JP2022090834A - Wave-type heat transfer fin - Google Patents

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Abstract

To provide a wave-type heat transfer fin which is further simpler in manufacturing.SOLUTION: In a wave-type heat transfer fin which has a prescribed dimension in a first direction, and in which an undulation having a prescribed cycle is formed in a second direction orthogonal to the first direction by a wave-shaped circulation face, and fluid circulates on the circulation face, a step part is formed at the circulation face, and arranged over one end toward the other end of the circulation face in the first direction.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、波型伝熱フィンに関する。 The present invention relates to a wave-type heat transfer fin.

下記特許文献１には、熱交換器用伝熱管が開示されている。この熱交換器用伝熱管は、その図１等に明示されているように、偏平管の内周面に波形フィン構造体を内装したものである。この波形フィン構造体は、断面形状略矩形のチャンネル形状の波形で、長手方向に所定の波長で波形のうねりが形成された湾曲曲面を有するものであり、チャンネル形状の波幅をＨ、長手方向におけるうねりの波長をＬ、長手方向におけるうねりの振幅をＡとした場合に、Ｈ／Ｌを０．１７～０．２０とし、かつＨ－Ａによって求められるギャップＧとＨとの比（Ｇ／Ｈ）を－０．２１～０．１９とするものである。 The following Patent Document 1 discloses a heat transfer tube for a heat exchanger. As is clearly shown in FIG. 1 and the like, this heat transfer tube for heat exchanger has a corrugated fin structure built in the inner peripheral surface of the flat tube. This corrugated fin structure is a channel-shaped waveform having a substantially rectangular cross-sectional shape, has a curved curved surface in which undulations of the waveform are formed at a predetermined wavelength in the longitudinal direction, and the wave width of the channel shape is H in the longitudinal direction. When the wavelength of the swell is L and the amplitude of the swell in the longitudinal direction is A, the H / L is 0.17 to 0.20, and the ratio of the gap G to H obtained by HA (G / H). ) Is set to −0.21 to 0.19.

また、下記特許文献２には、熱交換器及びコルゲートフィンが開示されている。この特許文献２におけるコルゲートフィンは、その図３等に明示されているように、一方向に並ぶ複数本のチューブの相互間に波形状を成すように曲がって形成され、チューブ内を流れる第１流体とチューブの相互間に流れる第２流体との熱交換を促進するものである。 Further, Patent Document 2 below discloses a heat exchanger and a corrugated fin. As is clearly shown in FIG. 3 and the like, the corrugated fin in Patent Document 2 is formed by being bent so as to form a wave shape between a plurality of tubes arranged in one direction, and is a first fluid flowing through the tubes. It promotes heat exchange between the fluid and the second fluid flowing between the tubes.

より詳しくは、特許文献２のコルゲートフィンは、チューブに接合される複数の接合部と、波形状に沿って隣り合う接合部同士の間をつなぐように該接合部のそれぞれに連結する複数のフィン本体部とを備える。上記フィン本体部は、一部が切り起こされた形状を成す切り起こし部を有し、当該切り起こし部は、第２流体を案内する切り起こし本体部と、該切り起こし本体部から延設された板状を成し前記切り起こし部のうち一方向の少なくとも一方の端に設けられた切り起こし端部とを有し、当該切り起こし端部の表面の親水性を高めるように形成された凹凸形状を切り起こし端部の板厚方向の少なくとも一方に有する。 More specifically, the corrugated fin of Patent Document 2 has a plurality of joints joined to a tube and a plurality of fins connected to each of the joints so as to connect between adjacent joints along a wave shape. It has a main body. The fin main body has a cut-up portion having a partially cut-up shape, and the cut-up portion extends from the cut-up main body portion for guiding the second fluid and the cut-up main body portion. It has a plate-like shape and has a cut-up end provided at at least one end in one direction of the cut-up portion, and is formed so as to enhance the hydrophilicity of the surface of the cut-up end. The shape is cut up and held in at least one of the plate thickness directions at the end.

特開２００７－０７８１９４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-0798194 特開２０１９－２１１１１５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-21115

ところで、特許文献１の波形フィン構造体（波型伝熱フィン）は、コルゲートフィンと言えるものであり、波幅Ｈ、うねり波長Ｌ、うねり振幅Ａの関係を最適化することによって、排気ガス流路を通流する高温の排気ガスが均一な流速分布を以って通流し、かつ伝熱管の外側を通流する冷却媒体との熱交換を促進するものである。また、特許文献２のコルゲートフィンは、フィン本体部に切り起こし部を設けることにより、第１流体と第２流体との間における伝熱の促進を図るものである。 By the way, the corrugated fin structure (wave type heat transfer fin) of Patent Document 1 can be said to be a corrugated fin, and by optimizing the relationship between the wave width H, the swell wavelength L, and the swell amplitude A, the exhaust gas flow path. The high-temperature exhaust gas flowing through the gas has a uniform flow velocity distribution and promotes heat exchange with the cooling medium flowing outside the heat transfer tube. Further, the corrugated fin of Patent Document 2 is intended to promote heat transfer between the first fluid and the second fluid by providing a cut-up portion in the fin main body portion.

ここで、特許文献１の波形フィン構造体に特許文献２の切り起こし部を設けることにより、特許文献１の波形フィン構造体における排気ガスと冷却媒体との間における伝熱の促進を図ることが可能であるが、波形フィン構造体において切り起こし部を形成する場合、波形フィン構造体の製造工程が複雑になり、この結果として製造コストが高くなるという問題がある。 Here, by providing the cut-out portion of Patent Document 2 in the corrugated fin structure of Patent Document 1, it is possible to promote heat transfer between the exhaust gas and the cooling medium in the corrugated fin structure of Patent Document 1. Although it is possible, when the cut-up portion is formed in the corrugated fin structure, there is a problem that the manufacturing process of the corrugated fin structure becomes complicated, and as a result, the manufacturing cost becomes high.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、製造がより簡単な波型伝熱フィンの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a wave-type heat transfer fin that is easier to manufacture.

上記目的を達成するために、本発明では、波型伝熱フィンに係る第１の解決手段として、第１方向に所定寸法を有し、波形の流通面によって前記第１方向に直交する第２方向に沿って所定周期のうねりが形成され、前記流通面を流体が流通する波型伝熱フィンであって、前記流通面に段部が設けられ、前記段部は、前記第１方向における前記流通面の一端から他端に亘って設けられている、という手段を採用する。 In order to achieve the above object, in the present invention, as a first solution for the wave type heat transfer fin, a second means having a predetermined dimension in the first direction and orthogonal to the first direction by the distribution surface of the waveform. A wave-type heat transfer fin in which undulations of a predetermined period are formed along a direction and a fluid flows through the flow surface, and a step portion is provided on the flow surface, and the step portion is the step portion in the first direction. A means of being provided from one end to the other end of the distribution surface is adopted.

本発明では、波型伝熱フィンに係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、内部に冷媒流路が形成されたヒートシンク内において、前記冷媒流路に設けられる、という手段を採用する。 In the present invention, as a second solution for the wave-type heat transfer fin, in the first solution, a means for providing the refrigerant flow path in the heat sink in which the refrigerant flow path is formed is provided. adopt.

本発明では、波型伝熱フィンに係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記うねりは、向きが異なる直線部を交互に接続した形状に形成され、前記段部は、前記第２方向において前記直線部に複数設けられている、という手段を採用する。 In the present invention, as a third solution for the wave-type heat transfer fin, in the second solution, the swell is formed in a shape in which straight portions having different directions are alternately connected, and the step portion is formed. A means of being provided in a plurality of straight portions in the second direction is adopted.

本発明によれば、製造がより簡単な波型伝熱フィンを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a wave-shaped heat transfer fin that is easier to manufacture.

本発明の一実施形態におけるヒートシンクＡの分解構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the disassembled structure of the heat sink A in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るコルゲートフィン３Ａ、３Ｂ（波型伝熱フィン）の形状を示す構成を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。It is a front view (a) and a side view (b) which show the structure which shows the shape of the corrugated fin 3A, 3B (wave type heat transfer fin) which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るコルゲートフィン３Ａ、３Ｂ（波型伝熱フィン）の形状を示す拡大正面図（ａ）及び拡大側面図（ｂ）である。It is an enlarged front view (a) and the enlarged side view (b) which show the shape of the corrugated fin 3A, 3B (wave type heat transfer fin) which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の変形例に係る波型伝熱フィン３Ａ、３Ｂの形状を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the shape of the wave type heat transfer fins 3A, 3B which concerns on the modification of one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
最初に、図１を参照して本実施形態におけるヒートシンクＡの構造を説明する。なお、この図１では、方向を明確化するために、互いに直行する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）を付記している。これら３軸に沿った各方向うち、Ｚ軸に平行な方向は、本発明の第１方向に相当し、またＹ軸に平行な方向は本発明の第２方向に相当する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the structure of the heat sink A in the present embodiment will be described with reference to FIG. In addition, in this FIG. 1, in order to clarify the direction, three axes (X-axis, Y-axis and Z-axis) that are orthogonal to each other are added. Of the directions along these three axes, the direction parallel to the Z axis corresponds to the first direction of the present invention, and the direction parallel to the Y axis corresponds to the second direction of the present invention.

このヒートシンクＡは、電動車両に搭載されると共に複数の半導体スイッチングトランジスタを備えるＰＣＵ（Power Control Unit）の構成部品である。また、このヒートシンクＡは、電力をスイッチングする関係で発熱する複数の半導体スイッチングトランジスタの熱を放熱させる機械部品である。 The heat sink A is a component of a PCU (Power Control Unit) that is mounted on an electric vehicle and includes a plurality of semiconductor switching transistors. Further, the heat sink A is a mechanical component that dissipates heat from a plurality of semiconductor switching transistors that generate heat in relation to switching electric power.

なお、ＰＣＵは、周知のように電動車両に備えられた走行用モータを駆動する電力変換器（昇降圧コンバータやインバータ等）であり、リチウムイオン電池等の高圧電源から給電された直流電力を複数の半導体スイッチングトランジスタを用いて交流電力に変換して走行用モータに出力する。 As is well known, the PCU is a power converter (such as a buck-boost converter or an inverter) that drives a traveling motor provided in an electric vehicle, and has a plurality of DC powers supplied from a high-voltage power source such as a lithium-ion battery. It is converted into AC power using the semiconductor switching transistor of the above and output to the traveling motor.

本実施形態におけるヒートシンクＡは、このようなＰＣＵにおける複数の半導体スイッチングトランジスタ（半導体チップ）が発生させる熱を外部に放熱させるためのものであり、図１に示すようにアッパーカバー１、ロアーカバー２、２つのコルゲートフィン３Ａ、３Ｂ（波型伝熱フィン）、ステー４、第１接続部材５Ａ及び第２接続部材５Ｂを備えている。 The heat sink A in the present embodiment is for dissipating heat generated by a plurality of semiconductor switching transistors (semiconductor chips) in such a PCU to the outside, and as shown in FIG. 1, the upper cover 1 and the lower cover 2 are used. It includes two corrugated fins 3A and 3B (wave-shaped heat transfer fins), a stay 4, a first connecting member 5A and a second connecting member 5B.

アッパーカバー１、ロアーカバー２、２つのコルゲートフィン３Ａ、３Ｂ及びステー４のうち、アッパーカバー１及びロアーカバー２は、ヒートシンクＡの筐体を構成する機械部品である。この筐体は、後述するように略長方形状の流体流通路Ｒを内包している。 Of the upper cover 1, the lower cover 2, the two corrugated fins 3A, 3B, and the stay 4, the upper cover 1 and the lower cover 2 are mechanical parts constituting the housing of the heat sink A. This housing includes a substantially rectangular fluid flow passage R as described later.

すなわち、アッパーカバー１は、略長方形状の平板状部材であり、上面が上記半導体チップが熱結合した状態で接合される平板なチップ接合面１ａである。また、このアッパーカバー１は、下面つまりチップ接合面１ａの裏面がロアーカバー２が接合される平板なカバー接合面１ｂである。 That is, the upper cover 1 is a substantially rectangular flat plate-shaped member, and the upper surface is a flat plate bonding surface 1a to which the semiconductor chips are thermally coupled. Further, the upper cover 1 is a flat cover joint surface 1b to which the lower cover 2 is bonded to the lower surface, that is, the back surface of the chip joint surface 1a.

また、アッパーカバー１には、図示するように合計で８個のネジ穴１ｃ～１ｊが設けられている。これら８個のネジ穴１ｃ～１ｊのうち、４個のネジ穴１ｃ～１ｆは、アッパーカバー１の外周近傍部位に離散的に配置されている。これら４個のネジ穴１ｃ～１ｆは、ヒートシンクＡをＰＣＵ本体に固定するためのものであり、各々に固定用ネジ（図示略）が挿通される。 Further, the upper cover 1 is provided with a total of eight screw holes 1c to 1j as shown in the figure. Of these eight screw holes 1c to 1j, the four screw holes 1c to 1f are discretely arranged near the outer peripheral portion of the upper cover 1. These four screw holes 1c to 1f are for fixing the heat sink A to the PCU main body, and fixing screws (not shown) are inserted into each of them.

残りの４個のネジ穴１ｇ～１ｊのうち、２個のネジ穴１ｇ、１ｈは、アッパーカバー１が有する一対の短辺のうち、一方の短辺の近傍部位に対として配置されている。これら２個のネジ穴１ｇ、１ｈは、第１接続部材５Ａを固定するためのものであり、各々に固定用ネジ（図示略）が挿通される。 Of the remaining four screw holes 1g to 1j, the two screw holes 1g and 1h are arranged as a pair in the vicinity of one of the short sides of the pair of short sides of the upper cover 1. These two screw holes 1g and 1h are for fixing the first connecting member 5A, and fixing screws (not shown) are inserted into each of them.

さらに、残りの２個のネジ穴１ｉ、１ｊは、アッパーカバー１における他方の短辺の近傍部位に対として配置されている。これら２個のネジ穴１ｉ、１ｊは、第２接続部材５Ｂを固定するためのものであり、各々に固定用ネジ（図示略）が挿通される。 Further, the remaining two screw holes 1i and 1j are arranged as a pair in the vicinity of the other short side of the upper cover 1. These two screw holes 1i and 1j are for fixing the second connecting member 5B, and fixing screws (not shown) are inserted into each of them.

ロアーカバー２は、周縁部がＺ軸方向に所定寸法だけ立ち上がった略長方形状の平板状部材であり、上記周縁部つまり立上り部の先端がアッパーカバー１のカバー接合面１ｂに当接した状態で接合される。このようなアッパーカバー１及びロアーカバー２によって構成されるヒートシンクＡの筐体は、内部に略長方形状の空洞（冷媒流路Ｒ）が形成された中空状の筐体である。 The lower cover 2 is a substantially rectangular flat plate-shaped member whose peripheral edge portion rises by a predetermined dimension in the Z-axis direction, and the peripheral edge portion, that is, the tip of the rising portion is in contact with the cover joint surface 1b of the upper cover 1. Be joined. The housing of the heat sink A composed of the upper cover 1 and the lower cover 2 is a hollow housing in which a substantially rectangular cavity (refrigerant flow path R) is formed inside.

すなわち、ロアーカバー２は、上面が冷媒流路Ｒの底面を構成する流路形成面２ａであり、下面が固定面２ｂである。なお、上述したアッパーカバー１のカバー接合面１ｂのうち、ロアーカバー２の立上り部によって囲われる領域は、ロアーカバー２の流路形成面２ａと第１方向において対峙した状態で冷媒流路Ｒの天面を構成する流路形成面である。 That is, the upper surface of the lower cover 2 is the flow path forming surface 2a constituting the bottom surface of the refrigerant flow path R, and the lower surface is the fixed surface 2b. Of the cover joint surface 1b of the upper cover 1 described above, the region surrounded by the rising portion of the lower cover 2 is the refrigerant flow path R in a state of facing the flow path forming surface 2a of the lower cover 2 in the first direction. It is a flow path forming surface that constitutes the top surface.

このようなアッパーカバー１及びロアーカバー２によって形成される冷媒流路Ｒは、短辺方向がＸ軸に平行な方向、長辺方向がＸ軸に平行な方向、また高さ方向がＺ軸に平行な方向となる。また、このような流体流通路Ｒは、短辺寸法、長辺寸法及び高さ寸法によって決定される容積を備える。 In the refrigerant flow path R formed by the upper cover 1 and the lower cover 2, the short side direction is parallel to the X axis, the long side direction is parallel to the X axis, and the height direction is the Z axis. The directions are parallel. Further, such a fluid flow passage R has a volume determined by a short side dimension, a long side dimension, and a height dimension.

また、ロアーカバー２には、流体流入口２ｃと流体流出口２ｄとが設けられている。これら流体流入口２ｃは、略長方形状のロアーカバー２において一方の短辺近傍に設けられており、液体冷媒が上記冷媒流路Ｒに向かって流入する開口である。流体流出口２ｄは、略長方形状のロアーカバー２において他方の短辺近傍に設けられており、液体冷媒が上記冷媒流路Ｒから流出する開口である。 Further, the lower cover 2 is provided with a fluid inlet 2c and a fluid outlet 2d. These fluid inlets 2c are provided in the vicinity of one short side of the substantially rectangular lower cover 2, and are openings through which the liquid refrigerant flows toward the refrigerant flow path R. The fluid outlet 2d is provided in the vicinity of the other short side of the substantially rectangular lower cover 2, and is an opening through which the liquid refrigerant flows out from the refrigerant flow path R.

すなわち、本実施形態におけるヒートシンクＡでは、液体冷媒は、流体流入口２ｃから冷媒流路Ｒに進入し、冷媒流路Ｒを流体流入口２ｃから最も離間した位置に設けられた流体流出口２ｄに向かって流通し、また流体流入口２ｃから外部に流出する。このような液体冷媒は、冷媒流路Ｒを流通する間に複数の半導体チップの熱によって加熱される。 That is, in the heat sink A in the present embodiment, the liquid refrigerant enters the refrigerant flow path R from the fluid inflow port 2c, and the refrigerant flow path R is connected to the fluid outlet 2d provided at the position farthest from the fluid inflow port 2c. It circulates toward the outside and flows out from the fluid inlet 2c. Such a liquid refrigerant is heated by the heat of a plurality of semiconductor chips while flowing through the refrigerant flow path R.

２つのコルゲートフィン３Ａ、３Ｂは、図示するように所定高さを有する長方形の部材であり、何れも同一形状に形成されている。これらコルゲートフィン３Ａ、３Ｂは、互いに隣り合うように冷媒流路Ｒ内に収納されている。すなわち、２つのコルゲートフィン３Ａ、３Ｂは、図１における上面がアッパーカバー１の流路形成面にロウ付け等によって固定されている。 The two corrugated fins 3A and 3B are rectangular members having a predetermined height as shown in the figure, and both are formed in the same shape. These corrugated fins 3A and 3B are housed in the refrigerant flow path R so as to be adjacent to each other. That is, the upper surfaces of the two corrugated fins 3A and 3B in FIG. 1 are fixed to the flow path forming surface of the upper cover 1 by brazing or the like.

ここで、コルゲートフィン３Ａ、３Ｂにおいて、高さ方向（Ｚ軸方向）は本発明の第１方向に相当し、長辺方向（Ｙ軸方向）は本発明の第２方向に相当する。すなわち、２つのコルゲートフィン３Ａ、３Ｂは、自身の長辺が同様に長方形状に形成された流体流通路Ｒの長辺方向（Ｙ軸方向）と平行になるように、かつ、冷媒流路Ｒの短辺方向（Ｘ軸方向）に隣り合うような姿勢で流体流通路Ｒ内に収納されている。 Here, in the corrugated fins 3A and 3B, the height direction (Z-axis direction) corresponds to the first direction of the present invention, and the long side direction (Y-axis direction) corresponds to the second direction of the present invention. That is, the two corrugated fins 3A and 3B have their long sides parallel to the long side direction (Y-axis direction) of the fluid flow passage R similarly formed in a rectangular shape, and the refrigerant flow path R. It is housed in the fluid flow passage R in a posture so as to be adjacent to each other in the short side direction (X-axis direction).

続いて、図２を参照してコルゲートフィン３Ａ、３Ｂの詳細形状を説明する。これら２つのコルゲートフィン３Ａ、３Ｂは、板金（母材）をプレス加工することによって波形（波板状）に成形されたプレス成型品であり、平行に並ぶ複数の波部３ａの連続体である。複数の波部３ａは、ロアーカバー２の流路形成面２ａからアッパーカバー１側に所定の寸法Ｄかつ所定の間隔Ｅで突出する部位である。すなわち、コルゲートフィン３Ａ、３Ｂは、高さ方向であるＺ軸方向（第１方向）に所定寸法Ｄを有している。 Subsequently, the detailed shapes of the corrugated fins 3A and 3B will be described with reference to FIG. These two corrugated fins 3A and 3B are press-molded products formed into a corrugated shape (corrugated plate shape) by pressing a sheet metal (base material), and are a continuum of a plurality of corrugated portions 3a arranged in parallel. .. The plurality of wave portions 3a are portions that protrude from the flow path forming surface 2a of the lower cover 2 toward the upper cover 1 side with a predetermined dimension D and a predetermined interval E. That is, the corrugated fins 3A and 3B have a predetermined dimension D in the Z-axis direction (first direction), which is the height direction.

また、複数の波部３ａは、図示するように、高さ方向（Ｚ軸方向、第１方向）に直交する長辺方向（Ｙ軸方向、第２方向）に沿って所定周期Ｔでうねっている。すなわち、コルゲートフィン３Ａ、３Ｂは、波形の波部３ａによって高さ方向（Ｚ軸方向、第１方向）に直交する長辺方向（Ｙ軸方向、第２方向）に沿って所定周期Ｔのうねりが形成されている。 Further, as shown in the figure, the plurality of wave portions 3a undulate in a predetermined period T along the long side direction (Y-axis direction, second direction) orthogonal to the height direction (Z-axis direction, first direction). There is. That is, the corrugated fins 3A and 3B swell in a predetermined period T along the long side direction (Y-axis direction, second direction) orthogonal to the height direction (Z-axis direction, first direction) by the wave portion 3a of the waveform. Is formed.

上記うねりは、図示するように、向きが異なる直線部３ｂを交互に接続したような形状に形成されている。すなわち、このうねりは、長辺方向（Ｙ軸方向、第２方向）に延在する波部３ａを短辺方向（Ｘ軸方向）に屈曲させた形状、換言すると屈曲方向が長辺方向（Ｙ軸方向、第２方向）に対して逆方向となる直線部３ｂを長辺方向（Ｙ軸方向、第２方向）において交互に接続したような形状を有している。 As shown in the figure, the swell is formed in a shape in which straight lines 3b having different directions are alternately connected. That is, this swell has a shape in which the wave portion 3a extending in the long side direction (Y-axis direction, second direction) is bent in the short side direction (X-axis direction), in other words, the bending direction is the long side direction (Y). It has a shape in which straight portions 3b that are opposite to the axial direction (second direction) are alternately connected in the long side direction (Y-axis direction, second direction).

また、上記うねりは、全ての波部３ａについて長辺方向（Ｙ軸方向、第２方向）に同一位相となるように設けられている。すなわち、コルゲートフィン３Ａ、３Ｂでは、互いに隣り合う波部３ａの間隔は、長辺方向（Ｙ軸方向、第２方向）の何れの箇所においても略一定に保たれている。 Further, the swell is provided so that all the wave portions 3a have the same phase in the long side direction (Y-axis direction, second direction). That is, in the corrugated fins 3A and 3B, the distance between the wave portions 3a adjacent to each other is kept substantially constant at any position in the long side direction (Y-axis direction, second direction).

また、複数の波部３ａは、配列方向がコルゲートフィン３Ａ、３Ｂの短辺方向（Ｘ軸方向）であり、延在方向がコルゲートフィン３Ａ、３Ｂの長辺方向（Ｙ軸方向）である。このような複数の波部３ａは、コルゲートフィン３Ａ、３Ｂが冷媒流路Ｒ内に収納された状態において、頂部３ｃがアッパーカバー１の流路形成面にロウ付け固定され、底部３ｄがロアーカバー２の流路形成面２ａに当接している。 Further, the arrangement direction of the plurality of wave portions 3a is the short side direction (X-axis direction) of the corrugated fins 3A and 3B, and the extending direction is the long side direction (Y-axis direction) of the corrugated fins 3A and 3B. In such a plurality of wave portions 3a, in a state where the corrugated fins 3A and 3B are housed in the refrigerant flow path R, the top portion 3c is brazed and fixed to the flow path forming surface of the upper cover 1, and the bottom portion 3d is the lower cover. It is in contact with the flow path forming surface 2a of 2.

また、このような複数の波部３ａにおいて、一端はロアーカバー２の流体流入口２ｃに臨む冷媒流入端３ｅであり、他端はロアーカバー２の流体流出口２ｄに臨む冷媒流出端３ｆである。すなわち、複数の波部３ａにおいて、一端（冷媒流入端３ｅ）は流体流入口２ｃの近傍に位置し、他端（冷媒流出端３ｆ）は流体流出口２ｄの近傍に位置している。 Further, in such a plurality of wave portions 3a, one end is a refrigerant inflow end 3e facing the fluid inflow port 2c of the lower cover 2, and the other end is a refrigerant outflow end 3f facing the fluid outflow port 2d of the lower cover 2. .. That is, in the plurality of wave portions 3a, one end (refrigerant inflow end 3e) is located near the fluid inlet 2c, and the other end (refrigerant outflow end 3f) is located near the fluid outlet 2d.

このようなヒートシンクＡでは、流体流入口２ｃから冷媒流路Ｒに流入した液体冷媒は、冷媒流入端３ｅから複数の波部３ａに進入し、複数の波部３ａの表面つまり第１流通面３ｇと裏面つまり第２流通面３ｈを流通して冷媒流出端３ｆを経由して流体流出口２ｄに至る。 In such a heat sink A, the liquid refrigerant flowing into the refrigerant flow path R from the fluid inflow port 2c enters the plurality of wave portions 3a from the refrigerant inflow end 3e, and the surface of the plurality of wave portions 3a, that is, the first flow surface 3g. It flows through the back surface, that is, the second distribution surface 3h, and reaches the fluid outlet 2d via the refrigerant outflow end 3f.

すなわち、上述した冷媒流路Ｒは、第１流通面３ｇとアッパーカバー１の流路形成面とによって囲まれた第１冷媒流路Ｒ１と第２流通面３ｈとロアーカバー２の流路形成面２ａとによって囲まれた第２冷媒流路Ｒ２とからなる。 That is, the above-mentioned refrigerant flow path R is the flow path forming surface of the first refrigerant flow path R1, the second flow path 3h, and the lower cover 2 surrounded by the first flow path 3g and the flow path forming surface of the upper cover 1. It is composed of a second refrigerant flow path R2 surrounded by 2a.

ここで、図３は、隣り合う２つの直線部３ｂの側面図（ａ）及び当該側面図におけるＣ-Ｃ線矢視図（ｂ）である。この図３に示すように、直線部３ｂの両側には段部３ｉが形成されている。この段部３ｉは、図３に示すように、隅部３ｊと角部３ｋとを有し、当該隅部３ｊと角部３ｋとの距離に相当する所定の段差（深さ）を有する。また、１つの波部３ａに着目すると、段部３ｉは、長辺方向（Ｙ軸方向、第２方向）にオフセットした状態で両側に形成されている。 Here, FIG. 3 is a side view (a) of two adjacent straight line portions 3b and a view taken along the line CC in the side view (b). As shown in FIG. 3, step portions 3i are formed on both sides of the straight portion 3b. As shown in FIG. 3, the step portion 3i has a corner portion 3j and a corner portion 3k, and has a predetermined step (depth) corresponding to the distance between the corner portion 3j and the corner portion 3k. Focusing on one wave portion 3a, the step portions 3i are formed on both sides in a state of being offset in the long side direction (Y-axis direction, second direction).

さらに、１つの段部３ｉに着目すると、当該段部３ｉは、波部３ａの高さ方向（Ｚ軸方向、第１方向）の全領域、つまり高さ方向（Ｚ軸方向、第１方向）における第１流通面３ｇの一端から他端に亘って設けられている。また、隅部３ｊ及び角部３ｋは略９０°の角度を有し、隅部３ｊと角部３ｋとを接続する面（接続面３ｍ）は平面である。 Further, focusing on one step portion 3i, the step portion 3i is the entire region in the height direction (Z-axis direction, first direction) of the wave portion 3a, that is, the height direction (Z-axis direction, first direction). It is provided from one end to the other end of the first distribution surface 3g in the above. Further, the corner portion 3j and the corner portion 3k have an angle of approximately 90 °, and the surface (connecting surface 3m) connecting the corner portion 3j and the corner portion 3k is a flat surface.

上述した直線部３ｂに着目すると、このような段部３ｉは、１つの直線部３ｂの両側に各々１つ設けられている。このような複数の段部３ｉは、第１流通面３ｇを冷媒流入端３ｅから冷媒流出端３ｆに向かって流れる液体冷媒に対して剥離現象を生じさせる剥離部である。複数の段部３ｉは、上記剥離現象に基づいて液体冷媒を撹拌することにより、第１冷媒流路Ｒ１において液体冷媒を層流として流通させるのではなく、乱流として流通させる。 Focusing on the straight line portion 3b described above, one such step portion 3i is provided on both sides of one straight line portion 3b. Such a plurality of step portions 3i are peeling portions that cause a peeling phenomenon with respect to the liquid refrigerant flowing from the refrigerant inflow end 3e toward the refrigerant outflow end 3f on the first flow surface 3g. By stirring the liquid refrigerant based on the peeling phenomenon, the plurality of stages 3i do not circulate the liquid refrigerant as a laminar flow in the first refrigerant flow path R1, but circulate it as a turbulent flow.

ところで、図１に示したステー４は、上記筐体をＰＣＵ本体に固定するための板状部材であり、合計４ヶ所にネジ穴４ａ～４ｄが設けられている。このステー４は、上面がロアーカバー２の固定面２ｂ（下面）に接合されている。また、このステー４は、自身の各ネジ穴４ａ～４ｄとアッパーカバー１における４個のネジ穴１ｃ～１ｆ共通に挿入された固定用ネジ（図示略）によってＰＣＵ本体に固定される。すなわち、アッパーカバー１及びステー４は、固定用ネジによって共締めされた状態でＰＣＵ本体に固定される。 By the way, the stay 4 shown in FIG. 1 is a plate-shaped member for fixing the housing to the PCU main body, and screw holes 4a to 4d are provided at a total of four places. The upper surface of the stay 4 is joined to the fixed surface 2b (lower surface) of the lower cover 2. Further, the stay 4 is fixed to the PCU main body by fixing screws (not shown) that are commonly inserted into the screw holes 4a to 4d of the stay 4 and the four screw holes 1c to 1f in the upper cover 1. That is, the upper cover 1 and the stay 4 are fixed to the PCU main body in a state of being jointly tightened by the fixing screws.

第１接続部材５Ａは、中央部に開口５ａが設けられると共に周縁部の２ヶ所に開口５ａを挟むようにネジ穴５ｂ、５ｃが各々設けられた略円板状部材である。この第１接続部材５Ａは、ヒートシンクＡに液体冷媒を供給する外部配管をロアーカバー２の流体流入口２ｃに接続するための接続具である。 The first connecting member 5A is a substantially disk-shaped member provided with an opening 5a in the central portion and screw holes 5b and 5c respectively provided at two locations on the peripheral portion so as to sandwich the opening 5a. The first connecting member 5A is a connecting tool for connecting an external pipe for supplying the liquid refrigerant to the heat sink A to the fluid inlet 2c of the lower cover 2.

第２接続部材５Ｂは、中央部に開口５ｄが設けられると共に周縁部の２ヶ所に開口５ｄを挟むようにネジ穴５ｅ、５ｆが各々設けられた略円板状部材である。この第２接続部材５Ｂは、液体冷媒をヒートシンクＡから外部に排出する外部配管をロアーカバー２の流体流出口２ｄに接続するための接続具である。 The second connecting member 5B is a substantially disk-shaped member provided with an opening 5d in the central portion and screw holes 5e and 5f respectively provided at two locations on the peripheral portion so as to sandwich the opening 5d. The second connecting member 5B is a connecting tool for connecting an external pipe for discharging the liquid refrigerant from the heat sink A to the fluid outlet 2d of the lower cover 2.

次に、このように構成されたヒートシンクＡの作用効果、特に本実施形態に係るコルゲートフィン３Ａ、３Ｂ（波型伝熱フィン）の作用効果について詳しく説明する。 Next, the action and effect of the heat sink A configured as described above, particularly the action and effect of the corrugated fins 3A and 3B (wave type heat transfer fins) according to the present embodiment will be described in detail.

上述したように本実施形態におけるヒートシンクＡでは、アッパーカバー１のチップ接合面１ａに複数の半導体チップ（発熱備品）が熱結合した状態で接合されている。すなわち、ヒートシンクＡのアッパーカバー１には、複数の半導体チップで発生した熱が伝熱される。そして、ヒートシンクＡの冷媒流路Ｒに収納された２つのコルゲートフィン３Ａ、３Ｂには、上記半導体チップの熱が伝熱される。 As described above, in the heat sink A in the present embodiment, a plurality of semiconductor chips (heat generating equipment) are thermally coupled to the chip bonding surface 1a of the upper cover 1. That is, the heat generated by the plurality of semiconductor chips is transferred to the upper cover 1 of the heat sink A. Then, the heat of the semiconductor chip is transferred to the two corrugated fins 3A and 3B housed in the refrigerant flow path R of the heat sink A.

そして、コルゲートフィン３Ａ、３Ｂに伝熱した半導体チップの熱は、冷媒流路Ｒを流通する液体冷媒に伝熱して当該液体冷媒を加熱させる。液体冷媒は、ロアーカバー２の流体流入口２ｃから流体流出口２ｄに向かって流通しているので、つまり冷媒流路Ｒ内を流通しているので、コルゲートフィン３Ａ、３Ｂに伝熱した半導体チップの熱は液体冷媒に順次伝熱し半導体チップの温度上昇を抑制する。 Then, the heat of the semiconductor chip transferred to the corrugated fins 3A and 3B is transferred to the liquid refrigerant flowing through the refrigerant flow path R to heat the liquid refrigerant. Since the liquid refrigerant circulates from the fluid inlet 2c of the lower cover 2 toward the fluid outlet 2d, that is, it circulates in the refrigerant flow path R, the semiconductor chips that have transferred heat to the corrugated fins 3A and 3B. The heat is sequentially transferred to the liquid refrigerant and suppresses the temperature rise of the semiconductor chip.

ここで、コルゲートフィン３Ａ、３Ｂには、複数の段部３ｉが設けられているので、複数の段部３ｉが設けられていない場合に比較して伝熱性能が向上している。すなわち、本実施形態に係るコルゲートフィン３Ａ、３Ｂは、複数の段部３ｉが設けられていないものに比べて伝熱性能に優れている。 Here, since the corrugated fins 3A and 3B are provided with a plurality of step portions 3i, the heat transfer performance is improved as compared with the case where the plurality of step portions 3i are not provided. That is, the corrugated fins 3A and 3B according to the present embodiment are superior in heat transfer performance as compared with those without a plurality of step portions 3i.

このような２つのコルゲートフィン３Ａ、３Ｂは、板金（母材）をプレス加工することによって複数の段部３ｉを備えるように成形されたものであり、複数の段部３ｉの形成が極めて容易である。すなわち、本実施形態によれば、製造がより簡単なコルゲートフィン３Ａ、３Ｂ（波型伝熱フィン）を提供することが可能である。 These two corrugated fins 3A and 3B are formed by pressing a sheet metal (base material) so as to have a plurality of step portions 3i, and the formation of the plurality of step portions 3i is extremely easy. be. That is, according to the present embodiment, it is possible to provide corrugated fins 3A and 3B (wave type heat transfer fins) that are easier to manufacture.

また、本実施形態によれば、コルゲートフィン３Ａ、３Ｂ（波型伝熱フィン）の製造が簡単なので、コルゲートフィン３Ａ、３Ｂの製造コストを低下させることが可能であり、よってヒートシンクＡの製造コストをも低下させることが可能である。 Further, according to the present embodiment, since the corrugated fins 3A and 3B (wave type heat transfer fins) can be easily manufactured, the manufacturing cost of the corrugated fins 3A and 3B can be reduced, and thus the manufacturing cost of the heat sink A can be reduced. Can also be reduced.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、１つの直線部３ｂの両側に各々１つの段部３ｉを設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば図３に示すように１つの直線部３ｂの両側に各々２つの段部３ｉを設けてもよい。さらには、１つの直線部３ｂの両側に各々３つ以上の段部３ｉを設けてもよい。すなわち、上記段部３ｉは、長辺方向（Ｙ軸方向、第２方向）において１つの直線部３ｂに複数設けてもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the following modifications can be considered.
(1) In the above embodiment, one step portion 3i is provided on each side of one straight portion 3b, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 3, two step portions 3i may be provided on both sides of one straight portion 3b. Further, three or more step portions 3i may be provided on both sides of one straight portion 3b. That is, a plurality of the step portions 3i may be provided in one straight line portion 3b in the long side direction (Y-axis direction, second direction).

（２）上記実施形態では、直線部３ｂの両側に段部３ｉを設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、直線部３ｂの片側に段部３ｉを設けてもよい。なお、各直線部３ｂの片側に段部３ｉを設ける場合には、Ｘ軸方向に隣り合う波部３ａによって形成される一対の対向面の何れか一方に段部３ｉが存在するように設けることが好ましい。 (2) In the above embodiment, the step portions 3i are provided on both sides of the straight portion 3b, but the present invention is not limited to this. For example, a step portion 3i may be provided on one side of the straight portion 3b. When the step portion 3i is provided on one side of each straight portion 3b, the step portion 3i is provided so that the step portion 3i exists on any one of the pair of facing surfaces formed by the wave portions 3a adjacent to each other in the X-axis direction. Is preferable.

（３）上記実施形態では、２つのコルゲートフィン３Ａ、３Ｂを冷媒流路Ｒ内に収納したが、本発明はこれに限定されない。例えば、２つのコルゲートフィン３Ａ、３Ｂを一体化させたもの、つまり１つのコルゲートフィンを冷媒流路Ｒ内に収納してもよい。 (3) In the above embodiment, the two corrugated fins 3A and 3B are housed in the refrigerant flow path R, but the present invention is not limited thereto. For example, two corrugated fins 3A and 3B may be integrated, that is, one corrugated fin may be housed in the refrigerant flow path R.

Ａ ヒートシンク
Ｒ１ 第１冷媒流路
Ｒ２ 第２冷媒流路
１ アッパーカバー
１ａ チップ接合面
１ｂ カバー接合面
１ｃ～１ｆ ネジ穴
２ ロアーカバー
２ａ 流路形成面
２ｂ 固定面
２ｃ 流体流入口
２ｄ 流体流出口
３Ａ、３Ｂ コルゲートフィン（波型伝熱フィン）
３ａ 波部
３ｂ 直線部
３ｃ 頂部
３ｄ 底部
３ｅ 冷媒流入端
３ｆ 冷媒流出端
３ｇ 第１流通面
３ｈ 第２流通面
３ｉ 段部
３ｊ 隅部
３ｋ 角部
３ｍ 接続面
４ ステー
４ａ～４ｄ ネジ穴
５Ａ 第１接続部材
５Ｂ 第２接続部材
５ａ、５ｂ 開口
５ｃ～５ｆ ネジ穴

A heat sink R1 1st refrigerant flow path R2 2nd refrigerant flow path 1 upper cover 1a chip joint surface 1b cover joint surface 1c to 1f screw hole 2 lower cover 2a flow path forming surface 2b fixed surface 2c fluid inflow port 2d fluid outflow port 3A 3B corrugated fin (wave type heat transfer fin)
3a Wave part 3b Straight part 3c Top 3d Bottom 3e Refrigerant inflow end 3f Refrigerant outflow end 3g 1st distribution surface 3h 2nd distribution surface 3i Step 3j Corner 3k Square 3m Connection surface 4 Stay 4a-4d Screw hole 5A 1st Connection member 5B Second connection member 5a, 5b Opening 5c-5f Screw hole

Claims (3)

第１方向に所定寸法を有し、波形の流通面によって前記第１方向に直交する第２方向に沿って所定周期のうねりが形成され、前記流通面を流体が流通する波型伝熱フィンであって、
前記流通面に段部が設けられ、
前記段部は、前記第１方向における前記流通面の一端から他端に亘って設けられていることを特徴とする波型伝熱フィン。 A wave-shaped heat transfer fin having a predetermined dimension in the first direction, having a swell of a predetermined period formed along a second direction orthogonal to the first direction by a corrugated flow surface, and a fluid flowing through the flow surface. There,
A step portion is provided on the distribution surface, and a step portion is provided.
The step portion is a wave-shaped heat transfer fin provided from one end to the other end of the flow surface in the first direction. 内部に冷媒流路が形成されたヒートシンク内において、前記冷媒流路に設けられることを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の波型伝熱フィン。 The wave-shaped heat transfer fin according to claim 1, wherein the refrigerant flow path is provided in the refrigerant flow path in a heat sink having a refrigerant flow path formed therein. 前記うねりは、向きが異なる直線部を交互に接続した形状に形成され、
前記段部は、前記第２方向において前記直線部に複数設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の波型伝熱フィン。
The swell is formed in a shape in which straight portions having different directions are alternately connected.
The wave-shaped heat transfer fin according to claim 1 or 2, wherein a plurality of the step portions are provided on the straight portion in the second direction.
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