(57)【要約】【課題】薄い金属板をプレス成形して組立てられているので、加工や組立が容易でしかも軽量で安価に製造できると共に、熱交換性能に優れ、必要とする熱交換容量に合わせて製造することができる熱交換器を提供するものである。【解決手段】金属板５を打ち抜き成型して窓部６を設けると共に上下辺を折り曲げてフランジ６を形成した四角枠体部２と、この両側に、四角状の金属板５に間隔をおいて切り起こして複数のフィン８を形成すると共に、この金属板５の上下辺を折り曲げてフランジ９を形成したフィン部３とを、交互に一体に形成して、その接続部をＶ形に折り曲げて、平面三角形状に連続的に組合わせ、片側に連続する四角枠体部２の窓部６を流体の流入口１０とし、反対側に連続する四角枠体部２の窓部６を流体の流出口１１とした熱交換ユニット１を形成し、これを両側が開口するケーシング１３内に挿着したものである。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板を打ち抜き成型して窓部を設けると共に上下辺を折り曲げてフランジを形成した四角枠体部と、この両側に、四角形状の金属板に間隔をおいて切り起こして複数のフィンを形成すると共に、この金属板の上下辺を折り曲げてフランジを形成したフィン部とを、交互に一体に形成して、その接続部をＶ形に折り曲げて、前記四角枠体部とこれに隣接する両側のフィン部とを平面三角形状に連続的に組合わせ、片側に連続する四角枠体部の窓部を流体の流入口とし、反対側に連続する四角枠体部の窓部を流体の流出口とした熱交換ユニットを形成し、これを両側が開口するケーシング内に、流入口と流出口をケーシングの開口部に向けて挿着したことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
四角枠体部とこれに隣接する両側のフィン部とを組立てた熱交換ユニットを平面正三角形状に組立てたことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
フィン部に形成したフィンを流出口側に傾斜して切り起こしたことを特徴とする請求項１または２記載の熱交換器。
【請求項４】
熱交換ユニットの片側に連続する流出口と、これに隣接する熱交換ユニットの連続する流入口とを接合して、複数個の熱交換ユニットが平面状に組合わされていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項５】
金属板として、アルミニウム板または銅板を用いたことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項６】
アルミニウム板として、アルミブレージング材を用いたことを特徴とする請求項５記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体パワーモジュールなどの電力変換装置や制御機器、空調機器などの冷却や加熱に使用される熱交換器の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体電力変換装置には、多数の半導体パワーモジュール等の半導体装置が使用されているが、これは運転中に発熱するため冷却が必要となる。冷却装置としては冷却フィンを用いた風冷式冷却装置が多く用いられている。例えば、発熱体が接続されるベース板の上面にリブを設け、ここに平行に複数のフィンを取付けて、第１の流路部とこれと直行する第２の流路部を形成した空冷ヒートシンク（特許文献１）が開発されている。しかしながらこの構造はベース板と、リブ、フィンをそれぞれ別個に製造して取り付け、これを接合しなければならず製造が面倒であった。
【０００３】
またベース板の上に、蛇腹状に折り曲げたフィンを取付けこの上に上面板を取付けたヒートシンク（特許文献２）も開発されている。この構造はフィンを蛇腹状に折り曲げて成型するので曲げ加工が面倒な問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０３０６３
【特許文献２】特開平１０−９２９８６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記問題を改善し、薄い金属板をプレス成形して組立てられているので、加工や組立が容易でしかも軽量で安価に製造できると共に、熱交換性能に優れ、必要とする熱交換容量に合わせて製造することができる熱交換器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１記載の熱交換器は、金属板を打ち抜き成型して窓部を設けると共に上下辺を折り曲げてフランジを形成した四角枠体部と、この両側に、四角形状の金属板に間隔をおいて切り起こして複数のフィンを形成すると共に、この金属板の上下辺を折り曲げてフランジを形成したフィン部とを、交互に一体に形成して、その接続部をＶ形に折り曲げて、前記四角枠体部と、これに隣接する両側のフィン部とを平面三角形状に連続的に組合わせ、片側に連続する四角枠体部の窓部を流体の流入口とし、反対側に連続する四角枠体部の窓部を流体の流出口とした熱交換ユニットを形成し、これを両側が開口するケーシング内に、流入口と流出口をケーシングの開口部に向けて挿着したことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の請求項２記載の熱交換器は、請求項１において、四角枠体部とこれに隣接する両側のフィン部とを組立てた熱交換ユニットを平面正三角形状に組立てたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の請求項３記載の熱交換器は、請求項１または２において、フィン部に形成したフィンを流出口側に傾斜して切り起こしたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項４記載の熱交換器は、請求項１において、熱交換ユニットの片側に連続する流出口と、これに隣接する熱交換ユニットの連続する流入口とを接合して、複数個の熱交換ユニットが平面状に組合わされていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項５記載の熱交換器は、請求項１において、金属板として、アルミニウム板または銅板を用いたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項６記載の熱交換器は、請求項５において、アルミニウム板として、アルミブレージング材を用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る請求項１記載の熱交換器によれば、機器からの熱伝導により熱交換ユニットが加熱または冷却されるが、流入口から供給された流体は、平面三角形状の空間部に流入し、左右のフィン部から両側の空間部に流入し、この時、表面積が広いフィンに接触して効率よく熱交換することができる。
【００１３】
しかもこの熱交換器は、薄い金属板をプレス成形して組立てられているので、軽量であり、加えてプレス成形して連続的に加工でき、Ｖ形に折り曲げて形成できるので安価に製造することができる。
【００１４】
また請求項２記載の熱交換器によれば、熱交換ユニットが平面正三角形状に組立てられているので、隙間なく連続的に構成することができる。
【００１５】
また請求項３記載の熱交換器によれば、フィン部に形成したフィンを流出口側に傾斜して切り起こされているので、流体の流れがスムースで、効率よく熱交換することができる。
【００１６】
また請求項４記載の熱交換器によれば、熱交換ユニットの片側に連続する流出口と、これに隣接する熱交換ユニットの連続する流入口とを接合し、複数個の熱交換ユニットが平面状に組合わされているので、横方向の長さや配列数を調整して組み合わせることにより、必要とする熱交換量に合わせて設計することができる。
【００１７】
また請求項５記載の熱交換器によれば、金属板としてアルミニウム板または銅板を用いたので熱伝導性に優れ、効率よく熱交換することができる。
【００１８】
また請求項６記載の熱交換器によれば、アルミニウム板として、アルミブレージング材を用いているので、熱交換ユニットとケーシングを組合わせ、加熱炉に入れて加熱して蝋付けし、一体に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の一形態による熱交換ユニットの斜視図である。
【図２】図１に示す熱交換ユニットを展開した斜視図である。
【図３】熱交換ユニットをケーシング内に挿着した熱交換器の斜視図である。
【図４】本発明の他の実施の形態による平面正三角形状の熱交換ユニットを示す斜視図である。
【図５】平面正三角形状の熱交換ユニットを前後２列に配置した状態を示す斜視図である。
【図６】図５に示す２列目の熱交換ユニットを構成する帯板を展開した斜視図である。
【図７】平面正三角形状の熱交換ユニットを前後４列に平面状に配置した状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下本発明の実施の一形態を図１ないし図３を参照して詳細に説明する。図１において１は熱交換ユニットを示すもので、これはアルミニウム板や銅板などの熱伝導性に優れた金属板５で形成された四角枠体部２とフィン部３とから構成されている。前記四角枠体部２とフィン部３とは図２に展開図で示すように帯板に交互に一体に形成され、その数は成型する熱交換ユニット１の長さにより決められる。
【００２１】
前記四角枠体部２は図２に示すように、金属板５を打ち抜き成型して四角形状の窓部６を設けると共に上下辺をコ字形に折り曲げてフランジ７を形成したものである。またこの両側に形成したフィン部３は、四角状の金属板５に間隔をおいて上下方向に切り起こして複数のフィン８を形成すると共に、この金属板５の上下辺をコ字形に折り曲げてフランジ９を形成したものである。このフィン８の切り起こし方向は、図３に示すように流出口１１側に傾斜して切り起こされている。したがって四角枠体部２の両側で切り起こし方向は逆に形成されている。
【００２２】
このように金属の帯板を、打ち抜きと切り起こし、折り曲げを連続的にプレス成型して四角枠体部２とフィン部３を連続的に形成していく。このプレス成型した帯板を図３に示すように四角枠体部２とフィン部３との接続部をＶ形に折り曲げて、この四角枠体部２と、これに隣接する両側のフィン部３とを平面三角形状に連続的に組合せて熱交換ユニット１を形成する。この場合、四角枠体部２の窓部６は１個おきに流入口１０と流出口１１になる。したがって熱交換ユニット１は、片側（図３の手前側）に連続する四角枠体部２が流入口１０となり、反対側に連続する四角枠体部２が流出口１１となる
【００２３】
この熱交換ユニット１は、図３に仮想線で示すケーシング１３に挿着する。この場合、熱交換ユニット１は流入口１０と流出口１１をケーシングの開口部１４に向けて挿着する。また金属板５として表面に蝋剤を塗布したアルミブレージング材を用いた場合には加熱炉に入れて加熱し、フランジ７、９とケーシング１３の内側を蝋付けして一体に接合する。
【００２４】
上記構成の熱交換器は、図示しない発熱する機器に取付け、図３に示すように流入口１０から冷風を供給する。機器からの熱伝導により熱交換ユニット１が加熱されるが、流入口１０から供給された冷風は平面三角形状の空間部１６Ａに注入し、左右のフィン部３から両側の平面三角形状の空間部１６Ｂ、１６Ｂに流入する。フィン部３のフィン８は間隔をおいて上下方向に複数形成され、その切り起こし方向が流出口１１側に傾斜して切り起こされているので冷風の流れがスムースで、しかもフィン８の表面積が広いので効率よく熱交換することができる。
【００２５】
しかもこの熱交換器は、薄い金属板５をプレス成形して組立てられているので、軽量であり、しかもプレス成形して連続的に加工でき、Ｖ形に折り曲げて形成できるので安価に製造することができる。
【００２６】
図４は本発明の他の実施の形態を示すもので、四角枠体部２とフィン部３の横方向の長さを同じくして、この接続部をＶ形に折り上げて、平面正三角状に組立てた熱交換ユニット１である。
【００２７】
図５は平面正三角形状に組立てた熱交換ユニット１を２列に組み合わせた場合の実施の形態である。これは１列目と２列目の接合部分のフランジ７が２枚重ならないように、図６に示すように四角枠体部２のフランジ７を一個おきに除いたものを用いる。
【００２８】
図７は図５に示す平面正三角形状に組立てた熱交換ユニット１を前後２列に組み合わせたものを２個組合わせて前後４列の熱交換ユニット１としたものである。このように横方向の長さや配列数を調整して組み合わせることにより、必要とする熱交換量に合わせて設計することができる。
【００２９】
なお上記説明ではフィン部３に上下方向に切り起こして形成したフィン８は、横方向に切り起こして、上下に複数段形成したものでも良い。この場合、切り起こし角度をほぼ直角にすると冷風の流れがスムースとなる。また上記説明では、冷風を流して、制御機器の冷却に用いた場合について示したが、熱交換ユニット１の上にダクトを接合して、ここに温風または冷風を流して空調機器の熱交換器に用いても良い。また流体として気体を用いた場合について示したが、液体を用いた熱交換器にも適用することができる。
【００３０】
更に本発明に用いる金属板としては、アルミニウム板や銅板に限らず、鋼板など熱伝導性のあるものであれば、他の金属板を用いることができる。また熱交換ユニット１とケーシング１３との接合は、アルミブレージング材による蝋付けに限らず、リベット接合や、溶接、スポット溶接、あるいは接着剤により接合しても良い。
【００３１】
１    熱交換ユニット                                        
２    四角枠体部                                            
３    フィン部                                              
５    金属板                                                
６    窓部                                                  
７    フランジ                                              
８    フィン                                                
９    フランジ                                              
１０  流入口                                                
１１  流出口                                                
１３  ケーシング                                            
１４  開口部                                                
１６Ａ、１６Ｂ  空間部                          
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2017135263.tif 000008
【図７】
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