JP7499689B2 - Wave-shaped heat transfer fin - Google Patents

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Description

本発明は、波型伝熱フィンに関する。 The present invention relates to a corrugated 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 shown in FIG. 1 etc., this heat transfer tube for a heat exchanger is a flat tube with a corrugated fin structure attached to the inner peripheral surface. This corrugated fin structure has a curved surface with a channel-shaped corrugation having a substantially rectangular cross section and a corrugated undulation formed at a predetermined wavelength in the longitudinal direction, and when the wave width of the channel shape is H, the wavelength of the undulation in the longitudinal direction is L, and the amplitude of the undulation in the longitudinal direction is A, H/L is 0.17 to 0.20, and the ratio (G/H) of the gap G to H calculated by H-A is -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。 The following Patent Document 2 discloses a heat exchanger and a corrugated fin. As shown in FIG. 3 and other figures, the corrugated fin in Patent Document 2 is bent to form a wave shape between multiple tubes aligned in one direction, and promotes heat exchange between a first fluid flowing inside the tubes and a 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 includes a plurality of joints joined to the tube, and a plurality of fin body sections connected to each of the joints so as to connect adjacent joints along the corrugated shape. The fin body section has a cut-and-raised section having a partially cut-and-raised shape, the cut-and-raised section has a cut-and-raised main section that guides the second fluid, and a cut-and-raised end section that is plate-shaped and extends from the cut-and-raised main section and is provided at least at one end of the cut-and-raised section in one direction, and has an uneven shape formed to increase the hydrophilicity of the surface of the cut-and-raised end section on at least one side of the plate thickness direction of the cut-and-raised end section.

特開２００７－０７８１９４号公報JP 2007-078194 A 特開２０１９－２１１１１５号公報JP 2019-211115 A

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。 The corrugated fin structure (wave-shaped heat transfer fin) of Patent Document 1 can be said to be a corrugated fin, and by optimizing the relationship between wave width H, undulation wavelength L, and undulation amplitude A, the high-temperature exhaust gas flowing through the exhaust gas flow passage flows with a uniform flow velocity distribution, and heat exchange with the cooling medium flowing outside the heat transfer tube is promoted. In addition, the corrugated fin of Patent Document 2 has cut-and-raised portions in the fin body, which promotes heat transfer between the first and second fluids.

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-and-raised portions of Patent Document 2 to 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. However, when forming the cut-and-raised portions in the corrugated fin structure, the manufacturing process of the corrugated fin structure becomes complicated, resulting in a problem of high manufacturing costs.

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 was made in consideration of the above-mentioned circumstances, and aims to provide a corrugated 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。 To achieve the above object, the present invention employs, as a first solution for a corrugated heat transfer fin, a corrugated heat transfer fin having a predetermined dimension in a first direction, a corrugated flow surface forming undulations of a predetermined period along a second direction perpendicular to the first direction, a fluid flowing through the flow surface, a step portion being provided on the flow surface, the step portion being provided from one end of the flow surface to the other end in the first direction.

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。 The present invention adopts a second solution relating to the corrugated heat transfer fins, which is the first solution described above, in which the fins are provided in the refrigerant flow path inside a heat sink having a refrigerant flow path formed therein.

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。 The present invention adopts a third solution for a corrugated heat transfer fin, which is the second solution described above, in which the undulations are formed in a shape in which straight sections of different orientations are alternately connected, and the step sections are provided in multiple positions on the straight sections in the second direction.

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。 The present invention provides a corrugated 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。1 is a perspective view showing an exploded structure of a heat sink A in one embodiment of the present 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。1A and 1B are a front view and a side view showing the configuration of the shape of corrugated fins 3A and 3B (wave-shaped heat transfer fins) according to one embodiment of the present 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。1A and 1B are an enlarged front view and an enlarged side view showing the shape of corrugated fins 3A and 3B (wave-shaped heat transfer fins) according to one embodiment of the present 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。10 is a perspective view showing the shape of corrugated heat transfer fins 3A and 3B according to a modified example of an embodiment of the present invention. FIG.

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 this embodiment will be described with reference to Fig. 1. In Fig. 1, three mutually perpendicular axes (X-axis, Y-axis, and Z-axis) are added to clarify the directions. Among 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。 This heat sink A is a component of a PCU (Power Control Unit) that is mounted on an electric vehicle and has multiple semiconductor switching transistors. In addition, this heat sink A is a mechanical component that dissipates heat from multiple semiconductor switching transistors that generate heat in relation to switching 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 step-up/step-down converter or inverter) that drives the traction motor installed in an electric vehicle. It converts DC power supplied from a high-voltage power source such as a lithium-ion battery into AC power using multiple semiconductor switching transistors and outputs the AC power to the traction 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 this embodiment is intended to dissipate heat generated by multiple semiconductor switching transistors (semiconductor chips) in such a PCU to the outside, and as shown in FIG. 1, includes an upper cover 1, a lower cover 2, 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, lower cover 2, two corrugated fins 3A and 3B, and stay 4, the upper cover 1 and lower cover 2 are mechanical parts that make up the housing of the heat sink A. This housing contains a roughly rectangular fluid flow passage R, as described below.

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 flat, approximately rectangular member, and its top surface is a flat chip bonding surface 1a to which the semiconductor chip is thermally bonded. The lower surface of the upper cover 1, i.e., the back surface of the chip bonding surface 1a, is a flat cover bonding surface 1b to which the lower cover 2 is bonded.

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。 The upper cover 1 has a total of eight screw holes 1c-1j as shown in the figure. Of these eight screw holes 1c-1j, four screw holes 1c-1f are discretely arranged near the outer periphery of the upper cover 1. These four screw holes 1c-1f are for fixing the heat sink A to the PCU body, and a fixing screw (not shown) is 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, two screw holes 1g and 1h are arranged as a pair near one of a pair of short sides of the upper cover 1. These two screw holes 1g and 1h are for fixing the first connection member 5A, and a fixing screw (not shown) is 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。 The remaining two screw holes 1i, 1j are arranged as a pair near the other short side of the upper cover 1. These two screw holes 1i, 1j are for fixing the second connection member 5B, and a fixing screw (not shown) is 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 roughly rectangular flat member whose peripheral edge rises a predetermined distance in the Z-axis direction, and is joined in a state where the tip of the peripheral edge, i.e. the rising portion, abuts against the cover joining surface 1b of the upper cover 1. The housing of the heat sink A formed by such upper cover 1 and lower cover 2 is a hollow housing with a roughly rectangular cavity (refrigerant flow path R) 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 a flow path forming surface 2a that forms the bottom surface of the refrigerant flow path R, and the lower surface is a fixing surface 2b. Note that, among the cover joint surface 1b of the upper cover 1 described above, the area surrounded by the rising portion of the lower cover 2 is the flow path forming surface that forms the top surface of the refrigerant flow path R when facing the flow path forming surface 2a of the lower cover 2 in the first direction.

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。 The refrigerant flow path R formed by such upper cover 1 and lower cover 2 has a short side direction parallel to the X axis, a long side direction parallel to the X axis, and a height direction parallel to the Z axis. In addition, such a fluid flow path R has a volume determined by the short side dimension, the long side dimension, and the 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。 The lower cover 2 is also provided with a fluid inlet 2c and a fluid outlet 2d. The fluid inlet 2c is provided near one short side of the substantially rectangular lower cover 2, and is an opening through which the liquid refrigerant flows into the refrigerant flow path R. The fluid outlet 2d is provided near the other short side of the substantially rectangular lower cover 2, and is an opening through which the liquid refrigerant flows out of 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 of this embodiment, the liquid refrigerant enters the refrigerant flow path R from the fluid inlet 2c, flows through the refrigerant flow path R toward the fluid outlet 2d located at the position farthest from the fluid inlet 2c, and then flows out from the fluid inlet 2c to the outside. Such liquid refrigerant is heated by the heat of the multiple 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, 3B are rectangular members having a certain height as shown in the figure, and are both formed in the same shape. These corrugated fins 3A, 3B are stored in the refrigerant flow path R so that they are adjacent to each other. In other words, the upper surfaces of the two corrugated fins 3A, 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 are stored in the fluid flow passage R in such a manner that their long sides are parallel to the long side direction (Y-axis direction) of the fluid flow passage R, which is also formed in a rectangular shape, and that they are adjacent to each other in the short side direction (X-axis direction) of the refrigerant flow passage R.

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。 Next, the detailed shape of the corrugated fins 3A and 3B will be described with reference to Figure 2. These two corrugated fins 3A and 3B are press-molded products formed into a corrugated (wave-like) shape by pressing a metal sheet (base material), and are a continuation of multiple parallel wave portions 3a. The multiple wave portions 3a protrude from the flow passage forming surface 2a of the lower cover 2 toward the upper cover 1 at a predetermined dimension D and a predetermined interval E. In other words, 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。 As shown in the figure, the multiple wave portions 3a undulate at a predetermined period T along the long side direction (Y axis direction, second direction) perpendicular to the height direction (Z axis direction, first direction). That is, the corrugated fins 3A and 3B have undulations at a predetermined period T formed along the long side direction (Y axis direction, second direction) perpendicular to the height direction (Z axis direction, first direction) by the wave-shaped wave portions 3a.

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 line sections 3b of different orientations are alternately connected. In other words, the swell has a shape in which the wave sections 3a extending in the long side direction (Y-axis direction, second direction) are bent in the short side direction (X-axis direction), in other words, straight line sections 3b whose bending direction is opposite to the long side direction (Y-axis 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。 The swells are arranged so that all of the waves 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 spacing between adjacent waves 3a is kept substantially constant at all points 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。 The multiple waves 3a are arranged in the short side direction (X-axis direction) of the corrugated fins 3A, 3B, and extend in the long side direction (Y-axis direction) of the corrugated fins 3A, 3B. When the corrugated fins 3A, 3B are housed in the refrigerant flow path R, the tops 3c of the multiple waves 3a are brazed to the flow path forming surface of the upper cover 1, and the bottoms 3d are in contact with the flow path forming surface 2a of the lower cover 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。 In addition, in each of the multiple waves 3a, one end is a refrigerant inlet end 3e facing the fluid inlet 2c of the lower cover 2, and the other end is a refrigerant outlet end 3f facing the fluid outlet 2d of the lower cover 2. In other words, in each of the multiple waves 3a, one end (refrigerant inlet end 3e) is located near the fluid inlet 2c, and the other end (refrigerant outlet 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 that flows into the refrigerant flow path R from the fluid inlet 2c enters the multiple waves 3a from the refrigerant inlet end 3e, flows through the front surface, i.e., the first flow surface 3g, and the back surface, i.e., the second flow surface 3h, of the multiple waves 3a, and reaches the fluid outlet 2d via the refrigerant outlet 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 consists of a first refrigerant flow path R1 surrounded by the first flow surface 3g and the flow path forming surface of the upper cover 1, and a second refrigerant flow path R2 surrounded by the second flow surface 3h and the flow path forming surface 2a of the lower cover 2.

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 shows a side view (a) of two adjacent straight portions 3b and a view (b) of the side view taken along the line C-C. As shown in FIG. 3, a step portion 3i is formed on both sides of the straight portion 3b. As shown in FIG. 3, this step portion 3i has a corner portion 3j and a corner portion 3k, and has a predetermined step difference (depth) corresponding to the distance between the corner portion 3j and the corner portion 3k. Also, when focusing on one wave portion 3a, the step portion 3i is formed on both sides while 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。 Furthermore, when one step 3i is focused on, the step 3i is provided over the entire area in the height direction (Z-axis direction, first direction) of the wave portion 3a, that is, from one end to the other end of the first flow surface 3g in the height direction (Z-axis direction, first direction). In addition, the corner portion 3j and the corner portion 3k have an angle of approximately 90°, and the surface (connection surface 3m) connecting the corner portion 3j and the corner portion 3k is flat.

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 portion 3b described above, such a step portion 3i is provided on each side of one straight portion 3b. Such multiple step portions 3i are separation portions that cause a separation phenomenon in the liquid refrigerant flowing on the first flow surface 3g from the refrigerant inlet end 3e to the refrigerant outlet end 3f. The multiple step portions 3i agitate the liquid refrigerant based on the above-mentioned separation phenomenon, causing the liquid refrigerant to flow as a turbulent flow rather than a laminar flow in the first refrigerant flow path R1.

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。 The stay 4 shown in FIG. 1 is a plate-like member for fixing the housing to the PCU body, and has a total of four screw holes 4a to 4d. The top surface of this stay 4 is joined to the fixing surface 2b (bottom surface) of the lower cover 2. The stay 4 is also fixed to the PCU body by fixing screws (not shown) inserted into its own screw holes 4a to 4d and into the four screw holes 1c to 1f in the upper cover 1. In other words, the upper cover 1 and stay 4 are fixed to the PCU body by being fastened together with 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 generally disk-shaped member with an opening 5a in the center and screw holes 5b, 5c at two locations on the periphery, sandwiching the opening 5a. This first connecting member 5A is a connector for connecting an external pipe that supplies 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 connection member 5B is a generally disk-shaped member with an opening 5d in the center and screw holes 5e and 5f at two locations on the periphery, sandwiching the opening 5d. This second connection member 5B is a connector for connecting an external pipe that discharges 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 effects of the heat sink A configured in this manner, and in particular the effects of the corrugated fins 3A and 3B (wave-shaped heat transfer fins) according to this 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 of this embodiment, multiple semiconductor chips (heat-generating components) are thermally bonded to the chip bonding surface 1a of the upper cover 1. That is, heat generated by the multiple semiconductor chips is transferred to the upper cover 1 of the heat sink A. Then, the heat from the semiconductor chips 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。 The heat of the semiconductor chip transferred to the corrugated fins 3A and 3B is then transferred to the liquid refrigerant flowing through the refrigerant flow path R, heating the liquid refrigerant. Since the liquid refrigerant flows from the fluid inlet 2c of the lower cover 2 to the fluid outlet 2d, that is, flows through the refrigerant flow path R, the heat of the semiconductor chip transferred to the corrugated fins 3A and 3B is sequentially transferred to the liquid refrigerant, suppressing 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。 The corrugated fins 3A and 3B have multiple steps 3i, and therefore have improved heat transfer performance compared to when the multiple steps 3i are not provided. In other words, the corrugated fins 3A and 3B according to this embodiment have superior heat transfer performance compared to when the multiple steps 3i are not provided.

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, 3B are formed by pressing a metal plate (base material) to have multiple steps 3i, and it is extremely easy to form the multiple steps 3i. In other words, according to this embodiment, it is possible to provide corrugated fins 3A, 3B (wave-shaped 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。 In addition, according to this embodiment, since the corrugated fins 3A, 3B (wave-shaped heat transfer fins) are easy to manufacture, it is possible to reduce the manufacturing costs of the corrugated fins 3A, 3B, and therefore the manufacturing costs of the heat sink A.

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-described embodiment, and the following modifications are possible.
(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 each side of one straight portion 3b. Furthermore, three or more step portions 3i may be provided on each side of one straight portion 3b. In other words, a plurality of step portions 3i may be provided on one straight 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, the 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, it is preferable that the step portion 3i is provided on one of a pair of opposing surfaces formed by adjacent wave portions 3a in the X-axis direction.

（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, two corrugated fins 3A, 3B are housed in the refrigerant flow path R, but the present invention is not limited to this. For example, two corrugated fins 3A, 3B may be integrated together, that is, a single 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 First refrigerant flow path R2 Second refrigerant flow path 1 Upper cover 1a Chip bonding surface 1b Cover bonding surface 1c to 1f Screw holes 2 Lower cover 2a Flow path forming surface 2b Fixing surface 2c Fluid inlet 2d Fluid outlet 3A, 3B Corrugated fins (wave-shaped heat transfer fins)
3a Wave portion 3b Straight portion 3c Top portion 3d Bottom portion 3e Refrigerant inlet end 3f Refrigerant outlet end 3g First flow surface 3h Second flow surface 3i Step portion 3j Corner portion 3k Corner portion 3m Connection surface 4 Stay 4a to 4d Screw holes 5A First connection member 5B Second connection member 5a, 5b Openings 5c to 5f Screw holes

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方向に沿って向きが異なる直線部を交互に接続したような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、
前記直線部には、前記第２方向における同一位置の両側に各々外方に突出する段部が設けられ、
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 corrugated heat transfer fin having a predetermined dimension in a first direction, a corrugated flow surface forming a predetermined period of undulations in a second direction perpendicular to the first direction, the undulating surface connecting straight line portions of different orientations alternately , and a fluid flows through the flow surface,
The straight portion is provided with step portions protruding outward on both sides of the same position in the second direction ,
A corrugated heat transfer fin characterized in that the step portion is 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 corrugated heat transfer fin described in claim 1 is characterized in that it is provided in a refrigerant flow path inside 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 undulations are formed in a shape in which straight line portions in different directions are alternately connected,
The corrugated heat transfer fin according to claim 1 or 2, wherein the step portion is provided on the linear portion in the second direction in a plurality of steps.
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