WO2011158329A1 - 熱交換器、及び複数のフィン部材の製造方法 - Google Patents

熱交換器、及び複数のフィン部材の製造方法 Download PDF

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WO2011158329A1
WO2011158329A1 PCT/JP2010/060125 JP2010060125W WO2011158329A1 WO 2011158329 A1 WO2011158329 A1 WO 2011158329A1 JP 2010060125 W JP2010060125 W JP 2010060125W WO 2011158329 A1 WO2011158329 A1 WO 2011158329A1
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flow direction
fin member
heat exchanger
mold
fin
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PCT/JP2010/060125
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建部　勝彦
栄作 垣内
正裕 森野
智裕 竹永
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トヨタ自動車株式会社
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    • B21D13/00—Corrugating sheet metal, rods or profiles; Bending sheet metal, rods or profiles into wave form
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • F28F2215/00—Fins
    • F28F2215/04—Assemblies of fins having different features, e.g. with different fin densities

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger in which a plurality of fin members capable of improving a heat transfer coefficient are assembled, and in particular, a plurality of fin members having alternating ridges and valleys are arranged in a flow direction in which a refrigerant flows.
  • the present invention relates to a heat exchanger and a method for manufacturing a plurality of fin members.
  • the shape of the first fin member 310, the shape of the second fin member 320, and the shape of the third fin member 330 are the same.
  • the third valley portion 332) is vertically symmetrical.
  • the position of the first peak portion 311 and the first valley portion 312 is a longitudinal direction of the fin member by a predetermined amount with respect to the position of the second peak portion 321 and the second valley portion 322.
  • the positions of the second peak portion 321 and the second valley portion 322 are shifted in the longitudinal direction of the fin member by a predetermined amount with respect to the positions of the third peak portion 331 and the third valley portion 332.
  • the refrigerant collides with the standing part 323 of the second fin member 320 and also collides with the standing part 333 of the third fin member 330, thereby disturbing the flow of the refrigerant.
  • the refrigerant flow becomes turbulent, and the refrigerant easily flows in the vicinity of the standing portion 323 and the standing portion 333, and heat is efficiently taken from the second fin member 320 and the third fin member 330. That is, when the refrigerant reaches the second fin member 320 and the third fin member 330, the heat transfer coefficient is improved.
  • the fin member 300 is assembled to the case of the heat exchanger.
  • the following method causes the following problems.
  • the first method first, three fin members having the same shape alternately having crests and troughs are prepared. Subsequently, the three fin members are arranged so that the positions of the peaks and the valleys are shifted. Thereafter, in order to match the positions of both ends of the three fin members, the end portions of the fin members are cut. Finally, three fin members whose positions at both ends are matched are assembled to the case of the heat exchanger. In this method, as described above, the end portion of the fin member must be cut. Accordingly, the number of manufacturing steps increases and the waste of material is large, so that the heat exchanger is not an inexpensive configuration.
  • the second method first, three fin members having the same shape alternately having crests and troughs are prepared, and a heat exchanger case having a stepped portion (positioning mechanism) is prepared. And three fin members are assembled
  • a step positioning mechanism
  • the present invention provides a heat exchanger having a low-cost configuration in which a plurality of fin members that can improve the heat transfer rate and do not need to cut end portions are assembled.
  • the purpose is to do. Furthermore, it aims at providing the manufacturing method of the several fin member which can improve the productivity of the several fin member mentioned above while being able to manufacture the several fin member mentioned above cheaply.
  • a plurality of fin members having alternating ridges and valleys in an orthogonal direction orthogonal to the flow direction in which the refrigerant flows are arranged in the flow direction.
  • the plurality of fin members are arranged such that the position of the top portion of each peak and the position of the bottom of each valley overlap in the flow direction, and the peaks before and after the flow direction
  • the said trough parts are characterized by being formed so that the width dimension of the said orthogonal direction may each differ.
  • a top portion of each peak and a bottom portion of each valley are formed in a curved shape, and the peaks before and after the flow direction are formed. It is preferable that the portions and the valleys are formed so that the curvature of the top portion and the curvature of the bottom portion are different from each other.
  • a width dimension of the peak portion in front of the flow direction is smaller than a width dimension of the peak portion in the rear of the flow direction, and the valley in front of the flow direction. It is preferable that the width dimension of a part is larger than the width dimension of the said trough part behind the said flow direction.
  • a width dimension of the peak portion in front of the flow direction is larger than a width dimension of the peak portion in the rear of the flow direction, and the valley in front of the flow direction. It is preferable that the width dimension of a part is smaller than the width dimension of the said trough part behind the said flow direction.
  • the manufacturing method of the several fin member in the 2nd aspect of this invention is a manufacturing method of the several fin member in the 1st aspect of this invention, Comprising: The 1st metal mold
  • die has the width dimension of the said convex part, and the width dimension of the said recessed part. It is preferable that they are formed differently.
  • the top part which is a curve shape is formed in the convex part of the said 1st metal mold
  • the concave portions of the mold and the second mold each have a curved bottom part, and at least one of the first mold and the second mold has a curvature of the top part. And the curvature of the bottom portion are preferably different.
  • the heat exchanger of the present invention when the plurality of fin members are viewed from the flow direction in which the refrigerant flows, the peaks and valleys before and after the flow direction are perpendicular to the flow direction. The dimensions are different from each other. For this reason, whenever a refrigerant
  • the plurality of fin members are arranged such that the position of the top portion of each peak and the position of the bottom portion of each valley overlap in the flow direction. For this reason, it is possible to assemble a plurality of fin members whose positions at both ends coincide with each other without cutting the end portions of the plurality of fin members, and to configure the heat exchanger at low cost. it can.
  • die) is used for the heat exchanger of this invention by one press work.
  • a plurality of fin members to be used are manufactured at the same time. Therefore, since the cost of the mold is low and the number of manufacturing steps is small, the above-described plurality of fin members can be manufactured at low cost, and the productivity of the above-described plurality of fin members can be improved.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing a relationship among a first fin member, a second fin member, and a third fin member when viewed from line III-III in FIG. 2. It is the figure which showed the relationship between the 1st fin member and 2nd fin member which were shown in FIG. It is the figure which showed the relationship between the 2nd fin member and 3rd fin member which were shown in FIG. It is the perspective view which showed the lower mold
  • FIG. 7 is an enlarged front view of the lower die, the upper die, and three long plate members shown in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a front view showing a state in which the three long plate members shown in FIG. 7 are pressed. It is the figure by which the manufactured 1st fin member, the 2nd fin member, and the 3rd fin member were arranged on the same plane.
  • transformation embodiment it is the front view which showed the state by which the three long board
  • transformation embodiment it is the front view which showed the relationship between a lower mold
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a relationship among a first fin member, a second fin member, and a third fin member in the related art.
  • FIG. 1 is a view showing a state in which the heat exchanger 1 of the present embodiment is connected to the semiconductor element 3 through the insulating substrate 2.
  • the heat exchanger 1 cools heat generated by switching of the semiconductor element 3.
  • the first fin member 10, the second fin member 20, and the third fin member 30 are disposed in the case 40.
  • the case 40 has a refrigerant supply pipe 41 on the front wall 40a and a refrigerant discharge pipe 42 on the rear wall 40b, with the flow direction in which the refrigerant flows (hereinafter referred to as “flow direction”) as the front-rear direction.
  • a supply pump that feeds the refrigerant into the case 40 at a constant pressure is connected to the refrigerant supply pipe 41, and a tank that collects the refrigerant discharged from the case 40 is connected to the refrigerant discharge pipe 42.
  • the case 40 is sealed by an upper lid 43, and the insulating substrate 2 is soldered on the upper lid 43.
  • the first fin member 10, the second fin member 20, and the third fin member 30 form a flow path in which the refrigerant mainly flows in the front-rear direction in the case 40, as shown in FIG.
  • the fin members 10, 20, and 30 are arranged in parallel, the first fin member 10 is arranged in front of the second fin member 20, and the second fin member 20 is the third fin member 30. It is arranged in front of.
  • Each fin member 10, 20, 30 is made of aluminum having good thermal conductivity and has a plate thickness of about 1 mm.
  • board thickness of each fin member 10,20,30 can be changed suitably.
  • the first fin member 10 has first peak portions 11 and first valley portions 12 alternately in a direction orthogonal to the flow direction and the vertical direction (hereinafter referred to as “orthogonal direction”), and the second fin member 20.
  • the 3rd fin member 30 has the 3rd peak part 31 and the 3rd trough part 32 alternately in the orthogonal direction.
  • Each fin member 10, 20, 30 is formed to have the same length in the orthogonal direction (left-right direction in FIG. 1), and between the left wall 40 c of the case 40 and the right wall 40 d of the case 40. It is formed to be the same as the length.
  • the fin members 10, 20, and 30 are assembled without play between the left wall 40 c of the case 40 and the right wall 40 d of the case 40. Note that the left wall 40c and the right wall 40d of the case 40 extend perpendicularly to the lower wall 40e of the case 40, and the fin members 10 and 20 are placed on the wall surfaces of the left wall 40c and the right wall 40d of the case 40. , 30 is not provided with a positioning mechanism for adjusting the position.
  • the fin members 10, 20, and 30 are formed so that the lengths in the vertical direction are the same.
  • the peak 11a, 21a, 31a of each peak part 11,21,31 of each fin member 10,20,30 is brazed to the upper cover 43, and each trough part 12 of each fin member 10,20,30 is shown.
  • 22, 32 are brazed to the lower wall 40e of the case 40 at the lowest points 12a, 22a, 32a.
  • heat is taken away from the fin member when the refrigerant flows through the flow path formed by the fin member.
  • the flow of the refrigerant becomes a laminar flow, and the refrigerant hardly flows in the vicinity of the surface of the fin member. For this reason, in this case, heat is not efficiently removed from the fin member.
  • the flow of the refrigerant is disturbed, the flow of the refrigerant becomes a turbulent flow, and the refrigerant easily flows near the surface of the fin member. For this reason, in this case, heat is efficiently removed from the fin member.
  • the shape of the first fin member 10, the shape of the second fin member 20, and the shape of the third fin member 30 are slightly different so that the refrigerant flow is disturbed.
  • the shape of each fin member 10, 20, 30 will be described in detail.
  • FIG. 3 is a view partially showing a relationship among the first fin member 10, the second fin member 20, and the third fin member 30 when viewed from the flow direction.
  • FIG. 4 is a view partially showing the relationship between the first fin member 10 and the second fin member 20 when viewed from the flow direction.
  • FIG. 5 is a view partially showing the relationship between the second fin member 20 and the third fin member 30 when viewed from the flow direction.
  • each fin member 10, 20, 30, each mountain portion 11, 21, 31 is formed symmetrically with respect to the vertices 11 a, 21 a, 31 a, and each valley portion 12, 22 and 32 are formed symmetrically with respect to the lowest points 12a, 22a and 32a.
  • each peak part 11,21,31 of each fin member 10,20,30 has top part 11b, 21b, 31b which is curvilinear shape, and standing part 11c, 21c and 31c are formed.
  • bottom portions 12b, 22b, and 32b, which are curved, and standing portions 12c, 22c, and 32c are formed in the valley portions 12, 22, and 32 of the fin members 10, 20, and 30, respectively.
  • the standing portions 11c, 21c, 31c of the mountain portions 11, 21, 31 and the rising portions 12c, 22c, 32c of the valley portions 12, 22, 32 are respectively formed continuously.
  • These standing portions 11c, 21c, 31c, 12c, 22c, and 32c are linearly shown in FIGS. 4 and 5, but are actually slightly curved, and
  • the rising portions 11c, 21c, 31c and the rising portions 12c, 22c, 32c of the valley portions 12, 22, 32 are curved in opposite directions.
  • the heat transfer coefficient of the heat exchanger 1 is improved by the difference between the shape of the first fin member 10 and the shape of the second fin 20 member.
  • the apex 11a of the first peak 11 and the apex 21a of the second peak 21 coincide with the flow direction.
  • the top part 11b of the 1st peak part 11 and the top part 21b of the 2nd peak part 21 have overlapped with the flow direction, the curvature of the top part 11b of the 1st peak part 11 is the 2nd peak part 21. It is larger than the curvature of the top portion 21b.
  • the standing part 11c of the 1st peak part 11 and the standing part 21c of the 2nd peak part 21 have overlapped with the flow direction, the standing part 11c of the 1st peak part 11 stands upright of the 2nd peak part 21. It is formed inside the portion 21c.
  • the width dimension X1 of the first peak portion 11 in the orthogonal direction is smaller than the width dimension X2 of the second peak portion 21 in the orthogonal direction.
  • the above-described width dimensions X1 and X2 are obtained by cutting one of the peaks 11 and 21 from the vertices 11a and 21a in an orthogonal direction at an arbitrary height H and the other of the cut ends. The length between the ends.
  • the lowest point 12a of the first valley 12 and the lowest point 22a of the second valley 22 coincide with the flow direction.
  • the curvature of the bottom part 12b of the 1st trough part 12 is the 2nd trough part 22. It is smaller than the curvature of the bottom portion 22b.
  • the standing part 12c of the 1st trough part 12 and the standing part 22c of the 2nd trough part 22 have overlapped with the flow direction
  • the standing part 12c of the 1st trough part 12 has stood up of the 2nd trough part 22.
  • the width dimension Y1 of the first valley portion 12 in the orthogonal direction is larger than the width dimension Y2 of the second valley portion 22 in the orthogonal direction.
  • the width dimensions Y1 and Y2 described above were cut from one of the cut ends when the valleys 12 and 22 were cut from the lowest points 12a and 22a in an orthogonal direction at an arbitrary height h. It is the length between the other end.
  • the first peak portion 11 and the second peak portion 21 are formed and the first valley portion 12 and the second valley portion 22 are formed, it flows in the vicinity of the outer surface of the first peak portion 11.
  • the refrigerant collides with the second peak portion 21, and the refrigerant flow is disturbed.
  • the refrigerant flowing in the vicinity of the inner surface of the first valley portion 12 collides with the second valley portion 22, and the refrigerant flow is disturbed.
  • the refrigerant flow becomes turbulent, and the refrigerant easily flows in the vicinity of the surfaces of the second peak portion 21 and the second valley portion 22, and heat is efficiently taken away from the second fin member 20. That is, in this heat exchanger 1, the heat transfer coefficient is improved when the refrigerant reaches the second fin member 20 from the first fin member 10.
  • the heat transfer coefficient of the heat exchanger 1 is improved by the difference between the shape of the second fin member 20 and the shape of the third fin member 30.
  • the apex 21a of the second peak 21 and the apex 31a of the third peak 31 coincide with the flow direction.
  • the top part 21b of the 2nd peak part 21 and the top part 31b of the 3rd peak part 31 have overlapped with the flow direction, the curvature of the top part 21b of the 2nd peak part 21 is the 3rd peak part 31. It is larger than the curvature of the top portion 31b.
  • the rising portion 21 c of the second peak portion 21 and the rising portion 31 c of the third peak portion 21 overlap in the flow direction, but the rising portion 21 c of the second peak portion 21 is raised from the third peak portion 31. It is formed inside the portion 31c.
  • the width dimension X2 of the second peak portion 21 in the orthogonal direction is smaller than the width dimension X3 of the third peak portion 31 in the orthogonal direction.
  • the above-mentioned width dimension X3 cuts the 3rd peak part 31 in the orthogonal direction at arbitrary height H from the apex 31a, it is between one end cut and the other end cut. Length.
  • the lowest point 22a of the first valley portion 22 and the lowest point 32a of the third valley portion 32 coincide with the flow direction.
  • the curvature of the bottom part 22b of the 2nd trough part 22 is the 3rd trough part 32. It is smaller than the curvature of the bottom portion 32b.
  • the rising portion 22 c of the second trough portion 22 and the rising portion 32 c of the third trough portion 32 overlap in the flow direction, but the rising portion 22 c of the second trough portion 22 rises from the third trough portion 32.
  • the width dimension Y2 of the second valley portion 22 in the orthogonal direction is larger than the width dimension Y3 of the third valley portion 32 in the orthogonal direction.
  • the above-described width dimension Y3 is obtained by cutting the third trough portion 32 from the lowest point 32a in an orthogonal direction at an arbitrary height h and between the cut one end and the other cut end. It is the length between.
  • the second peak portion 21 and the third peak portion 31 are formed and the second valley portion 22 and the third valley portion 32 are formed, it flows in the vicinity of the outer surface of the second peak portion 21.
  • the refrigerant collides with the third peak 31 and the refrigerant flow is disturbed.
  • the refrigerant flowing in the vicinity of the inner surface of the second valley portion 22 collides with the third valley portion 32, and the flow of the refrigerant is disturbed.
  • the refrigerant flow becomes turbulent, and the refrigerant easily flows in the vicinity of the surfaces of the third peak portion 31 and the third valley portion 32, and heat is efficiently taken away from the third fin member 30. That is, in this heat exchanger 1, the heat transfer coefficient is improved when the refrigerant reaches the third fin member 30 from the second fin member 20.
  • all the three fin members 10, 20, 30 have the same length in the orthogonal direction as the length between the left wall 40 c of the case 40 and the right wall d of the case 40 as described above. It is formed to be. All three fin members 10, 20, 30 are arranged in the flow direction in the case 40, the positions of the top portions 11 b, 21 b, 31 b of the peaks 11, 21, 31 and the valleys 12, 22, 32. The bottom portions 12b, 22b, and 32b are arranged so that the positions thereof overlap each other.
  • the positions of both ends coincide with each other without cutting the end portions of the fin members 10, 20, and 30.
  • the fin members 10, 20, 30 can be assembled to the case 40. That is, it is possible to prevent an increase in assembling steps and prevent waste of materials.
  • the heat exchanger 1 of the present invention as described above, the three fin members 10, 20, and 30 that can improve the heat transfer coefficient and do not need to cut end portions are provided in the case 40.
  • the heat exchanger 1 can be assembled at low cost because it can be easily assembled without play.
  • the first fin member 10, the second fin member 20, and the third fin member described above are performed by a single press using only a pair of molds (the lower mold 50 and the upper mold 60). 30 could be manufactured. Then, next, the manufacturing method of these fin members 10, 20, and 30 is demonstrated.
  • FIG. 6 shows a lower mold 50 as a first mold, an upper mold 60 as a second mold, and three long plate members 10A, 20A, and 30A interposed between the lower mold 50 and the upper mold 60.
  • the three long plate members 10A, 20A, and 30A are made of aluminum and have exactly the same shape. Further, the length in the longitudinal direction of the three long plate members 10A, 20A, 30A is the length between the left wall 40c of the case 40 and the right wall 40d of the case 40 after being pressed. It is set to be.
  • FIG. 7 is a plan view when viewed from a direction (hereinafter referred to as “orthogonal direction”) perpendicular to the direction of pressing and the longitudinal direction of the long plate members 10A, 20A, and 30A (hereinafter referred to as “longitudinal direction”). It is the figure which expanded partially the lower mold
  • the lower mold 50 has first convex parts 51 and first concave parts 52 alternately in the longitudinal direction
  • the upper mold 60 has second concave parts 61 and second convex parts 62 alternately in the longitudinal direction.
  • the lower die 50 and the upper die 60 have bisectors that bisect the first convex portion 51 and the second concave portion 61, respectively, and bisect the first concave portion 52 and the second convex portion 62.
  • the bisectors are arranged so as to coincide with each other. Therefore, the vertex 51a of the first convex portion 51 and the lowest point 61a of the second concave portion 61 pass through the bisector, and the lowest point 52a of the first concave portion 52 and the vertex 62a of the second convex portion 62 are bisected. Go through the line.
  • the first convex portion 51 and the second concave portion 61 form the ridges 11, 21, 31 of the fin members 10, 20, 30 described above by pressing. Moreover, the 1st recessed part 52 and the 2nd convex part 62 form the trough part 12,22,32 of each fin member 10,20,30 mentioned above by press work.
  • the first convex portion 51 and the second convex portion 62 are formed with apex portions 51b and 62b and rising portions 51c and 62c having a curved shape.
  • the first recess 52 and the second recess 61 are formed with curved bottom portions 52b and 61b and standing portions 52c and 61c.
  • the standing part 51c of the first convex part 51 and the standing part 52c of the first concave part 52 are parts formed continuously, and the standing part 61c of the second concave part 61 and the standing part 62c of the second convex part 62 are , The part formed continuously.
  • These standing portions 51c, 52c, 61c, and 62c are linearly shown in FIG. 7, but are actually slightly curved, and the rising portions 51c of the first convex portion 51 and the first concave portion 52 are raised.
  • the portion 52c is curved in the reverse direction, and the rising portion 61c of the second concave portion 61 and the rising portion 62c of the second convex portion 62 are curved in the reverse direction.
  • the curvature of the top portion 51 b of the first convex portion 51 is larger than the curvature of the bottom portion 61 b of the second concave portion 61. This is because when the three long plate members 10A, 20A and 30A are press-molded, the curvature of the top portion of the peak portion is made large, medium and small in the order of the long plate member 10A, the long plate member 20A and the long plate member 30A. Because. Further, the curvature of the bottom portion 52 b of the first concave portion 52 is smaller than the curvature of the top portion 62 b of the second convex portion 62.
  • the curvature of the bottom portion of the valley is made small, medium, and large in the order of the long plate member 10A, the long plate member 20A, and the long plate member 30A. Because. Further, the curvature of the top portion 51 b of the first convex portion 51 is larger than the curvature of the bottom portion 52 b of the first concave portion 52, and the curvature of the bottom portion 61 b of the second concave portion 61 is larger than the curvature of the top portion 62 b of the second convex portion 62. It is getting smaller.
  • the curvature described above is appropriately determined depending on the thickness and number of the long plate materials.
  • the first convex portion 51 The width dimension x1 is smaller than the width dimension y2 of the second recess 61, and the width dimension y1 of the first recess 52 is greater than the width dimension x2 of the second protrusion 62. Furthermore, the width dimension x1 of the first convex part 51 is smaller than the width dimension y1 of the first concave part 52, and the width dimension y2 of the second concave part 61 is larger than the width dimension x2 of the second convex part 62.
  • width dimensions x1 and x2 are obtained by cutting each of the convex portions 51 and 62 from the vertices 51a and 62a in the longitudinal direction at an arbitrary height I and the other end cut. The length between the ends.
  • the width dimensions y1 and y2 described above are such that when the recesses 52 and 61 are cut in the longitudinal direction at an arbitrary height I from the lowest points 52a and 61a, the cut one end and the other cut The length between the ends.
  • the width dimensions x1, x2, y1, and y2 described above are appropriately determined depending on the plate thickness and the number of the long plate materials.
  • the shape of the 1st convex part 51 and the shape of the 2nd convex part 62 are the same (congruent), and the shape of the 1st recessed part 52 and the shape of the 2nd recessed part 61 are the same. . Therefore, the lower mold 50 and the upper mold 60 can be configured by two molds having the same shape, and the lower mold 50 and the upper mold 60 can be configured at low cost.
  • the three long plate members 10 ⁇ / b> A, 20 ⁇ / b> A, and 30 ⁇ / b> A are disposed so as to overlap each other between the lower mold 50 and the upper mold 60.
  • the three long plate members 10 ⁇ / b> A, 20 ⁇ / b> A, and 30 ⁇ / b> A are simultaneously pressed by the lower die 50 and the upper die 60.
  • the first fin member 10, the second fin member 20, and the third fin member 30 are simultaneously manufactured by one press working.
  • the lengths of the manufactured fin members 10, 20, and 30 in the longitudinal direction are the same.
  • the shape of the 1st fin member 10 and the 3rd fin member 30 become the same,
  • the shape of the first valley 12 and the shape of the third peak 31 are the same.
  • the shape of the second peak portion 21 and the shape of the second valley portion 22 are the same.
  • the first manufacturing method includes a pair of molds for manufacturing only the first fin member 10, a pair of molds for manufacturing only the second fin member 20, and a pair of molds for manufacturing only the third fin member 30.
  • the first manufacturing method since it is necessary to prepare three pairs of molds, the cost of the molds is high.
  • the first fin member 10, the second fin member 20, and the third fin member 30 are integrally arranged in the flow direction by forming three rows of convex portions and concave portions in the mold.
  • the shape of the convex part and the concave part of the mold becomes complicated, so that the cost of the mold is high.
  • the manufacturing method of a plurality of fin members of the present invention only one pair of molds (the lower mold 50 and the upper mold 60) are used, and three sheets are obtained by a single press working. Fin members 10, 20, and 30 are manufactured. Moreover, since only one row of convex portions and concave portions is formed on the lower die 50 and the upper die 60, the shapes of the convex portions and concave portions of the lower die 50 and the upper die 60 are not complicated. Therefore, since the cost of the mold is low and the number of manufacturing steps is small, the three fin members 10, 20, and 30 can be manufactured at low cost, and the productivity of the three fin members 10, 20, and 30 can be improved. .
  • FIG. 10 is a view corresponding to FIG. 8 showing the first fin member 110, the second fin member 120, and the third fin member 130 manufactured using the lower mold 150 and the upper mold 160.
  • the first convex portion 151 of the lower mold 150 and the second convex portion 162 of the upper mold 160 are respectively formed with linear top portions 151 b and 162 b.
  • the first recessed portion 152 and the second recessed portion 161 of the upper mold 160 are respectively formed with bottom portions 152b and 161b having a linear shape.
  • the peak portions 111, 121, and 131 are each formed with a linear top portion, and in each of the valley portions 112, 122, and 132, A bottom portion having a linear shape is formed.
  • the other configurations of the first modified embodiment are the same as the configurations of the above-described embodiment, and thus description thereof is omitted.
  • the effect of 1st modified embodiment is the same as the effect of above-described embodiment, the description is abbreviate
  • FIG. 11 is a view corresponding to FIG. 7 showing the lower mold 250, the upper mold 260, and the three long plate members 210 ⁇ / b> A, 220 ⁇ / b> A, 230 ⁇ / b> A interposed between the lower mold 250 and the upper mold 260.
  • the shape of the first convex portion 251 and the shape of the first concave portion 252 are the same.
  • the curvature of the top portion 251b of the first convex portion 251 and the curvature of the bottom portion 252b of the first concave portion 252 are the same, and the width dimension x1 of the first convex portion 251 and the width dimension y1 of the first concave portion 252 are the same. It is.
  • the curvature of the bottom portion 261b of the second concave portion 261 is smaller than the curvature of the top portion 262b of the second convex portion 262, and the width dimension y2 of the second concave portion 261 is the width of the second convex portion 262. Greater than dimension x2.
  • the other configuration of the second modified embodiment is the same as the configuration of the above-described embodiment, and thus the description thereof is omitted. Moreover, since the effect of 2nd deformation
  • the heat exchanger which concerns on this invention, and the manufacturing method of the several fin member were demonstrated, this invention is not limited to this, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning.
  • the first fin member 10 is disposed in front of the second fin member 20, and the second fin member 20 is disposed in front of the third fin member 30.
  • positioning of the front-back direction (flow direction) of 20 and 30 is not limited to an above-described arrangement
  • the three fin members 10, 20, 30 are arranged in the case 40, but the number of fin members arranged in the case 40 can be changed as appropriate. Therefore, for example, when six fin members are arranged in the case 40, six fin members having different shapes may be arranged in the front-rear direction (flow direction), and the three fin members 10, 20, 30 may be arranged in the front-rear direction, and three fin members 10, 20, 30 may be arranged in the flow direction. Further, in this embodiment, the three fin members 10, 20, and 30 are manufactured at the same time using the lower mold 50 and the upper mold 60, but the number of fin members manufactured at the same time can be changed as appropriate.

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Abstract

熱交換器（１）には、冷媒が流れる流れ方向と直交する直交方向に山部（１１，２１）と谷部（１２，２２）とを交互に有するフィン部材（１０，２０）が、流れ方向に複数配置される。各フィン部材（１０，２０）は、流れ方向に、各山部（１１，２１）の頂部分（１１ｂ，２１ｂ）の位置及び各谷部（１２，２２）の底部分（１２ｂ，２２ｂ）の位置がそれぞれ重なるように配置される。流れ方向の前後の山部（１１，２１）同士及び谷部（１２，２２）同士は、直交方向の幅寸法（Ｘ１，Ｘ２、Ｙ１，Ｙ２）がそれぞれ異なるように形成される。これにより、熱伝達率を向上させることができ且つ端部分を切断する必要がない三枚のフィン部材（１０，２０）をケース（４０）にガタ無く容易に組付けることができ、熱交換器（１）を安価に構成することができる。

Description

熱交換器、及び複数のフィン部材の製造方法
　本発明は、熱伝達率を向上させることができる複数のフィン部材が組付けられた熱交換器に関し、特に山部と谷部とを交互に有するフィン部材が冷媒が流れる流れ方向に複数配置される熱交換器、及び複数のフィン部材の製造方法に関する。
　ハイブリッド自動車等では、インバータにより電力変換が行われていて、半導体素子を搭載するインバータには、半導体素子を冷却することができる熱交換器が搭載されている。このようなインバータでは、近年、小型化及び軽量化が求められるとともに高出力化が求められているため、半導体素子の発熱量が増加している。このため、インバータの動作の安定を保つために、熱伝達率（冷却性能）が向上した熱交換器が求められている。
　そこで、熱伝達率を向上させる方法として、熱交換器に用いられている複数のフィン部材の配置を工夫する方法が提案されている。例えば、下記特許文献１の熱交換器においては、図１２に示したように、第１フィン部材３１０の形状と第２フィン部材３２０の形状と第３フィン部材３３０の形状とがそれぞれ同じであって、これらフィン部材３１０，３２０，３３０では、山部（第１山部３１１，第２山部３２１，第３山部３３１）の形状と谷部（第１谷部３１２，第２谷部３２２，第３谷部３３２）の形状とが上下対称である。
　そして、冷媒が流れる方向から見たとき、第１山部３１１，第１谷部３１２の位置は、第２山部３２１，第２谷部３２２の位置に対して所定量だけフィン部材の長手方向にずれていて、第２山部３２１，第２谷部３２２の位置は、第３山部３３１，第３谷部３３２の位置に対して所定量だけフィン部材の長手方向にずれている。これにより、冷媒が第２フィン部材３２０の起立部分３２３に衝突するとともに第３フィン部材３３０の起立部分３３３に衝突して、冷媒の流れが乱される。この結果、冷媒の流れが乱流になって、起立部分３２３及び起立部分３３３の近傍で冷媒が流れ易くなり、第２フィン部材３２０及び第３フィン部材３３０から熱が効率的に奪われる。即ち、冷媒が第２フィン部材３２０及び第３フィン部材３３０に至るとき、熱伝達率が向上する。
特開２００４－２０１０８号公報
　ところで、熱交換器に上記特許文献１の第１フィン部材３１０，第２フィン部材３２０，第３フィン部材３３０（以下、「フィン部材３００」と呼ぶ）を採用した場合には、以下に示す方法で、フィン部材３００を熱交換器のケースに組付けることが考えられる。そして、以下に示す方法では、以下の問題が生じる。
　第１の方法では、先ず、山部と谷部とを交互に有する同一形状の三枚のフィン部材を用意する。続いて、三枚のフィン部材を、各山部の位置及び各谷部の位置がずれるように配置する。その後、このような三枚のフィン部材の両端の位置を一致させるために、フィン部材の端部分を切断する。最後に、両端の位置が一致した三枚のフィン部材を熱交換器のケースに組付ける。
この方法では、上述したように、フィン部材の端部分を切断しなければならない。従って、製造工程が増えるとともに、材料の無駄が大きいため、熱交換器が安価な構成ではない。
　第２の方法では、先ず、山部と谷部とを交互に有する同一形状の三枚のフィン部材を用意するとともに、段部（位置決め機構）が形成された熱交換器のケースを用意する。そして、各山部の位置及び各谷部の位置がずれるように、三枚のフィン部材を熱交換器のケースの段部に組付ける。
この方法では、フィン部材の端部分を切断する必要がない。しかし、熱交換器のケースに段部（位置決め機構）を新たに追加しなければならないため、熱交換器が安価な構成ではない。
　本発明は上記した課題を解決すべく、熱伝達率を向上させることができ且つ端部分を切断する必要がない複数のフィン部材が組付けられていて、安価な構成である熱交換器を提供することを目的とする。更に、上述した複数のフィン部材を安く製造できるとともに、上述した複数のフィン部材の生産性を向上させることができる複数のフィン部材の製造方法を提供することを目的とする。
　本発明の第一態様における熱交換器は、冷媒が流れる流れ方向と直交する直交方向に山部と谷部とを交互に有するフィン部材が、前記流れ方向に複数配置されているものであって、前記複数のフィン部材は、前記流れ方向に、前記各山部の頂部分の位置及び前記各谷部の底部分の位置がそれぞれ重なるように配置され、前記流れ方向の前後の前記山部同士及び前記谷部同士は、前記直交方向の幅寸法がそれぞれ異なるように形成されていることに特徴がある。
　また、本発明の上記態様における熱交換器において、前記複数のフィン部材では、前記各山部の頂部分及び前記各谷部の底部分が曲線形状に形成され、前記流れ方向の前後の前記山部同士及び前記谷部同士は、前記頂部分の曲率及び前記底部分の曲率がそれぞれ異なるように形成されていることが好ましい。
　また、本発明の上記態様における熱交換器において、前記流れ方向の前方の前記山部の幅寸法は、前記流れ方向の後方の前記山部の幅寸法より小さく、前記流れ方向の前方の前記谷部の幅寸法は、前記流れ方向の後方の前記谷部の幅寸法より大きいことが好ましい。
　また、本発明の上記態様における熱交換器において、前記流れ方向の前方の前記山部の幅寸法は、前記流れ方向の後方の前記山部の幅寸法より大きく、前記流れ方向の前方の前記谷部の幅寸法は、前記流れ方向の後方の前記谷部の幅寸法より小さいことが好ましい。
　本発明の第二態様における複数のフィン部材の製造方法は、本発明の第一態様における複数のフィン部材の製造方法であって、凸部と凹部とを交互に有する第１金型及び第２金型の間に複数の長板材を重ねて配置する工程と、前記複数の長板材を前記第１金型及び前記第２金型により同時にプレス加工する工程とを備えていることに特徴がある。
　また、本発明の上記態様における複数のフィン部材の製造方法において、前記第１金型及び前記第２金型のうち少なくとも何れか一方は、前記凸部の幅寸法と前記凹部の幅寸法とが異なるように形成されていることが好ましい。
　また、本発明の上記態様における複数のフィン部材の製造方法において、前記第１金型及び前記第２金型の凸部には、曲線形状である頂部分がそれぞれ形成されていて、前記第１金型及び前記第２金型の凹部には、曲線形状である底部分がそれぞれ形成されていて、前記第１金型及び前記第２金型のうち少なくとも何れか一方は、前記頂部分の曲率と前記底部分の曲率とが異なるように形成されていることが好ましい。
　よって、本発明の熱交換器によれば、冷媒が流れる流れ方向から複数のフィン部材を見たとき、流れ方向の前後の山部同士及び谷部同士は、流れ方向と直交する直交方向の幅寸法がそれぞれ異なるように形成されている。このため、冷媒が各フィン部材に至るごとに各山部及び各谷部に衝突して、冷媒の流れが乱される。従って、各フィン部材の表面の近傍で冷媒が流れ易くなり、各フィン部材から熱が効率的に奪われる。即ち、冷媒が各フィン部材に至るごとに熱伝達率を向上させることができる。
　更に、複数のフィン部材は、流れ方向に、各山部の頂部分の位置及び各谷部の底部分の位置がそれぞれ重なるように配置されるものである。このため、複数のフィン部材の端部分を切断することなく、両端の位置が一致する複数のフィン部材を熱交換器のケースに組付けることができて、熱交換器を安価に構成することができる。
　また、本発明の複数のフィン部材の製造方法によれば、一対の金型（第１金型及び第２金型）のみを用いて、一回のプレス加工により、本発明の熱交換器に用いられる複数のフィン部材が同時に製造される。従って、金型の費用が安く且つ製造工程が少ないため、上述した複数のフィン部材を安く製造できるとともに、上述した複数のフィン部材の生産性を向上させることができる。
本発明における実施形態において、熱交換器と絶縁基板と半導体素子との関係を示した部分端面図である。 図１に示した上蓋が組付けられていない熱交換器を示した拡大斜視図である。 図２のIII－III線から見たとき、第１フィン部材と第２フィン部材と第３フィン部材との関係を示した拡大図である。 図３に示した第１フィン部材と第２フィン部材との関係を示した図である。 図３に示した第２フィン部材と第３フィン部材との関係を示した図である。 下型と上型と三枚の長板材を示した斜視図である。 図６に示した下型と上型と三枚の長板材の拡大正面図である。 図７に示した三枚の長板材がプレス加工された状態を示した正面図である。 製造された第１フィン部材と第２フィン部材と第３フィン部材とが同一平面上に並べられた図である。 第１変形実施形態において、三枚の長板材がプレス加工された状態を示した正面図である。 第２変形実施形態において、下型と上型と三枚の長板材との関係を示した正面図である。 従来において、第１フィン部材と第２フィン部材と第３フィン部材との関係を示した斜視図である。
　次に、本発明に係る熱交換器、及びこの熱交換器に用いられる複数のフィン部材の製造方法の実施形態について、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１が絶縁基板２を介して半導体素子３に接続されている状態を示した図である。
　熱交換器１は、半導体素子３のスイッチングにより生じる熱を冷却するものである。この熱交換器１では、図２に示したように、第１フィン部材１０，第２フィン部材２０、第３フィン部材３０とがケース４０内に配置されている。
　ケース４０は、冷媒が流れる流れ方向（以下、「流れ方向」と呼ぶ）を前後方向として、前壁４０ａに冷媒供給管４１を有し、後壁４０ｂに冷媒排出管４２を有する。冷媒供給管４１には、冷媒をケース４０に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４２には、ケース４０から排出された冷媒を回収するタンクが接続される。また、ケース４０は、図１に示したように、上蓋４３によってシールされていて、この上蓋４３の上に絶縁基板２がはんだ付けされている。
　第１フィン部材１０，第２フィン部材２０，第３フィン部材３０は、図２に示したように、ケース４０内で冷媒が主に前後方向に流れる流路を形成するものである。各フィン部材１０，２０，３０は、それぞれ平行に配置されていて、第１フィン部材１０は、第２フィン部材２０に対して前方に配置され、第２フィン部材２０は、第３フィン部材３０に対して前方に配置されている。また、各フィン部材１０，２０，３０は、熱伝導性の良いアルミニウムで構成されていて、板厚が約１ｍｍである。なお、各フィン部材１０，２０，３０の材質及び板厚は適宜変更可能である。
　第１フィン部材１０は、流れ方向及び上下方向と直交する方向（以下、「直交方向」と呼ぶ）に第１山部１１と第１谷部１２とを交互に有し、第２フィン部材２０は、直交方向に第２山部２１と第２谷部２２とを交互に有し、第３フィン部材３０は、直交方向に第３山部３１と第３谷部３２とを交互に有する。
　各フィン部材１０，２０，３０は、それぞれ直交方向（図１の左右方向）の長さが同じになるように形成されていて、ケース４０の左壁４０ｃとケース４０の右壁４０ｄとの間の長さと同じになるように形成されている。そして、各フィン部材１０，２０，３０は、それぞれケース４０の左壁４０ｃとケース４０の右壁４０ｄの間にガタ無く組付けられている。なお、ケース４０の左壁４０ｃ及び右壁４０ｄは、ケース４０の下壁４０ｅに対して垂直に延びていて、ケース４０の左壁４０ｃ及び右壁４０ｄの壁面には、各フィン部材１０，２０，３０の位置を調整するための位置決め機構が設けられていない。
　また、各フィン部材１０，２０，３０は、それぞれ上下方向の長さが同じになるように形成されている。そして、各フィン部材１０，２０，３０の各山部１１，２１，３１の頂点１１ａ，２１ａ，３１ａは、上蓋４３にろう付けされていて、各フィン部材１０，２０，３０の各谷部１２，２２，３２の最下点１２ａ，２２ａ，３２ａは、ケース４０の下壁４０ｅにろう付けされている。
　ところで、熱交換器においては、冷媒がフィン部材によって形成された流路を流れることによって、フィン部材から熱が奪われる。ここで、冷媒の流れが乱されない場合には、冷媒の流れが層流になり、フィン部材の表面の近傍で冷媒が流れ難くなる。このため、この場合には、フィン部材から熱が効率的に奪われない。一方、冷媒の流れが乱される場合には、冷媒の流れが乱流になり、フィン部材の表面の近傍で冷媒が流れ易くなる。このため、この場合には、フィン部材から熱が効率的に奪われる。そこで、この実施形態では、冷媒の流れが乱されるように、第１フィン部材１０の形状と第２フィン部材２０の形状と第３フィン部材３０の形状とが少しずつ異なっている。以下、各フィン部材１０，２０，３０の形状について詳細に説明する。
　図３は、流れ方向から見たとき、第１フィン部材１０と第２フィン部材２０と第３フィン部材３０との関係を部分的に示した図である。また、図４は、流れ方向から見たとき、第１フィン部材１０と第２フィン部材２０との関係を部分的に示した図である。また、図５は、流れ方向から見たとき、第２フィン部材２０と第３フィン部材３０との関係を部分的に示した図である。図３に示したように、各フィン部材１０，２０，３０において、各山部１１，２１，３１は、頂点１１ａ，２１ａ，３１ａに対して左右対称に形成されていて、各谷部１２，２２，３２は、最下点１２ａ，２２ａ，３２ａに対して左右対称に形成されている。
　また、図４及び図５に示したように、各フィン部材１０，２０，３０の各山部１１，２１，３１には、曲線形状である頂部分１１ｂ，２１ｂ，３１ｂと、起立部分１１ｃ，２１ｃ，３１ｃとが形成されている。また、各フィン部材１０，２０，３０の各谷部１２，２２，３２には、曲線形状である底部分１２ｂ，２２ｂ，３２ｂと、起立部分１２ｃ，２２ｃ，３２ｃとが形成されている。各山部１１，２１，３１の起立部分１１ｃ，２１ｃ，３１ｃと各谷部１２，２２，３２の起立部分１２ｃ，２２ｃ，３２ｃは、それぞれ連続的に形成されている部分である。これら起立部分１１ｃ，２１ｃ，３１ｃ、１２ｃ，２２ｃ，３２ｃは、図４及び図５において直線状に示されているが、実際には僅かに湾曲していて、各山部１１，２１，３１の起立部分１１ｃ，２１ｃ，３１ｃと各谷部１２，２２，３２の起立部分１２ｃ，２２ｃ，３２ｃの起立部分が、逆向きに湾曲している。
　先ず、第１フィン部材１０の形状と第２フィン２０部材の形状との違いによって、熱交換器１の熱伝達率が向上することを説明する。図４に示したように、第１山部１１の頂点１１ａと第２山部２１の頂点２１ａとが、流れ方向に一致している。そして、第１山部１１の頂部分１１ｂと第２山部２１の頂部分２１ｂとは、流れ方向に重なっているが、第１山部１１の頂部分１１ｂの曲率は、第２山部２１の頂部分２１ｂの曲率より大きい。また、第１山部１１の起立部分１１ｃと第２山部２１の起立部分２１ｃとは、流れ方向に重なっているが、第１山部１１の起立部分１１ｃは、第２山部２１の起立部分２１ｃより内側に形成されている。このようにして、第１山部１１の直交方向の幅寸法Ｘ１が第２山部２１の直交方向の幅寸法Ｘ２より小さくなっている。ここで、上記した幅寸法Ｘ１，Ｘ２は、各山部１１，２１を頂点１１ａ，２１ａから任意の高さＨで直交方向に切断したときに、切断された一方の端と切断された他方の端との間の長さである。
　また、図４に示したように、第１谷部１２の最下点１２ａと第２谷部２２の最下点２２ａとは、流れ方向に一致している。そして、第１谷部１２の底部分１２ｂと第２谷部２２の底部分２２ｂとは、流れ方向に重なっているが、第１谷部１２の底部分１２ｂの曲率は、第２谷部２２の底部分２２ｂの曲率より小さい。また、第１谷部１２の起立部分１２ｃと第２谷部２２の起立部分２２ｃとは、流れ方向に重なっているが、第１谷部１２の起立部分１２ｃは、第２谷部２２の起立部分２２ｃより外側に形成されている。このようにして、第１谷部１２の直交方向の幅寸法Ｙ１が第２谷部２２の直交方向の幅寸法Ｙ２より大きくなっている。ここで、上記した幅寸法Ｙ１，Ｙ２は、各谷部１２，２２を最下点１２ａ，２２ａから任意の高さｈで直交方向に切断したときに、切断された一方の端と切断された他方の端との間の長さである。
　上述したように、第１山部１１及び第２山部２１が形成され且つ第１谷部１２及び第２谷部２２が形成されているため、第１山部１１の外表面の近傍を流れる冷媒は、第２山部２１に衝突して、冷媒の流れが乱される。また、第１谷部１２の内表面の近傍を流れる冷媒は、第２谷部２２に衝突して、冷媒の流れが乱される。この結果、冷媒の流れが乱流になって、第２山部２１及び第２谷部２２の表面の近傍で冷媒が流れ易くなり、第２フィン部材２０から熱が効率的に奪われる。即ち、この熱交換器１では、冷媒が第１フィン部材１０から第２フィン部材２０に至るときに熱伝達率が向上する。
　次に、第２フィン部材２０の形状と第３フィン部材３０の形状との違いによって、熱交換器１の熱伝達率が向上することを説明する。図５に示したように、第２山部２１の頂点２１ａと第３山部３１の頂点３１ａとは、流れ方向に一致している。そして、第２山部２１の頂部分２１ｂと第３山部３１の頂部分３１ｂとは、流れ方向に重なっているが、第２山部２１の頂部分２１ｂの曲率は、第３山部３１の頂部分３１ｂの曲率より大きい。また、第２山部２１の起立部分２１ｃと第３山部２１の起立部分３１ｃとは、流れ方向に重なっているが、第２山部２１の起立部分２１ｃは、第３山部３１の起立部分３１ｃより内側に形成されている。このようにして、第２山部２１の直交方向の幅寸法Ｘ２が第３山部３１の直交方向の幅寸法Ｘ３より小さくなっている。ここで、上記した幅寸法Ｘ３は、第３山部３１を頂点３１ａから任意の高さＨで直交方向に切断したときに、切断された一方の端と切断された他方の端との間の長さである。
　また、図５に示したように、第１谷部２２の最下点２２ａと第３谷部３２の最下点３２ａとは、流れ方向に一致している。そして、第２谷部２２の底部分２２ｂと第３谷部３２の底部分３２ｂとは、流れ方向に重なっているが、第２谷部２２の底部分２２ｂの曲率は、第３谷部３２の底部分３２ｂの曲率より小さい。また、第２谷部２２の起立部分２２ｃと第３谷部３２の起立部分３２ｃとは、流れ方向に重なっているが、第２谷部２２の起立部分２２ｃは、第３谷部３２の起立部分３２ｃより外側に形成されている。このようにして、第２谷部２２の直交方向の幅寸法Ｙ２が第３谷部３２の直交方向の幅寸法Ｙ３より大きくなっている。ここで、上記した幅寸法Ｙ３は、第３谷部３２を最下点３２ａから任意の高さｈで直交方向に切断したときに、切断された一方の端と切断された他方の端との間の長さである。
　上述したように、第２山部２１及び第３山部３１が形成され且つ第２谷部２２及び第３谷部３２が形成されているため、第２山部２１の外表面の近傍を流れる冷媒は、第３山部３１に衝突して、冷媒の流れが乱される。また、第２谷部２２の内表面の近傍を流れる冷媒は、第３谷部３２に衝突して、冷媒の流れが乱される。この結果、冷媒の流れが乱流になって、第３山部３１及び第３谷部３２の表面の近傍で冷媒が流れ易くなり、第３フィン部材３０から熱が効率的に奪われる。即ち、この熱交換器１では、冷媒が第２フィン部材２０から第３フィン部材３０に至るときに熱伝達率が向上する。
　次に、三枚のフィン部材１０，２０，３０を熱交換器１のケース４０に組付ける方法について説明する。
　この実施形態では、三枚全てのフィン部材１０，２０，３０は、上述したように、直交方向の長さがケース４０の左壁４０ｃとケース４０の右壁ｄとの間の長さと同じになるように、形成されている。そして、三枚全てのフィン部材１０，２０，３０は、ケース４０内で流れ方向に、各山部１１，２１，３１の頂部分１１ｂ，２１ｂ，３１ｂの位置及び各谷部１２，２２，３２の底部分１２ｂ，２２ｂ，３２ｂの位置がそれぞれ重なるように配置されるものである。従って、三枚全てのフィン部材１０，２０，３０を平行にケース４０の左壁４０ｃとケース４０の右壁４０ｄとの間に配置すれば、三枚のフィン部材１０，２０，３０をケース４０にガタ無く容易に組付けることができる（図１参照）。
　従って、熱交換器１に上述した三枚のフィン部材１０，２０，３０を採用した場合には、各フィン部材１０，２０，３０の端部分を切断することなく、両端の位置が一致する各フィン部材１０，２０，３０をケース４０に組付けることができる。即ち、組付け工程の増加を防止するとともに材料の無駄を防止することができる。
　よって、本発明の熱交換器１によれば、上述したように、熱伝達率を向上させることができ且つ端部分を切断する必要がない三枚のフィン部材１０，２０，３０をケース４０にガタ無く容易に組付けることができて、熱交換器１を安価に構成することができた。
　更に、この実施形態では、一対の金型（下型５０及び上型６０）のみを用いて、一回のプレス加工により、上述した第１フィン部材１０，第２フィン部材２０，第３フィン部材３０を製造することができた。そこで、次に、これらフィン部材１０，２０，３０の製造方法について説明する。
　図６は、第１金型としての下型５０と、第２金型としての上型６０と、下型５０と上型６０との間に介在された三枚の長板材１０Ａ，２０Ａ，３０Ａとを示した図である。三枚の長板材１０Ａ，２０Ａ，３０Ａは、アルミニウムで構成されていて、全く同一の形状である。また、三枚の長板材１０Ａ，２０Ａ，３０Ａの長手方向の長さは、プレス加工された後の長手方向の長さがケース４０の左壁４０ｃとケース４０の右壁４０ｄとの間の長さになるように、設定されている。
　図７は、プレス加工する方向及び長板材１０Ａ，２０Ａ，３０Ａの長手方向（以下、「長手方向」と呼ぶ）と直交する方向（以下、「直交方向」と呼ぶ）から見たとき、図６に示した下型５０と上型６０と長板材１０Ａ，２０Ａ，３０Ａを部分的に拡大した図である。下型５０は、長手方向に第１凸部５１と第１凹部５２とを交互に有し、上型６０は、長手方向に第２凹部６１と第２凸部６２とを交互に有する。
　下型５０と上型６０とは、第１凸部５１及び第２凹部６１を二等分する二等分線がそれぞれ一致するとともに、第１凹部５２及び第２凸部６２を二等分する二等分線がそれぞれ一致するように配置されている。従って、第１凸部５１の頂点５１ａと第２凹部６１の最下点６１ａが二等分線を通り、第１凹部５２の最下点５２ａと第２凸部６２の頂点６２ａが二等分線を通る。
　第１凸部５１と第２凹部６１とが、プレス加工によって、上述した各フィン部材１０，２０，３０の山部１１，２１，３１を形成するものである。また、第１凹部５２と第２凸部６２とが、プレス加工によって、上述した各フィン部材１０，２０，３０の谷部１２，２２，３２を形成するものである。第１凸部５１及び第２凸部６２には、曲線形状である頂部分５１ｂ，６２ｂと、起立部分５１ｃ，６２ｃとが形成されている。また、第１凹部５２及び第２凹部６１には、曲線形状である底部分５２ｂ，６１ｂと、起立部分５２ｃ，６１ｃとが形成されている。第１凸部５１の起立部分５１ｃと第１凹部５２の起立部分５２ｃは、連続的に形成されている部分であり、第２凹部６１の起立部分６１ｃと第２凸部６２の起立部分６２ｃは、連続的に形成されている部分である。これら起立部分５１ｃ，５２ｃ、６１ｃ，６２ｃは、図７において直線状に示されているが、実際には僅かに湾曲していて、第１凸部５１の起立部分５１ｃと第１凹部５２の起立部分５２ｃが、逆向きに湾曲していて、第２凹部６１の起立部分６１ｃと第２凸部６２の起立部分６２ｃが、逆向きに湾曲している。
　図７に示したように、第１凸部５１の頂部分５１ｂの曲率が、第２凹部６１の底部分６１ｂの曲率より大きくなっている。これは、三枚の長板材１０Ａ，２０Ａ，３０Ａがプレス成形されたときに、長板材１０Ａ，長板材２０Ａ，長板材３０Ａの順に、山部の頂部分の曲率を大、中、小とするためである。また、第１凹部５２の底部分５２ｂの曲率が、第２凸部６２の頂部分６２ｂの曲率より小さくなっている。これは、三枚の長板材１０Ａ，２０Ａ，３０Ａがプレス成形されたときに、長板材１０Ａ，長板材２０Ａ，長板材３０Ａの順に、谷部の底部分の曲率を小、中、大とするためである。更に、第１凸部５１の頂部分５１ｂの曲率は第１凹部５２の底部分５２ｂの曲率より大きく、第２凹部６１の底部分６１ｂの曲率は第２凸部６２の頂部分６２ｂの曲率より小さくなっている。なお、上記した曲率は、長板材の板厚及び枚数等によって、適宜決定されるものである。
　また、第１凸部５１と第２凹部６１との間、及び第１凹部５２と第２凸部６２との間で、長板材１０Ａ，２０Ａ，３０Ａが挟まれるため、第１凸部５１の幅寸法ｘ１が第２凹部６１の幅寸法ｙ２より小さくなっていて、第１凹部５２の幅寸法ｙ１が第２凸部６２の幅寸法ｘ２より大きくなっている。更に、第１凸部５１の幅寸法ｘ１は第１凹部５２の幅寸法ｙ１より小さく、第２凹部６１の幅寸法ｙ２は、第２凸部６２の幅寸法ｘ２より大きくなっている。ここで、上記した幅寸法ｘ１，ｘ２は、各凸部５１，６２を頂点５１ａ，６２ａから任意の高さＩで長手方向に切断したときに、切断された一方の端と切断された他方の端との間の長さである。また、上記した幅寸法ｙ１，ｙ２は、各凹部５２，６１を最下点５２ａ，６１ａから任意の高さＩで長手方向に切断したときに、切断された一方の端と切断された他方の端との間の長さである。なお、上記した幅寸法ｘ１，ｘ２，ｙ１，ｙ２は、長板材の板厚及び枚数等によって、適宜決定されるものである。
　また、この実施形態においては、第１凸部５１の形状と第２凸部６２の形状とが同じ（合同）であり、第１凹部５２の形状と第２凹部６１の形状とが同じである。従って、同一形状である二つの金型によって、下型５０及び上型６０を構成することができ、下型５０及び上型６０を安価に構成することができる。
　次に、上述した下型５０及び上型６０を用いて、第１フィン部材１０，第２フィン部材２０，第３フィン部材３０を製造する製造方法について、説明する。
　先ず、図６及び図７に示したように、下型５０と上型６０との間に三枚の長板材１０Ａ，２０Ａ，３０Ａを重ねて配置する。続いて、図８に示したように、三枚の長板材１０Ａ，２０Ａ，３０Ａを下型５０及び上型６０により同時にプレス加工する。
　この結果、図９に示したように、一回のプレス加工により、第１フィン部材１０，第２フィン部材２０，第３フィン部材３０が同時に製造される。製造された各フィン部材１０，２０，３０の長手方向の長さは、同一である。そして、上述した下型５０及び上型６０を用いた場合、第１フィン部材１０と第３フィン部材３０において、第１山部１１の形状と第３谷部３２の形状とが同じになり、第１谷部１２の形状と第３山部３１の形状とが同じになる。また、第２フィン部材２０において、第２山部２１の形状と第２谷部２２の形状とが同じになる。
　ところで、第１フィン部材１０，第２フィン部材２０，第３フィン部材３０の製造方法として、以下の製造方法もある。
　第１の製造方法は、第１フィン部材１０だけを製造する一対の金型と、第２フィン部材２０だけを製造する一対の金型と、第３フィン部材３０だけを製造する一対の金型とを用いる製造方法である。しかし、この第１の製造方法では、一対の金型を三つ用意する必要があるため、金型の費用が高い。また、三回のプレス加工が必要であるため、製造工程が多い。
　第２の製造方法は、金型に凸部及び凹部を三列形成することにより、第１フィン部材１０と第２フィン部材２０と第３フィン部材３０とが流れ方向に配置されたものを一体としてプレス成形する製造方法である。しかし、この第２の製造方法では、金型の凸部及び凹部の形状が複雑になるため、金型の費用が高い。
　上記した製造方法に対して、本発明の複数のフィン部材の製造方法によれば、一対の金型（下型５０及び上型６０）のみを用いて、一回のプレス加工により、三枚のフィン部材１０，２０，３０が製造される。また、下型５０及び上型６０には、凸部及び凹部が一列だけ形成されているため、下型５０及び上型６０の凸部及び凹部の形状は複雑でない。従って、金型の費用が安く且つ製造工程が少ないため、三枚のフィン部材１０，２０，３０を安く製造できるとともに、三枚のフィン部材１０，２０，３０の生産性を向上させることができる。
　次に、本発明の第１変形実施形態を図１０を用いて説明する。図１０は、下型１５０及び上型１６０を用いて製造された第１フィン部材１１０，第２フィン部材１２０，第３フィン部材１３０を示した図８相当の図である。図１０に示したように、下型１５０の第１凸部１５１及び上型１６０の第２凸部１６２には、直線形状である頂部分１５１ｂ，１６２ｂがそれぞれ形成されていて、下型１５０の第１凹部１５２及び上型１６０の第２凹部１６１には、直線形状である底部分１５２ｂ，１６１ｂがそれぞれ形成されている。
　このため、プレス加工された各フィン部材１１０，１２０，１３０において、各山部１１１，１２１，１３１には、直線形状である頂部分がそれぞれ形成され、各谷部１１２，１２２，１３２には、直線形状である底部分がそれぞれ形成される。第１変形実施形態のその他の構成は、上記した実施形態の構成と同様であるため、その説明を省略する。また、第１変形実施形態の作用効果は、上記した実施形態の作用効果と同様であるため、その説明を省略する。
　次に、本発明の第２変形実施形態を図１１を用いて説明する。図１１は、下型２５０と、上型２６０と、下型２５０と上型２６０との間に介在された三枚の長板材２１０Ａ，２２０Ａ，２３０Ａとを示した図７相当の図である。図１１に示したように、下型２５０では、第１凸部２５１の形状と第１凹部２５２の形状とが同じである。即ち、第１凸部２５１の頂部分２５１ｂの曲率と第１凹部２５２の底部分２５２ｂの曲率とが同じであり、第１凸部２５１の幅寸法ｘ１と第１凹部２５２の幅寸法ｙ１が同じである。一方、上型２６０では、第２凹部２６１の底部分２６１ｂの曲率は、第２凸部２６２の頂部分２６２ｂの曲率より小さく、第２凹部２６１の幅寸法ｙ２は、第２凸部２６２の幅寸法ｘ２より大きい。第２変形実施形態のその他の構成は、上記した実施形態の構成と同様であるため、その説明を省略する。また、第２変形実施形態の作用効果は、上記した実施形態の作用効果と同様であるため、その説明を省略する。
　以上、本発明に係る熱交換器、及び複数のフィン部材の製造方法について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
　例えば、図３に示したように、第１フィン部材１０を第２フィン部材２０より前方に配置し、第２フィン部材２０を第３フィン部材３０より前方に配置したが、各フィン部材１０，２０，３０の前後方向（流れ方向）の配置は、上記した配置に限定されるものではない。従って、例えば、第３フィン部材３０を第２フィン部材２０より前方に配置しても良い。
　また、この実施形態では、ケース４０内に三枚のフィン部材１０，２０，３０が配置されているが、ケース４０内に配置されるフィン部材の数は適宜変更可能である。従って、例えば、六枚のフィン部材をケース４０内に配置する場合、形状がそれぞれ異なる六枚のフィン部材を前後方向（流れ方向）に配置しても良く、三枚のフィン部材１０，２０，３０を前後方向に配置して、更に三枚のフィン部材１０，２０，３０を流れ方向に配置しても良い。
　また、この実施形態では、下型５０及び上型６０を用いて三枚のフィン部材１０，２０，３０を同時に製造したが、同時に製造するフィン部材の数は適宜変更可能である。
１　　　　熱交換器
２　　　　絶縁基板
３　　　　半導体素子
１０，２０，３０　　　　　第１フィン部材，第２フィン部材，第３フィン部材
１１，２１，３１　　　　　第１山部，第２山部，第３山部
１１ａ，２１ａ，３１ａ　　頂点
１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ　　頂部分
１１ｃ，２１ｃ，３１ｃ　　起立部分
１２，２２，３２　　　　　第１谷部，第２谷部，第３谷部
１２ａ，２２ａ，３２ａ　　最下点
１２ｂ，２２ｂ，３２ｂ　　底部分
１２ｃ，２２ｃ，３２ｃ　　起立部分
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３　　　　　幅寸法　
Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３　　　　　幅寸法
４０　　　ケース
４０ｃ　　左壁
４０ｄ　　右壁
４３　　　上蓋
５０，６０　　　　　　　　下型，上型
５１，６２　　　　　　　　第１凸部，第２凸部
５１ａ，６２ａ　　　　　　頂点
５１ｂ，６２ｂ　　　　　　頂部分
５１ｃ，６２ｃ　　　　　　起立部分
５２，６１　　　　　　　　第１凹部，第２凹部
５２ａ，６１ａ　　　　　　最下点
５２ｂ，６１ｂ　　　　　　底部分
５２ｃ，６１ｃ　　　　　　起立部分
ｘ１，ｘ２　　　　　　　　幅寸法
ｙ１，ｙ２　　　　　　　　幅寸法
１０Ａ，２０Ａ，３０Ａ　　長板材
 
 
 
 
 
 

Claims (7)

  1. 冷媒が流れる流れ方向と直交する直交方向に山部と谷部とを交互に有するフィン部材が、前記流れ方向に複数配置されている熱交換器において、
    前記複数のフィン部材は、前記流れ方向に、前記各山部の頂部分の位置及び前記各谷部の底部分の位置がそれぞれ重なるように配置され、
    前記流れ方向の前後の前記山部同士及び前記谷部同士は、前記直交方向の幅寸法がそれぞれ異なるように形成されてい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、
    前記複数のフィン部材では、前記各山部の頂部分及び前記各谷部の底部分が曲線形状に形成され、
    前記流れ方向の前後の前記山部同士及び前記谷部同士は、前記頂部分の曲率及び前記底部分の曲率がそれぞれ異なるように形成されていることを特徴とする熱交換器。
  3. 請求項１又は請求項２に記載する熱交換器において、
    前記流れ方向の前方の前記山部の幅寸法は、前記流れ方向の後方の前記山部の幅寸法より小さく、
    前記流れ方向の前方の前記谷部の幅寸法は、前記流れ方向の後方の前記谷部の幅寸法より大きいことを特徴とする熱交換器。
  4. 請求項１又は請求項２に記載する熱交換器において、
    前記流れ方向の前方の前記山部の幅寸法は、前記流れ方向の後方の前記山部の幅寸法より大きく、
    前記流れ方向の前方の前記谷部の幅寸法は、前記流れ方向の後方の前記谷部の幅寸法より小さいことを特徴とする熱交換器。
  5. 請求項１に記載する複数のフィン部材の製造方法において、
    凸部と凹部とを交互に有する第１金型及び第２金型の間に複数の長板材を重ねて配置する工程と、
    前記複数の長板材を前記第１金型及び前記第２金型により同時にプレス加工する工程とを備えた複数のフィン部材の製造方法。
  6. 請求項５に記載する複数のフィン部材の製造方法において、
    前記第１金型及び前記第２金型のうち少なくとも何れか一方は、前記凸部の幅寸法と前記凹部の幅寸法とが異なるように形成されていることを特徴とする複数のフィン部材の製造方法。
  7. 請求項５又は請求項６に記載する複数のフィン部材の製造方法において、
    前記第１金型及び前記第２金型の凸部には、曲線形状である頂部分がそれぞれ形成されていて、
    前記第１金型及び前記第２金型の凹部には、曲線形状である底部分がそれぞれ形成されていて、
    前記第１金型及び前記第２金型のうち少なくとも何れか一方は、前記頂部分の曲率と前記底部分の曲率とが異なるように形成されていることを特徴とする複数のフィン部材の製造方法。
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
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