JP6663899B2 - 冷却装置 - Google Patents

冷却装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6663899B2
JP6663899B2 JP2017228527A JP2017228527A JP6663899B2 JP 6663899 B2 JP6663899 B2 JP 6663899B2 JP 2017228527 A JP2017228527 A JP 2017228527A JP 2017228527 A JP2017228527 A JP 2017228527A JP 6663899 B2 JP6663899 B2 JP 6663899B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fin
flow direction
fins
row
refrigerant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017228527A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019102505A (ja
Inventor
裕治 小野
裕治 小野
英利 君島
英利 君島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2017228527A priority Critical patent/JP6663899B2/ja
Priority to US16/201,366 priority patent/US20190162483A1/en
Priority to CN201811446219.9A priority patent/CN109990639A/zh
Publication of JP2019102505A publication Critical patent/JP2019102505A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6663899B2 publication Critical patent/JP6663899B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/03—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits
    • F28D1/0308—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other
    • F28D1/0325—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F28F1/04—Tubular elements of cross-section which is non-circular polygonal, e.g. rectangular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/048—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of ribs integral with the element or local variations in thickness of the element, e.g. grooves, microchannels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/06—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being attachable to the element
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0028—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cooling heat generating elements, e.g. for cooling electronic components or electric devices
    • F28D2021/0029—Heat sinks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0043—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551—Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Description

本発明は、熱源体に近接する冷媒通路の内部に複数のフィンを備える冷却装置に関する。
電動式のモータを駆動源とする電気自動車やハイブリッド自動車は、高圧電源から供給される電力をモータの駆動用の電力に変換してモータに供給する駆動回路を有する。駆動回路は駆動に伴い発熱するため、駆動回路には冷却装置が近接して設けられる。例えば、冷却装置としては、内部にヒートシンクを備える冷媒通路が使用される。
特許文献１には、冷媒通路の内部に冷媒の流れ方向に延びる波形のフィンを備える冷却装置が示される。この冷却装置において、各フィンは波形の略半波長の長さで区切られる。そして、各フィンの上端側端部が冷媒通路の幅方向に曲げられることにより、上流側のフィンの下流側端部と下流側のフィンの上流側端部との間に開口部が形成される。
特開２０１６−２０５８０２号公報
上流側から下流側にかけて一連のフィンが設けられる冷却装置がある。この冷却装置では、冷媒がフィンに接しつつ流れるため、フィン近傍を流れつづける冷媒が蓄熱しやすい。このため、下流側のフィンの近傍で温度境界層が発生しやすい。一方、特許文献１に示される冷却装置では、冷媒はフィンに接しつつ流れ、開口部でフィンから離れる。このため、冷媒に蓄積される温度が一旦キャンセルされる。このため、下流側のフィンの近傍で温度境界層は発生しにくい。
しかし、特許文献１に示される冷却装置では、フィンと冷媒との接触箇所の一部で冷媒の流速が遅くなり、最悪の場合は冷媒の滞留が発生する。このように、フィンから離れる箇所の冷媒の流れが維持される一方で、フィン近傍の冷媒の流れが極端に遅くなることを剥離という。冷媒の流れの剥離箇所では放熱の効率が低下する。
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、フィンと冷媒との間で好適な熱伝達が行うことができる冷却装置を提供することを目的とする。
本発明は、
熱源体に近接する冷媒通路の内部に複数のフィンを備える冷却装置であって、
前記フィンは、前記冷媒通路における冷媒の流れ方向と直交する高さ方向に扁平形状をなし、前記流れ方向に延びる仮想の波形に沿って断続的に設けられ、かつ、前記流れ方向および前記高さ方向と直交する幅方向に複数列設けられ、
第１列に設けられる前記フィンを第１のフィンとし、前記第１列と隣り合う第２列に設けられて前記流れ方向に並ぶ２つの前記フィンを第２のフィンおよび第３のフィンとすると、前記第１のフィンの上流端を含む上流部分は、前記第２のフィンの下流端を含む下流部分と前記流れ方向の位置が重複し、前記第１のフィンの下流端を含む下流部分は、前記第３のフィンの上流端を含む上流部分と前記流れ方向の位置が重複する
ことを特徴とする。
上記構成によれば、フィンを冷媒の流れ方向に断続的に設けることで温度境界層の発達を抑制することができる。また、第１列に設けられる第１フィンの上流部分と隣の第２列に設けられる第２フィンの下流部分、および、第１列に設けられる第１フィンの下流部分と第２列に設けられる第３フィンの上流部分の流れ方向の位置を重複させることで、冷媒の流れがフィンから剥離することを抑制することができる。以上の構造により、フィンと冷媒との間で好適な熱伝達が行うことができる。
本発明において、
前記フィンは、前記波形の２つの頂点を含む部分に沿って設けられてもよい。
上記構成によれば、温度境界層の発達と冷媒の流れの剥離を一層抑制して、フィンと冷媒の間で一層好適な熱伝達を行うことができる。
本発明において、
前記波形は、前記頂点を通り前記流れ方向と直交し前記幅方向と平行する仮想線を軸として線対称の形状をなしてもよい。
上記構成によれば、冷媒の流れの剥離を一層抑制して、フィンと冷媒の間で一層好適な熱伝達を行うことができる。
本発明において、
前記フィンは、前記流れ方向および前記幅方向と平行するいずれの断面も同一の形状をなしてもよい。
上記構成によれば、高さ方向に略等しい冷媒流れとして広い範囲で好適な熱伝達を行うことができる。
本発明によれば、フィンと冷媒との間で好適な熱伝達が行うことができる。
図１は本実施形態に係る冷却装置の斜視図である。 図２は本実施形態に係る冷却装置の分解斜視図である。 図３はインナーフィンの部分的な平面図である。 図４は第１列に対する第２列のオフセット量が０％である場合の温度コンターの傾向を簡易的に示す図である。 図５は第１列に対する第２列のオフセット量が１５％である場合の温度コンターの傾向を簡易的に示す図である。 図６は第１列に対する第２列のオフセット量が２５％である場合の温度コンターの傾向を簡易的に示す図である。 図７は第１列に対する第２列のオフセット量が５０％である場合の温度コンターの傾向を簡易的に示す図である。 図８は伸張率が０％である場合の冷媒の速度ベクトルの分布傾向を簡易的に示す図である。 図９は伸張率が５％である場合の冷媒の速度ベクトルの分布傾向を簡易的に示す図である。 図１０は伸張率が１０％である場合の冷媒の速度ベクトルの分布傾向を簡易的に示す図である。 図１１は伸張率が３０％である場合の冷媒の速度ベクトルの分布傾向を簡易的に示す図である。 図１２は伸張率が４０％である場合の冷媒の速度ベクトルの分布傾向を簡易的に示す図である。 図１３は振幅が１［ｍｍ］であるフィンを使用し、オフセット量と伸張量を変えて速度ベクトルと温度コンターを調べた結果を表にして示す図である。 図１４は振幅が３［ｍｍ］であるフィンを使用し、オフセット量と伸張量を変えて速度ベクトルと温度コンターを調べた結果を表にして示す図である。 図１５は振幅が５［ｍｍ］であるフィンを使用し、オフセット量と伸張量を変えて速度ベクトルと温度コンターを調べた結果を表にして示す図である。 図１６は別実施形態に係るインナーフィンの部分的な平面図である。
以下、本発明に係る冷却装置について、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
［１．冷却装置１０］
図１に示される冷却装置１０は扁平形状であり、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両が備えるＰＣＵ（パワーコントロールユニット）の下面に近接して設けられる。ＰＣＵは、高電圧バッテリから電動モータに給電する際、または、ジェネレータから高電圧バッテリに給電する際に発熱する熱源体である。
図２に示されるように、冷却装置１０は、上カバー２０と下カバー３０とインナーフィン４０とを有する。上カバー２０と下カバー３０とインナーフィン４０は、熱伝導率の高い金属、例えばアルミニウムやニッケルメッキを施した銅で形成される。上カバー２０の上面は吸熱面として使用される。下カバー３０の周縁には上方に突出する側壁３２が形成され、下カバー３０の長手方向の両端には下面から上面に貫通する２つの孔が形成される。一方の孔は冷媒の流入口３４として使用され、他方の孔は冷媒の流出口３６として使用される。
インナーフィン４０は、下カバー３０にろう付けされる板部４２と、板部４２から上方に突出する複数のフィン４４と、を有する。板部４２の下面は下カバー３０の上面にろう付けされる。上カバー２０の下面は下カバー３０の側壁３２の上端にろう付けされ、また各フィン４４の上端に接触する。このようにして下カバー３０と上カバー２０とで冷媒を流す冷媒通路１２が形成され、冷媒通路１２の内部に複数のフィン４４が設けられる。冷媒通路１２における冷媒の流れ方向ｆは長手方向と略平行する。
［２．フィン４４］
本実施形態ではフィン４４の形状および配置を特徴の１つとする。図３を用いてフィン４４の形状および配置の説明をする。図３において、紙面左右方向が冷却装置１０の長手方向と一致し、紙面上下方向が幅方向と一致する。また、図示しないが、紙面垂直方向が高さ方向と一致する。
図３に示されるように、インナーフィン４０の平面視において、流れ方向ｆに延びる仮想の波形６０を複数想定する。図３では、波形６０の一例として正弦曲線が示される。波形６０の振幅と周期は流れ方向ｆの上流側から下流側にわたって略一定である。また、流れ方向ｆの各位置で、複数の波形６０の位相は互いに同じである。各波形６０は、頂点６２を通り流れ方向ｆと直交し幅方向と平行する仮想線７０を軸として線対称の形状をなす。
個々のフィン４４は、波形６０に沿って断続的に設けられる。言い換えると、１つの波形６０においては、流れ方向ｆに沿って前後する２つのフィン４４の間に隙間４６が設けられており、フィン４４と隙間４６とが交互に並んで列をなしている。互いに隣接する１つのフィン４４と１つの隙間４６とを合わせると波形６０の１波長となる。
フィン４４は、波形６０の２つの頂点６２を含む部分に沿うようにして形成される。フィン４４のうち上流側の頂点６２に配置される部分を上流側頂点部４８といい、下流側の頂点６２に配置される部分を下流側頂点部５０という。また、フィン４４のうち流れ方向ｆの最も上流側に配置される部分を上流端５２といい、最も下流側に配置される部分を下流端５４という。上流端５２は、フィン４４を上流側頂点部４８から波形６０に沿って上流側に伸張した位置にあり、下流端５４は、フィン４４を下流側頂点部５０から波形６０に沿って下流側に伸張した位置にある。このため、フィン４４の流れ方向ｆの長さＬは、波形６０の半波長の長さλ／２よりも長い。なお、フィン４４が上流側頂点部４８から上流端５２まで伸張する伸張量および下流側頂点部５０から下流端５４まで伸張する伸張量の詳細に関しては下記［４］で説明する。
フィン４４と隙間４６との整列パターンは２つある。一方の整列パターンは、フィン４４に沿って上流側頂点部４８から下流側頂点部５０に進むにつれて、フィン４４の幅方向の位置が一方（例えば図３の紙面上方向）に変位する第１パターンである。他方の整列パターンは、フィン４４に沿って上流側頂点部４８から下流側頂点部５０に進むにつれて、フィン４４の幅方向の位置が他方（例えば図３の紙面下方向）に変位する第２パターンである。第１パターンの第１列７２と第２パターンの第２列７４は幅方向の一方から他方に向かって交互に並ぶ。互いに隣接する第１列７２同士の間隔Ｐは一定であり、互いに隣接する第２列７４同士の間隔Ｐも一定である。なお、第１列７２と第２列７４との間隔Ｐｏ（Ｐｏ１、Ｐｏ２）の詳細に関しては下記［３］で説明する。図３では、第１列７２と第２列７４とが幅方向の一方から他方に向かって等間隔Ｐ／２（＝０．５０Ｐ）で並べられる実施形態が示される。
フィン４４のうち、上流側頂点部４８から上流端５２までの部分と、その部分と仮想線７０を軸として線対称となる部分を、まとめて上流部分５６という。また、フィン４４のうち、下流側頂点部５０から下流端５４までの部分と、その部分と仮想線７０を軸として線対称となる部分を、まとめて下流部分５８という。第１列７２に配置されるフィン４４の上流部分５６は、第２列７４に配置されるフィン４４の下流部分５８と流れ方向ｆの位置が重複する。第１列７２に配置されるフィン４４の下流部分５８は、第２列７４に配置されるフィン４４の上流部分５６と流れ方向ｆの位置が重複する。
フィン４４は、上流端５２から下流端５４にかけて一定の高さであり、冷却装置１０に合わせて高さ方向に扁平形状である。また、フィン４４は、流れ方向ｆおよび幅方向と平行するいずれの断面も同一の形状をなす。つまり、図３に示される平面視と同一の形状をなす。フィン４４は、高さ方向に同一形状をなす。
［３．フィン４４のオフセット量］
図３に示されるように、第１列７２と第２列７４との間隔Ｐｏには、第１列７２とその第１列７２の幅方向一方側（紙面上側）に位置する第２列７４との間隔Ｐｏ１と、第１列７２とその第１列７２の幅方向他方側（紙面下側）に位置する第２列７４との間隔Ｐｏ２がある。ここでは、間隔Ｐｏ２を第１列７２に対する第２列７４のオフセット量として考え、オフセット量を第１列７２の間隔Ｐの百分率で示す。
図４は第１列７２に対する第２列７４のオフセット量が０％である場合の温度コンターの傾向を簡易的に示す図である。オフセット量が０％というのは、第１列７２と第２列７４との間隔Ｐｏ２がないことを意味し、断続的でない連続的なフィン４４´が設けられることを意味する。オフセット量が０％である場合、下流側に進むにつれてフィン４４´の両側を流れる冷媒に温度境界層の発達が見られる。
図５は第１列７２に対する第２列７４のオフセット量が１５％である場合の温度コンターの傾向を簡易的に示す図である。オフセット量が１５％である場合、下流側かつ第１列７２のフィン４４と第２列７４のフィン４４との間の流路が狭い側（間隔Ｐｏ２の側）を流れる冷媒に温度境界層の発達が見られる。その一方で、下流側であっても流路が広い側（間隔Ｐｏ１の側）を流れる冷媒には温度境界層の発達は見られない。
図６は第１列７２に対する第２列７４のオフセット量が２５％である場合の温度コンターの傾向を簡易的に示す図である。オフセット量が２５％である場合、オフセット量が１５％である場合と比較して、温度境界層の発達が小さい。
図７は第１列７２に対する第２列７４のオフセット量が５０％である場合の温度コンターの傾向を簡易的に示す図である。オフセット量が５０％である場合、下流側であっても冷媒には温度境界層の発達が見られない。
図４〜図７によれば、オフセット量が僅かながらでも設定されていれば、温度境界層を抑制する効果は得られ、特にオフセット量が２５％以上、５０％以下であれば、温度境界層をより効果的に抑制する効果が得られることが判る。以上から、第１列７２と第２列７４との間隔Ｐｏを０．２５Ｐ以上、０．５０Ｐ以下（または０．５０Ｐ以上、０．７５Ｐ以下）にすることが好ましいといえる。
［４．フィン４４の伸張量］
下記のように、伸張量は波形６０の半波長（＝λ／２）に対する百分率で示される。
伸張率 ＝ ［｛Ｌ−（λ／２）｝／λ／２］×１００ （０％＜伸張率＜５０％）
図８は伸張率が０％である場合の冷媒の速度ベクトルの分布傾向を簡易的に示す図である。伸張率が０％である場合、各フィン４４の上流部分５６の幅方向他方側（紙面下側）に大きな剥離８０が発生する。
図９は伸張率が５％である場合の冷媒の速度ベクトルの分布傾向を簡易的に示す図である。伸張率が５％である場合、伸張率０％である場合と比較して剥離８０が小さい。
図１０は伸張率が１０％である場合の冷媒の速度ベクトルの分布傾向を簡易的に示す図である。伸張率が１０％である場合、伸張率０％、５％の場合に発生していた剥離８０が殆ど無くなっている。
図１１は伸張率が３０％である場合の冷媒の速度ベクトルの分布傾向を簡易的に示す図であり、図１２は伸張率が４０％である場合の冷媒の速度ベクトルの分布傾向を簡易的に示す図である。伸張率が３０％以上である場合、剥離８０は発生しない。
図８〜図１２によれば、フィン４４の上流端５２が上流側頂点部４８から波形６０に沿って僅かながらでも伸張し、下流端５４が下流側頂点部５０から波形６０に沿って僅かながらでも伸張した位置にあれば、剥離８０の発生を抑制する効果が得られ、特に伸張率が３０％以上、５０％未満であれば、剥離８０の発生を防止する効果が得られることが判る。
［５．フィン４４の振幅］
フィン４４の幅方向の長さ、すなわち上流側頂点部４８から下流側頂点部５０まで幅方向の長さをフィン４４の振幅という。図１３〜図１５は振幅が１［ｍｍ］、３［ｍｍ］、５［ｍｍ］であるフィン４４をそれぞれ使用し、オフセット量（２５％、３７．５％、５０％）と伸張量（０％、１５％、３０％）を変えて速度ベクトルと温度コンターを調べた結果を示す表である。図１３〜図１５によれば、振幅が違うことにより速度ベクトルおよび温度コンターが大きく変化することはないことが判る。つまり、振幅と速度ベクトルおよび温度コンターと間に相関はないもの認められる。
［６．他の実施形態］
上述した実施形態では、波形６０が正弦曲線であるフィン４４について説明した。これに代わり、他の波形６０のフィン４４であっても上記実施形態と同じ効果を得ることができる。例えば、図１６に示されるように、波形６０が三角波であるフィン４４であってもよい。
［７．本実施形態のまとめ］
フィン４４は、冷媒通路１２における冷媒の流れ方向ｆと直交する高さ方向に扁平形状をなし、流れ方向ｆに延びる仮想の波形６０に沿って断続的に設けられ、かつ、流れ方向ｆおよび高さ方向と直交する幅方向に複数列設けられる。第１列７２に設けられるフィン４４を第１のフィン４４とし、第１列７２と隣り合う第２列７４に設けられて流れ方向ｆに並ぶ２つのフィン４４を第２のフィン４４および第３のフィン４４とすると、第１のフィン４４の上流端５２を含む上流部分５６は、第２のフィン４４の下流端５４を含む下流部分５８と流れ方向ｆの位置が重複する。また、第１のフィン４４の下流端５４を含む下流部分５８は、第３のフィン４４の上流端５２を含む上流部分５６と流れ方向ｆの位置が重複する。
上記構成によれば、フィン４４を冷媒の流れ方向ｆに断続的に設けることで温度境界層の発達を抑制することができる。また、第１列７２に設けられる第１のフィン４４の上流部分５６と隣の第２列７４に設けられる第２のフィン４４の下流部分５８、および、第１列７２に設けられる第１のフィン４４の下流部分５８と第２列７４に設けられる第３のフィン４４の上流部分５６の流れ方向ｆの位置を重複させることで、冷媒の流れがフィン４４から剥離することを抑制することができる。以上の構造により、フィン４４と冷媒との間で好適な熱伝達が行うことができる。
フィン４４は、波形６０の２つの頂点６２を含む部分に沿って設けられる。上記構成によれば、温度境界層の発達と冷媒の流れの剥離を一層抑制して、フィン４４と冷媒の間で一層好適な熱伝達を行うことができる。
波形６０は、頂点６２を通り流れ方向ｆと直交し幅方向と平行する仮想線７０を軸として線対称の形状をなす。上記構成によれば、冷媒の流れの剥離を一層抑制して、フィン４４と冷媒の間で一層好適な熱伝達を行うことができる。
フィン４４は、流れ方向ｆおよび幅方向と平行するいずれの断面も同一の形状をなす。上記構成によれば、高さ方向に略等しい冷媒流れとして広い範囲で好適な熱伝達を行うことができる。
なお、本発明に係る冷却装置は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
１０…冷却装置 １２…冷媒通路
４４…フィン ５２…上流端
５４…下流端 ５６…上流部分
５８…下流部分 ６０…波形
７２…第１列 ７４…第２列

Claims (4)

  1. 熱源体に近接する冷媒通路の内部に複数のフィンを備える冷却装置であって、
    前記フィンは、前記冷媒通路における冷媒の流れ方向と直交する高さ方向に扁平形状をなし、前記流れ方向に延びる仮想の波形の２つの頂点を含むように前記波形に沿って断続的に設けられ、かつ、前記流れ方向および前記高さ方向と直交する幅方向に複数列設けられ、
    第１列に設けられる前記フィンを第１のフィンとし、前記第１列と隣り合う第２列に設けられて前記流れ方向に並ぶ２つの前記フィンを第２のフィンおよび第３のフィンとすると、前記第１のフィンの上流端を含む上流部分は、前記第２のフィンの下流端を含む下流部分と前記流れ方向の位置が重複し、前記第１のフィンの下流端を含む下流部分は、前記第３のフィンの上流端を含む上流部分と前記流れ方向の位置が重複する
    ことを特徴とする冷却装置。
  2. 熱源体に近接する冷媒通路の内部に複数のフィンを備える冷却装置であって、
    前記フィンは、前記冷媒通路における冷媒の流れ方向と直交する高さ方向に扁平形状をなし、前記流れ方向に延びる仮想の波形に沿って断続的に設けられ、かつ、前記流れ方向および前記高さ方向と直交する幅方向に複数列設けられ、前記流れ方向および前記幅方向と平行するいずれの断面も同一の形状をなし、
    第１列に設けられる前記フィンを第１のフィンとし、前記第１列と隣り合う第２列に設けられて前記流れ方向に並ぶ２つの前記フィンを第２のフィンおよび第３のフィンとすると、前記第１のフィンの上流端を含む上流部分は、前記第２のフィンの下流端を含む下流部分と前記流れ方向の位置が重複し、前記第１のフィンの下流端を含む下流部分は、前記第３のフィンの上流端を含む上流部分と前記流れ方向の位置が重複する
    ことを特徴とする冷却装置。
  3. 請求項２に記載の冷却装置において、
    前記フィンは、前記波形の２つの頂点を含む部分に沿って設けられる
    ことを特徴とする冷却装置。
  4. 請求項１または３に記載の冷却装置において、
    前記波形は、前記頂点を通り前記流れ方向と直交し前記幅方向と平行する仮想線を軸として線対称の形状をなす
    ことを特徴とする冷却装置。
JP2017228527A 2017-11-29 2017-11-29 冷却装置 Active JP6663899B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017228527A JP6663899B2 (ja) 2017-11-29 2017-11-29 冷却装置
US16/201,366 US20190162483A1 (en) 2017-11-29 2018-11-27 Cooling apparatus
CN201811446219.9A CN109990639A (zh) 2017-11-29 2018-11-29 冷却装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017228527A JP6663899B2 (ja) 2017-11-29 2017-11-29 冷却装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019102505A JP2019102505A (ja) 2019-06-24
JP6663899B2 true JP6663899B2 (ja) 2020-03-13

Family

ID=66633059

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017228527A Active JP6663899B2 (ja) 2017-11-29 2017-11-29 冷却装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20190162483A1 (ja)
JP (1) JP6663899B2 (ja)
CN (1) CN109990639A (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102391984B1 (ko) * 2018-05-23 2022-04-27 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈용 냉각 부재 및 이를 포함하는 전지팩
JP7266034B2 (ja) * 2018-07-03 2023-04-27 日本軽金属株式会社 ヒートシンク
JP6881516B2 (ja) * 2019-07-29 2021-06-02 株式会社富士通ゼネラル 隔壁式熱交換器
TWM607522U (zh) * 2020-04-12 2021-02-11 湛積股份有限公司 散熱模組及其馬達控制器

Family Cites Families (69)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4228852A (en) * 1979-02-28 1980-10-21 Akira Togashi Tubular body
JPS61262593A (ja) * 1985-05-15 1986-11-20 Showa Alum Corp 熱交換器
US4787442A (en) * 1987-12-04 1988-11-29 Carrier Corporation Delta wing and ramp wing enhanced plate fin
US4817709A (en) * 1987-12-02 1989-04-04 Carrier Corporation Ramp wing enhanced plate fin
US5111876A (en) * 1991-10-31 1992-05-12 Carrier Corporation Heat exchanger plate fin
US5168923A (en) * 1991-11-07 1992-12-08 Carrier Corporation Method of manufacturing a heat exchanger plate fin and fin so manufactured
CA2162051A1 (en) * 1994-03-03 1995-09-08 Detlev Gustav Kroger Finned tube heat exchanger
DE19510124A1 (de) * 1995-03-21 1996-09-26 Km Europa Metal Ag Austauscherrohr für einen Wärmeaustauscher
US5791405A (en) * 1995-07-14 1998-08-11 Mitsubishi Shindoh Co., Ltd. Heat transfer tube having grooved inner surface
US5709263A (en) * 1995-10-19 1998-01-20 Silicon Graphics, Inc. High performance sinusoidal heat sink for heat removal from electronic equipment
JP2002203586A (ja) * 2000-12-28 2002-07-19 Calsonic Kansei Corp 燃料電池用熱交換器
CA2391077A1 (en) * 2001-06-28 2002-12-28 York International Corporation High-v plate fin for a heat exchanger and a method of manufacturing
JP2003042677A (ja) * 2001-07-27 2003-02-13 Calsonic Kansei Corp 熱交換器用インナーフィン
US20040099409A1 (en) * 2002-11-25 2004-05-27 Bennett Donald L. Polyhedral array heat transfer tube
US6907919B2 (en) * 2003-07-11 2005-06-21 Visteon Global Technologies, Inc. Heat exchanger louver fin
ES2496943T3 (es) * 2003-10-28 2014-09-22 Behr Gmbh & Co. Kg Canal de circulación para un intercambiador de calor e intercambiador de calor con canales de circulación que comprende dichos canales de circulación
DE102004001306A1 (de) * 2004-01-07 2005-08-04 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmeübertrager
JP2005229033A (ja) * 2004-02-16 2005-08-25 Hitachi Ltd 液冷システムおよびそれを備えた電子機器
US7373778B2 (en) * 2004-08-26 2008-05-20 General Electric Company Combustor cooling with angled segmented surfaces
JP2006125767A (ja) * 2004-10-29 2006-05-18 Tokyo Institute Of Technology 熱交換器
DE202005009948U1 (de) * 2005-06-23 2006-11-16 Autokühler GmbH & Co. KG Wärmeaustauschelement und damit hergestellter Wärmeaustauscher
JP4756585B2 (ja) * 2005-09-09 2011-08-24 臼井国際産業株式会社 熱交換器用伝熱管
TWI287964B (en) * 2005-11-11 2007-10-01 Cooler Master Co Ltd Water cooling head and manufacturing method thereof
TW200724010A (en) * 2005-12-02 2007-06-16 Cooler Master Co Ltd Water-cooling head and the manufacturing method
CN101443904B (zh) * 2006-03-13 2010-11-10 株式会社丰田自动织机 功率模块用基体
US7810552B2 (en) * 2006-12-20 2010-10-12 The Boeing Company Method of making a heat exchanger
JP5082120B2 (ja) * 2007-03-23 2012-11-28 国立大学法人 東京大学 熱交換器
JP2008243865A (ja) * 2007-03-24 2008-10-09 Sumitomo Electric Ind Ltd 放熱部品および放熱構造体
JP2009147107A (ja) * 2007-12-14 2009-07-02 Toyota Motor Corp 冷却フィンおよび冷却フィンの製造方法
WO2009104575A1 (ja) * 2008-02-19 2009-08-27 昭和電工株式会社 パイプ接続部品の製造方法、ケーシング構成部材の製造方法および中空部品へのパイプ接続構造
JP4992808B2 (ja) * 2008-04-16 2012-08-08 トヨタ自動車株式会社 熱交換器の製造方法
JP5061065B2 (ja) * 2008-08-26 2012-10-31 株式会社豊田自動織機 液冷式冷却装置
ATE549085T1 (de) * 2008-11-26 2012-03-15 Corning Inc Wärmetauscher für mikrostrukturen
CN102422413B (zh) * 2009-05-11 2014-07-30 丰田自动车株式会社 热交换器、半导体装置及它们的制造方法
US20120006523A1 (en) * 2009-05-19 2012-01-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Heat exchanger and method of manufacturing the same
CN102804369B (zh) * 2009-06-22 2015-11-25 株式会社明电舍 散热器
JP2011091301A (ja) * 2009-10-26 2011-05-06 Toyota Industries Corp 液冷式冷却装置
US8522861B2 (en) * 2010-03-29 2013-09-03 Hamilton Sundstrand Space Systems International, Inc. Integral cold plate and structural member
JP5545260B2 (ja) * 2010-05-21 2014-07-09 株式会社デンソー 熱交換器
TWM405139U (en) * 2010-10-04 2011-06-01 Cooler Master Co Ltd Liquid-cooled heat dissipation device and its heat exchanger
JP2012119597A (ja) * 2010-12-03 2012-06-21 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置及びその製造方法
JP5568026B2 (ja) * 2011-01-20 2014-08-06 トヨタ自動車株式会社 ろう付け方法及びろう付け構造
WO2012139196A1 (en) * 2011-04-13 2012-10-18 Tm4 Inc. Cooling device with bypass channel
CN103548134B (zh) * 2011-05-17 2017-04-12 开利公司 用于冷却电力电子设备的散热器
CN104145333B (zh) * 2012-04-16 2018-02-02 富士电机株式会社 半导体装置以及半导体装置用冷却器
JP3197685U (ja) * 2012-05-29 2015-06-04 ハンジョウ・シェンシ・エナジー・コンサベーション・テクノロジー・カンパニー・リミテッドＨａｎｇｚｈｏｕ Ｓｈｅｎｓｈｉ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． 熱交換器のマイクロチャンネル構造及び集積式マイクロチャンネル熱交換器
EP2824703B1 (en) * 2012-10-29 2022-06-29 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device
JP2015535070A (ja) * 2012-11-08 2015-12-07 ビーイー・エアロスペース・インコーポレーテッドＢ／Ｅ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ， Ｉｎｃ． 空気熱交換器間に配置された液体熱交換器を含む熱電冷却デバイス
CN105051892B (zh) * 2013-09-05 2018-06-15 富士电机株式会社 电力用半导体模块
JP2015090905A (ja) * 2013-11-05 2015-05-11 株式会社豊田自動織機 放熱装置
CN105308742B (zh) * 2013-11-28 2018-04-03 富士电机株式会社 半导体组件用冷却器的制造方法、半导体组件用冷却器、半导体组件和电驱动车辆
JP6247090B2 (ja) * 2013-12-26 2017-12-13 昭和電工株式会社 液冷式冷却装置および液冷式冷却装置用放熱器の製造方法
CN105814685B (zh) * 2014-05-20 2018-07-13 富士电机株式会社 半导体模块用冷却器及其制造方法
JP6318857B2 (ja) * 2014-05-27 2018-05-09 富士通株式会社 ヒートシンク及び基板ユニット
CN103994687A (zh) * 2014-05-27 2014-08-20 天津大学 新型高效的板翅式换热器翅片
JP6256295B2 (ja) * 2014-10-28 2018-01-10 株式会社デンソー 熱交換器
KR101675553B1 (ko) * 2014-12-09 2016-11-11 서울시립대학교 산학협력단 웨이비 핀 구조체 및 이를 구비하는 평판관형 열교환기
EP3040670A1 (en) * 2015-01-05 2016-07-06 VALEO AUTOSYSTEMY Sp. Z. o.o. Heat exchanger, in particular a condenser or a gas cooler
DE102015203472A1 (de) * 2015-02-26 2016-09-01 Mahle International Gmbh Wärmetauscher, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
KR101706263B1 (ko) * 2015-04-16 2017-02-15 서울시립대학교 산학협력단 웨이비 핀, 이를 구비하는 열교환기, 이를 제조하기 위한 장치, 이를 제조하기 위한 방법 및 이 방법이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체
JP6327271B2 (ja) * 2015-04-17 2018-05-23 株式会社デンソー 熱交換器
US9807906B2 (en) * 2015-07-20 2017-10-31 Asia Vital Components Co., Ltd. Liquid-cooling device and system thereof
EP3352216B1 (en) * 2015-09-18 2021-11-10 T.RAD Co., Ltd. Laminated type heat sink
CA2911450A1 (fr) * 2015-11-06 2017-05-06 Beaule, Claude Methode et systeme de recuperation d`energie d`echange d`air de batiments
US10739085B2 (en) * 2016-07-11 2020-08-11 T.Rad Co., Ltd. Laminated heat sink core
US10578367B2 (en) * 2016-11-28 2020-03-03 Carrier Corporation Plate heat exchanger with alternating symmetrical and asymmetrical plates
JP6735664B2 (ja) * 2016-12-28 2020-08-05 昭和電工株式会社 液冷式冷却装置用放熱器およびその製造方法
US11171057B2 (en) * 2016-12-30 2021-11-09 Intel Corporation Semiconductor fin design to mitigate fin collapse
DE112017007265T5 (de) * 2017-03-16 2019-11-28 Mitsubishi Electric Corporation Kühlsystem

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019102505A (ja) 2019-06-24
CN109990639A (zh) 2019-07-09
US20190162483A1 (en) 2019-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6663899B2 (ja) 冷却装置
JP6247090B2 (ja) 液冷式冷却装置および液冷式冷却装置用放熱器の製造方法
US20140091453A1 (en) Cooling device and semiconductor device
JP2010203694A (ja) 液冷式冷却装置
BRPI0413194B1 (pt) Trocador de calor, especialmente radiador para óleo de veículos automotores
ES2493565T3 (es) Aparato de refrigeración para cuerpo en movimiento
US20210102760A1 (en) Heat sink
JP3201784U (ja) コンピュータの演算装置用の冷却装置
JP2017069518A (ja) 冷却器
JP6917230B2 (ja) 放熱器およびこれを用いた液冷式冷却装置
JP6157887B2 (ja) 冷却装置
US1821434A (en) Cooling fin for internal combustion engines
JP6932632B2 (ja) 液冷式冷却装置
JP5084527B2 (ja) ヒートシンクおよび電気機器
JP2011040554A (ja) 液冷式冷却装置
US20130327512A1 (en) Heat exchanger
JP2010210202A (ja) 熱交換体
JP7139656B2 (ja) 冷却装置
JP2012182411A (ja) 発熱体冷却装置および発熱体冷却方法
JP2013128051A (ja) インバータ回路の冷却装置
TWI749730B (zh) 流體轉向散熱器
JP2019079908A (ja) 冷却装置及びこれを備えた半導体モジュール
JP2022016079A (ja) 冷却ユニット
JP2017069522A (ja) コールドプレート
JP2006278735A (ja) 冷却装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180727

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190730

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190930

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200204

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200217

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6663899

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150