様である。なお、図９〜図１１において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に説明のない限り実施例１と同様の構成要素等を示す。
本例のヒートシンク１０３において、係止溝２１は、フィンプレート２０３の長手方向の両端部２３、２４における、板幅方向の両側に形成されている。また、連結部品３は、フィンプレート２０３の長手方向の両端部２３、２４において、板幅方向の両側から複数のフィンプレート２０３を保持している。そのため、４個の連結部品３により複数のフィンプレート２０３の位置を確実に安定させることができる。その結果、組み立て後及び熱交換器に取り付けられた後のヒートシンク１０３の寸法精度をより高くすることができる。その他、本例のヒートシンク１０３は実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
（実施例４）
本例は、隣り合うフィンプレート２０３の間隔が一定ではないヒートシンク１０４の例である。図１２に示すように、本例のヒートシンク１０４は、隣り合うフィンプレート２０３ａの間隔がｄ1である狭ピッチ部１１と、隣り合うフィンプレート２０３ｂの間隔がｄ1よりも広いｄ2である広ピッチ部１２とを有している。
狭ピッチ部１１は、複数のフィンプレート２０３（２０３ａ、２０３ｂ）のうち、ヒートシンク１０４の横方向Ｙにおける中央部に配置された一部のフィンプレート２０３ａから構成されている。狭ピッチ部１１を構成するフィンプレート２０３ａは、隣り合うフィンプレート２０３ａの間隔がｄ1となるように配置されている。また、広ピッチ部１２は、横方向Ｙにおける狭ピッチ部１１の外方に配置されたフィンプレート２０３ｂから構成されている。広ピッチ部１２を構成するフィンプレート２０３ｂは、隣り合うフィンプレート２０３ｂの間隔がｄ2となるように配置されている。
図には示さないが、本例の連結部品３０４は、上述した狭ピッチ部１１及び広ピッチ部１２のそれぞれにおいて、フィンプレート２０３の間隔を保持することができるように構成されている。即ち、本例の連結部品３０４は、基部３１が係止溝２１に差し込まれた状態において、狭ピッチ部１１を構成するフィンプレート２０３ａと、これらの間に配置される位置決め凸部３２との間にわずかなクリアランスが形成されるように構成されている。また、連結部品３０４は、基部３１が係止溝２１に差し込まれた状態において、広ピッチ部１２を構成するフィンプレート２０３ｂと、これらの間に配置される位置決め凸部３２との間にわずかなクリアランスが形成されるように構成されている。
その他は実施例３と同様である。なお、図１２において用いた符号のうち、実施例３において用いた符号と同一のものは、特に説明のない限り実施例３と同一の構成要素等を示す。
本例のように、隣り合うフィンプレート２０３の間隔を適宜変更することにより、フィンプレート２０３の間に流れる冷媒の流量バランスを調整することができる。その結果、熱交換器の冷却性能を向上させることができる。その他、本例のヒートシンク１０４は実施例３と同様の作用効果を奏することができる。
なお、本例においては、ヒートシンク１０４における横方向Ｙの中央部を狭ピッチ部１１とし、その両側に広ピッチ部１２を構成した例を示したが、フィンプレート２０３の間隔は、熱交換器の設計に応じて適宜変更することができる。例えば、横方向Ｙの中央部を広ピッチ部１２とし、その両側に狭ピッチ部１１を構成してもよい。また、例えば横方向Ｙの中央に近づくにつれて徐々にフィンプレート２０３の間隔が狭くなる、あるいは広くなるように構成することもできる。更に、横方向Ｙの半分を狭ピッチ部１１とし、残る半分に広ピッチ部１２を構成することもできる。
（実施例５）
本例は、切り起こし部２７を有するフィンプレート２０５の例である。図１３に示すように、本例のフィンプレート２０５は、側面視において略長方形状を呈している。また、フィンプレート２０５は、側面視における中央部に配置された複数の切り起こし部２７と、切り起こし部２７の外周を取り囲む周縁部２７１とを有している。フィンプレート２０５の係止溝２１は、長手方向の両端部２３、２４における、板幅方向の両側に形成されている。
切り起こし部２７は、フィンプレート２０５の板幅方向における両側に、周縁部２７１に連なる曲げ部２７２を有している。また、切り起こし部２７は、フィンプレート２０５の長手方向に対して斜め方向に傾斜した長方形状を呈している。切り起こし部２７は、例えば、アルミニウム板に周縁部２７１から切り起こし部２７を分離する切込みを形成した後、切り起こし部２７を傾斜させる曲げ加工を行うことにより形成することができる。なお、上述した切込みの形成及び曲げ加工は、プレス加工等により行うことができる。
図には示さないが、本例のフィンプレート２０５を板厚方向に互いに間隔をあけて並べ、係止溝２１に連結部品３を取り付けることにより、ヒートシンクを構成することができる。その他は実施例３と同様である。なお、図１３において用いた符号のうち、実施例３において用いた符号と同一のものは、特に説明のない限り実施例３と同一の構成要素等を示す。本例のヒートシンクは、実施例３と同様の作用効果を奏することができる。
（実施例６）
本例は、ヒートシンク１０３を備えた熱交換器４の例である。図１４〜図１７に示すように、熱交換器４は、ヒートシンク１０３と、ヒートシンク１０３を収容するジャケット４１とを有している。ジャケット４１は、発熱体を搭載する発熱体搭載面４１１を外表面に備えている。また、ジャケット４１は、冷媒が流入する冷媒流入口４１２と、冷媒が流出する冷媒流出口４１３と、冷媒流入口４１２と冷媒流出口４１３とを繋ぐ冷媒流路４１４とを有している。ヒートシンク１０３は、冷媒流路４１４に配置されている。
ジャケット４１は、図１４に示すように、略長方形状を呈する底壁部４２と、底壁部４２上に載置されるカップ部４３とを有している。カップ部４３は、底壁部４２に対面して配置され、略長方形状を呈する頂壁部４３１と、頂壁部４３１の外周端縁から底壁部４２側に延出した側壁部４３２と、側壁部４３２の先端に形成され、底壁部４２に接合されるフランジ部４３３とを有している。図１７に示すように、ジャケット４１の冷媒流路４１４は、底壁部４２、側壁部４３２及び頂壁部４３１により囲まれた内部空間から構成されている。なお、底壁部４２とフランジ部４３３との接合は、例えば、ろう付、溶接及び摩擦撹拌接合等の従来公知の方法により行うことができる。
図１４に示すように、発熱体搭載面４１１は、カップ部４３における頂壁部４３１の外表面に配置されている。また、図１４及び図１５に示すように、冷媒流入口４１２及び冷媒流出口４１３は、頂壁部４３１の外周縁部における、一対の短辺の中央部に形成されている。
本例のヒートシンク１０３は、実施例３と同一の構成を有している。図１５及び図１７に示すように、ヒートシンク１０３は、冷媒流路４１４における、冷媒流入口４１２と冷媒流出口４１３との間に配置されている。また、ヒートシンク１０３は、フィンプレート２０３の長手方向における一方の端部２３が冷媒流入口４１２側を向き、他方の端部２４が冷媒流出口４１３側を向くように配置されている。
図１７に示すように、各フィンプレート２０３の板幅方向における端面２２は、頂壁部４３１の内表面または底壁部４２の内表面に接合されている。本例においては、フィンプレート２０３の板幅方向における両端面２２が、ジャケット４１の内表面にろう付部（図示略）を介して接合されている。また、図１６に示すように、基部３１の長手方向（横方向Ｙ）における連結部品３の両端面３１３は、側壁部４３２の内表面に当接している。
本例の熱交換器は、上記の構成を有しているため、冷媒流入口４１２から流入した冷媒を隣り合うフィンプレート２０３の間に流通させ、冷媒流出口４１３から排出することができる。これにより、頂壁部４３１に搭載した発熱体を冷却することができるように構成されている。
また、フィンプレート２０３の板幅方向における両端面２２は、ジャケット４１の内表面にろう付されている。そのため、発熱体搭載面４１１に搭載した発熱体からの熱を各フィンプレート２０３に効率よく伝えることができる。これにより、熱交換器４の冷却性能をより向上させることができる。
本発明に係るヒートシンク及び熱交換器は、上述した実施例１〜実施例６の態様に限定されるものではなく、その趣旨を損なわない範囲で適宜構成を変更することができる。例えば、実施例１〜実施例５においては、複数のフィンプレートが全て同一の構成を有する例を示したが、複数のフィンプレートのうち一部のフィンプレートが、他のフィンプレートよりも板厚が厚い、あるいは表面に凹凸等を有する等、他のフィンプレートと異なる構成を有していてもよい。
また、実施例１及び実施例３〜５にはヒートシンク１等を組み立てた後にフィンプレート２等のかしめ加工を行わない例を示したが、連結部品３等を取り付けた後に、実施例２と同様にフィンプレート２等のかしめ加工を行ってもよい。この場合には、各実施例の作用効果に加えて、爪部による作用効果を奏することができる。
また、実施例６においては、フィンプレート２０３の板幅方向における両端面２２がジャケット４１の内表面にろう付された熱交換器の例を示したが、例えば、頂壁部４３１に当接する端面２２のみをろう付してもよい。また、フィンプレート２０３の底壁部４２側の端面２２が、底壁部４２の内表面から離れていてもよい。
１、１０２、１０３、１０４ ヒートシンク
２、２０２、２０３、２０５ フィンプレート
２１ 係止溝
３、３０４ 連結部品
３１ 基部
３２ 位置決め凸部
本発明の一態様は、板厚方向に互いに間隔をあけて並んだ複数のフィンプレートと、
該複数のフィンプレートと交差するように配置され、上記複数のフィンプレートを保持する連結部品とを有し、
該連結部品は、棒状を呈する基部と、該基部の側面から突出し、上記基部の長手方向に並んだ複数の位置決め凸部とを有し、
上記各フィンプレートは、上記連結部品における隣り合う上記位置決め凸部の間の上記基部を差し込む係止溝を有している、熱交換器用ヒートシンクにある。
本発明の一態様は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、板厚方向に互いに間隔をあけて並んだ複数のフィンプレートと、
アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、該複数のフィンプレートと交差するように配置され、上記複数のフィンプレートを保持する連結部品とを有し、
該連結部品は、棒状を呈する基部と、該基部の側面から突出し、上記基部の長手方向に並んだ複数の位置決め凸部とを有し、
上記各フィンプレートは、上記連結部品における隣り合う上記位置決め凸部の間の上記基部を差し込む係止溝を有している、熱交換器用ヒートシンクにある。

Claims (9)

  1. 板厚方向に互いに間隔をあけて並んだ複数のフィンプレートと、
    該複数のフィンプレートと交差するように配置され、上記複数のフィンプレートを保持する連結部品とを有し、
    該連結部品は、棒状を呈する基部と、該基部の側面から突出した複数の位置決め凸部とを有し、
    上記各フィンプレートは、上記連結部品における隣り合う上記位置決め凸部の間の上記基部を差し込む係止溝を有している、熱交換器用ヒートシンク。
  2. 上記係止溝は、上記フィンプレートの長手方向の両端部における、板幅方向の両側に形成されており、上記連結部品は、上記フィンプレートの長手方向の両端部において、板幅方向の両側から上記複数のフィンプレートを保持している、請求項１に記載の熱交換器用ヒートシンク。
  3. 上記連結部品は、上記基部が上記フィンプレートの板幅方向の端面と面一となるように取り付けられている、請求項１または２に記載の熱交換器用ヒートシンク。
  4. 上記熱交換器用ヒートシンクは、隣り合う上記フィンプレートの間隔がｄ1である狭ピッチ部と、隣り合う上記フィンプレートの間隔がｄ1よりも広いｄ2である広ピッチ部とを有している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器用ヒートシンク。
  5. 上記熱交換器用ヒートシンクは、隣り合う上記フィンプレートの間隔が上記フィンプレートの板厚よりも狭い部分を有している、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器用ヒートシンク。
  6. 上記フィンプレートの板幅方向における上記熱交換器用ヒートシンクの端面の平面度が０．２ｍｍ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器用ヒートシンク。
  7. 上記フィンプレートは、上記係止溝の開口端と底面との間を構成する溝側面に、周囲よりも陥没した切り欠き部を有しているとともに、上記切り欠き部よりも上記係止溝の開口端側に、上記連結部品に押し付けられた爪部を有している、請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換器用ヒートシンク。
  8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱交換器用ヒートシンクと、
    該熱交換器用ヒートシンクを収容するとともに、発熱体を搭載する発熱体搭載面を外表面に備えたジャケットとを有しており、
    該ジャケットは、冷媒が流入する冷媒流入口と、冷媒が流出する冷媒流出口と、上記冷媒流入口と上記冷媒流出口とを繋ぐ冷媒流路とを有しており、
    上記熱交換器用ヒートシンクが上記冷媒流路に配置されている、熱交換器。
  9. 上記フィンプレートの板幅方向における両端面が上記ジャケットの内表面にろう付されている、請求項８に記載の熱交換器。
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