WO2010010826A1 - 熱交換器及びその製造方法 - Google Patents

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WO2010010826A1
WO2010010826A1 PCT/JP2009/062701 JP2009062701W WO2010010826A1 WO 2010010826 A1 WO2010010826 A1 WO 2010010826A1 JP 2009062701 W JP2009062701 W JP 2009062701W WO 2010010826 A1 WO2010010826 A1 WO 2010010826A1
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heat exchanger
fins
protrusions
plate
flow path
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PCT/JP2009/062701
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正裕 森野
靖治 竹綱
寛史 井下
啓仁 松井
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トヨタ自動車株式会社
株式会社日本自動車部品総合研究所
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/02—Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers
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    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
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    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger in which a flow path is formed by a plurality of linear fins arranged in parallel and dissipates heat from a heating element by flowing a refrigerant through the flow path.
  • the present invention relates to a heat exchanger having a flow path for generating a refrigerant flow and a manufacturing method thereof.
  • FIG. 16 is sectional drawing which looked at the heat exchanger described in the literature in the plane direction.
  • the heat exchanger 100 includes a flow path for a refrigerant flowing from the supply port 102 to the discharge port 103 in a case 101 in which a supply port 102 and a discharge port 103 are formed.
  • a flow path is formed by a plurality of fins 111, and the flow path is further divided into first, second, and third fin groups 201, 202, and 203 that are divided into three in the linear direction.
  • a plurality of fins 111 are arranged in parallel in the horizontal direction.
  • the fins 111 are on the same straight line, thereby forming a plurality of straight flow paths. Yes.
  • the straight flow path is interrupted between the fin groups 201 to 203, and the joining portions 105 and 106 are formed.
  • isolation fins 112, 112 are provided between a plurality of fins 111 arranged side by side, and a flow path 107 wider than the fins 111 is formed.
  • adjacent separation fins 112 are connected to each other to close the flow path.
  • semiconductor elements as heating elements are arranged in nine sections separated by the separation flow paths 107 formed by the merging portions 105 and 106 and the separation fins 112, respectively.
  • the refrigerant flowing from the supply port 102 flows through the straight flow path formed by the fins 111, and mixes at the merging portions 105 and 106 to make the flow distribution uniform, and further flows downstream.
  • the flow path constituted by the fins is straight like the heat exchanger 100, the flow of the refrigerant becomes a laminar flow. Therefore, while the flow is faster in the central portion of the flow path, the flow is slower in the boundary layer in contact with the fin 111, the heat of the heating element transmitted to the fin is not easily dissipated, and the cooling performance does not increase. there were.
  • the refrigerant in order for the refrigerant to efficiently dissipate heat from the fins, it is considered effective to disrupt the boundary layer by disturbing the flow of the refrigerant.
  • the cross flow path by the merge portions 105 and 106 as in the heat exchanger 100 is not sufficient.
  • an object of the present invention is to provide a heat exchanger having a new structure for efficiently cooling a heating element and a method for manufacturing the same in order to solve such a problem.
  • a plurality of standing fins formed in a straight line are arranged in parallel with a certain interval, and a gap between adjacent fins is arranged above and below the standing direction of the fin.
  • a plurality of channels formed by being closed by the upper plate and the lower plate, and one or both of the upper plate and the lower plate have protrusions protruding into the channels.
  • a plurality of them are formed in the longitudinal direction.
  • the heat exchanger includes a fin member in which the plurality of fins are integrally formed with a base that constitutes one of the upper plate and the lower plate, and a fin member joined to the fin from the opposite side of the base. It is preferable that the upper plate or the lower plate, which is the other of the upper plate and the lower plate, is formed and the protrusions are formed on the base or the lower plate.
  • the fin member is preferably formed by extrusion molding.
  • the protrusion is preferably formed by press working.
  • the heat exchanger is arranged such that the protrusions moving back and forth in the longitudinal direction of the flow path are arranged at an interval so that a decrease in cooling performance caused between the protrusions does not fall below a predetermined reference value. Preferably there is.
  • the protrusions formed in the adjacent flow paths are arranged in a staggered manner when the plurality of protrusions are viewed in a direction orthogonal to the flow paths.
  • a plurality of standing fins formed in a straight line are arranged in parallel at a predetermined interval, and a gap between adjacent fins is defined between the fins.
  • a manufacturing method for manufacturing a heat exchanger having a plurality of flow paths closed by an upper plate and a lower plate arranged above and below in a standing direction, and constitutes one of the upper plate and the lower plate A fin member processing step for forming a fin member with the plurality of fins upright with respect to the base by extrusion molding, and a press against the base plate of the fin member or the contact plate constituting the other of the upper plate or the lower plate. It has a projection forming process of forming the plurality of projections, and a bonding process of bonding the contact plate against the fin from the opposite side of the base.
  • the protrusion forming step a punch is pressed into the base or the contact plate from the opposite side of the flow path surface, and the material is pushed out to the flow path surface side to form the protrusion. It is preferred that In the above heat exchanger manufacturing method, when the protrusion is formed on the base in the protrusion forming step, it is preferable to insert a plate-like support member into a gap between adjacent fins to support the fin. . Further, in the above heat exchanger manufacturing method, in the fin member processing step, a fin member having a convex portion continuous in the extrusion direction is formed in a gap between adjacent fins, and in the projection forming step, the extrusion is performed. It is preferable that a press plate divided and formed in a direction is inserted into the gap, and the protrusions are crushed to leave the divided portions to form the protrusions.
  • the heat exchanger of the present invention the refrigerant flowing in the flow path is disturbed by the protrusions and destroys the boundary layer in contact with the fins, so that the refrigerant deprived of heat from the fins goes downstream without stagnation. Cooling performance is improved by flowing smoothly. Therefore, even if the heat generation density is increased by a small heating element, it is possible to cope with the improvement of the cooling performance as compared with the conventional case.
  • the heat exchanger which only provides a protrusion in the flow path which consists of a linear fin can simplify the structure and process, and can suppress process cost. In particular, by adopting a manufacturing method in which the fin member is formed by extrusion molding and the protrusion is formed on the base or the plate by pressing, mass production becomes possible, and a heat exchanger can be provided at low cost. .
  • FIG. 1 is a perspective view showing a heat exchanger according to the present embodiment.
  • a plurality of fins 11 are disposed in a main body 2 formed in a cylindrical shape, and a plurality of flow paths 3 communicated from an inflow side opening 21 of the main body 2 to an opposite discharge side opening. Is formed.
  • the refrigerant is poured from the direction indicated by the arrow Q, and penetrates from the inflow side opening 21 to the opposite discharge side opening.
  • FIG. 1 shows the heat exchanger 1 in which the inflow side opening 21 and the discharge side opening opposite to the main body 2 are largely opened, but each is not shown in a closed state when used.
  • the refrigerant supply pipe is connected to a supply pump for sending the refrigerant to the heat exchanger 1 at a constant pressure
  • the refrigerant discharge pipe is connected to a tank for collecting the refrigerant discharged from the heat exchanger 1.
  • the receiving plate 13 having a U-shaped cross section is fitted with the abutment plate 14 on the release side above the drawing to form a cylindrical main body 2.
  • the fin member 10 which comprises the some flow path 3 is inserted in the main body 2.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a structure in which the receiving frame 13 is removed from the heat exchanger 1 shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a perspective view showing the fin member 10 from which the contact plate 14 is further removed. It is.
  • the fin member 10 is formed integrally with a plurality of fins 11 protruding on a base 12.
  • the base 12 is a rectangular flat plate, and a plurality of fins 11 are erected in the orthogonal direction.
  • the plurality of fins 11 are all the same height and are formed with a length equal to the dimension of the base 12, and adjacent ones are arranged in parallel.
  • Such a fin member 10 is put in the receiving frame 13 without play and is covered with a contact plate 14 so as to be abutted against the tip of the fin 11.
  • the assembled fin member 10 In the heat exchanger 1, the assembled fin member 10, the receiving frame 13 and the contact plate 14 are joined together by welding.
  • the gaps between the adjacent fins 11 are thus surrounded by the base plate 12 of the lower plate and the contact plate 14 of the upper plate, and a plurality of parallel flow paths 3 are configured.
  • the fin 11 located at both ends of the fin member 10 forms a gap between the standing wall plate of the receiving frame 13 and the gap is the flow path 3 surrounded by the base 12 and the contact plate 14. Yes.
  • the flow path 3 formed by the fins 11 is a straight flow path.
  • the cooling capacity cannot be demonstrated. Therefore, in the heat exchanger 1 of the present embodiment, a configuration that disturbs the flow of the refrigerant is provided in the flow path 3. That is, a protrusion 23 is formed on the contact plate 14 constituting the flow path 3, and this is an obstacle to the refrigerant flowing in the flow path 3.
  • the protrusions 23 exist on the opposite side of the holes 25 shown in FIG. 2 formed on the contact plate 14, and a plurality of protrusions 23 are formed at predetermined intervals in the longitudinal direction and the lateral direction of the contact plate 14. Specifically, when the abutting plate 14 is assembled as the heat exchanger 1 as shown in FIG. 1, it enters between the adjacent fins 11 and a plurality of protrusions are formed in a single flow path 3 at regular intervals. It is formed to exist.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the flow of the refrigerant in a certain flow path 3. Since the flow path 3 constituted by the fins 11 is a straight line, the flow of the refrigerant becomes a laminar flow if it remains as it is, and the same problem as in the conventional case arises. However, in the present embodiment, the presence of the protrusions 23 disturbs the flow of the refrigerant, destroys the boundary layer that comes into contact with the fins 11 during laminar flow, and efficiently dissipates the heat of the fins 11. It is possible.
  • FIG. 5 is a graph showing the results of a cooling performance test performed by flowing a refrigerant through the flow path 3.
  • the horizontal axis shows the flow path position showing a certain range in the flow path 3, and the vertical axis shows the cooling performance (heat transfer coefficient).
  • the flow path positions p1, p2, and p3 shown on the horizontal axis are positions where the protrusions 23 exist, and the refrigerant flows in the direction from p1 to p3.
  • the cooling capacity required to dissipate the heat of the heating element is set as the reference value s, and the position of the protrusion 23 is determined so that the heat transfer coefficient does not decrease below that. That is, the distance between the protrusions 23 is determined so that the plurality of protrusions 23 arranged in the longitudinal direction of the flow path 3 rise before the value of the heat transfer coefficient indicated by the graph k falls below the reference value s. .
  • the distance between the protrusions 23 varies depending on the size of the flow path 3, the supply flow rate of the refrigerant, the height of the protrusions 23, or the amount of heat generated by the heating element.
  • the protrusion 23 is also one that causes pressure loss by hindering the flow of the refrigerant. Therefore, in consideration of the capability of the supply pump and the like, the protrusion 23 is formed by 1/3 of the height of the flow path 3 in this embodiment.
  • a heat spreader 6 for heat diffusion is affixed to the abutting plate 14, and a plurality of semiconductor elements 7 as heating elements are orderly arranged thereon. Pasted side by side.
  • the semiconductor element 7 used in the inverter or the like generates heat, the heat is transmitted to the heat spreader 6 and diffused, and further transmitted from the main body 2 to the fins 11 inside.
  • the refrigerant is supplied into the main body 2 from the inflow side opening 21 and flows to the opposite discharge side opening. Therefore, the heat transferred to the fin 11 is taken away by the refrigerant flowing while in contact with the fin 11, and heat radiation is performed.
  • the coolant flowing in the flow path 3 is disturbed by the protrusions 23 and the boundary layer in contact with the fins 11 is destroyed. Since the protrusions 23 are arranged at a predetermined interval, the refrigerant always flows in the flow path 3 in a state of being stirred, and the refrigerant that has deprived of heat is efficiently flowed downstream, particularly as shown in FIG. The cooling performance is maintained above the reference value s. Therefore, according to the heat exchanger 1, even if the semiconductor element 7 is downsized and the heat generation density is increased, it is possible to cope with the fact that the cooling capacity is remarkably improved as compared with the conventional one. In addition, the heat exchanger 1 in which the protrusions 23 are simply provided in the flow path 3 including the straight fins 11 has a simple configuration, and the number of parts can be reduced, so that the cost can be suppressed.
  • the fin member 10 constituting the heat exchanger 1 is formed by extrusion molding.
  • the fin member 10 aluminum having a good heat transfer coefficient is used as the material, and the melted material is extruded from a mold that integrally molds the plurality of fins 11 and the base 12.
  • a long fin member having a length of several meters is used. It is formed.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing a part of the processing steps of the fin member 10.
  • the extruded long fin member 10L is transported to the press apparatus shown in the drawing as it is immediately after the extrusion and cut.
  • the long fin member 10L is integrally formed with the long fin 11L standing up with respect to the long base 12L, and then conveyed in the pushing direction F as shown in that state.
  • the extruded long fin member 10L immediately after molding is soft because the material has a certain amount of heat, and is sent to the cutting press device 50 in that state for cutting.
  • the cutting press device 50 is provided with a lower die (not shown) that supports the long base 12L below, and a plate-like upper die 51 that is arranged perpendicular to the extrusion direction F and is lowered toward the lower die.
  • the upper mold 51 is a flat plate having a constant thickness, and the lower end is formed flat.
  • a pair of fin restraining jigs 53 and 53 are provided at a position sandwiching the upper die 51 so that the fin 11 does not buckle or fall down due to the pressing force of the upper die 51.
  • a plurality of plate-like support protrusions 55 are formed on the fin holding jigs 53 and 53 so as to enter between the plurality of fins 11.
  • the long fin member 10L formed by extrusion molding is temporarily stopped in the middle.
  • tool 53, 53 is inserted in the clearance gap between the long fins 11L with respect to the long fin member 10L, and the long fin 11L is supported from both surfaces side one by one.
  • the upper die 51 is lowered between the fin holding jigs 53 and 53, whereby the plurality of long fins 11L are cut at a time, and the long base 12L is also cut at the same position. In this cutting step, such cutting is performed at a constant interval with respect to the long long fin member 10L, and a plurality of fin members 10 are continuously taken out.
  • the receiving frame 13 is similarly formed by extrusion and cutting.
  • the plate 14 has a plurality of protrusions 23 formed at predetermined positions on a flat plate cut out from an aluminum plate having a predetermined thickness to a predetermined size. And formation of the protrusion 23 with respect to the flat plate is performed by press work.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a protrusion pressing device for forming protrusions.
  • the protrusion 23 of the heat exchanger 1 has a triangular shape, the shape of the protrusion 23 is not limited as long as it fulfills its function.
  • the protrusions formed by the protrusion pressing device 60 shown in FIG. 8 are cylindrical and have different shapes.
  • the protrusions 23 will be described in the same manner as that shown in FIG.
  • a die 62 is provided in a receiving mold below the flat plate 14X, and a die hole 61 having a circular cross section is formed in the die 62.
  • the upper pressing die is provided with a stopper 63 that presses the flat plate 14X by a spring (not shown).
  • a guide hole 64 is formed through the stopper 63, and a cylindrical punch 65 is inserted therethrough. ing.
  • the diameter of the punch 65 is larger than the diameter of the die hole 61. 8 shows only a part of the structure for forming one protrusion 23, but the entire protrusion pressing device 60 can form a predetermined number of protrusions 23 on the flat plate 14X at a time. A plurality of similar configurations are provided.
  • the flat plate 14X is positioned between the die 62 and the stopper 63, and then the punch 65 of the guide hole 64 is press-fitted into the flat plate 14X. At that time, the punch 65 is press-fitted halfway without penetrating the flat plate 14X.
  • the material on the surface of the flat plate 14X is pulled by the punch 65 around the processing at the time of press-fitting, but the displacement is suppressed by the stopper 63 and the flat surface is maintained to some extent.
  • the material is pushed into the die hole 61 to form a cylindrical projection 23.
  • a predetermined number of protrusions 23 are formed on the flat plate 14X by pressing, and the contact plate 14 is formed by a single processing.
  • the long fin member 10L immediately after extrusion molding is cut by the press device 50 to form the fin member 10, so that it is a large amount in a short time compared with casting or the like.
  • the fin member 10 can be produced.
  • the processing time can be shortened by omitting the reheating step.
  • the abutment plate 14 since the projections 23 are formed on the flat plate 14X by pressing with the projection press 60, mass production is possible by simplifying the machining operation and shortening the machining time. Therefore, the heat exchanger 1 itself can be provided at low cost by reducing the component cost of the heat exchanger 1.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a structure in which the receiving frame 13 is removed from the heat exchanger configured similarly to that shown in FIG.
  • the fin member 30 and the contact plate 34 are assembled to the receiving frame 13 shown in FIG. 1 to constitute a heat exchanger.
  • a plurality of orthogonal fins 31 are integrally formed on a base 32, and protrusions 33 are formed in gaps between the fins 31 arranged in parallel at regular intervals.
  • the illustrated protrusion 33 is located in a flow path formed by a gap between the fin 31 and the receiving frame 13.
  • a plurality of protrusions 33 are formed at predetermined intervals along the longitudinal direction in the flow path 3 so that the cooling performance can maintain the reference value s as shown in FIG.
  • the contact plate 34 of the present embodiment is a flat plate.
  • a protrusion may be formed on the plate 34 in this embodiment, and a heat exchanger in which protrusions exist above and below the flow path 3 may be configured. If the positions of the protrusions are alternately arranged in the longitudinal direction, the cooling performance at a high level can be expected to be maintained.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the processing steps for forming the protrusions 33 of the fin member 30 in a simplified manner.
  • the fin member 30 is formed in the same manner as the fin member 10 cut from the long fin member 10L.
  • the film is further conveyed to a pressing process for forming protrusions, where protrusions 33 are formed on the base 32.
  • the protrusion pressing device is provided with a pressing die 72 having a plurality of punches 71 below the base 32 and a receiving die 74 for receiving a pressing load.
  • the receiving die 74 has a plurality of support protrusions 73 corresponding to the intervals of the fins 31 so that the fins 31 do not buckle or fall down due to the load from the pressing die 72. Therefore, the fin member 30 is supported by inserting the fin 31 between the support protrusions 73 and abutting the tip of the fin 31 against the receiving die 74.
  • a punch 71 of a pressing die 72 is pressed against the base 32 against such a fin member 30, and a material deformed by the press-fitting of the punch 71 is pushed out between the fins 31 to form a projection 33. Is done.
  • a protrusion 23 (see FIG. 2) is formed along each flow path 3, but the protrusion 23 is also linear in a direction orthogonal to the flow path 3. Are lined up.
  • the distance between the fins 11 is shortened for reasons such as improving the cooling performance, the distance between the protrusions 23 is also shortened.
  • the punches that form the protrusions 23 are larger in size than the protrusions 23, so that adjacent punches interfere with each other.
  • the distance between the protrusions 23 is short, there is a problem that the flatness of the contact plate 14 is deteriorated. For example, as shown in FIG.
  • a plurality of protrusions 23 arranged in a direction orthogonal to the fins 11 are arranged in a staggered manner as shown in FIG.
  • the distance between adjacent protrusions 23 can be widened to avoid interference between punches, and it is possible to provide a heat exchanger with improved cooling performance by reducing the distance between fins 11.
  • the distance between the holes 25 is increased as in the case of the protrusion 23, the flatness can be prevented from being deteriorated.
  • an insulating sheet is joined to the surface in which the hole 25 is formed, the flatness for that purpose can be ensured.
  • the protrusion pressing device is shown in FIG. 8, but in addition to this, an extrusion protrusion pressing device as shown in FIG. 12 may be used.
  • a die 82 is provided in a receiving mold below the flat plate 14X, and a hole 81 corresponding to the protrusion mold is formed in the die 82.
  • the upper pressing die is provided with a stopper 83 for pressing the flat plate 14X by a spring (not shown).
  • a guide hole 84 is formed through the stopper 83, and a cylindrical punch 85 having a sharp tip is inserted therein.
  • the apparatus of the present embodiment is for the case where the punch 85 is smaller than the hole 81 and forms the projection 23 having a relatively large size.
  • the projection pressing device 60 shown in FIG. 8 is suitable for forming a projection having a small size.
  • 12 shows only a part of the structure for forming one protrusion 23, the protrusion pressing device 80 is similar in that a predetermined number of protrusions 23 can be formed on the flat plate 14X at a time. A plurality of configurations are provided.
  • the protrusions formed by the protrusion pressing device 80 shown in FIG. 12 are trapezoidal and have a shape different from that shown in FIG.
  • the flat plate 14X is positioned between the die 82 and the stopper 83, and then the punch 85 of the guide hole 84 is press-fitted into the flat plate 14X.
  • the punch 85 is pushed in until the tip reaches the hole 81.
  • the material on the surface of the flat plate 14X is pulled by the punch 85 around the processing, but the displacement is suppressed by the stopper 83 and the flat surface is maintained to some extent.
  • the material is pushed into the hole 81 and a trapezoidal protrusion 23 is formed.
  • a predetermined number of protrusions 23 are formed on the flat plate 14X by pressing, and the contact plate 14 is formed by a single processing.
  • a method of processing the protrusion by press molding shown in FIG. 13 will be described.
  • a long fin member is formed by extrusion molding, and a fin member is obtained by cutting to a predetermined length therefrom.
  • the protrusion is formed by press molding shown in FIG. 13 with respect to the fin member.
  • the fin member 40 extruded in the present embodiment has a shape shown in FIG. That is, the fins 41 stand upright at regular intervals with respect to the base 42, and a convex part 43 having a trapezoidal cross section is formed between the fins 41 constituting the flow path.
  • the convex portion 43 is continuous in the longitudinal direction like the fins 41.
  • the protrusion pressing device 90 includes a lower mold 91 that supports the fin member 40 on the lower side, and an upper mold 92 for forming the protrusion.
  • the upper die 92 is constituted by press plates 95, 96, and 97 that enter the gap 45 between the adjacent fins 41.
  • the pair of press plates 95, 96, and 97 are arranged in a straight line along the single gap 45, and a dividing portion 98 is formed between them.
  • a plurality of press plates 95, 96, and 97 are prepared so as to sandwich the fin 41, and are arranged in parallel as shown in the figure.
  • all the press plates 95, 96, and 97 are shown in an independent state, they are configured so as to integrally transmit a press load by one pressurizing means.
  • the upper die 92 is lowered with respect to the fin member 40 having the cross section shown in FIG. 14, and the press plates 95, 96, 97 enter the gap 45 so as to sandwich the fin 41. Then, when the upper die 92 is lowered as it is, the convex portion 43 is crushed by pressurization of the press plates 95, 96, and 97. At that time, only the portion of the divided portion 98 between the press plates 95, 96, and 97 remains without being crushed, and the projection 46 is formed as shown in FIG. Therefore, according to the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to form the protrusion 46 with a simple mold without requiring a complicated mold processing apparatus for forming the protrusion. Therefore, it becomes possible to reduce the processing cost of the heat exchanger by suppressing the cost of the processing apparatus.

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Abstract

　本願発明は、発熱体を効率よく冷却する新たな構造の熱交換器及びその製造方法を提供するものであって、その熱交換器１は、直線状に形成された複数の起立したフィン１１が一定の間隔をあけて平行に並べられ、隣り合うフィン１１同士の隙間が当該フィン１１の起立方向の上下に配置された上板１４及び下板１２によって閉じられてできた複数の流路３を有するものであって、上板１４及び下板１２の一方又は双方には、流路３内に突き出る突起２３が、各流路３の長手方向に複数形成されたものである。

Description

熱交換器及びその製造方法
　本発明は、平行に並べられた複数の直線形状のフィンによって流路が形成され、その流路に冷媒を流すことによって発熱体からの熱を放散させる熱交換器に関し、特に、放熱効果を高める冷媒の流れを生じさせる流路をもった熱交換器及びその製造方法に関する。
　ハイブリッド自動車等には、モータを駆動するインバータに半導体素子が用いられており、それを冷却する水冷式の熱交換器が採用されている。半導体素子を搭載するインバータは、より高出力が求められる一方で小型化や軽量化の要求が厳しくなってきているため、放熱効果に優れた熱交換器が求められている。下記特許文献１には、冷却性能を向上させた従来の熱交換器が記載されている。図１６は、同文献に記載された熱交換器を平面方向に見た断面図である。
　熱交換器１００は、供給ポート１０２と排出ポート１０３が形成されたケース１０１内に、その供給ポート１０２から排出ポート１０３へと流れる冷媒の流路が構成されている。この熱交換器１００では、複数のフィン１１１によって流路が形成され、更に流路は直線方向に３分割された第１、第２、第３フィン群２０１，２０２，２０３が構成されている。フィン群２０１～２０３は、いずれも横方向に複数のフィン１１１が平行に配置され、フィン群２０１～２０３同士では、フィン１１１が同一直線上にあって、これにより直線流路が複数形成されている。ただし、その直線流路は各フィン群２０１～２０３の間で途切れ、合流部１０５，１０６が形成されている。
　また、熱交換器１００には、横に並んだ複数のフィン１１１の間に隔離フィン１１２，１１２が設けられ、フィン１１１同士よりも広い流路１０７が形成されている。なお、第３フィン群２０３では、隣り合う離隔フィン１１２同士がつながって流路を閉じている。そして、この熱交換器１００には、合流部１０５，１０６および離隔フィン１１２による離隔流路１０７によって区切られた９区画に、発熱体である半導体素子がそれぞれ配置されている。なお、熱交換器１００は、供給ポート１０２から流入した冷媒がフィン１１１による直線流路を流れ、合流部１０５，１０６で混ざり合って流量配分を均一にしながら、更に下流へと分岐して流れる。
特開２００７－３３５５８８号公報
　ところで、フィンによって構成される流路が熱交換器１００のように直線である場合、冷媒の流れは層流になってしまう。そのため、流路中央部分では流れが速くなる一方、フィン１１１と接触する境界層では流れが遅くなってしまい、フィンに伝えられた発熱体の熱は放散され難く、冷却性能が上がらないという問題があった。この点、冷媒がフィンからの熱を効率よく放散させるには、冷媒の流れを乱して境界層を破壊することが有効であると考えられる。しかし、熱交換器１００のように合流部１０５，１０６による横流路では十分ではなかった。
　近年、半導体素子の小型化によって発熱密度が増大し、インバータなどに使用される熱交換器に対して冷却性能の向上が求められ、フィンをオフセットさせるなどした流路の熱交換器が提案されている。しかし、そうした熱交換器は、加工が複雑になってコストを上げてしまう問題があった。特に、鋳造などによってフィン部材を形成する場合、加工コストがかかって熱交換器自体が高価なものになってしまう他、フィンの微細加工が困難なため冷却性能の向上も望めなかった。
　そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、発熱体を効率よく冷却する新たな構造の熱交換器及びその製造方法を提供することを目的とする。
　本発明の一態様における熱交換器は、直線状に形成された複数の起立したフィンが一定の間隔をあけて平行に並べられ、隣り合うフィン同士の隙間が当該フィンの起立方向の上下に配置された上板及び下板によって閉じられてできた複数の流路を有するものであって、前記上板及び下板の一方又は双方には、前記流路内に突き出る突起が、前記各流路の長手方向に複数形成されたものであることを特徴とする。
　また、上記の熱交換器は、前記上板又は下板の一方を構成するベースに対して前記複数のフィンが一体に形成されたフィン部材と、前記ベースの反対側から前記フィンに対して接合される前記上板又は下板の他方を構成する当板とを有し、そのベース又は当板に対して前記突起が形成されたものであることが好ましい。
　また、上記の熱交換器は、前記フィン部材が押出成形によって形成されたものであることが好ましい。
　また、上記の熱交換器は、前記突起がプレス加工によって形成されたものであることが好ましい。
　また、上記の熱交換器は、前記流路の長手方向に前後する突起が、当該突起の間で生じる冷却性能の低下が、所定の基準値を下回らないようにした間隔で配置されたものであることが好ましい。
　また、上記の熱交換器は、前記複数の突起を前記流路と直交する方向に見た場合に、隣り合う流路に形成された突起が千鳥状に配置されたものであることが好ましい。
　一方、本発明の別の態様における熱交換器の製造方法は、直線状に形成された複数の起立したフィンが一定の間隔をあけて平行に並べられ、隣り合うフィン同士の隙間が当該フィンの起立方向の上下に配置された上板及び下板によって閉じられてできた複数の流路を有する熱交換器を製造するための製造方法であって、前記上板又は下板の一方を構成するベースに対して前記複数のフィンが起立したフィン部材を押出成形によって形成するフィン部材加工工程と、前記フィン部材のベース、又は前記上板若しくは下板の他方を構成する当板に対し、プレスによって前記複数の突起を形成する突起形成工程と、前記ベースの反対側から前記フィンに対して前記当板を当てて接合する接合工程とを有することを特徴とする。
　また、上記の熱交換器の製造方法は、前記突起形成工程において、前記ベース又は当板に対して流路面の反対側からパンチが圧入され、流路面側に素材が押し出されて前記突起が形成されることが好ましい。
　また、上記の熱交換器の製造方法は、前記突起形成工程でベースに対して突起を形成する場合、隣り合うフィン同士の隙間に板状の支持部材を挿入してフィンを支持することが好ましい。
　また、上記の熱交換器の製造方法は、前記フィン部材加工工程において、隣り合うフィン同士の隙間に前記押出し方向に連続した凸部を有するフィン部材を形成し、前記突起形成工程では、前記押出し方向に分割形成されたプレス板が前記隙間に挿入され、分割部分を残して前記凸部を押し潰して前記突起を形成することが好ましい。
　よって、本発明の熱交換器によれば、流路を流れる冷媒が突起によって流れが乱され、フィンと接する境界層を破壊するので、フィンから熱を奪った冷媒が停滞することなく下流へとスムーズに流れることによって冷却性能が向上する。従って、小型の発熱体によって発熱密度が増大したとしても、従来に比べて冷却性能が向上したことで対応が可能になる。また、直線のフィンからなる流路に突起を設けるだけの熱交換器は、その構成及び加工が単純化され、加工コストを抑えることができる。特に、フィン部材を押出成形によって形成し、そのベースや当板にプレスによって突起を形成する製造方法をとることで、量産化が可能になり、熱交換器を安価に提供することが可能になる。
熱交換器の実施形態を示した斜視図である。 図１の熱交換器から受フレームを外した構造を示した斜視図である。 図１の熱交換器を構成するフィン部材を示した斜視図である。 図１の熱交換器の流路内における冷媒の流れを模式的に示した図である。 熱交換器の流路内に冷媒を流して行った冷却性能試験の結果をグラフにして示した図である。 実施形態の熱交換器について使用状態を示した斜視図である。 熱交換器を構成するフィン部材の一加工工程を示した概念図である。 突起を形成するための突起用プレス装置を示した断面図である。 熱交換器の他の実施形態について受フレームを外した構造を示した斜視図である。 図９のフィン部材に突起を形成するための加工工程を簡略化して示した模式図である。 流路内の突起について一の配置例を示した平面図である。 突起を形成するための突起用プレス装置を示した断面図である。 プレス成形による突起の加工方法を示した図である。 図１３の方法によって突起を形成する、押出成形直後のフィン部材の形状を示した図である。 図１３の方法によって突起が形成されたフィン部材を示した図である。 従来の熱交換器を示した平面の断面である。
　次に、本発明に係る熱交換器及びその製造方法の一実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。図１は、本実施形態の熱交換器を示した斜視図である。
　この熱交換器１は、筒状に形成された本体２内に複数のフィン１１が配置され、本体２の流入側開口部２１から、反対の排出側開口部へと連通した複数の流路３が形成されている。熱交換器１の本体２は、例えば矢印Ｑで示す方向から冷媒が流し込まれるものであり、その流入側開口部２１から、反対の排出側開口部へと貫通している。
　なお、図１には、本体２に流入側開口部２１と反対側の排出側開口部とが大きく開口した熱交換器１が示されているが、使用時には閉じた状態でそれぞれが不図示の冷媒供給管または冷媒排出管に接続される。そして、冷媒供給管には、冷媒を熱交換器１に対して一定の圧力で送り込む供給ポンプが接続され、冷媒排出管には、熱交換器１から排出された冷媒を回収するタンクが接続される。
　ところで、本実施形態の熱交換器１は、断面がコの字の受フレーム１３に対し、図面上方の解放側に当板１４が嵌め合わされ、筒形状の本体２が形成されている。そして、本体２の中には、複数の流路３を構成するフィン部材１０が挿入されている。ここで、図２は、図１に示す熱交換器１から受フレーム１３を外した構造を示した斜視図であり、図３は、更に当板１４を外したフィン部材１０を示した斜視図である。
　フィン部材１０は、ベース１２上に複数のフィン１１が突設して一体に形成されたものでる。ベース１２は矩形の平板であり、それに対して複数のフィン１１が直交方向に起立して形成されている。複数のフィン１１は、全てが同じ高さであって、且つベース１２の寸法と等しい長さで形成され、隣り合うもの同士が平行に並べられている。こうしたフィン部材１０は、受フレーム１３内にガタ無く入れられ、そのフィン１１の先端に突き当てられるように当板１４が被せられる。熱交換器１は、組み付けられたフィン部材１０、受フレーム１３及び当板１４が溶接によって接合されて一体になっている。
　この熱交換器１には、こうして隣り合うフィン１１同士の隙間が下板のベース１２と上板の当板１４によって囲まれ、平行な複数の流路３が構成されている。なお、フィン部材１０の両端に位置するフィン１１は、受フレーム１３の起立した壁板との間に隙間を形成し、その隙間がベース１２と当板１４によって囲まれた流路３となっている。
　そこで、熱交換器１に対し図１の矢印Ｑで示す方向から冷媒が流し込まれると、その流入側開口部２１から本体２内に入った冷媒は、フィン１１によって仕切られた各流路３に分かれて流れる。その際、本実施形態の熱交換器１は、フィン１１によって形成された流路３が直線流路であるため、そのままでは前記従来例と同様に冷媒の流れが層流になってしまい、十分な冷却能力を発揮させることができない。よって、本実施形体の熱交換器１では、冷媒の流れを乱す構成が流路３内に設けられている。すなわち、流路３を構成する当板１４に対して突起２３が形成され、それが流路３内を流れる冷媒の障害物となっている。
　突起２３は、当板１４に形成された図２に示す穴２５の反対側に存在し、当板１４の縦方向及び横方向に所定の間隔で複数形成されている。具体的には、当板１４が図１に示すように熱交換器１として組み付けられた際、隣り合うフィン１１の間に入り込み、１本の流路３内に一定の間隔で複数の突起が存在するように形成されている。
　ここで図４は、ある流路３内における冷媒の流れを模式的に示した図である。フィン１１によって構成される流路３は直線であるため、そのままであれば冷媒の流れが層流になり、従来と同様の問題が生じる。しかし、本実施形態では、突起２３が存在することによって冷媒の流れが乱され、層流の際に生じる、フィン１１と接触する境界層が破壊され、フィン１１の熱を効率良く放散することを可能にしている。
　そして、特に本実施形態の熱交換器１では、冷却性能を維持するため、一つの流路３内に複数形成された突起２３が特定の間隔で配置されている。図５は、流路３内に冷媒を流して行った冷却性能試験の結果を示したグラフである。横軸には流路３内のある範囲を取り出して示した流路位置を示し、縦軸には冷却性能（熱伝達率）を示している。横軸に示した流路位置ｐ１，ｐ２，ｐ３が突起２３の存在する位置であり、冷媒はｐ１からｐ３の方向に流れている。
　図５のグラフからは、流路３を冷媒が流れることによる冷却性能が、一定ではなく波形に変化し、流路内の位置によって熱伝達率が異なることが分かる。特にグラフｋは、突起２３が存在するｐ１，ｐ２，ｐ３の手前から上昇し始め、その直後でピーク値を得るが、その後徐々に下降している。これは、突起２３によって冷媒の流れが乱され、その冷媒がフィン１１から熱を奪って効率良く流れるからであり、一方で、突起２３から離れるに従って冷媒の流れが再び層流へと近づき、フィン１１との境界層の流れが停滞し易くなるからであると考えられる。
　そこで本実施形態では、発熱体の熱を放散させるのに要求される冷却能力を基準値ｓとして設定し、それ以下に熱伝達率が下がらないように突起２３の位置が決定されている。つまり、流路３の長手方向に並んだ複数の突起２３は、グラフｋで示される熱伝達率の値が基準値ｓを下回る手前で上昇するように、突起２３同士の距離が決められている。なお、突起２３同士の距離は、流路３の大きさや冷媒の供給流量、突起２３の高さ、或いは発熱体の発熱量などによって変化する。また、突起２３は、冷媒の流れを妨げて圧損を生じさせるものでもあるため、供給ポンプの能力などを考慮し、本実施形態では流路３の高さの１／３で形成されている。
　次に、こうした熱交換器１は、使用に当たって、例えば図６に示すように熱拡散のためのヒートスプレッダ６が当板１４に貼り付けられ、その上に発熱体である複数の半導体素子７が整然と並べて貼り付けられる。そして、インバータなどに使用される半導体素子７が発熱すると、その熱はヒートスプレッダ６に伝わって拡散され、更に本体２から内部のフィン１１へと伝えられる。本体２内には流入側開口部２１から冷媒が供給され、反対の排出側開口部へと流れている。従って、フィン１１に伝えられた熱は、そのフィン１１に接しながら流れる冷媒によって奪われ、放熱が実行される。
　このとき流路３を流れる冷媒は、突起２３によって流れが乱され、フィン１１と接する境界層が破壊される。突起２３が所定の間隔で配置されているため、流路３内では常に冷媒が攪拌された状態で流れ、熱を奪った冷媒が効率良く下流へと流され、特に、図５に示すように冷却性能が基準値ｓ以上で維持されている。
　そのため、熱交換器１によれば、半導体素子７が小型化して発熱密度が増大したとしても、従来に比べて冷却能力が格段に向上したことにより対応が可能になった。また、直線のフィン１１からなる流路３に突起２３を設けるだけの熱交換器１は、その構成が単純であり、部品点数も少なくなったことでコストを抑えることが可能になった。
　更に、本実施形態では、こうした冷却効果の高い熱交換器１の製造に当たり、その加工コストを低減し、熱交換器１自体を安価に提供することを可能にした。そこで次に、熱交換器１の製造方法について説明する。
　先ず、熱交換器１を構成するフィン部材１０は押出成形によって形成される。フィン部材１０には、熱伝達率の良いアルミが材料として使用され、融解した材料が複数のフィン１１やベース１２を一体成形する成形型から押し出され、例えば数ｍの長さのロングフィン部材が形成される。ここで、図７は、フィン部材１０の加工工程の一部を示した概念図である。
　押出成形されたロングフィン部材１０Ｌは、押出成形直後にそのまま図示するプレス装置に搬送されて切断される。ロングフィン部材１０Ｌは、ロングベース１２Ｌに対してロングフィン１１Ｌが起立した状態で一体成形され、その後、その状態のまま図示するように押出し方向Ｆへと搬送される。押出成形された成形直後のロングフィン部材１０Ｌは、材料がある程度熱をもっているため柔らかく、その状態で切断用プレス装置５０へと送られて切断が行われる。
　切断用プレス装置５０は、ロングベース１２Ｌを下方で支える不図示の下型と、押出し方向Ｆに直交して配置され、下型に向けて下ろされる板状の上型５１とが設けられている。上型５１は、一定の厚みをもった平板であって下端が平らに形成されている。そして、上型５１の押圧力によってフィン１１が座屈したり倒れてしまわないように、上型５１を挟んだ位置に一対のフィン抑え治具５３，５３が設けられている。フィン抑え治具５３，５３は、複数あるフィン１１の間に入り込むように板状の支持突起５５が複数形成されている。
　そこで、押出成形によって形成されたロングフィン部材１０Ｌは、途中で搬送が一旦止められる。そして、そのロングフィン部材１０Ｌに対し、そのロングフィン１１Ｌ同士の隙間にフィン抑え治具５３，５３の支持突起５５が挿入され、１枚毎にロングフィン１１Ｌが両面側から支えられる。次いで、フィン抑え治具５３，５３の間を上型５１が下降し、それによって複数のロングフィン１１Ｌが一度に切断され、更にロングベース１２Ｌも同じ位置で切断される。この切断工程では、このような切断が長尺のロングフィン部材１０Ｌに対して一定間隔で行われ、複数のフィン部材１０が連続して取り出される。なお、受フレーム１３も同じように押出成形と切断によって形成される。
　次に、当板１４の加工について説明する。当板１４は、一定厚のアルミ板から所定の大きさに切り出された平板に対し、複数の突起２３が所定の位置に形成されたものである。そして、その平板に対する突起２３の形成がプレス加工によって行われる。図８は、突起を形成するための突起用プレス装置を示した断面図である。
　ところで、熱交換器１の突起２３は三角形をしているが、その機能を果たすものであれば突起２３の形状は限定されない。図８で示す突起用プレス装置６０で形成される突起は円柱状であって形状が異なるが、ここでは図２に示すものと同じく突起２３として説明する。
　突起用プレス装置６０は、平板１４Ｘを挟んだ下方の受け型にダイス６２が設けられ、そのダイス６２には断面円形のダイス孔６１が形成されている。一方、上方の押し型には、不図示のバネによって平板１４Ｘを押さえ付けるストッパー６３が設けられ、そのストッパー６３には案内孔６４が貫通して形成され、そこへ円柱形状のパンチ６５が挿入されている。なお、パンチ６５の直径は、ダイス孔６１の直径より大きく形成されている。そして、図８には一つの突起２３を形成する一部の構成のみを示しているが、突起用プレス装置６０全体では、平板１４Ｘに対して一度に所定数の突起２３が形成できるように、同様の構成が複数設けられている。
　突起形成工程では、平板１４Ｘがダイス６２とストッパー６３に挟まれて位置決めされ、その後、案内孔６４のパンチ６５がその平板１４Ｘに対して圧入される。その際、パンチ６５は、平板１４Ｘを貫通することなく途中まで圧入される。圧入時の加工周辺では、パンチ６５によって平板１４Ｘ表面の素材が引っ張られるが、ストッパー６３によってズレが抑えられて平面がある程度保たれる。一方、パンチ６５の反対側では、ダイス孔６１内へ素材が押し出されて円柱形状の突起２３が形成される。平板１４Ｘに対しては、プレス加工によって所定数の突起２３が形成され、一度の加工で当板１４がつくられる。
　本実施形態の熱交換器の製造方法によれば、押出成形直後のロングフィン部材１０Ｌをプレス装置５０によって切断してフィン部材１０を形成するようにしたので、鋳造などに比べて短時間に大量のフィン部材１０を生産することができるようになった。特に、押出成形直後の材料が柔らかい段階で切断するため、再加熱工程を省くことによって加工時間の短縮が可能になった。また、当板１４に関しても、平板１４Ｘに対して突起用プレス６０によるプレス加工で突起２３を形成するため、加工作業の単純化および、加工時間の短縮によって大量生産が可能となった。従って、熱交換器１の部品コストの低減により、熱交換器１自体を安価に提供することが可能になった。
　続いて、前記実施形態の熱交換器やその製造方法に関する変形例について説明する。
　前記実施形態の熱交換器１は、当板１４側に突起２３を形成したが、図９に示すようにフィン部材３０に対して突起３３を形成するようにしてもよい。図９は、図１に示すものと同様に構成された熱交換器から、受フレーム１３を外した構造を示した斜視図である。本実施形態では、このフィン部材３０と当板３４が図１に示す受フレーム１３に対して組み付けられ熱交換器が構成される。
　フィン部材３０は、ベース３２上に直交した複数のフィン３１が一体に形成され、一定の間隔で平行に配置されたフィン３１の隙間に突起３３が形成される。なお、図示されている突起３３は、フィン３１と受フレーム１３の隙間によってできる流路に位置するものである。そして、突起３３は、図５に示すように冷却性能が基準値ｓを維持できるように、流路３内の長手方向に沿って所定の間隔で複数形成されている。一方で、本実施形態の当板３４は平板である。ただし図示はしないが、本実施形態でも当板３４に突起を形成し、流路３の上下において突起が存在する熱交換器を構成してもよい。突起の位置を長手方向に上下交互ずらせて配置すれば、高いレベルでの冷却性能の維持が期待できる。
　次に、熱交換器の製造方法について、特に突起３３を有するフィン部材３０の加工について説明する。図１０は、フィン部材３０の突起３３を形成する加工工程を簡略化して示した模式図である。フィン部材３０は、図７に示すように、ロングフィン部材１０Ｌから切断されたフィン部材１０と同様にして形成される。その後、更に突起形成用のプレス工程へと搬送され、そこでベース３２に突起３３が形成される。
　突起用プレス装置は、ベース３２の下側に複数のパンチ７１を有する押し型７２と、プレス荷重を受ける受け型７４とが設けられている。受け型７４は、押し型７２からの荷重によってフィン３１が座屈したり倒れてしまわないように、フィン３１の間隔に対応して複数の支持突起７３が形成されている。そこで、フィン部材３０は、フィン３１が支持突起７３の間に挿入され、更にフィン３１の先端が受け型７４に突き当てられて支持される。そうしたフィン部材３０に対しては、押し型７２のパンチ７１がベース３２に押し当てられ、そのベース３２には、パンチ７１の圧入によって変形した素材がフィン３１の間に押し出されて突起３３が形成される。
　ところで、図１に示す熱交換器１では、各流路３毎に沿って突起２３（図２参照）が形成されているが、その突起２３は、流路３と直交する方向にも直線状に並んでいる。この場合、冷却性能を向上させる等の理由によってフィン１１同士の距離が短くなると、突起２３同士の距離も縮まってしまう。すると、突起２３に対して、その各突起２３を形成するパンチの方がサイズが大きいため、隣り合うパンチ同士が干渉してしまう問題があった。また、突起２３同士の距離が短いと、当板１４の平面度が悪化するという問題があった。例えば、図２に示すように、当板１４に突起２３を形成する際、穴２５の周りには、パンチの圧入によって素材が引っ張られて多少の凹みが生じる。そのため、穴２５同士の距離が近くなると、穴２５の周りの凹みが重なりあって変形を大きくしてしまう。
　そこで、フィン１１の距離が狭くなる場合には、図１１に示すように、フィン１１に直交する方向に並んだ複数の突起２３を千鳥状に配置させる。これにより、隣り合う突起２３同士の距離が広くなってパンチ同士の干渉を回避することができ、フィン１１の距離を狭くした冷却性能を向上させた熱交換器の提供が可能になる。また、突起２３と同様に穴２５同士の距離も離れるため、平面度の悪化を防止することができる。なお、穴２５が形成される面には絶縁シートが接合されるが、そのための平面度が確保できる。
　次に、流路に位置する突起の加工について説明する。突起の加工には、図８に突起用プレス装置を示したが、この他にも図１２に示すような押出し加工の突起用プレス装置であってもよい。この突起用プレス装置８０は、平板１４Ｘを挟んだ下方の受け型にダイス８２が設けられ、そのダイス８２には突起の型に合わせた穴８１が形成されている。一方、上方の押し型には、不図示のバネによって平板１４Ｘを押さえ付けるストッパー８３が設けられている。そのストッパー８３には案内孔８４が貫通して形成され、そこへ先端を鋭角にした円柱形状のパンチ８５が挿入されている。
　本実施形態の装置は、パンチ８５が穴８１より小さく、比較的大きいサイズの突起２３を形成する場合のものである。これに対して図８に示した突起用プレス装置６０は、小さいサイズの突起を形成するのに適している。そして、図１２でも一つの突起２３を形成する一部の構成のみを示しているが、突起用プレス装置８０は、平板１４Ｘに対して一度に所定数の突起２３が形成できるように、同様の構成が複数設けられている。なお、図１２で示す突起用プレス装置８０で形成される突起は台形であって、図２に示すものと形状が異なるが、ここでも突起２３として説明する。
　突起用プレス装置８０では、平板１４Ｘがダイス８２とストッパー８３に挟まれて位置決めされ、その後、案内孔８４のパンチ８５がその平板１４Ｘに対して圧入される。パンチ８５は、その先端が穴８１に達する位置まで押し込まれている。このとき、加工周辺では、パンチ８５によって平板１４Ｘ表面の素材が引っ張られるが、ストッパー８３によってズレが抑えられて平面がある程度保たれる。一方、反対側では、穴８１内へ素材が押し出され、台形の突起２３が形成される。平板１４Ｘに対しては、プレス加工によって所定数の突起２３が形成され、一度の加工で当板１４がつくられる。
　続いて、図１３に示したプレス成形による突起の加工方法について説明する。本実施形態では、押出成形によってロングフィン部材が形成され、そこから所定の長さに切断してフィン部材が得られる。そして、そのフィン部材に対して図１３に示すプレス成形によって突起が形成される。本実施形態で押出成形されたフィン部材４０は、その長手方向断面が図１４に示す形状をしている。すなわち、ベース４２に対して一定の間隔でフィン４１が直交して起立し、更に流路を構成するフィン４１の間には、断面が台形の凸部４３が形成されている。凸部４３は、フィン４１と同様に長手方向に連続している。
　突起用プレス装置９０は、フィン部材４０を下側で支える下型９１と、突起を形作るための上型９２とによって構成されている。上型９２は、隣り合うフィン４１同士の隙間４５に入り込むプレス板９５，９６，９７によって構成されたものである。一組のプレス板９５，９６，９７は、一本の隙間４５に沿って一直線上に配置され、互いの間には分割部９８が形成されている。そして、各プレス板９５，９６，９７は、フィン４１を挟むように複数用意され、図示するようにそれぞれが平行になって配置されている。なお、全てのプレス板９５，９６，９７は独立した状態で示しているが、これらは一体となって一の加圧手段によるプレス荷重を伝達するよう構成されている。
　そこで、突起用プレス装置９０は、図１４に示す断面のフィン部材４０に対し、上型９２が下降し、プレス板９５，９６，９７がフィン４１を挟み込むようにして隙間４５内に入り込む。そして、上型９２がそのまま下降することによって、凸部４３がプレス板９５，９６，９７の加圧によって押し潰される。その際、プレス板９５，９６，９７の間の分割部９８の部分だけが潰されずに残り、図１５に示すように突起４６が形成される。
　よって、本実施形態の製造方法によれば、突起を形成する複雑な型の加工装置を必要とせず、単純な型によって突起４６の形成が可能になった。そのため、加工装置のコストを抑えることにより、熱交換器の加工コストも下げることが可能になった。
　以上、本発明に係る熱交換器及びその製造方法について実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
１　　熱交換器
２　　本体
３　　流路
６　　ヒートスプレッダ
７　　半導体素子
１０　フィン部材
１１　フィン
１２　ベース
１３　受フレーム
１４　当板
２３　突起
５０　切断用プレス装置
６０　突起用プレス装置
６２　ダイス
６３　ストッパー
６５　パンチ
 
 
 
 

Claims (10)

  1. 　直線状に形成された複数の起立したフィンが一定の間隔をあけて平行に並べられ、隣り合うフィン同士の隙間が当該フィンの起立方向の上下に配置された上板及び下板によって閉じられてできた複数の流路を有する熱交換器において、
    　前記上板及び下板の一方又は双方には、前記流路内に突き出る突起が、前記各流路の長手方向に複数形成されたものであることを特徴とする熱交換器。
  2. 請求項１に記載する熱交換器において、
    　前記上板又は下板の一方を構成するベースに対して前記複数のフィンが一体に形成されたフィン部材と、前記ベースの反対側から前記フィンに対して接合される前記上板又は下板の他方を構成する当板とを有し、そのベース又は当板に対して前記突起が形成されたものであることを特徴とする熱交換器。
  3. 請求項２に記載する熱交換器において、
    　前記フィン部材は押出成形によって形成されたものであることを特徴とする熱交換器。
  4. 請求項３に記載する熱交換器において、
    　前記突起はプレス加工によって形成されたものであることを特徴とする熱交換器。
  5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載する熱交換器において、
    　前記流路の長手方向に前後する突起は、当該突起の間で生じる冷却性能の低下が、所定の基準値を下回らないようにした間隔で配置されたものであることを特徴とする熱交換器。
  6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載する熱交換器において、
    　前記複数の突起を前記流路と直交する方向に見た場合に、隣り合う流路に形成された突起が千鳥状に配置されたものであることを特徴とする熱交換器。
  7. 　直線状に形成された複数の起立したフィンが一定の間隔をあけて平行に並べられ、隣り合うフィン同士の隙間が当該フィンの起立方向の上下に配置された上板及び下板によって閉じられてできた複数の流路を有する熱交換器を製造するための製造方法において、
    　前記上板又は下板の一方を構成するベースに対して前記複数のフィンが起立したフィン部材を押出成形によって形成するフィン部材加工工程と、
    　前記フィン部材のベース、又は前記上板若しくは下板の他方を構成する当板に対し、プレスによって前記複数の突起を形成する突起形成工程と、
    　前記ベースの反対側から前記フィンに対して前記当板を当てて接合する接合工程とを有することを特徴とする熱交換器の製造方法。
  8. 請求項７に記載する熱交換器の製造方法において、
    　前記突起形成工程は、前記ベース又は当板に対して流路面の反対側からパンチが圧入され、流路面側に素材が押し出されて前記突起が形成されることを特徴とする熱交換器の製造方法。
  9. 請求項８に記載する熱交換器の製造方法において、
    　前記突起形成工程でベースに対して突起を形成する場合、隣り合うフィン同士の隙間に板状の支持部材を挿入してフィンを支持するようにしたことを特徴とする熱交換器の製造方法。
  10. 請求項７に記載する熱交換器の製造方法において、
    　前記フィン部材加工工程は、隣り合うフィン同士の隙間に前記押出し方向に連続した凸部を有するフィン部材を形成し、
    　前記突起形成工程では、前記押出し方向に分割形成されたプレス板が前記隙間に挿入され、分割部分を残して前記凸部を押し潰して前記突起を形成することを特徴とする熱交換器の製造方法。
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