JP2020061425A - Wave fin and heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウェーブフィンおよびそれを備える熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a wave fin and a heat exchanger including the wave fin.
従来、熱媒体が流れる複数の流路管と、冷却対象物としての発熱部品とを交互に積層して構成された積層型の熱交換器が知られている。その熱交換器は、複数の流路管の内側に、熱媒体と発熱部品との熱伝達率を高めるためのウェーブフィンを備えている。 BACKGROUND ART Conventionally, there is known a laminated heat exchanger configured by alternately laminating a plurality of flow pipes through which a heat medium flows and heat-generating components as cooling targets. The heat exchanger includes wave fins inside the plurality of flow path pipes for increasing the heat transfer coefficient between the heat medium and the heat generating component.
特許文献１に記載の熱交換器が備えるウェーブフィンは、上流側から下流側に亘り、オフセット構造を有するものである。オフセット構造とは、ウェーブフィンの厚み方向の一方に設けられる上壁と厚み方向の他方に配置される下壁とを接続する側壁の一部に開口部を形成し、さらに、その開口部を形成する側壁の一部をウェーブフィンの幅方向にずらして案内壁を形成した構造である。ウェーブフィンにオフセット構造を採用することにより、ウェーブフィンにより形成される複数の蛇行流路を流れる熱媒体の淀みが解消され、熱媒体と発熱部品との熱伝達率を高めることが可能である。
The wave fin provided in the heat exchanger described in
しかしながら、ウェーブフィンをオフセット構造にすると、案内壁によって蛇行流路の振幅方向の距離が長くなり、また、開口部を通過する熱媒体の流れが乱れることで、熱媒体の圧力損失が大きくなるといった問題がある。 However, when the wave fins have an offset structure, the guide wall increases the distance in the amplitude direction of the meandering flow path, and the flow of the heat medium passing through the opening is disturbed, resulting in a large pressure loss of the heat medium. There's a problem.
ところで、熱交換器が、流路管を流れる熱媒体と発熱部品との熱交換により発熱部品を冷却する場合、流路管を流れる熱媒体は、その流路管の上流側から下流側へ流れるに従い温度が次第に高くなる。そのため、熱交換器が備えるウェーブフィンは、流路管のうち熱媒体の温度が最も高くなる下流側の部位で、発熱部品を所定温度に冷却するための性能を満たすように性能設計が行われる。 By the way, when the heat exchanger cools the heat-generating component by exchanging heat between the heat medium flowing through the flow pipe and the heat-generating component, the heat medium flowing through the flow pipe flows from the upstream side to the downstream side of the flow pipe. Therefore, the temperature gradually increases. Therefore, the wave fins included in the heat exchanger are performance-designed so as to satisfy the performance for cooling the heat-generating components to a predetermined temperature at the downstream side portion of the flow path pipe where the temperature of the heat medium is highest. .
これに対し、特許文献１に記載のウェーブフィンは、流路管の上流側から下流側に亘りオフセット構造を有しているので、流路管のうち上流側の部位の冷却性能が必要以上のものとなり、それに伴って、熱媒体の流れに不必要な圧力損失が発生してしまう。流路管を流れる熱媒体の圧力損失が増大すると、熱交換器の流路管に熱媒体を循環させるための循環ポンプの大型化などが必要となり、製造コストおよび運転コストが増加することが懸念される。
On the other hand, since the wave fin described in
本発明は上記点に鑑みて、冷却対象物に対する冷却性能を満たしつつ、熱媒体の圧力損失を低減することの可能なウェーブフィン、およびそれを備える熱交換器を提供することを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to provide a wave fin capable of reducing the pressure loss of a heat medium while satisfying the cooling performance for an object to be cooled, and a heat exchanger including the wave fin.
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、
熱媒体が流れる複数の流路管（２）の内側に設けられ、流路管の長手方向に垂直な断面視が凹凸形状であると共に、流路管の厚み方向からの平面視も波形状に形成されたウェーブフィン（６）において、
流路管の長手方向をＸ方向、流路管の厚み方向をＺ方向、Ｘ方向に垂直で且つＺ方向に垂直な流路管の幅方向をＹ方向とすると、
ウェーブフィンは、
Ｚ方向の一方に設けられる上壁（６１）とＺ方向の他方に設けられる下壁（６２）とを接続する側壁（６３）の一部に設けられた開口部（６８）と、その開口部を形成する側壁の一部がＹ方向にずれて熱媒体の流れを案内する案内壁（６９）とを有するオフセット部（６５）と、
開口部および案内壁を有していない非オフセット部（６６）と、を備えており、
ウェーブフィンの諸元に関し、
Ｚ方向に垂直な断面視における所定の波形状においてＸ方向に隣り合う頂点部同士の距離をウェーブピッチ（Ｗｐ）、
Ｚ方向に垂直な断面視における所定の波形状とＹ方向に隣り合う別の波形状との間に形成される蛇行流路（６４）の中心線（６４１）をＸ方向に垂直な仮想平面に投影したときのＹ方向の距離をウェーブ深さ（Ｗｄ）、
Ｚ方向に垂直な断面視における所定の波形状のＹ方向の一方の頂点部とＹ方向の他方の頂点部とを結ぶ線と、Ｘ方向に沿う仮想線とのなす角度をウェーブ角（α）、
Ｚ方向に垂直な断面視における所定の波形状の頂点部とＹ方向に隣り合う別の波形状の頂点部とがＸ方向から視て重なる距離をウェーブラップ（ＷＬ）とすると、
オフセット部と非オフセット部とは、ウェーブピッチ、ウェーブ深さ、ウェーブ角およびウェーブラップの少なくとも１つが異なっている。
In order to achieve the above object, the invention according to
It is provided inside the plurality of flow path pipes (2) through which the heat medium flows, and the cross-sectional view perpendicular to the longitudinal direction of the flow path pipe is uneven, and the plan view from the thickness direction of the flow path pipe is also wavy. In the formed wave fin (6),
When the longitudinal direction of the flow channel tube is the X direction, the thickness direction of the flow channel tube is the Z direction, and the width direction of the flow channel tube which is perpendicular to the X direction and perpendicular to the Z direction is the Y direction,
Wave fins
An opening (68) provided in a part of a side wall (63) connecting an upper wall (61) provided on one side in the Z direction and a lower wall (62) provided on the other side in the Z direction, and the opening. An offset portion (65) having a guide wall (69) that guides the flow of the heat medium by shifting a part of the side wall forming the
A non-offset portion (66) having no opening and a guide wall,
Regarding the specifications of the wave fin,
In a predetermined wave shape in a sectional view perpendicular to the Z direction, the distance between the apexes adjacent to each other in the X direction is a wave pitch (Wp),
The center line (641) of the meandering flow path (64) formed between a predetermined wave shape in a cross-sectional view perpendicular to the Z direction and another wave shape adjacent to the Y direction is set to an imaginary plane perpendicular to the X direction. The distance in the Y direction when projected is the wave depth (Wd),
A wave angle (α) is an angle formed by a line connecting one apex portion in the Y direction and the other apex portion in the Y direction of a predetermined wave shape in a cross-sectional view perpendicular to the Z direction and an imaginary line along the X direction. ,
When a distance at which a vertex of a predetermined wave shape in a cross-sectional view perpendicular to the Z direction and another vertex of another wave shape adjacent in the Y direction overlap when viewed from the X direction is a wave wrap (WL),
The offset portion and the non-offset portion differ in at least one of wave pitch, wave depth, wave angle, and wave wrap.
これによれば、ウェーブフィンは、熱伝達率が高く圧力損失の大きいオフセット部と、そのオフセット部よりも熱伝達率が低く圧力損失の小さい非オフセット部を備える。そのため、ウェーブフィンは、冷却対象物に対する冷却が必要な部位の熱伝達率をオフセット部により高めることで冷却対象物に対する冷却性能を満たしつつ、流路管を流れる熱媒体の圧力損失を非オフセット部により低減することができる。
さらに、オフセット部は、ウェーブピッチが小さい、ウェーブ深さが大きい、ウェーブ角が大きい、または、ウェーブラップが大きい諸元とすることで、熱伝達率をより高めることが可能である。一方、非オフセット部は、ウェーブピッチが大きい、ウェーブ深さが小さい、ウェーブ角が小さい、または、ウェーブラップが小さい諸元とすることで、熱媒体の圧力損失をより低減することが可能である。したがって、このウェーブフィンは、オフセット部と非オフセット部とが、ウェーブピッチ等に関して異なる諸元を有することで、冷却性能をより向上して冷却対象物に対する冷却性能を満たしつつ、流路管を流れる熱媒体の圧力損失をより低減することができる。
According to this, the wave fin includes the offset portion having a high heat transfer coefficient and a large pressure loss, and the non-offset portion having a low heat transfer coefficient and a small pressure loss as compared with the offset portion. Therefore, the wave fins satisfy the cooling performance for the object to be cooled by increasing the heat transfer coefficient of the part requiring cooling for the object to be cooled by the offset part, while the pressure loss of the heat medium flowing through the flow pipe is not offset part. Can be reduced by.
Furthermore, the heat transfer coefficient can be further increased by making the offset portion have a small wave pitch, a large wave depth, a large wave angle, or a large wave wrap. On the other hand, the non-offset portion has a large wave pitch, a small wave depth, a small wave angle, or a small wave wrap, so that the pressure loss of the heat medium can be further reduced. . Therefore, in this wave fin, the offset part and the non-offset part have different specifications with respect to the wave pitch and the like, so that the cooling performance is further improved and the cooling performance for the object to be cooled is satisfied while flowing through the flow path pipe. It is possible to further reduce the pressure loss of the heat medium.
請求項９に係る発明は、
積層型の熱交換器（１）において、
熱媒体が流れる複数の流路管（２）と、
複数の流路管同士の間に設けられる冷却対象物としての発熱部品（３）と、
流路管の内側に設けられる請求項１に記載のウェーブフィン（６）と、を備え、
複数の流路管と複数の発熱部品とが交互に積層された状態で構成されている。
The invention according to claim 9 is
In the laminated heat exchanger (1),
A plurality of flow pipes (2) through which the heat medium flows,
A heat-generating component (3) as a cooling target provided between the plurality of flow path pipes,
The wave fin (6) according to
A plurality of flow path pipes and a plurality of heat generating components are alternately stacked.
これによれば、ウェーブフィンが上記請求項１の構成を備えることで、熱交換器は冷却対象物に対する冷却性能を満たしつつ、流路管を流れる熱媒体の圧力損失を低減することができる。また、熱交換器の流路管の内側にウェーブフィンを設けることで、熱交換器の製造工程において、複数の流路管等に対し積層方向に荷重を印加する際、流路管が変形することを抑制することができる。また、熱交換器の流路管の内側にウェーブフィンを設けることで、流路管の内側を流れる熱媒体の圧力により流路管が膨らむことを防ぐことができる。
According to this, since the wave fin has the configuration of the above-described
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。 The reference numerals in parentheses attached to the respective constituent elements and the like indicate an example of a correspondence relationship between the constituent elements and the like and specific constituent elements and the like described in the embodiments described later.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the following embodiments, the same or equivalent portions will be denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態の熱交換器１は、複数の流路管２と、冷却対象物としての複数の発熱部品３が交互に積層された積層型熱交換器である。この熱交換器１は、複数の流路管２の内側を流れる熱媒体と、その複数の流路管２同士の間に設けられた複数の発熱部品３との熱交換により、その複数の発熱部品３を冷却する冷却器として用いられるものである。流路管２の内側を流れる熱媒体として、例えばエチレングリコールを主成分とした不凍液、または水などが用いられる。
なお、以下の説明において、流路管２の長手方向をＸ方向、流路管２の厚み方向をＺ方向、Ｘ方向に垂直で且つＺ方向に垂直な流路管２の幅方向をＹ方向ということとする。
(First embodiment)
The first embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the
In the following description, the longitudinal direction of the
図２および図３に示すように、複数の発熱部品３は、例えば、自動車の走行用モータに電力を供給するために直流電流を交流電流に変換する電力変換装置に用いられるパワーモジュールである。パワーモジュールは、パワーカードとも呼ばれるものであり、通電により発熱するＩＧＢＴまたはＦＥＴなどの半導体素子３１と、その半導体素子３１で発生した熱を放熱するための放熱板３２などを樹脂モールドにより一体に構成したものである。なお、パワーモジュールが有する放熱板３２は、発熱部品３が有する発熱部の一例に相当する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the plurality of heat-generating
図２では、発熱部品３のうち流路管２に接する一方の面において、Ｘ方向に並ぶ２個の放熱板３２を有するものを例示している。なお、以下の説明では、２つの放熱板３２のうち、熱媒体の流れの上流側に配置される放熱板３２を第１放熱板３２１と呼び、熱媒体の流れの下流側に配置される放熱板３２を第２放熱板３２２と呼ぶことがある。第１放熱板３２１は第１発熱部の一例に相当し、第２放熱板３２２は第２発熱部の一例に相当する。
図３では、発熱部品３のうち流路管２に接する一方の面において、１個の放熱板３２を有するものを例示している。すなわち、発熱部品３は、１個または複数の発熱部を有している。
FIG. 2 illustrates an example of the
In FIG. 3, one of the heat-generating
熱交換器１の構成について、図１、図４および図５を参照して説明する。なお、図４では、流路管２の外側に配置された発熱部品３を省略している。
熱交換器１は、複数の流路管２、入口パイプ４、出口パイプ５、および、流路管２の内側に設けられるウェーブフィン６などを備えている。熱交換器１が備える各部品は、例えばアルミニウムまたは銅など、高い熱伝導性を有する金属により形成されている。また、熱交換器１が備える各部品は、ろう付けなどにより接合されている。
The configuration of the
The
図１に示すように、複数の流路管２は、入口側のタンク部２１と出口側のタンク部２２を介してＺ方向に連結されている。なお、Ｚ方向は、流路管２の厚み方向であると共に、複数の流路管２の積層方向である。入口側のタンク部２１と出口側のタンク部２２はそれぞれ、流路管２のうちＸ方向の一方の部位と他方の部位に設けられている。入口側のタンク部２１と出口側のタンク部２２は、流路管２と一体に形成されている。
As shown in FIG. 1, the plurality of
複数の流路管２のうち、Ｚ方向の最上部の流路管２には、入口パイプ４と出口パイプ５が接続されている。入口パイプ４から入口側のタンク部２１を経由して複数の流路管２に熱媒体が供給される。複数の流路管２の内側の流路を流れた熱媒体は、出口側のタンク部２２を経由して出口パイプ５から流出する。
An inlet pipe 4 and an
図４に示すように、流路管２は、皿状に形成された２枚の外殻プレート２３、２４と、その２枚の外殻プレート２３、２４の間に設けられた板状の中間プレート２５を有している。中間プレート２５の外縁は、一方の外殻プレート２３の外縁と他方の外殻プレート２４の外縁との間に挟まれている。
As shown in FIG. 4, the
一方の外殻プレート２３と中間プレート２５との間に形成される一方の流路と、他方の外殻プレート２４と中間プレート２５との間の形成される他方の流路に、それぞれウェーブフィン６が設けられている。なお、本実施形態では、一方の流路に設けられるウェーブフィン６と他方の流路に設けられるウェーブフィン６とは同一の構成である。
The
図４に示すように、ウェーブフィン６は、流路管２のＸ方向に直交する断面視が凹凸形状である。ウェーブフィン６は、Ｚ方向の一方に設けられる上壁６１と、Ｚ方向の他方に設けられる下壁６２と、その上壁６１と下壁６２とを接続する側壁６３を有している。
また、図５に示すように、ウェーブフィン６は、流路管２のＺ方向から視た平面視も波形状である。すなわち、ウェーブフィン６は、上壁６１と下壁６２と側壁６３がいずれもＹ方向に振幅する波形状に形成されている。これにより、ウェーブフィン６は、流路管２の内側の流路を複数の蛇行流路６４に細分している。
As shown in FIG. 4, the
Further, as shown in FIG. 5, the
ウェーブフィン６は、流路管２の内側を流れる熱媒体の伝熱面積を増加させて、熱媒体と発熱部品３との熱伝達率を高めることで、熱交換器１が発熱部品３を冷却する性能を向上する機能を備えている。
また、ウェーブフィン６は、流路管２の内側を流れる熱媒体の圧力により流路管２が膨らむことを防ぐ機能も備えている。
The
The
さらに、ウェーブフィン６は、熱交換器１の製造工程において、流路管２が変形することを抑制する機能も備えている。具体的には、熱交換器１の製造工程では、発熱部品３と同一の大きさの治具（不図示）と複数の流路管２とが交互に積層された状態で各部品が組み立てられた後、複数の流路管２と複数の治具に対してＺ方向に荷重が印加され、その状態で加熱炉内で加熱される。これにより、熱交換器１を構成する各部品は、ろう付けにより接合される。その際、ウェーブフィン６は、流路管２のＺ方向に対する剛性が高いので、複数の流路管２および複数の治具のＺ方向に印加される荷重に対して流路管２をＺ方向に支持し、流路管２が変形することを抑制することが可能である。
熱交換器１を構成する各部品がろう付けにより接合された後、複数の流路管２の間から治具が取り外され、そこに発熱部品３が設置される。これにより、複数の流路管２と、複数の発熱部品３とは、交互に積層されて密着した状態で構成される。
Further, the
After the components constituting the
次に、第１実施形態のウェーブフィン６について、図５〜図１１を参照して詳細に説明する。
Next, the
図５および図６に示すように、本実施形態のウェーブフィン６は、１枚のウェーブフィン６の中に、オフセット部６５と非オフセット部６６とを備えている。なお、ウェーブフィン６は、Ｘ方向の両端にそれぞれストレート部６７を有している。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
図５では、ウェーブフィン６に非オフセット部６６が配置される領域の範囲を、両矢印ＮＯＦで示している。また、ウェーブフィン６にオフセット部６５が配置される領域の範囲を、両矢印ＯＦで示している。また、ウェーブフィン６にストレート部６７が配置される領域の範囲を、両矢印ＳＴで示している。
In FIG. 5, the range of the area where the
図５では、両矢印ＯＦで示した領域と、両矢印ＮＯＦで示した領域との境界Ｄは、１枚のウェーブフィン６の中間位置にあるが、これに限定するものではない。１枚のウェーブフィン６の中で非オフセット部６６とオフセット部６５の境界Ｄは、任意に設定することが可能であり、ウェーブフィン６の中間位置から下流側または上流側にずれた位置にあってもよい。なお、ウェーブフィン６はＸ方向の両端にそれぞれストレート部６７を有しているが、このＸ方向の両端のストレート部６７は廃止してもよい。
In FIG. 5, the boundary D between the area indicated by the double-headed arrow OF and the area indicated by the double-headed arrow NOF is at the intermediate position of one
図６および図７に示すように、ウェーブフィン６のうち、オフセット部６５は、側壁６３の一部に設けられた開口部６８と、その開口部６８を形成する側壁６３の一部がＹ方向にずれて熱媒体の流れを案内する案内壁６９とを有している部位である。オフセット部６５は、ウェーブフィン６により形成される複数の蛇行流路６４を流れる熱媒体の淀みを解消し、熱媒体と発熱部品３との熱伝達率を高めることが可能である。
As shown in FIGS. 6 and 7, in the offset
一方、ウェーブフィン６のうち、非オフセット部６６は、開口部６８と案内壁６９とを有していない部位である。第１実施形態では、ウェーブフィン６のうち熱媒体の流れの下流側の部位にオフセット部６５が配置されており、熱媒体の流れの上流側の部位に非オフセット部６６が配置されている。
On the other hand, in the
なお、ウェーブフィン６のうち熱媒体の流れの上流側の部位とは、流路管２の外側に複数の発熱部が配置されている場合、上流側に配置された発熱部に対応する領域の少なくとも一部を含んでいる。また、ウェーブフィン６のうち熱媒体の流れの下流側の部位とは、流路管２の外側に複数の発熱部が配置されている場合、下流側に配置された発熱部に対応する領域の少なくとも一部を含んでいる。
It should be noted that the portion of the
第１実施形態では、１枚のウェーブフィン６のうち熱媒体の流れの上流側の部位に非オフセット部６６を配置することにより、その部位を流れる熱媒体の圧力損失を低減することができる。また、その熱媒体の流れの上流側の部位で熱媒体の温度上昇が抑制されるので、熱媒体の流れの下流側の部位で熱交換器１が発熱部品３を冷却する性能の低下を防ぐことができる。そして、１枚のウェーブフィン６のうち熱媒体の流れの下流側の部位にオフセット部６５を配置することにより、熱媒体と発熱部品３との熱伝達率を高くし、冷却性能を向上することができる。
In the first embodiment, by arranging the
続いて、第１実施形態のウェーブフィン６について、さらに詳細に説明する。
ウェーブフィン６が備えるオフセット部６５と非オフセット部６６とは、ウェーブピッチＷｐ、ウェーブ深さＷｄ、ウェーブ角αおよびウェーブラップＷＬの少なくとも１つが異なっている。なお、以下の説明において、ウェーブピッチＷｐ、ウェーブ深さＷｄ、ウェーブ角αおよびウェーブラップＷＬのことを、「ウェーブフィン６の諸元」または、単に「諸元」という。また、以下の説明において、図６に示したようなウェーブフィン６のＺ方向に垂直な断面視における波形状を、「ウェーブフィン６の波形状」という。
Next, the
The offset
ウェーブフィン６の諸元に関し、ウェーブピッチＷｐとは、Ｚ方向に垂直な断面視における所定の波形状においてＸ方向に隣り合う頂点部同士の距離である。
図８に示すように、オフセット部６５のウェーブピッチＷｐを第１ウェーブピッチＷｐ１、非オフセット部６６のウェーブピッチＷｐを第２ウェーブピッチＷｐ２とすると、Ｗｐ１＜Ｗｐ２の関係を有する。
Regarding the specifications of the
As shown in FIG. 8, assuming that the wave pitch Wp of the offset
ウェーブ深さＷｄとは、Ｚ方向に垂直な断面視における所定の波形状とＹ方向に隣り合う別の波形状との間に形成される蛇行流路６４の中心線６４１をＸ方向に垂直な仮想平面に投影したときのＹ方向の距離である。なお、蛇行流路６４の中心線６４１は、ウェーブフィンの厚み方向（すなわちＺ方向）の中間位置におけるものである。
図９に示すように、オフセット部６５のウェーブ深さＷｄを第１ウェーブ深さＷｄ１、非オフセット部６６のウェーブ深さＷｄを第２ウェーブ深さＷｄ２とすると、Ｗｄ１＞Ｗｄ２の関係を有する。
The wave depth Wd means that the
As shown in FIG. 9, when the wave depth Wd of the offset
ウェーブラップＷＬとは、Ｚ方向に垂直な断面視における所定の波形状の頂点部とＹ方向に隣り合う別の波形状の頂点部とがＸ方向から視て重なる距離である。
図１０に示すように、オフセット部６５のウェーブラップＷＬを第１ウェーブラップＷＬ１、非オフセット部６６のウェーブラップＷＬを第２ウェーブラップＷＬ２とすると、ＷＬ１＞ＷＬ２の関係を有する。
The wave wrap WL is a distance at which a predetermined wave-shaped apex portion in a sectional view perpendicular to the Z direction and another wave-shaped apex portion adjacent in the Y direction overlap each other when viewed in the X direction.
As shown in FIG. 10, when the wave wrap WL of the offset
ウェーブ角αとは、Ｚ方向に垂直な断面視における所定の波形状のＹ方向の一方の頂点部とＹ方向の他方の頂点部とを結ぶ線と、Ｘ方向に沿う仮想線とのなす角度である。
図１１に示すように、オフセット部６５のウェーブ角αを第１ウェーブ角α１、非オフセット部６６のウェーブ角αを第２ウェーブ角α２とすると、α１＞α２の関係を有する。
The wave angle α is an angle formed by a line connecting one apex portion in the Y direction and the other apex portion in the Y direction of a predetermined wave shape in a sectional view perpendicular to the Z direction and an imaginary line along the X direction. Is.
As shown in FIG. 11, assuming that the wave angle α of the offset
なお、上述したように、オフセット部６５と非オフセット部６６とは、Ｗｐ１＜Ｗｐ２、Ｗｄ１＞Ｗｄ２、ＷＬ１＞ＷＬ２、α１＞α２の関係のうち、少なくとも１つの要件を満たしていればよく、全ての要件を満たしていなくてもよい。すなわち、オフセット部６５は非オフセット部６６に対し、ウェーブピッチＷｐが小さい、ウェーブ深さＷｄが大きい、ウェーブ角αが大きい、またはウェーブラップＷＬが大きいことの、少なくとも１つの要件を満たしていればよい。
As described above, the offset
以上説明した第１実施形態のウェーブフィン６および熱交換器１は、次の作用効果を奏する。
（１）第１実施形態のウェーブフィン６は、熱伝達率が高く圧力損失の大きいオフセット部６５と、そのオフセット部６５よりも熱伝達率が低く圧力損失の小さい非オフセット部６６を備える。そのため、ウェーブフィン６は、冷却対象物に対する冷却が必要な部位の熱伝達率をオフセット部６５により高めることで冷却対象物に対する冷却性能を満たしつつ、流路管２を流れる熱媒体の圧力損失を非オフセット部６６により低減することができる。
The
(1) The
さらに、第１実施形態のウェーブフィン６が備えるオフセット部６５と非オフセット部６６とは、ウェーブピッチＷｐ、ウェーブ深さＷｄ、ウェーブ角αおよびウェーブラップＷＬの少なくとも１つが異なっている。これにより、オフセット部６５は、ウェーブピッチＷｐが小さい、ウェーブ深さＷｄが大きい、ウェーブ角αが大きい、または、ウェーブラップＷＬが大きい諸元とすることで、熱伝達率をより高めることが可能である。一方、非オフセット部６６は、ウェーブピッチＷｐが大きい、ウェーブ深さＷｄが小さい、ウェーブ角αが小さい、または、ウェーブラップＷＬが小さい諸元とすることで、熱媒体の圧力損失をより低減することが可能である。したがって、このウェーブフィン６は、オフセット部６５と非オフセット部６６とが、ウェーブピッチ等に関して異なる諸元を有することで、冷却性能をより向上して発熱部品３に対する冷却性能を満たしつつ、流路管２を流れる熱媒体の圧力損失をより低減することができる。
Further, at least one of the wave pitch Wp, the wave depth Wd, the wave angle α, and the wave wrap WL is different between the offset
また、このウェーブフィン６は、１枚のウェーブフィン６の中にオフセット部６５と非オフセット部６６を備えることで、性能設計の自由度を高めると共に、部品点数の増加を防ぎ、製造コストを低減することができる。
Further, this
そして、このウェーブフィン６を備える熱交換器１は、発熱部品３に対する冷却性能を満たしつつ、流路管２を流れる熱媒体の圧力損失を低減することができる。また、熱交換器１の流路管２の内側にウェーブフィン６を設けることで、熱交換器１の製造工程において、複数の流路管２および複数の治具に対しＺ方向に荷重を印加する際、流路管２が変形することを抑制することができる。さらに、熱交換器１の流路管２の内側にウェーブフィン６を設けることで、流路管２の内側を流れる熱媒体の圧力により流路管２が膨らむことを防ぐことができる。
The
（２）第１実施形態では、オフセット部６５の第１ウェーブピッチＷｐ１と、非オフセット部６６の第２ウェーブピッチＷｐ２は、Ｗｐ１＜Ｗｐ２の関係を有する。
これにより、非オフセット部６６では、ウェーブフィン６の壁面への熱媒体の衝突や、流れ方向の変更回数が少なくなるので、熱媒体の圧力損失をより低減することができる。一方、オフセット部６５では、ウェーブフィン６の壁面への熱媒体の衝突や、流れ方向の変更回数が多くなるので、熱伝達率をより高めることができる。
(2) In the first embodiment, the first wave pitch Wp1 of the offset
As a result, in the
（３）或いは、第１実施形態では、オフセット部６５の第１ウェーブ深さＷｄ１と、非オフセット部６６の第２ウェーブ深さＷｄ２は、Ｗｄ１＞Ｗｄ２の関係を有する。
これにより、非オフセット部６６では、ウェーブフィン６の壁面への熱媒体の衝突が少なくなると共に、実質的な流路長さが短くなるので、熱媒体の圧力損失をより低減することができる。一方、オフセット部６５では、ウェーブフィン６の壁面への熱媒体の衝突が多くなると共に、実質的な流路長さが長くなるので、熱伝達率をより高めることができる。
(3) Alternatively, in the first embodiment, the first wave depth Wd1 of the offset
Thereby, in the
（４）或いは、第１実施形態では、オフセット部６５の第１ウェーブラップＷＬ１と、非オフセット部６６の第２ウェーブラップＷＬ２は、ＷＬ１＞ＷＬ２の関係を有する。
これにより、非オフセット部６６では、ウェーブフィン６の壁面への熱媒体の衝突が少なくなるので、熱媒体の圧力損失をより低減することができる。一方、オフセット部６５では、ウェーブフィン６の壁面への熱媒体の衝突が多くなるので、熱伝達率をより高めることができる。
(4) Alternatively, in the first embodiment, the first wave wrap WL1 of the offset
Thereby, in the
（５）或いは、第１実施形態では、オフセット部６５の第１ウェーブ角α１と、非オフセット部６６の第２ウェーブ角α２は、α１＞α２の関係を有する。
これにより、非オフセット部６６では、ウェーブフィン６の壁面への熱媒体の衝突が少なくなるので、熱媒体の圧力損失を低減することができる。一方、オフセット部６５では、ウェーブフィン６の壁面への熱媒体の衝突が多くなるので、熱伝達率を高めることができる。
(5) Alternatively, in the first embodiment, the first wave angle α1 of the offset
As a result, in the
（６）第１実施形態では、非オフセット部６６は、ウェーブフィン６のうち熱媒体の流れの上流側の部位に配置され、オフセット部６５は、熱媒体の流れの下流側の部位に配置されている。
これにより、１枚のウェーブフィン６のうち熱媒体の流れの上流側の部位で熱媒体の温度上昇が抑制されるので、熱媒体の流れの下流側の部位で熱交換器１が発熱部品３を冷却する性能の低下を防ぐことができる。そして、熱媒体の流れの上流側の部位では、熱媒体の圧力損失を低減することができる。
(6) In the first embodiment, the
As a result, the temperature rise of the heat medium is suppressed in the portion of the one
（第２〜第６実施形態）
第２〜第６実施形態は、第１実施形態に対してウェーブフィン６の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Second to sixth embodiments)
In the second to sixth embodiments, the configuration of the
（第２実施形態）
第２実施形態について、図１２および図１３を参照して説明する。図１２では、流路管２の外側に配置される発熱部品３が有する第１放熱板３２１の外縁の位置を破線Ｐ１で示し、第２放熱板３２２の外縁の位置を破線Ｐ２で示している。
(Second embodiment)
The second embodiment will be described with reference to FIGS. 12 and 13. In FIG. 12, the position of the outer edge of the first heat radiating plate 321 included in the
第２実施形態のウェーブフィン６も、１枚のウェーブフィン６の中に、オフセット部６５と非オフセット部６６とを備えている。図１２でも、ウェーブフィン６の中でオフセット部６５が配置された領域の範囲を、両矢印ＯＦで示している。また、ウェーブフィン６の中で非オフセット部６６が配置された領域の範囲を、両矢印ＮＯＦで示している。
The
第２実施形態では、１枚のウェーブフィン６のうち発熱部品３が有する放熱板３２に対応する部位にオフセット部６５が配置され、それ以外の部位に非オフセット部６６が配置されている。なお、図１２では、両矢印ＯＦで示した領域と、両矢印ＮＯＦで示した領域との境界は、発熱部品３が有する放熱板３２の外縁の位置にあるが、これに限定するものではない。１枚のウェーブフィン６の中で非オフセット部６６とオフセット部６５の境界は、任意に設定することが可能であり、発熱部品３が有する放熱板３２の外縁の位置から下流側または上流側にずれた位置にあってもよい。すなわち、オフセット部６５は、発熱部品３が有する発熱部に対応する位置の少なくとも一部に配置されていればよく、非オフセット部６６は、発熱部品３が有する発熱部に対応しない位置の少なくとも一部に配置されていればよい。
In the second embodiment, the offset
さらに、第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、オフセット部６５と非オフセット部６６とは、Ｗｐ１＜Ｗｐ２、Ｗｄ１＞Ｗｄ２、ＷＬ１＞ＷＬ２、α１＞α２の関係のうち、少なくとも１つの要件を満たしている。すなわち、オフセット部６５は非オフセット部６６に対し、ウェーブピッチＷｐが小さい、ウェーブ深さＷｄが大きい、ウェーブ角αが大きい、またはウェーブラップＷＬが大きいことの、少なくとも１つの要件を満たしている。
Further, also in the second embodiment, as in the first embodiment, the offset
以上説明した第２実施形態のウェーブフィン６は、発熱部品３が有する発熱部に対応する位置の少なくとも一部にオフセット部６５を配置することで、その部位の熱伝達率が高くなり、発熱部品３に対する熱交換器１の冷却性能を満たすことができる。また、このウェーブフィン６は、発熱部品３が有する発熱部に対応しない位置の少なくとも一部に非オフセット部６６を配置することで、流路管２を流れる熱媒体の圧力損失を低減することができる。
In the
さらに、第２実施形態のウェーブフィン６も、第１実施形態と同じく、オフセット部６５と非オフセット部６６とが、ウェーブピッチＷｐ等に関して異なる諸元を有している。これにより、ウェーブフィン６は、冷却性能をより向上して発熱部品３に対する冷却性能を満たしつつ、流路管２を流れる熱媒体の圧力損失をより低減することができる。
Further, in the
（第３実施形態）
第３実施形態について、図１４および図１５を参照して説明する。図１４でも、流路管２の外側に配置される発熱部品３が有する第１放熱板３２１の外縁の位置を破線Ｐ１で示し、第２放熱板３２２の外縁の位置を破線Ｐ２で示している。
(Third Embodiment)
The third embodiment will be described with reference to FIGS. 14 and 15. Also in FIG. 14, the position of the outer edge of the first heat radiating plate 321 included in the
第３実施形態のウェーブフィン６は、１枚のウェーブフィン６の中に、オフセット部６５と非オフセット部６６とストレート部６７を備えている。図１４では、ウェーブフィン６の中でストレート部６７が配置された領域の範囲を、両矢印ＳＴで示している。ストレート部６７は、Ｚ方向からの平面視が直線状に形成された部位であり、上流側に配置された第１放熱板３２１と下流側に配置された第２放熱板３２２との間の部位に対応する位置に配置されている。なお、第１、第２実施形態と同様に、ウェーブフィン６は、Ｘ方向の両端にもストレート部６７を有しているが、このＸ方向の両端のストレート部６７は廃止してもよい。
The
図１２では、両矢印ＯＦで示した領域と、両矢印ＳＴで示した領域との境界は、発熱部品３が有する放熱板３２の外縁の位置にあるが、これに限定するものではない。１枚のウェーブフィン６の中でオフセット部６５とストレート部６７の境界は、任意に設定することが可能であり、発熱部品３が有する放熱板３２の外縁の位置から下流側または上流側にずれた位置にあってもよい。
In FIG. 12, the boundary between the area indicated by the double-headed arrow OF and the area indicated by the double-headed arrow ST is located at the outer edge of the
以上説明した第３実施形態のウェーブフィン６は、第１放熱板３２１と第２放熱板３２２との間の部位に対応する位置にストレート部６７を配置することで、発熱部品３に対する熱交換器１の冷却性能を低下させることなく、流路管２を流れる熱媒体の圧力損失をより低減することができる。
In the
（第４実施形態）
第４実施形態について、図１６および図１７を参照して説明する。図１６でも、流路管２の外側に配置される発熱部品３が有する第１放熱板３２１の外縁の位置を破線Ｐ１で示し、第２放熱板３２２の外縁の位置を破線Ｐ２で示している。
(Fourth Embodiment)
A fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 16 and 17. Also in FIG. 16, the position of the outer edge of the first heat radiating plate 321 included in the
第４実施形態のウェーブフィン６も、１枚のウェーブフィン６の中に、オフセット部６５と非オフセット部６６とストレート部６７を備えている。
第４実施形態では、非オフセット部６６は、ウェーブフィン６のうち第１放熱板３２１に対応する部位とその上流側に配置されている。また、非オフセット部６６は、ウェーブフィン６のうち第２放熱板３２２よりも下流側に配置されている。ストレート部６７は、ウェーブフィン６のうち第１放熱板３２１と第２放熱板３２２との間の部位に対応する位置に配置されている。オフセット部６５は、ウェーブフィン６のうち第２放熱板３２２に対応する位置に配置されている。
The
In the fourth embodiment, the
なお、図１６では、オフセット部６５と非オフセット部６６とストレート部６７それぞれの境界は、発熱部品３が有する放熱板３２の外縁の位置にあるが、これに限定するものではない。その境界は、任意に設定することが可能であり、発熱部品３が有する放熱板３２の外縁の位置から下流側または上流側にずれた位置にあってもよい。
In FIG. 16, the boundaries of the offset
以上説明した第４実施形態は、上述した第１〜第３実施形態と同様の作用効果を奏することができる。 The fourth embodiment described above can achieve the same effects as the first to third embodiments described above.
（第５実施形態）
第５実施形態について、図１８および図１９を参照して説明する。図１８でも、流路管２の外側に配置される発熱部品３が有する第１放熱板３２１の外縁の位置を破線Ｐ１で示し、第２放熱板３２２の外縁の位置を破線Ｐ２で示している。さらに、図１８では、その発熱部品３が有する半導体素子３１の外縁の位置を破線ＳＤ１、ＳＤ２で示している。なお、以下の説明では、発熱部品３が有する２つの半導体素子３１のうち、熱媒体の流れの上流側に配置されるものを第１素子３１１と呼び、熱媒体の流れの下流側に配置されるものを第２素子３１２と呼ぶことがある。
(Fifth Embodiment)
The fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 18 and 19. Also in FIG. 18, the position of the outer edge of the first heat radiating plate 321 included in the
第５実施形態のウェーブフィン６も、１枚のウェーブフィン６の中に、オフセット部６５と非オフセット部６６とストレート部６７を備えている。
第５実施形態では、オフセット部６５は、ウェーブフィン６のうち第１素子３１１に対応する部位と第２素子３１２に対応する部位に配置されている。ストレート部６７は、ウェーブフィン６のうち第１放熱板３２１と第２放熱板３２２との間の部位に対応する位置に配置されている。非オフセット部６６は、ウェーブフィン６のうち第１素子３１１よりも上流側、第１素子３１１より下流側でストレート部６７より上流側、ストレート部６７より下流側で第２素子３１２より上流側、および、第２素子３１２よりも下流側に配置されている。
The
In the fifth embodiment, the offset
なお、図１２では、オフセット部６５と非オフセット部６６とストレート部６７それぞれの境界は、発熱部品３が有する放熱板３２の外縁の位置または半導体素子３１の外縁の位置にあるが、これに限定するものではない。その境界は、任意に設定することが可能であり、発熱部品３が有する放熱板３２の外縁の位置または半導体素子３１の外縁の位置から下流側または上流側にずれた位置にあってもよい。
Note that, in FIG. 12, the boundaries of the offset
以上説明した第５実施形態は、上述した第１〜第４実施形態と同様の作用効果を奏することができる。 The fifth embodiment described above can achieve the same effects as the above-described first to fourth embodiments.
（第６実施形態）
第６実施形態について、図２０および図２１を参照して説明する。第６実施形態は、第１実施形態の変形例である。
(Sixth Embodiment)
The sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 20 and 21. The sixth embodiment is a modification of the first embodiment.
第６実施形態のウェーブフィン６は、第１実施形態と同様に、ウェーブフィン６のうち熱媒体の流れの上流側の部位に非オフセット部６６が配置され、熱媒体の流れの下流側の部位にオフセット部６５が配置されている。ただし、第６実施形態のオフセット部は、第１実施形態のオフセット部６５に対して、開口部６８と案内壁６９の向きが上流側と下流側で逆向きに配置されている。このように、オフセット部６５は、開口部６８と案内壁６９の向きを上流側と下流側で逆向きに配置しても、非オフセット部６６に比べて、熱媒体と発熱部品３との熱伝達率を高めることが可能である。
なお、第６実施形態で示したオフセット部６５の向きは、第２〜第５実施形態のオフセット部６５にも適用することができる。
In the
The orientation of the offset
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be appropriately modified within the scope described in the claims. Further, the above embodiments are not unrelated to each other, and can be appropriately combined unless a combination is obviously impossible. Further, in each of the above-described embodiments, it is needless to say that the elements constituting the embodiment are not necessarily essential unless explicitly specified as being essential or in principle considered to be essential. Yes. Further, in each of the above-mentioned embodiments, when numerical values such as the number of components, numerical values, amounts, ranges, etc. of the embodiments are mentioned, it is clearly limited to a particular number and in principle limited to a specific number. The number is not limited to the specific number, except in the case of being performed. Further, in each of the above-mentioned embodiments, when referring to the shapes of the components and the like, the positional relationship, etc., the shape, unless otherwise specified and in principle the specific shape, the positional relationship, etc., the shape, It is not limited to the positional relationship or the like.
（１）上記各実施形態では、熱交換器１の冷却対象物となる発熱部品３として、パワーモジュールを例示したが、これに限らない。他の実施形態では、熱交換器１の冷却対象物となる発熱部品３は、パワーモジュール以外の電子部品またはその他の物体であってもよい。また、発熱部品３が有する発熱部は、半導体素子３１や放熱板３２に限らず、発熱する部位であればよい。すなわち、熱交換器１は、パワーモジュール以外の電子部品またはその他の物体の冷却に用いることが可能である。
(1) In each of the above-described embodiments, the power module is illustrated as the
（２）上記各実施形態では、熱交換器１は、流路管２同士の間に１個の発熱部品３を配置したが、これに限らない。他の実施形態では、熱交換器１は、流路管２同士の間に複数の発熱部品３を配置してもよい。この場合、複数の発熱部品３はそれぞれ、１個または複数の発熱部を有する構成としてもよい。
(2) In each of the above-described embodiments, the
（まとめ）
上述の実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、ウェーブフィンは、熱媒体が流れる流路管の内側に設けられ、流路管の長手方向に直交する断面視が凹凸形状であると共に、流路管の厚み方向から視た平面視も波形状である。ここで、流路管の長手方向をＸ方向、流路管の厚み方向をＺ方向、Ｘ方向に垂直で且つＺ方向に垂直な流路管の幅方向をＹ方向とする。ウェーブフィンは、オフセット部と非オフセット部とを備えている。オフセット部は、Ｚ方向の一方に設けられる上壁とＺ方向の他方に設けられる下壁とを接続する側壁の一部に設けられた開口部と、その開口部を形成する側壁の一部がＹ方向にずれて熱媒体の流れを案内する案内壁とを有する。非オフセット部は、開口部および案内壁を有していない。そのウェーブフィンの諸元に関し、Ｚ方向に垂直な断面視における所定の波形状においてＸ方向に隣り合う頂点部同士の距離をウェーブピッチとする。Ｚ方向に垂直な断面視における所定の波形状とＹ方向に隣り合う別の波形状との間に形成される蛇行流路の中心線をＸ方向に垂直な仮想平面に投影したときのＹ方向の距離をウェーブ深さとする。Ｚ方向に垂直な断面視における所定の波形状のＹ方向の一方の頂点部とＹ方向の他方の頂点部とを結ぶ線と、Ｘ方向に沿う仮想線とのなす角度をウェーブ角とする。Ｚ方向に垂直な断面視における所定の波形状の頂点部とＹ方向に隣り合う別の波形状の頂点部とがＸ方向から視て重なる距離をウェーブラップとする。この場合、オフセット部と非オフセット部とは、ウェーブピッチ、ウェーブ深さ、ウェーブ角およびウェーブラップの少なくとも１つが異なっている。
(Summary)
According to the first aspect shown in part or all of the above-described embodiment, the wave fin is provided inside the flow path tube through which the heat medium flows, and has a cross-sectional view orthogonal to the longitudinal direction of the flow path tube. In addition to having an uneven shape, the planar view seen from the thickness direction of the flow channel tube is also wavy. Here, the longitudinal direction of the flow tube is the X direction, the thickness direction of the flow tube is the Z direction, and the width direction of the flow tube perpendicular to the X direction and perpendicular to the Z direction is the Y direction. The wave fin has an offset portion and a non-offset portion. The offset portion has an opening provided in a part of a side wall connecting an upper wall provided in one Z direction and a lower wall provided in the other Z direction, and a part of a side wall forming the opening. And a guide wall that is displaced in the Y direction to guide the flow of the heat medium. The non-offset portion has no opening and no guide wall. Regarding the specifications of the wave fin, the distance between the apexes adjacent in the X direction in a predetermined wave shape in a sectional view perpendicular to the Z direction is defined as the wave pitch. The Y direction when projecting the center line of the meandering flow path formed between a predetermined corrugated shape in a cross-sectional view perpendicular to the Z direction and another adjacent corrugated shape in the Y direction onto a virtual plane perpendicular to the X direction. Let the distance be the wave depth. A wave angle is defined as an angle formed by a line connecting one apex portion in the Y direction and the other apex portion in the Y direction of a predetermined wave shape in a cross-sectional view perpendicular to the Z direction and an imaginary line along the X direction. The distance at which the apex of a predetermined wave shape and the apex of another wave adjacent to each other in the Y direction overlap each other when viewed in the X direction in a cross-sectional view perpendicular to the Z direction is defined as a wave wrap. In this case, the offset portion and the non-offset portion differ in at least one of wave pitch, wave depth, wave angle, and wave wrap.
第２の観点によれば、オフセット部のウェーブピッチを第１ウェーブピッチＷｐ１、非オフセット部のウェーブピッチを第２ウェーブピッチＷｐ２とすると、Ｗｐ１＜Ｗｐ２である。 According to the second aspect, when the wave pitch of the offset part is the first wave pitch Wp1 and the wave pitch of the non-offset part is the second wave pitch Wp2, Wp1 <Wp2.
これによれば、オフセット部の第１ウェーブピッチを非オフセット部の第２ウェーブピッチより小さくすることで、オフセット部の熱伝達率をより高め、非オフセット部を流れる熱媒体の圧力損失をより低減することが可能である。 According to this, by making the first wave pitch of the offset portion smaller than the second wave pitch of the non-offset portion, the heat transfer coefficient of the offset portion is further increased, and the pressure loss of the heat medium flowing through the non-offset portion is further reduced. It is possible to
第３の観点によれば、オフセット部のウェーブ深さを第１ウェーブ深さＷｄ１、非オフセット部のウェーブ深さを第２ウェーブ深さＷｄ２とすると、Ｗｄ１＞Ｗｄ２である。 According to the third aspect, when the wave depth of the offset part is the first wave depth Wd1 and the wave depth of the non-offset part is the second wave depth Wd2, Wd1> Wd2.
これによれば、オフセット部の第１ウェーブ深さを非オフセット部の第２ウェーブ深さより大きくすることで、オフセット部の熱伝達率をより高め、非オフセット部を流れる熱媒体の圧力損失をより低減することが可能である。 According to this, by making the first wave depth of the offset portion larger than the second wave depth of the non-offset portion, the heat transfer coefficient of the offset portion is further increased, and the pressure loss of the heat medium flowing through the non-offset portion is further increased. It is possible to reduce.
第４の観点によれば、オフセット部のウェーブラップを第１ウェーブラップＷＬ１、非オフセット部のウェーブラップを第２ウェーブラップＷＬ２とすると、ＷＬ１＞ＷＬ２である。 According to the fourth aspect, if the wave wrap of the offset part is the first wave wrap WL1 and the wave wrap of the non-offset part is the second wave wrap WL2, then WL1> WL2.
これによれば、オフセット部の第１ウェーブラップを非オフセット部の第２ウェーブラップより大きくすることで、オフセット部の熱伝達率をより高め、非オフセット部を流れる熱媒体の圧力損失をより低減することが可能である。 According to this, by making the first wave wrap of the offset portion larger than the second wave wrap of the non-offset portion, the heat transfer coefficient of the offset portion is further increased and the pressure loss of the heat medium flowing through the non-offset portion is further reduced. It is possible to
第５の観点によれば、オフセット部のウェーブ角を第１ウェーブ角α１、非オフセット部のウェーブ角を第２ウェーブ角α２とすると、α１＞α２である。
これによれば、オフセット部の第１ウェーブ角を非オフセット部の第２ウェーブ角より大きくすることで、オフセット部の熱伝達率をより高め、非オフセット部を流れる熱媒体の圧力損失をより低減することが可能である。
According to the fifth aspect, when the wave angle of the offset part is the first wave angle α1 and the wave angle of the non-offset part is the second wave angle α2, α1> α2.
According to this, by making the first wave angle of the offset portion larger than the second wave angle of the non-offset portion, the heat transfer coefficient of the offset portion is further increased, and the pressure loss of the heat medium flowing through the non-offset portion is further reduced. It is possible to
ところで、流路管の外側に配置した発熱部品と流路管を流れる熱媒体との熱交換により発熱部品を冷却する場合、流路管を流れる熱媒体は、その流路管を上流側から下流側へ流れるに従い温度が次第に高くなる。そのため、仮に、ウェーブフィンを上流側から下流側に亘り同一の諸元で形成すると、熱交換器が発熱部品を冷却する性能は、流路管の上流側の部位に比べて下流側の部位で低下する。 By the way, when the heat generating component is cooled by heat exchange between the heat generating component arranged outside the flow channel pipe and the heat medium flowing through the flow channel pipe, the heat medium flowing through the flow channel pipe moves the flow channel pipe from the upstream side to the downstream side. The temperature gradually rises as it flows to the side. Therefore, if the wave fins are formed with the same specifications from the upstream side to the downstream side, the heat exchanger has the ability to cool the heat-generating components at the downstream side portion compared to the upstream side portion of the flow path pipe. descend.
そこで、第６の観点では、熱媒体の流れの上流側の部位に熱媒体の圧力損失が小さい非オフセット部を配置し、熱媒体の流れの下流側の部位に熱伝達率の高い非オフセット部を配置している。これにより、熱媒体の流れの上流側の部位で熱媒体の温度上昇が抑制されるので、熱媒体の流れの下流側の部位で熱交換器が発熱部品を冷却する性能の低下を防ぐことができる。そして、熱媒体の流れの上流側の部位を流れる熱媒体の圧力損失を低減することができる。 Therefore, in a sixth aspect, a non-offset portion having a small pressure loss of the heat medium is arranged at a portion on the upstream side of the flow of the heat medium, and a non-offset portion having a high heat transfer coefficient is provided on a portion on the downstream side of the flow of the heat medium. Are arranged. As a result, the temperature rise of the heat medium is suppressed in the upstream portion of the flow of the heat medium, so that it is possible to prevent the performance of cooling the heat-generating component by the heat exchanger from decreasing in the downstream portion of the heat medium flow. it can. Then, it is possible to reduce the pressure loss of the heat medium flowing through the portion on the upstream side of the flow of the heat medium.
なお、本明細書において、熱媒体の流れの上流側の部位とは、流路管の外側に複数の発熱部が配置されている場合、上流側に配置された発熱部に対応する領域の少なくとも一部を含んでいる。また、熱媒体の流れの下流側の部位とは、流路管の外側に複数の発熱部が配置されている場合、下流側に配置された発熱部に対応する領域の少なくとも一部を含んでいる。 In the present specification, the part on the upstream side of the flow of the heat medium means at least a region corresponding to the heat generating part arranged on the upstream side when a plurality of heat generating parts are arranged on the outside of the flow path pipe. Contains some. Further, the region on the downstream side of the flow of the heat medium includes at least a part of a region corresponding to the heat generating unit arranged on the downstream side, when a plurality of heat generating units are arranged on the outside of the flow path pipe. There is.
第７の観点によれば、流路管の外側には、冷却対象物としての発熱部品が配置されている。オフセット部は、発熱部品が有する発熱部に対応する位置の少なくとも一部に配置されている。一方、非オフセット部は、発熱部品が有する発熱部に対応しない位置の少なくとも一部に配置されている。 According to the seventh aspect, a heat-generating component as a cooling target is arranged outside the flow path pipe. The offset portion is arranged at least at a part of the position corresponding to the heat generating portion of the heat generating component. On the other hand, the non-offset portion is arranged in at least a part of the position that does not correspond to the heat generating portion of the heat generating component.
これによれば、ウェーブフィンは、発熱部品が有する発熱部に対応する位置の少なくとも一部にオフセット部を配置することで、その部位の熱伝達率が高くなり、発熱部品に対する熱交換器の冷却性能を満たすことができる。また、ウェーブフィンは、発熱部品が有する発熱部に対応しない位置の少なくとも一部に非オフセット部を配置することで、流路管を流れる熱媒体の圧力損失を低減することができる。 According to this, by disposing the offset portion in at least a part of the position corresponding to the heat-generating portion of the heat-generating component, the wave fin has a high heat transfer coefficient at that portion and cools the heat exchanger with respect to the heat-generating component. Can meet performance. Further, the wave fin can reduce the pressure loss of the heat medium flowing through the flow path pipe by disposing the non-offset portion in at least a part of the position that does not correspond to the heat generating portion of the heat generating component.
第８の観点によれば、発熱部品は、流路管の内側を流れる熱媒体の流れの上流側に配置される第１発熱部と、熱媒体の流れの下流側に配置される第２発熱部とを有するものである。ウェーブフィンは、第１発熱部と第２発熱部との間の部位に対応する位置に、Ｚ方向からの平面視が直線状に形成されたストレート部を備えている。 According to an eighth aspect, the heat generating component includes a first heat generating portion arranged on the upstream side of the flow of the heat medium flowing inside the flow path pipe and a second heat generating portion arranged on the downstream side of the flow of the heat medium. And a part. The wave fin includes a straight portion formed in a linear shape in a plan view from the Z direction at a position corresponding to a portion between the first heat generating portion and the second heat generating portion.
これによれば、ウェーブフィンは、第１発熱部と第２発熱部との間の部位に対応する位置にストレート部を配置することで、発熱部品に対する熱交換器の冷却性能を低下させることなく、流路管を流れる熱媒体の圧力損失をより低減することができる。 According to this, in the wave fin, the straight portion is arranged at a position corresponding to the portion between the first heat generating portion and the second heat generating portion, so that the cooling performance of the heat exchanger for the heat generating component is not deteriorated. The pressure loss of the heat medium flowing through the flow path pipe can be further reduced.
第９の観点によれば、積層型の熱交換器は、複数の流路管と、冷却対象物としての発熱部品と、上記第１ないし第８のいずれか１つの観点に記載のウェーブフィンを備える。複数の流路管は、熱媒体が流れる。発熱部品は、複数の流路管同士の間に設けられる。ウェーブフィンは、流路管の内側に設けられる。そして、熱交換器は、複数の流路管と複数の発熱部品とが交互に積層された状態で構成されている。 According to a ninth aspect, a laminated heat exchanger includes a plurality of flow path tubes, a heat-generating component as an object to be cooled, and the wave fin according to any one of the first to eighth aspects. Prepare The heat medium flows through the plurality of flow path tubes. The heat generating component is provided between the plurality of flow path pipes. The wave fin is provided inside the flow path tube. The heat exchanger is configured in a state in which a plurality of flow path pipes and a plurality of heat generating components are alternately laminated.
これによれば、ウェーブフィンが上記第１ないし第８のいずれか１つの観点に記載の構成を備えることで、熱交換器は冷却対象物に対する冷却性能を満たしつつ、流路管を流れる熱媒体の圧力損失を低減することができる。また、熱交換器の流路管の内側にウェーブフィンを設けることで、熱交換器の製造工程において、複数の流路管等に対しＺ方向に荷重を印加する際、流路管が変形することを抑制することができる。また、熱交換器の流路管の内側にウェーブフィンを設けることで、流路管の内側を流れる熱媒体の圧力により流路管が膨らむことを防ぐことができる。 According to this, since the wave fin is provided with the configuration described in any one of the first to eighth aspects, the heat exchanger satisfies the cooling performance for the object to be cooled, and at the same time, the heat medium flowing through the flow path pipe. The pressure loss of can be reduced. Further, by providing the wave fin inside the flow passage pipe of the heat exchanger, the flow passage pipe is deformed when a load is applied to the plurality of flow passage pipes in the Z direction in the manufacturing process of the heat exchanger. Can be suppressed. Further, by providing the wave fin inside the flow passage tube of the heat exchanger, it is possible to prevent the flow passage tube from expanding due to the pressure of the heat medium flowing inside the flow passage tube.
２ 流路管
６ ウェーブフィン
６５ オフセット部
６６ 非オフセット部
６８ 開口部
６９ 案内壁
Ｗｐ ウェーブピッチ
Ｗｄ ウェーブ深さ
α ウェーブ角
ＷＬ ウェーブラップ
2 flow
Claims (9)
前記流路管の長手方向をＸ方向、前記流路管の厚み方向をＺ方向、Ｘ方向に垂直で且つＺ方向に垂直な前記流路管の幅方向をＹ方向とすると、
前記ウェーブフィンは、
Ｚ方向の一方に設けられる上壁（６１）とＺ方向の他方に設けられる下壁（６２）とを接続する側壁（６３）の一部に設けられた開口部（６８）と、前記開口部を形成する前記側壁の一部がＹ方向にずれて熱媒体の流れを案内する案内壁（６９）とを有するオフセット部（６５）と、
前記開口部および前記案内壁を有していない非オフセット部（６６）と、を備えており、
前記ウェーブフィンの諸元に関し、
Ｚ方向に垂直な断面視における所定の波形状においてＸ方向に隣り合う頂点部同士の距離をウェーブピッチ（Ｗｐ）、
Ｚ方向に垂直な断面視における所定の波形状とＹ方向に隣り合う別の波形状との間に形成される蛇行流路（６４）の中心線（６４１）をＸ方向に垂直な仮想平面に投影したときのＹ方向の距離をウェーブ深さ（Ｗｄ）、
Ｚ方向に垂直な断面視における所定の波形状のＹ方向の一方の頂点部とＹ方向の他方の頂点部とを結ぶ線と、Ｘ方向に沿う仮想線とのなす角度をウェーブ角（α）、
Ｚ方向に垂直な断面視における所定の波形状の頂点部とＹ方向に隣り合う別の波形状の頂点部とがＸ方向から視て重なる距離をウェーブラップ（ＷＬ）とすると、
前記オフセット部と前記非オフセット部とは、ウェーブピッチ、ウェーブ深さ、ウェーブ角およびウェーブラップの少なくとも１つが異なっている、ウェーブフィン。 It is provided inside a plurality of flow pipes (2) through which the heat medium flows, and the cross-sectional view perpendicular to the longitudinal direction of the flow pipe has an uneven shape, and the plan view from the thickness direction of the flow pipe is also corrugated. In the wave fin (6) formed in a shape,
When the longitudinal direction of the flow path tube is the X direction, the thickness direction of the flow path tube is the Z direction, and the width direction of the flow path tube that is perpendicular to the X direction and perpendicular to the Z direction is the Y direction,
The wave fin is
An opening (68) provided in a part of a side wall (63) connecting an upper wall (61) provided on one side in the Z direction and a lower wall (62) provided on the other side in the Z direction; An offset portion (65) having a guide wall (69) that guides the flow of the heat medium by shifting a part of the side wall forming the
And a non-offset portion (66) that does not have the opening and the guide wall,
Regarding the specifications of the wave fin,
In a predetermined wave shape in a sectional view perpendicular to the Z direction, the distance between the apexes adjacent to each other in the X direction is a wave pitch (Wp),
The center line (641) of the meandering flow path (64) formed between a predetermined wave shape in a cross-sectional view perpendicular to the Z direction and another wave shape adjacent to the Y direction is set to an imaginary plane perpendicular to the X direction. The distance in the Y direction when projected is the wave depth (Wd),
A wave angle (α) is an angle formed by a line connecting one apex portion in the Y direction and the other apex portion in the Y direction of a predetermined wave shape in a cross-sectional view perpendicular to the Z direction and an imaginary line along the X direction. ,
When a distance at which a vertex of a predetermined wave shape in a cross-sectional view perpendicular to the Z direction and another vertex of another wave shape adjacent in the Y direction overlap when viewed from the X direction is a wave wrap (WL),
A wave fin in which at least one of a wave pitch, a wave depth, a wave angle, and a wave wrap is different between the offset part and the non-offset part.
前記オフセット部は、前記発熱部品が有する発熱部（３２）に対応する位置の少なくとも一部に配置され、
前記非オフセット部は、前記発熱部に対応しない位置の少なくとも一部に配置されている、請求項１ないし６のいずれか１つに記載のウェーブフィン。 A heat-generating component (3) as an object to be cooled is arranged outside the flow path pipe,
The offset portion is arranged at least at a part of a position corresponding to the heat generating portion (32) included in the heat generating component,
The wave fin according to any one of claims 1 to 6, wherein the non-offset portion is arranged in at least a part of a position that does not correspond to the heat generating portion.
前記ウェーブフィンは、前記第１発熱部と前記第２発熱部との間の部位に対応する位置に、Ｚ方向からの平面視が直線状に形成されたストレート部（６７）を備えている、請求項７に記載のウェーブフィン。 The heat generating component includes a first heat generating portion (321) arranged on the upstream side of the flow of the heat medium flowing inside the flow path tube and a second heat generating portion (322) arranged on the downstream side of the flow of the heat medium. ) And
The wave fin includes a straight portion (67) linearly formed in a plan view from the Z direction at a position corresponding to a portion between the first heat generating portion and the second heat generating portion, The wave fin according to claim 7.
熱媒体が流れる複数の流路管（２）と、
複数の前記流路管同士の間に設けられる冷却対象物としての発熱部品（３）と、
前記流路管の内側に設けられる請求項１ないし８のいずれか１つに記載の前記ウェーブフィン（６）と、を備え、
複数の前記流路管と複数の前記発熱部品とが交互に積層された状態で構成されている熱交換器。 In the laminated heat exchanger (1),
A plurality of flow pipes (2) through which the heat medium flows,
A heat generating component (3) as a cooling object provided between the plurality of flow path pipes;
The wave fin (6) according to any one of claims 1 to 8 provided inside the flow path tube,
A heat exchanger configured such that a plurality of the flow path tubes and a plurality of the heat generating components are alternately laminated.
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