JP2020096123A - Stacked heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パワートランジスタや集積回路パッケージ等の発熱体を冷却する積層型熱交換器に関する。 The present invention relates to a laminated heat exchanger that cools a heating element such as a power transistor or an integrated circuit package.
下記特許文献1には、半導体素子等の発熱体を冷却する冷却装置の一例として、小孔を多数穿設したパンチングプレートを積層すると共に、その外周をケーシングで被嵌するものが提案されている。その発熱体は、ケーシングの外表面に配置され、ケーシング内を流通する冷媒との間に熱交換が行われる。
このような熱交換器の内部の熱交換器コアは、各プレート同士を位置決めする位置決め部材が外周に配置されているため、その外周は平端ではなく異形に形成されることが多い。すると、その異形部分の外周近傍には、冷媒が流通できない部分が生じる。そのため、異形部分の近傍に配置された発熱体からの発熱を効果的に冷却できない場合がある。
As an example of a cooling device that cools a heating element such as a semiconductor element, the following Patent Document 1 proposes one in which punching plates having a large number of small holes are stacked and the outer periphery of which is fitted with a casing. .. The heating element is arranged on the outer surface of the casing, and heat is exchanged with the refrigerant flowing in the casing.
Since the positioning member for positioning the plates is arranged on the outer circumference of the heat exchanger core inside such a heat exchanger, the outer circumference is often formed in a deformed shape instead of a flat end. Then, in the vicinity of the outer periphery of the odd-shaped portion, a portion where the refrigerant cannot flow occurs. Therefore, the heat generated from the heating element arranged near the odd-shaped portion may not be effectively cooled.
そこで本発明は、従来型コアでは冷媒を流通させることができなかった部位の改良により、流路形成範囲を拡大し発熱体等と効果的に熱交換できる積層型熱交換器を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides a laminated heat exchanger capable of effectively exchanging heat with a heating element or the like by expanding a flow passage forming range by improving a portion in which a refrigerant cannot be circulated in a conventional core. It is an issue.
請求項1に記載の本発明は、それぞれ多数の開口部1aと非開口部1bとが交互に二次元に並列して穿設された平坦な複数の金属製のパンチングプレート2,3を有し、各パンチングプレート2,3が互いに接触して積層されると共に、隣接する各パンチングプレート2,3の各開口部1aが互いに平面方向に位置ずれされたコア4と、
そのコア4の外周を被嵌し、端部に冷媒のマニホールド部5を有するケーシング6と、を具備し、
それら各部品間が一体にろう付け固定されて、
冷媒15が各パンチングプレート2,3の各開口部1a内を厚み方向に蛇行しつつ全体として平面方向に流通する多数の冷媒15の流通路7を有する積層型熱交換器において、
パンチングプレート2,3の前記冷媒15の流通路7の途中には分岐口8が形成され、その分岐口8から、2以上の第1流路7a、第2流路7bが下流側に形成された積層型熱交換器である。
The present invention according to claim 1 has a plurality of flat
A
These parts are brazed and fixed together,
In a laminated heat exchanger having a large number of
A
請求項2に記載の本発明は、パンチングプレート2,3の前記冷媒15の流通路7の途中には分岐口8が形成され、その分岐口8から、第1流路7aと第2流路7bとが互いに隣接して形成され、両流路の下流側に両流路を連結する合流口9が設けられたことを特徴とする請求項1に記載の積層型熱交換器である。
According to the present invention described in
請求項3に記載の本発明は、パンチングプレート2,3の外周には、プレート固定用の爪10、または切欠き11、または締結孔またはその他の各プレートどうしの位置決め部材13が設けられた請求項1または請求項2に記載の積層型熱交換器である。
According to the present invention as set forth in
請求項1に記載の発明は、パンチングプレート2,3の冷媒15の流通路7の途中に設けた分岐口8から2以上の第1流路7a、第2流路7bが下流側に分岐されたものである。そのため、流通路7の途中から新たな流路を設け、冷媒を任意の方向に流通させ、流路形成範囲を拡大して、可及的に熱交換器の性能を向上することができる。
In the invention according to claim 1, two or more
請求項2に記載の発明は、上記構成において、さらに、第1流路7aと第2流路7bとを連結する合流口9が設けられたものである。この合流口9により、流路形成の自由度がさらに向上し流路形成範囲をいっそう拡大することができる。
特に、冷媒を流通させることができなかった部位14に対して、流通路7の一部の冷媒流れを迂回できるように、上記構成を適用することで、その部位14の占める面積を少なくして、流路形成範囲を大きく確保できる。
According to a second aspect of the present invention, in the above configuration, a
In particular, the area occupied by the
次に、図面に基づいて本発明の各実施の形態につき説明する。
図1及び図2は本発明の第1の実施の形態を示す積層型熱交換器である。図1(A)はそのコア4の要部平面図であり、図1(B)は図1(A)のB−B矢視断面図である。また、図2は同熱交換器の分解斜視図である。
この熱交換器は、図1(B)において第1のパンチングプレート2と第2のパンチングプレート3とが交互に積層されてコア4を構成し、そのコア4の外周をケーシング6によって被嵌したものである。
第1のパンチングプレート2と第2のパンチングプレート3は、夫々多数の同一形状の長方形の小孔からなる開口部1aと非開口1bが2次元に並列する。上下に隣接する第1のパンチングプレート2の開口部1aと第2のパンチングプレート3の開口部1aとは、冷媒15の流通方向に半ピッチ位置ずれしている。そして、第1のパンチングプレート2の開口部1a内に、第2のパンチングプレート3の非開口1bが位置する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 show a laminated heat exchanger according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1(A) is a plan view of a main part of the core 4, and FIG. 1(B) is a sectional view taken along the line BB of FIG. 1(A). FIG. 2 is an exploded perspective view of the heat exchanger.
In this heat exchanger, a
In each of the
このような第1のパンチングプレート2と第2のパンチングプレート3との積層体からなるコア4は、図2に示す如く、その外周にケーシング6が被嵌される。ケーシング6は皿状のケーシング本体6aと、その上端フランジ部を閉塞する蓋6bとを有する。そして、ケーシング本体6aに冷媒用の一対のパイプが取付られていて、各プレートの流通路7を幅方向に冷媒15が流通する。
即ち、冷媒15は、一方のパイプ16からケーシング6内に供給され、コア4の各パンチングプレートを幅方向に流通する。このとき、冷媒15は上下方向に各プレートを蛇行しながら、全体として直線的に流通する。そしてケーシング6の蓋6bに接合された発熱体17から生じる熱を流通路7を流通する冷媒15によって冷却する。
この例では、コア4の積層方向の上端及び下端に位置するプレートに爪10が突設され、それが各プレートの切欠き11に嵌着して、各プレートどうしが位置決めされる。
As shown in FIG. 2, a
That is, the
In this example, the
(本発明の特徴)
本発明の特徴は、コア4に形成された従来型コアでは冷媒を流通させることができなかった部位14に、流通路7からの迂回路となる第2流路7bと分岐口8及び合流口9が配置されている点にある。
即ち、コア4の長手方向の両端位置には、爪10及び切欠き11を取り付けるための位置決め部材13が設けられ、その近傍には異形の部位14がコア4の外周に突出する。
その部位14に第2流路7bが配置される。第2流路7bの両端に分岐口8と合流口9とが配置されている。その部位14の第2流路7bは、流通路7に隣接している。流通路7の第2流路7bに隣接する位置の流路が、第1流路7aとなる。冷媒は、第1流路7aから分岐口8を介して、第2流路7bへ流入する。
(Characteristics of the present invention)
The feature of the present invention is that the
That is, positioning
The
第2流路7bの上流部に分岐口8を有し、分岐口8を介して冷媒は第1流路7aと第2流路7bとに分岐する。そして、第1流路7aに隣接する第2流路7bの下流端に配置された合流口9を介して二つの流路の冷媒が合流する。
このように、コア4の長手方向の両端の外周に隣接して第2流路7bを設け、且つ、その両端に分岐口8と合流口9とを設けることにより、従来型コアでは冷媒を流通させることができなかった部位14の近傍に冷媒流路を確保することができ、その分だけ流路形成範囲を拡大することができ、熱交換を促進できる。
A
In this way, by providing the
なお、図1(A)の例では、分岐口8及び合流口9が正方形に開口しているが、これに代えて、図3の第2実施形態に示す如く、分岐口8をL字状に形成してもよい。
即ち、図3では、分岐口8が平面L字状に形成され、第1流路7aを流通する冷媒15が分岐口8において、第1流路7aと第2流路7bにL字状に分流する。分岐口8に流入した冷媒は、同図では図示しない、下面側のプレートの第1流路と第2流路に導かれ、図1(B)の如く、上下に蛇行しながら、平面内では直線状に流通する。そして、その下流側においては図示しない合流口9が同様に配置されている。
In addition, in the example of FIG. 1(A), the
That is, in FIG. 3, the
次に、図4の第3実施形態においては、従来型コアでは冷媒を流通させることができなかった部位14に第2流路7bと第3流路7cとが第1流路7aに並列し、その上流側に二つの分岐口8が配置されている。そして、第1流路7aから一方の分岐口8に分流すると共に、上下に隣接する下側のパンチングプレートを介して、さらに下流側の分岐口8に分流し、冷媒15が第2流路7bと第3流路7cとに供給される。
この例では、分岐口8のみを記載したが、その下流端においては図示しない合流口9が配置されている。その流通の様子は図1(A)の合流口9と同様である。またその流通は、図1(B)と同様である。
Next, in the third embodiment of FIG. 4, the
In this example, only the
次に、図5は本発明の第4実施形態であり、この例では分岐口8が長方形に形成され、その長辺がコアの長手方向に配置されている。そして、第1流路7aに並列して第2流路7b,第3流路7cが存在し、分岐口8において第1流路7aの冷媒15が第2流路7b,第3流路7cにも分配される。そして、その下流側においては図示しない合流口9が図1(A)と同様に配置されている。
Next, FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention. In this example, the
次に、図6は本発明の第5実施形態であり、これが図2の第1実施形態と異なる点は、ケーシング6及びコア4の形状である。
この例のコア4は、各パンチングプレートにマニホールド部5が形成されている。そして、その積層体を構成するコア4の上下両端に、天板プレート6cと底板プレート6dとが配置されている。各プレート及び天板プレート6cと底板プレート6dは、互いにろう付固定され、それらによりケーシング6が構成されている。そして、この例では天板プレート6cに発熱体17が接合され、それから生じる熱を各流通路7を流通する冷媒15によって冷却するものである。また、この例では、コア4の長手方向の一端のみに従来型コアでは冷媒を流通させることができなかった部位14が形成され、そこに隣接して第2流路7bと分岐口8及び合流口9とが配置されている。他の構造は、図2のものと同一である。
分岐口8及び合流口9の形状は、第2実施形態〜第4実施形態のものを用いても良い。
Next, FIG. 6 shows a fifth embodiment of the present invention, which differs from the first embodiment of FIG. 2 in the shapes of the
In the core 4 of this example, a
The shapes of the branching
1a 開口部
1b 非開口
2 パンチングプレート
3 パンチングプレート
4 コア
5 マニホールド部
6 ケーシング
6a ケーシング本体
6b 蓋
6c 天板プレート
6d 底板プレート
7 流通路
7a 第1流路
7b 第2流路
7c 第3流路
8 分岐口
9 合流口
10 爪
11 切欠き
13 位置決め部材
14 部位
15 冷媒
16 パイプ
17 発熱体(素子)
7
Claims (3)
そのコア(4)の外周を被嵌し、端部に冷媒のマニホールド部(5)を有するケーシング(6)と、を具備し、
それら各部品間が一体にろう付け固定されて、
冷媒(15)が各パンチングプレート(2)(3)の各開口部(1a)内を厚み方向に蛇行しつつ全体として平面方向に流通する多数の冷媒(15)の流通路(7)を有する積層型熱交換器において
パンチングプレート(2)(3)の前記冷媒(15)の流通路(7)の途中には分岐口(8)が形成され、その分岐口(8)から、2以上の第1流路(7a)、第2流路(7b)が下流側に形成された積層型熱交換器。 Each punching has a plurality of flat metal punching plates (2) (3) in which a large number of openings (1a) and non-openings (1b) are alternately and two-dimensionally arranged in parallel. A core (4) in which the plates (2) and (3) are stacked in contact with each other, and the openings (1a) of the adjacent punching plates (2) and (3) are displaced from each other in the plane direction.
A casing (6) fitted to the outer periphery of the core (4) and having a refrigerant manifold portion (5) at an end thereof,
The parts are brazed and fixed together,
The coolant (15) has a large number of flow passages (7) for the coolant (15) that meander in the thickness direction in the openings (1a) of the punching plates (2) and (3) and flow in the planar direction as a whole. In the laminated heat exchanger, a branch port (8) is formed in the flow passage (7) of the refrigerant (15) of the punching plates (2) and (3), and two or more branches are formed from the branch port (8). A laminated heat exchanger having a first flow path (7a) and a second flow path (7b) formed on the downstream side.
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