JP6204048B2 - Cooler - Google Patents

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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

本発明は、CPU(Central Processing Unit)、集積回路、半導体素子等の各種電子部品、電子機器、そのほか各種電気機器などの放熱のために使用される冷却器に関する。   The present invention relates to a cooler used for heat dissipation of various electronic parts such as a CPU (Central Processing Unit), an integrated circuit, and a semiconductor element, an electronic device, and other various electric devices.

CPU、集積回路、半導体素子などの電子部品、電子機器及び各種電子機器といった発熱体においては、放熱のために冷却器が設けられる場合がある(例えば、特許文献1参照)。従来では、これらの発熱体の放熱には空冷冷却器が使われていたが、近年、発熱体の発熱量、発熱密度が増大する傾向にあることから水冷冷却器も使われるようになってきた。   In a heating element such as an electronic component such as a CPU, an integrated circuit, and a semiconductor element, an electronic device, and various electronic devices, a cooler may be provided for heat dissipation (see, for example, Patent Document 1). Conventionally, air-cooled coolers have been used to dissipate heat from these heating elements, but in recent years, water-cooled coolers have come to be used because the amount of heat generation and heat density of the heating elements tend to increase. .

例えば、省エネルギの観点などからハイブリッド車が多く生産されるようになってきたが、このハイブリッド車の駆動モータの制御を行っているインバータにはIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)素子などの発熱体が実装されており、この発熱体の冷却のために水冷冷却器が設けられている。   For example, many hybrid vehicles have been produced from the standpoint of energy saving. However, the inverter that controls the drive motor of this hybrid vehicle has a heating element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) element. A water-cooled cooler is provided for cooling the heating element.

また、ハイブリッド車等に搭載されるリチウムイオン電池などに対しても、動作時の温度上昇による性能の低下をふせぐために、冷却器が設けられることがある。   In addition, a lithium ion battery or the like mounted on a hybrid vehicle or the like may be provided with a cooler in order to prevent a decrease in performance due to a temperature increase during operation.

発熱体を冷却器で効率よく冷やすときには、発熱体と冷却器とを一般にグリスや熱伝導シートを介して接触させる。グリスやシートがなじむ程度に強く接触させることで発熱体と冷却器界面の接触抵抗を低減できるため、冷却器には加圧力に耐えられる強度が求められる。このため、エネルギ密度の高い発熱体用冷却器は、冷却性能を落とすことなく冷却器の強度を向上させる必要がある。   When the heating element is efficiently cooled by a cooler, the heating element and the cooler are generally brought into contact with each other via grease or a heat conductive sheet. Since the contact resistance between the heating element and the cooler interface can be reduced by bringing the grease and the sheet into contact with each other as much as possible, the cooler is required to have sufficient strength to withstand the applied pressure. For this reason, the cooler for a heating element having a high energy density needs to improve the strength of the cooler without deteriorating the cooling performance.

また、冷却器の構成は、通常はケース内にフィンが設けられ、発熱体はケースと接触する。冷却器は発熱体と面接触して冷却しており、面内で温度のばらつきをなくすために冷却器の発熱体に接触する面は平坦であることが望ましい。冷却器の局所的な面のゆがみや変形が原因で、冷却器と発熱体との間に空隙ができると、熱抵抗が増加するためである。   Moreover, the structure of the cooler is usually provided with fins in the case, and the heating element contacts the case. The cooler cools in surface contact with the heating element, and it is desirable that the surface of the cooler contacting the heating element be flat in order to eliminate variations in temperature within the surface. This is because if a gap is formed between the cooler and the heating element due to local distortion or deformation of the cooler, the thermal resistance increases.

国際公開第2011/016221号International Publication No. 2011/016221

インバータなどの発熱体の小型化により冷却器は薄型のものが用いられるようになっている。冷却器の薄型化に伴い、ケースの厚さも薄くなるためケースの強度が下がり、冷却器の強度が問題となっている。   Due to the miniaturization of heating elements such as inverters, thin coolers have been used. As the thickness of the cooler is reduced, the thickness of the case is also reduced, so that the strength of the case is lowered, and the strength of the cooler is a problem.

特許文献1に記載の冷却器は、冷却性能は良いものの、切り起こされて残った桟部が強度的に弱くなる場合があった。冷却器の強度が低いと、冷却器を取り付ける際に十分に加圧することができず、冷却性能を確保できないおそれがある。   Although the cooler described in Patent Document 1 has good cooling performance, there are cases where the crosspieces left after being cut and raised are weak in strength. If the strength of the cooler is low, sufficient pressure cannot be applied when attaching the cooler, and cooling performance may not be ensured.

また、特許文献1に記載の冷却器では、桟部が変形すると、流路が狭くなって圧損が増加するおそれがあった。さらに、冷却器は薄型のものが使用されるので、桟部が変形すると桟部と接続しているケースにも変形が及ぶ可能性がある。ケースが変形すると発熱面が均一に冷やされず、冷却性能を確保できない。   Further, in the cooler described in Patent Document 1, when the crosspiece is deformed, there is a possibility that the flow path becomes narrow and the pressure loss increases. Further, since the cooler is thin, if the crosspiece is deformed, the case connected to the crosspiece may be deformed. When the case is deformed, the heat generating surface is not cooled uniformly, and the cooling performance cannot be secured.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、容易に製造することができ冷却性能に優れ、かつ、発熱体と熱的に良好に接触することができる冷却器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a cooler that can be easily manufactured, has excellent cooling performance, and can be in good thermal contact with a heating element. Objective.

上記課題を解決するために、本発明の第1の観点に係る冷却器は、
発熱体の熱を冷却用流体へ伝達する冷却器であって、
内部に前記冷却用流体が流通し、外部に前記発熱体が熱的に接続されるケース部材と、
前記ケース部材の内部に配設されるフィン部材と、を備え、
前記フィン部材は、
板材から同じ方向に鋭角に切り起こされたフィンが間隔をあけて複数並んでいるフィン列を複数有し、該複数のフィン列が前記冷却用流体の上流側から下流側に向かう方向に並んで配置されることによって形成されるフィン群と、
前記板材から切り起こされずに残っている桟部と、から構成され、
前記複数のフィン列は、隣り合うフィン列における複数のフィンが互いに逆方向の向きに切り起こされており、
前記フィンの根元及び前記桟部は、前記ケース部材の一方の内面に熱的に接合されており、
前記フィンの切り起こされた先端部が前記ケース部材の他方の内面に熱的に接合されており
前記ケース部材は、前記一方の内面の側の外面において前記発熱体と接触し、
前記ケース部材は、板材から形成され第1の凹部を備える第1の部材と、板材から形成され第2の凹部を備える第2の部材と、を備え、
前記第1の部材と前記第2の部材とは、前記第1の凹部と前記第2の凹部とが対向するように重ねられてフィン部材を収納しており、
前記一方の内面は前記第1の凹部の底面であり、前記他方の内面は前記第2の凹部の底面である、
ことを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, a cooler according to the first aspect of the present invention includes:
A cooler that transfers heat of a heating element to a cooling fluid;
A case member in which the cooling fluid is circulated and the heating element is thermally connected to the outside;
A fin member disposed inside the case member,
The fin member is
There are a plurality of fin rows in which a plurality of fins cut and raised in the same direction from the plate material are arranged at intervals, and the plurality of fin rows are arranged in a direction from the upstream side to the downstream side of the cooling fluid. A group of fins formed by being disposed; and
A crosspiece remaining without being cut and raised from the plate material,
In the plurality of fin rows, the plurality of fins in adjacent fin rows are cut and raised in directions opposite to each other,
The base of the fin and the crosspiece are thermally joined to one inner surface of the case member,
The cut and raised the tip of the fins are thermally bonded to the other of the inner surface of the case member,
The case member is in contact with the heating element on the outer surface on the one inner surface side,
The case member includes a first member formed of a plate material and provided with a first recess, and a second member formed of a plate material and provided with a second recess,
The first member and the second member are stacked so that the first concave portion and the second concave portion face each other, and store the fin member,
The one inner surface is a bottom surface of the first recess, and the other inner surface is a bottom surface of the second recess.
It is characterized by that.

また、前記フィン列における複数のフィンは、切り起こし傾斜角度と形状とが同一であり、
前記複数のフィン列は、前記冷却用流体の上流側から下流側に向かう方向に同一の間隔で並んで配置されていることが好ましい。
Further, the plurality of fins in the fin row have the same cut and raised inclination angle and shape,
It is preferable that the plurality of fin rows are arranged at equal intervals in a direction from the upstream side to the downstream side of the cooling fluid.

また、前記複数のフィンと前記桟部とは、前記冷却用流体の上流側から下流側に向かう方向において、同一の幅に形成されていることが好ましい。   The plurality of fins and the crosspieces are preferably formed to have the same width in a direction from the upstream side to the downstream side of the cooling fluid.

本発明によれば、ケース部材とフィン部材を接合する際に、両者を重ねて組み立てて荷重をかけた時に、一つの桟部の両側に接続しているフィンのそれぞれから、反対の向きの回転方向のモーメントを受ける。このことにより、結局、桟部の受けるモーメントは相殺され、ほとんど変形することがない。したがって、桟部とケース部材の間を隙間なく接触させることができ、冷却性能に優れた冷却器を容易に製造することができる。   According to the present invention, when the case member and the fin member are joined, when the two are overlapped and assembled and a load is applied, the rotation in the opposite direction from each of the fins connected to both sides of one crosspiece Receives a moment of direction. As a result, the moment received by the crosspiece is eventually canceled out and hardly deformed. Therefore, the crosspiece and the case member can be brought into contact with each other without any gap, and a cooler excellent in cooling performance can be easily manufactured.

本発明の実施の形態に係る冷却器の構成の概略を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the outline of a structure of the cooler which concerns on embodiment of this invention. この実施の形態に係るフィンユニットを拡大して示す斜視図である。It is a perspective view which expands and shows the fin unit which concerns on this embodiment. (a)はこの実施の形態に係るフィンユニットをZ方向から見た図であり、(b)はこの実施の形態に係るフィンユニットの1つのフィン群を流通経路方向に沿って見た図である。(A) is the figure which looked at the fin unit which concerns on this embodiment from the Z direction, (b) is the figure which looked at one fin group of the fin unit which concerns on this embodiment along the distribution route direction. is there. フィンユニットに荷重が加わったときの桟部の変形をシミュレーションして示す図である。It is a figure which simulates and shows a deformation | transformation of the crosspiece part when a load is added to a fin unit. フィンユニットに荷重が加わったときの様子を示す図である。It is a figure which shows a mode when a load is added to the fin unit. (a)は、単一方向切り起こしのフィンを示す図である。(b)は、逆方向切り起こしのフィンを示す図である。(A) is a figure which shows the fin of a single direction cut and raised. (B) is a figure which shows the fin of a reverse direction raising. (a)、(b)はフィンユニットの変形を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the deformation | transformation of a fin unit. ケースの変形を示す図である。It is a figure which shows the deformation | transformation of a case.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態に係る冷却器10の構成の概略を示す分解斜視図である。冷却器10は、例えば半導体素子や電池などの図示しない発熱体を、冷却用流体を用いて冷却できるように構成されている。冷却器10は、図1に示すように、冷却用流体の出入口部11a、11bと、ケース(経路部材)12と、フィンユニット(熱交換体)16と、を備える。この実施の形態では、冷却用流体は、水や不凍液などの液体を用いるものとした。冷却用流体は、例えばモータなどで駆動される図示しないポンプによって圧送されて、出入口部11a、11bやケース12の内部を流通する。   FIG. 1 is an exploded perspective view showing an outline of a configuration of a cooler 10 according to an embodiment of the present invention. The cooler 10 is configured to cool a heating element (not shown) such as a semiconductor element or a battery using a cooling fluid. As shown in FIG. 1, the cooler 10 includes cooling fluid inlet / outlet portions 11 a and 11 b, a case (path member) 12, and a fin unit (heat exchanger) 16. In this embodiment, the cooling fluid is a liquid such as water or antifreeze. The cooling fluid is pumped by a pump (not shown) driven by a motor or the like, for example, and circulates inside the inlet / outlet portions 11a and 11b and the case 12.

出入口部11a、11bとケース12のそれぞれは、例えば、銅やアルミニウム、鉄などの熱伝導性の高い材料で形成され、冷却用流体の流通経路の一部を構成する。この実施の形態では、出入口部11a、11bは、パイプ状に形成されており、ケース12は、上ケース12aと下ケース12bとの2部材で構成されている。上ケース12aと下ケース12bとのそれぞれには、出入口部11aと接続するための半円柱状の凹部14a、14bと、出入口部11bと接続するための半円柱状の凹部13a、13bと、フィンユニット16を収納するための直方体状の凹部15a、15bとが形成されている。フィンユニット16を収納するための凹部15a、15bは、それぞれの底面(第1の壁面、第2の壁面)が対向するように形成されている。こうした上ケース12aや下ケース12bは、例えば金属板にプレス処理を施すことによって形成(用意)することができる。以下、出入口部11a、11bを結ぶ方向である流通経路方向を「X方向」とし、凹部15a、15bの底面に沿った方向であってX方向に垂直な方向を「Y方向」とし、X方向及びY方向に垂直な方向を「Z方向」とする。   Each of the entrance / exit portions 11a and 11b and the case 12 is formed of a material having high thermal conductivity such as copper, aluminum, or iron, and constitutes a part of the flow path of the cooling fluid. In this embodiment, the entrance / exit portions 11a and 11b are formed in a pipe shape, and the case 12 is composed of two members, an upper case 12a and a lower case 12b. Each of the upper case 12a and the lower case 12b includes semi-cylindrical concave portions 14a and 14b for connecting to the entrance / exit portion 11a, semi-cylindrical concave portions 13a and 13b for connecting to the entrance / exit portion 11b, and fins. A rectangular parallelepiped recess 15a, 15b for housing the unit 16 is formed. The recesses 15a and 15b for storing the fin unit 16 are formed so that their bottom surfaces (first wall surface and second wall surface) face each other. Such upper case 12a and lower case 12b can be formed (prepared) by, for example, pressing a metal plate. Hereinafter, the flow path direction that is the direction connecting the entrance / exit portions 11a and 11b is referred to as “X direction”, the direction along the bottom surface of the recesses 15a and 15b and perpendicular to the X direction is referred to as “Y direction”, and the X direction. A direction perpendicular to the Y direction is defined as a “Z direction”.

図2は、この実施の形態に係るフィンユニット16を拡大して示す図である。図3(a)は、この実施の形態に係るフィンユニット16をZ方向から見た図であり、図3(b)は、この実施の形態に係るフィンユニット16の1つのフィン群を流通経路方向に沿って見た図である。フィンユニット16は、例えば銅やアルミニウム、鉄などの熱伝導性の高い材料で形成される。フィンユニット16は、図1及び図2に示すように、冷却用流体の流通経路方向(X方向)に沿って、フィン列18a,18bと桟部17とが交互に形成されて構成されている。   FIG. 2 is an enlarged view showing the fin unit 16 according to this embodiment. FIG. 3A is a view of the fin unit 16 according to this embodiment as viewed from the Z direction, and FIG. 3B is a flow path through one fin group of the fin unit 16 according to this embodiment. It is the figure seen along the direction. The fin unit 16 is formed of a material having high thermal conductivity such as copper, aluminum, or iron. As shown in FIGS. 1 and 2, the fin unit 16 is configured such that fin rows 18 a and 18 b and crosspieces 17 are alternately formed along the flow path direction (X direction) of the cooling fluid. .

桟部17は、ケース12の凹部15a、15bの底面(X方向及びY方向)に沿った板面を有し、冷却用流体の流通経路方向に垂直な方向(Y方向)に長い直方体状の板状に形成されている。桟部は、冷却用流体の流通経路方向(X方向)に沿って互いに間隔を空けて配置されている。   The crosspiece 17 has a plate surface along the bottom surface (X direction and Y direction) of the recesses 15a and 15b of the case 12, and has a rectangular parallelepiped shape that is long in the direction (Y direction) perpendicular to the flow path direction of the cooling fluid. It is formed in a plate shape. The crosspieces are spaced apart from each other along the flow path direction (X direction) of the cooling fluid.

フィン列18a、18bは、隣り合う桟部17を接続(架橋)するように、隣り合う桟部17間毎に形成されている。一例として、この実施の形態のフィンユニット16では、冷却用流体の流通経路方向(X方向)に沿って桟部17が合計17個形成されており、桟部17の間毎にフィン列18a、18bが合計16個形成されている。   The fin rows 18 a and 18 b are formed between the adjacent crosspieces 17 so as to connect (crosslink) the adjacent crosspieces 17. As an example, in the fin unit 16 of this embodiment, a total of 17 crosspieces 17 are formed along the flow path direction (X direction) of the cooling fluid, and fin rows 18a, A total of 16 18b are formed.

複数のフィン列18a、18bのそれぞれは、冷却用流体の流通経路方向に垂直な方向(Y方向)に並んだ複数のフィン19a、19bを有する。複数のフィン19a,19bは、図1から図3に示すように、ケース12の凹部15a、15bの底面に対して傾斜するとともに冷却用流体の流通経路方向(X方向)に沿った板面を有する直方体状の板状に形成されており、フィン19a同士及びフィン19b同士の間には、それぞれに隙間が形成されている。ここで、フィン列18aの複数のフィン19aは、それぞれに略同一の形状に形成されており、フィン列18bの複数のフィン19bは、それぞれに略同一の形状に形成されている。また、図2に示すように、フィン列18aの複数のフィン19aと、フィン列18bの複数のフィン19bとは、それぞれ桟部17に対して逆方向の向きに傾斜するように形成されている。   Each of the plurality of fin rows 18a and 18b includes a plurality of fins 19a and 19b arranged in a direction (Y direction) perpendicular to the flow path direction of the cooling fluid. As shown in FIGS. 1 to 3, the plurality of fins 19 a and 19 b are inclined with respect to the bottom surfaces of the recesses 15 a and 15 b of the case 12 and have plate surfaces along the flow path direction (X direction) of the cooling fluid. It has a rectangular parallelepiped plate shape, and a gap is formed between the fins 19a and the fins 19b. Here, the plurality of fins 19a in the fin row 18a are formed in substantially the same shape, and the plurality of fins 19b in the fin row 18b are formed in substantially the same shape. As shown in FIG. 2, the plurality of fins 19 a of the fin row 18 a and the plurality of fins 19 b of the fin row 18 b are formed so as to be inclined in the opposite direction with respect to the crosspiece 17. .

フィン19a,19bの傾斜角度は30°〜80°がより好ましい。図4は、フィンユニット16に荷重が加わったときの桟部の変形をシミュレーションして示す図である。このシミュレーションでは、1対のフィン19a,19b及びそのフィン19a,19b間に桟部17を挟んだ1ユニットを対象に計算を行っている。また、このシミュレーションでは、ろう付け時にフィン19a,19b及び桟部17にかかる荷重を想定し、0.3MPaをケース12からフィンユニット16に対して付与した。フィン19a,19b、桟部17、及びケース12の材料としてアルミニウムを用いている。また、ケース12の高さ(フィン19a,19bの高さ(Z方向の高さ))を5mm、フィン19a,19bのX方向の長さLを3mm、桟部17のX軸方向の幅aを2mm、板厚を0.5mmとした。   The inclination angle of the fins 19a and 19b is more preferably 30 ° to 80 °. FIG. 4 is a diagram showing a simulation of deformation of the crosspiece when a load is applied to the fin unit 16. In this simulation, the calculation is performed for a pair of fins 19a and 19b and one unit in which the crosspiece 17 is sandwiched between the fins 19a and 19b. Further, in this simulation, assuming that the load applied to the fins 19a, 19b and the crosspiece 17 during brazing, 0.3 MPa was applied from the case 12 to the fin unit 16. Aluminum is used as a material for the fins 19 a and 19 b, the crosspiece 17, and the case 12. Further, the height of the case 12 (the height of the fins 19a and 19b (the height in the Z direction)) is 5 mm, the length L in the X direction of the fins 19a and 19b is 3 mm, and the width a of the crosspiece 17 in the X-axis direction a. Was 2 mm, and the plate thickness was 0.5 mm.

図4では、縦軸に桟部17の変形量c(mm)(図7参照)、横軸にフィン19a,19bの桟部17(XY平面)に対する傾斜角度β(°)を示している。また、図4では、1対のフィンが平行であり(同じ向きに傾斜しており)、傾斜角度を45°とした比較例を示している。この実施の形態におけるシミュレーション例(発明例)では、1対のフィン19a,19bが逆方向に向いて傾斜しており、その傾斜角度βは20°〜80°とした。図4に示すように、傾斜角度β(°)が大きくなるほど桟部17の変形は大きくなるが、比較例と発明例が同等の傾斜角度β(°)である場合には、発明例の方が桟の変形量が少なくなる。つまり、フィン19a,19bが逆方向に向いて傾斜している発明例では、フィンが同じ方向に向いて傾斜している比較例に比して、強度が高く優れていることがわかる。   In FIG. 4, the vertical axis indicates the deformation amount c (mm) of the crosspiece 17 (see FIG. 7), and the horizontal axis indicates the inclination angle β (°) of the fins 19a and 19b with respect to the crosspiece 17 (XY plane). FIG. 4 shows a comparative example in which a pair of fins are parallel (inclined in the same direction) and the inclination angle is 45 °. In the simulation example (invention example) in this embodiment, the pair of fins 19a and 19b are inclined in the opposite direction, and the inclination angle β is 20 ° to 80 °. As shown in FIG. 4, as the inclination angle β (°) increases, the deformation of the crosspiece 17 increases. However, when the comparative example and the invention example have the same inclination angle β (°), the invention example is preferred. However, the amount of deformation of the crosspiece is reduced. That is, it can be seen that the invention example in which the fins 19a and 19b are inclined in the opposite direction has higher strength and is superior to the comparative example in which the fins are inclined in the same direction.

図4にも示されるように、フィンの傾斜角度は30°〜80°がより好ましい。傾斜角度が30°より大きいと桟の変形を効果的に小さくすることができ、冷却性能をより向上させることができる。一方、傾斜角度が80°より大きいと切り起こしが困難なため、生産性が悪くなる。フィン長さは1mm以上3mm以下に設定することが好ましい。フィン長さが3mmより大きくなるとフィン部材の中に占める桟の数が減少し、一つの桟あたりにかかるモーメントが大きくなるため、変形が増す。また、フィン長さが1mmより小さいと成形が困難であり、フィンの強度も低下する。   As shown in FIG. 4, the inclination angle of the fin is more preferably 30 ° to 80 °. When the inclination angle is larger than 30 °, the deformation of the crosspiece can be effectively reduced, and the cooling performance can be further improved. On the other hand, when the inclination angle is larger than 80 °, it is difficult to cut and raise, so that productivity is deteriorated. The fin length is preferably set to 1 mm or more and 3 mm or less. When the fin length is greater than 3 mm, the number of crosspieces in the fin member decreases, and the moment applied to one crosspiece increases, so that deformation increases. If the fin length is smaller than 1 mm, molding is difficult and the strength of the fin is also reduced.

桟の幅は0.5mm以上2mm以下に設定することが好ましい。桟の幅が2mmより大きくなるとフィン部材の中でフィンの表面積が占める割合が少なくなり、冷却性能が低下する。桟の幅が0.5mmより小さくなるとフィンから受けるモーメントに対して強度が低くなり、変形が増す。桟がフィンを支持することが困難であり、フィン部材の強度が低下する。   The crosspiece width is preferably set to 0.5 mm or more and 2 mm or less. When the width of the crosspiece is larger than 2 mm, the ratio of the fin surface area in the fin member is reduced, and the cooling performance is lowered. When the width of the crosspiece is smaller than 0.5 mm, the strength is reduced with respect to the moment received from the fin, and the deformation is increased. It is difficult for the crosspieces to support the fins, and the strength of the fin member is reduced.

フィンユニット16を製造するには、例えば、まず、一枚の板材(金属板)20に対してプレス処理を施すことにより、板材(金属板)20から複数のフィン19a,19b(フィン列18a,18b)を切り起こして形成する。よって、フィン19a,19bの根元から先端までの幅Pと、フィン19aとフィン19bの間の間隔Gは等しい。なお、プレス処理とともに板材(金属板)20に切れ目を形成してフィン19a,19bを切り起こし形成してもよいし、予め板材(金属板)20に切れ目を形成してから板材(金属板)20にプレス処理を施してフィン19a,19bを切り起こし形成してもよい。   In order to manufacture the fin unit 16, for example, first, a single plate material (metal plate) 20 is subjected to a press process, whereby a plurality of fins 19 a and 19 b (fin rows 18 a, 18b) is cut and raised. Accordingly, the width P from the base to the tip of the fins 19a and 19b is equal to the distance G between the fin 19a and the fin 19b. The plate material (metal plate) 20 may be cut together with the press treatment to cut and raise the fins 19a and 19b. Alternatively, the plate material (metal plate) 20 may be cut in advance before the plate material (metal plate). 20 may be pressed to cut and raise the fins 19a, 19b.

そして、図1に示すように、上ケース12aと下ケース12bとの間にフィンユニット16を配置して、フィンユニット16の桟部17及び複数のフィン19a,19bの根元が下ケース12bの内面に接触し、複数のフィン19a,19bの先端が上ケース12aの内面に接触するように、上ケース12aと下ケース12bとを当接させることによって、冷却器10を製造することができる。ここで、フィンユニット16と上ケース12a,下ケース12bとは、例えばろう付けによって接続されることが好ましい。また、フィンユニット16の高さを上ケース12aと下ケース12bとの隙間よりもやや大きく形成して、上ケース12aと下ケース12bとに若干の荷重をかけて互いに当接させるものとすれば、フィンユニット16とケース12とをより確実に接触させることができる。この場合には、隣り合うフィン列18a,18bにおけるフィン19a,19bが互いに逆向きに切り起こされているので、図5に示すように、桟部17の受けるモーメントは相殺され、桟部17やケース12が変形するのが抑制される。   And as shown in FIG. 1, the fin unit 16 is arrange | positioned between the upper case 12a and the lower case 12b, and the base part of the crosspiece 17 of the fin unit 16 and several fin 19a, 19b is the inner surface of the lower case 12b. The cooler 10 can be manufactured by bringing the upper case 12a and the lower case 12b into contact with each other so that the tips of the fins 19a and 19b are in contact with the inner surface of the upper case 12a. Here, it is preferable that the fin unit 16 and the upper case 12a and the lower case 12b are connected by, for example, brazing. In addition, if the height of the fin unit 16 is formed to be slightly larger than the gap between the upper case 12a and the lower case 12b, the upper case 12a and the lower case 12b are applied to each other with a slight load applied thereto. The fin unit 16 and the case 12 can be more reliably brought into contact with each other. In this case, since the fins 19a and 19b in the adjacent fin rows 18a and 18b are cut and raised in opposite directions, the moment received by the crosspiece 17 is canceled as shown in FIG. Deformation of the case 12 is suppressed.

以上説明した実施の形態の冷却器10では、フィンユニット16に複数のフィン列18a,18bが形成され、隣り合うフィン列18a,18bにおける複数のフィン19が互いに逆方向の向きに切り起こされているので、図6に示すように、フィンユニット16をX方向に見たときに、フィン19a,19bが均等に配置されて、フィンユニット16やケース12の強度を高くすることができる。これにより、桟部17とケース12との間や、ケース12と発熱体との間を隙間なく接触させて、冷却性能に優れた冷却器10を容易に製造することができる。   In the cooler 10 of the embodiment described above, a plurality of fin rows 18a and 18b are formed in the fin unit 16, and the plurality of fins 19 in the adjacent fin rows 18a and 18b are cut and raised in opposite directions. Therefore, as shown in FIG. 6, when the fin unit 16 is viewed in the X direction, the fins 19 a and 19 b are evenly arranged, and the strength of the fin unit 16 and the case 12 can be increased. Thereby, the cooler 10 excellent in cooling performance can be easily manufactured by contacting the crosspiece 17 and the case 12 or between the case 12 and the heating element without any gap.

また、冷却器10を発熱体と接触させる際に、フィンユニット16が加圧に対する強度を有しているため、ケース12が薄型でも加圧力を大きくすることができ、接触熱抵抗を低減することができる。つまり、図7に示すようなフィンユニット16の変形(歪み)や、図8に示すようなケース12の変形(歪み)を抑制させて、フィンユニット16とケース12と発熱体との接触を確保することができる。そして、桟部17が変形することなくケース12内面に接合されているため、ケース12の平面度が保たれ、発熱面内の温度にバラツキが生じるのを抑制することができる。   Further, when the cooler 10 is brought into contact with the heating element, since the fin unit 16 has strength against pressurization, the pressurizing force can be increased even if the case 12 is thin, and the contact thermal resistance can be reduced. Can do. That is, the deformation (distortion) of the fin unit 16 as shown in FIG. 7 and the deformation (distortion) of the case 12 as shown in FIG. 8 are suppressed to ensure contact between the fin unit 16, the case 12, and the heating element. can do. And since the crosspiece 17 is joined to the inner surface of the case 12 without being deformed, the flatness of the case 12 can be maintained, and variations in the temperature within the heat generating surface can be suppressed.

また、フィンユニット16を1枚の板材(金属板)20から切り起こして製造することによって、冷却器10を低コストに製造できる。また、フィンユニット16を製造する際にも、交互にフィン列18aとフィン列18bとを切り起こすことで桟部17の受けるモーメントは相殺され、フィンユニット16に変形が生じるのを抑制することができる(図5参照)。そして、桟部17が変形せずケース12内面に接合されるため、ケース12から桟部17への熱を十分に伝達することができ、冷却性能が向上する。また、桟部17が変形してケース12内面の流路を塞いでしまうことも抑制することができ、冷却用流体の圧損が大きくなるのを抑制することもできる。   Moreover, the cooler 10 can be manufactured at low cost by cutting and raising the fin unit 16 from one plate material (metal plate) 20. Further, when the fin unit 16 is manufactured, the moment received by the crosspieces 17 is canceled by alternately raising and lowering the fin rows 18 a and the fin rows 18 b, thereby suppressing deformation of the fin unit 16. Yes (see FIG. 5). And since the crosspiece 17 is joined to the inner surface of the case 12 without being deformed, the heat from the case 12 to the crosspiece 17 can be sufficiently transmitted, and the cooling performance is improved. In addition, the crosspiece 17 can be prevented from being deformed and blocking the flow path on the inner surface of the case 12, and the pressure loss of the cooling fluid can be prevented from increasing.

また、フィン19a,19bの傾斜角度β(°)、根元から先端までの幅P(mm)、フィン19a,19bの長さL(mm)、桟部17の幅a(mm)をそれぞれ同寸法とすることで、桟部17を挟んで両側に存在するフィン19a,19bから桟部17に及ぼすモーメントの影響を理論上0とすることができ、桟部17の変形をより一層抑えることができる。また、それぞれ同寸法とすることで、順送プレスにて製造することもでき、生産性を向上させることができる。また、それぞれ同寸法とすることで、フィン19a,19bの高さ(Z方向の高さ)が一様になるため、冷却用流体を流すためのケース12の設計が容易となる。   In addition, the inclination angle β (°) of the fins 19a and 19b, the width P (mm) from the base to the tip, the length L (mm) of the fins 19a and 19b, and the width a (mm) of the crosspiece 17 are the same dimensions. By doing so, the influence of the moment on the crosspiece 17 from the fins 19a, 19b existing on both sides of the crosspiece 17 can be theoretically reduced to 0, and the deformation of the crosspiece 17 can be further suppressed. . Moreover, by making each into the same dimension, it can also manufacture with a progressive press and can improve productivity. Moreover, since the heights (the heights in the Z direction) of the fins 19a and 19b become uniform by setting them to the same dimensions, the case 12 for flowing the cooling fluid can be easily designed.

上述した実施の形態では、凹部13a、13b、14a、14b、15a、15bが形成された上ケース12aと下ケース12bの2部材からケース12が構成されるものとしたが、ケース12は、フィンユニット16の桟部17との接合面を有するように互いに対向する壁面を有して冷却用流体が流通する流通経路を構成するものであればよく、例えば、断面コの字状の部材に蓋がされてケース12が構成されてもよいし、四角筒状の一部材からケース12が構成されるなどとしてもよい。   In the above-described embodiment, the case 12 is composed of two members, the upper case 12a and the lower case 12b in which the recesses 13a, 13b, 14a, 14b, 15a, and 15b are formed. Any unit may be used as long as it has a wall surface facing each other so as to have a joint surface with the crosspiece 17 of the unit 16 and constitute a flow path through which the cooling fluid flows. The case 12 may be configured, or the case 12 may be configured from a single member having a square cylindrical shape.

上述した実施の形態では、冷却用流体として、水や不凍液などの液体を用いるものとしたが、空気や二酸化炭素などの気体を用いてもよい。   In the embodiment described above, a liquid such as water or antifreeze is used as the cooling fluid, but a gas such as air or carbon dioxide may be used.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら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、様々な変更(構成要素の削除等を含む)をなし得ることはいうまでもない。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications (including deletion of constituent elements) without departing from the scope of the present invention. ) Needless to say,

10 冷却器
11a、11b 出入口部
12 ケース
12a 上ケース
12b 下ケース
13a、13b、14a、14b、15a、15b 凹部
16 フィンユニット
17 桟部
18a、18b フィン列
19a,19b フィン
20 板材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cooler 11a, 11b Entrance / exit part 12 Case 12a Upper case 12b Lower case 13a, 13b, 14a, 14b, 15a, 15b Recess 16 Fin unit 17 Crosspiece 18a, 18b Fin row 19a, 19b Fin 20 Plate material

Claims (3)

発熱体の熱を冷却用流体へ伝達する冷却器であって、
内部に前記冷却用流体が流通し、外部に前記発熱体が熱的に接続されるケース部材と、
前記ケース部材の内部に配設されるフィン部材と、を備え、
前記フィン部材は、
板材から同じ方向に鋭角に切り起こされたフィンが間隔をあけて複数並んでいるフィン列を複数有し、該複数のフィン列が前記冷却用流体の上流側から下流側に向かう方向に並んで配置されることによって形成されるフィン群と、
前記板材から切り起こされずに残っている桟部と、から構成され、
前記複数のフィン列は、隣り合うフィン列における複数のフィンが互いに逆方向の向きに切り起こされており、
前記フィンの根元及び前記桟部は、前記ケース部材の一方の内面に熱的に接合されており、
前記フィンの切り起こされた先端部が前記ケース部材の他方の内面に熱的に接合されており
前記ケース部材は、前記一方の内面の側の外面において前記発熱体と接触し、
前記ケース部材は、板材から形成され第1の凹部を備える第1の部材と、板材から形成され第2の凹部を備える第2の部材と、を備え、
前記第1の部材と前記第2の部材とは、前記第1の凹部と前記第2の凹部とが対向するように重ねられてフィン部材を収納しており、
前記一方の内面は前記第1の凹部の底面であり、前記他方の内面は前記第2の凹部の底面である、
ことを特徴とする冷却器。
A cooler that transfers heat of a heating element to a cooling fluid;
A case member in which the cooling fluid is circulated and the heating element is thermally connected to the outside;
A fin member disposed inside the case member,
The fin member is
There are a plurality of fin rows in which a plurality of fins cut and raised in the same direction from the plate material are arranged at intervals, and the plurality of fin rows are arranged in a direction from the upstream side to the downstream side of the cooling fluid. A group of fins formed by being disposed; and
A crosspiece remaining without being cut and raised from the plate material,
In the plurality of fin rows, the plurality of fins in adjacent fin rows are cut and raised in directions opposite to each other,
The base of the fin and the crosspiece are thermally joined to one inner surface of the case member,
The cut and raised the tip of the fins are thermally bonded to the other of the inner surface of the case member,
The case member is in contact with the heating element on the outer surface on the one inner surface side,
The case member includes a first member formed of a plate material and provided with a first recess, and a second member formed of a plate material and provided with a second recess,
The first member and the second member are stacked so that the first concave portion and the second concave portion face each other, and store the fin member,
The one inner surface is a bottom surface of the first recess, and the other inner surface is a bottom surface of the second recess.
A cooler characterized by that.
前記フィン列における複数のフィンは、切り起こし傾斜角度と形状とが同一であり、
前記複数のフィン列は、前記冷却用流体の上流側から下流側に向かう方向に同一の間隔で並んで配置されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の冷却器。
The plurality of fins in the fin row have the same cut and raised angle and shape,
The plurality of fin rows are arranged at the same interval in the direction from the upstream side to the downstream side of the cooling fluid,
The cooler according to claim 1.
前記複数のフィンと前記桟部とは、前記冷却用流体の上流側から下流側に向かう方向において、同一の幅に形成されている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の冷却器。
The plurality of fins and the crosspieces are formed to have the same width in a direction from the upstream side to the downstream side of the cooling fluid.
The cooler according to claim 1 or 2 characterized by things.
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