(57)【要約】【課題】  プレート型ヒートシンクにおいて、中間プレート３に多数のＵ字状の通路４を形成した中間プレート３において、支持プレート１と中間プレート３と支持プレート２との組立て時に、各通路４の変形を防止すること。【解決手段】  通路４の中間部において、橋部５を形成し、橋部５の位置において支持プレート１内面に凹部６を形成する。【選択図】        図４
2011114276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の支持プレート(1)(2)間に中間プレート(3)が密着挟持され、その中間プレート(3)を厚み方向に貫通するスリット状の通路(4)に冷媒が流通し、支持プレート(2)に被冷却部品が取付られるヒートシンクにおいて、
前記中間プレート(3)には前記通路(4)が平面Ｕ字状に形成され、そのＵ字状の通路(4)の中間位置に、その通路(4)を横断する橋部(5)が中間プレートと一体に配置され、
一方の前記支持プレート(1)の内面側には、その橋部(5)の位置で、橋部(5)を被嵌する凹部(6)が形成され、その橋部(5)と他方の前記支持プレート(2)との間または、その橋部(5)と前記凹部(6)との間に冷媒のバイパス部(7)が形成されたことを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
請求項１において、
前記中間プレート(3)の前記橋部(5)が、前記一方のプレート(1)側に突出し、その橋部(5)と他方の前記支持プレート(2)との間に前記バイパス部(7)が形成されたことを特徴とするヒートシンク。
【請求項３】
請求項１において、
前記中間プレート(3)の前記橋部(5)が、その中間プレート(3)の平面と面一に形成され、その橋部(5)と前記凹部(6)との間に前記バイパス部(7)が形成されたことを特徴とするヒートシンク。
【請求項４】
請求項３において、
その橋部(5)の両縁部が弧状に縁取り(5a)されたヒートシンク。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載のヒートシンクにおいて、
前記橋部(5)の付根部に前記通路(4)の幅が拡幅された拡幅部(4a)が設けられるヒートシンク。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載のヒートシンクにおいて、
前記通路(4)の先端部に連通する冷媒の流出孔(8b)または流入孔(8a)が、前記支持プレート(1)に形成され、
その通路(4)の先端部に沿い、それに近接して貫通する伝熱防止スリット(9)が前記中間プレート(3)および支持プレート(1)(2)に形成され、各プレート(1)(2)(3)の各伝熱防止スリット(9)が互いに整合するように配置されたヒートシンク。
【請求項７】
請求項６に記載のヒートシンクにおいて、
前記伝熱防止スリット(9)が、前記中間プレート(3)および他方の支持プレート(2)にはＵ字状に形成され、一方の支持プレート(1)には直線状に形成されたヒートシンク。
【請求項８】
請求項１〜請求項７に記載のいずれかにおいて、
中間プレート(3)の一端部に冷媒の連通部(4b)がその幅方向に溝状に配置されると共に、その連通部の中央位置に冷媒の流入孔(8a)が配置され、その連通部(4b)に、互いに平行なＵ字状の多数の前記通路(4)の一端が接続され、
前記連通部(4b)はその中央部と両端部の溝幅Ｓ１が等しく、それらの溝幅Ｓ１に比べて、その中間部の溝幅Ｓ２が広く形成されたヒートシンク。
【請求項９】
請求項８において、
前記連通部(4b)の前記中間部と前記両端部との間に接続される通路の一端は、その接続部を前記流入孔(8a)側に向けたガイド部(14)が突設されたヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用バッテリー等の電源ユニットや電子部品を冷却する熱交換器であって、気液二相状態の冷媒がＵ字状流路を流通するプレート型ヒートシンクに最適なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１にプレート型ヒートシンクが提案されている。
これは、多数のスリットを有する中間プレートの両側に支持プレートを配置し、中間プレートのスリットに冷媒を流通させ、支持プレートに電子部品等の被冷却部品を取付けるものである。そして、中間プレートのスリットがＵ字状に形成され、それが幅方向に並列している例も記載されている。
【０００３】
図１４は、中間プレート３に多数のＵ字状のスリットを形成して、通路４を形成すると共に、その通路４の端部どうしを連通部4bで連通したものである。このような中間プレート３を上下の図示しない支持プレートで挟持し、一方の支持プレートに冷媒の流入孔8aを形成し、それと連通部4bとが連通する。さらに、その支持プレートに冷媒流出用の流出孔8bを形成し、支持プレート外面に図示しない被冷却部品が接合されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１０２５６８号公報
【特許文献２】実用新案登録第３０５７０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１４に示すような多数のＵ字状の通路４を並列し、その一端どうしを通路４ｂにより連通した場合、次の問題が生じる。図示しない一対の支持プレート間に中間プレート３を挟持し、それらの間を一体にろう付けするとき、同図において実線の通路４が移動することがある。即ち、ろう付け中に通路４が実線の位置から鎖線の位置に移動することがあった。すると、各流路の流路幅が異なり、冷媒の均一な流通を阻害することになる。また、各流路断面が同一になるような位置決め手段を施し、流路断面積を均一にしても、流入孔8aに隣接した通路４の冷媒流量と、それから離れた通路４の流量とが異なることがわかった。
そこで本発明は、これらの問題点を解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の本発明は、一対の支持プレート(1)(2)間に中間プレート(3)が密着挟持され、その中間プレート(3)を厚み方向に貫通するスリット状の通路(4)に冷媒が流通し、支持プレート(2)に被冷却部品が取付られるヒートシンクにおいて、
前記中間プレート(3)には前記通路(4)が平面Ｕ字状に形成され、そのＵ字状の通路(4)の中間位置に、その通路(4)を横断する橋部(5)が中間プレートと一体に配置され、
一方の前記支持プレート(1)の内面側には、その橋部(5)の位置で、橋部(5)を被嵌する凹部(6)が形成され、その橋部(5)と他方の前記支持プレート(2)との間または、その橋部(5)と前記凹部(6)との間に冷媒のバイパス部(7)が形成されたことを特徴とするヒートシンクである。
【０００７】
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記中間プレート(3)の前記橋部(5)が、前記一方のプレート(1)側に突出し、その橋部(5)と他方の前記支持プレート(2)との間に前記バイパス部(7)が形成されたことを特徴とするヒートシンクである。
請求項３に記載の本発明は、請求項１において、
前記中間プレート(3)の前記橋部(5)が、その中間プレート(3)の平面と面一に形成され、その橋部(5)と前記凹部(6)との間に前記バイパス部(7)が形成されたことを特徴とするヒートシンクである。
【０００８】
請求項４に記載の本発明は、請求項３において、
その橋部(5)の両縁部が弧状に縁取り(5a)されたヒートシンクである。
請求項５に記載の本発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のヒートシンクにおいて、
前記橋部(5)の付根部に前記通路(4)の幅が拡幅された拡幅部(4a)が設けられるヒートシンクである。
【０００９】
請求項６に記載の本発明は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のヒートシンクにおいて、
前記通路(4)の先端部に連通する冷媒の流出孔(8b)または流入孔(8a)が、前記支持プレート(1)に形成され、
その通路(4)の先端部に沿い、それに近接して貫通する伝熱防止スリット(9)が前記中間プレート(3)および支持プレート(1)(2)に形成され、各プレート(1)(2)(3)の各伝熱防止スリット(9)が互いに整合するように配置されたヒートシンクである。
請求項７に記載の本発明は、請求項６に記載のヒートシンクにおいて、
前記伝熱防止スリット(9)が、前記中間プレート(3)および他方の支持プレート(2)にはＵ字状に形成され、一方の支持プレート(1)には直線状に形成されたヒートシンクである。
【００１０】
請求項８に記載の本発明は、請求項１〜請求項７に記載のいずれかにおいて、
中間プレート(3)の一端部に冷媒の連通部(4b)がその幅方向に溝状に配置されると共に、その連通部の中央位置に冷媒の流入孔(8a)が配置され、その連通部(4b)に、互いに平行なＵ字状の多数の前記通路(4)の一端が接続され、
前記連通部(4b)はその中央部と両端部の溝幅Ｓ１が等しく、それらの溝幅Ｓ１に比べて、その中間部の溝幅Ｓ２が広く形成されたヒートシンクである。
請求項９に記載の本発明は、請求項８において、
前記連通部(4b)の前記中間部と前記両端部との間に接続される通路の一端は、その接続部を前記流入孔(8a)側に向けたガイド部(14)が突設されたヒートシンクである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のヒートシンクによれば、その中間プレート３には平面Ｕ字状に通路４の中間位置に、その通路４を横断する橋部５が一体に配置されているから、
その橋部５がＵ字状の通路４を分断して、その通路およびその近傍の剛性を高め、それがヒートシンク組立て時に移動または変形することを防止して、冷媒の均一な流通を確保し、精度の高いヒートシンクを提供する。
それと共に、一方の前記支持プレート１の内面側には、その橋部５の位置で、橋部５を被嵌する凹部６が形成され、その橋部５と他方の前記支持プレート２との間または、その橋部５と前記凹部６との間に冷媒のバイパス部７が形成されたから、橋部５による冷媒の流路抵抗の増大を防止して、冷媒の円滑な流通を確保できる。
【００１２】
上記発明に加えて、請求項４に記載の発明のように、その橋部５の両縁部を弧状に縁取りした場合には、橋部５における冷媒の流通をさらに円滑に行い得る。
上記発明に加えて、請求項５に記載のように、橋部５の付根部に前記通路４の幅が拡幅された拡幅部4aを設けた場合には、橋部５における冷媒の流通をさらに円滑に行い得る。
【００１３】
上記発明に加えて、請求項６に記載のように、通路４の先端部に連通する冷媒の流出孔8bまたは流入孔8aが、前記支持プレート１に形成され、その通路４の先端部に沿い、それに近接して前記中間プレート３および支持プレート１，２に伝熱防止スリット９を貫通し、各プレート１，２，３の各伝熱防止スリット９を互いに整合するように配置した場合には、冷媒流路の上流側と下流側との間で温度差のある冷媒どうしが、伝熱することを防止し、被冷却部品と冷媒との熱交換を促進できる。
【００１４】
上記発明に加えて、請求項８に記載のように、中間プレート３の一端部に冷媒の連通部4bをその幅方向に溝状に配置すると共に、その連通部の中央位置に冷媒の流入孔8aを配置し、その連通部4bに、互いに平行なＵ字状の多数の通路４の一端を接続し、その連通部4bは、中央部と両端部の溝幅Ｓ１を等しく、それらの溝幅Ｓ１に比べて、その中間部の溝幅Ｓ２を広くした場合には、冷媒を多数の通路４に均等に流通させることができる。
上記発明に加えて、請求項９に記載のように、連通部4bの中間部と両端部との間に接続される通路の一端接続部が、流入孔8a側に向けてガイド部14を突設した場合には、さらに冷媒を多数の通路４に均等に流通させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のヒートシンクの中間プレート３の平面図。
【図２】図１のII部拡大斜視図。
【図３】図１のIII-III矢視断面略図。
【図４】同ヒートシンクの分解説明図。
【図５】同ヒートシンクの平面図。
【図６】同斜視図。
【図７】本発明の橋部５の他の実施例であって、図３に対応するもの。
【図８】図５のIIIV-IIIV矢視断面図。
【図９】図５のIX−IX矢視断面図。
【図１０】本発明の中間プレート３の橋部５を示すさらに他の実施例。
【図１１】（Ａ）は同実施例のXI-XI矢視断面の橋部５における冷媒１３の流れを示す説明図。（Ｂ）は同橋部５の縁部を面取りした場合の冷媒１３の流れを示す説明図。
【図１２】本発明の他のヒートシンクの実施の形態を示す分解説明図。
【図１３】本発明のさらに他のヒートシンクの中間プレート３の要部平面図。
【図１４】従来ヒートシンクの平面説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１〜図６、図８、図９は、本発明のヒートシンクの第１の実施の形態を示す。
この実施例は図４に示すごとく、中間プレート３が一対の支持プレート１、２により挟持され、その支持プレート１の端部にヘッダ１０が配置され、各部品間が一体にろう付け固定されるものである。
【００１７】
中間プレート３は、図１に示すごとく、その通路４が橋部５を除いて貫通したＵ字状の通路４を多数並列している。そして、図においてその通路４のＵ字の一端が他端より伸び、その一端どうしが連通部4bを介して互いに接続されている。その通路４の他端はそれぞれ連通部4bよりも図において右で終端している。各通路４の中間部には橋部５が設けられている。この橋部５は、図２および図３に示すごとく、台形状にその平面の一方側に突設されている。この橋部５の高さは、中間プレート３の高さの略２倍である。それにより橋部５の図において下部にバイパス部７が中間プレート３の板厚分形成されている。また、橋部５の両付根部には拡幅部4aが形成されている。この拡幅部4aは、バイパス部７における冷媒の流通抵抗を減少させるものである。
【００１８】
さらに、中間プレート３には、その各Ｕ字状の通路４の他端の終端部に隣接して、それをＵ字状に取り囲むように伝熱防止スリット９が貫通する。この伝熱防止スリット９の幅は通路４よりも小である。
そして、図４に示す如く、この中間プレート３の伝熱防止スリット９に整合して、それぞれＵ字状の伝熱防止スリット９が支持プレート１および２にも貫通している。
【００１９】
次に、一方の支持プレート１には中間プレート３の橋部５に整合する位置に、凹部６が円錐台形状に形成されている。この内面高さは、橋部５の突出高さに等しい。そして、図３に示すごとく、凹部６内面が橋部５外周を完全に被蔽する。一方の支持プレート１には、さらにこの例では一つの流入孔8aと４つの流出孔8bとが穿設されている。流入孔8aは、中間プレート３の連通部4bの中央に位置し、流出孔8bは各Ｕ字状の通路４の他端の終端に整合する。
【００２０】
次に、その支持プレート１には、その端部の流入孔8aおよび流出孔8bの位置にヘッダ10が載置される。このヘッダ10にはパイプ11、12が設けられると共に、そのヘッダ10の平面に一つの流入孔8aと４つの流出孔8bとが形成されている。４つの流出孔8bは互いに内部で連通すると共に、パイプ12と連通する。また、流入孔8aはパイプ11と連通する。流入孔8a、流出孔8bの端部にはリング状の突出部が形成されている。各流出孔8bおよび流入孔8aは、支持プレート１の流入孔8aおよび流出孔8bに整合する。
【００２１】
そして、中間プレート３を挟持するように一対の支持プレート１、支持プレート２が互いに密着して積層されると共に、支持プレート１の端部にヘッダ10が載置される。そして、互いに接触する各部品の少なくとも一方にはろう材が被覆または載置され、炉内で各部品間が一体にろう付け固定されるものである。
そして、図５、図６、図８、図９のごとく各プレート間がヘッダ10と共に一体に接合される。このとき、中間プレート３の各Ｕ字状の通路４の中間部には橋部５が配置され、それが中間プレート３と一体に形成されているため、Ｕ字状の通路４は橋部５によって剛性が高まり、ろう付け時に移動することがない。さらに橋部５には凹部６が密着して接合されるため、それ自体が位置決めを行い、通路４の各部の流路断面を均一に維持する。
【００２２】
（作用）
一例として、圧縮式冷凍サイクルにより過冷却された液状の冷媒13が、図１および図６のごとく、ヘッダ10のパイプ11より流入孔8aを介して中間プレート３の連通部4bに流入する。すると、その冷媒13は複数のＵ字状の各通路４に分配され、その通路４内を流通する。なお、支持プレート２外面には被冷却部品として、電源ユニットや各種電子部品が接合される。通路４を流通する冷媒13は、その途中の橋部５においてバイパス部７を流通する。バイパス部７の出入り口には図１および図２に示す拡幅部4aが形成されているため、それによってバイパス部７の流通をさらに円滑に行う。すなわち、その流通抵抗を拡幅部4aが減少させるものである。
【００２３】
冷媒13が通路４を流通して、図示しない被冷却部品との間に熱交換が行われる。その間、冷媒13は液体から次第に気液二層状態となり、その終端で気体に変化する。それに伴い、冷媒13の温度は次第に上昇する。すると、通路４の入口部と出口部との間において、冷媒13の温度差が最も大となる。ところが、その通路４の終端部の近傍には、伝熱防止スリット９が支持プレート１、中間プレート３、支持プレート２をそれぞれ貫通しているので、冷媒の入口近傍と出口近傍との間で各プレートを介して伝熱が起こることを阻止している。
なお、上記実施例では橋部５は台形状に形成されていたが、これに代えて図７のごとく階段状にしてもよい。この場合の橋部５はプレス成形において、いわゆる半切り状態に形成したものである。これは、橋部５の両端の肉厚を薄くしたものである。
【００２４】
（他の実施例）
次に図１０は、本発明の中間プレート３の橋部５のさらに他の実施の形態を示し、この例では橋部５が中間プレート３の平面と面一に形成されている。なお、他の構造は全て前記実施例と同一である。この場合冷媒13の流通は、図１１（Ａ）のごとく橋部５において凹部６が外面側に突出しているため、その内部にバイパス部７が形成され、冷媒13は通路４から橋部５の外周を山形に流通する。
なお、橋部５の頂部両縁を図１１（Ｂ）のごとく、断面円弧状に形成すれば、さらに冷媒13の流通抵抗を減少できる。
【００２５】
次に図１２は、本発明のヒートシンクのさらに他の実施の形態を示し、これが前記第１の実施の形態と異なる点は、ヘッダ10の出口側マニホールドと支持プレート１の伝熱防止スリット９の形状のみである。この例のヘッダ10の流出孔8bは溝状に形成され、それが支持プレート１の各流出孔8bのマニホールドとなる。また、支持プレート１の伝熱防止スリット９は、直線状のものとなる。これは、伝熱防止スリット９が仮にＵ字状に、流出孔8bの外周まで伸びると、ヘッダ10の溝状の流出孔8bを横断することになり冷媒漏れを起こすので、それを防止するためである。この例はヘッダ10の全体が支持プレート１に接合されるため、強度が高く、ろう付けの信頼性の高いものとなる。
【００２６】
次に図１３は、さらに本発明のヒートシンクの中間プレートの他の実施の形態を示す。なお、この例では図１における伝熱防止スリット９および橋部５の図示を省略している。この例が図１のそれと異なる点は、より多数のＵ字状の通路４が形成されていこと。それと共に、連通部4bの幅がその中央部と両端部で略同じ溝幅のＳ１であり、それらの中間における溝幅Ｓ２は、Ｓ１より広く形成されている。これは各流路の流量の測定実験により定めたもので、このようにすることにより各流路における冷媒の流量を均一に形成できる。
【００２７】
さらにこの例では、図１３において上下方向両端部から２番目に内側の流路入口において、突出したガイド14を設けている。これによりさらに各流路の流量を均一にできる。これらの各手段が存在しないと、次の傾向にある。流入孔8a近傍の通路４に流入する冷媒量が一番大きくなり、次いで図において上下両端部の流量が大となり、それらの中間部の流量が減少するものとなる。なお、この例のガイド14は、図１、図７および図１０の各実施例においても当然に用いることができるものである。
【符号の説明】
【００２８】
１  支持プレート
２  支持プレート
３  中間プレート
４  通路
4a  拡幅部
4b  連通部
５  橋部
5a  縁取り
６  凹部
７  バイパス部
【００２９】
8a  流入孔
8b  流出孔
９  伝熱防止スリット
10  ヘッダ
11  パイプ
12  パイプ
13  冷媒
14  ガイド
【図１】
2011114276.tif 000003
【図２】
2011114276.tif 000004
【図３】
2011114276.tif 000005
【図４】
2011114276.tif 000006
【図５】
2011114276.tif 000007
【図６】
2011114276.tif 000008
【図７】
2011114276.tif 000009
【図８】
2011114276.tif 000010
【図９】
2011114276.tif 000011
【図１０】
2011114276.tif 000012
【図１１】
2011114276.tif 000013
【図１２】
2011114276.tif 000014
【図１３】
2011114276.tif 000015
【図１４】
2011114276.tif 000016