WO2023063192A1 - 放熱部材 - Google Patents

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WO2023063192A1
WO2023063192A1 PCT/JP2022/037308 JP2022037308W WO2023063192A1 WO 2023063192 A1 WO2023063192 A1 WO 2023063192A1 JP 2022037308 W JP2022037308 W JP 2022037308W WO 2023063192 A1 WO2023063192 A1 WO 2023063192A1
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WO
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fin
fins
spoiler
spoilers
hole
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Application number
PCT/JP2022/037308
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English (en)
French (fr)
Inventor
奕桓 高
和宏 西川
浩二 村上
裕多 堀
健吾 井上
裕毅 ▲柳▼田
Original Assignee
日本電産株式会社
尼得科超▲しゅう▼科技股▲ふん▼有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電産株式会社, 尼得科超▲しゅう▼科技股▲ふん▼有限公司 filed Critical 日本電産株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/14—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally
    • F28F1/20—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally the means being attachable to the element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • 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
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating

Definitions

  • the present disclosure relates to heat dissipation members.
  • a heat radiation member is used to cool the heating element.
  • the heat dissipation member has a base portion and a plurality of fins. A plurality of fins protrude from the base portion.
  • a coolant such as water flows between adjacent fins in a plurality of fins, the heat of the heating element is transferred to the coolant (see, for example, Patent Document 1).
  • an object of the present disclosure is to provide a heat radiating member capable of improving cooling performance and suppressing pressure loss at the same time.
  • An exemplary heat dissipating member of the present disclosure extends in a first direction along a direction in which a coolant flows and a second direction orthogonal to the first direction, and has a thickness in a third direction orthogonal to the first direction and the second direction.
  • a plate-shaped base portion and a plurality of fins protruding from the base portion to one side in the third direction and extending in the first direction are arranged in the second direction. and a plurality of arranged fin groups. At least one of the fins included in at least one of the fin groups has at least one spoiler.
  • the spoiler includes a through hole penetrating in a second direction and a facing surface that protrudes in the second direction from a peripheral edge of the through hole and faces one side in the first direction, which is the downstream side in the direction in which the coolant flows. and
  • the fins at the same second direction position are provided with a plurality of spoilers along the first direction. At least one of the plurality of spoilers has the projecting portion continuously provided along a portion of the entire circumference of the through hole.
  • FIG. 1 is a perspective view of a heat dissipation member according to an exemplary embodiment of the present disclosure
  • FIG. FIG. 2 is a side view of the heat dissipating member viewed from one side in the second direction.
  • FIG. 3 is a plan view of the heat radiating member as viewed from one side in the third direction.
  • FIG. 4 is a perspective view of the first fin plate.
  • FIG. 5 is a perspective view of the second fin plate.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view showing the configuration of the first spoiler.
  • FIG. 7 is an enlarged perspective view showing the configuration of another first spoiler.
  • FIG. 8 is an enlarged perspective view showing the configuration of the second spoiler.
  • FIG. 9 is a side view showing a modification of the second spoiler.
  • FIG. 10 is a partially enlarged view showing the configuration of the vicinity between the upstream fin group and the central fin group.
  • FIG. 11 is a side view showing an example of fin height adjustment.
  • the first direction is the X direction
  • X1 is one side of the first direction
  • X2 is the other side of the first direction.
  • the first direction is along the direction F in which the coolant W flows, indicated as F1 for the downstream side and F2 for the upstream side.
  • a second direction perpendicular to the first direction is the Y direction
  • Y1 is one side of the second direction
  • Y2 is the other side of the second direction.
  • a third direction orthogonal to the first direction and the second direction is the Z direction
  • Z1 is one side of the third direction
  • Z2 is the other side of the third direction.
  • perpendicular also includes crossing at an angle slightly deviated from 90 degrees.
  • Each direction described above does not limit the direction when the heat radiating member 1 is incorporated in various devices.
  • FIG. 1 is a perspective view of a heat dissipation member 1 according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a side view of the heat radiating member 1 as seen from one side in the second direction.
  • FIG. 3 is a plan view of the heat radiating member 1 as viewed from one side in the third direction.
  • FIG. 2 is a diagram in which the third fin plate FP3 (FIG. 1) located on the other side in the second direction is removed. Accordingly, in FIG. 2, the first fin plate FP1 is illustrated. Details of the fin plate will be described later.
  • the heat dissipation member 1 is a device that cools a plurality of heating elements 61A, 61B, 62A, 62B, 63A, 63B (Figs. 2 and 3) arranged in the first direction.
  • the heating elements 61A, 61B, 62A, 62B, 63A, 63B (hereinafter referred to as 61A, etc.) are, for example, inverter power transistors provided in traction motors for driving the wheels of the vehicle.
  • the power transistor is, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
  • the heat radiating member 1 is mounted on the traction motor.
  • the number of heating elements may be plural other than six, or may be singular.
  • the heat dissipation member 1 has a base portion 2 and a heat dissipation fin portion 10 .
  • the radiation fin portion 10 has an upstream fin group 3 , a central fin group 4 , and a downstream fin group 5 .
  • the base portion 2 has a plate shape that spreads in the first direction and the second direction and has a thickness in the third direction.
  • the base portion 2 is made of a metal having high thermal conductivity, such as a copper plate.
  • the upstream fin group 3, the central fin group 4, and the downstream fin group 5 are arranged in this order from the other side (upstream side) in the first direction toward the one side (downstream side) in the first direction to form the third fin of the base portion 2. It is arranged on one side of the direction. As will be described later, the fin groups 3, 4 and 5 are fixed to the third direction one side surface 21 of the base portion 2 by, for example, brazing.
  • the heating element 61A and the like are in direct or indirect contact with the third direction other side surface 22 of the base portion 2 (Fig. 2).
  • the heating elements 61A and 61B overlap the upstream fin group 3
  • the heating elements 62A and 62B overlap the central fin group 4
  • the heating elements 63A and 63B overlap the downstream fin group 5. (Fig. 3).
  • the coolant W As the coolant W is supplied to the upstream fin group 3 from the upstream side of the upstream fin group 3, the coolant W flows through the fin groups 3, 4, and 5 in order and is discharged from the downstream fin group 5 to the downstream side. be done. At this time, the heat generated from the heating elements 61A and the like moves to the coolant W via the base portion 2 and the fin groups 3, 4, 5, respectively. As a result, the heating element 61A and the like are cooled.
  • the fin groups 3, 4, 5 are configured as so-called stacked fins by arranging a plurality of fin plates FP in the second direction.
  • the fin plate FP is composed of a metal plate extending in the first direction, for example, a copper plate.
  • the illustrated fin plates FP1, FP2, and FP3 are all one kind of fin plates FP. That is, FP is used as a generic code for fin plates.
  • FIG. 4 is a perspective view of the first fin plate FP1.
  • the first fin plate FP1 has fins 30,40,50. Fins 30, 40 and 50 constitute fin groups 3, 4 and 5, respectively.
  • the fin 30 has a first fin 301, a second fin 302 and a third fin 303.
  • the first fin 301 has a bottom plate portion 301A, a wall portion 301B, and a top plate portion 301C.
  • the wall portion 301B has a plate shape extending in the first direction and the third direction and having the second direction as the thickness direction.
  • the bottom plate portion 301A is formed by bending an end portion of the wall portion 301B on the other side in the third direction toward the other side in the second direction.
  • the top plate portion 301C is formed by bending an end portion of the wall portion 301B on one side in the third direction toward the other side in the second direction.
  • the top plate portion 301C is provided so as to be divided into one side in the first direction and the other side in the first direction of a notch portion 3011, which will be described later.
  • the bottom plate portion 301A and the top plate portion 301C face each other in the third direction.
  • the first fin 301 has a U-shaped cross section on a cross section perpendicular to the first direction.
  • the bottom plate portion 301A and bottom plate portions 302A and 303A, which will be described later, are part of the bottom plate portion BT that extends over the entire length of the first fin plate FP1 in the first direction.
  • the second fin 302 is continuously provided on one side of the first fin 301 in the first direction, and has a bottom plate portion 302A and a wall portion 302B.
  • the wall portion 302B has a plate shape extending in the first direction and the third direction and having the second direction as the thickness direction.
  • the wall portion 302B is continuous with the wall portion 301B on one side in the first direction.
  • the position of the end surface of the wall portion 302B on the one side in the third direction is on the other side in the third direction with respect to the end surface of the wall portion 301B on the one side in the third direction.
  • the bottom plate portion 302A is formed by bending the end portion of the wall portion 302B on the other side in the third direction toward the other side in the second direction.
  • the second fin 302 has an L-shaped cross section in a cross section orthogonal to the first direction.
  • the third fin 303 is continuous with the first fin 301 on the other side in the first direction, and has a bottom plate portion 303A and a wall portion 303B.
  • the wall portion 303B has a plate shape extending in the first direction and the third direction and having the second direction as the thickness direction.
  • the wall portion 303B is connected to the other side of the wall portion 301B in the first direction.
  • the bottom plate portion 303A is formed by bending the end portion of the wall portion 303B on the other side in the third direction toward the other side in the second direction.
  • the third fin 303 has an L-shaped cross section on a cross section perpendicular to the first direction.
  • the position of the one-side end face in the third direction of wall portion 303B is on the other side in the third direction with respect to the position of the one-side end face in the third direction of wall portion 301B.
  • the fins 40 and 50 are basically configured in the same manner as the fin 30, detailed reference numerals are omitted in FIG. 4 for the sake of convenience.
  • the first fin plate FP1 has only a part of the bottom plate portion BT between the fins 30 and 40 and between the fins 40 and 50.
  • FIG. 5 is a perspective view of the second fin plate FP2.
  • the difference in configuration between the second fin plate FP2 and the first fin plate FP1 is that the connecting fins 71 that connect the fins 30 and 40 in the first direction and the connecting fins 71 that connect the fins 40 and 50 in the first direction. fins 72; Functions of the connecting fins 71 and 72 will be described later.
  • the third fin plate FP3 (FIG. 1) is arranged on the second direction other side, and the second side of the third fin plate FP3 A first fin plate FP1 and a second fin plate FP2 are alternately arranged on one side in the second direction.
  • the third fin plate FP3 has a flat plate shape extending in the first direction and the third direction and having the thickness direction in the second direction.
  • the third fin plate FP3 has a configuration in which the bottom plate portion and the top plate portion are removed from the first fin plate FP1.
  • the third fin plate FP3 has only through holes in the spoiler 8, which will be described later.
  • the third fins 303 are arranged in the first direction other side end portion of the second direction other side end region R2. are arranged in the second direction. This forms the end fin group 3A (FIG. 1).
  • the first fin plates FP1 and the second fin plates FP2 are alternately arranged in the second direction.
  • the third fins 303 are arranged in the first direction other side end portion in the second direction one side end region R1. A plurality of them are arranged in two directions. This forms the end fin group 3B (FIG. 1).
  • the fin plate FP that does not have the third fins 303 on the other side in the first direction among the fin plates FP1 and FP2 is the second side. They are arranged alternately in two directions. As a result, a recessed portion 100 recessed toward the other side in the third direction is formed between the end fin groups 3A and 3B (FIG. 1).
  • the end fin group may be formed at one end of the downstream fin group 5 in the first direction, but is preferably formed at the upstream fin group 3 as shown in FIG.
  • the end fin group may be formed at one end of the downstream fin group 5 in the first direction, but is preferably formed at the upstream fin group 3 as shown in FIG.
  • various fin plates FP are arranged in the second direction and integrated by, for example, caulking to form the radiating fin portion 10 (fin groups 3, 4, 5).
  • the formed heat radiation fin portion 10 is fixed to the third direction one side surface 21 of the base portion 2 by, for example, brazing.
  • the thickness of the base portion 2 can be reduced for thermal conductivity. Even in such a case, the rigidity of the heat radiating member 1 can be increased, and deflection due to the flow of the coolant W can be suppressed.
  • the coolant W flows through the channels formed by the fins 30, 40, 50 adjacent in the second direction. At this time, the coolant W flows over the bottom plate portion BT. In addition, when the bottom plate portion BT is not provided on the fin plate FP, the coolant W flows over the base portion 2 . In the case of the fins 30, for example, the coolant W is guided along the wall surfaces (surfaces orthogonal to the second direction) of the wall portions 303B, 301B, and 302B.
  • the number of fin groups is not limited to a plurality, and a single number may be provided. That is, the heat radiating member 1 is configured by arranging a plurality of fins 30, 40, 50 projecting from the base portion 2 to one side in the third direction and extending in the first direction in the second direction. It has a plurality of fin groups 3, 4, 5 arranged side by side in the direction.
  • a spoiler 8 is provided on each of the fins 40 and 50 in the first fin plate FP1.
  • the second fin plate FP2 is also provided with a spoiler 8 in the same manner as the first fin plate FP1.
  • detailed reference numerals for the configuration of the spoiler 8 are omitted. That is, at least one of the fins 40 and 50 included in at least one of the fin groups 4 and 5 has at least one spoiler 8 .
  • the spoiler 8 includes first spoilers 811 and 812 and a second spoiler 82.
  • the first spoilers 811 and 812 are spoilers 8 (single spoilers) provided with only one projecting portion, which will be described later.
  • the second spoiler 82 is a spoiler 8 (double spoiler) provided with two projecting portions, which will be described later.
  • the first spoiler 811 is provided on the fins 40 and 50
  • the first spoiler 812 is provided on the fin 40
  • the second spoiler 82 is provided on the fin 50 .
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view showing the configuration of the first spoiler 811.
  • FIG. The first spoiler 811 has a through hole 8A and a projecting portion 8B. That is, the first spoiler 811 has only the projecting portion 8B as the projecting portion.
  • the through-hole 8A penetrates through the walls of the fins 40 and 50 in the second direction.
  • the through hole 8A is rectangular.
  • the through-hole 8A has a pair of opposing sides 8A1 and 8A2 inclined to one side in the first direction and the other side in the third direction.
  • the side 8A2 is positioned on the other side in the first direction from the side 8A1.
  • the projecting portion 8B is formed by bending the side 8A2 toward the other side in the second direction.
  • the through hole 8A and the protruding portion 8B can be formed by cutting and bending the wall portion.
  • the projecting portion 8B has a facing surface SB that faces the direction in which the coolant W flows, ie, one side in the first direction.
  • the first spoiler 811 has a function of blocking the flow of the coolant W with the facing surface SB. Turbulent flow of the coolant W is likely to occur near the facing surface SB, and the cooling performance of the fins 40 and 50 can be improved.
  • the protruding portion 8B inclines to one side in the first direction and to the other side in the third direction. As a result, the coolant W can be guided toward the heating element by the projecting portion 8B, and the cooling performance can be improved.
  • FIG. 7 is an enlarged perspective view showing the configuration of the first spoiler 812.
  • the first spoiler 812 has a through hole 8A and a projecting portion 8C. That is, the first spoiler 811 has only the projecting portion 8C as a projecting portion.
  • the through hole 8A penetrates the wall portion of the fin 40 in the second direction.
  • the projecting portion 8C is formed by bending the side 8A1 of the through hole 8A toward the other side in the second direction.
  • the through hole 8A and the protruding portion 8C can be formed by cutting and bending the wall portion.
  • the projecting portion 8C has a facing surface SC that faces one side in the direction in which the coolant W flows, that is, the first direction.
  • the first spoiler 812 has a function of blocking the flow of the coolant W by the facing surface SC.
  • a turbulent flow of the coolant W is likely to occur in the vicinity of the facing surface SC, and the cooling performance of the fins 40 can be improved.
  • the protruding portion 8C inclines to one side in the first direction and to the other side in the third direction. As a result, the coolant W can be guided toward the heating element by the projecting portion 8C, and the cooling performance can be improved.
  • FIG. 8 is an enlarged perspective view showing the configuration of the second spoiler 82.
  • the second spoiler 82 has a through hole 8A, a protrusion 8B, and a protrusion 8C. That is, the second spoiler 82 has two protrusions.
  • the second spoiler 82 has a function of blocking the flow of the coolant W by the facing surfaces SB and SC of the projections 8B and 8C. A turbulent flow of the coolant W is likely to occur in the vicinity of the facing surfaces SB and SC, and the cooling performance of the fins 50 can be improved. Since the second spoiler 82 has more projections than the first spoilers 811 and 812, it has high cooling performance.
  • the spoiler 8 has a through hole 8A that penetrates in the second direction, and a facing surface that protrudes in the second direction from the periphery of the through hole 8A and faces one side in the first direction, which is the downstream side in the direction in which the coolant W flows. and protrusions 8B and 8C including SB and SC.
  • a first spoiler 811, a first spoiler 812, and a first spoiler 811 are arranged in this order on the fin 40 toward one side in the first direction.
  • a second spoiler 82, a first spoiler 811, a second spoiler 82, and a first spoiler 811 are arranged in order toward one side in the first direction. That is, the fins 40 and 50 at the same second direction position are provided with a plurality of (seven) spoilers 8 along the first direction.
  • the spoilers 8 provided on the fins 40, 50 include first spoilers 811, 812.
  • the first spoilers 811, 812 have only one protrusion. That is, at least one of the plurality of spoilers 8 has projecting portions 8B and 8C that are continuously provided along part of the entire circumference of the through hole 8A.
  • a plurality of spoilers 8 having protrusions 8B and 8C including facing surfaces SB and SC are provided, it is possible to increase the number of turbulent flow generating locations and improve cooling performance. Furthermore, since at least one of the plurality of spoilers 8 has protrusions 8B and 8C (first spoilers 811 and 812) that are continuously provided along part of the entire circumference of the through hole 8A, pressure loss is reduced. can be lowered. By reducing the pressure loss, it becomes possible to use a small and inexpensive pump for circulating the refrigerant W, and it becomes possible to suppress the manufacturing cost of the product.
  • the through hole 8A is rectangular, and the protruding portions 8B and 8C continuously provided along a part of the entire circumference of the through hole 8A are formed on one of the pair of opposite sides 8A1 and 8A2 of the through hole 8A. provided in Thereby, the projecting portions 8B and 8C can be easily formed.
  • the through hole 8A is not limited to a rectangular shape, and for example, the sides other than the pair of sides 8A1 and 8A2 may be curved, or may be circular.
  • the plurality of spoilers 8 includes first spoilers 811 and 812 having projecting portions 8B and 8C continuously provided along a part of the entire circumference of the through hole 8A, and and a second spoiler 82 having a pair of projecting portions 8B, 8C discontinuously provided along and facing each other. That is, the first spoilers 811 and 812 (single spoiler) having only one protrusion and the second spoiler 82 (double spoiler) having two protrusions are mixed. Thereby, the pressure loss can be reduced by the first spoilers 811 and 812 while the cooling performance is improved by the second spoiler 82 .
  • the number of projecting portions of the spoiler 8 is three, and the fin 50 arranged on the downstream side of the fin 40 has a first spoiler.
  • the number of projecting portions of the spoiler 8 is six. This is because the temperature of the coolant W tends to be higher in the fins 50 on the downstream side, and more cooling performance is required. Thereby, the temperature difference between the heating elements 62A, 62B, 63A, and 63B (FIG. 2) arranged from the upstream side to the downstream side can be suppressed.
  • the number of protrusions in the fins 40 on the upstream side an increase in pressure loss due to unnecessary cooling is suppressed.
  • the spoiler 8 is not provided in the fin 30 located on the most upstream side because the cooling performance is not required compared to the fins 40 and 50 . That is, the fin 30 has zero projections. However, the spoiler 8 may be provided on the fin 30 . In that case, for example, the number of protrusions in the fins 30, 40, 50 may be, for example, one, three, six, or the like. Further, for example, the number of protruding portions in the fins 30, 40, 50 may be 0, 4, 4, etc., and the number may be the same on the downstream side.
  • the number of protrusions included in each of the fins 30, 40, 50 at the same position in the second direction in the plurality of fin groups 3, 4, 5 increases toward one side in the first direction.
  • the first spoilers 811 and 812 and the second spoiler 82 are mixed, by adjusting the number of protrusions, the cooling performance on the downstream side where more cooling performance is required is improved, and the cooling performance is improved in the first direction. It is possible to suppress the increase in pressure loss due to unnecessary cooling on the upstream side while suppressing the temperature difference between the heat generating elements arranged along.
  • first spoilers 811, 812 and the second spoilers 82 do not necessarily have to be mixed, and all the spoilers 8 may be the first spoilers 811, 812. That is, all of the plurality of spoilers 8 may be first spoilers 811 and 812 having projecting portions 8B and 8C continuously provided along part of the entire circumference of through hole 8A. Thereby, pressure loss can be further reduced. In this case, it is desirable to adjust the number of protrusions as described above.
  • the spoiler 8 on the downstream side of the two spoilers 8 (812, 811) overlapping the heating element 62B in the third direction when viewed in the second direction is the first spoiler 811.
  • the spoiler 8 on the downstream side is the first spoiler 811, which generates heat when viewed in the second direction.
  • the spoiler 8 on the downstream side is the first spoiler 811.
  • the first spoiler 811 on one side of the pair of sides is located on the other side in the first direction.
  • a protruding portion 8B (FIG. 6) is provided on the located side 8A2.
  • a protruding portion 8B is provided on the side 8A2 positioned on the other side (upstream side) in the first direction of 8A2.
  • the length LB along the side 8A1 of the projecting portion 8B and the length LC along the side 8A2 of the projecting portion 8C may be different. . That is, the pair of protrusions 8B and 8C in the second spoiler 82 have different lengths along the peripheral edges. This makes it possible to finely adjust the pressure loss.
  • FIG. 10 is a partially enlarged view showing the configuration of the vicinity between the upstream fin group 3 and the central fin group 4.
  • FIG. 10 a plurality of second fins 302 of the fin plates FP1 and FP2 are arranged in the second direction.
  • a plurality of third fins 403 of the fin plates FP1 and FP2 are arranged in the second direction.
  • a connecting fin 71 is formed between the second fin 302 and the third fin 403, and a space is formed on one side of the connecting fin 71 in the third direction. is formed. Further, in the first fin plate FP1, a space is formed between the second fins 302 and the third fins 403 without connecting fins.
  • a slot S is formed by the space formed as described above. The slot S has the effect of stopping the growth of the boundary layer in the fins to improve the cooling performance, the effect of mixing the coolant W discharged from the downstream outlet of the fin group 3, and the effect of reducing the pressure loss.
  • the boundary layer is a low-velocity region formed near the fins due to the action of viscosity when the coolant W flows along the fins.
  • both ends of the heating elements 61A and 61B in the second direction are arranged closer to the center in the second direction.
  • the heat transfer is small and the temperature of the coolant W1 is relatively low.
  • heat transfer to the coolant W2 flowing in the second direction center side of the fin group 3 increases, and the temperature of the coolant W2 is relatively high.
  • mixing of the refrigerants W1 and W2 is promoted at the downstream outlet of the fin group 3 .
  • the uniformity of the temperature of the coolant W is promoted, and the cooling performance of the fin group 4 on the rear stage side can be improved.
  • a recess 71A recessed toward the other side in the third direction is provided at one end of the connecting fin 71 in the third direction.
  • a connecting fin 72 connecting the fins 40 and 50 is provided with a recess 72A.
  • the heat radiating member 1 includes at least one of the fins (30, 40) (40, 50) at the same position in the second direction in at least one of the fin groups (3, 4) (4, 5) adjacent to each other in the first direction. ) in the first direction.
  • the connecting fins (71, 72) are provided with recesses (71A, 72A) recessed toward the other side in the third direction at one end in the third direction.
  • the connecting fins 71 and 72 By providing the connecting fins 71 and 72, it is possible to improve the rigidity of the heat radiating member 1 and improve the cooling performance by increasing the contact area with the coolant W. , 5) arranged in each of the heating elements (61B, 62A) (62B, 63A) in the first direction, the need for cooling performance is low. may be provided.
  • the concave portions 71A and 72A By providing the concave portions 71A and 72A, the effect of improving the cooling performance by stopping the growth of the boundary layer in the connecting fins 71 and 72 and the effect of mixing the coolant W to make the temperature of the coolant W uniform are exhibited.
  • the first fins 301, 401, 501 of the fins 30, 40, 50 are provided with notches that are cut from one end in the third direction to the other side in the third direction. Notches 3011, 4011, 5011 are provided.
  • the second fin plate FP2 (FIG. 5) and the third fin plate FP3 (FIG. 1) are similarly provided with notches.
  • the cutout portion 3011 is arranged between the heating elements 61A and 61B in the first direction when viewed in the second direction, and the cutout portion 4011 is arranged in the first direction when viewed in the second direction. It is arranged between the heating elements 62A and 62B in the first direction, and the notch 5011 is arranged between the heating elements 63A and 63B in the first direction when viewed in the second direction.
  • At least one of the fins 30, 40, 50 in at least one of the fin groups 3, 4, 5 has a notch on the other side in the third direction at an intermediate position in the first direction. Cutouts 3011, 4011, 5011 are provided. Between the two heating elements (61A, 61B) (62A, 62B) (63A, 63B) arranged side by side in the first direction, the need for cooling performance is low. 5011 may be provided to reduce the contact area of the fins 30, 40, 50 with the coolant W. FIG.
  • the notches 3011, 4011, and 5011 have the effect of stopping the growth of the boundary layer in the fins 30, 40, and 50 to improve the cooling performance, and the effect of mixing the coolant W to make the temperature of the coolant W uniform. played.
  • FIG. 11 shows a side view of the heat radiating member 1 with the third fin plate FP3 removed, as seen from the one side in the second direction, as in FIG.
  • the heights of the fins 30, 40, 50 in the third direction are different between the upper stage and the lower stage of FIG.
  • FIG. 11 shows the top surface 9 of the liquid cooling jacket.
  • the height of the fins 30, 40, 50 in the third direction is the height HF1
  • the height from the base portion 2 to the top surface 9 is the height HW.
  • the height from the base part 2 to the top surface 9 is the same height HW as in the upper part of FIG. It is made lower than the height HF1.
  • the gap between the fins 30, 40, 50 and the top surface 9 can be widened from the gap Sp1 to the gap Sp2. Therefore, the coolant W can easily flow through the gap, and as a result, the pressure loss can be reduced.
  • a vapor chamber or a heat pipe may be provided between the heating element and the heat radiating member.
  • the present disclosure can be used for cooling various heating elements.

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Abstract

放熱部材は、冷媒が流れる方向に沿う第１方向、かつ第２方向に広がり、第３方向に厚みを有する板形状のベース部と、前記ベース部から第３方向一方側に突出し、かつ第１方向に延びるフィンを第２方向に複数並べられて構成される、１つの、あるいは第１方向に並んで配置される複数のフィン群と、を有する。少なくともいずれかの前記フィン群に含まれる少なくともいずれかの前記フィンは、少なくとも１つのスポイラーを有する。前記スポイラーは、第２方向に貫通する貫通孔と、前記貫通孔の周縁から第２方向に突出し、かつ前記冷媒の流れる方向の下流側である第１方向一方側に対向する対向面を含む突出部と、を有する。同じ第２方向位置の前記フィンには、第１方向に沿って複数の前記スポイラーが設けられる。前記複数のスポイラーのうち少なくとも１つは、前記貫通孔の全周の一部に沿って連続して設けられる前記突出部を有する。

Description

放熱部材
　本開示は、放熱部材に関する。
　従来、発熱体の冷却に放熱部材が用いられる。放熱部材は、ベース部と、複数のフィンと、を有する。複数のフィンは、ベース部から突出する。複数のフィンにおける隣接するフィン同士の間を水などの冷媒が流れることにより、発熱体の熱は冷媒に移動する（例えば、特許文献１参照）。
中国公開公報：中国特許出願公開第１０６５４６１１６号
　従来の放熱部材では、冷却性能の向上とともに、圧力損失を抑制することが課題となっている。圧力損失が大きくなると、冷媒を循環させるポンプの性能によっては所望の流量が確保できない場合がある。あるいは、所望の流量を確保するには大型・高額のポンプを採用する必要がある。
　上記状況に鑑み、本開示は、冷却性能の向上と圧力損失の抑制を両立することができる放熱部材を提供することを目的とする。
　本開示の例示的な放熱部材は、冷媒が流れる方向に沿う第１方向、かつ第１方向に直交する第２方向に広がり、第１方向および第２方向に直交する第３方向に厚みを有する板形状のベース部と、前記ベース部から前記第３方向一方側に突出し、かつ第１方向に延びるフィンを第２方向に複数並べられて構成される、１つの、あるいは第１方向に並んで配置される複数のフィン群と、を有する。少なくともいずれかの前記フィン群に含まれる少なくともいずれかの前記フィンは、少なくとも１つのスポイラーを有する。前記スポイラーは、第２方向に貫通する貫通孔と、前記貫通孔の周縁から第２方向に突出し、かつ前記冷媒の流れる方向の下流側である第１方向一方側に対向する対向面を含む突出部と、を有する。同じ第２方向位置の前記フィンには、第１方向に沿って複数の前記スポイラーが設けられる。前記複数のスポイラーのうち少なくとも１つは、前記貫通孔の全周の一部に沿って連続して設けられる前記突出部を有する。
　本開示の例示的な放熱部材によれば、冷却性能の向上と圧力損失の抑制を両立することができる。
図１は、本開示の例示的な実施形態に係る放熱部材の斜視図である。 図２は、放熱部材の第２方向一方側へ視た側面図である。 図３は、放熱部材の第３方向一方側から視た平面図である。 図４は、第１フィンプレートの斜視図である。 図５は、第２フィンプレートの斜視図である。 図６は、第１スポイラーの構成を示す拡大斜視図である。 図７は、別の第１スポイラーの構成を示す拡大斜視図である。 図８は、第２スポイラーの構成を示す拡大斜視図である。 図９は、第２スポイラーの変形例を示す側面図である。 図１０は、上流側フィン群と中央フィン群の間付近の構成を示す一部拡大図である。 図１１は、フィンの高さ調整の一例を示す側面図である。
　以下に、本開示の例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。
　なお、図面においては、第１方向をＸ方向として、Ｘ１を第１方向一方側、Ｘ２を第１方向他方側として示す。第１方向は、冷媒Ｗが流れる方向Ｆに沿い、下流側をＦ１、上流側をＦ２として示す。第１方向に直交する第２方向をＹ方向として、Ｙ１を第２方向一方側、Ｙ２を第２方向他方側として示す。第１方向および第２方向に直交する第３方向をＺ方向として、Ｚ１を第３方向一方側、Ｚ２を第３方向他方側として示す。なお、上記直交とは、９０度から若干ずれた角度での交差も含む。上記の各方向は、放熱部材１を各種機器に組み込んだときの方向を限定しない。
＜１．放熱部材の全体構成＞
　図１は、本開示の例示的な実施形態に係る放熱部材１の斜視図である。図２は、放熱部材１の第２方向一方側へ視た側面図である。図３は、放熱部材１の第３方向一方側から視た平面図である。ただし、図２は、便宜上、最も第２方向他方側に位置する第３フィンプレートＦＰ３（図１）を取り外した状態での図である。これにより、図２では、第１フィンプレートＦＰ１が図示されている。フィンプレートの詳細については、後述する。
　放熱部材１は、第１方向に配置される複数の発熱体６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂ，６３Ａ，６３Ｂ（図２、図３）を冷却する装置である。発熱体６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂ，６３Ａ，６３Ｂ（以下、６１Ａ等）は、例えば、車両の車輪を駆動するためのトラクションモータに備えられるインバータのパワートランジスタである。当該パワートランジスタは、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。この場合、放熱部材１は、トラクションモータに搭載される。なお、発熱体の個数は、６個以外の複数個であってもよいし、単数であってもよい。
　放熱部材１は、ベース部２と、放熱フィン部１０と、を有する。放熱フィン部１０は、上流側フィン群３と、中央フィン群４と、下流側フィン群５と、を有する。
　ベース部２は、第１方向かつ第２方向に広がり、第３方向に厚みを有する板形状である。ベース部２は、熱伝導性の高い金属から構成され、例えば銅板から構成される。
　上流側フィン群３、中央フィン群４、および下流側フィン群５は、この順に第１方向他方側（上流側）から第１方向一方側（下流側）に向けて、ベース部２の第３方向一方側に配置される。後述するように、フィン群３，４，５は、例えばろう付けにより、ベース部２の第３方向一方側面２１に固定される。
　発熱体６１Ａ等は、ベース部２の第３方向他方側面２２に直接的または間接的に接触される（図２）。第３方向に視て、発熱体６１Ａ，６１Ｂは、上流側フィン群３と重なり、発熱体６２Ａ，６２Ｂは、中央フィン群４と重なり、発熱体６３Ａ，６３Ｂは、下流側フィン群５と重なる（図３）。
　上流側フィン群３よりも上流側から冷媒Ｗが上流側フィン群３に供給されることで、冷媒Ｗは、フィン群３，４，５を順に流れ、下流側フィン群５から下流側へ排出される。このとき、発熱体６１Ａ等から発生した熱は、それぞれベース部２およびフィン群３，４，５を介して冷媒Ｗに移動する。これにより、発熱体６１Ａ等が冷却される。
＜２．フィン群の形成方法＞
　ここで、放熱フィン部１０（フィン群３，４，５）の具体的な形成方法の一例について図４および図５も参照して説明する。
　フィン群３，４，５は、フィンプレートＦＰを第２方向に複数配置することで、いわゆるスタックドフィンとして構成される。フィンプレートＦＰは、第１方向に延びる金属板から構成され、例えば、銅板により構成される。なお、図示されるフィンプレートＦＰ１，ＦＰ２，ＦＰ３は、いずれもフィンプレートＦＰの一種である。すなわち、フィンプレートの総括的な符号として、ＦＰを用いる。
　図４は、第１フィンプレートＦＰ１の斜視図である。第１フィンプレートＦＰ１は、フィン３０，４０，５０を有する。フィン３０，４０，５０は、それぞれフィン群３，４，５を構成する。
　図４に示すように、フィン３０は、第１フィン３０１と、第２フィン３０２と、第３フィン３０３と、を有する。
　第１フィン３０１は、底板部３０１Ａと、壁部３０１Ｂと、天板部３０１Ｃと、を有する。壁部３０１Ｂは、第１方向かつ第３方向に広がり、かつ第２方向を厚み方向とする板状である。底板部３０１Ａは、壁部３０１Ｂの第３方向他方側端部から第２方向他方側へ折り曲げられて形成される。天板部３０１Ｃは、壁部３０１Ｂの第３方向一方側端部から第２方向他方側へ折り曲げられて形成される。なお、天板部３０１Ｃは、後述する切欠き部３０１１の第１方向一方側と第１方向他方側に分割されて設けられる。底板部３０１Ａと天板部３０１Ｃとは、第３方向に対向する。これにより、第１フィン３０１は、第１方向に直交する切断面で、コ字状の断面を有する。
　なお、底板部３０１Ａと、後述する底板部３０２Ａ，３０３Ａは、第１フィンプレートＦＰ１の第１方向全長にわたって延びる底板部ＢＴの一部である。
　第２フィン３０２は、第１フィン３０１の第１方向一方側に連設され、底板部３０２Ａと、壁部３０２Ｂと、を有する。壁部３０２Ｂは、第１方向かつ第３方向に広がり、かつ第２方向を厚み方向とする板状である。壁部３０２Ｂは、壁部３０１Ｂの第１方向一方側に連設される。壁部３０２Ｂの第３方向一方側端面の位置は、壁部３０１Ｂの第３方向一方側端面の位置よりも第３方向他方側である。
　底板部３０２Ａは、壁部３０２Ｂの第３方向他方側端部から第２方向他方側へ折り曲げられて形成される。これにより、第２フィン３０２は、第１方向に直交する切断面で、Ｌ字状の断面を有する。
　第３フィン３０３は、第１フィン３０１の第１方向他方側に連設され、底板部３０３Ａと、壁部３０３Ｂと、を有する。壁部３０３Ｂは、第１方向かつ第３方向に広がり、かつ第２方向を厚み方向とする板状である。壁部３０３Ｂは、壁部３０１Ｂの第１方向他方側に連設される。
　底板部３０３Ａは、壁部３０３Ｂの第３方向他方側端部から第２方向他方側へ折り曲げられて形成される。これにより、第３フィン３０３は、第１方向に直交する切断面で、Ｌ字状の断面を有する。壁部３０３Ｂの第３方向一方側端面の位置は、壁部３０１Ｂの第３方向一方側端面の位置よりも第３方向他方側である。
　フィン４０，５０は、フィン３０と基本的に同様に構成されるため、図４においては便宜上、詳細な符号は省略している。
　なお、第１フィンプレートＦＰ１は、フィン３０と４０の間、フィン４０と５０の間には、底板部ＢＴの一部のみを有する。
　図５は、第２フィンプレートＦＰ２の斜視図である。第２フィンプレートＦＰ２の第１フィンプレートＦＰ１との構成の違いは、フィン３０とフィン４０とを第１方向に連結する連結フィン７１と、フィン４０とフィン５０とを第１方向に連結する連結フィン７２と、を有することである。連結フィン７１，７２の機能については後述する。
　放熱フィン部１０における第２方向他方側端領域Ｒ２（図３）においては、最も第２方向他方側に第３フィンプレートＦＰ３（図１）が配置されるとともに、第３フィンプレートＦＰ３の第２方向一方側に第１フィンプレートＦＰ１と第２フィンプレートＦＰ２が第２方向に交互に配置される。なお、第３フィンプレートＦＰ３は、第１方向かつ第３方向に広がり、かつ第２方向を厚み方向とする平板状である。第３フィンプレートＦＰ３は、第１フィンプレートＦＰ１において底板部と天板部とを除いた構成としている。第３フィンプレートＦＰ３は、後述するスポイラー８における貫通孔のみを有する構成としている。
　第２方向他方側端領域Ｒ２において、フィンプレートＦＰ１，ＦＰ２，ＦＰ３が第２方向に配置されることで、第２方向他方側端領域Ｒ２における第１方向他方側端部において、第３フィン３０３が第２方向に複数配置される。これにより、端部フィン群３Ａが形成される（図１）。
　放熱フィン部１０における第２方向一方側端領域Ｒ１（図３）においては、第１フィンプレートＦＰ１と第２フィンプレートＦＰ２が第２方向に交互に配置される。第２方向一方側端領域Ｒ１において、フィンプレートＦＰ１，ＦＰ２が第２方向に配置されることで、第２方向一方側端領域Ｒ１における第１方向他方側端部において、第３フィン３０３が第２方向に複数配置される。これにより、端部フィン群３Ｂが形成される（図１）。
　第２方向一方側端領域Ｒ１と第２方向他方側端領域Ｒ２との間の領域においては、フィンプレートＦＰ１，ＦＰ２において第１方向他方側で第３フィン３０３を有さないフィンプレートＦＰが第２方向に交互に配置される。これにより、端部フィン群３Ａ，３Ｂとの間に、第３方向他方側へ凹む凹部１００が形成される（図１）。
　作業者は、凹部１００を確認することで、放熱部材１を取り付ける際の取付方向ミスを抑制できる。なお、端部フィン群は、下流側フィン群５の第１方向一方側端部に形成してもよいが、図１に示すように上流側フィン群３に設けることが望ましい。これにより、凹部１００を上流側に設けることにより、冷媒Ｗがフィン群３へ流入する際の第２方向中央側の流路抵抗を低減し、フィン群３における第２方向中央側に位置する発熱体６１Ａ，６１Ｂを冷却する冷却性能を向上させることができる。
　このように、各種のフィンプレートＦＰが第２方向に配置されて、例えばカシメ等により一体化されることで、放熱フィン部１０（フィン群３，４，５）が形成される。形成された放熱フィン部１０は、例えば、ろう付けにより、ベース部２の第３方向一方側面２１に固定される。このように、フィン３０，４０，５０を第１方向に一体化させた構成のフィンプレートＦＰを用いて放熱フィン部１０を構成することで、熱伝導性のためにベース部２の厚みを薄くした場合でも、放熱部材１の剛性を高めることができ、冷媒Ｗの流れによるたわみなどを抑制できる。
　このような構成により、フィン群３，４，５において、第２方向に隣接するフィン３０，４０，５０により形成される流路を冷媒Ｗが流れる。このとき、冷媒Ｗは、底板部ＢＴ上を流れる。なお、フィンプレートＦＰに底板部ＢＴを設けない場合は、冷媒Ｗは、ベース部２上を流れる。冷媒Ｗは、例えばフィン３０であれば、壁部３０３Ｂ，３０１Ｂ，３０２Ｂの壁面（第２方向に直交する面）に沿って導かれる。
　なお、フィン群は、複数に限らず、単数で設けられてもよい。すなわち、放熱部材１は、ベース部２から第３方向一方側に突出し、かつ第１方向に延びるフィン３０，４０，５０を第２方向に複数配置されて構成される、１つの、あるいは第１方向に並んで配置される複数のフィン群３，４，５を有する。
＜３．スポイラー＞
　図４および図５に示すように、第１フィンプレートＦＰ１および第２フィンプレートＦＰ２には、スポイラー８が設けられる。ここでは、スポイラー８について詳細に説明する。
　図４に示すように、第１フィンプレートＦＰ１において、フィン４０，５０それぞれにスポイラー８が設けられる。なお、図５に示すように第２フィンプレートＦＰ２においても、第１フィンプレートＦＰ１と同様にスポイラー８が設けられる。図５においては、便宜上、スポイラー８の構成について詳細な符号は省略している。すなわち、少なくともいずれかのフィン群４，５に含まれる少なくともいずれかのフィン４０，５０は、少なくとも１つのスポイラー８を有する。
　図４に示すように、スポイラー８には、第１スポイラー８１１，８１２と、第２スポイラー８２とが含まれる。第１スポイラー８１１，８１２は、後述する突出部が１個のみ設けられるスポイラー８（シングルスポイラー）である。第２スポイラー８２は、後述する突出部が２個設けられるスポイラー８（ダブルスポイラー）である。図４に示す例では、第１スポイラー８１１は、フィン４０，５０に設けられ、第１スポイラー８１２は、フィン４０に設けられ、第２スポイラー８２は、フィン５０に設けられる。
　図６は、第１スポイラー８１１の構成を示す拡大斜視図である。第１スポイラー８１１は、貫通孔８Ａと、突出部８Ｂと、を有する。すなわち、第１スポイラー８１１は、突出部として突出部８Ｂのみを有する。貫通孔８Ａは、フィン４０，５０における壁部を第２方向に貫通する。貫通孔８Ａは、矩形である。貫通孔８Ａは、第１方向一方側かつ第３方向他方側へ傾く一対の対向する辺８Ａ１，８Ａ２を有する。辺８Ａ２は、辺８Ａ１よりも第１方向他方側に位置する。突出部８Ｂは、辺８Ａ２において第２方向他方側に折り曲げられることで形成される。貫通孔８Ａおよび突出部８Ｂは、上記壁部に切り込みを入れて折り曲げることで形成できる。
　突出部８Ｂは、冷媒Ｗが流れる方向、すなわち第１方向一方側に対向する対向面ＳＢを有する。第１スポイラー８１１は、対向面ＳＢにより冷媒Ｗの流れを妨げる機能を有する。対向面ＳＢ付近に冷媒Ｗの乱流を発生させやすくなり、フィン４０，５０による冷却性能を向上させることができる。また、突出部８Ｂは、第１方向一方側かつ第３方向他方側に傾く。これにより、冷媒Ｗを突出部８Ｂにより発熱体側へ導くことができ、冷却性能を向上させることができる。
　図７は、第１スポイラー８１２の構成を示す拡大斜視図である。第１スポイラー８１２は、貫通孔８Ａと、突出部８Ｃと、を有する。すなわち、第１スポイラー８１１は、突出部として突出部８Ｃのみを有する。貫通孔８Ａは、フィン４０における壁部を第２方向に貫通する。突出部８Ｃは、貫通孔８Ａの辺８Ａ１において第２方向他方側に折り曲げられることで形成される。貫通孔８Ａおよび突出部８Ｃは、上記壁部に切り込みを入れて折り曲げることで形成できる。
　突出部８Ｃは、冷媒Ｗが流れる方向、すなわち第１方向一方側に対向する対向面ＳＣを有する。第１スポイラー８１２は、対向面ＳＣにより冷媒Ｗの流れを妨げる機能を有する。対向面ＳＣ付近に冷媒Ｗの乱流を発生させやすくなり、フィン４０による冷却性能を向上させることができる。また、突出部８Ｃは、第１方向一方側かつ第３方向他方側に傾く。これにより、冷媒Ｗを突出部８Ｃにより発熱体側へ導くことができ、冷却性能を向上させることができる。
　図８は、第２スポイラー８２の構成を示す拡大斜視図である。第２スポイラー８２は、貫通孔８Ａと、突出部８Ｂと、突出部８Ｃと、を有する。すなわち、第２スポイラー８２は、２つの突出部を有する。
　第２スポイラー８２は、突出部８Ｂ，８Ｃの対向面ＳＢ，ＳＣにより冷媒Ｗの流れを妨げる機能を有する。対向面ＳＢ，ＳＣ付近に冷媒Ｗの乱流を発生させやすくなり、フィン５０による冷却性能を向上させることができる。第２スポイラー８２は、第１スポイラー８１１，８１２よりも突出部の個数が多いため、冷却性能が高い。
　すなわち、スポイラー８は、第２方向に貫通する貫通孔８Ａと、貫通孔８Ａの周縁から第２方向に突出し、かつ冷媒Ｗの流れる方向の下流側である第１方向一方側に対向する対向面ＳＢ，ＳＣを含む突出部８Ｂ，８Ｃと、を有する。
　図４に示す例では、フィン４０においては第１方向一方側に向かって順に、第１スポイラー８１１、第１スポイラー８１２、第１スポイラー８１１が配置される。フィン５０においては第１方向一方側に向かって順に、第２スポイラー８２、第１スポイラー８１１、第２スポイラー８２、第１スポイラー８１１が配置される。すなわち、同じ第２方向位置のフィン４０，５０には、第１方向に沿って複数（７個）のスポイラー８が設けられる。
　フィン４０，５０に設けられるスポイラー８には、第１スポイラー８１１，８１２が含まれる。第１スポイラー８１１，８１２は、突出部を１個のみ有する。すなわち、複数のスポイラー８のうち少なくとも１つは、貫通孔８Ａの全周の一部に沿って連続して設けられる突出部８Ｂ，８Ｃを有する。
　このような本実施形態によれば、対向面ＳＢ，ＳＣを含む突出部８Ｂ，８Ｃを有するスポイラー８が複数設けられるため、乱流の発生個所を増やし、冷却性能を向上させることができる。さらに、複数のスポイラー８のうち少なくとも１つは、貫通孔８Ａの全周の一部に沿って連続して設けられる突出部８Ｂ，８Ｃを有するため（第１スポイラー８１１，８１２）、圧力損失を低下させることができる。圧力損失を低下させることで、冷媒Ｗを循環させる小型・安価なポンプを使用することが可能となり、製品の製造コストを抑制することが可能となる。
　また、貫通孔８Ａは矩形であり、貫通孔８Ａの全周の一部に沿って連続して設けられる突出部８Ｂ，８Ｃは、貫通孔８Ａにおける互いに対向する一対の辺８Ａ１，８Ａ２のうち一方に設けられる。これにより、突出部８Ｂ，８Ｃを容易に形成できる。なお、貫通孔８Ａは、矩形に限らず、例えば、一対の辺８Ａ１，８Ａ２以外の辺を曲線状としてもよいし、円形などであってもよい。
　また、複数のスポイラー８は、貫通孔８Ａの全周の一部に沿って連続して設けられる突出部８Ｂ，８Ｃを有する第１スポイラー８１１，８１２と、貫通孔８Ａの全周の一部に沿って非連続で設けられ、かつ互いに対向する一対の突出部８Ｂ，８Ｃを有する第２スポイラー８２と、を含む。すなわち、突出部を１個のみ有する第１スポイラー８１１，８１２（シングルスポイラー）と、突出部を２個有する第２スポイラー８２（ダブルスポイラー）を混在させている。これにより、第２スポイラー８２により冷却性能を向上させつつ、第１スポイラー８１１，８１２により圧力損失を低下させることができる。
　特に、図４に示すように、フィン４０においては第１スポイラーを３つ設けることで、スポイラー８の突出部の個数を３個とし、フィン４０よりも下流側に配置されるフィン５０においては第１スポイラーを２つ、第２スポイラーを２つ設けることで、スポイラー８の突出部の個数を６個としている。これは、下流側のフィン５０のほうが冷媒Ｗの温度が高くなりやすく、冷却性能をより必要とするためである。これにより、上流側から下流側にかけて配置される発熱体６２Ａ，６２Ｂ，６３Ａ，６３Ｂ（図２）の温度差を抑制することができる。一方、上流側のフィン４０では突出部の個数を少なくすることで、不必要な冷却による圧力損失の増加を抑制している。
　なお、最も上流側に位置するフィン３０においては、冷却性能がフィン４０，５０に比して不要であるため、スポイラー８を設けていない。すなわち、フィン３０において、突出部の個数は０個である。ただし、フィン３０において、スポイラー８を設けてもよい。その場合、例えば、フィン３０，４０，５０における突出部の個数は、例えば、１個、３個、６個などとしてもよい。また、例えば、フィン３０，４０，５０における突出部の個数を０個、４個、４個などと、下流側において個数を同じにしてもよい。
　すなわち、複数のフィン群３，４，５における同じ第２方向位置の各々のフィン３０，４０，５０に含まれる突出部の個数は、第１方向一方側に向かうほど多くなる。これにより、第１スポイラー８１１，８１２と第２スポイラー８２を混在させる場合に突出部の個数を調整することで、冷却性能がより必要となる下流側での冷却性能を向上させ、第１方向に沿って配置される発熱体の温度差を抑制しつつ、上流側において不要な冷却による圧力損失の上昇を抑制できる。
　なお、第１スポイラー８１１，８１２と第２スポイラー８２を必ずしも混在させる必要はなく、すべてのスポイラー８を第１スポイラー８１１，８１２としてもよい。すなわち、複数のスポイラー８のすべては、貫通孔８Ａの全周の一部に沿って連続して設けられる突出部８Ｂ，８Ｃを有する第１スポイラー８１１，８１２であることとしてもよい。これにより、圧力損失をより低下させることができる。この場合、先述したような突出部の個数の調整を行うことが望ましい。
　また、図２に示すように、第２方向に視て発熱体６２Ｂと第３方向に重なる２つのスポイラー８（８１２，８１１）のうち下流側のスポイラー８は、第１スポイラー８１１である。同様に、第２方向に視て発熱体６３Ａと第３方向に重なる２つのスポイラー８（８２，８１１）のうち下流側のスポイラー８は、第１スポイラー８１１であり、第２方向に視て発熱体６３Ｂと第３方向に重なる２つのスポイラー８（８２，８１１）のうち下流側のスポイラー８は、第１スポイラー８１１である。
　すなわち、第２方向に視て同一の発熱体６２Ｂと第３方向に重なる複数のスポイラー８のうち最も第１方向一方側の第１スポイラー８１１においては、一対の辺のうち第１方向他方側に位置する辺８Ａ２に突出部８Ｂ（図６）が設けられる。発熱体６２Ｂの下流側では冷媒Ｗをベース部２側へ導く必要性が低いため、複数のスポイラー８のうち最も下流側の第１スポイラー８１１においては、矩形の貫通孔８Ａにおける一対の辺８Ａ１，８Ａ２のうち第１方向他方側（上流側）に位置する辺８Ａ２に突出部８Ｂを設けている。
　なお、図９に一例を示すように、第２スポイラー８２において、突出部８Ｂの辺８Ａ１に沿った長さＬＢと、突出部８Ｃの辺８Ａ２に沿った長さＬＣとを異ならせてもよい。すなわち、第２スポイラー８２における一対の突出部８Ｂ，８Ｃは、周縁に沿った長さが異なる。これにより、圧力損失をより細かく調整できる。
＜４．下流側フィン＞
　次に、フィン３０，４０において、下流側に配置される第２フィン３０２，４０２について、より具体的に説明する。ここでは、図１０を参照して、第２フィン３０２を例として説明するが、第２フィン４０２についても内容は同様である。
　図１０は、上流側フィン群３と中央フィン群４との間付近の構成を示す一部拡大図である。図１０に示すように、フィンプレートＦＰ１，ＦＰ２の第２フィン３０２は、第２方向に複数配置される。また、フィンプレートＦＰ１，ＦＰ２の第３フィン４０３は、第２方向に複数配置される。
　図１０に示すように、第２フィンプレートＦＰ２においては、第２フィン３０２と第３フィン４０３との間には、連結フィン７１が形成されるとともに、連結フィン７１の第３方向一方側に空間が形成される。また、第１フィンプレートＦＰ１においては、第２フィン３０２と第３フィン４０３との間には、連結フィンが形成されずに空間が形成される。上記のように形成される空間により、スロットＳが形成される。スロットＳにより、フィンにおける境界層の成長を止めて冷却性能を向上させる効果、フィン群３の下流側出口から排出される冷媒Ｗを混合する効果、および、圧力損失を下げる効果が生じる。境界層は、冷媒Ｗがフィンに沿って流れたときに、粘性の働きによってフィン近傍に形成される速度が小さい領域である。なお、連結フィン７１を設けることで、放熱部材１の剛性を向上させるとともに、スロットＳにおける冷媒Ｗとの接触面積を増加させて冷却性能を向上させることができる。
　ここで、図３に示すように、発熱体６１Ａ，６１Ｂの第２方向両端は、第２方向中央側に寄って配置されるため、フィン群３の第２方向両端部を流れる冷媒Ｗ１への熱移動は少なく、冷媒Ｗ１の温度は比較的低い。これに対し、フィン群３の第２方向中央側を流れる冷媒Ｗ２への熱移動は多くなり、冷媒Ｗ２の温度は比較的高い。しかしながら、上記のように、フィン群３の下流側出口において、冷媒Ｗ１とＷ２の混合が促進される。これにより、冷媒Ｗの温度の均一化が促進され、後段側のフィン群４における冷却性能を向上させることができる。
　また、図１０に示すように、連結フィン７１の第３方向一方側端部には、第３方向他方側へ凹む凹部７１Ａが設けられる。なお、同様に、図５に示すように、第２フィンプレートＦＰ２において、フィン４０，５０を連結する連結フィン７２には凹部７２Ａが設けられる。
　すなわち、放熱部材１は、少なくともいずれかの第１方向に隣り合うフィン群（３，４）（４，５）における同じ第２方向位置の少なくともいずれかのフィン（３０，４０）（４０，５０）同士を第１方向に連結する連結フィン（７１，７２）を有する。連結フィン（７１，７２）の第３方向一方側端部には、第３方向他方側へ凹む凹部（７１Ａ，７２Ａ）が設けられる。
　連結フィン７１，７２を設けることで放熱部材１の剛性向上、および冷媒Ｗとの接触面積増加による冷却性能向上を図ることができるが、第１方向に隣り合うフィン群（３，４）（４，５）のそれぞれに配置される発熱体（６１Ｂ，６２Ａ）（６２Ｂ，６３Ａ）のそれぞれから第１方向に遠い箇所では冷却性能の必要性が低いため、連結フィン７１，７２に凹部７１Ａ，７２Ａを設けてもよい。凹部７１Ａ，７２Ａを設けることで、連結フィン７１，７２における境界層の成長を止めて冷却性能を向上させる効果、および冷媒Ｗを混合して冷媒Ｗの温度を均一化する効果が奏される。
＜５．フィンの切欠き部＞
　図４に示すように、第１フィンプレートＦＰ１において、フィン３０，４０，５０の第１フィン３０１，４０１，５０１には、第３方向一方側端部から第３方向他方側へ切り欠かれる切欠き部３０１１，４０１１，５０１１が設けられる。なお、第２フィンプレートＦＰ２（図５）および第３フィンプレートＦＰ３（図１）においても、同様に切欠き部が設けられる。図２に示すように、切欠き部３０１１は、第２方向に視て、第１方向において発熱体６１Ａ，６１Ｂの間に配置され、切欠き部４０１１は、第２方向に視て、第１方向において発熱体６２Ａ，６２Ｂの間に配置され、切欠き部５０１１は、第２方向に視て、第１方向において発熱体６３Ａ，６３Ｂの間に配置される。
　すなわち、少なくともいずれかのフィン群３，４，５における少なくともいずれかのフィン３０，４０，５０の第３方向一方側端部には、第１方向中間位置において第３方向他方側に切り欠かれる切欠き部３０１１，４０１１，５０１１が設けられる。第１方向に並んで配置される２つの発熱体（６１Ａ，６１Ｂ）（６２Ａ，６２Ｂ）（６３Ａ，６３Ｂ）の間では冷却性能の必要性が低いため、その箇所に切欠き部３０１１，４０１１，５０１１を設けてフィン３０，４０，５０の冷媒Ｗと接触する接触面積を小さくしてもよい。そして、切欠き部３０１１，４０１１，５０１１により、フィン３０，４０，５０における境界層の成長を止めて冷却性能を向上させる効果、および冷媒Ｗを混合して冷媒Ｗの温度を均一化する効果が奏される。
＜６．フィンの高さ調整＞
　フィン群３，４，５は、液冷ジャケットに収容され、冷媒Ｗは液冷ジャケット内部を流れる。図１１には、図２と同様に、第３フィンプレートＦＰ３を取り外した状態での放熱部材１の第２方向一方側に視た側面図を示す。図１１の上段と下段とで、フィン３０，４０，５０の第３方向高さが異なる。また、図１１には、液冷ジャケットの天面９を示す。
　図１１の上段では、フィン３０，４０，５０の第３方向高さを高さＨＦ１とし、ベース部２から天面９までの高さを高さＨＷとしている。そして、図１１の下段では、ベース部２から天面９までの高さを図１１上段と同じ高さＨＷとしたまま、フィン３０，４０，５０の第３方向高さを高さＨＦ２とし、高さＨＦ１よりも低くしている。　
　このようにフィン３０，４０，５０の第３方向高さを低く調整することで、フィン３０，４０，５０と天面９との隙間を隙間Ｓｐ１から隙間Ｓｐ２と広くすることができる。従って、上記隙間に冷媒Ｗが流れやすくなり、結果として圧力損失を低下させることができる。
　一般に圧力損失は流体シミュレーションにて数値を見込むことが可能であるが、フィンおよび液冷ジャケットを製作して実測すると、シミュレーションを通じて想定される圧力損失よりも実測された圧力損失が高くなる場合もある。この場合、液冷ジャケットをダイカストによって形成する場合に型を修正することは大掛かりな変更となるため、フィン高さを低くして調整することが比較して容易な手段である。すなわち、フィン高さを低くすると冷却性能も低下するが、それが許容される場合には、フィン高さを低くすることによって圧力損失量を所望の範囲内に収めるよう調整したフィンを準備すれば良い。
＜７．その他＞
　以上、本開示の実施形態を説明した。なお、本開示の範囲は上述の実施形態に限定されない。本開示は、発明の主旨を逸脱しない範囲で上述の実施形態に種々の変更を加えて実施することができる。また、上述の実施形態で説明した事項は、矛盾を生じない範囲で適宜任意に組み合わせることができる。
　例えば、発熱体と放熱部材との間に、ベイパーチャンバーまたはヒートパイプを設ける構成としてもよい。
　本開示は、各種発熱体の冷却に利用することができる。
　　　１　　　放熱部材
　　　２　　　ベース部
　　　３　　　上流側フィン群
　　　３Ａ，３Ｂ　端部フィン群
　　　４　　　中央フィン群
　　　５　　　下流側フィン群
　　　８　　　スポイラー
　　　８Ａ　　貫通孔
　　　８Ａ１，８Ａ２　辺
　　　８Ｂ，８Ｃ　突出部
　　　９　　　天面
　　　１０　　　放熱フィン部
　　　２１　　　第３方向一方側面
　　　２２　　　第３方向他方側面
　　　３０，４０，５０　フィン
　　　６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂ，６３Ａ，６３Ｂ　発熱体
　　　７１，７２　　連結フィン
　　　７１Ａ，７２Ａ　凹部
　　　８２　　　第２スポイラー
　　　１００　　　凹部
　　　３０１，４０１，５０１　第１フィン
　　　３０１Ａ　　底板部
　　　３０１Ｂ　　壁部
　　　３０１Ｃ　　天板部
　　　３０２　　　第２フィン
　　　３０２Ａ　　底板部
　　　３０２Ｂ　　壁部
　　　３０３　　　第３フィン
　　　３０３Ａ　　底板部
　　　３０３Ｂ　　壁部
　　　４０２　　　第２フィン
　　　４０３　　　第３フィン
　　　８１１，８１２　第１スポイラー
　　　３０１１，４０１１，５０１１　切欠き部
　　　ＢＴ　　　底板部
　　　ＦＰ１　　　第１フィンプレート
　　　ＦＰ２　　　第２フィンプレート
　　　ＦＰ３　　　第３フィンプレート
　　　Ｒ１　　　第２方向一方側端領域
　　　Ｒ２　　　第２方向他方側端領域
　　　Ｓ　　　スロット
　　　ＳＢ，ＳＣ　　対向面
　　　Ｗ　　　冷媒

 

Claims (9)

  1. 　冷媒が流れる方向に沿う第１方向、かつ第１方向に直交する第２方向に広がり、第１方向および第２方向に直交する第３方向に厚みを有する板形状のベース部と、
    　前記ベース部から第３方向一方側に突出し、かつ第１方向に延びるフィンを第２方向に複数並べられて構成される、１つの、あるいは第１方向に並んで配置される複数のフィン群と、
    　を有し、
    　少なくともいずれかの前記フィン群に含まれる少なくともいずれかの前記フィンは、少なくとも１つのスポイラーを有し、
    　前記スポイラーは、
    　　第２方向に貫通する貫通孔と、
    　　前記貫通孔の周縁から第２方向に突出し、かつ前記冷媒の流れる方向の下流側である第１方向一方側に対向する対向面を含む突出部と、
    　を有し、
    　同じ第２方向位置の前記フィンには、第１方向に沿って複数の前記スポイラーが設けられ、
    　前記複数のスポイラーのうち少なくとも１つは、前記貫通孔の全周の一部に沿って連続して設けられる前記突出部を有する、放熱部材。
  2. 　前記貫通孔は矩形であり、
    　前記貫通孔の全周の一部に沿って連続して設けられる前記突出部は、前記貫通孔における互いに対向する一対の辺のうち一方に設けられる、請求項１に記載の放熱部材。
  3. 　第２方向に視て同一の発熱体と第３方向に重なる複数の前記スポイラーのうち最も第１方向一方側の前記スポイラーにおいては、前記一対の辺のうち第１方向他方側に位置する辺に前記突出部が設けられる、請求項２に記載の放熱部材。
  4. 　少なくともいずれかの第１方向に隣り合う前記フィン群における同じ第２方向位置の少なくともいずれかの前記フィン同士を第１方向に連結する連結フィンを有し、
    　前記連結フィンの第３方向一方側端部には、第３方向他方側へ凹む凹部が設けられる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の放熱部材。
  5. 　前記複数のスポイラーは、
    　　前記貫通孔の全周の一部に沿って連続して設けられる前記突出部を有する第１スポイラーと、
    　　前記貫通孔の全周の一部に沿って非連続で設けられ、かつ互いに対向する一対の前記突出部を有する第２スポイラーと、
    　を含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の放熱部材。
  6. 　前記複数のスポイラーのすべては、前記貫通孔の全周の一部に沿って連続して設けられる前記突出部を有する第１スポイラーである、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の放熱部材。
  7. 　複数の前記フィン群における同じ第２方向位置の各々の前記フィンに含まれる前記突出部の個数は、第１方向一方側に向かうほど多くなる、請求項５または請求項６に記載の放熱部材。
  8. 　少なくともいずれかの前記フィン群における少なくともいずれかの前記フィンの第３方向一方側端部には、第１方向中間位置において第３方向他方側に切り欠かれる切欠き部が設けられる、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の放熱部材。
  9. 　前記第２スポイラーにおける前記一対の突出部は、前記周縁に沿った長さが異なる、請求項５に記載の放熱部材。

     
     
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