JP4503202B2 - Heat sink manufacturing method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スイッチング回路等の発熱機器を冷却するためのヒートシンクに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
燃料電池自動車に搭載されるモータ駆動用のスイッチング回路などは、車両駆動用モータの大出力化に伴い発熱量が増大傾向にあり、いかに効率的に放熱を行って冷却するかが大きな課題となっている。なお、前記スイッチング回路には、インバータ、コンバータ等の半導体電流変換回路、及び、電流平滑用のリアクトル等が含まれる。
【0003】
そこで、前記スイッチング回路などの発熱機器を冷却するために、この発熱機器にヒートシンクを添設して冷却している。このヒートシンクには、内部に冷媒流路を蛇行して設け、さらに、冷却効果を増大させるために冷媒の流れに乱れを生じさせる流体素子(例えば、ブレードフィン)を前記冷媒流路に設置して構成されるものがある。
【0004】
このヒートシンクの素材には、熱伝導に優れた材質である銅あるいはアルミニウムが広く使用されている。銅とアルミニウムを比較した場合、銅の熱伝導率はアルミニウムの約2倍あるものの、銅の比重はアルミニウムの約3倍あることから、現在の銅とアルミニウムの原価を考慮すると、同等の熱的な仕事をするのに、銅はアルミニウムに比べて約2倍の費用がかかってしまう。つまり、銅は体積当たりの冷却力の点ではアルミニウムよりも優れているが、アルミニウムは価格当たりの冷却力の点で銅よりも優れていると言える。そこで、これらを勘案すると、ヒートシンク材としては現在のところアルミニウムが最適とされている。
【0005】
従来のアルミニウム製のヒートシンクは、主にヒートシンクの底板および冷媒流路の一部を形成するベースプレートと、主にヒートシンクの天板および冷媒流路の一部を形成するトッププレートを、それぞれ別部品としてアルミニウムで形成し、さらに、これらとは別に予め用意しておいたアルミニウム製の多数のブレードフィンをトッププレートの冷媒流路に配置してロウ付けし、この後、ベースプレートの上にトッププレートを重ね合わせ、これらをロウ付けで一体化して製造していた。
【0006】
このように製造過程でロウ付けを必要とする場合、ロウ付けが可能なアルミニウム材料には限りがあり、例えば、1000系(A1100,A1200等)の純アルミニウム材や、純アルミニウムにマンガンを加えて強度を増加させた3000系(A3003等)のアルミニウム材や、構造用材として用いられる6000系(A6061,A6063等)のアルミニウム材などに限られてくる。
一方、ヒートシンクの冷媒流路は複雑であり、その加工には切削、鋳造、鍛造が好適であるが、ロウ付け可能なアルミニウム材に限定するとそれら材料の性質上、切削加工法しか採用できなかった。
【0007】
したがって、従来は、トッププレートとベースプレート(以下、これらをまとめて本体部ということもある)をロウ付け可能なアルミニウム素材から切削加工して製造し、トッププレートの冷媒流路にブレードフィンをロウ付けし、さらに、ベースプレートの上にトッププレートを重ね合わせてこれらをロウ付けで一体化していた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アルミニウムの素材を切削加工してヒートシンクの本体部を製造するとなると、製造に長時間を要し生産性が悪く、また、製造コストが高くなって不利であるという問題があった。
そこで、この発明は、ヒートシンクの放熱性能を低下させることなく、生産性の向上およびコストダウンを図ることができるヒートシンクの製造方法を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、電子機器の冷却に用いられ、凹凸を有する第1プレート(例えば、後述する実施の形態におけるトッププレート30)と前記凹凸に対応する凹凸を有する第2プレート(例えば、後述する実施の形態におけるベースプレート20)とを重ね合わせて一体とすることにより蛇行する冷媒流路(例えば、後述する実施の形態における冷媒流路10)を備えたヒートシンク(例えば、後述する実施の形態におけるヒートシンク5)を製造する方法において、前記冷媒流路のうちの一方向部における冷媒流れ方向(例えば、後述する実施の形態におけるヒートシンクの左右方向)に沿って押し出し成形した後に切削加工をして前記第1プレートを形成し、前記冷媒流路のうちの前記一方向部と交差する他方向部における冷媒流れ方向(例えば、後述する実施の形態におけるヒートシンクの前後方向)に沿って押し出し成形した後に切削加工をして前記第2プレートを形成し、冷媒の流れ方向に沿って配置された多数のフィンを有する流体素子(例えば、後述する実施の形態におけるブレードフィン40)を前記第1プレートと第2プレートの少なくともいずれか一方における前記冷媒流路上にロウ付けした後、前記第1プレートと前記第2プレートとを重ね合わせて一体とすることを特徴とする。
このように構成することにより、第1プレートと第2プレートはいずれも、押し出し成形可能な部分は初めに押し出し成形により形成し、押し出し成形では加工が困難な部分だけを切削加工により成形することが可能になる。
ここで「交差する」とは、完全な直交状態以外にも平衡状態から脱し、一方と他方とが45゜以上90゜未満で挟み角を形成する状態をも含むものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係るヒートシンクの製造方法の一実施の形態を図1から図6の図面を参照して説明する。なお、この実施の形態におけるヒートシンクは燃料電池自動車に適用した態様である。
図1は、この実施の形態の燃料電池自動車Vの概略構成図であり、この図において符号1は走行用のメインモータ(MOT)を示し、走行用のメインモータ1はパワーコントロールユニット(PCU)2を介して、燃料電池スタック(FCSTK)3及び電力回生等のための蓄電器(バッテリやキャパシタ等)4に接続されている。なお、図1においては蓄電器を「BATT」と表示している。
【0011】
パワーコントロールユニット2は、スーパーチャージャー用パワードライブユニット、高電圧変換回路、メインモータ用パワードライブユニット(いずれも図示せず)を備えており、各部に発熱機器である電子機器類が実装されている。
前記スーパーチャージャー用パワードライブユニットは、燃料電池スタック3に酸化剤ガスとしての空気を供給するスーパーチャージャー(図示せず)用の電力供給部である。前記高電圧変換回路は、燃料電池スタック3の出力電圧を所定電圧に変換し、燃料電池スタック3、蓄電器4、各パワードライブユニット間の電力配分をおこなうものであり、電子機器類の一つである電流平滑用のリアクトルも配置されている。前記メインモータ用パワードライブユニットは、メインモータ1の駆動用のスイッチング回路であるインバータ、コンバータ等の半導体電流変換回路、コンデンサ等の電子機器が配置されたものである。
【0012】
そして、パワーコントロールユニット2に装備された発熱機器としての前記電子機器から熱を奪うためのヒートシンク5がパワーコントロールユニット2の下部に配置されている。ヒートシンク5は内部に冷媒流路10を有し、この冷媒流路10とウォーターポンプ(W/P)6とラジエータ7が冷却管8によって接続されて閉回路が構成され、この閉回路に冷媒としてのクーラントが循環するようになっている。すなわち、クーラントはウォーターポンプ6によりヒートシンク5に圧送され、ヒートシンク5の冷媒流路10を流れる際にパワーコントロールユニット2の電子機器から熱を奪い、これにより熱せられたクーラントはラジエータ7で空冷されて再びウォーターポンプ6に戻る。
【0013】
ヒートシンク5の製造方法を説明する前に、完成品としてのヒートシンク5の構造について初めに説明する。図2は一部を破断して示すヒートシンク5の底面図、図3はヒートシンク5の分解斜視図である。
これら図2および図3に示すように、ヒートシンク5は、主に底板21および冷媒流路10の一部を形成するベースプレート(第2プレート)20と、主に天板31および冷媒流路10の一部を形成するトッププレート(第1プレート)30と、トッププレート30の冷媒流路10を流れるクーラントの流れを乱すための流体素子としてのブレードフィン40とから構成されている。
【0014】
完成品としてのヒートシンク5は、ベースプレート20とトッププレート30とを重ね合わせて構成されており、重ね合わせたときにその周囲が側壁によって囲まれ、その内部に蛇行状の冷媒流路10が形成される構造になっている。
ベースプレート20は凹凸を有して形成されている。すなわち、ベースプレート20は、底板21と、底板21の両側部に形成された左側壁22,右側壁23とを備え、左右側壁22,23の間は上方を開口させた空間24になっている。また、左右側壁22,23において空間24に面する部分には、クーラントの流れを180゜程旋回させる旋回凹部25a,25b,25cや、クーラント流入凹部26が形成されている。各旋回凹部25a,25b,25cの近傍にはクーラントを旋回凹部25に沿ってガイドするガイド板27a,27b,27cが底板21から起立して設けられている。そして、左側壁22には、クーラント流入凹部26に貫通するクーラント入口孔28が設けられている。
【0015】
トッププレート30はベースプレート20と同様、凹凸を有して形成されている。すなわち、トッププレート30は、天板31と、天板31の前後部に形成された前側壁32,後側壁33と、天板31の下面に突設され前後側壁32,33の間に所定間隔で配置されて左右方向に直線的に延びる3本の流路壁34a,34b,34cを備えている。天板31の下側の空間であって、前後側壁32,33および3本の流路壁34a〜34cが存在しない部分が冷媒流路10になる。後側壁33の左端部にはクーラント出口孔36が貫通形成されている。また、天板31の下面であって前側壁32と流路壁34aとの間、および、流路壁34aと流路壁34bの間、および、流路壁34cと後側壁33との間の所定位置には、ブレードフィン位置決め用の突片35a,35b,35cがそれぞれ設けられている。
【0016】
そして、ベースプレート20の空間24内にトッププレート30の前後側壁32,33および流路壁34a〜34cを挿入するようにしてベースプレート20の上にトッププレート30を重ね合わせると、トッププレート30の天板31によってベースプレート20の空間24の上方開口が完全に塞がれるとともに、トッププレート30の流路壁34a,34b,34cの下面がベースプレート20の底板21の上面に当接するようになっている。また、これと同時に、トッププレート30の前後側壁32,33の左右端部がベースプレート20の左右側壁22,23の側面に当接し、流路壁34aの左端部がベースプレート20の左側壁22の側面に当接し、流路壁34aの右端部がベースプレート20のガイド板27bよりも内側に離間して位置し、流路壁34bの右端部がベースプレート20の右側壁23の側面に当接し、流路壁34bの左端部がベースプレート20のガイド板27aよりも内側に離間して位置し、流路壁34cの左端部がベースプレート20の左側壁22の側面に当接し、流路壁34cの右端部がベースプレート20のガイド板27cよりも内側に離間して位置するようになっており、これにより、底板21と天板31の間に、クーラント入口孔28とクーラント出口孔36とを接続する冷媒流路10が蛇行して形成されるようになっている。、すなわち、トッププレート30の凹凸と、この凹凸に対応するベースプレート20の凹凸により冷媒流路10が形成されている。
【0017】
なお、ブレードフィン40は、ベースプレート20とトッププレート30を重ね合わせる前の時点で、トッププレート30における冷媒流路10上の所定位置に配置されてロウ付けにより固定される。ここで、隣接するブレードフィン40同士は、両ブレードフィン40のフィンが一直線上に並ばないようにフィンの厚さ方向にオフセットして配置される。また、ベースプレート20とトッププレート30はこれらを重ね合わせた後にロウ付けにより接合される。
また、ベースプレート20の左右側壁22,23の上面およびトッププレート30の天板31の上面には、スイッチング回路等の電子機器類取り付け用のネジ孔9等が設けられている。
【0018】
次に、このヒートシンク5の製造方法を図4から図6の図面を参照して説明する。図4は、ヒートシンク5の製造方法の模式的に示した図であり、ベースプレート20およびトッププレート30を簡略化して図示しているため、図2,図3に示すベースプレート20およびトッププレート30とは形状等が若干異なっている。
ベースプレート20およびトッププレート30はいずれも、ロウ付け可能なアルミニウム材料(例えば、A1100,A1200等の1000系、A3003等の3000系、A6061,A6063等の6000系のアルミニウム材料)から形成する。
【0019】
初めに、トッププレート30の製造方法を説明する。まず、アルミニウム原材料を押し出し成形して、図5(B)に示す断面形状のトッププレート基材300を製造する(図4(A)参照)。すなわち、トッププレート基材300の断面形状は、薄肉底部310の左右両側に厚肉壁部320,330を有し、厚肉壁部320,330の間に所定間隔に3つの厚肉壁部340a,340b,340cを有し、厚肉壁部320と厚肉壁部340aとの間に所定間隔に3つの薄肉起立壁部350aを有し、厚肉壁部340aと厚肉壁部340bとの間に所定間隔に2つの薄肉起立壁部350bを有し、厚肉壁部340cと厚肉壁部330との間に所定間隔に2つの薄肉起立壁部350cを有する。
【0020】
ここで、薄肉底部310はトッププレート30における天板31に対応する部分であり、厚肉壁部320は、トッププレート30の前側壁32に対応する部分であり、厚肉壁部330は、トッププレート30の後側壁33に対応する部分であり、厚肉壁部340a,340b,340cはそれぞれトッププレート30の流路壁34a,34b,34cに対応する部分であり、薄肉起立壁部350a,350b,350cはそれぞれトッププレート30の突片35a,35b,35cに対応する部分である。
したがって、この場合、トッププレート基板300を押し出し成形する際の押し出し方向は、ヒートシンク5の冷媒流路10のうちの左右方向へ一直線に延びる冷媒流路部分(冷媒流路のうちの一方向部)におけるクーラントの流れ方向(冷媒流れ方向)に沿う方向、換言すればトッププレート30の左右方向に沿う方向に設定している。
【0021】
そして、押し出し成形により製造されたトッププレート基材300に対して切削加工を施すことにより、トッププレート30の天板31の形状を切り出し(図4(B)参照)、厚肉壁部320,330から前後側壁32,33を切り出し、、厚肉壁部340a,340b,340cから流路壁34a,34b,34cを切り出し(図4(C)参照)、薄肉起立壁部350a,350b,350cから突片35a,35b,35cを切り出す。図5(A)はこの切削加工後の平面図である。その後、必要箇所にクーラント出口孔36やネジ孔9等をドリルなど適宜の加工手段を用いて形成して、トッププレート30を完成する。
【0022】
次に、ベースプレート20の製造方法を説明する。まず、アルミニウム原材料を押し出し成形して、薄肉底部210の左右両側に厚肉壁部220,230を有する図6(B)に示す断面形状のベースプレート基材200を製造する(図4(D)参照)。ここで、薄肉底部210はベースプレート20における底面21に対応する部分であり、厚肉壁部220は、ベースプレート20の左側壁22、クーラント流入凹部26、旋回凹部25a、ガイド板27aに対応する部分である。なお、厚肉壁部220,230の離間寸法Wは、ベースプレート20の空間24における左右方向の最小幅に一致させる。
この場合、ベースプレート基板200を押し出し成形する際の押し出し方向は、ヒートシンク5の冷媒流路10のうちのクーラントを180゜程旋回させる冷媒流路部分(冷媒流路のうちの一方向部と略直交する他方向部)におけるクーラントの流れ方向(冷媒流れ方向)、換言すればベースプレート20の前後方向に沿う方向に設定している。
【0023】
そして、押し出し成形により製造されたベースプレート基材200に対して切削加工を施すことにより、ベースプレート20の底板21の形状を切り出すとともに、厚肉壁部220,230から左右側壁22,23、旋回凹部25a,25b,25c、クーラント流入凹部26、ガイド板27a,27b,27cを切り出す(図4(E)参照)。図6(A)はこの切削加工後の平面図である。その後、必要箇所にクーラント入口孔28やネジ孔9等をドリルなど適宜の加工手段を用いて形成して、ベースプレート20を完成する。
【0024】
次に、トッププレート30の所定位置にブレードフィン40を配置してロウ付けにより固定する。なお、図4ではこの工程の記載を省略している。
そして、ベースプレート20の上からブレードフィン40を装着したトッププレート30を重ね合わせて(図4(F)参照)、両者をロウ付けにより固定すると、図2に示すヒートシンク5が製造される。
【0025】
このヒートシンク5の製造方法では、ベースプレート20とトッププレート30はいずれも、押し出し成形可能な部分は初めに押し出し成形により簡単な工程で短時間にて形成し、押し出し成形では加工が困難な部分だけを工程が複雑で時間がやや多くかかる切削加工により成形している。
したがって、従来のように切削加工だけでベースプレートとトッププレートを成形してヒートシンクを製造する場合よりも、生産性が向上し、コストダウンを図ることができる。
【0026】
〔他の実施の形態〕
尚、この発明は前述した実施の形態に限られるものではない。例えば、前述の実施の形態では、ブレードフィン40をトッププレート30に固定したが、ベースプレート20にロウ付け固定してもよい。
また、ベースプレート20の押し出し方向は、トッププレート30の押し出し方向と90゜の角度で交わるよう各図面では示したが、これに限らず、トッププレート30の押し出し方向と例えば45゜の角度で交わる押し出し方向を選択・設定しても流路形成が可能であり、前記実施の形態と同様の効果を有する。
【0027】
【発明の効果】
以上説明するように、請求項1に記載した発明によれば、第1プレートと第2プレートをいずれも、押し出し成形可能な部分は初めに押し出し成形により形成し、押し出し成形では加工が困難な部分だけを切削加工により成形することが可能になるので、従来のように切削加工だけで第1,第2プレートを成形してヒートシンクを製造する方法よりも、生産性が向上し、コストダウンを図ることができるという優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明に係るヒートシンクを備えた燃料電気自動車の概略構成図である。
【図2】 ヒートシンクの底面図である。
【図3】 ヒートシンクの分解斜視図である。
【図4】 ヒートシンクの製造手順を示した図である。
【図5】 (A)はヒートシンクを構成するトッププレートを裏面側から見た図であり、(B)はトッププレート押し出し成形時の正面図である。
【図6】 (A)はヒートシンクを構成するベースプレートの平面図であり、(B)はベースプレート押し出し成形時の正面図である。
【符号の説明】
5 ヒートシンク
10 冷媒流路
20 ベースプレート(第2プレート)
22,23 側壁
25a〜25c 旋回凹部
30 トッププレート(第1プレート)
34a〜34c 流路壁
40 ブレードフィン(流体素子)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat sink for cooling a heat generating device such as a switching circuit.
[0002]
[Prior art]
The switching circuit for driving a motor mounted on a fuel cell vehicle tends to increase the amount of heat generated with the increase in the output of the vehicle driving motor, and how to efficiently dissipate heat and cool it becomes a major issue. ing. The switching circuit includes a semiconductor current conversion circuit such as an inverter and a converter, a current smoothing reactor, and the like.
[0003]
Therefore, in order to cool the heat generating device such as the switching circuit, a heat sink is attached to the heat generating device for cooling. The heat sink is provided with a meandering refrigerant flow path, and a fluid element (for example, a blade fin) that disturbs the flow of the refrigerant in order to increase the cooling effect. Some are composed.
[0004]
As a material for the heat sink, copper or aluminum, which is a material excellent in heat conduction, is widely used. When comparing copper and aluminum, the thermal conductivity of copper is about twice that of aluminum, but the specific gravity of copper is about three times that of aluminum. Therefore, considering the current cost of copper and aluminum, To do the job, copper is about twice as expensive as aluminum. In other words, copper is superior to aluminum in terms of cooling power per volume, but aluminum can be said to be superior to copper in terms of cooling power per price. Taking these into account, aluminum is currently the optimum heat sink material.
[0005]
Conventional aluminum heat sinks mainly have a base plate that forms part of the bottom plate of the heat sink and the refrigerant flow path, and a top plate that mainly forms part of the top plate of the heat sink and a refrigerant flow path as separate parts. Aside from these, a number of aluminum-made blade fins prepared in advance are placed in the coolant flow path of the top plate and brazed, and then the top plate is overlaid on the base plate. In addition, these were manufactured by integrating them by brazing.
[0006]
Thus, when brazing is required in the manufacturing process, there are limits to the aluminum materials that can be brazed. For example, 1000 series (A1100, A1200, etc.) pure aluminum material, or manganese is added to pure aluminum. It is limited to 3000 series (A3003, etc.) aluminum materials with increased strength and 6000 series (A6061, A6063, etc.) aluminum materials used as structural materials.
On the other hand, the refrigerant flow path of the heat sink is complicated, and cutting, casting, and forging are suitable for its processing. However, if it is limited to brazing aluminum materials, only the cutting method can be adopted due to the properties of those materials. .
[0007]
Therefore, conventionally, a top plate and a base plate (hereinafter, these are collectively referred to as a main body) are manufactured by cutting from an aluminum material that can be brazed, and a blade fin is brazed to the coolant flow path of the top plate. Furthermore, the top plate is overlaid on the base plate, and these are integrated by brazing.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the heat sink main body is manufactured by cutting an aluminum material, there is a problem that it takes a long time to manufacture, the productivity is poor, and the manufacturing cost is high, which is disadvantageous.
Accordingly, the present invention provides a method of manufacturing a heat sink that can improve productivity and reduce costs without degrading the heat dissipation performance of the heat sink.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the invention described in claim 1 is used for cooling an electronic device and corresponds to a first plate having unevenness (for example, a top plate 30 in an embodiment described later) and the unevenness. A refrigerant flow path (for example, a refrigerant flow path 10 in an embodiment described later) meanderingly provided by superimposing and integrating with a concave and convex second plate (for example, a base plate 20 in the embodiment described later). In a method of manufacturing a heat sink (for example, a heat sink 5 in an embodiment to be described later), along the coolant flow direction (for example, the left and right direction of the heat sink in the embodiment to be described later) in one direction portion of the coolant channel. by cutting after extrusion to form said first plate, said one-way portion of the coolant channel The refrigerant flow direction (e.g., longitudinal direction of the heat sink in the embodiment described below) in the other direction part of the difference to the cutting after extrusion along the forming the second plate, along the flow direction of the refrigerant After brazing a fluid element having a large number of arranged fins (for example, a blade fin 40 in an embodiment described later) onto at least one of the first plate and the second plate, One plate and the second plate are overlapped and integrated.
With this configuration, in both the first plate and the second plate, the part that can be extruded can be formed by extrusion molding first, and only the part that is difficult to process by extrusion molding can be formed by cutting. It becomes possible.
Here, "crossing" also emerged from equilibrium than complete orthogonality condition, Ru der which one and the other is also a condition for forming a nip angle less than 45 ° or more 90 °.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a heat sink manufacturing method according to the present invention will be described below with reference to the drawings of FIGS. In addition, the heat sink in this embodiment is the aspect applied to the fuel cell vehicle.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell vehicle V of this embodiment. In this figure, reference numeral 1 denotes a main motor (MOT) for traveling, and the main motor 1 for traveling is a power control unit (PCU). 2 are connected to a fuel cell stack (FCSTK) 3 and a power storage (battery, capacitor, etc.) 4 for power regeneration and the like. In FIG. 1, the battery is indicated as “BATT”.
[0011]
The power control unit 2 includes a power drive unit for a supercharger, a high voltage conversion circuit, and a power drive unit for a main motor (all not shown), and electronic devices that are heat generating devices are mounted on each part.
The supercharger power drive unit is a power supply unit for a supercharger (not shown) that supplies air as an oxidant gas to the fuel cell stack 3. The high voltage conversion circuit converts the output voltage of the fuel cell stack 3 into a predetermined voltage, and distributes power among the fuel cell stack 3, the capacitor 4, and each power drive unit, and is one of electronic devices. A current smoothing reactor is also arranged. The main motor power drive unit is provided with electronic devices such as an inverter, a semiconductor current conversion circuit such as a converter, and a capacitor, which are switching circuits for driving the main motor 1.
[0012]
A heat sink 5 for taking heat away from the electronic device as a heat generating device equipped in the power control unit 2 is disposed below the power control unit 2. The heat sink 5 has a refrigerant flow path 10 inside, and the refrigerant flow path 10, the water pump (W / P) 6 and the radiator 7 are connected by a cooling pipe 8 to form a closed circuit. The coolant is circulated. That is, the coolant is pumped to the heat sink 5 by the water pump 6 and takes heat from the electronic device of the power control unit 2 when flowing through the refrigerant flow path 10 of the heat sink 5, and the heated coolant is cooled by the radiator 7. Return to the water pump 6 again.
[0013]
Before describing the manufacturing method of the heat sink 5, the structure of the heat sink 5 as a finished product will be described first. FIG. 2 is a bottom view of the heat sink 5 with a part broken away, and FIG. 3 is an exploded perspective view of the heat sink 5.
As shown in FIGS. 2 and 3, the heat sink 5 includes a base plate (second plate) 20 that mainly forms a part of the bottom plate 21 and the refrigerant flow path 10, and mainly a top plate 31 and the refrigerant flow path 10. A top plate (first plate) 30 that forms a part, and a blade fin 40 as a fluid element for disturbing the flow of the coolant flowing through the refrigerant flow path 10 of the top plate 30 are configured.
[0014]
The heat sink 5 as a finished product is configured by superimposing a base plate 20 and a top plate 30. When the heat sink 5 is superposed, the periphery thereof is surrounded by a side wall, and a meandering refrigerant flow path 10 is formed therein. It has a structure.
The base plate 20 is formed with irregularities. That is, the base plate 20 includes a bottom plate 21, a left side wall 22 and a right side wall 23 formed on both sides of the bottom plate 21, and a space 24 having an upper opening is formed between the left and right side walls 22 and 23. Further, in the portions facing the space 24 in the left and right side walls 22 and 23, turning recesses 25a, 25b and 25c for turning the coolant flow by about 180 ° and a coolant inflow recess 26 are formed. Guide plates 27 a, 27 b, 27 c that guide the coolant along the swivel recess 25 are provided upright from the bottom plate 21 in the vicinity of the swivel recesses 25 a, 25 b, 25 c. The left side wall 22 is provided with a coolant inlet hole 28 that penetrates the coolant inflow recess 26.
[0015]
Similar to the base plate 20, the top plate 30 is formed with irregularities. That is, the top plate 30 has a predetermined distance between the top plate 31, the front side walls 32 and the rear side walls 33 formed on the front and rear portions of the top plate 31, and the front and rear side walls 32 and 33 projecting from the lower surface of the top plate 31. The three flow path walls 34a, 34b, and 34c that are linearly extended in the left-right direction are provided. The space below the top plate 31 and where the front and rear side walls 32, 33 and the three flow path walls 34 a to 34 c do not exist is the refrigerant flow path 10. A coolant outlet hole 36 is formed through the left end portion of the rear side wall 33. Further, it is the lower surface of the top plate 31, between the front side wall 32 and the flow path wall 34 a, between the flow path wall 34 a and the flow path wall 34 b, and between the flow path wall 34 c and the rear side wall 33. Projection pieces 35a, 35b, and 35c for positioning blade fins are provided at predetermined positions, respectively.
[0016]
When the top plate 30 is superimposed on the base plate 20 so that the front and rear side walls 32 and 33 and the flow path walls 34a to 34c of the top plate 30 are inserted into the space 24 of the base plate 20, the top plate of the top plate 30 is obtained. The upper opening of the space 24 of the base plate 20 is completely closed by 31, and the lower surfaces of the flow path walls 34 a, 34 b, 34 c of the top plate 30 are in contact with the upper surface of the bottom plate 21 of the base plate 20. At the same time, the left and right end portions of the front and rear side walls 32 and 33 of the top plate 30 abut on the side surfaces of the left and right side walls 22 and 23 of the base plate 20, and the left end portion of the flow path wall 34 a is the side surface of the left side wall 22 of the base plate 20. The right end portion of the flow path wall 34a is located inwardly of the guide plate 27b of the base plate 20, the right end portion of the flow path wall 34b is in contact with the side surface of the right side wall 23 of the base plate 20, and the flow path The left end portion of the wall 34b is located inwardly of the guide plate 27a of the base plate 20, the left end portion of the flow channel wall 34c contacts the side surface of the left side wall 22 of the base plate 20, and the right end portion of the flow channel wall 34c is The base plate 20 is positioned so as to be spaced away from the guide plate 27c on the inner side, so that the coolant inlet hole 28 and the coolant are located between the bottom plate 21 and the top plate 31. Refrigerant flow path 10 for connecting the outlet aperture 36 is adapted to be formed in a meandering. That is, the coolant channel 10 is formed by the unevenness of the top plate 30 and the unevenness of the base plate 20 corresponding to the unevenness.
[0017]
The blade fin 40 is disposed at a predetermined position on the refrigerant flow path 10 in the top plate 30 and fixed by brazing before the base plate 20 and the top plate 30 are overlapped. Here, adjacent blade fins 40 are arranged offset in the fin thickness direction so that the fins of both blade fins 40 do not line up in a straight line. Further, the base plate 20 and the top plate 30 are joined together by brazing after overlapping them.
In addition, screw holes 9 for attaching electronic devices such as a switching circuit are provided on the upper surfaces of the left and right side walls 22 and 23 of the base plate 20 and the upper surface of the top plate 31 of the top plate 30.
[0018]
Next, the manufacturing method of this heat sink 5 is demonstrated with reference to drawings of FIGS. FIG. 4 is a diagram schematically showing a method of manufacturing the heat sink 5. Since the base plate 20 and the top plate 30 are shown in a simplified manner, the base plate 20 and the top plate 30 shown in FIGS. The shape is slightly different.
Both the base plate 20 and the top plate 30 are made of brazing aluminum material (for example, 1000 series such as A1100 and A1200, 3000 series such as A3003, and 6000 series aluminum material such as A6061, A6063).
[0019]
First, a method for manufacturing the top plate 30 will be described. First, an aluminum raw material is extruded to produce a top plate substrate 300 having a cross-sectional shape shown in FIG. 5B (see FIG. 4A). That is, the cross-sectional shape of the top plate substrate 300 has thick wall portions 320 and 330 on both the left and right sides of the thin bottom portion 310, and three thick wall portions 340a at predetermined intervals between the thick wall portions 320 and 330. , 340b, 340c, three thin standing wall portions 350a at a predetermined interval between the thick wall portion 320 and the thick wall portion 340a, and between the thick wall portion 340a and the thick wall portion 340b Two thin standing wall portions 350b are provided at a predetermined interval therebetween, and two thin standing wall portions 350c are provided at a predetermined interval between the thick wall portion 340c and the thick wall portion 330.
[0020]
Here, the thin-walled bottom portion 310 is a portion corresponding to the top plate 31 in the top plate 30, the thick-walled portion 320 is a portion corresponding to the front side wall 32 of the topplate 30, and the thick-walled portion 330 is The thick wall portions 340a, 340b, and 340c are portions corresponding to the flow path walls 34a, 34b, and 34c of the top plate 30 and the thin standing wall portions 350a and 350b, respectively. , 350c are portions corresponding to the protruding pieces 35a, 35b, 35c of the top plate 30, respectively.
Therefore, in this case, the extrusion direction when extruding the top plate substrate 300 is a refrigerant flow path portion (one direction portion of the refrigerant flow path) extending straight in the left-right direction of the refrigerant flow path 10 of the heat sink 5. Is set in a direction along the coolant flow direction (refrigerant flow direction), in other words, in a direction along the left-right direction of the top plate 30.
[0021]
Then, by cutting the top plate substrate 300 manufactured by extrusion, the shape of the top plate 31 of the top plate 30 is cut out (see FIG. 4B), and the thick wall portions 320 and 330 are cut out. The front and rear side walls 32, 33 are cut out from the wall, the flow path walls 34a, 34b, 34c are cut out from the thick wall portions 340a, 340b, 340c (see FIG. 4C), and protrude from the thin upright wall portions 350a, 350b, 350c. The pieces 35a, 35b, and 35c are cut out. FIG. 5A is a plan view after this cutting. Thereafter, the coolant outlet hole 36, the screw hole 9 and the like are formed in a necessary portion by using an appropriate processing means such as a drill to complete the top plate 30.
[0022]
Next, a method for manufacturing the base plate 20 will be described. First, an aluminum raw material is extruded to produce a base plate substrate 200 having a cross-sectional shape shown in FIG. 6B having thick wall portions 220 and 230 on both the left and right sides of the thin bottom portion 210 (see FIG. 4D). ). Here, the thin-walled bottom portion 210 is a portion corresponding to the bottom surface 21 of the base plate 20, and the thick-walled portion 220 is a portion corresponding to the left side wall 22, the coolant inflow recess 26, the turning recess 25a, and the guide plate 27a. is there. The separation dimension W of the thick wall portions 220 and 230 is made to coincide with the minimum width in the left-right direction in the space 24 of the base plate 20.
In this case, the extruding direction when extruding the base plate substrate 200 is a refrigerant flow path portion for rotating the coolant in the refrigerant flow path 10 of the heat sink 5 by about 180 ° (substantially orthogonal to one direction portion of the refrigerant flow path. The coolant flow direction (refrigerant flow direction) in the other direction portion, that is, the direction along the front-rear direction of the base plate 20 is set.
[0023]
Then, by cutting the base plate substrate 200 manufactured by extrusion, the shape of the bottom plate 21 of the base plate 20 is cut out, and the left and right side walls 22 and 23 and the turning recess 25a are cut out from the thick wall portions 220 and 230. 25b, 25c, coolant inflow recess 26, and guide plates 27a, 27b, 27c are cut out (see FIG. 4E). FIG. 6A is a plan view after this cutting. Thereafter, the coolant inlet hole 28, the screw hole 9 and the like are formed at a necessary location using an appropriate processing means such as a drill, and the base plate 20 is completed.
[0024]
Next, the blade fins 40 are arranged at predetermined positions on the top plate 30 and fixed by brazing. In FIG. 4, the description of this step is omitted.
Then, the top plate 30 with the blade fins 40 mounted thereon is overlaid on the base plate 20 (see FIG. 4F), and both are fixed by brazing, whereby the heat sink 5 shown in FIG. 2 is manufactured.
[0025]
In this method of manufacturing the heat sink 5, both the base plate 20 and the top plate 30 are formed in a short time in a simple process by extruding at first, and only parts that are difficult to process by extruding are formed. It is formed by cutting that is complicated and takes a little time.
Therefore, the productivity can be improved and the cost can be reduced as compared with the conventional case where the heat sink is manufactured by forming the base plate and the top plate only by cutting.
[0026]
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, in the above-described embodiment, the blade fin 40 is fixed to the top plate 30, but may be fixed to the base plate 20 by brazing.
In addition, although the drawing direction of the base plate 20 intersects with the pushing direction of the top plate 30 at an angle of 90 ° is shown in each drawing, the present invention is not limited thereto, and the pushing direction intersects with the pushing direction of the top plate 30 at an angle of 45 °, for example. Even if the direction is selected and set, the flow path can be formed, and the same effect as in the above embodiment is obtained.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, in both the first plate and the second plate, the portion that can be extruded is formed by extrusion molding first, and the portion that is difficult to process by extrusion molding. As a result, the productivity is improved and the cost is reduced compared to the conventional method of manufacturing the heat sink by forming the first and second plates only by cutting. it Ru is exhibited an excellent effect that it is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel electric vehicle including a heat sink according to the present invention.
FIG. 2 is a bottom view of a heat sink.
FIG. 3 is an exploded perspective view of a heat sink.
FIG. 4 is a view showing a manufacturing procedure of a heat sink.
5A is a view of a top plate constituting a heat sink as viewed from the back side, and FIG. 5B is a front view at the time of top plate extrusion molding.
6A is a plan view of a base plate constituting a heat sink, and FIG. 6B is a front view at the time of base plate extrusion molding.
[Explanation of symbols]
5 Heat sink 10 Refrigerant flow path 20 Base plate (second plate)
22, 23 side wall
25a-25c turning recess 30 top plate (first plate)
34a-34c Channel wall 40 Blade fin (fluid element)

Claims (1)

電子機器の冷却に用いられ、凹凸を有する第1プレートと前記凹凸に対応する凹凸を有する第2プレートとを重ね合わせて一体とすることにより蛇行する冷媒流路を備えたヒートシンクを製造する方法において、
前記冷媒流路のうちの一方向部における冷媒流れ方向に沿って押し出し成形した後に切削加工して前記第1プレートを形成し、
前記冷媒流路のうちの前記一方向部と交差する他方向部における冷媒流れ方向に沿って押し出し成形した後に切削加工して前記第2プレートを形成し、
冷媒の流れ方向に沿って配置された多数のフィンを有する流体素子を前記第1プレートと第2プレートの少なくともいずれか一方における前記冷媒流路上にロウ付けした後、
前記第1プレートと前記第2プレートとを重ね合わせて一体とすることを特徴とするヒートシンクの製造方法。
In a method of manufacturing a heat sink having a meandering refrigerant flow path by superimposing a first plate having irregularities and a second plate having irregularities corresponding to the irregularities, which is used for cooling electronic equipment , ,
The first plate is formed by cutting after extrusion molding along the refrigerant flow direction in one direction portion of the refrigerant flow path,
The second plate is formed by cutting after extrusion molding along the refrigerant flow direction in the other direction portion intersecting the one direction portion of the refrigerant flow path,
After brazing a fluid element having a large number of fins arranged along the flow direction of the refrigerant onto the refrigerant flow path in at least one of the first plate and the second plate,
Producing how the heat sink, characterized in that the integrally superposed and the said first plate a second plate.
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