JP2009248169A - コールドプレートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 材料コストの増加や大型化を招くことなく、プレートの溝とパイプとの密着性を良好にでき、冷却・放熱性能を向上できるコールドプレートの製造方法の提供。
【解決手段】 良熱伝熱材の金属より成る２枚のプレート2,3を重ねて形成される溝５に、良熱伝熱材の金属より成るパイプ４が挟まれた状態で配設されたコールドプレート１の製造方法であって、上記パイプ４となるワーク部材６を両プレート2,3の積層方向内側へ予め潰しておく第１工程と、潰したパイプ４を両プレート2,3の溝５に挟んだ状態で配置する第２工程と、両プレート2,3の溝５に配置されたパイプ４の内圧を上げて外側へ膨出させることにより、該パイプ４の外周部を溝５に密着させる第３工程を備えることとした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コールドプレートの製造方法に関し、特にプレートの溝とパイプとの密着性を良好にできるコールドプレートの製造方法に関する。

従来、良熱伝熱材の金属より成る２枚のプレートを重ねて形成される溝に、良熱伝熱材の金属より成るパイプが挟まれた状態で配設されたコールドプレートの製造方法の技術が公知となっている（特許文献１、２参照）。
特開平０７−２２７６３４号公報 特開平１０−５４６８８号公報

しかしながら、従来の発明にあっては、両プレートの溝とパイプとの製造精度誤差によって、これら両者に僅かな隙間が生じ、この結果、熱抵抗が増加して冷却・放熱性能の低下を招くという問題点があった。
なお、両プレートの溝とパイプとの間にグリスを塗布したり半田付け等を行って熱抵抗の低減を図った場合でも所望の効果を得られない上、材料コストの増加や冷却・放熱面積確保を目的とするコールドプレートの大型化を招いてしまう。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、材料コストの増加や大型化を招くことなく、プレートの溝とパイプとの密着性を良好にでき、冷却・放熱性能を向上できるコールドプレートの製造方法を提供することである。

請求項１記載の発明では、良熱伝熱材の金属より成る２枚のプレートを重ねて形成される溝に、良熱伝熱材の金属より成るパイプが挟まれた状態で配設されたコールドプレートの製造方法であって、上記パイプとなるワーク部材を両プレートの積層方向内側へ予め潰しておく第１工程と、上記潰したパイプを前記両プレートの溝に挟んだ状態で配置する第２工程と、上記両プレートの溝に配置されたパイプの内圧を上げて外側へ膨出させることにより、該パイプの外周部を溝に密着させる第３工程を備えることを特徴とする。

請求項１記載の発明では、第１工程でパイプとなるワーク部材を両プレートの積層方向内側へ予め潰しておき、第２工程で潰したパイプを前記両プレートの溝に挟んだ状態で配置し、その後、第３工程でパイプの内圧を上げて外側へ膨出させることにより、該パイプの外周部を溝に密着させることとしている。
これにより、材料コストの増加や大型化を招くことなく、プレートの溝とパイプとの密着性を良好にでき、冷却・放熱性能を向上できる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下、実施例１を説明する。
図１は実施例１のコールドプレートの平面図、図２は同分解斜視図、図３は図１のＳ３−Ｓ３線における断面図、図４、５は実施例１のコールドプレートの製造方法を説明する図、図６は実施例１のコールドプレートが採用された冷却装置を示す平面図である。

先ず、全体構成を説明する。
図１、２に示すように、実施例１のコールドプレート１は、２枚のプレート2,3と、この２枚のプレート2,3内に蛇行状に配設されたパイプ４等が備えられている。

各プレート2,3は、アルミまたは銅等の良熱伝熱材の金属を素材として平板状に形成される他、互いに重ねられた接合面2a,3aには半レーストラック型形状に切削された溝2b,3bがそれぞれ蛇行状に形成され、図３に示すように、これら両溝2b,3bを重ねたレーストラック型形状の断面の溝５に後述するパイプ４が密着した状態で配設されている。
なお、両プレート2,3同士は、図示しない溶接または固定部材等により接合されている。

パイプ４は、アルミまたは銅等の良熱伝熱材の金属を素材として対向する直線状の一対の中央壁部4a,4aと、一対の中央壁部4a,4aの両端部同士を半円形状に連結する一対の連結部4b,4bを有する所謂偏平管状の断面を有して溝５と合致する蛇行した形状に形成されている。
また、パイプ４の両端部は両プレート2,3から外部へ突出した状態で設けられ、その中途部は両プレート2,3の溝５に密着した状態で配設されている。

以下、実施例１のコールドプレートの製造方法について説明する。
このように構成されたコールドプレート１を製造するには、後述する第１〜第３工程を順番に行う。

<第１工程>
第１工程では、図４に示すように、先ず、パイプ４となる円形断面のワーク部材６（以下パイプ４と称す）を図示しないパイプ曲げ加工機で蛇行状に曲げ加工した後、この蛇行形状が乱れないように保持した状態として、一対の平坦な押型7,7で内側にプレス加工することにより、中央壁部4a,4aが内側に窪んだ略レーストラック型断面に変形させる。

<第２工程>
第２工程では、図５に示すように、図示しない治具を用いてパイプ４を両プレート2,3の接合面2a,3aに形成された溝2b,3bで挟んだ状態で配置する。
この際、両プレート2,3の溝2b,3bで形成された溝５とパイプ４の中央壁部4a,4a付近には隙間８がそれぞれ形成されている。

<第３工程>
第３工程では、図示しない公知の液圧成形装置を用いて、両プレート2,3の溝2b,3bで形成された溝５に配置されたパイプ４の内圧を上げて外側へ膨出させることにより、図３に示すように、パイプ４の外周部を両プレート2,3の溝５に密着させる。
この際、第１工程でパイプ４の中央壁部4a,4aを内側に潰しているため、中央壁部4a,4aを主として溝５の隙間８を埋めるように外側へ膨出でき、これにより、一対の連結部4b,4b付近に比べて特に隙間が生じやすい直線状の中央壁部4a,4a付近を溝５に確実に密着でき、好適となる。

最後に、両プレート2,3同士を溶接等で固定して所望のコールドプレート１を得る。
なお、第３工程の直前に予め両プレート2,3同士を溶接等で固定しても良い。

従って、実施例１では、両プレート2,3の溝５とパイプ４の製造精度誤差に関わらず、パイプ４を膨出させて溝５に隙間なく密着させることができる。

次に、作用を説明する。
次に、実施例１のコールドプレート１の作動の一例を説明する。
このように構成されたコールドプレート１は、例えば、自動車の発熱体の冷却装置に用いられる。
具体的には、図６に示すように、実施例１の発熱体の冷却装置１０は、車室内空調用装置と同様に冷媒をＨＦＣ−１３４ａとする蒸気圧縮式冷凍サイクルが採用され、コールドプレート１と、膨脹弁１１等と、熱交換器１２と、コンプレッサ１３とが環状に接続されている。

また、コールドプレート１のパイプ４の一端部はコンプレッサ１３側に図示しないコネクタを介して連通接続される一方、他端部は膨脹弁１１側に図示しないコネクタを介して連通接続されている。
さらに、コールドプレート１の各プレート2,3の少なくとも一方には発熱体としてのバッテリ１４が密着した状態で設けられている。
なお、バッテリ１４は、自動車の電動機（主に走行用モータ）に電気を供給するためのバッテリであって、公知のものと同様に繰り返し充放電が可能なニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、またはリチウムイオン電池等の二次電池が採用されている。

そして、冷却装置１０の作動原理は、先ず、コンプレッサ１３で高温・高圧化した気体の冷媒（図中一点鎖線矢印で図示）を熱交換器１２で放熱させて液体化する。
次に、液体化した冷媒を膨脹弁１１等を介して低温・低圧の霧状にした後、コールドプレート１のパイプ４に流通させる間に、各プレート2,3を介して発熱体の熱と熱交換させて冷媒を気化することにより、バッテリ１４を冷却できるようになっている。
この際、前述したように、プレート2,3とパイプ４は良好に密着しているため、プレート2,3の受熱性能を向上でき、ひいては、冷却装置１０の冷却性能を向上できる。
また、パイプ４は蛇行状に配設されているため、冷媒の流路長を容易に確保でき、受熱性能を向上できると共に、小型化にも貢献できる。

なお、実施例１の熱交換器１２は、コールドプレートの冷媒が流通するパイプ１５が平板状のプレート１６に貫通配置され、このプレート１６が内部または外部から冷却されることにより、パイプ１４内の冷媒の熱を放熱させる構成としているが、この限りではない。

次に、効果を説明する。
以上、説明したように、実施例１の発明では、良熱伝熱材の金属より成る２枚のプレート2,3を重ねて形成される溝５に、良熱伝熱材の金属より成るパイプ４が挟まれた状態で配設されたコールドプレート１の製造方法であって、パイプ４となるワーク部材６を両プレート2,3の積層方向内側へ予め潰しておく第１工程と、潰したパイプ４を前記両プレート2,3の溝５に挟んだ状態で配置する第２工程と、両プレート2,3の溝５に配置されたパイプ４の内圧を上げて外側へ膨出させることにより、該パイプ４の外周部を溝５に密着させる第３工程を備えるため、材料コストの増加や大型化を招くことなく、プレート2,3の溝５とパイプ４との密着性を良好にでき、冷却・放熱性能を向上できる。

また、第１工程でワーク部材６を所定形状に曲げた後に両プレート2,3の積層方向へ予め潰すことで、ワーク部材６を容易に曲げ加工して所定形状に形成できる。

また、所定形状を蛇行状としたため、パイプ４の長さ、即ち冷媒の流路長を容易に確保でき、小型化に貢献できる。

また、パイプ４のワーク部材６を、対向する一対の直線状の中央壁部4a,4aと、これら一対の中央壁部4a,4aの両端部同士を半円形状に連結する一対の連結部4b,4bとを有する断面とし、プレート2,3の溝５をパイプ４の外周形状に沿ったレーストラック型形状とし、パイプ４の両中央壁部4a,4aを内側に潰すため、中央壁部4a,4a付近を主として溝５に膨出でき、これにより、特に隙間が生じやすい直線状の中央壁部4a,4a付近を溝５に確実に密着でき、好適となる。

以上、実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、実施例１では、コールドプレート１を自動車の発熱体の冷却装置１０に用いた例を説明したが、この限りではない。

また、冷媒は発熱体の温度条件に応じて適宜設定でき、自動車の場合にはエンジン冷却水やオイル等の液体や、車室内空調装置の冷却風等の気体を利用しても良いし、実施例１と同様に専用の冷媒・冷却回路を設けても良い。
ただし、冷媒の種類、封入量、設置数等は発熱体（バッテリ１４）が結露しない周囲雰囲気温度・湿度状況下で作動するように設定する。

実施例１のコールドプレートの平面図である。 実施例１のコールドプレートの分解斜視図である。 図１のＳ３−Ｓ３線における断面図である。 実施例１のコールドプレートの製造方法を説明する図である。 実施例１のコールドプレートの製造方法を説明する図である。 実施例１のコールドプレートが採用された冷却装置を示す平面図である。

符号の説明

１ コールドプレート
２、３ プレート
２ａ、３ａ 接合面
２ｂ、３ｂ、５ 溝
４ パイプ
４ａ 中央壁部
４ｂ 連結部
６ ワーク部材
７ 押型
８ 隙間
１０ 発熱体の冷却装置
１１ 膨脹弁
１２ 熱交換器
１３ コンプレッサ
１４ バッテリ
１５ パイプ
１６ プレート

Claims (4)

1. 良熱伝熱材の金属より成る２枚のプレートを重ねて形成される溝に、良熱伝熱材の金属より成るパイプが挟まれた状態で配設されたコールドプレートの製造方法であって、
   前記パイプとなるワーク部材を両プレートの積層方向内側へ予め潰しておく第１工程と、
   前記潰したパイプを前記両プレートの溝に挟んだ状態で配置する第２工程と、
   前記両プレートの溝に配置されたパイプの内圧を上げて外側へ膨出させることにより、該パイプの外周部を溝に密着させる第３工程を備えることを特徴とするコールドプレートの製造方法。
2. 請求項１記載のコールドプレートの製造方法において、
   前記第１工程で前記ワーク部材を所定形状に曲げ加工した後に両プレートの積層方向へ予め潰すことを特徴とするコールドプレートの製造方法。
3. 請求項２記載のコールドプレートの製造方法において、
   前記所定形状を蛇行状としたことを特徴とするコールドプレートの製造方法。
4. 請求項１〜３のうちのいずれかに記載のコールドプレートの製造方法において、
   前記パイプのワーク部材を、対向する一対の直線状の中央壁部と、これら一対の中央壁部の両端部同士を半円形状に連結する一対の連結部とを有する断面とし、
   前記プレートの溝を前記パイプの外周形状に沿ったレーストラック型形状とし、
   前記パイプの両中央壁部を内側に潰すことを特徴とするコールドプレートの製造方法。

Images